carpısma testlerı

Transkript

carpısma testlerı

MARMARA ÜNİVERSİTESİ
TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ
Çarpışma Testleri
HAZIRLAYAN:
Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR
Emniyet “tehlike bulunmaması hali”
olarak tanımlanmaktadır. Ancak taşıt
trafiğinde mutlak bir emniyetten söz
edilemez. Emniyet kavramı tehlike oranı
yada
diğer
bir
deyişle
rizikoyu
tamamlayıcı bir emniyet derecesi ile ifade
edilebilir. Riziko ise kaza olma olasılığı ve
kaza sonucu olabilecek zarar miktarı ile
belirlenebilir.
Emniyetlilik, kaza olasılığı ile mümkün
olan zarar oranının çarpımının az
olmasıdır.
Mercedes’ new GL-Class
Ensuring a large SUV protects its occupants and other road users presents
a significant challenge.
Crash Test Technology International, SEPTEMBER 2012
Emniyeti genel olarak aktif ve pasif
emniyet diye ikiye ayrılır.
Aktif güvenlik, sürücünün kazadan
kaçınması için, taşıtın kumanda ve
frenleme yetenekleriyle, bilgilendirme
sistemleri
ve
ergonomik
olarak
yerleştirilmiş kumandalarını kapsar. Kaza
ihtimalinin azaltılması ya da araçların
kaza oluşumuna daha az yol açacak
biçimde yapılandırılması, araca daha çok
aktif güvenlik elemanlarının ilavesiyle
mümkündür. Aktif güvenlik elemanları,
herhangi bir kaza ihtimali öncesinde,
kazadan korunmak için devreye giren
veya devrede olan güvenlik elemanlarıdır.
Aktif güvenlik; genel olarak algılama
emniyeti, sürücünün konumu ve seyir
özelliklerini kapsar.
• Süspansiyon Sistemleri
• Frenler ve Fren Sistemleri
• Tahrik ve Yönlendirme Kontrol
Sistemleri
• Dış Aydınlatma Sistemleri
• Sinyal Sistemleri
• Ergonomik İç Dizayn ve
Sistemleri
• Geniş Görüş Açısı ve Görüntü
Sistemleri
• Silecek Sistemleri
• Tekerlek ve Lastik Sistemleri
• Sessizlik ve Ses Önleyici
Sistemler
• Park Yardımı
• Etkin Korna Sistemi
• Taşıt Hız Kontrol Sistemleri
• Navigasyon Sistemi
• Taşıttaki Uyarı ve İkaz
Sistemleri
•
•
•
•
•
•
Pasif emniyet, bir kaza ile
karşılaşılması
durumunda,
kazanın olumsuz sonuçlarını
olabildiğince azaltmak amacıyla
yapılan bütün yapısal ve tasarım
özelliklerini kapsamaktadır.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Kapı içi çelik bar sistemleri
Enerji sönümleyen direksiyon
sistemleri
Hava yastığı sistemleri
Emniyet kemer sistemleri
Ayarlanabilir fren pedal sistemi
Baş destekleme veya aktif boyunluk
sistemi
Çocuk koruma sistemi
Aktif diz destekleme sistemi
Elektronik kapı kilitleme ve
mandallama sistemleri
Kaza sonrası yangın önleme sistemi
Kaza sonrası acil bilgi sistemi
Kaza sonrası kolay çıkış sistemi
Kaza sonrası acil aydınlatma sistemi
Kaza sonrası elektrik sisteminin
kesilmesi
Kaza sonrası yakıt sisteminin
kesilmesi
Şasi ve Karoseri Sistemleri ve Darbe Emici Sistemler:
Baş yaralanma kriterinin (HIC - Head Injury Criterion) belirlenmesinde baş ivme
değerleri kullanılmaktadır. Göğüs yaralanma kriteri; göğüs kafesinin müsaade
edilebilir maksimum ivmesi ile sınırlandırılmıştır. Bacak yaralanma kriteri; kalçaya
etki eden kuvveti 10 kN olarak sınırlandırılmıştır.
Diğer genel şartlar şunlardır:
• Yakıt deposunda sınırlı sızıntı olabilir,
• Çarpma sırasında kapılar açılmamalıdır,
• Çarpmadan sonra kapılar yeterince açılabilmelidir,
• Ön camın koruduğu bölgeye taşıt parçaları girmemelidir,
• Direksiyon simidinin yatay kayma miktarı < 10 cm olmalıdır,
• Yolcu mahallindeki kapaklar açılmamalıdır,
• Hayati hacim boyutları küçülmemelidir.
Bu şartların tamamlayıcısı olarak, darbe durumunda enerji absorbe edebilme
özelliği bulunan ön yapı, belirli ve olabildiğince düzgün bir yavaşlama ivmesine
sebep olmalıdır. Yolcu bölümü ise, mümkün olabildiğince sağlam ve şekil
değişimine karşı dirençli olmalıdır. Eskinin ağır gövdeleri yerine, günümüzde uzay
kafes (SF-space frame) sistemine göre üretilmekte olan yüksek dayanımlı
profillerden yapılan hafif gövdeler ve çarpışma anındaki darbe kuvvetinin yolcu
kafesine ulaşmadan sönümlenmesi için eklenen ön deformasyon kuşakları
