Здравствуйте, уважаемые гости и читатели блога Автогид.ру. Сегодня в статье мы узнаем, как срабатывают подушки безопасности наших легковых автомобилей. Венцом эволюции систем безопасности автомобиля становиться подушка безопасности. Сотни тысяч аварий и десятки тысяч спасённых жизней являют собой яркий пример эффективности использования подушки безопасности в современных машинах.
Любой водитель, который садится за руль транспортного средства автоматически находиться под угрозой попадания в дорожно-транспортное происшествие. Зачастую причиной ДТП могут быть собственная невнимательность или ошибки других участников дорожного движения. Даже невысокая скорость таит в себе опасность для водителя и его пассажиров. Столкновения машин при скорости в 60 км/час могут привести к летальному исходу. Именно для защиты водителя и пассажиров в случае ДТП были придуманы подушки безопасности.
История появления подушек безопасности для автомобиля
Увеличение количества автомобильного транспорта на дорогах повлекло за собой стремительный рост ДТП. Правила на заре автомобилестроения находились ещё в зачаточном состоянии и контроль со стороны правоохранительных органов был налажен недостаточным образом. Ещё только появлялись первые подразделения дорожной полиции, не имевшие опыта.
В силу недостатков конструкции и значительной массы машин многие ДТП заканчивались смертельным исходом или глубокой инвалидностью участников столкновения. Согласно статистике количество жертв на дорогах увеличивалось с каждым годом в силу возрастания использования автомобильного транспорта.
Первым конструктивным элементов призванным снизить количество жертв ДТП было появление ремня безопасности. Его использование позволило снизить печальную статистику на 30%. До 90-х годов прошлого века в силу особенностей развития технического прогресса не удавалось инженерам автомобильных компаний внедрять новые системы безопасности в машины. Ремень безопасности оставался единственным шансом для водителя и пассажиров минимизировать вредные последствия ДТП.
Появление подушек безопасности в автомобилях стало переломным моментом в деле повышения безопасности участников движения. В конце 90-х годов прошлого века в США на законодательном уровне закрепили обязательную комплектацию машины подушками безопасности. При лобовых столкновениях подушки безопасности снижают риск смерти водителя и пассажиров на 30-40%. Главная задача подушки безопасности минимизировать возможный ущерб для организма человека при столкновении с другим движущимся транспортным средством или недвижимым объектом.
Как срабатывают подушки безопасности автомобиля?
Устройство подушки безопасности выполнено таким образом, чтобы обеспечить её срабатывание при сильном ударе. После столкновения с другим движимым или недвижимым объектом датчики, расположенные в передней части машины передают сигнал пиропатрону, активизирующему срабатывание подушки.
Порядок срабатывания подушки безопасности следующий:
Реакция датчиков кузова на сильный удар.
Непосредственно датчик удара представляет собой стеклянную трубочку с отверстием. Внутри её находиться небольшой по размеру шарик со ртутью. При столкновении автомобиля ртутный шарик приходит в движение и активизирует датчик. Он в свою очередь, посылает электрический импульс к пиропатрону с порохом.
Пиропатрон.
Взрыв пиропатрона приводит в действие натяжители ремней безопасности. Ремень плотно прижимает тело человека к автомобильному сиденью и надёжно фиксирует его на несколько секунд.
Взрыв пороха в пиропатроне активизирует подушки безопасности. Они за очень короткое время наполняются газом, образующимся в результате смешивания азида натрия и нитрата калия. Отвечает за их смешивание система наддува, которая и закачивает практически мгновенно образовавшийся газ в подушки безопасности автомобиля.
Подушка безопасности.
Смешивание двух химических веществ приводит к образованию газообразного азота. В результате реакции происходит мини-взрыв практически мгновенно заполняющий подушки газом. Очень удобная и практически безотказная система.
Именно раскрывающаяся подушка безопасности мгновенно заполняет пространство между водителем и панелью приборов тем самым, исключая их контакт, зачастую приводящий к получению серьёзных травм.
Главная задача подушки безопасности снизить скорость движения пассажира или водителя до нулевой отметки. При этом на все действия должны уходить секунды для того, чтобы действительно обеспечить высокий уровень защиты людей.
Сегодня на дорогах страны становится всё меньше автомобилей, которые не оборудованы подушками безопасности. Невозможно увидеть новый автомобиль, не использующий этот важный элемент активной защиты водителя и пассажиров.
Устройство современной подушки безопасности
Конструкция подушки безопасности современного автомобиля проста и эффективна в использовании. Необходимо помнить, что применять её можно только один раз и потом система требует восстановления и установки новых комплектующих элементов. После срабатывания подушек практически все основные элементы требуют полной замены.
Всего можно выделить 3 составные части подушки безопасности:
Сумка.
Представлена крепкой нейлоновой тканью, которая может выдерживать очень серьёзные кратковременные нагрузки. Она хранится до срабатывания в специальной шине закрытой пластиковой или матерчатой накладкой.
Датчик удара.
