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. 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.
22.02.2013 в 10:02
Предназначаются подушки безопасности для смягчения удара водителя и пассажиров о рулевое колесо, окна и элементы кузова при аварии. В системе пассивной безопасности применяются в совокупности с ремнями безопасности.
Подушки безопасности – это одноразовые устройства.
Предыстория
Подобием подушек безопасности еще в 40-х годах прошлого столетия оснащались самолеты. Однако запатентованы они были в 1950-х годах.
Американским изобретателем Алленом Бридом был создан ключевой компонент для использования подушек в машинах – шариковый сенсор для определения столкновения. Свое изобретение он представил компании Крайслер в 1967 году. Так как ремни безопасности в то время среди американского населения не пользовались успехом, подушка, призванная защитить человека в случае лобового столкновения, была востребованной.
В 1971 году компания Форд оснастила подушками безопасности первую экспериментальную партию машин; первый серийный автомобиль, оснащенный подушкой безопасности, – Олдсмобиль Торонадо в 1972 году.
В 70-х годах прошлого столетия из 10000 автомобилей марки Дженерал Моторс столкнулись с семью смертельными случаями. Один из них предположительно произошел по вине подушки безопасности: несмотря на то что сила удара была небольшой, у человека случился сердечный приступ. Но таких случаев было мало, и Национальная администрация по безопасности дорожного движения выступила с предложением установки подушек безопасности на всех выпускаемых автомобилях.
Виды подушек безопасности
В современных машинах имеется несколько подушек безопасности. Они расположены в разных местах салона. В зависимости от расположения различают следующие их виды:
– фронтальные:
Первое применение фронтальных подушек безопасности – в 1981 году на автомобилях Mercedes-Benz. Существует разделение на фронтальную подушку безопасности водителя и переднего пассажира. Для второй из названных, как правило, возможно отключение. Конструктивно в ряде фронтальных подушек применяется двух- и даже многоступенчатое срабатывание, это зависит от тяжести аварии. Расположение: фронтальная подушка водителя – в рулевом колесе, переднего пассажира – в верхней правой части передней панели;
– боковые:
Предназначение боковых подушек безопасности – снизить возможность травмирования таза, брюшной полости и грудной клетки при аварии. Первой из автокомпаний, предложивших установку таких подушек в качестве опции, стала Volvo в 1994 году. Расположение: в спинке переднего сиденья. В ряде авто предлагаются боковые подушки на задних сиденьях. В самых продвинутых боковых подушках двухкамерная конструкция: нижняя более жесткая часть – для защиты таза, мягкая верхняя – для грудной клетки;
– головные:
Из названия следующего вида – головные подушки безопасности – понятно, что служат они для защиты головы при боковом столкновении. Другое их название – шторки безопасности. Компанией – пионером в установке данного вида подушек является Toyota (1998 год). Расположение (в зависимости от модели машины): в передней части крыши, между стойками и в задней части крыши. Предназначены для защиты пассажиров как переднего, так и заднего ряда сидений;
– коленные:
Защищает колени и голени водителя коленная подушка безопасности. Расположение: под рулевым колесом. Впервые были применены в 1996 году на машинах Kia. В целом ряде моделей устанавливается коленная подушка безопасности переднего пассажира – под бардачком;
– центральная:
Центральная подушка безопасности служит для снижения тяжести вторичных повреждений пассажиров в момент бокового столкновения. Впервые предложена в 2009 году компанией Toyota. Расположение: в подлокотнике переднего ряда сидений, центральной части спинки заднего сиденья.
Конструкция
В конструкцию подушки безопасности входят эластичная оболочка, которая наполняется газом, газогенератор и система управления.
Собственно сама подушка изготавливается из нейлона. Для ее смазки используется либо тальк, либо крахмал, которые при срабатывании подушки можно увидеть в воздухе салона.
Назначение газогенератора – наполнять газом оболочку подушки. Вместе с подушкой газогенератор образует модуль подушки безопасности.
Система управления объединяет такие традиционные компоненты, как датчики удара, блок управления и исполнительное устройство (пиропатрон газогенератора).
