Uratowały miliony ludzkich istnień – manekiny do testów zderzeniowych. Poznajcie „Dummy”

Wyrafinowane i uzbrojone w setki czujników, potocznie nazywane „Dummy”, przeszły długą drogą nim stały się tym, czym są dzisiaj. Na początku do crash testów wykorzystywano zwłoki oraz żywych ludzi i zwierzęta. Później ich rolę przejęły specjalnie zaprojektowane urządzenia, czyli manekiny do testów zderzeniowych. Kiedy i jak zaczęła się ich kariera?

Henry Bliss w 1899 r. wysiadł z nowojorskiego trolejbusu. Na skutek zderzenia z autem zginął na miejscu. Była to pierwsza odnotowana ofiara śmiertelna wypadku drogowego. Od tego czasu w wypadkach samochodowych zginęło ponad 20 milionów ludzi, a liczba ta mogłaby być wyższa, gdyby nie pomysłowość fizyka Samuela Aldersona. To on wynalazł manekina do testów zderzeniowych, później potocznie nazywanego „Dummy”, czyli niezbyt pochlebnie – głupkiem.

Ale po kolei. Zanim Alderson opatentował swój wynalazek, co miało miejsce w 1949 roku, 15 lat wcześniej General Motors wykonał pierwszy test zderzeniowy. To wydarzenie zapoczątkowało eksperymenty z zakresu bezpieczeństwa, które przez lata miały dość makabryczny przebieg.

Zaczęło się od foteli lotniczych

W czasie II wojny światowej Alderson opracował maleńkie silniki elektryczne do systemów naprowadzania rakiet, a następnie rozpoczął pracę w IBM-ie, gdzie zajmował się m.in. projektowaniem protez ramienia napędzanych silniczkami. Na podstawie tych prac w 1952 r. założył własną firmę, która otrzymała zlecenie na stworzenie manekina antropometrycznego do testowania bezpieczeństwa foteli katapultowych stosowanych w samolotach. Takim manekinem zainteresowany był również przemysł motoryzacyjny, ponieważ liczba śmiertelnych ofiar wypadków drogowych stale rosła.

Dziedzina biomechaniki była wciąż nowa, brakowało wiarygodnych danych na temat wpływu nagłych, gwałtownych sił na ludzkie ciało, a także dobrych narzędzi do pomiaru takich oddziaływań. Naukowcy z Wayne State University w Detroit rozpoczęli eksperymenty na zwłokach pobranych ze szkoły medycznej – zazwyczaj byli to starsi mężczyźni. Umieszczali na nich akcelerometry i przypinali do samochodów, aby zbadać wpływ, jaki na ich ciała wywierają zderzenia czołowe i dachowanie.

Pod koniec lat 40. garstka odważnych osób zgłosiła się na ochotnika do roli żywych manekinów biorących udział w testach zderzeniowych. Przypinano ich do sań rakietowych w celu zbadania wpływu gwałtownego hamowania na organizm, uderzano w klatkę piersiową ciężkimi przedmiotami, a nawet obsypywano rozbitym szkłem.

Wśród tych ludzi byli pułkownik John Stapp, od którego nazwiska pochodzi nazwa corocznego spotkania testerów wypadków samochodowych, oraz profesor z Wayne State – Lawrence Patrick. Patrick twierdził, że testy (choć bolesne) miały kluczowe znaczenie dla opracowania najwcześniejszych modeli matematycznych stosowanych w tej dziedzinie (TUTAJ przeczytasz o systemach bezpieczeństwach).

Testy z udziałem żywych zwierząt

Później do zbierania danych na temat przeżywalności zaczęto wykorzystywać żywe zwierzęta. Szczególnie dobrze do tego zadania nadawały się świnie, ponieważ ich budowa wewnętrzna była podobna do ludzkiej i można je było umieścić w pozycji siedzącej wewnątrz pojazdu.

Testy te, choć kontrowersyjne, dostarczyły modeli anatomicznych potrzebnych do zaprojektowania pierwszych manekinów. Doprowadziły też do zmian konstrukcyjnych w pojazdach, które uratowały życie tysiącom ludzi. Albert King w artykule opublikowanym w 1995 roku w czasopiśmie Journal of Trauma oszacował, że w wyniku takich badań każdego roku ratuje się około 8500 osób.

