Zbornik radova Dr Dejan Bogićević, dipl. inž. saob., Visoka tehnička škola strukovnih studija, Niš Prof. dr Svetozar Kostić, dipl. inž. saob., Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad Dr Tomislav Marinković, dipl. inž. maš.,Visoka tehnička škola strukovnih studija, Niš Nebojša Čergić, dipl. inž. saob., Policijska uprava, Sremska Mitrovica UTICAJ OBLIKA ČEONE POVRŠINE VOZILA NA REALNE VREDNOSTI DEFORMACIONOG RADA 48 Zbornik radova REZIME: Izračunavanje deformacionog rada, kod vozila koja imaju klasičan ravan čeoni deo koji se po obliku skoro u potpunosti poklapa sa dijagramom energetskog rastera, ne predstavlja nikakav problem ukoliko se raspolaže kvalitetnim fotografijama sa kojih se može odrediti oblik i veličina deformacije. Međutim, kao što je poznato, oblik čeone površine vozila može znatnije da odstupa od ravnog oblika, odnosno od oblika kakav ima dijagram energetskog rastera. Ovo odstupanje naročito je izraženo kod vozila novije proizvodnje, odnosno vozila čiji čeoni deo je približno ovalnog oblika, pa samim tim dolazi do znatnog odstupanja prilikom preklapanja dijagrama energetskog rastera. Ukoliko su ovakva odstupanja izraženija to može dovesti do pogrešnog određivanja deformacione energije, a samim tim i do pogrešnog utvrđivanja brzine vozila ekvivalentne deformaciji. U radu je istražen i prikazan uticaj oblika čeone površine vozila na vrednost deformacione energije prilikom deformacije vozila, odnosno uticaj oblika čeone površine na konačnu vrednost brzine vozila ekvivalentne deformaciji KLJUČNE REČI: VOZILO, DEFORMACIONI RAD, BRZINA SUMMARY: Calculation of deformation work, the vehicle having a conventional flat frontal part of the form which almost entirely coincides with the diagram of the energy grid, not a problem if it has high quality photographs with which to determine the shape and size of deformation. However, as is known, the shape of the front surface of the vehicle can significantly deviate from a flat shape, or form of such a diagram of the energy grid. This discrepancy is particularly pronounced in newly produced vehicles or vehicles with frontal part of the roughly oval in shape, hence the significant variations in the energy diagram of overlapping grid. If such deviations are more pronounced it can lead to erroneous determination of strain energy, and therefore the wrong vehicle Equivalent Energy Speed. This research examines the influence of the shape shown and the front surface of the vehicle to the value of deformation energy during deformation of the vehicle or of the influence of the frontal surface of the final value of the vehicle Equivalent Energy Speed. KEY WORDS: VEHICLE, DEFORMATION, SPEED. 1. UVODNI DEO Da li je veličina deformacije koja nastaje pri sudarima vozila ili naletima na čvrstu nepomičnu prepreku pouzdan pokazatelj na osnovu koga se može izračunati izgubljena brzina vozila pri sudaru ili udaru, pitanje je koje zanima sve one koji se bave ekspertizom saobraćajnih nezgoda. Kao što je do sada više puta naglašeno, veza između brzine i veličine deformacije postoji i ona je veoma složena i kompleksna. Problemima energetskog rastera među prvima bavio se Campbell 2. U svojim istraživanjima on polazi od činjenice da se pri čeonom naletu vozila na čvrstu nepomičnu prepreku dogodi određeno deformisanje vozila koje je u funkciji naletne brzine vozila koju on definiše kao EBS (Eqivalent Barriere Speed). Analizom procesa deformisanja Campbell je došao do zaključka da kod primene energetskog rastera, prilikom proračuna, treba zanemariti visinu i širinu deformacija, jer one po njemu ostaju konstante. Na osnovu rezultata CRASH testova Campbell je konstruisao dijagram funkcionalne zavisnosti brzine vozila i veličine deformacije. Prethodno iznesenu teoriju Campbell je dokazao na jednom primeru CRASH testa, u kome je učestvovao putnički automobil Mercedes Benz, tip W 123. Ispitvanje je izvršeno naletom vozila na čvrstu nepomičnu prepreku sa punim preklopom pod pravim uglom. Nakon toga, na ovoj metodi radio je veći broj iztraživača koji 49 Zbornik radova su je permanentno usavršavali, ali sa napomenom da u dosadašnjim istraživanjima nije uzet u obzir uticaj oblika čeonog dela vozila. 