Средний объем водительской подушки – 60-80 литров, пассажирская крупнее – до 130 литров; это обусловлено тем, что между туловищем пассажира и приборной панелью расстояние большее, чем между рулем и водителем. В свою очередь, боковые (особенно занавесочные) подушки в объеме значительно уступают фронтальным.
Принцип действия
Активация подушек безопасности происходит при ударе машины о препятствие. В зависимости того, в каком направлении произошел удар, будут активироваться определенные подушки.
1. Датчики удара в случае, когда сила удара больше заданного уровня, передают в блок управления сигнал.
2. Блок управления, в свою очередь, обработав данные от всех датчиков, устанавливает необходимость и время для срабатывания подушек и прочих компонентов системы пассивной безопасности. Так, с учетом типа и степени тяжести аварии сработать могут только натяжители ремней безопасности или же они вкупе с подушками безопасности.
3. Блоком управления подается электросигнал включения для газогенераторов соответствующих подушек. Время срабатывания подушки – порядка 40 мс.
5. Благодаря газогенератору происходит раскрытие и наполнение подушки газом. Когда подушка соприкоснулась с человеком, она разрывается и сдувается.
Условия срабатывания подушки безопасности
Примечание. При возгорании машины, когда температура внутри нее достигает 150–200°С, происходит автоматическое срабатывание всех подушек безопасности.
Перспективы развития
С 2012 года некоторые компании устанавливают на своих автомобилях подушки безопасности для пешеходов – подушки, срабатывающие за пределом салона машины.
Также компания Хонда предложила новую технологию i-SRS, благодаря которой подушка раскрывается поэтапно, и это действительно делает ее «безопасной», так как в момент срабатывания она не травмирует пассажиров.
Вероника Никитенко
Автолюбитель
Несомненно, система пассивной безопасности (SRS) является необходимым атрибутом современных автомобилей. Не многие знают, что первоначально воздушная подушка безопасности появилась в двадцатых годах прошлого столетия. И связана ее история отнюдь не с автомобилями, а с авиационной промышленностью.
Подушка-пионер
Артур Хьюс Паррот и Харольд Роунд 17 февраля 1920 года получили патент на изобретение воздушной подушки в различном исполнении. Данное изобретение должно было защищать летчика от тяжелых травм при катастрофах, которые на заре авиации не были такой уж редкостью.
Однако дело застопорилось из-за одного недостатка: подушка оставалась надутой постоянно и вместо спасителя зачастую могла превратиться в преграду от спасения. Тем не менее именно от той подушечки начинается история современных подушек безопасности.
Время проб и ошибок
Первые заявки на изобретение надувной подушки безопасности для автомобилей были поданы спустя тридцать лет. 06.10.1951 года немецкий изобретатель Вальтер Линдерер получил патент. Следом за ним, за океаном, 5 августа 1952 года подал заявку американец Джон Хетрик. Правда, патент он смог получить лишь 18 августа 1953 года. Хетрик предлагал систему, состоящую из переносного баллона сжатого газа, с И сколько подушек безопасности предполагалось? Аж три! Подающийся газ распределялся в надувные мешки: на рулевом колесе, на приборной доске и в ящике для перчаток. Но, к сожалению, необходимые требования для экстремально-короткого времени заполнения мешков оказались непреодолимой преградой для тех лет. Попытка использования сжатого воздуха оказалась безуспешной.
И вот в 1961 году другой американец Аллан К. Бред представил первую более современную подушку безопасности, отвечающую многим требованиям. Конструирование возлагалась на производителей автомобилей. Концерн General Motors разработал Air Cushion Restraint System и предлагал ее как дополнительную опцию за определенную наценку, но ажиотажа не получилось. Вполне вероятно, что клиенты к новой технике отнеслись с недоверием, что неудивительно, так как сами производители были в ней уверены не до конца. В Европе тоже пришли к выводу, что баллон сжатого воздуха вместе с системой трубопроводов, клапанов, вентилей, штуцеров и т. д. в конструктивном плане будет очень громоздким устройством. Требовалось изыскать энергоемкую, малогабаритную конструкцию.
