Tutti i manichini da crash test presenti nel mondo automotive

Dentro ad un semplice manichino da crash test si nasconde una grande tecnologia. Ecco tutti i manichini da crash test presenti nel mondo

5 aprile 2016 - 20:05

Dentro ad un semplice manichino da crash test si nasconde una grande tecnologia. Queste riproduzioni di esseri umani di gomma e metallo sono molto più fedeli di quanto si possa immaginare. E costano parecchio. Possono arrivare a costare diverse centinaia di migliaia di euro, ciascuno! I manichini da crash test sono tanti e variano a seconda dei Paesi. Qui trovate una panoramica completa su tutti i manichini da crash test del mondo. Ma iniziamo partendo dalle basi.

LA BIOMECCANICA

Tutti i dummy usati nei crash test sono costruiti secondo i criteri della biomeccanica, una scienza che studia il corpo umano e le sollecitazioni che i vari organi possono sopportare, come ad esempio accelerazione e compressione. I primi manichini destinati alle automobili nascono negli anni 50, erano umanoidi molto grezzi, costruiti di paglia e sacchi. Le lesioni alla testa si verificavano solamente tramite la rottura del finto cranio, insomma erano piuttosto limitati in quanto a fedeltà. Col passare degli anni vennero effettuati numerosi studi per perfezionare i manichini e scoprire i limiti del corpo umano, utilizzando cadaveri, animali e volontari vivi. Tutti questi test, per quanto macabri, hanno contribuito alla creazione di manichini sempre più fedeli alle persone che guidano le automobili. Oggi in ogni manichino troviamo una miriade di sensori che, alla fine di ogni test, permettono di scoprire se l’occupante sarebbe sopravvissuto all’impatto e con quante lesioni.

I SENSORI IN GENERALE E GLI ACCELEROMETRI

I principali sensori utilizzati nei dummy sono gli accelerometri, che misurano le accelerazioni di parti importanti dell’organismo, quali il cervello, polmoni e cuore. Dentro ad ogni accelerometro si trova una barretta di metallo fissa da un lato, con alcune resistenze montate sopra. La barretta si flette per via dell’accelerazione dovuta all’impatto e modifica la forma delle resistenze inserite al suo interno. Questa deformazione non fa altro che modificare la tensione in uscita delle resistenze, elaborata in tempo reale dalle apparecchiature di acquisizione. Ad ogni tensione corrisponde un valore di accelerazione ben definito (valore definito in fase di calibrazione, ad esempio ad 1 V corrisponde un “g”, etc.), che ci consentirà di capire a quali lesioni teoriche andrebbe incontro l’occupante. Importante è non tanto il valore assoluto dell’accelerazione ma il tempo di esposizione ad essa, perché un’accelerazione alta potrebbe non provocare danni se avviene in un brevissimo tempo (uno dei valori di riferimento utilizzati è l’HIC, Head Injury Criteria).

LE CELLE DI CARICO

Un’altra tipologia di sensori sono le celle di carico, queste vengono posizionate sulle zone a rischio di rottura da compressione, quali le ossa. Queste celle funzionano come delle piccole bilance, fra due elementi in metallo ci sono una o più resistenze che comprimendosi forniscono una certa tensione, che poi saranno confrontate con uno schema tensione-forza (N). Ci sono, infine, anche degli speciali sensori che rilevano la compressione del torace da parte delle cinture di sicurezza in caso d’impatto frontale, per l’impatto laterale essi oltre alla compressione ne misurano anche la velocità alla quale avviene.

UNA GRANDE FAMIGLIA

Per ogni tipo d’impatto si utilizza un manichino differente. Ci sono manichini per i crash test frontali, per gli impatti laterali e per i tamponamenti. Diverse anche le dimensioni espresse in percentili:

  • 5percentile, ciò significa che solo del 5% della popolazione occidentale sta al di sotto della sua taglia. L’altezza è di 152 cm e il peso di 50 kg, quindi viene usato per simulare una donna di bassa statura.
  • 50percentile, in questo caso il 50% della popolazione occidentale sta al di sotto della sua taglia. Il dummy rappresenta un uomo medio, con 175 cm di altezza e 77 kg di peso
  • 95percentile, è attualmente il manichino più grande, e il 95% della popolazione occidentale sta al di sotto della sua taglia. La sua altezza raggiunge i 188 cm, il peso arriva a 100 kg, molto usato in campo militare. Nel campo automotive serve per simulare la presenza di persone di grande statura.

