Воздушные подушки безопасности (airbag). Устройство, принцип работы, обслуживание.
Воздушные подушки безопасности (airbag) пока остаются только помощниками ремней безопасности, хотя по мере совершенствования на них возлагается все большая ответственность за человеческие жизни.
Разработаны подушки безопасности (airbag) как для водителей, так и для пассажиров на переднем сиденье. Для водителя подушка устанавливается обычно на рулевом управлении, для пассажира — на приборной панели (в зависимости от конструкции).
Передние подушки безопасности срабатывают при получении аварийного сигнала от блока управления. В зависимости от конструкции, степень наполнения подушки газом может варироваться.
Предназначение передних подушек – защита водителя и пассажира от травмирования твёрдыми предметами (кузов двигателя и др.) и осколками стёкол при фронтальных столкновениях.
Боковые подушки предназначены для уменьшения повреждения людей, находящихся в автомобиле при боковом ударе. Они устанавливаются на дверях, либо в спинках сидений. При боковом столкновении внешние датчики посылают сигналы в центральный блок управления airbag. Это делает возможным срабатывание как некоторых, так и всех боковых подушек.
Исследования влияния надувных подушек безопасности на вероятность гибели водителя при лобовых столкновениях показали, что таковая уменьшается на 20-25%.
Прообраз современных подушек безопасности появился в 1951 году, когда мюнхенский изобретатель Вальтер Линдерер прикрепил к рулю надувной воздушный мешок. Позже этим способом защиты пассажиров заинтересовались многие автопроизводители, однако реализовать его на практике в серийных машинах оказалось не так-то просто. А все потому, что во время столкновения подушка безопасности должна надуваться за очень короткое время – 20 миллисекунд, обеспечивая при этом «мягкую посадку» пассажира. Но ведь ни один компрессор не в силах за такое мгновение надуть подушку! В результате решено было применять энергию газов, выделяющуюся при сгорании какого-либо топлива. Сначала экспериментировали с ракетным топливом, но при его использовании подчас разрывались не только подушки безопасности, но и весь автомобиль. Тогда решили применять неорганический газ, получаемый при сгорании «таблетки» азида натрия. В связи с этим в 1981 году подушки безопасности в Германии стали подпадать под действие закона о взрывчатых веществах. Он требует, чтобы каждый покупатель автомобиля, оборудованного airbag брал на себя обязательство правильно обращаться с этим устройством и менять его через определенный срок. Согласие на эти условия скреплялось подписью покупателя.
Компания Mercedes первой среди автопроизводителей в 1971 году получила патент на воздушную подушку безопасности (airbag).
Устройство и принцип работы надувных подушек безопасности (AirBag)
Подушки безопасности (airbag) представляют собой систему, в которую входят газогенератор с подушкой в одном узле, датчики удара, а в самых современных и электронный блок управления. Сама подушка безопасности изготавливается из нейлона толщиной 0,45-0,55 мм, который для герметичности покрывали слоем резины или силикона.
В газогенераторе, называемом часто пиропатроном, используется твердое топливо, при сгорании которого выделяется газ, заполняющий, а точнее, надувающий подушку. Топливом обычно выступает ядовитый азид натрия (NaN3), 45% массы которого при сгорании превращается в чистый азот, а остальное – в углекислый газ (СО2), окись углерода (СО), воду (Н2О) и твердые частицы. Хотя процесс сгорания и происходит быстро, он не носит взрывного характера. Оптимальное для обеспечения «надувательства» время наполнения подушки – 30-55 миллисекунд. Газ в подушку поступает через специальный фильтр, который пропускает только азот. В развернутом состоянии подушка находится очень короткое время (до 1 с), так как азот (абсолютно безопасный для человека) через специальные отверстия быстро выходит в салон, чтобы подушка не задушила защищаемого пассажира. В качестве топлива некоторые производители подушек безопасности применяют нитроцелюлозу. Для разворачивания airbag его требуется значительно меньше (8 г), чем азида натрия (50 г). При этом также не требуется установка фильтра.
Сигналом для срабатывания пиропатрона airbag служит электрический импульс от датчиков удара (ускорения или давления), поступающих напрямую или через электронный блок. Устанавливаются датчики в салоне, в передней части автомобиля, или в дверях, при этом их количество может колебаться от трех до десяти. На срабатывание датчиков airbag влияет не только скорость автомобиля, но и характер столкновения (под каким углом, с каким препятствием). В то же время экстренное торможение с любой скорости не может заставить сработать датчик удара. На случай выхода из строя аккумулятора некоторые системы снабжены специальным конденсатором, который отдает накопленную энергию для открытия подушек безопасности.
Воздушная подушка водителя имеет объём от 60 до 80 литров, а переднего пассажира – до 130 литров. Нетрудно представить, что при срабатывании системы, объём салона уменьшается на 200-250 литров в течение 0,04 сек, что даёт немалую нагрузку на барабанные перепонки. Кроме того, вылетающая со скоростью более 300 км/ч подушка, таит в себе немалую опасность для людей, если они не пристёгнуты ремнём безопасности и ничто не задерживает инерционное движение тела навстречу подушке.