Порох в помощь
Собственно, имеющиеся на сегодняшний день пиротехнические газогенераторы берут начало с 1968 по 1969 год от Mercedec-Benz из Штутгарта. Решающий шаг был сделан перед 1971-м группой ученых оборонной промышленности. Был разработан пиропатрон.
Первая линия
После многочисленных испытаний, в 1981 году в Германии фирма "Мерседес" начинает производство автомобилей Mercedes-Benz W 126 (S-класса), оснащенных надувной подушкой безопасности, на которую также была введена наценка.
Ясно, что данное новшество не всем было по карману, но эффективность этой опции гарантировала ей большое будущее. Что в дальнейшем и случилось. Единственно, менялся материал изготовления, изменялось количество подушек безопасности, устанавливаемых на автомобиль, и их размещение.
Совершив экскурс в историю, возвратимся в наши дни. Итак, что собой представляют современные подушки безопасности? Сколько их нужно установить на автомобиль для обеспечения безопасности водителя и пассажиров? Какие дополнительные приспособления работают параллельно с подушками безопасности?
Система пассивной безопасности (SRS)
Современные автомобили оснащены SRS (Supplemental Restraint System) - системой пассивной безопасности, состоящей из подушек безопасности, ремней безопасности, блока управления и многочисленных датчиков. Работа системы комплексная, звенья (SRS) дополняют друг друга, обеспечивая в комплексе защиту человека от трагических последствий при серьезных дорожно-транспортных происшествиях. Тут стоит подробнее остановиться на ремнях безопасности.
Ремни безопасности
Оснащение автомобилей ремнями безопасности, несомненно, спасло жизни огромному количеству людей. С развитием технических возможностей совершенствуются и эти устройства. Так, современные автомобили оснащены ремнями инерционными и с преднатяжителем (натяжителем). Натяжитель ремня безопасности служит для своевременного предотвращения инерционного перемещения человека вперед (по ходу движения автомобиля) при дорожно-транспортных происшествиях или при аварийном торможении.
Достигается это путем принудительного сматывания ремня и обеспечения плотности прилегания. Следует дополнить, что они (натяжители) оснащены ограничителем усилия натяжения ремня для ослабления при определенных нагрузках. Натяжители устанавливаются в основном в соединении с креплением замка ремня безопасности.
Неотъемлемым атрибутом системы пассивной защиты являются ремни безопасности. Правильное пользование ими обуславливает эффективную работу комплексной системы в целом. В случае дорожно-транспортного происшествия при игнорировании ремней безопасности фронтальные подушки могут принести больше вреда, чем пользы. И это истина.
Рассмотрим систему пассивной безопасности на различных моделях автомобилей. Начнем с японских производителей.
Автомобиль "Мазда 3". Выпуск 2003 года
В 2013 году третье поколение автомобиля "Мазда 3" согласно краш-тесту Euro NCAP получило заветные 5 звезд! Сколько подушек безопасности в "Мазде 3" установили разработчики, чтобы достичь такого результата? Установка надувных подушек безопасности произведена в нижеперечисленных местах.
Две надувные подушки при фронтальном воздействии:
- Рулевое колесо.
- Передняя панель (со стороны пассажира).
Две надувные подушки при боковом воздействии:
- Спинки передних сидений (со стороны выхода).
Две надувные шторки безопасности:
- Стойки кузова (передние и задние).
- Боковые кромки потолка (левая и правая).
Такая компоновка подушек является наиболее оптимальной для безопасности находящихся в транспортном средстве. Так сколько подушек безопасности на "Мазде 3"? Общее число фронтальных и боковых надувных элементов составляет шесть единиц. Что является очень приличным оснащением для базовой модели.
"Тойота-Королла"
То, что марка "Тойота-Королла" имеет на своем "генеалогическом древе" одиннадцать поколений и уже "вырисовывается" двенадцатое, говорит о многом, если не обо всем. Дебютировав в 1966 году в Японии, эта марка очень быстро завоевала мировое пространство. За свою более чем 50-летнюю историю "Тойота-Королла" пережила много взлетов и падений, спектр отзывов - разноцветнее радуги, но при всем этом бренд всегда остается на плаву, умудряясь оборачивать досадные минусы себе в пользу.
