Hogy ne törjük a fejünket!

Előzmények

Szokásától eltérően itt és most a szerző kénytelen személyes történetét megosztani Kedves Olvasóival.
Tavaly nyáron sajnos belefutottunk két súlyos motoros balesetbe is. Mindkét esetnél (Budapest Csömöri út, illetve Egérút) néhány másodperccel a baleset bekövetkezése után értünk a helyszínre (véletlenül arra vitt az utunk). Kedvesem ápolónő lévén azonnal kipattant mellőlem a kocsiból, próbált szakszerűen segíteni szerencsétleneken, míg a mentők ki nem értek, s a kórházba nem vitték őket. Aki már látott hasonlót, annak nem kell magyarázzam, milyen megrázó élmény. Ráadásul, mikor a balesetek másnapján érdeklődtem a kórházakban, kiderült, hogy mindkét srác meghalt a beszállítás után. Ezúton is részvétünk a családoknak!
Hát, ez indított arra, hogy fölvegyem a telefont, és megbeszélésre időpontot kérjek a Gazdasági és Közlekedési Minisztérium KRESZ-ért és járművezető képzésért felelős osztályának vezetőjétől. Az illetékes, mikor meghallotta, hogy a KRESZ szükséges módosításáról és egy normális (nem Pannóniákra és Jawákra kitalált) motorkerékpár-vezető képzésről szeretnék véle beszélgetni, közölte, hogy a motorosok ne akarjanak a legbelső sávban motorozni, és ne menjenek 130-nál többel. Mindezt úgy, hogy a fizetésében benne vannak a motorosok adóforintjai is! Hogy valami mégis csak történjék, barátaimmal, kollégáimmal elhatároztuk, hogy csinálunk egy bukósisak tesztet, hátha idén egy-két motoros elgondolkodik, hogy milyen tökfödőt tesz a kobakjára.

A gyűjtögetés

1. ábra
A négy méter magas „sisakzúzó” torony

Először is, ahhoz, hogy egy kísérlet korrekt és megismételhető legyen, meg kell ismerkedni a vizsgálandó eszközre (jelesül a kobakokra) vonatkozó szabványokkal, előírásokkal. A bukósisakokra az ENSZ Európai Gazdasági Bizottságának E22 szabványa vonatkozik.
Kedves Olvasó! Ne ijedj meg, nem fogjuk a szabvány előírásait ismertetni. Nyugodtan olvass tovább!
Azt már régen tudjuk, hogy magyarokat mindenütt találunk, ezért nem meglepő, hogy az E22 szabvány kidolgozásában is részt vett egy magyar úriember: Vincze-Pap Sándor, aki ma az Autóipari Kutató egyik vezetője. Hozzá is bejelentkeztünk. Ő a Minisztérium hozzáállásával gyökeres ellentétben nagyon készséges volt, s mindjárt föl is ajánlotta a direkt bukósisakok szabványos „összezúzására” készített vizsgáló tornyukat és annak kiértékelő rendszerét.
Tehát, törni-zúzni már tudunk, de valamilyen egyéb mérést is kéne végezni a még ép kobakokon. Igen ám, de mit? Mérjünk zajt, mérjünk szellőzést, hőmérsékletet? Fizikailag megvalósítható, csak az a baj, hogy egy adott sisak esetén más-más értékeket kapnánk attól függően, hogy milyen az „arcberendezése” annak a delikvensnek, aki éppen viseli az adott bukót. Magyarán: szubjektív, nem összehasonlítható adatokat kapnánk.
Hát akkor mérjünk légellenállást! Mert ugye, nem mindegy, milyen bika nyak kell a motorozáshoz. De sajnos a sarki trafikban nem kaptunk szélcsatornát. Ellenben a Budapesti Műszaki Egyetem Áramlástan Tanszékének vezetője, dr. Lajos Tamás professzor úr rendelkezésünkre bocsátotta a függőleges áramú szélcsatornájukat.
Tehát, mérőberendezéseink már vannak, de kobak még sehol. Nyakunkba véve az uruszágot, fölkerestük a legismertebb márkák importőreit. Látni kellett volna az arcukat, mikor kiderült, hogy sisakot szeretnénk tőlük kérni, de összetörés végett. Egy márkát kivéve mindenkitől kaptunk kobakot, sőt, aki mindkét fajtából forgalmaz, azoktól kaptunk polikarbonát és kompozit sisakot is. A kivétel az Arai volt, akiknél a magyar importőr készséges volt, de az európai disztribútor csak olyan föltételekkel adta volna áldását a dologra, amit az ő érdekükben inkább le sem írunk.
Ilyen előzmények után a következő márkákat vizsgáltuk:
AGV, DAINESE, FM, LASER, MDS, NOLAN, SHARK, SHOEI, SUOMI, UVEX.
A fönti márkák importőreinek ezúton is köszönjük a segítséget!
Akik nem kerültek be a tesztbe, azoktól elnézést kérünk. Sajnos volt egy darabszám limit, ami határt szabott a lehetőségeinknek. Reméljük, hogy egy későbbi időpontban más márkákat is megvizsgálhatunk!