Главная задача датчика удара своевременно активизировать подушку безопасности на начальной стадии столкновения. Не каждый удар приводит к срабатыванию подушек безопасности, и датчик обязательно учитывает силу, с которой происходит столкновение.
Дополнительно с датчиками устанавливают акселерометры, определяющие положение автомобиля в режиме реального времени. Система защиты водителя и пассажиров настроена таким образом, чтобы обеспечить срабатывание подушек безопасности за секунды. От этого во много зависит человеческая жизнь.
Система надува.
Служит для оперативного заполнения газом подушки безопасности с целью мгновенного увеличения её объёма. На всё про всё уходят доли секунды.
В принципе случаев, когда происходил отказ работы системы не зафиксировано. Необходимым условием срабатывания подушек безопасности является использование ремня безопасности. Если водитель или пассажир не пристёгнуты ремнями безопасности срабатывания подушек, может и не произойти.
Правила использования подушек безопасности
Мало знать принцип работы подушек безопасности ещё с ними надо правильным образом взаимодействовать для того, чтобы избежать вреда от их срабатывания при ДТП. Риск получения повреждений при активизации подушки безопасности минимален, но он всё равно существует. Зачастую отдельные водители получали тяжёлые травмы именно потому, что не знали правил использования подушек безопасности.
Детское автомобильное кресло.
Многие родители зачастую неправильно устанавливают детское автомобильное кресло на пассажирское сиденье рядом с водителем и тем самым подвергают своего ребёнка серьёзной опасности. Они устанавливают кресло не спинкой вперёд, а наоборот. Лицо ребёнка, оказывается прямо перед открывающейся подушкой безопасности. Делать это категорически запрещено. Выстрелившая подушка безопасности может поломать шейные позвонки неокрепшего молодого организма.
Наклейки.
Использование наклеек в местах срабатывания подушек безопасности недопустимо. Заклеивание отстреливающих элементов салона может привести к нарушению порядка срабатывания подушки безопасности. Эффективность защиты в этом случае значительно уменьшается.
Ремень безопасности.
Игнорирование ремня безопасности в автомобиле зачастую приводит к тому, что подушка не срабатывает и не выстреливает. Тем самым существует серьёзный риск получения увечий или даже гибели.
Регулировка рулевой колонки.
Если рулевая колонка автомобиля имеет возможность регулирования не стоит этим злоупотреблять. Задранный вверх руль может привести к тому, что подушка безопасности сработает неправильно и выстрелит под углом. Это очень часто приводит к получению водителем серьёзных травм.
Заключение
Каждый водитель и пассажир автомобиля обязательно должен помнить, что использование ремней безопасности является залогом срабатывания подушек безопасности. Жизнь и здоровье бесценны и не стоит пренебрегать системами защиты автомобиля.
Часть 1: Работа подушки безопасности
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.
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.
Безопасность при вождении — один из первых вопросов, которым стоится озаботиться будущему водителю при покупке автомобиля. Среди всех элементов безопасности ключевое место занимают подушки безопасности. Качественные подушки могут уберечь от удара даже при непристегнутых ремнях.
Практически все современные автомобили выпускаются с расчётом на последующую установку подушек безопасности, поэтому не стоит заранее волноваться о том, «куда их установить» и «есть ли для них место в автомобиле». Именно принцип различия подушек по расположению в салоне лежит в основе основной классификации подушек безопасности.
Фронтальные
Как становится понятно из названия, предназначены они для погашения импульса при лобовом столкновении. Подушка водителя расположена в рулевом колесе, а пассажирская спрятана в панели. Основной целью фронтальных подушек является предотвращение травмирования самых уязвимых мест на теле: головы и шеи. Подушка поглощает порядка 90% всего импульса, а также значительно смягчает контакт лица с находящейся перед ним поверхностью.
Боковые (шторки)
Как правило, шторки располагаются в крайних полостях сидений водителя и пассажира. В отличие от фронтальных, боковые подушки безопасности призваны смягчить последствия удара для корпуса в целом, а не только для верхней части тела. Также различают водительские и пассажирские подушки. В норме для каждого стоит по две шторки(они находятся по краям от головы).
Головные(шейные)
Их так же стоит по две на каждого. Представляют собой разновидность боковых, но более специализированную. Призваны защитить от бокового удара именно голову. Находятся в крыше автомобиля, как со стороны дверцы, так и в центре.
Коленные
Достаточно недавно появившаяся разновидность подушек, основной целью которой является защита от травм хрупкого коленного сустава. Со стороны водителя находятся под рулём, со стороны пассажира в районе бардачка. Стоит по две.
Центральные
Как и коленные, появились достаточно недавно и в функциональном плане очень похожи на шторки(боковые подушки безопасности). Обеспечивают дополнительную защиту для рук, прежде всего при боковых столкновениях. Размещаются такие airbag в центральной части салона. Их стоит максимум две на всю машину — по одной для передних и для задних(если возможно) пассажиров.