Кроме того, наполнение подушек в салоне – а их обычно от 2 до 6 – сопровождается повышенным шумом, уровень которого иногда достигает 140 дБ, что опасно для барабанных перепонок. Во избежание этих «минусов» срабатывают только нужные подушки, и то в разное время: например, через 20 миллисекунд после столкновения – водительская, еще через 17 миллисекунд – пассажирские. Причем если защищать некого, подушки безопасности не срабатывают, так как в сиденья начали устанавливать специальные датчики, фиксирующие наличие пассажиров.
Разновидности надувных подушек безопасности (airbag)
Сегодня насчитывается более десятка разновидностей подушек безопасности. Они различаются по предназначению: для защиты водителя и пассажиров – внутрисалонные, а для водителей мотоциклов и пешеходов – наружные. Внутрисалонные airbag, в свою очередь, делятся на фронтальные и боковые. Фронтальные служат для защиты головы и туловища пассажиров, а некоторые – и для ног сидящих впереди. Боковые подушки безопасности делают в виде шторок и труб, защищающих голову пассажиров, и в виде обычных надувных мешков, предохраняющих грудную клетку и голову водителя.
Но и на этом модернизация салонных подушек безопасности не закончилась. Например, в новой «семерке» BMW боковые трубчатые подушки «работают» несколько иначе. Теперь они находятся в надутом состоянии в течение целых 7 секунд после открытия – для защиты пассажиров при многократном опрокидывании автомобиля. Кроме того, на американский рынок эти машины поступают даже с подушками для ног сидящих впереди. В свою очередь, компания Volvo ведет активную работу над созданием подушек и ремней безопасности для беременных женщин. Уже даже проведена серия виртуальных краш-тестов, в которых изучалось возможное поведение будущих матерей во время аварии.
Над совершенствованием воздушных подушек безопасности активно работает и компания Renault совместно с производителем «аэрбегов» шведской фирмой Autoliv. Созданная ими Programmed Restraint System II (PRS-II) – запрограммированная система защиты второго поколения – включает в себя подушки безопасности, которые способны принимать на себя часть нагрузки, ранее приходящейся только на ремень безопасности. Для этого сначала раскрывается нижняя часть подушек, защищающая брюшную область, а затем бока и верхняя часть. Среди последних интересных разработок этих партнеров – подколенные 5-литровые, исключающие проскальзывание под ремнями полулежащего переднего пассажира, и 60-литровые airbag для задних пассажиров, интегрированные в ремни безопасности. Безусловное достоинство последней новинки – то, что она всегда находится возле пассажира, и конструкторам уже не нужно ломать голову, в каком уголке салона размещать и надувать подушку при непредсказуемом перемещении головы и туловища.
Несмотря на постоянную критику подушек безопасности, они по-прежнему остаются весьма эффективными помощниками ремней безопасности. А как же пешеходы, которые никак не защищены от «железных» участников дорожного движения? Исследования специалистов компании Autoliv свидетельствуют о том, что риск гибели пешехода при ударе о капот автомобиля, двигающегося со скоростью всего 40 км/ч, достигает 100%. Для решения этой проблемы компания Ford активно работает над созданием подушек безопасности для пешеходов. Эта система защиты включает две подушки – большую, охватывающую переднюю часть автомобиля (бампер, радиаторную решетку, фары и кромку капота) и маленькую, которая размещается у лобового стекла, защищая голову пешехода. Опасное приближение к пешеходам и животным будет распознаваться специальными датчиками. Открываться эти подушки будут непосредственно перед столкновением.
Разработана подушка безопасности и для мотоциклистов. Недавно компания Honda представила горизонтальную V-образную подушку, которая после разворачивания не сдувается, а некоторое время еще остается в рабочем состоянии. При этом она защищает не только голову, но и туловище и руки байкеров. Кстати, для их защиты итальянской фирмой Dainese изобретена и запатентована специальная куртка с вшитыми в нее тремя подушками безопасности – со стороны груди и спины. Они спроектированы таким образом, чтобы защитить не только грудь и брюшную область, но и голову, шею и плечи ездока. Наполняться воздухом подушки будут по «указаниям» сигнального устройства, установленного на мотоцикле.
Несколько лет назад появилось сообщение о создании «мобильной» универсальной подушки безопасности Challa для водителя, которую можно установить практически на любой легковой автомобиль. Ее разработчик – южнокорейская фирма New World Industries, Ltd. Комплект состоит из двух устройств. Первый – с подушкой – устанавливается на потолке автомобиля над рулевым колесом, а второй – с инерционным молотком и мини-баллоном со сжатым воздухом – над дверью водителя. В момент столкновения молоток под воздействием силы инерции пробивает капсулу баллона и сжатый газ наполняет подушку безопасности. При разворачивании airbag принимает грушеобразную плоскую форму, падая прямо перед рулевым колесом. По эффективности защиты и скорости действия она на порядок отстает от традиционных подушек, тем не менее, обзавестись ею, наверное, были бы не прочь многие владельцы отечественных машин и стареньких иномарок. Но, к сожалению, на наш рынок это изделие еще не попало.