A szélcsatorna teszt

Az E22 szabvány nem vizsgálja a sisakok légellenállását, ezért egy teljesen új mérési eljárást kellett kidolgoznunk. Az áramlástechnikai részleteket a Műegyetem részéről Goricsán István és Szente Viktor Urak követték el igen nagy precizitással és kreativitással. A mérőberendezés megépítését, és a tényleges mérést pedig az Autókut csapata Vincze-Pap Sándor és Tatai Zoltán úr végezte.
A 2. ábrán látható módon a sisakokat egy próbafejre húztuk, majd a fejet egy rúdra rögzítettük. A rúdra nyúlásmérő bélyegeket ragasztottunk, amivel elektromos jellé lehet alakítani a rúd torzulásának mértékét. Magyarán: azt mértük, hogy mekkora erővel kell tartani a kobakot akkor, amikor az 1,2 m átmérőjű kútból gyüve fölfelé az lég 72, illetve 108 km/h sebességgel (20 és 30 m/s). Nagyobb sebességű légáramra most nem volt szükség, de természetesen a tanszéken létezik a Kármán Tódor nevét viselő 2,6 m átmérőjű vízszintes áramú csatorna is, amivel akár 210 km/h-s orkánt is elő lehet állítani. Ebben a berendezésben komplett motorkerékpárok vizsgálata is elvégezhető.

2. ábra
Az Áramlástan Tanszék függőleges áramlású szélcsatornája

A két különböző sebességű mérés oka, hogy ha e két sebességen közel azonos légellenállásokat tudunk mérni, akkor jóval nagyobb sebességen is nagy valószínűséggel közel azonosan viselkedik a kobak (a vájt fülűek kedvéért: alacsony a Reynolds-szám értéke), ezért nem gond a max. 110 km/h-s mérés.
Újabb furfang, hogy a méréseket elvégeztük úgy is, hogy a „szél” iránya a sisakok aljával volt párhuzamos, de úgy is, hogy 30 fokban megdöntöttük őket, hiszen ténylegesen a motoron ülve kb. ilyen szögben áll a pógár fején a födő (lásd ismét a 2. ábrát). A két állásban kapott értékeket összehasonlítva lehet eldönteni, hogy a sisakokra ragasztott légterelők, csúcsok, stb. tényleg érnek-é valamit, vagy csak a parasztvakítás végett kerültek föl.
Nagyon lényeges, hogy az eddig leírtak szerinti mérés eredménye egy erő, amivel a nyakunknak a sisakot kell tartani. Viszont a tesztben különböző méretű jószágok vettek részt, tehát valahogy ki kellene küszöbölni a méretkülönbségből adódó eltéréseket. Hát erre az Áramlástan Tanszék dolgozói egy igen szellemes megoldást találtak ki. Az áramlás irányából nézve lefényképezték a sisakokat, képszerkesztő program segítségével megmérték az áramlásra merőleges keresztmetszetüket, majd ennek ismeretében a mért értékekből már ki tudták számítani a sisakok úgynevezett C_v értékét, a légellenállási tényezőt. A C_v érték ugyan nem független a mérettől, de megmutatja, hogy mekkora az adott kobak egységnyi felületére ható erő. Magyarán, mekkora tudomány vagyon a sisak formájában áramlástani szempontból.

