Бортжурнал
Главная
Почему кардан назван в честь математика Кардано
Карданный вал носит имя Джероламо Кардано — итальянского врача и математика XVI века, который опубликовал решение кубических уравнений и написал первую книгу о вероятностях на примере игры в кости. Сам шарнир он не изобретал.В 1550 году Кардано описал подвес из колец, и его фамилия со временем перешла на деталь, которая крутит задний мост.Кто такой КарданоДжероламо Кардано жил с 1501 по 1576 год, лечил, преподавал и составлял гороскопы. В 1545 году он выпустил «Великое искусство» — книгу, где впервые напечатаны способы решать уравнения третьей и четвёртой степени.Формулу для кубических уравнений до сих пор называют его именем. Он же первым в Европе систематически работал с отрицательными числами. В 1570 году его арестовала инквизиция, в том числе за астрологические сочинения.Что Кардано описал на самом делеВ трактате «О тонкости вещей» 1550 года Кардано рассказал о подвесе из колец, которые вращаются на осях под прямым углом друг к другу. Пример он привёл такой: кресло императора Карла V было подвешено так, что седок оставался ровно при любой тряске.На том же принципе держат компас на корабле и гироскоп. Такой подвес в Европе стали называть карданным, а потом имя перешло и на шарнир с крестовиной, который работает похоже.Где кардан стоит в машинеНа заднеприводной машине мотор и коробка спереди, а ведущий мост сзади. Между ними под днищем идёт карданный вал.Мост качается на подвеске, угол между ним и коробкой всё время меняется, поэтому на концах вала стоят шарниры с крестовинами. Одной из первых машин, где вместо цепи поставили карданный вал, был Renault 1898 года.Одинарный кардан под углом вращает неровно: ведущий вал крутится равномерно, а ведомый дважды за оборот то ускоряется, то отстаёт. При угле 30 градусов разница доходит почти до 15 процентов. Поэтому шарниров на валу два, их ставят с одинаковыми углами, и второй гасит неравномерность первого.Почему у переднеприводных кардана нетУ переднеприводной машины мотор и коробка стоят рядом с ведущими колёсами, длинный вал не нужен. Главное другое: передние колёса ещё и поворачиваются, излом в шарнире получается большим и всё время меняется, и кардан на таком угле бы трясло.К колёсам момент идёт через ШРУСы — шарниры равных угловых скоростей. Внутри шарики бегают в канавках, и колесо крутится с той же скоростью, что и вал, даже при изломе до 45 градусов. Шариковый ШРУС придумал в 1926 году Альфред Цеппа, инженер Ford.Почему у «Нивы» и УАЗа кардан есть«Нива» и УАЗ полноприводные, у них ведущие мосты спереди и сзади. От раздаточной коробки к каждому мосту идёт свой карданный вал.У «Нивы» привод постоянный, между мостами работает дифференциал, который можно заблокировать рычагом. А к передним колёсам, которые поворачиваются, момент передают те же ШРУСы: на «Ниве» — в приводах колёс, на УАЗе — в поворотных кулаках переднего моста. Так что в этих машинах есть и то, и другое.Главный поворот: Кардано ничего не изобреталПодвес из колец придумали задолго до Кардано. В III веке до нашей эры греческий инженер Филон Византийский описал чернильницу, из которой чернила не проливаются, какой гранью её ни поверни.В Китае такой подвес знали не позже II века до нашей эры. Сам Кардано авторства не заявлял.Шарнир с крестовиной описал англичанин Роберт Гук. В книге о гелиоскопах 1676 года он первым назвал его универсальным шарниром, изучил, почему он вращает неровно, а позже предложил ставить два шарнира подряд.Поэтому в английском это шарнир Гука, а в русском — кардан, по имени человека, который описал совсем другое устройство.Что на самом деле крутит колёсаКардан хорошо работает там, где угол небольшой, а к поворотным колёсам момент передают только ШРУСы. Резиновый пыльник на ШРУСе держит смазку и не пускает внутрь грязь, поэтому порванный чехол лучше заменить сразу: изношенный шариковый шарнир обычно не чинят, а меняют целиком.Фото: Acroterion, Викисклад (CC BY-SA 4.0).
