오토바이와 전기자전거 라이딩 안전 보장 체계에서 GB 811-2022'오토바이, 전기자전거 탑승자 헬멧'기준에서의 충돌 에너지 흡수 성능 시험은 대체할 수 없는 역할을 하고 있다.충돌에너지흡수성능시험기는 이 시험을 집행하는 핵심설비로서 그 작업원리는 두터운 과학기술적함의를 내포하고있으며 헬멧의 안전성능을 정확하게 평가하는데 중대한 의의가 있다.
1. 실제 충돌 장면을 모의하는 디자인 사고방식
헬멧이 충돌 에너지를 흡수하는 성능 시험기의 가장 중요한 설계 목표는 현실에서 오토바이와 전기 자전거 라이더가 충돌할 때의 복잡한 장면을 고도로 시뮬레이션하는 것이다.실제 사고에서 라이더의 머리는 다른 각도, 속도로 각종 물체와 충돌할 수 있으며, 시험기는 가능한 한 이러한 다양한 충돌 상황을 복원해야 한다.
자유낙하 충격의 경우 시험기는 특정 방출장치를 통해 헬멧을 착용한 아날로그 헤드를 표준에 정해진 높이까지 끌어올린 뒤 자유롭게 떨어뜨려 아래쪽의 다른 재질, 모양의 모루자리와 충돌하게 했다.A1, A2류 헬멧의 경우 6.0m/s (이론적 낙고 1835mm) 의 충격 속도로 평면 강철 모루에 부딪힐 수 있습니다.A3 종류의 헬멧은 같은 속도로 반구 강철 모루를 충격한다.이런 설정을 통해 라이더가 고속으로 달리다 넘어졌을 때 머리가 지면 등 평면이나 반구형 물체와 충돌하는 상황을 시뮬레이션한다.또 례를 들면 해머장치를 리용하여 측면충돌장면을 모의할수 있으며 해머는 일정한 초기속도로 흔들리며 헬멧을 착용한 머리모양에 부딪쳐 측면충격에서의 헬멧의 성능을 검증할수 있다.
2. 충격 동력학 기반 에너지 전달 시뮬레이션
전문적인 충격동력학리론에서 출발하여 헬멧과 모루자리가 충돌하는 순간 거대한 충격력은 극히 짧은 시간내에 헬멧에 전달된다.시험기는 교묘하게 이 원리를 리용하여 충돌장치의 매개 변수를 정확하게 통제함으로써 부동한 강도의 충격을 모의해냈다.
정확한 제어 가능한 충돌 헤드와 같은 충돌 장치의 핵심 부품은 미리 설정된 속도, 각도에 따라 헬멧을 충돌 할 수 있습니다.그 속도 제어 정밀도는 Ji가 높다. 예를 들어 규정된 충격 속도는 충돌 발생 qian10mm-60mm 범위 내에서 측정되며 이론 속도의 95% 보다 작지 않다.충돌과정에 에네르기는 충돌원 (예를 들면 자유락체의 머리모양, 해머 등) 에서 헬멧으로 전달되며 헬멧재료와 그 구조는 에네르기를 흡수하고 분산시키는 역할을 발휘하기 시작한다.시험기는 충돌 헤드의 질량, 형상 및 방출 높이, 진동 해머의 길이와 초기 각도 등 매개변수를 조정하여 서로 다른 에너지 수준과 충격 형식에 대한 시뮬레이션을 실현함으로써 헬멧이 각종 충돌 가능한 조건에서 충돌 에너지를 흡수하는 능력을 전면적으로 고찰한다.
3. 센서 데이터 수집 및 분석 시스템
전체 충돌 과정에서 헬멧의 충돌 에너지 흡수 성능의 핵심 데이터를 얻기 위해 시험기는 첨단 센서 데이터 수집 및 분석 시스템을 갖추고 있다.이 시스템은 시험기의"신경 시스템"과 같아서 각종 물리량의 변화를 실시간, 정확하게 감지하고 기록할 수 있다.
가속도 센서는 그 중의 핵심 부품 중의 하나이다.단축 가속도 센서 충돌 시험법에서는 단축 가속도 센서가 장착된 헤드 타입을 적용해 충돌 순간 헤드 타입에 전달되는 가속도를 실시간으로 측정한다.3축 가속도 센서 충돌 시험법 (중재법) 에서 3축 가속도 센서는 X, Y, Z 세 방향에서 헤드의 가속도 변화를 포착할 수 있다.이러한 센서는 매우 짧은 시간 동안의 가속도 피크와 150g, 200g과 같은 특정 임계값을 초과하는 가속도의 작동 시간을 정확하게 측정합니다.이 데이터를 분석하면 충돌 시 헬멧의 충격 완화 효과를 직관적으로 알 수 있습니다.예를 들어, GB 811-2022 기준에 따라 A클래스 헬멧의 가속도 최고치는 300g보다 크지 않으며, 가속도가 150g을 초과하는 작용 시간은 그에 상응하는 제한이 있으며, 센서를 통해 수집한 데이터는 직접 표준과 대조하여 헬멧의 기준 도달 여부를 판단할 수 있다.
가속도 센서 외에도 시험기는 충돌 과정에서 헬멧의 변형량을 측정하기 위해 변위 센서 등 다른 장비를 장착할 수 있다.변형량을 분석함으로써 헬멧 소재의 완충 성능과 구조적 안정성을 더욱 이해할 수 있다.이 센서들이 수집한 데이터는 신호증폭기 처리를 거쳐 데이터 수집 카드로 전송되며, 최종적으로 컴퓨터가 데이터 저장, 분석 및 처리를 진행한다.컴퓨터 소프트웨어는 상세한 가속도-시간 곡선, 변형량-시간 곡선 등을 그릴 수 있으며, 연구자와 검사자에게 직관적이고 전면적인 데이터 참고를 제공하여 헬멧이 충돌 에너지를 흡수하는 성능의 우열을 깊이 평가할 수 있다.
흡수 충돌 에너지 성능 시험기는 실제 충돌 장면을 시뮬레이션하고, 충격 동력학 원리에 기초하여 에너지 전달 시뮬레이션을 실현하며, 선진적인 센서 데이터 수집 및 분석 시스템을 활용하여 GB 811-2022 표준 하의 흡수 충돌 에너지 성능 시험에 신뢰할 수 있고 정확한 테스트 수단을 제공하여 오토바이와 전기 자전거 라이딩 안전을 보장하는 분야에서 관건적인 지지 역할을 발휘하고 있다.