Эта лекция полезна и для адвокатов, так как дает возможность настоять на производстве подобных расчетов в конкретном деле по ДТП по ст. 264 УК РФ.
С марта 2012 года, когда научно-методический совет РФЦСЭ МЮ РФ рекомендовал к использованию в судебной автотехнической экспертизе программный продукт по моделированию ДТП «PC-Crash», при производстве экспертизы, в необходимых случаях, должен использоваться алгоритм CRASH3. А писать в заключениях эксперта о том, что для определения величины затрат энергии на деформацию транспортного средства нет научно разработанных и апробированных методов, теперь стало признаком некомпетентности эксперта.
Эксперты-автотехники, адвокаты и юристы, практикующиеся на ДТП, также должны знать, что отсутствие в экспертном учреждении той или иной специальной компьютерной программы не является причиной отказа от проведения исследования и установления величины затрат энергии на деформацию, так как по алгоритму CRASH3 эти расчеты можно провести в «ручном режиме» на калькуляторе.
При этом, понимание физики и особенностей модели, реализованной в этом алгоритме, обязательны для судебного эксперта, так как позволяют научно, полно и точно интерпретировать данные и объяснить результаты анализа, а не ссылаться на результаты расчетов как на «черный ящик».
Согласно руководству по программе PC-Crash (версия 10.0), энергия, затраченная на деформацию транспортного средства при столкновении, может быть рассчитана двумя различными способами:
- на основе алгоритма CRASH3, который за основу берет результаты испытаний, опубликованных NHTSA (Национальным управлением по безопасности движения автомобильного транспорта США);
- методом конечных элементов.
Метод конечных элементов весьма сложен для неподготовленного специалиста, так как его понимание требует наличия специальных знаний, подчас выходящих за рамки вузовской программы даже по техническим специальностям.
Алгоритм CRASH3 — гораздо проще. Следует напомнить, что еще в 2004 году в п.5.2.3 методических рекомендаций по проведению независимой технической экспертизы транспортного средства при ОСАГО №001МР/СЭ (утв. ГНИИ АТ Минтранса РФ, РФЦСЭ МЮ РФ, ЭКЦ МВД РФ, НПСО «Объединение транспортных экспертов») для определения причин повреждений объектов экспертизы рекомендовалось использовать справочники с результатами краш-тестов конкретных марок (моделей, модификаций) транспортных средств, и, в частности результаты краш-тестов NHTSA, имеющиеся в свободном доступе в виде отчетов и в цифровом виде, вместе с программами для обработки данных.
Для расчета величины затрат энергии на деформацию автомобиля при его фронтальном столкновении требуется знать коэффициента жесткости его передней части A, B и G. Коэффициент A измеряется в н/м и представляет собой удельную силу, которую передняя часть автомобиля может выдержать до начала пластической деформации. Коэффициент B измеряется в н/м2 и представляет собой удельную силу, необходимую для производства пластической деформации конструкции передней части автомобиля. Коэффициент G – производный от A и B. Физический смысл и использование этих коэффициентов в модели CRASH3 – в следующей статье, а сейчас перейдем к тому, как их определить исходя из данных краш-теста автомобиля на фронтальный удар.
Отчеты о краш-тестах доступны на сайте NHTSA. Выбираем ссылку «Query by vehicle parameters such as make, model, and year» и в появившейся форме выбираем нужный нам автомобиль.
На рисунке показано, что выбран автомобиль Toyota Yaris, всех модельных годов, отчеты будут отсортированы в порядке убывания (самые свежие краш-тесты будут сверху). Нажимаем кнопку «Submit» и получаем таблицу из 21 краш-теста этого автомобиля.
Выбираем, например, краш-тест №6221, произведенный с 3-х дверным автомобилем Toyota Yaris модели 2008 года на фронтальный удар в жесткий неподвижный барьер (из бетона) на скорости 56.2 км/ч. По ссылке «Reports» (Отчеты) попадаем в окно отчетов и скачиваем файл отчета v06221R001.pdf. Заметим, что по ссылке «Photos» можно скачать оригиналы фотографий из отчета, а по ссылке «Videos» – видеозаписи краш-теста.
В 70-х годах прошлого века К.Кэмпбеллом (K. L. Campbell, “Energy basis for collision severity,” SAE Technical Paper Series, no. 740565, 1974) было отмечено, что для автомобилей General Motors при их фронтальных ударах величина продольной деформации зависит от скорости удара по линейной зависимости, как показано на рисунке ниже.
