Как надувается подушка безопасности: Подушка безопасности — Википедия – Как работает подушка безопасности

Подушка безопасности — Википедия

Сработавшая подушка безопасности автомобиля Volkswagen Passat У этого термина существуют и другие значения, см. Подушка.

Подушка безопасности — система пассивной безопасности (SRS, Supplemental Restraint System) в транспортных средствах.

Представляет собой эластичную оболочку, которая наполняется воздухом либо другим газом. Подушки безопасности широко используются для смягчения удара в случае автомобильного столкновения. Должны применяться вместе с ремнями безопасности.

Неким подобием подушек безопасности оснащались самолёты в 1940-х годах, первые патенты были оформлены в 50-х.

В 1964 году японский автомобильный инженер Ясузабуру Кобори (小 堀 保 三郎) начал разработку системы «подушки безопасности» для подушек безопасности. В его конструкции использовалось взрывчатое вещество для надувания подушки безопасности, за что он был позже награжден патентами в 14 странах. Он умер в 1975 году, прежде чем увидел широкое распространение систем подушек безопасности.

[1]^[2][3]

Американский изобретатель Аллен Брид создал ключевой компонент для использования подушек безопасности в автомобилях — шариковый сенсор для определения столкновения. Он представил своё изобретение в 1967 году компании Крайслер. В то время американцы редко пользовались ремнями безопасности и такая инновация, позволяющая защитить непристёгнутых пассажиров в случае лобового столкновения, была весьма востребована.

Форд создал экспериментальную партию автомобилей, оснащённых подушками безопасности, в 1971 году (Ford Taunus 20M P7B). Первый образец подушки безопасности в серийном автомобиле был представлен в 1972 году, когда был выпущен Олдсмобиль Торонадо (Oldsmobile Toronado), модель 1973 года. В 1974 двойные подушки безопасности были опцией на некоторых крупногабаритных автомобилях, выпущенных подразделениями Бьюик, Кадиллак и Олдсмобиль. Эти устройства не получили признания на рынке.

В 70-х годах, в партии из 10 000 оснащённых подушками безопасности автомобилей марки Дженерал Моторс (General Motors, GM) столкнулись с семью смертельными случаями. Предполагается, что один из них случился по вине подушки безопасности. Сила удара была небольшой, однако произошёл сердечный приступ. В то время таких случаев было слишком мало для того, чтобы достоверно установить эффективность подушек безопасности, но несмотря на это для Национальной администрации по безопасности дорожного движения (NHTSA) оказалось достаточно оснований, чтобы выступить с предложением устанавливать подушки безопасности на все выпускаемые автомобили.

Затем в 1981 году, Мерседес-Бенц вновь представила подушку безопасности, как опцию в своей последней модели W126. В системе, представленной Mercedes, при аварии сначала затягиваются ремни безопасности, а затем развёртывается подушка. Таким образом подушка безопасности больше не позиционировалась как средство, заменяющее ремни безопасности, а как способ дополнительной защиты пассажиров.

Подушки безопасности приобрели популярность, когда компании «Форд» и «Дженерал Моторс» в середине 80-х представили серийные образцы, теперь подушки безопасности стали стандартным оборудованием. Компания «Autoliv», специализирующаяся на разработке автомобильных систем безопасности, запатентовала боковую подушку безопасности и она также стала появляться в автомобилях выпуска середины 1990-х.

11 июля 1984 правительство США потребовало оснащать автомобили, выпущенные позже 1-го апреля 1989 года, подушкой безопасности для водителя либо автоматическими ремнями безопасности (сейчас эта технология не используется, она «заставляла» водителя пристёгиваться).

Несмотря на внедрение подушек безопасности в автомобили марки «Дженерал Моторс» ещё в 70-х годах, во многих других автомобилях они начали появляться только в середине 90-х.

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 (Финляндия) с 1996 по 1998 годы. С конца 2000-х годов подушки стали обязательным элементом пассивной безопасности в стандартной комплектации автомобилей марки Lada.^[4]

В 2006 году Хонда представила первую систему подушек безопасности для мотоцикла, установленную на серийном образце модели «Золотое Крыло» (Gold Wing).

Пневмоподушка дополняет ремень безопасности, предотвращая перелом шейных позвонков, посредством возвращения головы человека в подголовник и тем самым сохраняя шею прямой. Именно поэтому фронтальные подушки срабатывают только при фронтальном ударе +- 10 градусов от продольной оси автомобиля, чтобы голова точно попала в подголовник. Также они снижают опасность получения тяжёлых травм, распределяя силу удара по телу пассажира.

«Недавно проведенное исследование показало, что более чем 6.000 жизней было спасено благодаря подушкам безопасности». ([1] (недоступная ссылка))

Действие подушки безопасности Действие подушки безопасности Действие подушки безопасности

Стандартные плечевые ремни безопасности были фактически убраны в автомобилях выпуска 70-х, оснащенных подушками безопасности, которые были призваны заменить ремни при лобовых столкновениях. Подушка безопасности на стороне пассажира была расположена в нижней части панели, что позволяло ей также защищать колени пассажира. Нижняя часть панели на водительском месте также отличалась своей выпуклостью.

Дженерал Моторз назвала свою систему ACRS (Air Cushion Restraint System). Она включает в себя боковую подушку безопасности для пассажира в автомобилях выпуска 70-х и предусматривает двухступенчатое развертывание как и более поздние системы.

Принцип действия основывается на использовании простого акселерометра, инициирующего химическую реакцию в специальном баллончике. В результате реакции происходит быстрое наполнение газом нейлоновой подушки, которая уменьшает перегрузку, испытываемую пассажиром в момент резкой остановки при столкновении. Подушка также имеет небольшие вентиляционные отверстия, которые используются для относительно медленного стравливания газа после удара пассажира об неё.

Фронтальные подушки безопасности не должны развёртываться при боковом ударе, ударе в заднюю часть либо перевороте автомобиля. Из-за того, что подушки безопасности срабатывают лишь раз и затем быстро сдуваются, они бесполезны при последующем столкновении. Ремни безопасности помогают снизить риск получения тяжёлых травм во многих случаях. Они способствуют правильному расположению пассажира в кресле для максимизации эффективности подушки безопасности, а также защищают пристёгнутых пассажиров при первом и последующих столкновениях. Таким образом, жизненно необходимо пристёгиваться, даже в машинах, оборудованных подушками безопасности.

Хотя в 60-х и 70-х годах они рекламировались как потенциальная замена ремней, в нынешнее время подушки безопасности продаются как дополнительное средство защиты. Максимально эффективно они работают вместе с ремнями безопасности. Производители автомобилей пересмотрели свою точку зрения насчет замены подушками безопасности столь необходимых ремней.

• При наличии рядом с местом водителя или пассажира хотя бы одной подушки безопасности обязательно использование ремней безопасности. Алгоритм раскрытия подушек разрабатывается в предположении, что водитель (пассажир) во время их раскрытия пристегнут ремнем. Поэтому срабатывание подушек в момент неконтролируемого резкого смещения тела человека при аварии может привести к непредсказуемым последствиям. Например, при фронтальном ударе не пристегнутый водитель получит раскрывающейся подушкой безопасности удар в голову, по силе превосходящий удар о переднюю панель (скорость раскрытия подушки — свыше 300 км/ч). В некоторых современных автомобилях (в каких?) раскрытие подушек безопасности при непристёгнутых ремнях блокируется, так как даже современные подушки являются эффективными только при одновременном использовании коленного или плечевого ремней безопасности.
• В отношении активирования подушек безопасности при непристегнутых ремнях безопасности есть расхождения в зависимости от разработанного алгоритма и комплектации автомобиля. На данный момент можно разделить системы на 2 различные версии. Автоматическое отключение пассажирской подушки безопасности пассажира и ручное. Отключение подушки безопасности пассажира, предусмотрено производителями для случаев необходимости установки детского кресла на переднее сидение автомобиля. В случае с автоматической системой — отключением подушки безопасности пассажира управляет блок управления согласно заложенному в программу алгоритму, деактивирует включение подушки безопасности пассажира, на основании дополнительно установленного устройства (датчика веса). Условия у разных производителей могут отличаться. Основным принципом действия является измерение веса (нагрузки) на подушку переднего пассажирского сидения. К примеру — если на сидении датчик регистрирует вес менее 25 кг — система определяет сидение как пустое или сидение с установленным на него детским креслом. В этом случае подушка безопасности не активируется на срабатывание при столкновении. Если датчик веса на подушке сидения регистрирует присутствие нагрузки свыше 25 кг — система определяет данное сидение как занятое взрослым человеком и включает подушку безопасности при столкновении, если столкновение было достаточной силы для активации подушек вообще.
• Ручное управление необходимостью активации подушки безопасности пассажира происходит исключительно по инициации человека( владельца, водителя или иного лица), путем перевода присутствующего выключателя деактивации подушки безопасности пассажира в положение = выключено (off). В этом случае система безоговорочно отключит подушку безопасности пассажира и она не активируется при наступлении необходимых для активации условий (столкновение достаточной силы, при которой предусмотрено срабатывание системы безопасности)
• Необходимо находиться на расстоянии около 25 см от подушки безопасности. Расстояние измеряется от центра руля до грудины. Слишком малое расстояние опасно и может повлечь серьёзные травмы.
• Подушка может серьёзно ранить или убить не пристёгнутого ребёнка, который сидит слишком близко к ней или же был выброшен вперед при экстренном торможении. Дети до 7 лет должны ездить закреплёнными в правильно установленном, соответствующем возрасту автомобильном кресле на заднем сиденье.
• Следует избегать курения трубки при вождении. Если подушка раскроется и ударит по трубке, когда та находится во рту, это может привести к летальному исходу даже при небольшом ударе.