Выясним, как обстоят дела у последней, одиннадцатой модели с пассивной безопасностью. Здесь стоит упомянуть, что в ходе краш-тестов Euro NCAP модель получила наивысшие 5 звездочек. Основой безопасности "Тойоты-Короллы" является высокопрочный кузов, который обеспечивает по максимуму поглощение силы ударов различной направленности.
«Жирный» акцент был сделан на конструкционные особенности фронтального сегмента автомобиля, придав ему способность более эффективного распределения ударной нагрузки. Усиление лонжеронов и поперечины обеспечило максимальное погашение боковых ударов. Так сколько подушек безопасности в "Тойоте-Королле" потребовалось для того, чтобы на краш-тесте получить наивысшие 5 звезд?
Оснащение транспортного средства включает в себя семь подушек безопасности:
- Две фронтальные (водитель, передний пассажир).
- Две боковые подушки (передние).
- Одна коленная (водитель).
- Две шторки безопасности.
Кресла полностью оснащены безопасности, в конструкцию передних кресел внесены специальные изменения, помогающие избежать травмы шейного отдела позвоночника. Для маленьких пассажиров машина оснащена удерживающим устройством с креплением ISOFIX.
Автомобиль "Хендай-Солярис"
Данный автомобиль завоевал российский рынок, заставив потесниться "Ладу". Он почти претендует на роль "народного автомобиля". Так чем примечательна система безопасности "Хендай-Соляриса"? Сколько подушек безопасности имеет авто? В зависимости от комплектации, оно может оснащаться разным количеством надувных элементов - от одного до шести. В автомобилях полной комплектации подушки безопасности располагаются:
- Две фронтальные (передние) - в центре рулевого колеса и передней панели со стороны пассажира,
- Две боковые (передние) - в спинках передних сидений со стороны дверей.
- Шторки - над проемами боковых дверей под обшивкой потолка.
В случае бокового воздействия при ДТП шторки раскрываются вдоль оконных проемов, защищая от осколков стекла, от ударов о стойку и других выступающих частей интерьера салона автомобиля. Это транспортное средство является одним из наиболее эффективно защищенных в своем сегменте. Но удручает то, сколько подушек безопасности в "Солярисе" базовой комплектации. Всего лишь две фронтальные.
Автомобиль "Ниссан-Кашкай"
В 2004 году концепт "Кашкай" (J10) был представлен в Женеве, но специалисты отнеслись к этому событию довольно-таки прохладно. Несмотря на это, в конце 2006 года началось его производство в Сандерленде. В продажу первые автомобили поступили в феврале 2007 года. С тех пор появилось уже второе поколение "Кашкай" (J11), объем продаж в России составляет около 300 тысяч экземпляров. С 2015 года пущено производство "Кашкай" в Санкт-Петербурге. Данному кроссоверу уделено большое внимание в области безопасности. Так, например, он оснащен преднатяжителем ремня, который уже описывался выше. Вкупе с подушками система работает более эффективно. Сколько подушек безопасности "Кашкай" уместил в себе? Как ни странно, все те же шесть надувных устройств:
- Два фронтальных (водитель и передний пассажир).
- Два боковых (передние).
- Две шторки безопасности.
Автомобиль "Киа-Рио"
Настала очередь следующего "корейца". На европейский рынок компания "Киа-Моторс" вышла со своим автомобилем малого класса "Киа-Рио" в 2000 году. За 18 лет успела выпустить четыре поколения этой марки. В настоящее время параллельно выпускают представителей двух последних поколений.
В России производство автомобилей "Киа-Рио" стартовало на санкт-петербургском заводе "Хендай" в августе 2011 года. Говоря о системе безопасности "Киа-Рио", с сожалением нужно отметить, что производители экономят на безопасности. Так сколько подушек безопасности в "Киа-Рио"? Начиная с 2011 года на "Киа-Рио 3" устанавливаются две фронтальные подушки (водитель, передний пассажир). А другие "блага цивилизации", такие как шторки и боковые подушки, имеют только владельцы комплектаций "Престиж" и "Премиум".
