Zewnętrzny airbag ZF - ochrona auta przed… innym autem

Wydawać by się mogło, że zewnętrzny airbag to nic nowego. Od kilku lat znany m.in. dzięki Volvo (model V40), czy inicjatywom podejmowanym m.in. przez Mercedesa, czy koncern General Motors. Wszystkie dotychczasowe rozwiązania projektowano jednak z myślą o ochronie pieszych w starciu z samochodem. W ZF zadbano zaś o ochronę podróżnych znajdujących się w samochodzie i narażonych na uderzenie boczne.

Inżynierowie ZF przekonują, że każdy centymetr ma znaczenie. Boczna poduszka odpalana tuż przed zderzeniem ma bowiem zmniejszyć głębokość, na którą drugi pojazd wbija się w nadwozie, a ściślej w drzwi i słupki. ZF obiecuje m.in. redukcję wnikania nawet o 30 proc. W praktyce to dodatkowe kilkadziesiąt milimetrów dodatkowego miejsca w kabinie. Wydawać by się mogło, że to niewiele, ale pomysłodawcy przekonują, że to sporo, szczególnie jeśli chodzi o żebra, narządy wewnętrzne, czy miednicę (w mniejszym stopniu dotyczy ramion i głowy). Zewnętrzny airbag może bowiem złagodzić skutki uderzenia nawet o 40 proc. A to już całkiem sporo.

Jak to działa? Poduszka odpali jeszcze przed zderzeniem

Pasażerów osłonią nie tylko tradycyjne elementy takie jak konstrukcja drzwi, progi, słupki czy dach, ale także kurtyny powietrzne oraz ogromna poduszka rozciągająca się z progów w górę. Zależnie od auta zewnętrzny airbag może mieć od 280 do 400 litrów pojemności (dla porównania wewnętrzny airbag przed pasażerem może mieć pojemność nawet ok 140 l). To nawet aż do ośmiu razy więcej niż zwykła poduszka w kierownicy! W przypadku całkiem sporego badawczego egzemplarza jakim jest testowy Opel Insignia kombi (pierwsza generacja) airbag ma 300 litrów. Tyle, ile bagażnik w nowej pięciodrzwiowej Toyocie Corolli!

By charakterystyczna bariera spełniła swoje zadanie musi odpalić tuż przed zderzeniem. Inaczej bowiem cały projekt nie ma sensu. To zaś stanowi największe wyzwanie dla inżynierów. Na analizę zagrożenia i podjęcie decyzji o tym czy odpalamy czy też nie jest zaledwie tyle czasu, ile trwa jedno mrugnięcie okiem – ok. 150 milisekund! Poduszka powinna zaś napełnić się zaledwie na 100 milisekund przed zderzeniem! Wszystko zatem w iście ekspresowym tempie. O pomyłce nie ma przy tym mowy.

Bez złudzeń! To nie jest środek, który zdziała cuda

Okazuje się, że największym wyzwaniem nie jest samo odpalenie poduszki. Kluczem do sukcesu jest przede wszystkim rozpoznanie zagrożenia, podjęcie decyzji o aktywacji i wybranie właściwego momentu na odpalenie poduszki. To zaś wymaga nie tylko odpowiedniego komputera, ale i całej baterii czujników – radarów krótkiego i dłuższego zasięgu, kamery oraz lidaru. Inżynierowie ZF nie pozostawiają przy tym złudzeń. Ich zdaniem to co obecnie jest dostępne na rynku jako seryjnie produkowane sensory wciąż nie nadaje się do nowego systemu! Póki co pozostaje zatem korzystać z prototypowych układów, które dopiero w przyszłości trafią do produkcji.

Jednym z zadań jakie muszą wykonać boczne czujniki jest rozpoznanie obiektu i jego kierunku oraz szacowanego miejsca uderzenia (nie tylko podczas jazdy, ale także na postoju czy podczas dachowania). Póki co bowiem boczna poduszka ma być aktywowana tylko w przypadku zderzenia z samochodem czy większym pojazdem lub stałym obiektem (np. drzewo, bariera czy słup). Istotne jest też miejsce - nie tylko przestrzeń między osiami ale i okolice słupków tylnych i przednich.