Срабатывание подушки безопасности представляет собой очень быстрое развёртывание большого предмета. В то время как подушки безопасности могут защитить пассажиров при надлежащих условиях, в иной ситуации они могут стать причиной ранений или даже гибели.

Подушки безопасности нового поколения раскрываются с меньшей энергией, но, несмотря на это, пассажиры должны находиться на расстоянии минимум 25 сантиметров от них, чтобы избежать нанесения ранений непосредственно самой подушкой безопасности в случае столкновения.

В 1990 году был зарегистрирован первый смертельный исход, связанный с использованием подушки безопасности. Пик подобных случаев пришёлся на 1997 год, когда в США было отмечено 53 подобных происшествия. В 1994 году компания TRW, специализирующаяся на выпуске автомобильных средств безопасности, представила первую наполняемую газом подушку со специальными датчиками и вскоре, способные раскрываться с меньшей силой подушки безопасности, получили широкое распространение. В 2005 году в пассажирских автомобилях появились подушки безопасности, состоящие из нескольких отдельных сегментов, наполняемых в зависимости от ситуации. К тому времени, количество смертельных случаев по вине подушек безопасности уменьшилось, в этом году (в каком ?) было отмечено 2 летальных исхода среди детей, жертв среди взрослых нет. Однако ранения, связанные с раскрытием подушек, остаются весьма распространёнными.

По данным Национальной администрации по безопасности дорожного движения (NHTSA) более 50 000 людей погибло в автомобилях, оснащённых подушками безопасности.^[5]. Большинство из них погибло бы даже если бы их автомобили не имели этих средств защиты, хотя узнать точное количество погибших непосредственно от подушек невозможно. Предположение NHTSA и других организаций заключается в том, что имеет смысл считать только те случаи, когда достоверно известно, что причиной гибели послужила подушка безопасности, а не те в которых она лишь могла быть причиной, иное также нелогично как утверждение, что каждый погибший в автомобиле, оснащенном подушкой безопасности, был убит именно ей. Достоверный ответ может быть дан лишь при наличии самой детальной информации о каждом случае, получение которой не представляется возможным.

По иронии судьбы, широкое использование подушек безопасности сделало работу служб спасения, пожарных и полиции значительно опаснее. Подушки, которые не были приведены в действие при столкновении, могут сработать через некоторое время, нанеся ранения или приведя к гибели спасателей, находящихся внутри автомобиля. К тому же, использование боковых подушек безопасности уменьшило количество мест, в которых спасатели могут использовать гидравлические ножницы либо другие режущие инструменты для безопасного удаления крыши или дверей автомобиля. Каждый спасатель должен быть надлежащим образом проинструктирован, как правильно деактивировать подушки безопасности и избегать потенциальных угроз. Хорошей мерой предосторожности является отключение аккумуляторной батареи автомобиля. Однако, на сегодняшний день большинство блоков диагностики работоспособности системы имеют устройства, которые содержат достаточно электрической энергии для приведения подушек безопасности в действие в случаях, когда основная аккумуляторная батарея выводится из строя при столкновении.

В Европе количество людей, не использующих ремни безопасности, весьма мало по сравнению с ситуацией в США, к тому же среднестатистический европеец меньше американца. Как прямой результат этих двух факторов, европейские подушки безопасности раскрываются с меньшей скоростью (примерно 200 км/ч), чем их американские аналоги (примерно 300 км/ч), и таким образом представляют собой меньшую угрозу жизни и здоровью пассажиров.

Также в ранних системах существовал риск получения тяжёлой баротравмы вследствие фактически взрывного раскрытия подушек в ограниченном объёме салона. Для борьбы с повышением давления салон автоматически разгерметизируют одновременно со срабатыванием подушки, выбивая или мгновенно опуская стёкла.

Honda разработала простой вариант поэтапного управляемого раскрытия подушки. Форма подушки на этапах после взрыва пиропатрона задаётся вспарыванием спиральных швов,^[6] подобных страховочным лентам альпинистов.

Система подушек безопасности включает в себя три главных компонента:

• непосредственно сами модули подушек безопасности;
• датчики определения удара;
• электронный блок управления;
• деактивация подушки безопасности пассажира для установки детского кресла (опция).

Модуль каждой подушки безопасности содержит в себе блок наполнения (обычно специальный пиропатрон — наполнитель (inflator), состоящий из стального корпуса, инициатора — запала (Initiator), газо-генерирующего содержимого, состоящего из азида натрия и нитрата калия, при сгорании которого выделяется большой объем газа — азота, и лёгкую нейлоновую подушку с калиброванными отверстиями. Модуль водительской подушки безопасности находится в центре рулевого колеса, а пассажира — в приборной панели. Полностью наполненная газом водительская подушка имеет примерно диаметр большого надувного пляжного мяча. Пассажирская же может быть в два-три раза больше, так как дистанция между сидящим спереди пассажиром и приборной панелью гораздо больше, нежели расстояние между водителем и рулём. При расчете скорости и необходимости наполнения, размер (объем) мешка подушки рассчитывается в литрах. Средний объем мешка водительской подушки безопасности составляет около 15 литров. Подушка мгновенно наполняется газом от сработавшего пиропатрона, затем она сдувается в заданном темпе через калиброванные, тщательно рассчитанные по сечению отверстия, для того, чтобы после удара человек не был зажат в салоне и мог самостоятельно освободиться. Наполненная продуктами горения от сработавшего пиропатрона подушка будет тёплая или немного горячая.

Некоторые автомобили, начиная с конца 90-х годов 20-го века стали оснащаться, помимо подушек, также системой подтяга (аварийного натяжителя) ремня безопасности. При определении ЭБУ удара и выдачи сигнала на активацию подушек безопасности за несколько миллисекунд до начала сигнала срабатывания мешков подушек безопасности выдаётся сигнал на активатор натяжителя ремня. Спроектировано это именно таким образом для того, чтобы заблаговременно подтянуть корпус сидящего на сидении человека к спинке, чтобы обеспечить объем пространства перед головой человека для более безопасного раскрытия и наполнения мешка подушки безопасности. Следует иметь в виду, что ремни безопасности с системой аварийного натяжения являются одноразовыми, не ремонтируемыми изделиями, и в случае их срабатывания либо какой-либо неисправности подлежат замене.

Датчики фронтального удара расположены в передней части автомобиля и/или салоне, и/или в самом блоке управления. Автомобили могут быть оснащены одним и более датчиками, которые активируются под воздействием сил (перегрузки в G), возникающих при лобовом/боковом или совокупности векторов направления ударов. Датчики измеряют степень и скорость замедления согласно заданному алгоритму программы в блоке управления. Именно поэтому замедление автомобиля, при котором датчики активируют подушки, варьируется в зависимости от характера столкновения. Подушки безопасности не должны срабатывать при внезапном торможении или при езде по неровным поверхностям. На самом деле, максимальный уровень замедления при экстренном торможении далек от уровня, достаточного для приведения подушек безопасности в действие, именно за счет алгоритма расчета. каждый производитель системы управления подушками безопасности разрабатывает свой алгоритм и программное обеспечение, которое является интеллектуальной собственностью компании и, возможно, запатентовано.

