בסרט קזינו רויאל (Casino Royale) משנת 2006, דניאל קרייג, בהופעה הראשונה בתור ג'יימס בונד, שורד התהפכות קטלנית למראה של מכוניתו בזכות חגורת הבטיחות. האם זה אפשרי במציאות? איך רצועת בד קטנה משפיעה כל כך? ומה הפיזיקה מאחורי דרך פעולתה?

לילה. ג'יימס בונד יוצא בריצה מהקזינו ונכנס לתוך מכונית הספורט Aston Martin DBS במרדף אחרי הנבל התורן שחטף את אהובתו וספר. הוא מקליק, ופוצח בנסיעה מהירה. מוזיקה דרמטית מתנגנת, המרדף ממשיך… פתאום, נראית וספר שרועה על הכביש - כדי להימנע מפגיעה בה הוא סוטה בפתאומיות והרכב מתהפך שבע פעמים באוויר [1]. כשהמכונית נעצרת לבסוף, הסוכן שלנו נותר ללא פגע, האם זה אפשרי? כתבנו בעבר על התהפכות רכב [2], והפעם נתמקד בחגורת הבטיחות ששמרה על 007.

אילו היינו מבקשים מכם לחשוב מהי ההמצאה המשמעותית ביותר לבטיחות הנוסעים בכלי הרכב, בטח הייתם חושבים על כל מיני אמצעים מתוחכמים כמו כריות אוויר, מערכת למניעת נעילת גלגלים בבלימה (ABS), מערכת בקרת משיכה, מערכות בטיחות אקטיביות ועוד. אבל ההמצאה המשפיעה ביותר בהיבט של הצלת חיים והצלה מפציעות היא דווקא אביזר פשוט וזול מאוד - חגורת בטיחות. 

נתחיל בסקירה היסטורית קצרה: חגורת הבטיחות הראשונה הומצאה לפני יותר מ-150 שנים על ידי מהנדס אנגלי מוכשר, שנחשב כיום לאבי התעופה המודרנית, סר ג'ורג קיילי (George Cayley), במטרה למנוע מטייסים ליפול מהדאון שלהם [3]. במשך שנים רבות היישום בכלי רכב היה זניח וגם אז היה מדובר בחגורת מותן בלבד (שתי נקודות עגינה). השינוי הגדול החל בשנת 1959 כשהוצגה חגורת שלוש הנקודות על ידי המהנדס נילס בוהלין (Nils Ivar Bohlin‏) מחברת וולוו [4]. צעד יפה מצד החברה היה לוותר על הזכויות לפטנט, וכך אפשרה שימוש ללא עלות באביזר מציל החיים גם על ידי יצרניות רכב אחרות (בדומה למארי קירי שלא רשמה פטנט על תהליך בידודו של הרדיום ויונה סאלק שוויתר על פטנט לחיסון הפוליו). 

אט אט חלחלה ברחבי בעולם ההבנה בנוגע לחשיבות חגורות הבטיחות, ונחקקו חוקים ותקנות מחייבים. עם השנים פותחו שיפורים בחגורות הבטיחות כגון חגורות נמתחות, מערכת התראה על אי חגירה ועוד. 

בדומה לסערה הקיימת כיום סביב חיסוני הקורונה - בשנות השמונים חוקים המחייבים חגירת חגורת בטיחות עוררו התנגדות בארה''ב מכיוון שחלק מהאמריקאים ראו בהם פגיעה בחופש האישי שלהם [5]. ממש "חגורת בטיחות בחירה מושכלת". 

אבל איך בכלל עובדת חגורת הבטיחות? ולמה חגורה עם שלוש נקודות עיגון עדיפה מחגורה עם שתי נקודות? 

החגורה הנפוצה בכלי הרכב כיום היא חגורת שלוש הנקודות, הקרויה כך מכיוון שהיא מעוגנת בשלוש נקודות: שתי נקודות משני צידי המותניים (אחת עם קפיץ הדואג למתיחה של החגירה והשנייה כוללת את מנגנון הנעילה), ונקודה שלישית הממוקמת מעבר לכתף. תכנון זה מקנה רמת בטיחות גבוהה יותר מאשר חגורה עם שתי נקודות כיוון שכך הנוסע מוחזק היטב לכל אורך הגוף במקרה תאונה. בשימוש בחגורה הישנה, בזמן תאונה נגרם נזק לאיברים הפנימיים כי כל כוח הפגיעה מרוכז באזור הבטן, וכן פלג הגוף העליון מוטח קדימה ופוגע בחלקים שונים ברכב. 

קצת על מבנה חגורת הבטיחות: החגורה עשויה מסיב טקסטיל סינתטי. חומר זה מקנה חוזק גבוה נגד קריעה ומתיחה (כלומר היחס בין עומס אפשרי ליחידת שטח) ועמידות בתנאי רטיבות, חום וקרינת שמש, כך שתכונות חגורת הבטיחות לא יושפעו לרעה - גם אם 007 תקוע במשחק פוקר שנמשך לנצח והחנה את הרכב בשמש זמן רב או השאיר את הגג פתוח בזמן גשם. 