Эффективная защита подушками безопасности (airbag)
Защитить пассажиров автомобиля при столкновениях подушки безопасности могут только при соблюдении определенных правил. Во-первых, пассажир должен быть пристегнут ремнем безопасности, во-вторых, он должен сидеть ровно, а не оперевшись на дверь/подлокотник или положив ноги на торпедо, в-третьих, спинка сиденья должна быть отрегулирована так, чтобы пассажир находился именно в сидячем положении, а не полулежа, в-четвертых, руки на руле должны быть сбоку, а не сверху или во время выворота – по «диагонали».
Часто страдают от сбоев в работе подушек любители наклеек. Разместив их на торпедо и руле в зонах окон-прорезей, через которые открываются подушки, автовладельцы тем самым искажают «геометрию» их открытия, а также увеличивают время их разворачивания. По этим причинам защита оказывается малоэффективной, а иногда и травмоопасной. Повлиять на «открываемость» могут и полироли для торпедо, ведь некоторые из них повышают прочность пластика панелей. Иногда боковые подушки размещаются в спинке сиденья, в связи с чем одевать на них чехлы нельзя, так как подушка не сможет нормально открыться. Весьма опасны подушки и в случаях, если их защищаемый носит очки: в момент разворачивания из-за большой силы удара глаза могут серьезно пострадать.
Существует статистика, говорящая о влиянии надувных подушек безопасности на травматизм при аварии. Что же нужно делать, чтобы уменьшить вероятность травмы?
Если в машине имеется подушка безопасности, не стоит размещать повернутые назад детские сиденья на сиденье автомобиля, где эта подушка безопасности находится. При надувании подушка безопасности может сдвинуть сиденье и нанести травму ребенку.
Подушки безопасности на пассажирском месте повышают вероятность гибели детей до 13 лет, сидящих на этом месте. Ребёнок ниже 150 см роста может получить удар в голову воздушной подушкой, открывающейся со скоростью 322 км/ч. Существуют различные уровни защиты подушек безопасности. National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) разработали «звёздную» шкалу оценки этого параметра. Так количество звёздочек означает процент получения пассажиром серьёзного ущерба при лобовом столкновении транспортных средств (под серьёзным ущербом рассматривается необходимость немедленной госпитализации с угрозой для жизни).
***** = 10% или менее вероятность серьёзного повреждения
**** = 11% — 20% вероятность серьёзного повреждения
*** = 21% — 35% вероятность серьёзного повреждения
** = 36% — 45% вероятность серьёзного повреждения
* = 46% или выше вероятность серьёзного повреждения
Обслуживание – замена воздушных подушек безопасности (airbag)
Принято считать, что если в машине установлены подушки безопасности, о них можно и не вспоминать. Это серьезное заблуждение. Каждый автопроизводитель рекомендует менять эти средства защиты через определенный период. До 1992 года для всех автомобилей он составлял 10 лет. Позже на моделях Mercedes, а затем и некоторых других марках интервал замены подушек увеличился до 15 лет. Есть свои особенности и в проверке работоспособности датчиков и электроцепи данной системы безопасности. Однако самостоятельно или в гараже у «дяди Васи» сделать это невозможно. Проверять работу датчиков airbag целесообразно на фирменных СТО, где в объемы регламентных работ входит и диагностика этой системы. К тому же, в случае выявления дефектов в работе «аэрбегов» будет к кому предъявлять претензии, только не забывайте требовать отметок в сервисной книжке о проведенном ТО.
Менять подушки тоже следует только у специалистов фирменного автосервиса, так как даже малейшие отклонения при установке могут стать причиной отказа системы в момент столкновения или ее безосновательного срабатывания.
Система, обеспечивающая работу воздушных подушек безопасности, включает в себя электронное диагностическое устройство. Работает оно при включенном зажигании автомобиля. При обнаружении неисправности на щитке приборов при работающем двигателе загорается сигнальная лампа в виде символа или надписи airbag, SRS и т.д.
В заключение еще раз обращаем ваше внимание, что воздушные подушки безопасности смогут защитить только в случаях, если соблюдаются все вышеперечисленные требования. Игнорирование их приводит к печальным последствиям.
Между жизнью и смертью: в каких случаях автомобильная подушка безопасности спасет, а в каких только навредит?
По данным американской Администрации по дорожной безопасности (NHTSA) за все время применения с 1987 по 2017 года подушки безопасности спасли 50 457 человек. Специалисты рассчитали, что при условии пристегнутого ремня безопасности фронтальные «эйрбэги» сокращают риск смерти в ДТП на 11%.
. но не панацея
Во время фронтального столкновения на скорости 50 км/ч человек весом 75 килограмм давит на ремень безопасности с усилием в три тонны. Пристегнутый ремень сдерживает движущееся по инерции тело, благодаря чему гасится большая часть кинетической энергии. Оптимальное расстояние между человеком и местом, откуда вылетает подушка безопасности — 25 сантиметров. Непристегнутый пассажир даже уперевшись руками и ногами может выдержать усилие только 300-400 килограмм. При ударе он «летит» навстречу еще нераскрывшемуся «эйрбэгу», стремительно сокращая безопасную дистанцию до устройства. В свою очередь, не до конца раскрытая подушка безопасности выстреливает ему в голову со скоростью 200-300 км/ч. По данным Американского института изучения дорожной смертности полученные при таком столкновении травмы в 93% случаев смертельны. Мораль — всегда пристегиваться.