При наличии в салоне боковых подушек безопасности в машине дополнительно устанавливаются датчики бокового удара, а ЭБУ более сложен по количеству электронных компонентов и программная часть содержит часть, отвечающую за контроль и активацию дополнительных подушек безопасности. Блок один, а программа в блоке как от двух, направленных в разные стороны блоков, заключенных в один корпус самого блока и процессор.

Боковые подушки безопасности работают по тому же принципу, что и фронтальные, но активируются блоком они только при боковом ударе или при совокупности направлений векторов перегрузки, регистрируемой датчиками.

Электронный блок управления следит за исправностью системы подушек безопасности. При включении зажигания производится кратковременная проверка целостности внешних исполнительных (инициаторы) и измерительных (датчики) устройств. Так же система в зависимости от комплектации может проводить проверку коммуникации с другими устройствами, находящимися в автомобиле и непосредственно или косвенно участвующими в обеспечении безопасности. Проверка работоспособности непосредственно пиропатронов проводится путем проверки аналоговым путем сопротивления на линиях выводов пиропатронов. Таким образом, на пиропатроны не подается при проверке никаких электрических зарядов, и она не может привести к незапланированному срабатыванию инициаторов, но достоверно определяет исправность цепей. Если блок обнаружит неисправность, загорится лампочка, предупреждающая водителя о необходимости доставки автомобиля в авторизованный центр обслуживания для диагностики системы подушек безопасности (самостоятельно вмешиваться в работу системы настоятельно не рекомендуется из-за наличия пиротехнических элементов в конструкции). Большинство блоков управления имеют в своей схеме небольшую накопленную электрическую ёмкость (конденсатор), которой достаточно для активации подушек при резком и полном обесточивании бортовой сети автомобиля, в случае повреждения линии питания блока управления при повреждении электропроводки автомобиля во время столкновения. Пример: при резком удар сбоку большой силы свинцовый аккумулятор, имеющий большую массу, в некоторых случаях просто вылетает из автомобиля, обрывая даже прикрепленные к нему мощные провода. Именно для таких или подобных случаев (перерубание косы проводов во время удара) в блоке предусмотрена дополнительная емкость для кратковременного хранения заряда энергии. Емкость разряжается при обесточивании блока управления в течение нескольких минут. В мануалах по ремонту автомобилей, выпускаемых производителями автомобилей для авторизованных центров, об этом всегда написано. Прежде чем начать работы в автомобиле по ремонту, связанные с самой системой безопасности или косвенно затрагивающих какие-либо элементы системы, требуется обесточить автомобиль на несколько минут, отключив аккумуляторную батарею и другие источники питания, подключенные к автомобилю во время ремонта (к примеру — зарядное устройство).

Блоки управления конструктивно можно разделить на современные и устаревшие. Первые конструкции блоков представляли собой электронную начинку и сенсорный элемент механического типа. Вариации конструкций сенсора механического типа по действию основывались на перемещении внутри сенсора некого предмета, обладающего определенной массой. В случае наступления определенного замедления он перемещается в корпусе сенсора и воздействует на контакты замыкания цепи активации подушек безопасности. Грубо говоря, принцип маятника, сдвигающегося по инерции.

Блоки современные такого маятника не имеют. Технологии в электронике с тех пор шагнули далеко в перед. Теперь блоки управления измеряют замедление и ускорение другим путем. Они оснащены электронными акселерометрами. Акселерометры могут быть установлены как в самом блоке управления, так и могут быть вынесены на различные точки кузова автомобиля и располагаться в тех местах, где их установка способна дать наилучшую точность измерения ускорения, замедления и вращения кузова вокруг своей оси. Современные сенсоры имеют несколько векторов (осей измерения) X, Y, Z , что, в свою очередь, позволяет использовать сенсоры в разных назначениях для измерений.

Современный автомобиль, в зависимости от замысла инженеров, может быть оснащен блоком, содержащим один или несколько акселерометров. В других случаях, система безопасности автомобиля может быть спроектирована с блоком управления, не содержащим акселерометров, и они могут быть вынесены на кузов автомобиля или акселерометры могут присутствовать как в блоке, так и на кузове. Чем больше на автомобиле датчиков, содержащих акселерометры, тем точнее измерения положения автомобиля в пространстве и его скорости перемещения по осям X, Y, Z. (X = вверх-вниз, Y = вперед-назад, Z = вправо-влево) Соответствующие показания от нуля со знаком +/- перемещения по той или иной оси регистрирует датчик со скоростью = S.

Программа в блоке управления системой безопасности с идеальной точностью может определить состояние автомобиля. Относительно состояния принимается решение на активацию подушек безопасности. Современные блоки управления системой безопасности, содержащие несколько акселерометров, входят в состав системы ESP — именно за счет того, что акселерометры точно определяют положение и скорость автомобиля.

Почти все современные автомобили имеют ручной переключатель on/off (вкл/выкл) для отключения подушки безопасности переднего пассажира, установленный на заводе (если предусмотрено комплектацией). Иногда это является дополнительной функцией. Например, Форд Фиеста. В простой комплектации не имеет выключателя, но имеет на косе проводки возле бардачка под обшивкой торпеды разъем для дополнительной установки такого выключателя. Все остальные элементы контроля и исполнения системы безопасности изначально конфигурируются как присутствующие или отсутствующие в системе на заводе-изготовителе системы или автомобиля. В некоторых случаях возможность включения или отключения устанавливаемых элементов в систему предусматривается через программирование комплектации через диагностический сеанс специализированными или мультимарочными сканерами. Переключатели для отключения пассажирской подушки безопасности могут быть (если предусмотрено) установлены квалифицированным обслуживающим персоналом по запросу владельца транспортного средства, если это не противоречит заявленной политике производителя автомобиля или системы и он отвечает определённым государственным критериям и имеет разрешение.

Вначале большинство автомобилей комплектовалось лишь одной водительской подушкой безопасности (DAB), установленной в рулевом колесе и защищающей водителя (который имеет больше шансов получить травмы). На протяжении 90-х годов подушки для передних пассажиров (PAB), а затем раздельные боковые подушки (SAB), помещаемые между пассажирами и дверью, стали обычной практикой. Сейчас можно встретить достаточно недорогие семейные автомобили, оснащённые 8-ю подушками безопасности.

Подушка может серьёзно ранить или даже убить непристёгнутого ребёнка, который сидит слишком близко к ней или же был выброшен вперед при экстренном торможении. По мнению специалистов для безопасности ребёнка необходимы следующие условия:

• Дети должны перевозиться в правильно установленном и соответствующем возрасту автомобильном кресле на заднем сиденье. Внимательно изучите соответствующий раздел в инструкции к автомобилю.
• Младенцы, перевозимые в кресле с задним расположением, (в возрасте до одного года и весом менее 10 кг) не должны находиться на переднем пассажирском сиденье при включенной подушке безопасности.
• Если ребёнок старше одного года вынужден ехать на переднем сиденье, оборудованном подушкой безопасности со стороны пассажира, то он или она должны сидеть в детском кресле ориентированном по направлению движения, или пристёгнуты с использованием коленного или плечевого ремня, а сиденье должно быть отодвинуто назад насколько возможно.^[7]

Разрабатываются опытные образцы подушек безопасности, расположенных снаружи автомобиля, перед ветровым стеклом.

Такие подушки раскрываются от сигнала сенсора переднего бампера и предотвращают удар головы пешехода о лобовое стекло (около 80 % смертей при столкновении). ^[8]

Первым такую технологию получил автомобиль «Volvo V40». Подушка безопасности является частью системы «Pedestrian Detection» («Обнаружение пешехода»), способной обнаружить пешехода перед машиной или около неё. «Pedestrian Detection» состоит из расположенного в решетке радиатора датчика, камеры, находящейся на лобовом стекле за салонным зеркалом заднего вида, и компьютера, который анализирует полученные данные. Основной задачей является избежать столкновения с пешеходом.

Если столкновение произошло, то система «Pedestrian Detection» работает следующим образом^[9]: датчик фиксирует физический контакт с пешеходом, верхний конец капота, который ближе к лобовому стеклу, поднимается и одновременно выстреливает подушка безопасности, которая закрывает примерно треть лобового стекла и передние стойки.