çarpışma anındaki kuvvetleri önemli ölçüde absorbe ederek hayat kurtarıcı bir
fonksiyon üstlenmektedir.
Darbe Emici Sistemler; gövde yapısı önden, arkadan ve yandan çarpmalardaki darbeyi
sönümleyecek şekilde yapılmıştır. Takviye saçları ve elemanları sayesinde kabin
deformasyonu minimumda tutularak yolcuların mükemmel korunması düşünülmüştür.
Ön/Arka Çarpışmalarda Darbe Sönümleyici Yapı; ön ve arka çarpışmalarda
mükemmel darbe sönümleme yapısı sayesinde kabini çevreleyen ön tampon takviyesi, alt
gövde elemanları birbirine mükemmel şekilde bağlanmıştır. Önden ve arkadan çarpışma
durumlarında alt gövde ve kabin şasisi darbe enerjisinin etkisini azaltmaya ve yaymaya
yardımcı olur. Bunun sonucu olarak kabin deformasyonu en aza indirgenir. Şasi kolları
üzerindeki çentikler sayesinde ön şasi kolları çarpışma enerjisini azaltmaya yardımcı olur.
Bunun sonucu olarak motor da ön çarpışmalarda nispeten korunmuş olur.
Yan Çarpışmalarda Darbe Emici Yapı; ön ve arka kapıların alt iç kısmına boru tipli
çelik barlar monte edilmiştir. Ön ve arka kapıların iç ve dış kısmına monte edilen takviye
saçları kapılara yandan gelen darbe enerjisini sönümler. Yan çarpışmalarda darbe enerjisi
direk takviye saçları, çelik barlar, taban traversi yoluyla yolcu kabinine yayılır. Bu
yayılmada bu elemanlar vasıtasıyla kabine direk giden enerji seviyesi minimumda tutulur.
Bunlara ilave olarak kabin güvenliği açısından gövdede maksimum korunmayı sağlamak
için yüksek mukavemetli çelik saçlar birbirine kaynatılmıştır. İlaveten baş bölgesi darbe
koruyucu yapıda yapılmıştır.
Kapı İçi Çelik Bar Sistemleri; her kapıda en az 2 adet çelik bar sistemi bulunur ve
yandan gelen darbelerde karşı mukavemet sağladığı gibi çarpışma enerjisinin de gövde
üzerinde dağılımını sağlar. Ayrıca sürücü ve yolcuların üzerine gelebilecek olan hasarı
minimize eder.
An example crash test requirement profile
Bernd Heißing | Metin Ersoy (Eds.), Chassis Handbook Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives, 2011
Doğrusal momentum (“moment” ile
karıştırılmamalıdır!), bir doğru boyunca
hareket eden bir cismin hareket
miktarının (taşıdığı hareketin) bir
ölçüsüdür.
Bir parçacığın doğrusal momentumu, eğer
cismin hızı v ve kütlesi m ise, kütle ve hızın
çarpımı olarak tanımlanır.
Momentum p=mv şeklinde ifade edilir.
Hız,
v,
vektörel
olduğundan,
p
momentum da vektörel bir niceliktir (Bir
vektörün skaler ile çarpımı hatırlanırsa,
(skaler.vektör=vektör).
Momentum vektörünün yönü hız ile aynı
yönlüdür.
Bölüm 9: Doğrusal Momentum, Hazırlayan: Dr. H.Sarı; http://eng.ankara.edu.tr/~hsari; Temmuz 2008
SI birim sisteminde birimi ise kg.m/s’dir.
Nasıl ivme cismin hızındaki artışın, enerji de iş yapabilmenin bir
ölçüsü ise, momentum da bir cismin sahip olduğu hareket
miktarının ölçüsüdür.
Momentum kavramını daha iyi anlamak için aynı hıza sahip olan bir
kelebek ile bir kamyonu düşünelim. Bu iki cisim aynı hıza sahip
olmalarına karşın, karşılarına çıkabilecek herhangi bir cisme
verebilecekleri zarar oldukça farklıdır. Bu farkın nedeni,
kütlelerinden dolayı taşıdıkları hareket miktarının farklı
oluşundandır. Dolayısı ile sağduyusal olarak bunu bildiğimiz için her
zaman hızı yavaş da olsa bir kamyonun üzerimize gelmesini
istemeyiz ama kelebek için bunu fazlaca önemsemeyiz.
Şimdi, taşınan hareket miktarı ile yani momentum ile kuvvet
arasında nasıl bir ilişki olduğunu bulmaya çalışalım. Kuvvet ile
momentum ilişkisinin;
Şimdi, taşınan hareket miktarı ile yani momentum ile kuvvet
arasında nasıl bir ilişki olduğunu bulmaya çalışalım. Kuvvet ile
momentum ilişkisinin;
şeklinde olduğunu görürüz. Bu, “bir parçacığın doğrusal
momentumundaki değişme hızı, parçacığa etkiyen net
kuvvete eşit” olduğunu ifade eder.
Eğer bir parçacık üzerine etkiyen net kuvvet sıfır ise bu parçacığın
momentumunun zamana göre türevi (değişimi) de sıfır olur ve
dolayısı ile doğrusal momentum sabit kalır, yani korunur.
Çarpışmalar