Airbag может смертельно напугать.
В 1970-х годах было зафиксировано несколько необычных случаев смерти от подушки безопасности. Сила удара почти во всех ДТП была небольшой, однако у водителей произошел сердечный приступ предположительно из-за хлопка во время раскрытия подушки, громкость которого порой достигает 140 дБ.
. и оглушить
Объем подушки водителя составляет в среднем 50 литров, пассажира — до 130 литров. А теперь представьте, что небольшой объем салона автомобиля за доли секунды уменьшается две сотни литров — это какая нагрузка на барабанные перепонки! По этой причине у наиболее больших фронтальных подушек безопасности разное время срабатывания — пассажирская выстреливает в среднем на 15 миллисекунд позже.
Подушка не раскроется случайно
Вопреки кинематографу, активировать подушку безопасности не так уж и просто. Для ее раскрытия необходимо соблюсти сразу несколько условий. Во-первых, на большинстве современных автомобилей подушка не активируется, если не пристегнут ремень безопасности. Во-вторых, если говорить про фронтальные подушки, то удар должен быть под прямым углом +/-10 градусов от поперечной оси автомобиля. В противном случае голова может попасть не в центр «эйрбэга» и потом вернуться не точно в подголовник, что повлечет за собой фатальные травмы. В-третьих, датчики срабатывают только при значительном ускорении, как правило, это 15g. Такие показатели невозможно достичь при заносе или резком торможении и уж тем более при случайном ударе мячом или другим предметом.
Для европейцев подушки безопасности надуваются медленнее
Среднестатистический европеец меньше американца, вдобавок, последние частенько пренебрегают ремнем безопасности. Как результат — европейские подушки раскрываются со скоростью примерно 200 км/ч, а их американские аналоги на 100 км/ч быстрее. Таким образом европейские «эйрбэги» представляют собой меньшую угрозу жизни и здоровью пассажиров.
Стреляет, но не убивает
Устройство подушки безопасности напоминает ружье. Запал, который состоит из электрического сердечника, обернутого горючим материалом, активируется импульсом тока от 1 до 3 ампер менее чем за 2 миллисекунды. Нагретый сердечник воспламеняет горючий материал, который запускает газогенератор. В устройстве предварительного натяжения ремня безопасности этот газ используется для приведения в действие поршня, который устраняет провисание ремня безопасности. В подушке механизм используется для воспламенения твердого топлива внутри надувного устройства подушки безопасности. Инертный газ надувает подушку примерно за 20-30 миллисекунд. Решение о срабатывании в блоке управления принимается в течение 15–30 миллисекунд после удара, а подушки безопасности водителя и пассажира полностью надуваются в течение примерно 60–80 миллисекунд после первого столкновения.
В составе пиропатрона яд
Как правило системы подушек безопасности содержат смесь азида натрия, нитрата калия и диоксида кремния. Типичная подушка безопасности водителя содержит приблизительно 50–80 грамм азида натрия, а подушка безопасности на стороне пассажира — около 250 грамм. При сгорании выделяется большой объем безвредного азота, который и наполняет легкую нейлоновую подушку с калиброванными отверстиями. В развернутом состоянии подушка находится менее секунды, так как азот выходит через отверстия в салон. Это нужно для того, чтоб подушка не задушила пострадавшего. Кстати, белое облако, которое образуется во время срабатывания подушек — это вовсе не газ от пиропатрона. Это тальк, которым обильно присыпают нейлоновую подушку, чтоб та не свалялась и открылась как надо.
Ранние подушки были призваны заменить ремни безопасности
«Эйрбэги» фактически полностью заменили стандартные плечевые ремни безопасности в автомобилях выпуска 1970-х. Подушка безопасности на стороне пассажира была расположена в нижней части панели, что теоретически позволяло ей также защищать колени пассажира. Но как показала практика и статистика жертв ДТП — подушки безопасности не смогли стать заменой ремням, отказ от которых привел к увеличения сметрности при ДТП.
В России первый airbag появился на «девятке»
Первым российским легковым автомобилем, на который устанавливалась подушка безопасности, был экспортный вариант ВАЗ-21093 в исполнении люкс известный под названием Lada Samara Baltic GL, сборка которого велась на заводе Valmet в Финляндии с 1996 по 1998 годы. С конца 2000-х годов подушки стали обязательным элементом пассивной безопасности в стандартной комплектации автомобилей марки Lada.
Подушка безопасности: виды, функции и неисправности
Разбираемся вместе с экспертом в диагностике, стоимости и нюансах использования подушек безопасности.
Эксперт в этом материале: Евгений Солин, мастер по ремонту автомобилей онлайн-сервиса Профи.
Что такое подушка безопасности
Подушки безопасности — SRS — Supplemental Restraint System. Дословно — «дополнительная удерживающая система». Часто употребляемый термин airbag переводится как «мешок воздуха». При этом Джон Хетрик, автор патента на систему безопасности 1951 года, изначально назвал его cushion — «подушка», и именно этот термин прижился в русскоговорящих странах.
