Vùng hấp thụ xung lực

VÙNG HẤP THU XUNG LỰC

Một trong những phát minh an toàn hiệu quả nhất ở ôtô là vùng hấp thụ xung lực.

Việc bảo vệ người ngồi khi xảy ra tai nạn không hề đơn giản. Các kỹ sư chế tạo phải xem xét nhiều yếu tố khi thiết kế một chiếc xe an toàn, bao gồm kích thước, trọng lượng, độ cứng của khung và xung lực mà xe phải chịu trong tai nạn. Ví dụ, xe đua thường chịu xung lực tác động lớn hơn nhiều xe thương mại, hay SUV cỡ lớn chịu nhiều lực tác động hơn xe cỡ nhỏ.

Khi gặp tai nạn, ôtô sẽ phải chịu tác động của nhiều xung lực với độ lớn phụ thuộc vào tốc độ chuyển động và trọng lượng xe cũng như tốc độ và trọng lượng của vật đâm vào nó. Khi đó, vùng hấp thụ xung lực có 2 chức năng là giảm lực tác động ban đầu, đồng thời phân tán lực trước khi nó tác động tới người ngồi. Giải pháp tốt nhất để giảm lực tác động là làm chậm quá trình tác động. Hiệu ứng này có thể thấy rõ khi phanh gấp, bạn phải nhấn pê-đan mạnh hơn khi phanh từ từ trước đèn đỏ.

Kia K3 - Một trong những mẫu xe đạt chất lượng 5 sao ở bài thử nghiệm mức độ an toàn khi va chạm của ủy ban an toàn giao thông của Mỹ và Úc

Do đó, nếu quá trình tác động chỉ cần được kéo dài vài phần mười giây thì lực tác động sẽ giảm đáng kể. Căn cứ theo công thức xung lực = trọng lượng x gia tốc, ta có thể thấy chỉ cần thời gian tác động thay đổi từ 0,2 sang 0,8 giây, tổng xung lực tác động đã giảm tới 75%. Điều đó cho thấy khả năng phán đoán tình huống và đạp phanh sớm hơn có tầm quan trọng đến mức nào.

Về bản chất, vùng hấp thụ xung lực chính là lớp đệm ngoại vi cho các phần cứng chắc, không thể biến dạng của ôtô như khoang cabin hay động cơ. Khi bị tác động, xung lực sẽ truyền rất nhanh qua vùng không biến dạng này, tạo ra lực tác động lớn. Vì thế các vùng đệm, với vật liệu mềm hơn, sẽ làm giảm bớt xung lực ban đầu.

Vùng hấp thụ còn giúp phân tán xung lực, với mục tiêu là ngăn không cho chúng tác động tới người ngồi. Ta đều biết mọi bộ phận của xe cũng như người ngồi phải chịu một phần xung lực, vì thế theo định luật bảo toàn năng lượng, khi xung lực càng tác động nhiều vào các bộ phận của xe, thì càng ít tác động lên người ngồi.

Hấp thụ và phân tán xung lực là giải pháp tuyệt vời, song đó không phải là vấn đề duy nhất giúp xe an toàn. Khoang người ngồi của ôtô cần đủ cứng để không cho các vật thể hay bộ phận khác xâm nhập, đồng thời giữ cho người ngồi không bị văng ra ngoài. Vì thế khung xe không thể hoàn toàn là các vùng hấp thụ xung lực, mà phải gồm một khung cứng chắc bao bọc người ngồi, với các vùng hấp thụ xung lực bố trí trước và sau nó. Khi đó túi khí sẽ đóng vai trò hấp thụ và phân tán xung lực trong khoang cứng.

Túi khí đóng vai trò hấp thụ và phân tán xung lực trong khoang cứng

Một số chi tiết trong ôtô không thể trở thành vùng hấp thụ xung lực, như động cơ. Một số kỹ sư đã đưa ra ý tưởng bố trí động cơ lùi xuống phía sau để hình thành vùng hấp thụ xung lực lớn hơn ở mũi xe. Song nếu làm như vậy, động cơ có thể gây thương tích cho người ngồi khi xảy ra tai nạn.

Bình xăng và ắc quy xe điện hay xe hybrid cũng cần được bảo vệ để tránh gây cháy hay khiến cho người ngồi tiếp xúc với hóa chất độc hại. Xe có thể được thiết kế để các chi tiết đó được một phần khung xe bảo vệ, tuy nhiên phần khung này cũng có thể uốn cong để bình xăng và ắc qui không phải chịu tác động của xung lực đồng thời hấp thụ bớt xung lực. Xe hơi hiện đại còn có các hệ thống tự động cắt nguồn cung nhiên liệu cho động cơ hay ngắt điện giúp xe an toàn hơn khi gặp tai nạn.

Và nếu là tín đồ môn thể thao đua ôtô, bạn có lẽ sẽ thấy các hình ảnh tai nạn ngoạn mục với xe hơi nát vụn, mảnh vỡ bay tứ tung. Tuy nhiên điều phi thường hơn là các tay đua vẫn không hề hấn gì bước ra từ đống mảnh vụn đó. Tai nạn trên đường đua thật nguy hiểm song chính những va đập hãi hùng đó đã giúp hấp thụ xung lực để bảo vệ các tay đua trên ghế lái.

Rõ ràng lực tác động trong tai nạn xe đua vượt “khả năng” của vùng hấp thụ xung lực nên cần ứng dụng các phương án an toàn khác đồng thời tay đua cũng cần tới một chút may mắn để sống sót. Chính vì thế chiếc xe trong tương lai của NASCAR sử dụng vật liệu bọt và các vật liệu hấp thụ xung lực khác trong những phần quan trọng của khung xe.

(Theo ThanhTung).