Куртка с воздушной подушкой безопасности для мотоциклистов[править | править код]

Новые просторы в безопасности мотоциклов открыла система интеграции воздушных подушек в куртку, к которой принадлежит шнур-активатор и патрон, наполненный спрессованным газом. При посадке на мотоцикл необходимо пристегнуться при помощи гибкой веревки к корпусу мотоцикла. Второй конец верёвки подсоединяется к запорной конструкции патрона, наполненного углекислым газом и находящегося в куртке. При падении и ударах мотоциклист, удалившийся от мотоцикла, тянет за собой крепёжный кабель и этим самым открывает патрон, что приводит к автоматическому надуванию воздушной системы куртки за 0,1 — 0,3 секунды. Куртка с воздушными подушками существенно уменьшает силу ударов по туловищу и эффективно защищает жизненно важные внутренние органы мотоциклиста, а также позвоночник, шею, ребра, ключицу, копчик.

Куртка с воздушными подушками для мотоциклистов и наездников — венгерское изобретение, которое изобрёл Штрауб Тамаш в 1976-м году.^[10]

Подушки безопасности для велосипедистов[править | править код]

Дизайнеры Анна Хаупт (Anna Haupt) и Тереза Алстин (Terese Alstin) из Швеции разработали прототип подушки безопасности для мотоциклистов и велосипедистов под названием Hövding, которая надувается в случае падения и предохраняет голову и шею от серьёзных травм. Подушка находится внутри водонепроницаемого тканевого чехла и в сложенном состоянии крепится вокруг шеи пилота. В момент падения подушка раскрывается за 0.1 секунду, обеспечивая защиту не хуже, чем обычный мотоциклетный шлем.^[11]

Как работает подушка безопасности

Часть 1: Работа подушки безопасности

 

Подушки безопасности: история создания. Часть 2: История Airbag

 

Многие годы испытанный, старый-добрый ремень был единственным защитником пассивной безопасности в наших машинах. Проходило много дебатов об эффективности его использования, особенно это касалось детей, но со временем многие страны в мире узаконили обязательное использование ремней безопасности на автомобилях. Статистика показала, использование ремней безопасности спасло тысячи, сотни тысяч жизней в самых серьезных авариях.

 

Также как и с ремнями концепция подушки безопасности, мягкой подушки в которую можно «приземлиться» телом при аварии, давно витала в воздухе, в прямом и переносном смысле. Первый официально зарегистрированный патент на надувную подушку для самолетов (да, да они пришли к нам с небес) был выдан во время второй мировой войны. И только через десятилетия первые подушки появились на автомобилях, случилось это в 1980-х годах.

 

С 1998 года большинство новых легковых машин (развитого машиностроения) стали комплектоваться подушками безопасности, как для водителя, так и для переднего пассажира. В 1999 году это правило коснулось автомобилей погабаритнее, джипов и минивэнов. Далее подушки стали появляться и в других местах, в сидениях, дверях и иных частях автомобиля. Сегодня в некоторых машинах число подушек намного больше, чем две, 6 и даже 8 штук стали нормой.

Вызвав похожие споры, также, как и с ремнями безопасности, подушки стали предметом серьезных исследований, тестирований и споров на самом высшем уровне.

 

Краш-тесты автомобилей

 

На сегодняшний день статистика уверенно показывает, что риск гибели подобные устройства снижают примерно на 30%.

В этой статье вы узнаете о работе этих устройств, как научно подтверждено его действие, какие у них есть недочеты и пути будущего развития.

 

Подушка безопасности

Цель подушки безопасности замедлить движение вперед тела человека настолько равномерно, насколько это возможно за доли секунды. Вот три составляющие подушки безопасности, которые помогают достичь этой цели, то есть в необходимый момент сработать:

Сама подушка. Сделанная из тонкого нейлона, сложена в рулевом колесе, приборной панели или сидениях, дверях и других частях автомобиля.

 

Сенсор. Устройство, которое «говорит» подушке безопасности сработать. Срабатывание происходит при силе удара соответствующей столкновению со стеной на скорости в 16-24 км/ч.. Сигналом для срабатывания пиропатрона подушки служит электрический импульс специального шарикового датчика удара. Сигнал от датчика удара идет на блок управления, который в свою очередь определяет срабатывать системе надувания подушки или нет.

 

Система надувания подушки соединяет две составляющих, азид натрия (Nan3) с нитратом калия (KNO3), для создания азота. Именно он и надувает подушку.

 

Ранние попытки приспособить эирбэг для использования в машинах столкнулись с рядом сложностей, одними из которых были невероятно высокая цена и технические проблемы, включавшие хранение и использование сжатого газа.

 

На ранних этапах исследователям предстояло решить:

 

Где разместить баллон с сжатым газом

Не улетучится ли газ хранящийся под высоким давлением на всем протяжении срока службы автомобиля

Как сделать так, чтобы подушка раскрывалась почти мгновенно, при этом была надежной при различных температурных режимах работы и при раскрытии не издавала оглушающего звука.

 

Постепенно все наиболее важные вопросы были решены. Непрактичный газ был заменен на надежный твердотельный элемент- пиропатрон, произошло это в 70-х годах двадцатого века. При аварии «мозги» подушки безопасности инициируют поджог твердотопливного заряда, который сгорает с огромной скоростью и создает за короткое время, 30-50 миллисекунд, необходимое количество газа для наполнение эирбэга. Купол подушки в буквальном смысле взрывается, выходя из своего посадочного места со скоростью до 322 км/ч, быстрее чем моргнёте глазом! Долями секунды позже, газ под действием давления выходит через специальные отверстия (именно этот дым в салоне автомобиля вперемешку с тальком, можно часто наблюдать при аварии).

 

Виды подушек безопасности

В современности существует большое множество подушек безопасности.

 

Наиболее распространенным видом являются фронтальные подушки безопасности, как для водителей, так и для передних пассажиров.

 

Следующим этапом развития стали боковые подушки. Их функцией является защита груди и таза человека от повреждений при боковом ударе.

 

Так называемые «шторки» или головные подушки безопасности. Защищают голову человека от контакта с твердыми частями автомобиля при боковом ударе.

 

Подушка безопасности для коленей. Чтобы уменьшить риск возникновения травм коленного сустава (что при фронтальном ударе случается нередко) была разработана подобная подушка безопасности.

 

Ремень безопасности со встроеной подушкой безопасности. Снижает риск получения травм груди. 

 

Центральная подушка безопасности. Была спроектирована не так давно. В ее задачи входит недопущение столкновения двух сидящих рядом друг с другом людей при боковом ударе или перевороте. Также она позволяет избежать травмы шеи.

 

Меры безопасности

С самого начала применения эирбэгов специалисты, изучавшие вопрос работы этого средства защиты поняли, что оно может приносить не только пользу, но и вред. Второй вариант возможет при неправильном использовании средств пассивной безопасности автомобиля. Что под этим подразумевается?

 

1. Минимальное расстояние между подушкой безопасности и сидящим пассажиром должно составлять минимум 25 см, в противном случае при раскрытии человек может получить травмы непосредственно от самого airbag’а.

 

2. Пассажир обязательно должен быть пристегнут. Так как ремень безопасности уменьшает скорость перемещения тела человека и направляет его в нужном направлении к подушке безопасности.

 

3. Если airbag может легко травмировать взрослого человека, то с детьми дело обстоит еще сложнее. Первое условие безопасной перевозки ребенка. Он должен перевозится в правильно установленном, соответствующем его возрасту кресле на заднем сидении.

 

4. Если ребенок должен перевозится на переднем сидении со стороны пассажира, то он должен сидеть в кресле расположенном по направлению движения, а сиденье должно быть отодвинуто максимально назад.

 

5. Нельзя перевозить младенцев в детском кресле с реверсивным расположением на переднем сидении при включенной фронтальной подушке безопасности.

Устройство и принцип работы подушки безопасности в автомобиле

Дата публикации: 06 декабря 2017.
Категория: Автотехника.

Производители автомобилей стараются заботиться о своих клиентах и оборудуют авто не только надежными ремнями безопасности, но и подушками безопасности (также их называют пневмоподушками или Airbag). При этом в современных машинах их может быть от 2 до 7. Что же собой представляют подушки безопасности в автомобиле и как они действуют? Попробуем разобраться.

Что собой представляет «аэрбег»

Устройство подушки безопасности довольно простое. Условно изделие можно разделить на три составные части: сумку, датчики удара и газогенератор (систему надува).

