Problem bezpieczeństwa samochodów nie był tematem zainteresowania żadnych ośrodków badawczych aż do końca lat 30-tych. Nie było możliwości sprawdzenia jak ludzki organizm znosi ogromne przeciążenia i w jakim stopniu zdarzenia drogowe mają (lub czy w ogóle mają) wpływ na rozmiar obrażeń uczestników ruchu. Pierwsze testy zderzeniowe z 1938 i 1939 roku przeprowadzone przez Auto-Uniona i Mercedesa należy postrzegać w wymiarze „ciekawostki” niż miarodajnego badania, choć te dały początek procesom badawczym.
Zanim niejaki Samuel Alderson w 1949 roku zdążył skonstruować pierwszego manekina przeznaczonego do testów testów zderzeniowych, w procesie badawczym używano … ludzkich zwłok (tak, to nie jest wymysł autora). Co prawda pozwalało to uczonym na różnego typu wnioski, ale testy były nieprzyjemne a na oglądanie rezultatu mogły pozwolić sobie tylko osoby o dość mocnych nerwach i stalowym żołądku. Używanie zwłok wcale nie było opłacalne, gdyż po zniszczeniu do niczego już nie można było ich używać.
Samuel W. Alderson (1914-2005)
Źródło: findgrave.com
Pierwszy manekin, który był używany do badania efektów wypadków powstał z inicjatywy firm lotniczych a jego zadaniem było sprawdzenie skuteczności oraz ryzyka związanego z używaniem katapultowanych foteli w samolotach. Model nazwano „Sierra Sam”. Podczas pierwszych „wypadków” z udziałem „Sama” leciały z niego drzazgi – drewno było wówczas jeszcze dość powszechnym budulcem, ale bardzo szybko z niego zrezygnowano, gdyż nie pozwalało na skuteczne odczytanie obrażeń a jedynie wskazało miejsca ich powstania.
„Sam”, czyli projekt Aldersona, z racji swojej konstrukcji był trudny w obsłudze. Z trudem „wsiadał” za kierownicę. Jedyny odczyt, jaki wówczas można było uzyskać było przyspieszenie. Na podstawie akcelerometra i miejsc „spotkania” lakierowanych powierzchni manekina z karoserią próbowano ocenić obrażenia. Jako, że ludzka skóra nie jest drewniana próbowano zastosować inny materiał – gumę. Ta również nie była doskonała, ale w przeciwieństwie do drewna potrafiła zmienić kształt. Na szczęście w tym czasie udoskonalono pierwsze tworzywa sztuczne.
Sierra Sam
Źródło: Ford
Ostatecznie, dopiero na początku lat 60-tych Sam stał się w pełni „plastikowy”. Manekin wreszcie zyskał solidne stawy i tym samym ruchome kończyny, dzięki czemu mógł swobodnie „usiąść” za kierownicą samochodu. Wówczas jeszcze technologia komputerowa była słabo rozwinięta więc i tak jeszcze nie można było zobaczyć rzeczywistych (mierzalnych) rezultatów prób zderzeniowych. Wkrótce miało się to zmienić za sprawą nowego typu manekina o rozmiarach „normalnego” (amerykańskiego) człowieka.
W 1966 roku odbyły się pierwsze testy z udziałem VIP-a. Do produkcji seryjnej wszedł dwa lata później. Pod „skórą” wykonaną z tworzyw po raz pierwszy krył się lekki szkielet a konstrukcja była łatwa do demontażu. Tym samym ostatecznie porzucono testy z użyciem zwłok, wszelkiego rodzaju wolontariuszy oraz zwierząt, co było jeszcze praktykowane w latach 60-tych. VIP wprowadził zupełnie nowe standardy – swoimi proporcjami przypominał bardziej Europejczyka niż Amerykanina.
