PLZIV型车用吸能释能缓冲装置

 中国科学院科仪中心   北京航空航天大学
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     PLZIV型车用吸能释能缓冲方法及装置较好地解决了汽车撞车时保车护人的世界性技术难题,是一项具有突破性和独创性的发明。该方法及装置已获得中、美、德、日、法、英、俄、加、韩等国的专利证书。

一、汽车的速度与安全

汽车是现代社会使用最普遍的一种交通工具。它不仅能有效地节省时间和缩短空间,而且具有轻巧、机动、方便、舒适等其他各类交通工具所难于同时具备的优点。为了适应人们争取时间、追求效率的需要,汽车制造业一直在努力提高它的质量和速度,但也同时带来了不断增大的不安全因素。撞车事故是一种最严重的车祸,常带来车毁人亡的恐怖后果。高速公路出现后,连环撞车的恶性事故及其伤亡人数,更是令人不寒而栗。

如何解决速度与安全的矛盾?如何提高汽车安全性能,采取防护措施,保车护人,避免和减小车祸造成的危害?长期以来,各国政府和广大民众对此寄予极大关注,汽车 制造业和相关科研部门都试图努力解决这一重大课题。

二、保护措施的有益尝试和初步成果

     1、装置安全带  这是国内外早已普遍采用并立法确定的一种安全保护手段,但保护功能有限,背上安全带而仍车毁人亡的车祸屡屡发生。

2、增大保险杠和大梁强度并寻找最佳力学结构设计  撞车时,靠保险杠和车头自身的压缩变形来抵御和吸收一部分冲击能量,争取减少对人的伤害,但效果并不明显。

    3、悬挂缓冲器  有一定的保车护人功能,但缓冲器挂在车头前面,常影响驾驶,反而容易发生事故,且有伤大雅,难为人们接受,因而未能在实际中采用。

4、装安全气囊  撞车瞬间,气囊立即腾出并充气,使人得到较好的保护。这是当前护人效果最好的汽车安全装置,很多发达国家生产的新型汽车均予采用,美国一些保险公司还降低了有此装置的汽车的保险费用。其缺陷是:只能护人不能保车;各种不同的车型和车的新旧程度对气囊传感器的灵敏度要求均有不同,灵敏度的尺度很难掌握,调的太低,撞车时气囊腾不出来,调的太高,车稍有震动气囊即腾出,甚至还发生将小孩憋死的事故;气囊只能一次性使用;废弃气囊会污染环境,破坏臭氧层。

三、崭新的理论和独特的设计

   本课题组提出“冲击能量吸收并同步释放”的减振缓冲理论,并研制发明了PLZIV型车用吸能释能缓冲方法及装置这一装置由支撑系统、缓冲系统、吸能系统、释能系统等组成;一部分装在保险杠里,一部分装在底盘下。它的主要特点是:

    1在撞车瞬间,该装置的支撑力大于或等于冲击力;能达到和完成多级缓冲;能将相当部分的冲击能量吸收并同步释放,从而有效地减振缓冲,起到很好的保护作用。2、既保护人,又保护车。3、复用系数高,撞车后一般不需更换,可反复使用。4、不影响汽车外形。5、材料易得,生产工艺简单,除模具需较大投资外,其它方面成本较低。6、装配维修均方便,既可与汽车生产线匹配,又可自行装换。7理论和方法还可应用于直升飞机的抗坠毁和车载火炮、坦克后座力的吸收等领域。

四、可喜的中试效果

PLZIV型车用吸能释能缓冲装置已装在国产吉普车上进行了多次载人撞车试验,成功完成了该装置原理性的中间试验。

    试验中,驾驶员不戴头盔,不系安全带,不穿防护服;车速从每小时20公里逐级增至50公里,每个速度撞车若干次。在不同车速的多次撞车中,驾驶员的自我感觉始终良好,数次时速40-50公里撞车后的反映是“比乘公共汽车时的急刹车的前冲力还小”;过后亦无任何不适反应。从置于驾驶员旁的摸拟人上测得的受力情况是:头部的加速度值为13G,胸部的加速度值为12G。用于试验的数辆吉普车,均经受多次撞车,除一辆外,均仅车前盖和保险杠有极轻微的损伤,不需修理即可继续行驶进行试验。

整个载人撞车试验结果表明,该装置的吸能释能缓冲效果较为理想,能有效地起到保车护人作用,明显优于前述几种保护装置和措施。

五、前景和市场预测

    从市场调查的情况看,该装置的前景是十分可观的。在美国,装安全气囊需多花近千美元,人们为了保护生命不去计较价格而争相购买。据报道,美国装有安全气囊的汽车,92年销售了50余万辆,93年则猛增至300多万辆,目前已有数千万辆。由此可见人们对生命的珍惜和对汽车有效防护装置的渴求。由于PLZIV型车用吸能释能缓冲装置比安全气囊有更为优越的安全保护性能和更为便宜的造价,可以预见,该装置有着不可估量的市场前景和经济效益。仅以美国国内现有车辆的1%采用该装置作效益分析:以美国现有的1.7亿辆车计算,每年改装其现有车辆的1%,该装置售价为700美元,则:1.7亿辆÷100=170万辆;收入:700美元×170万=11.9亿美元;装配费每辆20美元,则:20美元×170万=3400万美元;利税为:(11.9亿+0.34亿)×25%=3.06亿美元。

 

 

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