Kütleleri m1 ve m2, hızları da sırası ile v1
ve v2 olan bir sistemi göz önüne alalım ve
bu iki kütlenin çarpışması durumunda
ilk ve son durumlarının ne olacağına
bakalım.
Eğer sisteme etki eden herhangi bir dış
kuvvet (örneğin sürtünme) yok ise
sistemin momentumu korunur.
Buradan
şu
sonucu
çıkarabiliriz:
yalıtılmış bir sistemin çarpışmadan
önceki (pi) toplam momentumu,
çarpışmadan sonraki (ps) toplam
momentuma eşittir.
İki aracın çarpışması: Trafik ışığında durmakta olan
1800 kg kütleli bir araca 900 kg kütleli küçük bir araç
arkadan çarpar ve iki araç birlikte sürüklenir.
Çarpışmadan önce küçük aracın hızı 20 m/s ise,
çarpışmadan sonra birleşik kütlenin (araçların)
sürüklenme hızı ne olur?
Çözüm:
Çarpışmadan önce sistemin momentumu:
pi=m1.v1i +m2.v2i
pi=(1800 kg).0+(900 kg).(20 m/s)=18000 kg.m/s
Çarpışmadan
sonraki
sistemin
momentumu:
ps=(m1+m2).vs
pi=ps
(18000 kgm/s)=(m1+m2)vs
vs=(18000 kgm/s)/(1800 kg)+900 kg)=6,67 m/s
Bir Boyutta Esnek ve Esnek Olmayan
Çarpışmalar
Dış
kuvvetlerin
olmadığı
bir
çarpışmada
momentumun korunduğunu biliyoruz. Fakat
çarpışmanın türüne bağlı olarak kinetik enerji sabit
kalmayabilir.
Kinetik enerjinin çarpışmadan önce ve sonra aynı
olup olmaması çarpışmanın esnek veya esnek
olmadığını belirlemede kullanılır.
Esnek Çarpışma: Toplam momentum ve toplam
kinetik enerjinin çarpışmadan önce ve sonra sabit
kaldığı çarpışmadır.
Esnek
Olmayan
Çarpışma:
Momentumun
korunduğu halde toplam kinetik enerjinin
çarpışmadan önce ve sonra aynı olmadığı
çarpışmadır.
Tamamen Esnek Olmayan Çarpışmalar: Çarpışma
sonrasında çarpışan kütlelerin birbirlerine yapışarak
ortak bir v hızı ile hareket ettikleri çarpışmadır.
Esnek Çarpışmalar
Understanding Car Crashes: It’s Basic Physics!, Teacher’s guide for grades 9–12 by Griff Jones, Ed.S.
Example: Show mathematically why an 80,000 pound
(36,000 kg) big rig traveling 2 mph (0.89 m/s) has the
SAME MOMENTUM as a 4,000 pound (1,800 kg) sport
utility vehicle traveling 40 mph (18 m/s).
Momentum is the product of an object's mass and
velocity. The formula is p = mv. The product of each is
equivalent.
The SI unit for momentum is the kilogram x meter/second
(kg x m/s).
Truck momentum = (36,000 kg)(0.89 m/s) = 32,000 kg x
m/s
SUV momentum= (1,800 kg)(18 m/s) = 32,000 kg x m/s
Show mathematically why a small
increase in your vehicle’s speed results in
a tremendous increase in your vehicle’s
kinetic energy. (For example: doubling
your speed from 30 mph to 60 mph results
in a quadrupling of your kinetic energy.)
The velocity is squared in the equation;
therefore if the speed is first doubled
then squared, its kinetic energy must
quadruple to keep the equation balanced.
KE = 1/2 mv1^2
4KE = 1/2 m(2v1)^2
How about head-on collisions with cars of the same speed but
different masses? Let’s say your heavy car is hit by a lighter car. What
happens to your car?
Your car is more massive therefore it has more momentum than the
lighter car. When the cars collide, your heavier car would keep going
in its original direction.
Now, what if your car is hit by a heavier car?
The heavier car would drive your car backward during the crash. For
example, if both cars were traveling at 30 mph and the heavier car
had twice the mass of your car, then the passenger compartment of
your lighter car would be decelerated from 30 mph to 0 mph and
then accelerated backward to 10 mph. The speed change would be 40
mph for the lighter car, but the heavier car would experience a speed
change of only 20 mph. Your lighter car causes you to experience
greater changes in speed which result in greater forces applied to
your car. Ouch!
The most widely used vehicle safety systems
worldwide are those modeled after the New
Car Assessment Program (NCAP), introduced
by the National Highway Traffic Safety
Administration (NTHSA) in the U.S in 1979.
This program has branched into several
regional programs including Australia and
New Zealand (ANCAP), Latin America (Latin