Istotnym problemem tamtego okresu była normalizacja. Pierwsze europejskie manekiny miały zupełnie inne wymiary, przez co wyniki tych samych pojazdów mogły być różne gdy przeprowadzano je w USA i Europie. VIP był pierwszym krokiem do ujednolicenia konstrukcji. Wnętrze manekina nie było szczelnie wypełnione, dlatego też eksperymentowano z umieszczeniem czujników pomiarowych wewnątrz jego struktury. Ostatecznie udało się to dopiero w 1971 roku w manekinie nazwanym Hybrid 1.
Ten model jako pierwszy posiadał czujnik umieszczony w głowie manekina. Był to niezwykle potrzebny gadżet, gdyż w tym czasie testowano pierwsze poduszki powietrzne. Podczas, gdy we wcześniejszych modelach czujniki były mocowane na zewnątrz i często zwyczajnie nie odnotowywały przeciążeń, umieszczenie wewnątrz manekina pozwalało na dokładniejsze pomiary tego, co dzieje się wewnątrz organizmu. Hybrid 1 był normalizowany przez SAE – Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów.
Manekin w swojej „pracy”
Źródło: excelcolisioncenters.com
Niespełna rok później pokazano nowy model – Hybrid 2, w którym poprawiono m.in. ramiona, kolana i podparcie głowy. Do dziś są to miejsca najbardziej narażone na urazy w razie zderzenia. Hybrid 2 był platformą testową dla skuteczności napinaczy pasów bezpieczeństwa dlatego też jego „klatka piersiowa” była wierną repliką oryginału a wewnątrz jej pojawił się prowizoryczny czujnik nacisku. Od tego momentu liczba elektroniki pomiarowej zaczęła szybko rosnąć, co wpłynęło na zwiększenie liczby pomiarów.
Niestety, model ten miał jedną istotną „wadę” – był facetem. Wielkością odpowiadał większości mężczyzn a przecież poszkodowanymi w wypadkach są również kobiety i dzieci. Mierzący ok. 175 cm wzrostu i ok. 77 kg wagi mężczyzna jest co najwyżej dominantą populacji (wartością najczęściej występującą) a przecież mężczyźni również mają różną budowę. Tym samym konieczne było zróżnicowanie wielkości manekinów i stworzenie dla „hybrydy” całej rodziny. To nastąpiło w 1976 roku.
Wraz z pojawieniem się nowego typu manekina Hybrid 3 pojawiła się również cała jego „rodzina”. Choć za czasów „Sama” próbowano stworzyć mu „rodzinę”, dopiero pojawienie się trzeciego pokolenia „Hybrydy” dało pełniejszy obraz skutków obrażeń. W ocenie skutków pomógł „tata”, „mama”, „brat” i „siostra” a wkrótce również „niemowlę” i w końcu … „pies”. Ten ostatni był rozmiarów podwórkowego kundelka. W tym okresie skupiono się nad obrażeniami u kilkuletnich dzieci. Jak to możliwe, że tyle z nich ginie w wypadkach?
Odpowiedź była prosta – w wyniku obrażeń powstałych w obrębie kręgosłupa szyjnego i głowy. Jeżeli takie kilkuletnie dziecko podróżowało na przednim siedzeniu to nawet przypięte pasami mogło uderzyć głową w deskę rozdzielczą. Słaby kręgosłup szyjny po prostu nie wytrzymywał przeciążenia. Dodatkowym zagrożeniem dla dzieci były … pierwsze airbagi. W wyniku setek testów opracowano model idealnego „kilkuletniego manekina”, który idealnie odpowiadał wadze i wzrostowi większości rówieśników.
„Kilkuletni” manekin podczas swojej pracy
Źródło: Youtube
W latach 80-tych „Hybryda 3” miała nie tylko rodzinę, ale również krewnych różnej postury. W ten sposób powstały takie „twory” jak: manekin odpowiadający 95% męskiej populacji (100 kg wagi i wzrost 188 cm) oraz odpowiadający 5% populacji kobiet (152 cm wzrostu i 50 kg wagi). Wprowadzono również dzieci w trzech rozmiarach odpowiadającym wiekowi 6, 12 i 18 m-cy. Do połowy lat 80-tych powstało wiele odmian „Hybrid 3” a w 1985 roku wprowadzono jego następcę o nazwie THOR.