Изначально механизм подразумевал использование сжатого воздуха, который постепенно заполняет тканевую емкость. Но в таком виде система работает очень медленно, в то время как при столкновении важна каждая секунда. Поэтому производители стали использовать пиротехнический заряд для быстрого надувания подушек. Усовершенствованный механизм впервые был запущен в машине премиум-класса Oldsmobile Toronado в 1973 году.
Главная задача подушек безопасности — смягчить удар водителя и пассажиров об руль, корпус, стекла и внутренние механизмы в салоне машины. В процессе амортизации участвуют эластичный мешок, датчик, блок управления и газогенератор.
Виды подушек безопасности
Со временем линейка подушек безопасности была расширена для максимального результата при столкновении. Сегодня все автомобили оснащены дополнительной удерживающей системой; она обеспечивает критически важную амортизацию в случае аварии. Существующие виды подушек безопасности:
- Фронтальные. Установлены в руле и в передней панели машины большинства зарубежных и отечественных автомобилей. Спасают при ударе в лобовую часть автомобиля.
- Боковые. Встроены в спинки автокресел. При аварии защищают корпус — грудную клетку, область таза и живота.
- Головные, также называемые «шторками». Предотвращают повреждения головы из-за боковых столкновений.
- Коленные. Встречаются реже, в основном в линейке премиальных машин. Защищают ноги водителя и пассажира.
- Центральные. Как и предыдущий вид, считаются необязательными и используются в единичных моделях автомобилей. Система срабатывает между водителем и пассажиром, защищая от травм из-за столкновения друг с другом и центральной частью салона.
Наличие передних подушек безопасности обязательно во всех новых легковых автомобилях с 1999 модельного года. Боковые необязательны, но почти все производители включают их в качестве стандартного оборудования.
Как срабатывают подушки безопасности
По данным Страхового института безопасности дорожного движения США (IIHS), подушки в машине спасают жизни. Если совместить их использование с ремнем безопасности, количество смертельных случаев для водителей и пассажиров снижается на 52% при лобовых и боковых столкновениях [1]. Повсеместное использование подушек безопасности значительно снизило летальные исходы среди взрослых и детей, попавших в аварию [2].
И фронтальные, и боковые работают по одному и тому же принципу. Подушки безопасности оснащены газогенераторами, позволяющими надуть их за доли секунды. Система включается, когда скорость движения автомобиля превышает 20 км/ч. Столкновение фиксируют датчики, расположенные в разных частях машины. Они реагируют на удар и на деформацию. Сигнал мгновенно обрабатывается электронным блоком управления и передается в подушки безопасности в зависимости от заданного алгоритма.
Срабатывает пиротехнический заряд, в газогенераторе сгорает натриевая кислота, выделяя азот, который заполняет емкость подушки. Она сшита из нейлона с маленькими отверстиями (ткань напоминает парашютную), через которые выходит газ. После раскрытия и до сдутия подушки проходит в среднем 15 миллисекунд.
Первые модели системы безопасности не учитывали индивидуальных особенностей пассажиров. В дальнейшем производители приняли во внимание возможную разницу в размере и весе людей, создав «умный» генератор. В нем срабатывают два пиропатрона, первый из которых запускает 80% газа, и если амортизации недостаточно, происходит вторичное наполнение для увеличения жесткости подушки. Механизм правильно срабатывает только если водитель и пассажир пристегнуты ремнем безопасности.
Замена и ремонт подушек безопасности
На уровне законодательства России не зафиксировано обязательное правило использования подушек безопасности, и штрафы за их отсутствие не предусмотрены. Но это не значит, что ими можно пренебрегать. Наличие системы амортизации — не стопроцентная, но все же весомая гарантия избежать серьезных травм и летального исхода при аварии. Водителю следует знать, как решать проблемы, возникающие при отклонениях в работе системы:
Загорелись датчики
Индикатор подушек безопасности расположен на приборной панели. Когда лампочка загорается при запуске двигателя, она сигнализирует об исправности системы. В случае неполадок индикатор будет долго моргать. Стоит отменить поездку в двух ситуациях: лампочка не перестает гореть либо она не включилась вообще. Когда индикатор горит и не гаснет, проблема может быть в неисправности ремней безопасности и натяжителей, а также с проводкой или разъемами, например, если снималась приборная панель, доставались руль и сиденья. Нередко сигнал срабатывает в результате низкого напряжения аккумулятора, перегрузки блока управления и нарушения герметичности самой подушки. Поэтапно исключите все возможные причины. Если проблема не определяется, придется использовать диагностический сканер и помощь специалистов.
Евгений Солин: «Сама по себе система эйрбегов независима, у нее есть самодиагностика — любые неисправности отображаются в системе автомобиля. При серьезных неполадках будет предупреждение на приборной панели. Диагностика эйрбэгов проводится с помощью компьютера».
Все о подушках безопасности
alt=»zahav.ru» width=»32″ height=»32″ />
Долгие годы надежный ремень безопасности оставался единственным средством пассивной безопасности автомобилиста. Шли дебаты по поводу их безопасности, особенно в отношении детей, но с течением времени, многие страны приняли законы об обязательности ремней. Статистика показывает, что использование ремней безопасности спасло тысячи жизней людей, которые могли бы погибнуть при столкновении.