Antropometryczne urządzenia testowe

Niestety, eksperymenty na świniach i ludzkich zwłokach nie były zadowalające, ponieważ dostarczane naukowcom dane okazały się mało powtarzalne. Rozwiązaniem stały się więc „antropomorficzne urządzenia testowe” (w skrócie ATD), znane obecnie lepiej jako manekiny do testów zderzeniowych.

Zadanie stworzenia takiego urządzenia postawił sobie Alderson, gdy zakładał swoją firmę. Pierwszy manekin nazywał się „Sierra Sam” i został wprowadzony w 1949 roku do testowania foteli wyrzucanych z samolotu, hełmów lotniczych i uprzęży bezpieczeństwa dla pilotów.

Dopiero w 1968 r. firma Aldersona wyprodukowała model o nazwie V.I.P., przeznaczony do testów samochodowych. Miał on stalową klatkę piersiową, przegubowe stawy i elastyczną szyję, z wgłębieniami na oprzyrządowanie. Został zaprojektowany tak, aby naśladować przyspieszenie i rozkład masy ciała przeciętnego mężczyzny.

Manekiny do testów zderzeniowych Hybrid II i Hybrid III

W latach 70. XX wieku naukowcy z General Motors opracowali model Hybrid I, łączący aspekty oryginalnej konstrukcji Aldersona i konkurującej z nim firmy Sierra Engineering. Po nim szybko pojawiły się manekiny do testów zderzeniowych, oznaczone jako Hybrid II i Hybrid III, w których poprawiono elastyczność szyi i rotację głowy, aby lepiej symulować ciało ludzkie.

Hybrid III stał się standardowym manekinem w branży motoryzacyjnej od momentu wprowadzenia na rynek w 1977 roku. Obecnie jest on stale udoskonalany przez firmę Humanetics i pozostaje podstawowym manekinem do testów zderzeniowych. Od modelu wcześniejszej generacji odróżnia go przede wszystkim bardziej zaawansowana konstrukcji szyi. Co więcej, Hybrid III jest dostępny w szerszej gamie rozmiarów niż jakikolwiek inne manekiny do testów zderzeniowych w historii.

Manekiny do testów zderzeniowych w rozmiarze żeńskim i dziecięcym

Kiedy w latach 80. XX wieku przyszedł czas na przygotowanie spotów reklamowych zachęcających do korzystania z pasów bezpieczeństwa, Departament Transportu Stanów Zjednoczonych wybrał dwa manekiny dorosłych mężczyzn: Vince’a i Larry’ego. Przez większą część swojej historii manekiny były wzorowane na mężczyznach o przeciętnych rozmiarach.

Na przestrzeni lat pojawiło się też kilka kobiecych urządzeń, zazwyczaj reprezentujących mniejsze przedstawicielki płci pięknej. W 1970 roku Sierra Stan doczekał się siostry w postaci Sierry Susie. Ważyła ona niecałe 50 kg i miała zaledwie 121 cm wzrostu.

Jednak w ciągu 52 lat od debiutu Susie nie wyprodukowano modelu manekina reprezentującego kobietę o przeciętnych wymiarach. Dzieje się tak pomimo badań wykazujących, że przedstawicielki płci pięknej są bardziej niż mężczyźni narażone na obrażenia lub śmierć w wypadkach o takim samym stopniu ciężkości (TUTAJ poznasz najważniejsze systemy aktywnego bezpieczeństwa używane obecnie w samochodach).

CRABI

Przez dziesięciolecia udoskonalenia w zakresie bezpieczeństwa pojazdów dotyczyły głównie osób dorosłych. Dopiero w połowie lat 80. zaczęto wprowadzać wymóg stosowania fotelików samochodowych dla dzieci. Wraz z rosnącą dostępnością poduszek powietrznych i popularnością fotelików, trzeba było pomyśleć również o odpowiednim manekinie.

Taki pojawił się w 1991 roku i został nazwany CRABI (Child Restraint/Air Bag Interaction – współdziałanie fotelików dziecięcych i poduszek powietrznych). Najbardziej rozpowszechniony wariant tego manekina waży niecałe 10 kg, ma anatomiczne kręgosłup i szyję, a wiekiem odpowiada 12-miesięcznemu dziecku.

To wyrafinowane urządzenie pomogło wypracować odpowiedni standard dotyczący dzieci i wskazówki, że foteliki samochodowe nigdy nie powinny być montowane przed poduszką powietrzną.