3. ábra
A szélcsatorna vázlata

4. ábra
Amikor a nagyok vitatkoznak

5. ábra
Egy sisak áramlásra merőleges keresztmetszetének meghatározásához készült kép

A törésteszt

A törésteszt körülményeit a már említett szabvány nagyon részletesen leírja és szabályozza. A lényeg, hogy minden egyes sisakfajtán több vizsgálatot is el kell végezni. Ehhez természetesen a törésvizsgálatoknak megfelelő számú sisak szükségeltetnék. A bökkenő csak az, hogy nékünk mindegyikből csak 1-1 darab volt, ezért a szakemberek úgy döntöttek, hogy a fejtetőre ejtéses vizsgálatot csináljuk meg, ami az energia-elnyelő képességről ad információt. A nem sérült felületre pedig egy acélkúpot zuhintunk rá. Ez a „kavicsbeengedő” hajlamot demonstrálja.
A mérés lényege, hogy a sisakba egy szabványos mérőfejet teszünk, majd az egészet ráhelyezzük egy alul kivágott mérőkeretre, s fölemeljük 3 m magasra.
A keretet hirtelen elengedve természetesen a sisakkal együtt zuhanni kezd, majd a sisak beleütközik a mérőtorony aljában elhelyezett hengeres, lapos acélüllőbe, hiszen a keret aljára egy furatot készítettünk.

6. ábra
Sisak az ejtőkeretben „ledobás” előtt

A 7. ábrán jól látható, hogy a mérőfejből mindenféle tyúkbelek lógnak ki. Ide vagynak beszerelve azok a gyorsulásérzékelők, amik adatait elemezve minősíthetők az egyes sisakok. A ejtőkeretre pedig egy becsapódási sebességet mérő rendszer került, ezzel ellenőrizhető, hogy mindegyik sisak ugyan azt az igénybevételt kapta-é.
Ha a Kedves Olvasó nem rest visszalapozni az 1. ábrához, akkor láthatja, hogy az egész berendezés egy komoly ráccsal van körbevéve. Ennek oka, hogy a becsapódáskor a sisakokról ölég sok minden leválik (légterelők, szellőzéskapcsoló, plexi), s külön életet kezd élni. Márpedig az álmoskönyv szerint nem sok jót jelent, ha ezek a vizsgálatot végző mérnökök orcájában kötnek ki.

7. ábra
„Sisak” a becsapódás után

A mérőfejről csak annyit (gyengébb idegzetűek ezt ne olvassák!), hogy a tömege pontosan megegezik egy átlagos emberi fej tömegével. Ezt úgy érték el, hogy a Kórbonctani Intézetben megmérték több levágott emberi fej tömegét és térfogatát, majd amikor kiderült, hogy mekkora egy átlagos fej sűrűsége, egy azonos sűrűségű anyagból készítették el a vizsgálatoknál használt próbafejeket.

A kérdések

A méréseknek, kísérleteknek vagyon egy olyan rossz tulajdonságuk, hogy nem lehet általuk az adott alkatrésszel, védőeszközzel kapcsolatban fölmerülő összes problémára választ kapni. Akkor, amikor összeáll a kész mérőberendezés, a mérési eljárások és kiértékelő programok, akkor lehet eldönteni, hogy esetleg milyen kérdések megválaszolását várhatjuk a vizsgálattól. A mi esetünkben a következőkre kerestük a választ:

Szélcsatorna-teszt:
1. A vizsgált sisakoknak mekkora a légellenállása és a légellenállási tényezője?
2. Az egyes sisakok mögött kialakul-e örvénylés?
3. Van-e összefüggés a sisakok alakja (normál, csúcsos, szárnyas) és a légellenállási tényezője között?

Törésteszt:
1. Energiaelnyelés (biztonság) szempontjából mi a sorrend a vizsgált sisakok között?
2. Mitől véd meg a sisak?
3. Van-e lényeges különbség a polikarbonát és a kompozit sisakok energiaelnyelő képessége között?
4. Öregszik-e polikarbonát sisakok héja?
5. Bukás után használható-e tovább a sisak?

Nagyon fontos, hogy szándékosan nem vizsgáltuk az egyes sisakok ára és tudása közötti összefüggést. Mi csak műszaki méréseket végzünk. A Tisztelt Olvasó feladata, hogy ezek alapján döntsön a néki, illetve pénztárcájának legmegfelelőbb kobak vásárlásáról.

Egy teszt általában akkor sikeres, ha nem csak ez előre föltett kérdésekre ad választ, hanem eddig nem ismert problémákra is fölhívja a figyelmet. Hogy így lesz-é, az kiderül a következő számban megjelenő cikkünkből.