2. ODREĐIVANJE DEFORMACIONOG RADA U rezultatima CRASH testova dati su precizni podaci o veličini deformacije za svaki segment čeonog dela vozila, čime je omogućeno da se na dijagramu energetskog rastera nacrta kriva oštećenja i na taj način izračuna veličina deformacionog rada W (Nm) na putu deformacije. Deo rezultata CRASH testa u kome su prikazani podaci o veličini deformacije prikazan je na slici broj 1. Slika 1. Prikaz podataka o veličini deformacije vozila Tokom istraživanja pojavio se praktičan problem izračunavanja i poređenja deformacionog rada, koji se ogledao u tome što je čeona površina vozila za CRASH testove podeljena na šest polja, a dijagram energetskog rastera koristi podelu čeone površine vozila na osam polja. Transformacija podataka je rešena proporcijalnom redukcijom postojećeg dijagrama sa osam polja na novi dijagram sa šest polja, i to na način prikazan na slici broj 2. VREDNOSTI POLJA NOVOG DIJAGRAMA =A1+ 33% A2 10 =67%A2 +67% A3 20 30 =A4+ 33% A3 40 =A5+ 33% A6 60 50 =67%A7 +67% A6 70 80 =A8+ 33% A7 90 A B C D E F 1 2 3 4 5 6 7 8 Slika 2. Postupak reduciranja dijagrama 50 Zbornik radova Na prethodnoj slici jasno se vidi da je vrednost polja A1 u novom dijagramu dobijena kao zbir vrednosti polja A1 i 1/3 vrednosti polja A2 iz standardnog dijagrama, i da ona iznosi 4.650 Nm. Ako prethodni dijagram posmatramo grafički, vidimo da polje A1 novog dijagama zahvata celu širinu polja A1 i trećinu širine polja A2 standardnog dijagrama. Na isti način određene su vrednosti i za preostala polja i one su prikazane na slici broj 3. 1 2 3 4 5 6 600 mm 500 mm 400 mm 300 mm 200 mm 100 mm 4650 2441 1279 1337 1686 581 6030 3166 1658 1734 2186 3769 9320 4893 2563 2680 3379 2650 9320 4893 2563 2680 3379 2650 6030 3166 1658 1734 2186 3769 4650 2441 1279 1337 1686 581 40000 21000 11000 11500 14500 14000 112000 Slika 3. Reducirani dijagram energetskog rastera sa šest polja Konstruisanje redukovanog dijagrama energetskog rastera omogućava da se na osnovu poznatih veličina deformacija izračuna vrednost deformacionog rada. Deformacioni rad, za veliki broj vozila koji je obuhvaćen istraživanjem, izračunat je pomoću programa koji je posebno napisan za tu svrhu. Izgled dela programa koji se koristi za izračunavanje deformacionog rada prikazan je na slici broj 4. MM KATALOG - IZRAČUNAVANJE BRZINE OSNOVNI PODACI O VOZILU Dr D.Bogićević Dubina deformacije (mm) Masa vozla m= 1370 (kg) C6 C5 C4 C3 C2 C1 Cpr Cpr Širina deformacije Bo = 1.78 (m) 600 600 600 600 600 600 600 0.60 63.8 (km/h) 27.5 (m/s/m) 1900 (N) METODA UNIVERZALNOG DIJAGRAMA ENERGETSKOG RASTERA Deformacioni rad W = 67200 (Nm) Koeficient K1= Brzina vozila V= 3.2 METODA SPECIFIČNOG DIJAGRAMA ENERGETSKOG RASTERA Koeficijenti: bo= 8 (km/h) 2.2 (m/s) A= 47106 (Nm) "PC Crash 8" Deformaciona energija: Brzina vozila: 67.5 G= "Campbell" Ed= 240751 (J) V= b1= 0.990 (km/h/cm) B= 583828 (Nm2) "Raster" Ed= 240751 (J) (km/h) V= 67.5 Ed= 240751 (J) (km/h) V= 67.5 (km/h) IZGLED DIJAGRAMA ENERGETSKOG RASTERA ZA KONKRETNO VOZILO 12% 15% 23% 23% 15% 12% 600 7865 9831 15075 15075 9831 7865 65542 240751 500 500 6618 8272 12684 12684 8272 6618 55150 175209 400 400 5371 6714 10294 10294 6714 5371 44757 120060 300 300 4124 5155 7904 7904 5155 4124 34365 75302 200 200 2877 3596 5514 5514 3596 2877 23973 40937 100 2036 2545 3902 3902 2545 2036 16964 16964 28890 36113 55373 55373 36113 28890 600 100 0 C6 C5 C4 C3 C2 C1 Slika 4. Izgled dela programa za izračunavanje deformacionog rada Iz zakona o održanju energije, proizilazi da se pri naletu vozila na čvrstu nepomičnu prepreku celokupna kinetička energija vozila pretvara u deformacionu energiju. Na osnovu toga se može