Как и ремни безопасности, концепция пневмоподушки — мягкой подушки, срабатывающей при столкновении — давно витала в воздухе. Первая патентная заявка на надувное устройство для защиты пассажиров при жесткой посадке самолетов была подана во время Второй мировой войны. В 1980-х первые промышленные подушки безопасности появились в автомобилях.
Начиная с 1998 года, все новые автомобили, продаваемые в Соединенных Штатах, были обязаны иметь подушки безопасности со стороны как водителя, так и пассажира (закон распространился на легкие грузовики в 1999 году). На сегодняшний день статистика свидетельствует о том, что подушки безопасности снижают риск смерти в случае прямой лобовой аварии примерно на 30 процентов. Затем последовали подушки безопасности, вмонтированные в сиденья и двери. Сегодня некоторые машины имеют гораздо больше, чем две подушки — шесть или даже восемь подушек безопасности. Из-за тех же противоречий, которые когда-то происходили при внедрение ремней, подушки безопасности являются предметом серьезных государственных и промышленных исследований и испытаний.
Из этой статьи вы узнаете, какие научные достижения стоят за подушками безопасности, как это устройство работает, каковы его проблемы и в каком направлении развиваются технологии.
Прежде чем рассмотреть специфику, давайте вспомним основы законов движения. Во-первых, мы знаем, что движущиеся объекты обладают импульсом (произведение массы на скорости движения объекта). За исключением случаев, когда внешняя сила действует на объект, объект будет продолжать двигаться с заданной скоростью в заданном направлении. Автомобиль состоит из нескольких объектов, в том числе само транспортное средство, различных объектов внутри автомобиля, и, конечно, пассажиров. Если эти объекты не закреплены, они будут продолжать движение на той скорости, с которой двигался автомобиль, даже если автомобиль остановился из-за столкновения.
Чтобы погасить импульс объекта требуется силы, действующие в течение определенного периода времени. Когда автомобиль попадает в аварию, сила, необходимая, чтобы остановить объект, достаточно велика, потому что импульс машины изменился мгновенно, в отличие от пассажиров — для этого потребовалось бы больше времени. Цель любой удерживающей системы заключается в том, чтобы помочь остановить пассажира с минимальным ущербом для здоровья последнего.
Подушка существует для того, чтобы снизить скорость пассажира до нуля практически без какого-либо ущерба. При этом ограничения, в рамках которых она должна работать огромны. Для выполнения своей задачи у подушки имеется пространство между пассажиром и рулем или приборной доской, и какая-то доля секунды. Даже это крошечное пространство и количество времени имеют огромное значение, так как система должна замедлить пассажира равномерно, а не резким толчком. В следующем разделе мы рассмотрим поподробнее части подушки и то, как они надуваются.
Надутие воздушной подушки
Цель подушки безопасности заключается в том, чтобы замедлить движение пассажира вперед насколько возможно равномерно в имеющиеся у нее доли секунды. Существуют три части подушки безопасности, которые помогут достичь такого результата:
— Подушка сама по себе сделана из тонкой нейлоновой ткани и уложена в руль или приборную доску, или, как часто встречается в последнее время, сиденье или дверь.
— Датчик устройства, который сообщает подушке о необходимости надува. Надутие происходит тогда, когда сила столкновения равна столкновению с кирпичной стеной на скорости от 16 до 24 км/час. Механический переключатель срабатывает тогда, когда есть массовый сдвиг, закрывший электрический контакт, что сообщает датчикам о том, что произошла авария. Датчики получают информацию из акселерометра, встроенного в микропроцессор.
-Система надува пневмоподушки смешивает азид натрия (NaN3) и нитрата калия (KNO3), в результате чего выделяется газ. Горячий газообразный азот взрывом надувает подушки безопасности.
Ранние попытки использования подушек безопасности в автомобилях наткнулись на непомерно высокую цену и технические трудности, связанные с хранением и высвобождением сжатого газа.
— Имеется ли в машине достаточно места для размещения канистры с газом
— Будет ли газ оставаться стабильным под высоким давлением
— Как можно быстро и надежно надуть подушку безопасности при различных температурных условиях эксплуатации и без оглушающего звука
Им был нужен способ запустить химическую реакцию, производящую азот, который стал бы раздувать подушку. Малые твердо-топливные надуватели пришли на помощь в 1970-х годах.
Система надува в чем-то похожа на ракетный ускоритель. Система подушки безопасности поджигает твердое топливо, которое горит очень быстро, создавая большие объемы газа, раздувающие подушку. Затем подушка буквально вырывается из своего места на скорости до 322 км/ч — быстрее, чем в мгновение ока! В следующую секунду газ быстро рассеивается через крошечные отверстия в камере, тем самым сдувая подушку, чтобы вы могли двигаться.
Читайте также
Даже несмотря на то, что весь процесс занимает одну двадцать пятую секунды, дополнительное время необходимо, чтобы помочь предотвратить серьезные травмы. Кстати, порошкообразное вещество, высвобождающееся из подушки безопасности — это обычный кукурузный крахмал или тальк, который используется производителем для того, чтобы подушка оставалась гибкой и служит смазкой во время нахождения подушки в своем хранилище.