Układ nie będzie reagował w przypadku, gdy wystąpi ryzyko kolizji z rowerzystą czy nawet z motocyklistą. Uznano bowiem, że szczególnie w przypadku rowerzystów już sama konstrukcja samochodu jest wystarczająco dobra, by ochronić podróżnych w kabinie. Otwartą kwestią jest także ocena skutków zderzenia człowieka z nową poduszką i potencjalnych dodatkowych obrażeń. Na tym jednak nie koniec.

Inżynierowie ZF nie pozostawiają złudzeń co do stopnia ochrony. Praw fizyki oszukać się nie da i próżno liczyć na cudowne działanie w przypadku kolizji z większą prędkością albo z dużo większym pojazdem. Układ najlepiej sprawdza się w zakresie od 20 km/h (gdy uderzający pojazd porusza się wolniej airbag nie zadziała) do ok 70 km/h. Już dość niewielka poprawa bezpieczeństwa jest zaś od 70 km/h do 100 km/h. Powyżej 100 km/h airbag już właściwie nie pomoże. 

Do trzech razy sztuka – pierwsze próby z poduszką

Koniec teorii – pora na test praktyczny. Na demonstrację nowego układu wybraliśmy się na tor testowy w Memmingen na południowo zachodnim skraju Niemiec. Na płycie czeka na nas wypełniony po brzegi sprzętem Opel Insignia kombi oraz zdalnie sterowana mobilna platforma z makietą przypominającą Mercedesa Klasy C, czyli przysłowiowy czarny charakter - sprawca zderzenia bocznego. Nie sposób przeoczyć także rozstawionych dodatkowych anten podobnych do tych z których korzystają geodeci. To tzw. różnicowy system GPS, dzięki któremu można uzyskać znacznie lepszą precyzję pozycjonowania. Insignia jak i platforma poruszają się bowiem samodzielnie – o kaskaderze za kierownicą nie ma mowy.

Inżynierowie potrzebowali w sumie aż trzech prób, by w końcu odpaliła poduszka zamocowana pod progiem. Nie zapominajmy, że to wciąż prototyp, więc wszystko może się zdarzyć. Ważąca ponad 200 kg platforma z makietą trafia perfekcyjnie z prędkością 30 km/h. Sama poduszka napełnia się z dość sporym hukiem tuż przed zderzeniem. Mimo trafienia platformy w ogromną poduszkę ciężka Insignia i tak zostaje delikatnie wytrącona z toru jazdy mimo stosunkowo niewielkiej prędkości – 30 km/h.

Na ocenę szkód z bliska musimy jednak chwilę poczekać. Inżynierowie przypominają, że cudów nie ma. Po napełnieniu poduszka nagrzewa się bowiem nawet do powyżej 500 stopni C, gdyż w prototypie nie stosuje się elementów schładzających jak w przypadku tradycyjnych airbagów w kabinie. W odróżnieniu od zwykłych poduszek stosuje się także więcej warstw wzmocnionego materiału, by zmniejszyć ryzyko rozerwania w przypadku zderzenia.

Insignia niemal bez szkód przetrwała kontakt z ciężką platformą. Na drzwiach, progach i błotnikach nie widać większych wgnieceń. Ucierpiała jedynie tylna felga – fragment rantu odpadł tuż po uderzeniu. Pozostaje jeszcze ogromny worek zalegający na nawierzchni. Tyle i aż tyle.

Kiedy poduszki boczne trafią do aut? Nieprędko

Po udanej próbie, inżynierowie ZF podkreślają, że przed nimi jeszcze sporo pracy i testów. Na wprowadzenie nowego układu do produkcji potrzeba jeszcze co najmniej kilku lat (2 do 5 lat). Obecnie trwają prace z jednym z producentów samochodów (oczywiście nikt nie chce zdradzić co to za firma, ale nietrudno zgadnąć, że to będzie jedna z marek niemieckich – zapewne BMW lub Mercedes), by wdrożyć nowe rozwiązanie do seryjnie produkowanego modelu auta. Co ciekawe waga nowego sprzętu nie jest problemem (ok. 6 kg na każdą stronę).

Większym wyzwaniem jest opracowanie wysokiej jakości czujników i odpowiednie zamocowanie w karoserii. Otwartą kwestią pozostaje także takie zamontowanie poduszki w aucie, by uniknąć problemów nie tylko z samym oblepieniem progów błotem, śniegiem czy lodem, ale także uniknięcie odłamków, które mogą wyrządzić szkodę innym znajdującym się w pobliżu. Jedno nie ulega wątpliwości. O brak pracy przez najbliższe kilka lat inżynierowie ZF nie muszą się martwić.