כתבנו כבר [1] על הסיבות להתהפכות כלי רכב, כיצד מתבצע תהליך התכנון להגנה על הנוסעים ועל אנליזות ממחושבות. אך איך נוודא שהחישובים והתכנונים שביצענו אכן נכונים במציאות? האם יש לבצע ניסוי שטח שלעתים הורס את הרכב כולו? חִגרו חגורה וסעו איתנו במסע הנדסי לעבר האופק.

במודעות מכירה של כלי רכב בישראל מצוינים בדרך כלל כוכבי בטיחות, המתייחסים לשיטה האירופאית של ארגון Euro NCAP, [2]. הציון ניתן על מבחני ריסוק הנערכים לכלי הרכב. מכיוון שהתהפכות אינה תאונה נפוצה, הדגש בתקנים ובמבחני הריסוק הוא על תאונות חזית או חזית/צד (overlap), ולכן אין התייחסות להתהפכות כלל (מוזמנים לקרוא על כך כאן [3]) . כלומר, ברוב המקרים לא יבוצע ניסוי פיזי בשטח על כלי הרכב, ונסתפק במידע שיש לנו מכלי רכב קיימים, מאנליזות אלמנטים סופיים ומתוצאות ניסויי עבר [בפוסט 4]. אבל ישנם מקרים שבהם נרצה לוודא שהתכנון והחישובים נכונים, ולכן נבצע ניסוי פיזי על הרכב כולו או על חלק ממנו.

אנליזה לנפילה של קרון ממשאית - באדיבות סא''ל אורן ניב - חט"ל צה"ל

הניסויים מבוצעים על פי התקנים הרלוונטיים בהתאם לסוג הרכב ולייעודו. לדוגמה, קיימים תקנים שונים עבור אוטובוס המסיע נוסעים ובעל מרכז כובד נמוך יחסית, ועבור רכב שטח בעל מרכז כובד גבוה. ניתן לבצע חלוקה גסה של הניסויים לשני סוגים: סטטיים ודינמיים.

ניסוי סטטי הוא ניסוי פשוט יחסית, שבו מעמיסים משקל על החלק החשוד עד לקבלת שבר או עיוות בחומר. היתרון הוא שלא חייבים לבצע את הניסוי על כל הרכב, אלא רק על החלק החשוד. לדוגמה, אם קיבלנו באנליזה חשד לכשל בקורה הימנית העליונה של הרכב, נבצע ניסוי העמסה סטטי רק על אותה קורה או על האזור החשוד, ולא על כלי הרכב השלם. דרך זו חוסכת זמן וכסף.

ניסוי דינמי הוא ניסוי קינטי המבוצע על כלי הרכב כולו. ניסויים כאלו הם הרסניים, ולאחריהם הרכב יוצא מכלל שימוש.

בצה"ל יש יחידה המבצעת בדיקות הבטחת איכות וניסויים לציוד ואמצעי לחימה, וגם לכלי רכב [5]. אף שברוב המקרים מדובר בכלי רכב שעברו תהליך של תקינה וניסויים על ידי היצרן, צריך עדיין לבצע ניסוי ייעודי בצה"ל, בעיקר במקרים שבהם משנים את הרכב לעומת התכנון המקורי שלו. לדוגמה, שינוי בייעוד, שינוי מרכז הכובד, נסיעה בתוואי שטח שונה וכן הלאה. הניסויים בודקים שני דברים: את בטיחות החיילים, וגם מוודאים שהציוד או אמצעי הלחימה ברכב יפעלו כנדרש או לא יופעלו בטעות.

רכב אמריקאי - מרכז הכובד גבוה יותר בגלל החייל ועמדת הנשק

במקרה של התהפכות, על מנת לוודא שהנוסעים נותרים ללא פגע, ההגדרה היא שמרחב המחיה שלהם חייב להישמר. כלומר, מותר שייגרם נזק לרכב, אך אסור שתהיה חדירה של שום חלק לסביבת הנוסעים. אם הוחלט לבצע תהליך מלא, לאחר התכנון נתחיל בהרצת אנליזות ממוחשבות, לאחר מכן נבצע ניסוי סטטי לחלקים החשודים ולבסוף ניסוי דינמי לכלי הרכב כולו. אבל איך מבצעים ניסוי דינאמי כזה? זה בדיוק מה שמהנדסי ניסוי עושים. תחילה מבצעים סקירה של אפשרויות הניסוי הקיימות בעולם; לאחר מכן יבחרו את האפשרות המתאימה ביותר, גם אם במקור היא תוכננה לביצוע במכונית נוסעים, במשאית או אפילו בטרקטור[6]. לבסוף יבצעו התאמות לדרישות ולאילוצים שלנו. במקרה שלנו הניסוי אמור לדמות מצב מציאותי של רכב שטח המתהפך. רוב ההתהפכויות של רכבי השטח מתרחשות כתוצאה מנסיעה בשיפוע צד (שפ"צ) שמפעיל על הרכב מומנט גדול יותר, מפר את  שיווי המשקל וגורם לרכב להתהפך.לכן תנאי הניסוי במקרים אלו ידמו מצב של כוח פתאומי שמופעל על צד/גג הרכב [7].