Далее мы рассмотрим некоторые меры предосторожности, связанные с подушками безопасности, особенно там, где речь идет о детях.
Меры предосторожности, связанные с подушками безопасности
С первых дней использования пневмоподушек, эксперты предупреждали, что подушки безопасности, должны использоваться в сочетании с ремнями безопасности. Ремни безопасности были по-прежнему абсолютно необходимы, поскольку подушки работали только в случае фронтального столкновения, происходящих на скорости более чем 6 км/ч. Только ремни безопасности могут помочь при заносе или боковой аварии (хотя боковые подушки безопасности становятся все более распространены в настоящее время), задних столкновениях и вторичных воздействиях. Даже при современных достижениях технологии, подушки по-прежнему являются эффективным только при одновременном использовании коленного или плечевого ремней безопасности.
Не заняло много времени, чтобы понять, что сила подушки может повредить тем, кто оказался слишком близко. Исследователи установили, что зоной риска для водителя являются первые 5-8 см надува подушки. Так что, располагаясь в 25 см от подушки безопасности, вы получите надежный запас прочности. Это расстояние замеряется от центра руля до вашей грудины. Если в данный момент расстояние составляет менее 25 сантиметров, вы можете настроить водительское место одним из следующих способов:
— Переместите водительское место назад, насколько это возможно, сделать чтобы удобно дотягиваться до педалей.
— Немного опустите спинку сиденья. Хотя конструкции автомобилей различаются, большинство водителей может достичь расстояния в 25 см даже если водительское сиденье выдвинуто вперед, немного наклонив спинку сиденья. Если наклон сиденья не позволяет вам обеспечить хорошую видимость дороги, вы можете приподнять сиденье за счет системы подъема (не все машины оборудованы этой системой) или подложив твердую, не скользкую подушку для достижения того же эффекта.
— Убедитесь, что подушка безопасности «нацелена» на центр груди, а не на голову и шею, наклонив рулевое колесо вниз (это работает только если ваше рулевое колесо регулируется).
Эти правила отличаются для детей. Подушка может серьезно ранить или даже убить не пристегнутого ребенка, который сидит слишком близко к ней или же был выброшен вперед силой экстренного торможения. Эксперты согласны с тем, что для безопасности ребенка необходимы следующие условия:
— Дети до 12 лет должны ездить закрепленными в правильно установленном, соответствующем возрасту автомобильном кресле на заднем сиденье.
— Младенцы, находящиеся в кресле, закрепленном против хода движения (в возрасте до одного года и весом менее 10 кг) не должны ездить на переднем сиденье легкового автомобиля, имеющего подушки безопасности на пассажирской стороне.
— Если ребенок старше одного года вынужден ехать на переднем сиденье, оборудованном подушкой безопасности со стороны пассажира, то он или она должны сидеть в детском кресле, установленном по ходу движения, или на специальной подушке-бустере, или с использованием надлежащим образом закрепленного коленного или плечевого ремня, а сиденье должно быть откинуто или отведено назад насколько возможно.
В некоторых случаях, владельцы автомобилей могут захотеть иметь возможность отключить подушки безопасности. В следующем разделе мы будем обсуждать меры, которые необходимо предпринять, если вы хотите, чтобы ваши подушки безопасности были отключены.
Деактивация воздушных подушек
В ответ на обеспокоенность, возникшую по поводу детей и некоторых других категорий, особенно людей маленького роста, которые были убиты или тяжело ранены в результате неисправного или слишком мощного действия подушек безопасности, Национальная администрация безопасности дорожного движения (НАБДД) США в 1997 году опубликовала окончательные правила, позволяющие автопроизводителям использовать менее мощные подушки безопасности. Это правило позволяет снижать мощность подушек безопасности на величину от 20 до 35 процентов. Кроме того, начиная с 1998 года, ремонтным мастерским и дилерам было разрешено устанавливать переключатели, которые позволяют отключить подушки безопасности в случае необходимости. Владельцы автотранспортных средств в настоящее время могут получить разрешение на установку переключателя на одну или обе подушки безопасности в автомобиле, если они (или другие лица, использующие данный автомобиль) попадают в одну или несколько из этих групп риска:
— Имеют право на отключение подушек безопасности как с водительской, так и с пассажирской стороны — лица с медицинскими показаниями, для которых риск срабатывания подушек безопасности превышает риск от отсутствия подушки безопасности
— Со стороны водителя (в дополнение к медицинским показаниям) — люди, которые не могут расположить себя так, чтобы при эксплуатации машины от корпуса до центральной части подушки безопасности оставалось не менее 25,4 см
— С пассажирской стороны (в дополнение к медицинским показаниям) — лица, которые перевозят ребенка на переднем сиденье автомобиля в кресле, установленном против хода движения, так как не имеют задних сидений, задние сиденья слишком малы, чтобы разместить на них детское автокресло или потому, что необходимо постоянно следить за ребенком по медицинским показаниям.
— С пассажирской стороны (в дополнение к медицинским показаниям) — лица, которые перевозят детей в возрасте от одного до 12 лет на переднем сиденье, так как (а) на машине нет заднего сиденья, (б) владелец транспортного средства имеет больше детей, чем может поместиться на заднем сиденье или (в), так как необходимо постоянно следить за здоровьем ребенка.