Сумка

Представляет собой тонкую, многослойную, нейлоновую оболочку (толщиной не более 0,4 мм) способную выдерживать большие кратковременные нагрузки. Сумка расположена в специальной шине, которая закрыта специальной накладкой из ткани или пластика.

Датчики удара

Эти компоненты, как правило, располагаются в передней части машины. Они отвечают за своевременное срабатывание подушки безопасности автомобиля, то есть именно эти сенсоры активируют ее сразу после столкновения с объектом на скорости более 20 км/ч. Однако при этом учитывается также и сила удара, поэтому пневмоподушка может сработать даже в стоящем авто, если столкновение было достаточно сильным.

Датчики устанавливаются двух типов:

• Ударные (фиксируют удар, который приходится на кузов).
• Датчики пассажирского сидения (благодаря им можно исключить срабатывание системы, если помимо водителя в машине больше никто не находится).

Помимо датчиков в системе также часто дополнительно устанавливаются акселерометры (помогают определить положение авто).

Газогенератор

Первоначально эти элементы были оснащены всего одним пиропатроном, из-за чего было очень сложно регулировать подачу газа в подушку исходя из габаритов и положения сидящего в машине человека. Однако современные «аэрбеги» имеют 2 пиропатрона. Первый (основной) выпускает 80% газа (так называемая мягкая посадка), второй подключается только в том случае, если столкновение было слишком сильным и человек нуждается в более жесткой подушке.

Все 3 составляющие пневмоподушки должны быть исправными, только в этом случае можно гарантировать, что защитные элементы сработают безотказно.

Как происходит срабатывание «аэрбега»

Принцип работы подушек безопасности можно условно разделить на несколько этапов:

• Столкновение транспортного средства с другим объектом.
• Автоматическое срабатывание электронных датчиков, которые запускают следующий механизм.
• Система получает сигнал от электронного блока управления и происходит срабатывание детонатора (заряда из таблеток натриевой кислоты), вследствие чего газ (аргон или озон) нагревается и под высоким давлением (до 250 мПа) вырывается наружу. Однако перед этим он проходит через специальный металлический фильтр и остужается.
• Происходит резкое заполнение подушки, и она раскрывается через 30 миллисекунд после того, как сработавшие датчики отправили сигнал.

• Водитель или пассажир авто ударяется головой об «аэрбег», который значительно гасит энергию полученного удара. Благодаря этому на человека приходится всего 10% остаточного удара.
• Подушка «опадает».

Говоря о том, как работают подушки безопасности, стоит учитывать конструктивные особенности автомобиля, так как в некоторых машинах есть всего 2 «аэрбега», тогда как в других аварийные элементы установлены практически в каждой плоскости.

Разновидности подушек безопасности

Сегодня автомобили могут быть оборудованы сразу несколькими типами защитных элементов.

Фронтальные

«Аэрбеги», расположенные в рулевом колесе (водительские) и в верхней части панели инструментов (пассажирские), считаются самыми распространенными. Они устанавливаются даже на самые бюджетные машины. Эти подушки отличаются друг от друга по размерам, так как расстояние от руля до водителя значительно меньше, чем от человека, сидящего рядом, до «торпедо».

Элементы срабатывают только при столкновении передней части авто. Однако уже разработана подушка безопасности водителя многоступенчатого типа, которая активируется при столкновениях разного типа и тяжести.

Важно! На передней пассажирской подушке безопасности находится кнопка отключения, которую необходимо обязательно нажимать, если на таких сидениях перевозится ребенок в специальном автокресле.

При поездке в авто с фронтальными защитными элементами нужно обязательно уточнить у водителя, есть ли в «торпедо» пневмоподушка. Если таковая имеется, то в руках нельзя перевозить сумки, пакеты и прочие предметы или упираться коленями в место, где находится airbag.

Боковые

Данная разновидность пневмоподушек обычно встречается только в «продвинутых» комплектациях авто. Такие «аэрбеги» предназначены для зашиты плеч, грудной клетки, живота и таза в случае бокового столкновения. Как правило, эти элементы размещаются внутри передних сидений, но также есть и модели для задних кресел, предназначенные для защиты людей, сидящих сзади.

Полезно! Если в авто установлены боковые подушки, то в отсеках дверей нельзя хранить крупные или острые предметы.

Шторки

Также эти элементы часто называют головными подушками безопасности, которые по большому счету тоже предназначены для защиты пассажиров и водителя от боковых ударов, а также от осколков стекла. Они, как правило, устанавливаются либо только для передних сидений, либо для обоих рядов кресел. Размещаются эти элементы в боковых частях крыши авто (над окнами) и иногда в боковых стойках.

Коленные

Данные защитные элементы срабатывают при фронтальном ударе авто. Такие подушки устанавливаются преимущественно на автомобилях средней ценовой категории (С-класса). Как правило, защитные элементы этого типа находятся под рулем и под «торпедо».

Важно! При наличии такое пневмоподушки водитель должен отрегулировать свое кресло таким образом, чтобы от нижней части панели он был на расстоянии нем менее 10 см.

Также сегодня встречаются и менее распространенные разновидности «аэрбегов». К ним относятся задние боковые подушки и центральные пневмоподушки.

Стоит учесть, что при покупке б/у авто у многих может возникнуть логичный вопрос, как проверить подушки. Дело в том, что прежний владелец машины мог уже использовать газовый заряд устройства, но не наполнил airbag повторно (сделать это можно только в автосервисе).

Проверяем подушки безопасности

Сразу после покупки б/у авто, новый владелец железного коня должен убедиться не только в работоспособности своего приобретениея, но и проверить подушки безопасности. В первую очередь стоит убедиться в том, что они вообще предполагаются для данной модели машины. Об этом будут свидетельствовать соответствующие надписи SRS или Airbag на «баранке» и панели «торпедо». Вокруг этих аббревиатур не должно быть сколов или царапин, так как это означает, что защитный аксессуар уже был использован и не факт, что прежний владелец позаботился о дорогостоящей услуге по заполнению пневмоподушек газом. Однако, даже если переустановка изделия была все же произведена, нет гарантии, что процедура выполнена корректно.

Полезно! Срок годности подушек обычно составляет от 10 до 14 лет (в зависимости от модели, марки и года выпуска машины). После этого срока патрон разряжается и изделие приходит в негодность.

Также стоит обратить внимание на стекла (особенно на лобовое). Если они менялись, то вероятнее всего подушка безопасности уже использовалась.

Стоит обратить внимание на дату изготовления ремней безопасности. Данные должны совпадать на всех сиденьях. Если эти элементы были заменены, то возможная причина – сильный удар, который также провоцировал открытие «аэрбега».

Кроме этого, есть еще несколько способов, как проверить наличие и работоспособность подушек:

• Включить зажигание и дождаться появления на приборной панели надписи «аэрбег», которая должна исчезнуть через несколько секунд.
• Если в авто есть специальный разъем для диагностики работы систем (обычно расположен под рулем), то необходимо завести двигатель, подождать 30 секунд и закрыть контакты 4 и 13 при помощи обычной канцелярской скрепки. После этого кнопки на приборной панели должны начать моргать. Если на одной из них отображается человек с подушкой, и эта кнопка моргает чаще остальных, то это говорит об ошибке получаемого кода. Если лампочка и вовсе не подает признаков жизни, то это свидетельствует о том, что продавец авто вообще отключил этот модуль.

Спаси меня. Какие бывают подушки безопасности

В серийных машинах они появились почти 40 лет назад. За это время подушки спасли и продолжают спасать миллионы человеческих жизней. Разберемся, какие вообще бывают «эйрбэги» и как они защищают пассажиров современного автомобиля.

На самом деле патент на подушки безопасности был получен аж в начале 50-х годов прошлого века немецким изобретателем Вальтером Линдерером. А на серийный автомобиль «эйрбэги» поставили только в 1980 году. Тогда первопроходцем стал легендарный Mercedes-Benz S-Класса в 126-ом кузове, у которого имелась вмонтированная в руль подушка безопасности для водителя. Стоит отметить, что вместе с «эйрбэгом» дебютировала и такая система, как преднатяжители ремней безопасности. А общая система, включающая подушки и преднатяжители, получила название SRS (Supplementary Restraint System или комплекс пассивной безопасности).