Ремни безопасности с преднатяжителем у "Киа-Рио" срабатывают асинхронно с подушками (с опережением).
Немецкий "Опель-Астра"
На автосалоне во Франкфурте-на-Майне в 1991 году компания "Опель" выставила свою очередную модель "Кадета", только под новым названием - "Опель-Астра".
При проектировании машины все элементы жесткости рассчитывались на вычислительной технике, вследствие чего удалось добиться высоких прочностных характеристик кузова. За дополнительную плату ставилась единственная подушка безопасности для водителя. Через пару лет, с 1996 года, в комплектацию вошли две фронтальные подушки. Сколько подушек безопасности в "Опеле-Астра" на сегодняшний день? Прошло 22 года, а боковые подушки и шторка для этого транспортного средства являются опционными. Правда, добавились активные подголовники как элемент пассивной безопасности.
Чешский "Шкода-Октавия"
Хотя с большой натяжкой его можно назвать "чешским" на данный момент, сама "Шкода" имеет почти вековую историю. С 1990-х годов она перешла в руки немецкого концерна "Фольксваген". В 1996 году на Парижском автосалоне показ автомобиля "Октавия" явился вершиной успеха для фирмы "Шкода". За двенадцать лет продано больше одного миллиона транспортных средств. Системе безопасности уделяется большое внимание. Передние ремни - с пиротехническими преднатяжителями. Задние ремни - инерционные. Разберемся с надувными устройствами в "Октавия". Сколько подушек безопасности предусмотрено? Семь подушек! Однако в базовом исполнении ставятся только две фронтальные подушки (напротив водителя и пассажира). В виде дополнительных опций можно приобрести боковые подушки, коленную, шторки, но за дополнительную плату.
Наиболее эффективным элементом пассивной безопасности является применение систем надувных подушек безопасности (airbag). Система надувных подушек безопасности в комплексе с диагонально-поясными инерционными ремнями безопасности в случае аварии при фронтальном столкновении обеспечивает дополнительную защиту головы и грудной клетки водителя и пассажира на переднем сидении и снижает вероятность тяжелых травм и гибели людей при авариях на 40%.
Рис. Система надувных подушек безопасности (на примере Ауди A3):
1 – датчик удара боковой подушки безопасности за водителем (задняя стойка кузова); 2 – пиропатрон заряда газогенератора верхней подушки безопасности водителя; 3 – пиропатрон заряда газогенератора натяжителя ремня безопасности водителя; 4 – выключатель в замке ремня безопасности водителя; 5 – пиропатрон заряда газогенератора боковой подушки безопасности водителя; 6 – датчик удара боковой подушки безопасности со стороны водителя(передняя дверь): 7 – пиропатрон газогенератора подушки безопасности водителя; 8 – диагностическая розетка; 9 – щиток приборов с контрольными лампами ремней безопасности и подушек безопасности; 10 – блок управления двигателя; 11 – датчик удара фронтальной подушки безопасности водителя (левая передняя часть кузова); 12 – датчик удара фронтальной подушки безопасности переднего пассажира (правая передняя часть кузова); 13 – контрольная лампа отключения подушки безопасности переднего пассажира; 14 – выключатель для отключения подушки безопасности переднего пассажира, работающий от ключа; 15 – диагностический интерфейс шины данных (межсетевой интерфейс); 16 – пиропатрон первого и второго зарядов газогенератора подушки безопасности переднего пассажира; 17 – блок управления подушек безопасности; 18 – выключатель в замке ремня безопасности переднего пассажира; 19 – датчик наличия пассажира на переднем сидении; 20 – пиропатрон заряда газогенератора боковой подушки безопасности переднего пассажира; 21 – датчик удара боковой подушки безопасности со стороны переднего пассажира (передняя дверь); 22 – пиропатрон заряда газогенератора натяжителя ремня безопасности переднего пассажира; 23 – пиропатрон заряда газогенератора верхней подушки безопасности переднего пассажира; 24 – датчик удара боковой подушки безопасности за передним пассажиром (задняя стойка кузова); 25 – центральный блок управления систем комфорта; 26 – пиропатрон заряда газогенератора отключения аккумуляторной батареи
Автомобили, оснащенные системой airbag для водителя и пассажира переднего сиденья, можно отличить по надписи на мягкой панели рулевого колеса и на правой стороне панели приборов.