napisati: W Ed m 2 V 2 51 B2 c1 B2 c1 0 0 0 0 F dc dB A BC dc dB K (2.1) Zbornik radova Integracijom prethodne jednačine dobija se konačni izraz za izračunavanje vrednosti deformacione energije koja se apsorbuje u ukupnu širinu vozila, u sledećem obliku: C 2 b02 W Ed m b0 b1C b12 (2.2) 2 2 m/s, gde je: m - masa vozila, b0 - brzina “nulte deformacije”, odnosno brzina pri kojoj nastaje početak deformacije b1 - nagib zavisnosti brzina - deformacija m/s/m, C - dubina deformacije m. Prethodno iznesene činjenice i stavovi odnose se na slučajeve kada je u sudarima deformisana čeona površina vozila po celoj širini, što u praksi nije slučaj. U cilju praktične primene, Campbell nudi precizniju metodu, koju je popularno nazvao metoda „rasterpolja“. Tokom istraživanja Campbell je došao do zaključka da je, ukoliko se dubina deformacije čeonog dela vozila (C) postavi u razmacima od 0,1 metara, moguće izračunati energiju deformacije, odnosno deformacioni rad, pomoću izraza (2.2) za svaku vrednost dubine deformacije. Međutim, za primenu metode "raster-polja" neophodno je da se izračunata deformaciona energija, u zavisnosti od krutosti čeonog dela, raspodeli po čitavoj širini čeonog dela vozila. Izračunavanje deformacionog rada kod vozila koja imaju klasičan, odnosno ravan čeoni deo koji se skoro u potpunosti poklapa sa dijagramom energetskog rastera (Vidi sliku 5-A), ne predstavlja nikakav problem ukoliko se raspolaže kvalitetnim fotografijama. Međutim, analizom velikog broja vozila, obuhvaćenih istraživanjem, utvrđeno je da čeona površina vozila može znatnije odstupati od kvadratnog oblika, odnosno od oblika dijagrama energetskog rastera. Ovo odstupanje naročito je izraženo kod vozila novije proizvodnje, odnosno vozila čiji je čeoni deo približno ovalnog oblika (Vidi sliku 5-B). Na slici 5-B prikazan je čeoni deo vozila Alfa-Romeo GTV koji predstavlja tipičan izgled čeonog dela vozila elipsastog oblika, odnosno čeoni oblik koji znatno odstupa u preklapanju dijagrama energetskog rastera. Slika 5-A Slika 5-B Slika 5. Način primene metode "raster-polja" 52 Zbornik radova Ukoliko se dubina deformacije (C) postavi u razmacima od 100 mm, odnosno 0,1 metara, može se dosta precizno izračunati vrednost deformacione energije, apsorbovane na putu deformacije od 200 mm, pomoću izraza (2.2): Za vozilo sa Slike 5-B vrednost deformacione energije za put deformacije od 200 mm iznosila bi: 0,2 2 2,2 2 40.937 J . E1d(200 mm) 1370 2,2 27,5 0,2 27,5 2 2 2 Ukoliko bi se energija deformacije izračunala klasičnim putem kao zbir cifara iz polja koja su potpuno obuhvaćena deformacijom, odnosno procentom delimično prekrivenih polja, vrednost deformacione energije za put deformacije od 200 mm u tom slučaju iznosila bi: E2d(200 mm) 0 254 2731 2731 254 0 0 2517 5514 5514 2517 0 22.033 J Poređenjem prethodno izračunatih vrednosti deformacione energije jasno se uočava da se prilikom izračunavanja deformacione energije mora uzeti u obzir oblik čeone površine vozila. 3. UTICAJ OBLIKA ČEONOG DELA VOZILA NA BRZINU VOZILA Kao što je do sada više puta objašnjeno, ova metoda primenjuje se tako što se prednji deo vozila podeli na određene sekcije, odnosno polja, kao što je prikazano na slici broj 5. U daljem postupku raster polje se precrta na prednji deo vozila i izračuna zbir cifara iz onih polja koja su obuhvaćena deformacijom pri sudaru vozila. Ukoliko su neka od polja delimično pokrivena, onda se vrši procena procentualne prekrivenosti polja, a vrednost iz polja uzima se u procentualnom iznosu u odnosu na celokupnu vrednost polja. Zbir cifara iz polja koja su obuhvaćena deformacijom predstavlja ekvivalent deformacionog rada (W) koji je izvršen na deformacionom putu, odnosno energiju deformacije. Određivanje deformacionog rada omogućava izračunavanje brzine izgubljene na deformaciju, primenom poznatog izraza: EES 3,6 2 W km/h m (3.1) gde je: W – zbir vrednosti deformisanih polja energetskog rastera koja odgovaraju ekvivalentu deformacionog rada (Nm) m – masa vozila. Vrednost brzine vozila izračunate na osnovu energije deformacije utvrđene klasičnim putem, odnosno kao zbir cifara samo iz polja koja su obuhvaćena deformacijom, iznosila bi EES2 3,6 2 W 2 22033 3,6 20 km/h , m 1370 a što predstavlja stvarnu vrednost brzine utrošene na deformaciju. 