בעולם ישנן שיטות שונות שמדמות את ההתהפכות, כולן מתבצעות ללא נהג אנושי אלא עם בובות ניסוי:

1. מתקן המדמה את המציאות, Corkscrew TEST - הרכב מנוהג מרחוק או מוסע על גבי עגלה עד להתהפכות על גבי משטח משופע או מדרגה. ישנם מקרים שהרכב מוסע כך שצד הרכב יתקל במכשול ויתהפך (Curb Trip) [8]. מתקנים ישנים כללו שימוש בשיטות מסורתיות יותר, כדוגמת הפלה של הרכב מגבעה על ידי שימוש בחבלים [9]. החיסרון בשיטה הוא שאין לנו שליטה על תנאי הניסוי מלבד קביעת מהירות הכניסה של הרכב.

2. הטלת הרכב מעגלה נוסעת (Dolly test) - הרכב מונח בזווית על גבי עגלה שנוסעת במהירות ואז נעצרת בפתאומיות. כתוצאה מהבלימה הפתאומית הרכב למעשה מושלך ומדמה מצב אמיתי של התהפכות [10]. ניסוי זה מקנה יכולת שליטה גבוהה יותר מכיוון שניתן לקבוע את אופן הנחת הרכב על גבי העגלה ואת מהירותה, דבר שישפיע על אופן הפגיעה בקרקע.
3. ניסוי דינמי הפוך - ניתן לומר שהוא פועל בשיטת "אם הרכב לא בא אל התאונה, התאונה תבוא אל הרכב". כלומר, הרכב נשאר סטטי ומופעל כוח הולך וגדל על גג הרכב, אשר מדמה פגיעה בקרקע. הדבר דומה מאוד לניסוי הסטטי, מלבד העובדה שניסוי זה מתבצע על הרכב כולו. תקן הניסוי מגדיר את אזור הפעלת המשקל, גודלו וההשתנות לאורך הזמן. כלומר כל הפרמטרים ניתנים לשליטה וחזרתיות (הדירות), ולכן זהו הניסוי הנפוץ בתעשיית הרכב כיום [11].

דוגמה המסכמת את הניסויים שנסקרו

לסיכום, סקרנו חלק משיטות הניסוי הקיימות בעולם, הכוללות התהפכות של כלי רכב. הדבר מבוצע על מנת לוודא כי התכנון ההנדסי תקין מבחינת הבטיחות הפסיבית, כך שהנוסעים ינצלו במקרה של התהפכות. יחד עם זאת, חשוב לזכור כי ישנם מקרים שבהם כל החישובים, הבדיקות והניסויים לא יסייעו. לכן מומלץ לנסוע בצורה בטוחה ולחגור תמיד חגורת בטיחות. הדרך הטובה ביותר להישמר מפגיעה בתאונה היא פשוט להימנע ממנה.

מקורות, הרחבות וסרטונים:

[1] פוסט על התהפכויות ומרכז כובד

[2] קישור לארגון להערכת בטיחות של כלי רכב

[3] פוסט תכנון להגנה על הנוסעים במקרה התהפכות

[4] אנליזת אלמנטים סופיים

[5] דהמרקר - ניסוי כלי הרכב של צה"ל

[6] דוגמה לתקני ניסוי -גלגול משאיות כבדות

[7] סקירה של אנליזות וניסויים להתהפכויות כלי רכב

[8] מתקן BMW לניסויים דינאמיים - רכב מוסע חזיתית לשיפוע צד

סרטון נוסף - רכב מוסע חזיתית למדרגה

סרטון נוסף - רכב מוסע צידית למדרגה

[9] שיטה ישנה יותר לניסוי דינאמי- גלגול במדרון

[10] עגלה - סרטון מניסוי וולבו

[11] משקל על הגג