Основными элементами системы Airbag являются:
- набор инерционных электромеханических и электронных датчиков (3….5)
- пиропатроны газогенератора (источник энергии)
- подушки безопасности для водителя (в рулевом колесе) и пассажира (справа в панели приборов)
- устройство электронного контроля и управления
- контрольная лампа на приборной панели
Датчики
Электромеханические ударные датчики работают по принципу обычного концевого выключателя – в трубке находится металлический шарик, который при резком ударе преодолевает сопротивление пружин и замыкает контакт, при этом образуется электрическая цепь, необходимая для работы системы.
В настоящее время вместо механических применяются электронные датчики. Такой датчик состоит из корпуса, блока обработки данных и микромеханического датчика ускорения, который может быть пьезоэлектрическим, конденсаторным или другого типа.
Датчик ускорения конденсаторного типа устроен, упрощенно выражаясь, как конденсатор. Отдельные пластины конденсатора закреплены неподвижно. Сопряженные с ними элементы являются подвижными и выполняют роль сейсмической массы. При столкновении сейсмическая масса, в данном случае подвижные пластины, перемещается в направлении к неподвижным пластинам и емкость такого конденсатора меняется. Блок обработки данных обрабатывает эту информацию, переводит ее в цифровой вид и передает данные в блок управления подушками безопасности.
Рис. Схема работы датчика ускорения конденсаторного типа:
1 – неподвижная пластина; 2 – подвижная пластина; 3 – блок обработки данных; а – состояние покоя; б — столкновение
Вместо датчиков ускорения для распознавания столкновения отдельные производители автомобилей устанавливают датчики давления . С помощью этих датчиков достигается более быстрое обнаружение удара в область двери.
Инерционные датчики устанавливаются в бампере, в моторном отсеке, в стойках или в районе подлокотника. В память датчиков заложены просчитанные заранее параметры, которые для данной модели автомобиля означают превышение допустимого удара. В случае аварии датчики посылают сигнал на электронный блок управления. В большинстве современных систем фронтальные датчики рассчитаны на силу удара при скорости от 25…50 км/час, боковые могут срабатывать при более слабых ударах. От электронного блока управления сигнал поступает на основной модуль, который состоит из компактно уложенной подушки, соединенной с газогенератором.
Пиропатрон газогенератора
Расплавляемая проволока или фронт пламени в пределах элемента зажигания (капсюля) приводят в возбуждение газогенераторы надувной подушки безопасности. В современных конструкциях срабатывание капсюля для зажигания газогенератора происходит от переменного тока с целью предупреждения возникновение короткого замыкания в электрической системе питания постоянного тока автомобиля (неисправности в электропроводке). Для создания переменного тока применяется конденсатор, включенный в конструкцию зарядного капсюля и подсоединенный последовательно в цепь возбуждения, который заряжается, разряжается или перезаряжается приблизительно с частотой 100 кГц.
В газогенераторе, называемом часто пиропатроном (таблеткой) диаметром 10 см и толщиной 1 см, используются кристаллы твердого топлива, при сгорании которого выделяется газ, заполняющий, а точнее, надувающий подушку. Топливом обычно выступает ядовитый азид натрия (NaN3), 45% массы которого при сгорании превращается в чистый азот, а остальное – в углекислый газ (СО2), окись углерода (СО), воду (Н2О) и твердые частицы. Электрический импульс поджигает пиропатрон или плавит проволоку и кристаллы превращаются в газ. Сигналом для срабатывания пиропатрона служит электрический импульс от датчиков удара (ускорения или давления), поступающих напрямую или через электронный блок. Хотя процесс сгорания и происходит быстро, он не носит взрывного характера. Сгорание происходит в 3 этапа: поджигание, возгорание для запала и горение рабочего заряда. В очень короткое время система развивает мощность до 60 кВт, но взрыва не происходит. Сгорание топлива и наполнение подушки объемом приблизительно 50…60 л для водителя длится 30…35 мс, подушка безопасности для пассажира объемом приблизительно 100…140 л устанавливается в зоне перчаточного отсека и наполняется приблизительно за 50 мс. Это время меньше времени моргания глаза, которое составляет 100 миллисекунд.