До манекенов машины испытывали трупами и добровольцами
Первые краш-тесты проходили без манекенов: машины разбивали с настоящими мёртвыми телами, свиньями и живыми добровольцами на борту. Один из добровольцев в 1954 году затормозил со скорости больше тысячи километров в час до нуля за секунду с небольшим — и остался жив.Манекен появился только потому, что сажать живых людей под такие удары оказалось слишком рискованно, и придумали его вообще не для автомобилей.Трупы, свиньи и полковник, который сломал себе рёбраВ Университете Уэйна ещё в 1950-х изучали, как тело реагирует на удар: в частности, сбрасывали тела в шахту лифта и замеряли нагрузку на голову.Параллельно General Motors испытывала машины на животных — до 1991 года в её тестах погибло больше 19 тысяч собак, свиней, мышей и приматов.Самым известным живым испытателем стал полковник авиации Джон Стапп. Десятого декабря 1954 года на ракетных санях авиабазы Холломан он разогнался до 1017 километров в час и остановился за 1,4 секунды, вынеся перегрузку около 46 g.За годы опытов он ломал запястья и рёбра, а после этого заезда из-за кровоизлияния в сетчатку на время потерял зрение.Позже его прозвали «самым быстрым человеком на Земле» — хотя цель у него была ровно обратной: понять, сколько перегрузки выдерживает тело при резком торможении, чтобы сделать ремни и кресла безопаснее.Профессор того же университета Лоуренс Патрик прокатился на подобных санях около 400 раз, а ради науки позволял бить себя маятником в грудь, стрелять по лицу пневматическим молотком и осыпать себя осколками стекла.Sierra Sam придумали для лётчиковПервый настоящий манекен появился в 1949 году — раньше, чем ремни безопасности стали массовыми. Его сделал физик Сэмюэл Алдерсон в собственной лаборатории вместе с компанией Sierra Engineering, и звали манекена Sierra Sam: слепок тела реального человека, жёсткая шея и позвоночник, простые датчики в груди и голове. Испытывать на нём собирались катапультируемые кресла и привязные системы лётчиков.Стандарт по имени Hybrid IIIДо автомобилей манекены добрались чуть позже. В 1976 году General Motors представила манекен Hybrid III — ростом около 175 сантиметров и весом порядка 77 килограммов, повторяющий среднего мужчину.Он стал главным манекеном для фронтальных краш-тестов на десятилетия вперёд и остаётся стандартом до сих пор.Манекену нужна вся семьяОдин размер не подходит всем, поэтому у Hybrid III появилась «семья»: манекен крупного мужчины (188 сантиметров, около 100 килограммов), манекен маленькой женщины (152 сантиметра, 50 килограммов) и манекены-дети трёх, шести и десяти лет.Проблема в том, что «женский» манекен десятилетиями был просто уменьшенной копией мужского — той же формы тела, только меньше.Настоящий женский манекен появился только в 2025 годуНасколько это важно, показало исследование Виргинского университета: среди пристёгнутых людей при лобовом столкновении одинаковой силы у женщин риск серьёзно травмироваться оказался на 73 процента выше, чем у мужчин — учёные разобрали почти 23 тысячи столкновений и данные больше чем 31 тысячи человек.Двадцатого ноября 2025 года американское министерство транспорта показало первый манекен, спроектированный именно под тело женщины, — THOR-05F.У него изменена форма шеи, ключицы, таза и ног, он умеет сгибаться и даже «сутулиться», как настоящий человек, а датчиков на нём больше полутора сотен — втрое больше точек измерения травм, чем у нынешних манекенов.Манекен дороже, чем кажетсяПолностью укомплектованный датчиками манекен стоит от ста тысяч долларов, а самые продвинутые модели вроде THOR обходятся производителям до миллиона долларов за штуку. Дорого не из-за одноразовости: один и тот же манекен работает годами и переживает сотни ударов, прежде чем идёт на списание.Что в итогеЗа семь десятилетий манекен прошёл путь от гипсового слепка лётчика до цифрового двойника человека с полутора сотнями датчиков, а до него в краш-тестах бился настоящий человек. Что бы вы предпочли — оказаться на месте манекена или на месте испытателя пятидесятых?