מנגנון פעולה של חגורת בטיחות https://sites.google.com/site/carsafetysystems3/crumple-zones/seatbelts

חגורות הבטיחות בכלי הרכב המודרניים מכילות, מלבד הרצועה עצמה, מנגנונים פעילים וסבילים המגדילים את יעילותה. נתמקד באחד מהם - מנגנון הנעילה. בעת נסיעה רגילה, המנגנון מאפשר לחגורה להתקדם קדימה ואחורה, אך בשלב ראשוני של תאונה המנגנון נכנס לפעולה וגורם למתיחה של חגורת הבטיחות והצמדת הנוסע למושב. איך המנגנון עובד? החגורה מלופפת סביב גליל שבקצותיו גלגל שיניים, ליד הגלגל ממוקם מעצור שלידו גולה כבדה. בנסיעה הגולה ממוקמת בצד ולא מפריעה, אך ברגע שמופעל עליה כוח פתאומי - הכוח גורם לתזוזתה, היא דוחפת את המעצור והוא נועל את גלגל השיניים, דבר שמוביל לנעילה של החגורה (מומלץ לצפות בסרטון הקצר להבנה [6]). ניתן לנסות זאת בעצמכם - בפעם הבאה שאתם ברכב, משכו את החגורה במהירות ותרגישו זאת.

כדי להבין איך חגורת הבטיחות מצילה חיים נבחן את המקרה שתואר בסרט: במקרה הראשון נניח שבונד לא חגר את חגורת הבטיחות, לפני התאונה הוא והמכונית נעים יחד, אך ברגע שהתאונה מתחילה ישנה תאוצה שלילית על הרכב שמאיטה אותו. הרכב נעצר, אך 007 ימשיך בתנועה קדימה באותה מהירות מכיוון שהוא איננו מעוגן לרכב, כלומר הוא מתמיד בתנועה קווית כנגד הסיבוב. כתוצאה מכך הוא ייזרק בחלל המכונית במהירות גבוהה ויספוג פגיעות קשות. ניתן לדמות זאת לישיבה ברכב נייח והטחה של המצח בהגה - רק שההטחה הזאת מתבצעת במהירות גבוהה. במכוניות של ימינו, שבהן כריות האוויר מופעלות במקרה תאונה, הנזק לנוסעים לא חגורים חמור במיוחד.

במקרה השני נניח ש-007 הוא נהג אחראי וחוגר חגורת בטיחות, בטח בזכות מאניפני. כשמתחילה התאונה, חגורת הבטיחות ננעלת וכך הוא מעוגן ולמעשה נע ביחד עם הרכב. כאשר המכונית מסתחררת באוויר ומתרסקת, חגורת הבטיחות מחזיקה אותו ומונעת ממנו להיזרק בתוך חלל המכונית. הכוח שפועל עליו נמוך יחסית ומפוזר לכל אורך הגוף, בניגוד למקרה הראשון שבו הוא נע בתנועה מהירה בתוך הרכב עד לפגיעה חזקה בלוח המחוונים או בשמשה.

הסצנה אמינה מאוד ומקבלת ציון של 10/10. ברור שאנחנו לא ממליצים לנסות זאת, אבל אם במקרה אתם מנהלים מרדף אחרי בנקאי צרפתי שאחראי למימון ארגוני טרור (זה היה סוג של העלילה בסרט בכל אופן), והרכב שלכם מתהפך - כל עוד אתם חגורים בחגורת בטיחות, רוב הסיכויים שבזכות נפלאות ההנדסה תצאו מזה בשלום - מנוערים, אך לא מעורבבים [7].

בימים אלו מוקרן סרטו האחרון של דניאל קרייג כג'יימס בונד, No Time to Die, ועדיין לא ידוע מי יחליף אותו. אם יחליטו לבחור בסוכנת - צריך לקחת בחשבון שלא בטוח שהיא הייתה שורדת התהפכות כזאת. לצערנו, מחקרים מראים שנשים נפגעות יותר בתאונות גם כשהן חגורות. פשוט מכיוון שמבחני הריסוק ובדיקות חגורות הבטיחות נערכים על בובות-דמה גבריות שלא מדמות את מבנה הגוף הנשי הממוצע [8].

פגיעות קשות יותר של נשים לעומת גברים בתאונות דרכים [8]

ליווי מדעי: דוד קייסר

עריכה: גליה הלוי שדה

מקורות והרחבות:

[1] קטע ההתהפכות מתוך הסרט 

[2] מדוע רכב מתהפך  

[3] סר ג'ורג קיילי - ביוגרפיה    

[4] נילס בוהלין - ביוגרפיה

[5] כשחוקי חגורות הבטיחות עוררו סערה ונחשבו כפגיעה בחופש האישי בארה"ב

[6] סרטון על מנגנון קדם מתיחה

[7] תכנון כלי רכב להגנה במקרה התהפכות

[8] נשים בסיכון בתאונות דרכים בשל שימוש בבובות דמה גבריות