NCAP), China (C-NCAP) and Europe (Euro
NCAP).
David Egertz, Sohrab Kazemahvazi, Stefan Hallström, “Novel Safety Requirements and Crash Test Standards for Light-Weight Urban Vehicles”,
Crash tests on cars in the European market are
most often tested according to the Euro NCAP
standards. These tests are not mandatory, so
vehicles are either tested on initiative by Euro
NCAP or by the manufacturers themselves [1].
The tests used are based on the Whole Vehicle
Type Approval (ECWVTA) directive by the
European Commission [7], which dictates the
requirements for making a vehicle legal for sale
within the European Union. Euro NCAP’s
performance requirements are higher than
those described in the directive, and are
constantly increasing to inspire safety
improvements. Safety ratings are reported
by star ratings.
The Euro NCAP tests have undergone several
evaluations to estimate the effectiveness of the
test procedures. These studies show that every
added star represents a 12% reduction in
collision fatality rates [9].
The crash tests conducted by Euro NCAP are
[10]:
• Frontal impact into a deformable offset barrier
at 64 km/h.
• Car to car side impact into the driver’s door at
50 km/h.
• Pole side impact into rigid pole at 29 km/h.
• Pedestrian impact at 40 km/h.
• Rear impact whiplash injury test
These tests include child protection tests and the
implementation of active safety assisting equipment like
electronic stability control (ESC), seat belt reminders,
speed limitation devices and anti-lock braking systems
(ABS) [10].
Crash test scores are then declared with respect to and
weighed according to:
• 50% - Adult occupant assessment
• 20% - Child occupant assessment
• 20% - Pedestrian assessment
• 10% - Safety assist assessment
Figure 1: Euro NCAP’s weighing of test results from each
assessment protocol to obtain the final score.
Safety Assisting Equipment
Unlike all other Euro NCAP testing
procedures, the safety assist functions
do not require any destructive testing.
The aim with the protocol is promote
standard fitment of safety assisting
equipment such as Electronic Stability
Control (ESC), Anti-Locking Brakes
(ABS), Seat Belt Reminders and Speed
Limitation Devices. The scoring of these
systems is based on primarily the
fitment of such equipment and
secondary on the performance of this
equipment.
Frontal Impact
Euro NCAP frontal impact tests are performed at an
impact velocity of 64 km/h, 8 km/h higher than
limits legislated by ECWVTA. The test shall
represent two similar cars colliding with each other
in a 40% offset impact, which is considered as the
most common traffic accident resulting in severe
injury or death. 40% meaning that the 40% of the
vehicles frontal structure is struck in the impact.
Figure A.2 Frontal impact crash test setup
Frontal Impact
The protection level is assessed using a frontal impact crash test dummy which measure
accelerations, forces, deflections and deformations.
Çarpışma testlerinde kullanılan
mankenler (Dummy)
Yapılan
çarpışma
testlerinde
oluşabilecek
yaralanmaları
belirleyebilmek
için
elektronik
sensörlerle donatılan son derece
gelişmiş
mankenler
(dummy)
kullanılmaktadır. Aynı zamanda üretici
firmaların önerdiği çocuk koltukları da
araca
yerleştirilip
çarpışmalarda
çocukları
koruyup
korumadığı
belirleniyor.
Crash test dummy results are presented
using a five step scale.
Car to Car Side Impact
Car side impact tests are performed by using a
movable deformable barrier as seen in Figure.
The impact is centered at the driver’s door at
an impact velocity of 50 km/h.
Figure : Car to car side impact test setup.
Car to Car Side Impact
The aim with the test procedure is to assess any intrusion and occupant protection
obtained from the cars side structure, but also to encourage the implementation of side
airbags. To assess the occupant protection a side impact test dummy is used. Measures that
