HANS(頭頸支撐)裝置設備如何工作?

2024-11-28汽車知識251

HANS(頭頸支撐)裝置如今被視為全球所有主要賽車系列的“必要條件”安全設備。從一級方程式到印地賽車、NASCAR、A1 GP、世界拉力錦標賽——列舉還在繼續——每個人都使用它作為保護車手頭部和頸部的手段(從設備的名稱可以明顯看出)。


然而,該設備直到 1990 年代中期才被上述組織採用,距離密歇根州立大學生物力學工程教授羅伯特·哈伯德 (Robert Hubbard) 博士首次開發已有十多年。在 1980 年代初期,他的一位朋友因頭部受傷在 IMSA 測試事故中喪生後,哈伯德(與姐夫、公路賽車手吉姆·唐寧一起)決定開發某種能夠在突然停車時保護駕駛員頭部和頸部的設備(主要是事故)。

雖然最初沒有被北美的大多數賽車系列考慮——更不用說歐洲的比賽了——但在全球賽車手因顱底骨折(發生在顱底)而死亡后,該設備立即受到了更多關注。

在 90 年代(及之後)因顱底骨折而喪生的著名車手包括 F1 的羅蘭·拉森伯格、NASCAR 的戴爾·恩哈特和約翰·內梅切克、印地 500 的托尼·貝滕豪森或 CART 的貢薩洛·羅德裡格斯(當然,名單可以繼續)

在最終被 NASCAR 或 F1 等比賽接受之前,HANS 設計經過了嚴格的測試。在使用該設備時,大多數司機抱怨它缺乏舒適度(因為它很重)。因此,現在使用的 U 形 HANS 設備由碳纖維(輕質複合材料,重量約為 630 克)製成,尺寸約為 315 x 279 x 165 毫米,工作原理有點像這樣:

如何放置

HANS 裝置的彎曲部分環繞駕駛員的頸部,而兩隻手臂沿著胸部頂部、肩膀和胸肌放置。

現在我們已經瞭解了基礎知識,您應該知道 HANS 設備從來都不是放在線束的上方,而是放在線束的下方。這非常重要,因為上述設備的配置實際上最大限度地利用了垂直安全帶,使它們靠得更近以改善保護。

此外,如標準 HANS 手冊所示,設備不應接觸頭盔或頭枕。設備與上述部件之間需要至少 1.5 英寸(約 40 毫米)的間隙。從那時起,只需適當調整系繩(在設備和頭盔之間建立連接)以更好地貼合即可完成工作。


運作方式

現在,我們將嘗試用盡可能少的文字描述駕駛員頭部在事故中的行為。當汽車撞到某物時,它會突然停止,導致駕駛員的身體向前行駛。由於安全帶在賽車中永遠是強制性的,因此身體(中央部分和肩膀)將被阻止向前移動,但頭部則不會。因此,顱骨後部在撞擊時受到嚴重損傷,導致大腦周圍的膜撕裂、顱骨骨折和顱神經損傷。


起初,HANS 設備的作用是大幅降低事故期間的負載——正如哈伯德本人在對其進行多次測試后所說的“低於傷害容忍閾值”——將其從顱骨後部轉移到前額(為承受這種衝擊做好了更好的準備)。測試表明,駕駛員能夠抵抗大約 35 Gs 和 40 mph 的速度變化。

在 90 年代中期,梅賽德斯賓士決定進一步開發該設備,以便在他們的一級方程式計劃中實施它。經過國際汽車聯合會的進一步評估,該設備最終在 2003 年作為強制性功能推出(比北美 CART 系列晚了兩年)。隨後,美國國家熱棒協會在 2004 年將其設置為強制性,然後在 2005 年(與 WRC 同年)在 NASCAR 之前。如前所述,這些決定是在參加上述系列賽的車手發生一些不幸死亡后做出的。


在目前的形式下,半硬質碳纖維環可以減少碰撞中的頭部運動高達 44%,施加在頸部的力高達 86%,施加在頭部的加速度高達 68%。


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