Manekina nowej generacji przeznaczono głównie do testów czołowych. Zaawansowana konstrukcja nowego manekina pozwalała na dokładniejsze pomiary – nowe materiały zastosowano w obrębie kręgosłupa szyjnego oraz w klatce piersiowej. Miniaturyzacja czujników spowodowała, że te umieszczono niemal w każdej części manekina. THOR jako pierwszy manekin miał realistyczny staw łokciowy i kolanowy. Jako pierwsi europejscy producenci korzystali z niego Renault, Saab i Volvo.
Z „Hybrydy 3” nie zrezygnowano, gdyż nadal była używana do zderzeń bocznych. Do zderzeń czołowych powstały liczne odmiany Thora w wersji „męskiej” i „żeńskiej”. Wybrane modele odpowiadały rozmiarom 50% mężczyzn i kobiet. Na potrzeby nowych europejskich regulacji i powołania Euro-NCAP stworzono również model odpowiadający rozmiarom przeciętnego Europejczyka. THOR był i jest do dziś używany, ale od 1996 roku stosuje się jeszcze nowszy model oznaczony jako NT.
Manekin THOR w wersji „męskiej”
Źródło: humaneticsatd.com
Thor NT to najbardziej dopracowany manekin jaki kiedykolwiek powstał. W przeciwieństwie do poprzednika ulepszono system deformacji co oznacza, że ewentualne wgniecenia niemal idealnie odpowiadają rzeczywistym obrażeniom. Typowy THOR NT w wersji „50 – procentowego mężczyzny” waży 78 kg. Obecnie trwają prace nad zupełnie nowym typem manekina, który ma zostać zaprezentowany już za dwa lata w ramach wspólnej wizji dwóch największych ośrodków: NHTSA i Euro-NCAP.
Statystyczny manekin ma „100 żyć” co oznacza, że konstrukcja wytrzymuje około 100 testów zderzeniowych. Wybrane modele są obliczone nawet na kilkaset symulowanych urazów. W przeciwieństwie do samochodów, są trwałe i można je rozmontować i ponownie złożyć w kilka minut. Niestety po testach chińskich samochodów okazało się, że odsetek „zgonów” wśród manekinów gwałtownie wzrósł. Najlepszy przykład – Land Wind i jego spektakularna „wpadka” w ośrodku ADAC.
„Rzucam tę robotę”
Źródło: Magazyn „Focus”
Oprócz zaprezentowanych rodzajów manekinów istnieją również inne, takie jak np. prosty konstrukcyjnie manekin o nazwie „POLAR” służący do testów zderzeniowych z udziałem pieszego. Co ciekawe, do skandynawskiej odmiany „testu łosia” używa się nie manekina w wiadomym kształcie, ale walca zawieszonego na wysokości głowy manekina „kierującego” pojazdem. Pomimo postępu technologii, do prostych prób nadal używa się 40 – letnich modeli, które już wiele „przeżyły”.
Od wykorzystania zwłok, poprzez drewno aż do robotów – wytwór inżynierii może zastąpić człowieka a inżynierom znacznie ułatwia pracę nad coraz bardziej bezpieczniejszymi środkami transportu. To dzięki nim możemy dowiedzieć się co się dzieje podczas wypadku i jak konstruować przyszłe modele. Należy jednak pamiętać, że warunki zderzenia w rzeczywistości mogą być inne i żadne „gwiazdki” ani „procenty” nie gwarantują nam przeżycia. Od tego mamy własne umiejętności i … rozum. Na drodze nie zastąpi nas żaden manekin.