I MANICHINI “BAMBINI”

Non possono mancare anche i bambini di varie età, nei test Euro NCAP sono attualmente utilizzati quelli di 6 e 10 anni. Lo studio dietro ai dummy dei bambini si è sviluppato solo attraverso la comparazione teorica delle varie parti di un bambino rispetto a quelle degli adulti, questo per via dell’impossibilità pratica e soprattutto etica di utilizzare cadaveri di bambini.

ROBUSTI MA DELICATI

Questi umanoidi costruiti in gomma e metallo hanno bisogno di varie accorgimenti per funzionare come devono, alla perfezione. Durante ogni singolo crash test devono stare ad una temperatura costante di 20/21 gradi centigradi per fornire in maniera precisa tutti i dati e dopo un numero ridotto di test devono essere calibrati. La fase di calibrazione è molto importante, da questa dipende la precisione dei dati forniti nelle varie prove. Ogni singolo elemento che compone il dummy viene sottoposto a stress precisi per verificare l’integrità del pezzo e la sua capacità di rilevazione (calibrazione). Nel caso in cui non dovesse funzionare alla perfezione la parte viene sostituita.

CHE PREZZI!

In media un manichino completo costa dai 150.000 ai 250.000 Euro, in base alla tipologia di test che deve rilevare. Quelli più moderni possono superare anche i 300.000 Euro. Ora passiamo a vedere le varie tipologie di manichino, a cosa servono e come sono fatti.

I MANICHINI PER I CRASH TEST FRONTALI

La famiglia Hybrid III

La famiglia Hybrid III viene principalmente utilizzata per verificare le conseguenze degli impatti frontali.

Punti di rilevazione

Il manichino viene strumentato in questi test per verificare le seguenti lesioni: l’accelerazione della testa, la tensione, il piegamento e la rotazione del collo. L’accelerazione e la compressione del torace, l’accelerazione del bacino, la compressione del femore, la pressione sulle ginocchia, la pressione sulla tibia, e l’integrità di caviglie e piedi. Le braccia non vengono strumentate, per via del movimento incontrollato che subiscono durante i test frontali.

Pesi e dimensioni

Per la famiglia Hybrid III troviamo in ordine di peso: il 5percentile (152 cm, 50 kg), il 50percentile (175 cm, 77 kg) e il 95percentile (188 cm, 100 kg). Al momento nella versione 50percentile è il manichino utilizzato nei crash test frontali di tutto il mondo. La versione 5percentile viene utilizzata da JNCAP, da Safercar.gov e da Euro NCAP.

I MANICHINI PER I CRASH TEST LATERALI

L’Euro SID II

Il manichino Euro SID II (nome in codice ES-2) è predisposto per la rilevazione delle forze di un impatto laterale.

Punti di rilevazione

L’ES-2 riesce a fornire indicazioni precise sulle seguenti parti di rilevazione: accelerazione della testa, tensione, piegamento e rotazione del collo, compressione e velocità di compressione delle costole, pressione sull’addome e pressione sul bacino.

Pesi e dimensioni

Il manichino ES-2 è disponibile solamente nella misura 50percentile (175 cm, 77kg). Questo manichino viene utilizzato per gli impatti laterali di Euro NCAP (fino al 2014), Safercar.gov (pilota test col carrello), JNCAP, ANCAP, CNCAP e KNCAP.

Il SID II

Il manichino SID-IIs viene utilizzato per simulare il comportamento di una persona di bassa statura in caso di impatto laterale.

Punti di rilevazione

Il SID-IIs rileva le seguenti lesioni durante l’impatto: l’accelerazione della testa, tensione, la flessione e la rotazione del collo, l’accelerazione e la pressione sulla spalla, la compressione con la relativa velocità delle costole, l’accelerazione della cassa toracica, la pressione sull’addome, l’accelerazione e la pressione sul bacino e la pressione sul femore.

Pesi e dimensioni

L’unico formato in cui è disponibile il manichino SID-IIs è il 5percentile (152 cm, 50 kg). Questo manichino viene utilizzato nei test di IIHS, per il posto posteriore nel test del carrello e il test del palo di Safercar.gov, e nel test del carrello sul posto posteriore di CNCAP.

Il WorldSID

WorldSID nasce per armonizzare lo standard mondiale dei manichini per gli impatti laterali. E’ stato progettato come uno strumento versatile utile a simulare il corpo umano in un numero elevato di tipologie di impatto laterale.