Что касается самой подушки безопасности, то она представляет собой мешок из эластичной нейлоновой ткани, который в случае аварийной ситуации выстреливается и надувается специальным газом (пиропатрон поджигает твердое топливо в гранулах, которое и выделяет газ). Срабатывает современный «эйрбэг» всего за 6 миллисекунд — это в десять раз быстрее, чем человек успевает моргнуть.

Нынешние автомобильные подушки безопасности напрямую связаны со всеми датчиками и электронной начинкой машины для более точного выстраивания так называемых алгоритмов срабатывания. Это значит, что в конкретной аварийной ситуации (удара определенной величины, наезда на препятствие, приземления после падения и т.д.) блок управления «эйрбэгами» учитывает силу и направление удара автомобиля с препятствием, скорость движения машины, интенсивность ее замедления, точное количество пассажиров внутри, а также их рост, вес и даже позу, в которой они сидят… Таким образом, электроника определяет, какие именно подушки нужно активировать и, грубо говоря, насколько сильно их накачать (современные «‘эйрбэги» имеют ступенчатую систему срабатывания). В современном автомобиле может быть более десяти различных подушек безопасности, расположенных по всему салону автомобиля. Рассмотрим основные виды по отдельности.

Фронтальные подушки безопасности

Как устроена подушка безопасности в автомобиле?

В аварии при лобовом столкновении как водителя, так и пассажиров швыряет вперед. И они могут серьезно пострадать, если ударятся о руль, приборный щиток или ветровое стекло. Воздушные подушки в момент удара автомобиля о преграду выскакивают из рулевого колеса или приборного щитка, мгновенно надуваются азотом и защищают человека.

Такое защитное устройство состоит из электронных чувствительных датчиков, нагнетательного устройства для производства азота и самой подушки. Датчики настроены так, что не реагируют на удары, если те происходят при скоростях не более 10—14 миль в час. При столкновениях на большей скорости подушка целиком наполняется газом за 1/20 долю секунды после удара. Приняв на себя энергию удара человека, подушка опадает, чтобы люди могли затем выскочить из машины. Воздушные подушки могут спасти жизнь только при лобовых столкновениях. И совсем не служат заменой ремням безопасности.

Выпрыгивающая подушка. При лобовом столкновении датчики передают сигнал в нагнетательное устройство. В момент наполнения подушки азотом она выламывается из отсека рулевого колеса, где постоянно хранится, и превращается в защитную подушку — в тот момент, когда водителя выбрасывает вперед.

Экспериментальное столкновение с водителем-манекеном

После получения сигналов от датчиков столкновения в тепловом генераторе мгновенно вступают в реакцию химические вещества и выделяется газ азот, который быстро наполняет воздушную подушку

Надутая полностью подушка принимает на себя энергию удара человеческого тела, когда его выкидывает вперед

Чтобы лучше поглотить энергию, подушка начинает постепенно опадать, когда водитель уже ткнулся в нее. Это опадание происходит из-за того, что в задней части подушки есть два отверстия для выхода газа.

Почувствовав внезапную остановку

При внезапной остановке автомобиля, двигающегося со скоростью более 10 миль в час, через 0,01 секунды после этого срабатывает система из трех датчиков. В каждом таком датчике есть переключатель, возле которого находится в равновесии валик. При ударе (правая часть рисунка) валик по инерции накатывается на переключатель, приводя в действие механизм наполнения подушки.

Получение газа для наполнения подушки

По сигналам от датчиков столкновения, нагнетательное устройство поджигает химические вещества, выделяющие при реакции азот. Образовавшийся газ проходит через фильтр и поступает в воздушную подушку.

Подушка наполняется за долю секунды

Когда образующийся азот устремляется в подушку, она выламывается из своего отсека в рулевом колесе (середина нижнего рисунка). И наполняется 16 галлонами газа в течение 0,05 секунды с момента удара — быстрее, чем водителя успевает выбросить из его сиденья по направлению к ветровому стеклу.

Защита для двоих

Поскольку пассажир, сидящий рядом с водителем, также рискует пострадать при аварии, в некоторых автомобилях устанавливают воздушные подушки напротив обоих передних сидений. Перед пассажиром находится большой объем свободного пространства, поэтому для него обычно ставится подушка большего размера.

Подушка безопасности в машине может быть опасной?

Правда, что подушки безопасности в машине могут быть опасными для водителя?

1. Как работают подушки безопасности?
2. Подушка и ремень безопасности
3. Регулировка сиденья
4. Вертикальное положение
5. Безопасность детей

Правильная работа подушки безопасности обусловливается грамотным поведением водителя. Если не знать некоторых нюансов, при аварии это средство защиты может не просто оказаться бесполезным: оно способно причинить вред. Поэтому каждый автомобилист должен понимать принцип действия подушек. Нужно знать, как они сконструированы, и в каких случаях могут некорректно сработать.

Как работают подушки безопасности?

Любая подушка безопасности – результат многолетних инженерных разработок и испытаний. Ее главная задача – предотвратить удар человека в результате движения по инерции.

Устройство состоит из резервуара, изготовленного из нейлоновой ткани, датчика, сигнализирующего о необходимости раскрытия и системы подачи газа. Сразу после удара происходит смешивание азида натрия и нитрата калия. В результате химической реакции почти мгновенно выделяется большое количество газа. Происходит «взрыв», которые на несколько мгновений надувает подушку. Ткань быстро опадает, так как газ выходит сквозь нее наружу. Это необходимо, чтобы человек смог двигаться.

За исправностью подушки безопасности «следит» электронный блок диагностики. Он оповещает водителя обо всех возникающих поломках, чтобы тот смог своевременно принять меры.

Источник изображения: whatcar.com

Подушка и ремень безопасности

О том, что два этих приспособления необходимо использовать в паре, известно большинству водителей. Именно ремень обеспечивает правильную работу подушки. Он не дает телу покинуть нужное положение и принимает первый импульс на себя. Подушка, по сути, гасит остаточную деформацию.

Если человек в момент аварии окажется непристегнутым, подушка просто нанесет ему дополнительный удар. Это может закончиться переломами и даже летальным исходом. Именно поэтому во многих моделях автомобилей «аэрбаги» отключаются, если ремень отсоединен.

Регулировка сиденья

Многие водители-новички усаживаются максимально близко к рулю. Возможно, им кажется, что так лучше будет видно дорогу. На самом деле в таком положении обзор наоборот, сужается. Чтобы в поле зрения попадало больше пространства, необходимо отодвинуться назад. Понимание этого простого факта приходит со временем.

Такое положение опасно еще и тем, что в случае ДТП у подушки безопасности не окажется места для раскрытия. В этой ситуации она не смягчит удар, а наоборот – нанесет его, отбросив человека назад. Поэтому, чтобы избежать травм, нельзя приближаться к рулю ближе, чем на 25 см. Если же прислониться к нему, при срабатывании «аэрбага» и вовсе можно погибнуть из-за множественных переломов.

Вертикальное положение

Если дорога дальняя, пассажир, сидящий на заднем сиденье, может прилечь, чтобы отдохнуть. В такой позе смысл подушек безопасности теряется. Если человек находится в горизонтальной плоскости, он рискует «разминуться» с подушкой, так как она рассчитана на определенное положение тела.

Источник изображения: conceptcarz.com

Пассажиры, едущие на переднем сиденье, любят максимально откинуться назад. Некоторые при этом еще и кладут ноги на панель. При столкновении человек в такой позе проскользнет под ремень, а его ноги встретятся с выстрелившей подушкой. Это неизбежно закончится тяжелыми травмами. Поэтому так важно сохранять правильное положение. Если же очень хочется отдохнуть, нужно остановить машину.

Безопасность детей

Категорически запрещается размещать детское кресло против движения там, где есть «аэрбаг». При раскрытии подушка откинет кресло и ребенка назад. В результате малыш получит тяжелые травмы. Если производитель автомобиля предусмотрел возможность отключения подушки, нужно сделать это. Если нет, нужно разместить кресло там, где «аэрбага» нет.

Вообще, детей нужно перевозить в машинах по специальным правилам.

Если на панели приборов загорелся значок, говорящий о неисправности подушки безопасности, нужно немедленно посетить СТО. Неполадки иногда приводят к самопроизвольному раскрытию «аэрбагов». Своевременная профилактика поможет предотвратить подобную неприятность.