Кроме этого, все подушки можно условно также разделить на пассажирские и водительские. Дело в том, что водительское место, как правило, несколько отличается от пассажирских средним расстоянием между телом и ближайшими твердыми поверхностями в момент столкновения. Самое серьёзное различие заключается врасстоянии от тела водителя до рулевого колеса, которое сильно разнится с расстоянием между пассажиром и приборной панелью.
Имеют место и другие небольшие различия в расстояниях. В связи с этим, при установке подушек безопасности их размер и скорость полного срабатывания должны подбираться с учётом их расположения и конструкционных особенностей автомобиля. К счастью, в настоящее время в продаже уже начинают появляться подушки, работу которых можно идеально отрегулировать исходя из множества параметров, среди которых есть даже такие, как рост и вес водителя.
В настоящий момент ведутся разработки нового вида подушек безопасности, предназначенных для задних пассажиров. Толчок для начала разработок — частые травмы среди задних пассажиров, которых ремни безопасности не всегда спасают от удара. Причина, по которой подушки для задних пассажиров ещё не созданы заключается в ещё более значительных, в отличие от передних мест, колебаниях расстояний между пассажиром и внутренними поверхностями автомобиля. Это подразумевает, что принцип работы задних подушек хоть и будет основываться всё на том же пиропатроне и выбросе газа, неизвестно, сколько технических модификаций придётся претерпеть им до своего окончательного воплощения в жизнь. Однако с учётом существующих достижений в области разработок систем безопасности, можно быть уверенными, что они появятся в продаже уже в ближайшие годы.
Устройство
В устройстве любой airbag можно выделить три основных элемента:
- Модуль подушки безопасности, включающий непосредственно саму подушку и сопутствующие ей механизмы фиксации и срабатывания(пружина, контактное кольцо и пиропатрон).
- Датчики удара(деформации).
- Модуль контроля работы системы.
Модуль контроля включает в себя систему регистрации данных от датчиков столкновения, систему диагностики состояния подушек безопасности(их исправности) и систему оповещения водителя в случае обнаружения неисправности в работе системы(сигнальную лампу).
Датчики деформации представляют собой устройства, которые стоят в разных участках частях машины и сработают при чрезмерно резких изменениях в скорости движения автомобиля.
Основными элементами модуля подушки безопасности являются разъем подушки безопасности, часовая пружина и контактное кольцо(для подушки, устанавливающейся в рулевое колесо), пиропатрон, газогенерирующий элемент, крышка и сама подушка. Подушка безопасности производится из тонкого нейлона толщиной порядка полумиллиметра, который обладает достаточной прочностью для торможения летящего по инерции тела водителя(пассажира).
Устройство подушки безопасности
Пиропатрон представляет собой детонирующее устройство, которое своей детонацией способствует выбросу из газогенерирующего элемента газа, раздувающего подушку за доли секунды.
Часовая пружина является специфическим для рулевой airbag элементом, который способствует бесперебойной подаче питания на модуль и его связь с модулем контроля. Разъём подушки обеспечивает подключение модуля к системе контроля, а так же оповещение о наличии проблем в работоспособности подушки при плохом подключении.
Крышка подушки безопасности(она же заглушка) является декоративным элементом, скрывающим подушку безопасности от глаз до момента срабатывания.
Принцип действия
В общих чертах, принцип работы airbag таков: после удара авто сработают датчики, которые находятся в машине. Как только они сработают и пошлют сигнал в устройство управления airbag, последнее определяет, сколько и какие airbag нужно активировать. Затем, подаётся сигнал и срабатывает пиропатрон, находящийся в airbag, раздувая подушку.
Теперь более подробно. При попадании автомобиля в аварию, в результате удара машина приобретает нехарактерное для неё ускорение, а так же получает повреждения. Резкое изменение скорости в результате удара — условия срабатывания подушек безопасности. Указанные изменения моментально фиксируется соответствующими датчиками. Датчики передают информацию в модуль управления, откуда сигнал идёт уже на конкретные модули подушек безопасности.
Сколько времени это занимает? Как правило, время срабатывания составляет порядка 15-25 миллисекунд. Такой короткий промежуток времени обусловлен необходимостью надува подушки прежде, чем она произведёт контакт с телом. В противном случае, удар о подушку будет не только не смягчающим, но может стать причиной серьёзных травм, и даже смерти. Такие случаи имели место на первых этапах истории развития подушек безопасности. Современные airbag лишены этих недоработок. Помимо мгновенного раскрытия, они имеют и такую особенность строения, как газоотводные отверстия. Это значит, что подушка начинает сдуваться почти сразу после срабатывания, тем самым компенсируя чрезмерное давление на тело пострадавшего не давая ему задохнуться(в случае с фронтальными подушками).
Безусловно, устанавливать или нет подушки безопасности на своё авто — личный выбор каждого. Однако, исходя из многолетней статистики аварий, не следует отказываться от установки airbag без наличия на то веских причин. Если же есть сомнения, нужна ли вам подушка безопасности, то лучше всего запастись уверенностью, посмотрев видео и почитав соответствующую литературу.