Если вы хотели бы установить в вашей машине переключатель, вам необходимо ознакомиться со всеми «за» и «против», прежде чем пойти в мастерскую, а также с информацией от производителя о том, возможна ли установка такой опции на вашем автомобиле.
Очевидно, что даже у вас есть возможность установить переключатель, подушки безопасности должны быть оставлены на водителей, комплекция которых оставляет необходимое расстояние до подушки безопасности. Для тех же, кто не может следовать этому условию (даже с учетом предложений, перечисленных выше), подушка может быть отключена. Группа врачей на Национальной конференции по медицинским показаниям для деактивации подушек безопасности рассмотрела ряд медико-санитарных оснований, которые служат возможными основаниями для отключения подушки безопасности. По их мнению, медицинскими показаниями не являются:
— предыдущие хирургические вмешательства в области спины и шеи
Напомним, что в США вы вообще не можете отключить подушку безопасности без установки переключателя. Однако, если заводом-изготовителем транспортного средства такой функции не предусмотрено, НАБДД позволит разрешить отключение подушки безопасности на индивидуальной основе при наличии соответствующих условий. Никогда не пытайтесь отключить подушку безопасности самостоятельно — помните, это не мягкая подушка! Она может повредить вам, если вы не знаете, что делаете — лучше обратиться с сервис-центр.
В некоторых машинах автопроизводители сами устанавливают переключатель подушек безопасности в том случае, если транспортное средство не имеет заднего сиденья или задние сиденья слишком малы, чтобы разместить детское кресло. В США производители в настоящее время не имеют права устанавливать переключатели для водителя. К чему эти правила? НАБДД США решила запретить заводскую установку переключателей из опасений, что они станут стандартным оборудованием на всех новых транспортных средств, — даже те, которые приобретаются людьми не входящими в группы риска. такое решение было принято и для того, чтобы производители работали над разработкой более безопасных, более развитых систем подушек безопасности, а не отключали существующие.
Будущее подушек безопасности
Мероприятия, направленные на поддержание и улучшение жизнесберегающих преимущества подушек безопасности, переживают свой расцвет. Новые тесты с использованием манекенов, проведенные под эгидой НАБДД, позволили улучшить требования к подушкам безопасности на основе новых знаний и научных исследований.
До недавнего времени большая часть успехов в авто безопасности была достигнута в области передних и задних столкновений, хотя 40 процентов от всех серьезных травм в результате аварий являются результатом боковых воздействий, а 30 процентов всех несчастных случаев являются результатами побочных последствий столкновений. Многие автопроизводители отреагировали на эти статистические данные (и связанные с этим новые стандарты) усилением дверей, дверных рам, и пола и крыши. Но автомобили, которые в настоящее время предлагают боковые подушки безопасности представляют собой новое слово в безопасности пассажиров.
Инженеры говорят, что разработка эффективных боковых подушек безопасности, намного сложнее, чем проектирование передних подушек. Это объясняется тем, что большая часть энергии от переднего столкновения поглощается бампером, капотом и двигателем, и это занимает от 30 до 40 миллисекунд, прежде чем воздействие достигнет водителя или пассажира. В боковом ударе, пассажира автомобиля отделяет от другого транспортного средства лишь сравнительно тонкая дверь и буквально несколько дюймов. Это означает, что вмонтированные в двери боковые подушки безопасности должны развертываться за пять или шесть миллисекунд!
Инженеры Volvo экспериментировали с различными способами монтажа боковых подушек безопасности, и выбрали задние сиденья в качестве места установки, потому что они защищают пассажиров любого размера независимо от того, как расположено место. Этот механизм позволяет им поместить механический датчик по бокам подушек сиденья водителя и переднего пассажира. Это предотвращает пневмоподушки неповрежденной части автомобиля от вздутия. Установка всего пакета подушек безопасности в спинки сидений также дает преимущество предотвращения ненужного развертывания, которые могут быть вызваны в результате столкновений с пешеходами или велосипедами. Для задействования боковых подушек безопасности столкновение должно произойти на скорости около 19 км/ч.
Инженеры BMW решили проблему установкой подушек безопасности, вмонтированных в дверь. Дверь имеет больше пространства, что означает подушку безопасности большего размера.
Головная подушка безопасности или Надувная трубчатая структура (ITS) немного похожа на большую колбасу, и, в отличие от других подушек безопасности, призвана оставаться надутой в течение пяти секунд, чтобы обеспечить защиту против второго или третьего ударов. воздействия. В сочетании с боковой подушкой безопасности, ITS предлагает более эффективную защиту при боковых столкновениях. Другой вариант для защиты головы в боковых столкновениях — подушка-«занавес».
Из всего этого ясно, что научные исследования, лежащие в основе подушек безопасности все еще новы, но быстро развиваются. В этой области можно ожидать много достижений по мере того, как у дизайнеров будут возникать новые идеи, которые они получат на материалах реальных автокатастроф.
Комментарии, содержащие оскорбления и человеконенавистнические высказывания, будут удаляться.