Punti di rilevazione

La testa e il collo del manichino sono dotati di accelerometri e celle di carico sulle vertebre di giunzione. sulla spina dorsale di acciaio sono presenti 1 costola sulle spalle, 3 costole toraciche e 2 costole addominali, che misurano la compressione. Sull’articolazione della spalla c’è una cella di carico che misura la compressione. Ogni costola è dotata anche di accelerometro per misurare l’accelerazione della spinta. Per verificare le lesioni sofferte al bacino sono utilizzati celle di carico sulla zona sacrale-illiaca, un accelerometro per misurare la velocità della spinta sempre nella zona sacrale e due celle di carico per la pressione in zona lombare.

Pesi e dimensioni

Il maninchino WorldSID è disponibile come 50percentile (175 cm, 77,5 kg) e come 5percentile (152 cm , 48 kg). Il manichino WorldSID 50percentile è utilizzato dal 2015 nei crash test laterali Euro NCAP

I MANICHINI PER I TAMPONAMENTI

Il BioRID II

BioRID-II nasce con uno scopo ben preciso: valutare il rischio di colpo di frusta in caso d’impatto posteriore.

Punti di rilevazione

All’interno del manichino troviamo una ricostruzione fedele della colonna vertebrale, 24 vertebre, di cui 5 lombari, 12 toraciche e 7 cervicali. Le vertebre sono intervallate da una speciale gomma che simula la resistenza alla torsione e alla flessione delle vertebre umane, un sistema di elastici ricrea anche la resistenza della muscolatura umana. Durante l’impatto vengono registrati gli spostamenti dalla testa all’ultima vertebra, sia come accelerazione, angolatura e pressione. La combinazione delle letture determinerà il pericolo di subire il colpo di frusta durante l’impatto.

Pesi e dimensioni

Il BioRID-II nasce come un 50percentile. Tuttavia in Svezia è stato svolto uno studio su 78 uomini e 76 donne per verificare la veridicità del percentile. Le persone sono state fatte accomodare al posto giuda, passeggero anteriore e posteriore di una Volvo V70 e sono state svolte le misurazioni. E’ risultato che il percentile di altezza in relazione agli uomini è del 40%, per il peso, sempre sugli uomini si ferma al 35%. Per quanto riguarda le donne il percentile dell’altezza è del 96%, per quanto riguarda il peso è del 69%. Il BioRID-II viene utilizzato da tutti gli NCAP che prevedono il test di tamponamento, che ricordiamo qui: Euro NCAP, IIHS, JNCAP e KNCAP.

I MANICHINI DEI BAMBINI

Sono varie le tipologie di manichini di bambini che esistono al mondo. Tuttavia qui parleremo della tipologia maggiormente utilizzata dagli NCAP mondiali.

La serie Pinocchio o “P”

I veri nomi sarebbero P1.5 e P3, ma la P sta proprio per Pinocchio. Il manichino P1.5 simula le dimensioni e il peso di un bambino di 18 mesi, i sensori che rilevano le lesioni sono installati nella testa (accelerazione), nel collo (flessione e tensione), nel torace (accelerazione) e nel bacino (accelerazione). Il manichino P3 simula un bambino di 3 anni e rileva il rischio di ferite sulla testa (accelerazione), sul collo (flessione e tensione) e sul torace (accelerazione).

La serie “Q”

Notevolmente migliorati rispetto alla serie P, i nuovi manichini della serie Q introducono importanti novità, per una migliore biofedeltà rispetto agli esseri umani e per la caratteristica dell’omnidirezionalità. Questi manichini sono perfettamente utilizzabili sia nei crash test frontali, che in quelli laterali. Nati nel 2004, sono stati studiati per simulare bambini di età da 0 a 10 anni. Migliorati notevolmente nelle zone più vulnerabili, quali testa, collo e torace, i nuovi manichini forniscono dati più realistici agli ingegneri sulle lesioni che potrebbero subire i bambini coinvolti negli incidenti. I manichini della serie P e della serie Q vengono installati sui sedili posteriori delle auto testate da Euro NCAP, ANCAP e Latin NCAP

Commenta per primo

POTRESTI ESSERTI PERSO

Guida autonoma: il test del Safety Sense su Toyota Corolla

Guida autonoma: il test dell’Autopilot su Tesla Model S

Guida autonoma: il test del ProPilot su Nissan Leaf