Подушки безопасности. Спасительный апперкот — Авто Mail.ru

Полвека назад ремни безопасности приостановили рост тяжёлых травм и смертельных случаев в автомобильных авариях. Но быстро увеличивающийся автопарк и скорости движения стали вновь омрачать и без того нерадостную статистику. В помощь основным удерживающим системам требовались дополнительные средства пассивной безопасности, которые бы спасали жизни в страшных авариях. Это… надувные подушки.

Мешок готов надуться уже через шесть миллисекунд после столкновения. Столь короткий временной промежуток трудно представить, ведь даже на то, чтобы моргнуть, уходит около 100 мс (0,1 с). Но обычно фронтальные  эйрбэги  (устанавливаются в рулевой ступице или под передней консолью) надуваются и готовы принять удар спустя уже 30-60 мс после подачи электрического импульса на пиропатрон

Для чего оно?

Сразу оговоримся, подушки безопасности наиболее эффективны, когда работают совместно с ремнями. Смысл этой комплексной удерживающей системы (SRS – Supplementary Restraint System), включающей ещё и преднатяжители, в том, чтобы передать кинетическую энергию и силу пристёгнутого движущегося по инерции человека через лямки ремня и раскрывшуюся подушку на деформируемую зону кузова, которая, сминаясь на протяжении какого-то времени, плавно останавливает и автомобиль, и тело.
 

Ремень при фронтальном столкновении начинает ловить человека уже на ранних стадиях удара и удерживает его на месте, независимо от того, что с автомобилем происходит далее (а ведь дальше возможны последующие столкновения, опрокидывание и даже серия переворотов). Но ремень не способен принять на себя голову и оградить шею от хлыстовой травмы (характерный кивок вперёд, опасный растяжениями шейных сухожилий и мышц, вывихами позвонков и даже разрывом спинного мозга). В этом случае и приходит на помощь подушка. Газовый подпор эйрбэга принимает на себя голову и частично грудную клетку. В результате существенно снижается риск возникновения «хлыста», снижаются пиковые нагрузки на головной мозг и изгибающий момент, действующий на шейные позвонки.

Кроме того, ремень и подушка, обладая определённой податливостью, способны самостоятельно частично погасить энергию удара в пределах своей «рабочей зоны». По статистике подушка снижает риск тяжёлых травм и смертей примерно на 10-15% вдобавок к тем 70-ти, что обеспечивает ремень. Но, если вы не пристёгнуты, эйрбэг способен снизить риски лишь на 25-30%. То есть, по сути, получается  –  85% с ремнём против 30% без ремня за те же деньги. Всё ещё не пристёгиваетесь?..

Доподлинно неизвестно…

…кто первым придумал подушку безопасности. В конце 1951 года немецкий инженер Вальтер Линдерер представил в патентное бюро заявку на «устройство, защищающее людей в автомобиле от травм и столкновений». Правда, патент (Patentschrift 896312) выдали изобретателю лишь спустя два года. И в том же 1953 году американец Джон В. Хедрик, попавший в автомобильную аварию, предложил свой вариант подушки, схожий по идеологии, но немного отличавшийся по конструкции (US patent 2649311). Прикрепленный к рулю мешок в момент аварии надувался и принимал седока в «объятия», оберегая от контакта с деталями интерьера и снижая, тем самым, риск травм.

Возросшее число ДТП подтолкнуло Mercedes в 1967 году начать разрабатывать подушки для серийного производства. И в 1980-м Mercedes Benz S-Klasse (заводское обозначение W126) стал первым автомобилем, в штатную комплектацию которого входила фронтальная подушка безопасности водителя и преднатяжитель ремня

Идея была фантастическая, однако реализовать её оказалось непросто. Главная сложность — подушка так медленно надувалась из баллона со сжатым воздухом, что водитель успевал достать головой до руля. Робкие попытки отдельных фирм и изобретателей усовершенствовать конструкцию не привели к успеху — требовались иные материалы, технологии и, естественно, финансовые затраты. Поэтому о гениальном изобретении вспомнили лишь спустя почти полтора десятка лет, когда круто пошла вверх статистика смертных случаев в автомобильных авариях.

В 70-е годы прошлого века специалисты ЗИЛа пробовали пристроить подушки безопасности на правительственные лимузины. Но Политбюро ЦК КПСС пресекло творческий порыв, объяснив, что машины первых лиц государств в аварии не попадают

Второй этап соревнований между Америкой и Европой начался примерно в середине 60-х годов. Победивший получал титул первого, кто довёл идею до серийного производства. Крупнейшие автогиганты с азартом включились в борьбу за первенство и жизни своих потенциальных покупателей. Практически сразу пришли к выводу, что приводить подушку в действие должен пиропатрон (или газогенератор). Он компактен и при этом ему по силам наполнить мешок газом за 30–50 миллисекунд (1 миллисекунда = тысячная доля секунды) — за такое время пристёгнутый человек уже успевает ощутимо натянуть ремень.

Глазом моргнуть не успеешь — подушка надувается менее чем за 0,03 с. Оценив при помощи акселерометров (устанавливаются в блоке управления по центру кузова) и датчиков удара (устанавливаются в непосредственной близости от бампера) силу и направление удара, управляющая электроника может немного отсрочить выстрел и даже растянуть его по времени. Например, при фронтальном ударе на скорости 56 км/ч (при такой проходят сертификационные испытания) подушка срабатывает примерно через 15 мс. На 50-й миллисекунде в нее прилетает водитель, а на 150-й мс она уже сдувается

На первых порах возникали сложности с выбором вещества, которым начиняли пиропатрон. Экспериментировали даже с ракетным топливом, но вскоре отказались — большинство тестовых машин в буквальном смысле горели на работе. Проблема ушла на второй план, когда появились подушки с твердотопливным зарядом из азида натрия (NaN₃). Азид натрия — это токсичная соль, которая пребывает в заряженной подушке в гранулированном или порошкообразном состоянии.

В салоне современного автомобиля может быть спрятано более десятка подушек

При сильном механическом воздействии, повышении температуры до 250—300^оС или подаче электрического заряда топливо буквально за миллисекунды распадается на натрий и азот с высвобождением большого количества тепловой энергии, а значит и с сильным расширением продуктов реакции. Эти газы, создавая давление, и надувают сложенный мешок. В подушках заряд «поджигается» электрическим импульсом в строго определённый момент по команде электроники, а реакция следующая: 2 NaN₃ → 2 Na + 3 N_2.
N₂ — это азот, безвредный газ без цвета и запаха, в нашей атмосфере его 75%, а вот натрий (Na) для организма опасен, но в автомобильных подушках он нейтрализуется такими веществами, как нитрат калия, или соединениями кремния. Так что бояться нечего. Эти газы выходят из подушки через специальные калибровочные отверстия с тыльной стороны, их диаметр подобран таким образом, чтобы обеспечить необходимую жёсткость (пока горит топливо) максимально долго. Кстати, моментальное «задымление» в салоне при срабатывании эйрбэгов — это вовсе не пожар, а отработавшие газы. Если попали (не приведи Бог) в аварию, если видите характерный белый «подушечный» дым, не спешите отстёгиваться и покидать салон, осмотритесь — вдруг кто-то из соседей по потоку не успевает остановиться…

Фронтальные подушки прячут в руле и панели приборов. Из-за разной удаленности эйрбегов от водителя и пассажира, мешки отличаются размерами. Сидящего за рулем оберегает обычно 50-литровая подушка, а его соседа — объёмом около 80 л. Кстати, энергию удара переднего пассажира более объёмная подушка гасит более бережно. Соответственно и шансы для выживания у него немного выше

На кабриолетах, купе и компактных малолитражках, где проблематично из-за дефицита места развесить «занавески» под потолком, их функции берет на себя специфическая боковая подушка Head/Thorax. Этот мешок ассиметричной формы, спрятанный в спинке переднего сиденья, защищает от контакта с дверью и стеклом одновременно и туловище (грудь, плечи, предплечья), и голову…

…но, как вариант, для защиты шеи и головы в кабриолетах может использоваться подушка, спрятанная в дверь

В первых системах управления подушками возникало немало вопросов и к управляющей электронике — от неё требовалась хорошая расторопность, да и число ложных срабатываний было чересчур велико. Несмотря на усилия мировых автогигантов на разных континентах, первые нормально работающие образцы подушек стали появляться лишь в середине 70-х годов прошлого века. Как дополнительные опции их предлагали американские производители, а в 1980-м первые серийные подушки вошли в список штатного оборудования Mercedes-Benz S-Класса (W126). Спустя семь лет Porsche на модели 944 в базовой комплектации устанавливает водительский и пассажирский эйрбэги. Кстати, стоит заметить, что на первых порах подушки для американского и европейского рынка отличались по объёму. В Старом Свете Правила дорожного движения обязывали водителей пристегиваться ремнями, а в Новом лишь рекомендовали, а потому и размерами надуваемые мешки для американских драйверов были чуть ли не вдвое больше, чтобы хоть как-то компенсировать отсутствие ремня.