are recorded are accelerations, forces, moments and deflections.
Figure: Side impact crash test dummy
rating.
Pole Side Impact
The pole side impact tests goal is to
encourage the fitting of head
protection devices such as side
impact head or curtain airbags and
padding. Since the pole is relatively
narrow, 10’’, or 254 mm, major
intrusion is a common result. The
test is performed by propelling the
vehicle into a rigid pole at 29km/h,
representing the vehicle skidding
into a pole or a tree, see Figure.
Since 2009 this test is mandatory in
the assessment process, and
focuses on head, chest and
abdomen protection. Before 2009 it
was
an
optional
test
for
manufacturers to demonstrate the
efficiency of their head protection
features.
Figure: Pole side impact test setup
Pole Side Impact
Figure: Pole side impact crash test dummy
rating.
Pedestrian Protection
The pedestrian protection protocol has been a part of Euro NCAP since the
start in 1997. Up to 2009 this test had a separate star rating but is now an
integral part of the overall rating scheme seen in Figure A.1. Euro NCAP
performs a series of tests to evaluate the pedestrian protection for both adult
and child pedestrians. During the tests individual vehicle components are
assessed to have a better control of the pedestrian impact locations. A legform
is used to test the protection of the lower leg towards the front bumper, an
upper legform to test the protection towards the leading edge of the bonnet
and a child and adult headform to test the protection towards the bonnet top
area and windscreen. The tests shall represent an impact velocity of 40 km/h.
Figure: Pedestrian impact test setup and rating
system.
Whiplash Protection
The whiplash testing procedure is not a crash test involving the actual vehicle,
but instead the seat and head rest assembly. The test is performed with the use
of a crash sled on which the vehicle seat with a crash test dummy is fitted. The
sled is then subjected to three different crash pulses with varying severity; low,
medium and high. The low severity pulse accelerates the sled to approximately
Dv=16 km/h in 100ms, and the high severity pulse to approximately Dv=25
km/h in 100ms [23][36]. These pulses are derived from both real world crashes
and insurance industry research. The whole concept of whiplash injury is not
yet entirely understood, especially the injury causing mechanisms of it, but
the high frequency of this injury type has motivated Euro NCAP to include it
into its adult occupant protection protocol since January 2009.
Figure: Rear impact whiplash rating.
Child Protection
The child occupant protection is a part of the frontal and car-to-car side
impact testing procedures, but also addresses usability of the child restraints
(CRS). Since it has shown that many child restraint users fail to secure the
restraint safely to the car, Euro NCAP encourage improvements to child
restraint design and the installation of standardized mountings such as
ISOFIX. In the testing, dummies representing 18 month and 3 year old
children are used (Figure 1-2), and the score depends on the child seats
dynamic performance in frontal and side impact tests. Additionally, fitting
instructions, airbag warning labels and the vehicles ability to accommodate
the child restraint safely is also included in the overall scoring.
Figure: Child protection testing
rating scheme of 18 month old child.
Figure: Child protection testing
rating scheme of 3 year old child.
Child Protection
A- Dynamic Assessment
B- Frontal Impact
C- Side Impact
Child Protection
D- Child Restraint Based Assessment
E- Vehicle Based Assessment

carpısma testlerı

Transkript

Benzer belgeler

Honda Civic Smart Broşürü dosyasını bilgisayarınıza indirmek için

20 cizgisel ve acısal momentum

Thrifty Car Rental, Türkiye`de büyümeye devam ediyor

YAKIT TUKETIMI ve EGZOZ EMISYON TESTLERI

9 Çizgisel Momentum ve Çarpışmalar