53 Zbornik radova Vrednost brzine vozila izračunate na osnovu energije deformacije utvrđene dubinom deformacije čeonog dela vozila za deformaciju od 200 mm putem, iznosila bi EES1 3,6 2 W 2 40937 3,6 29 km/h m 1370 a što predstavlja pogrešnu vrednost brzine utrošene na deformaciju. Međusobnim poređenjem vrednosti ovako dobijenih brzina uočava se da je vrednost pogrešno utvrđene brzine veća za 9 km/h ili za 45 % od stvarne vrednosti, što svakako ne predstavlja zanemarljivo odstupanje. Rezultati istraživanja pokazuju da se pri većim deformacijama vozila javlja manje odstupanje, ali da nije zanemarljivo. U tabeli 1 prikazane su vrednosti procentualnog ostupanja brzine vozila računate dvema različitim metodama. Tabela 1. Procentulano odstupanje brzine vozila u funkciji deformacionog puta Deformacioniput Sd (mm) Degormaciona energija E1d (J) 600 400 200 240751 120060 40937 Brzina vozila EES1 (km/h) 67 48 29 Degormaciona energija E2d (J) 200364 88113 22033 Brzina vozila EES2 (km/h) 62 41 20 Razlika u brzini % 9 17 45 4. ZAKLJUČAK U uvodnom delu rada je istaknuto da na izračunate vrednosti deformacionog rada, odnosno deformacione energije utrošene na deformaciju čeonog dela vozila, znatan uticaj može imati i čeoni oblik vozila. Korišćenjem rezultata velikog broja CRASH testova, došlo se do zaključka da se prilikom određivanja deformacione energije, ne može koristiti jednostavna metoda zasnovana na dužini puta deformacije, iz razloga što daje netačne vrednosti deformacionog rada, a što se u krajnjem slučaju odražava na pogrešno izračunavanje brzine vozila. Greške pri određivanju deformacione enargije naročito su izražene kod vozila novije proizvodnje, odnosno vozila čiji čeoni deo je približno ovalnog oblika. Pogrešno određene vrednosti deformacione energije dovode do pogrešnog izračunavanja brzine vozila, što je naročito izraženo pri manjim deformacijama koje se kreću u granicama od 200 do 300 mm. U nekoliko slučajeva naleta vozila sa tipičnim „ovalnim“ čeonim delom na prepreku, pri kojima se javlja put deformacije od oko 200 mm, odstupanje izračunate brzine vozila u odnosu na testiranu kreće se između 40 i 45 %, što nikako ne predstavlja odstupanje koje se može zanemariti. Rezultati istraživanja ukazuju na potrebu da se deformacioni rad, odnosno energija deformacije izračunava što preciznije i to kao zbir cifara iz polja koja su potpuno obuhvaćena deformacijom i/ili procentom delimično prektivenih polja, a nikako u funkciji deformacionog puta. Takođe, u ovom radu, još jednom je dokazano da izveštaji u kojima su prikazani rezultati CRASH testova, mogu poslužiti kao veoma koristan prilog prilikom proračuna brzine u sudaru vozila, čime CRASH testovi i što precizniji proračun deformacione energije znatno dobijaju na značaju. 54 Zbornik radova 5. LITERATURA Bogićević, D., PRILOG ISTRAŽIVANJU MOGUĆNOSTI PRIMENE MULTIMEDIJALNOG KATALOGA ZA ODREĐIVANJE BRZINE I MEĐUSOBNOG POLOŽAJA VOZILA PRI SUDARIMA, Doktorska disertacija, FTN, Novi Sad, 2010. Rotim, F. Elementi sigurnosti cestovnog prometa, Sudari vozila, Svezak 3, Zagreb, 1992. National Highway Traffic Safety Administration (1997) DATA REFERENCE GUIDE, VERSION 4, VOLUME IV: SIGNAL WAVEFORM, GENERATOR TESTS, U.S. Department of Transportation, http://www-nrd.nhtsa.dot.gov. National Highway Traffic Safety Administration (2001) TEST REFERENCE GUIDE, VERSION 5, VOLUME I: VEHICLE TESTS, FINAL, NRD, NHTSA, US DOT, http://wwwnrd.nhtsa.dot.gov. National Highway Traffic Safety Administration (2002) NHTSA Vehicle Crash Test Database, http://www-nrd.nhtsa.dot.gov/. 55
© Copyright 2024 Paperzz