Тогда показанная на рисунке выше зависимость может быть записана в виде
где v – скорость удара, С – деформация, b0 – скорость нулевой деформации (скорость удара в стенку, при которой нет остаточных пластических деформаций автомобиля), b1 – тангенс угла наклона прямой.
Для дальнейших расчетов из отчета о краш-тесте из таблицы 2 на стр.5 устанавливаем массу лабораторного автомобиля при испытании m=1245 кг, из таблицы 15 на стр. 25 фактическое значение скорости удара v=56.2 км/ч и на суммарной ширине L=1.164 м величины продольных деформаций в шести равноотстоящих точках передней части С1=0.431 м, С2=0.491 м, С3=0.517 м, С4=0.507 м, С5=0.497 м, С6=0.421 м.
Лабораторный автомобиль после удара и схема его деформации (размеры в сантиметрах) показаны на рисунке ниже.
Теперь необходимо установить среднюю деформацию лабораторного автомобиля. Это можно сделать, просуммировав площади пяти трапеций и найти высоту прямоугольника с основанием L=1.164 м и такой же площадью. С учетом этого средняя деформация лабораторного автомобиля
Далее следует определиться с величиной скорости нулевой деформации b0. Стандарты на бамперы определяют эту величину от 4 км/ч. В частности, бамперы ВАЗовских автомобилей так же производятся с расчетом отсутствия разрушений при ударе на скорости до 4 км/ч. В программе PC-Crash эта величина, как правило, принимается равной 12 км/ч. Поэтому далее коэффициенты жесткости определяются для значений b0=4, 8, 12 км/ч, а в одной из последующих статей будет проанализировано влияние значения скорости нулевой деформации b0 на результат расчета скорости удара автомобиля.
Определившись с величиной скорости нулевой деформации b0 можно определить величину наклона прямой b1 как
Здесь следует отметить следующее. Из таблицы 15 на стр. 25 отчета о краш-тесте автомобиля Toyota Yaris следует, что изменение скорости автомобиля в краш-тесте составило 62.8 км/ч, или автомобиль под действием упругих сил после удара был отброшен от барьера на скорости 62.8-56.2=6.6 км/ч. Почему же в формуле выше фигурирует скорость удара?
В техническом руководстве по CRASH3 «CRASH3 Technical Manual» NHTSA, Washington D.C.» показано, что фактическая величина кинетической энергии, затраченная на пластическую деформацию автомобиля, составляет
где k – коэффициент восстановления скорости, фактическая величина которого для автомобилей близка к 0.1.
Так, в краш-тесте Toyota Yaris коэффициент восстановления скорости составил k=6.6/56.2=0.117, его квадрат составляет 0.014, или, из формулы выше, на пластическую деформацию этого автомобиля затрачено (1-0.014)х100%=98.6% его кинетической энергии и усложнять метод не имеет смысла.
Тогда величина коэффициента жесткости A автомобиля Toyota Yaris, для разных значений скорости нулевой деформации b0, составляет
Величина коэффициента жесткости B автомобиля Toyota Yaris, для разных значений скорости нулевой деформации b0, составляет
Величина коэффициента жесткости G автомобиля Toyota Yaris, для разных значений скорости нулевой деформации b0, составляет
Еще раз отметим, что физический смысл коэффициентов жесткости A, B и G, а так же как получены эти формулы, будет рассмотрен в следующей лекции. Пока же сравним результат расчетов для значения скорости нулевой деформации b0=12 км/ч с данными программы PC-Crash.
Как видно из таблицы на рисунке выше, результаты расчета коэффициентов жесткости по данным краш-теста для значения скорости нулевой деформации b0=12 км/ч полностью совпадают.
Полученные результаты расчетов жесткости передней части автомобиля Toyota Yaris сведены в таблицу ниже.
Таким образом, эксперт-автотехник, умеющий пользоваться Интернетом, и владеющий английским языком хотя бы на уровне «читаю и перевожу со словарем» может определить жесткость конкретной модели автомобиля и применить результат для расчета его скорости с учетом полученных деформаций.
Следующая лекция "Алгоритм CRASH3. Устанавливаем затраты энергии на деформацию автомобиля"
Все статьи автора на сайте «Праворуб» по этой ссылке.