Компьютерные крэш-тесты помогают с минимальными затратами и максимальной точностью отладить работу подушек. Но окончательную доводку и согласование с ремнями и преднатяжителями они всё равно проходят при реальных краш-тестах

В том же 1987-м первым японским автомобилем с подушкой безопасности становится Honda Accord. А в 1994 году впервые покупатели смогли заказать машины с боковыми подушками, причем как для задних, так и для передних седоков. Позднее отдельные воздушные мешки стали защищать ещё и голову — такие эйрбэги за то, что они, срабатывая, закрывали боковые стойки и окна, по праву окрестили «шторками» или «занавесками».

Конструкции

Формы и конструкции подушек зависят от назначения и места установки. Фронтальные более объёмны (от 50 до 100 литров) и близки к шарообразной форме. Надуваемый купол подушки выполняется из непроницаемого полотна — полимера, армированного капроном. Купол плотно укладывается в компактный корпус, который встраивается в ступицу руля или переднюю панель. Боковые эйрбэги аналогичны по конструкции, но они менее объёмны и их форма может быть весьма замысловатой.

Частые травмы нижних конечностей у водителей заставили производителей задуматься о дополнительной защите. Так появилась подушка, оберегающая колени и голени при фронтальном ударе

Различны и газогенераторы, которые надувают купола. Для фронтальной водительской подушки, прячущейся в «баранке», и фронтальной пассажирской, расположенной в передней панели, используют газогенератор купольной формы, для боковых или «занавесок» — трубчатые, напоминающие по виду батон колбасы. Последние, кстати, бывают ещё и твердотопливные, и гибридные.

Современные системы пассивной безопасности спасают жизнь не только находящимся внутри, но и снаружи автомобиля. Volvo первой представила на серийной модели эйрбэг для пешеходов. Задняя часть капота приподнимается (это само по себе гасит удар), и надувающийся мешок прикрывает стойки и нижнюю часть ветрового стекла

Твёрдотопливные генераторы состоят из корпуса, внутри которого находятся пиропатроны — поджигающий и выталкивающий. Когда из блока управления на пиропатрон приходит электрический импульс, тот воспламеняет поджигающий заряд — он служит запалом для основного количества твёрдого топлива, при сгорании которого и высвобождается необходимый для надувания подушки объём газа. На выходе из корпуса установлен металлический фильтр. Его задача — не допустить попадания горящих частиц в боящийся огня мешок и дополнительно охладить газ.

Так работает двухступенчатый твердотопливный генератор подушки безопасности. Электроника подаёт электрический импульс и активирует первый поджигающий пиропатрон. Он, вспыхивая, поджигает выталкивающий заряд — выделяющийся при горении газ деформирует корпус и, проходя сквозь пламегаситель и фильтр, заполняет подушку. Если сила удара при столкновении большая, блок управления через несколько миллисекунд подаёт команду второму пиропатрону, дополнительный заряд вспыхивает и поддерживает в подушке необходимое рабочее давление. Конструкция пиропатронов и сила применяемых зарядов на различных моделях может быть различна. Собственно различными комбинациями и последовательностью срабатываний зарядов для различных условий столкновений инженеры подбирают оптимальные скорость раскрытия и давление. Но даже если для работы потребовался один заряд, второй всё равно дожигается после стадии отдачи. Делается это для того чтобы исключить последующие случайные срабатывания. Ведь при спасательных работах заново сработавшая подушка может нанести урон как пострадавшим, так и спасателям

В гибридных генераторах (указан стрелкой на фото ниже) помимо твёрдотопливного заряда установлен дополнительный баллон со сжатым газом (обычно смесь аргона и гелия под давлением от 200 до 600 бар). Пиропатрон после подачи на него электрического импульса открывает защитный клапан и перемешанные газы устремляются в подушку безопасности. Преимущество такой конструкции перед твердотопливной в том, что температура газов, наполняющих мешок, значительно ниже, и значит меньше вероятность получить ожоги при выстреле эйрбэга. Надуваются такие подушки быстрее, это особенно важно для боковых «мешков» и шторок. Кроме того, из-за меньшего количества «взрывчатого» вещества, гибридные бережнее относятся к барабанным перепонкам находящихся в салоне (уровень шума при их срабатывании — до 140 дБ, как при взрыве новогодней хлопушки). Однако есть и недостатки — гибридные газогенераторы более громоздкие.

Концерн GM предлагает увеличить число подушек безопасности. Дополнительная центральная спрятана в спинке переднего кресла с противоположенной стороны от боковой и защищает седоков переднего ряда от травм при боковом ударе или перевороте. Надуваясь, воздушный мешок создает мягкую амортизирующую преграду между водителем и пассажиром, не давая им удариться головами. Новинку планируют устанавливать уже в следующем году на внедорожниках, кроссоверах и минивэнах, в частности на Buick Enclave, GMC Acadia, Chevrolet Traverse

Идея совместить ремень и подушку безопасности носилась в умах многих разработчиков. Одним из первых в серии её смог реализовать Ford. Такая конструкция оберегает задних пассажиров нового «Эксплорера». При ударе воздушный мешок, уложенный в лямку, надувается, увеличивая площадь контакта. Это позволяет снизить удельное давление на тело и уменьшить вероятность травм. Подушки срабатывают лишь при серьезных авариях — при незначительных ударах достаточно одного ремня. Разработчики уверяют, что проводили испытания не только на манекенах, но и на добровольцах, причем разного роста, комплекции, пола и роста. Все остались довольны результатами

Современные системы раскрывают подушки не только вовремя, но и в зависимости от направления и силы столкновения автомобиля с препятствием. Ведь при несильных ударах излишне «жёсткий» мешок больше травмирует, чем спасает. Поэтому такие подушки (их ещё называют адаптивные) приводят в действие двухступенчатые газогенераторы. Блок управления анализирует информацию с датчиков и определяет временной интервал (от 5 до 50 мс) между срабатыванием первой и второй ступеней. Чем больше пауза, тем медленнее мешок наполняется газом и тем мягче он окажется. Если удар при столкновении очень сильный, оба заряда срабатывают одновременно, они обеспечат максимальное давление и жёсткость подушке. Но у всего есть предел — в очень тяжёлых случаях даже пристёгнутый человек через газовый подпор подушки безопасности может-таки достать головой до руля и деталей интерьера.

Городской «малыш» Toyota iQ, помимо «взрослого» комплекта подушек безопасности (здесь есть и фронтальные, и боковые подушки, и «шторки», и даже коленная подушка для водителя) имеет эйрбэги для защиты голов задних пассажиров. От задних подголовников до стекла третьей двери очень мало пространства, именно его и заполняют подушки при ударе в заднюю часть, чтобы максимально эффективно смягчить удар. Раскрываясь «короной» вокруг подголовников, «мешки» снижают риск травмирования головы и шеи при отскоке назад

Многие ошибочно полагают, что при аварии должны раскрыться все подушки. На деле современные системы управления подушками настроены так, чтобы выстреливали только те мешки, которые действительно необходимы. Автомобиль буквально начинён датчиками ускорений и ударов. Получая от них информацию, блок управления вычисляет, в какую часть машины пришелся удар и насколько он сильный. Далее подаётся питание на пиропатроны нужных подушек… Умные системы многих современных автомобилей способны распознавать, занято или нет пассажирское сиденье. Если оно пусто, там лежит куртка или портфель, то электроника подушку не раскроет. Кроме того, дополнительные данные система управления может получать от ультразвуковых датчиков, измеряющих рост и позу седока, и вносит коррективы в алгоритм срабатывания подушек и преднатяжителей ремней. Но надо помнить, каким бы современным ни был автомобиль, сколько подушек и прогрессивных систем в нём ни было, всё это эффективно работает только в том случае, если седоки пристёгнуты.

Анатолий Кучерявенко, Виталий Кабышев
Фото и видео: Виталий Кабышев, фирмы-производители, Euro NCAP и ADAC