Для предотвращения травм от надувания подушки движущей со скоростью 200…300 км/час навстречу грудной клетке, современные подушки надуваются в два этапа: сначала примерно на 70 %, а при соприкосновении с телом полностью, для этого применяются двухступенчатые газогенераторы.
Благодаря радиальному распрямлению воздушного мешка и последовательному воспламенению зарядов в таких газогенераторах существенно снижается нагрузка, которая действует на водителя при аварии. В зависимости от тяжести и вида аварии промежуток между срабатываниями обоих пиропатронов может составлять примерно от 5 мсек. до 50 мсек. Срабатывают всегда оба заряда, для исключения случаев, когда после раскрытия подушки безопасности остается еще один не сработавший пиропатрон.
Подушки безопасности
При аварии блок управления подушками безопасности дает команду на воспламенение первого заряда. Образующееся давление ускоряет поршень, который открывает газовый баллон. Выделяющийся газ наполняет и раскрывает подушку безопасности. В результате сгорания второго заряда в воздушный мешок поступает дополнительное количество газа.
Рис. Пиропатроны с газовым баллоном:
1 – первый запал; 2 – первый заряд; 3 – шток с поршнем; 4 – защитная пленка; 5 – каналы подачи газа в подушку безопасности; 6 –газовый баллон; 7 – второй заряд; 8 – второй запал
Скорость наполнения подушки выбрана в соответствии с временем перемещения водителя (пассажира) при столкновении с подушкой. Сразу же после наполнения, но медленнее, за 200 миллисекунд подушка сдувается.
Оптимальное для обеспечения время наполнения подушки – 30…55 миллисекунд. Газ (азот или другой безопасный для человека) в подушку поступает через специальный фильтр. В развернутом состоянии подушка находится очень короткое время (до 1 с), так как газ через специальные отверстия быстро выходит в салон, чтобы подушка не задушила защищаемого пассажира.
Устанавливаются датчики в салоне, в передней части автомобиля, или в дверях, при этом их количество может колебаться от трех до десяти. На срабатывание датчиков влияет не только скорость автомобиля, но и характер столкновения (под каким углом, с каким препятствием). В то же время экстренное торможение с любой скорости не может заставить сработать датчик удара. На случай выхода из строя аккумулятора некоторые системы снабжены специальным конденсатором, который отдает накопленную энергию для открытия подушек безопасности.
Подушку изготавливают из нейлона толщиной 0,45 мм. Для герметичности внутреннюю сторону покрывают очень тонким слоем синтетической резины – неопреном или специальной силиконовой резиной. Современные подушки подразделяются на три типа: фронтальные, боковые и потолочные.
Наполнение подушек в салоне – а их обычно от 2 до 6 – сопровождается повышенным шумом, уровень которого иногда достигает 140 дБ, что опасно для барабанных перепонок. Для уменьшения шума срабатывают только нужные подушки, и то в разное время: например, через 20 миллисекунд после столкновения – водительская, еще через 17 миллисекунд – пассажирские. Причем если в салоне нет пассажиров, подушки безопасности не срабатывают, так как в сиденья устанавливают специальные датчики, фиксирующие наличие пассажиров.
Устройство электронного контроля и управления
В большинстве существующих в настоящее время конструкций используется электронный блок, который устанавливается в пассажирском салоне для координированного срабатывания систем защиты. Вычисления замедлений электронного блока срабатывания основаны на данных датчиков ускорения, используемых для контроля сил замедления, которые сопровождают столкновение автомобиля. Центральный электронный блок возбуждения должен отвечать требованиям:
- идентификации ДТП или столкновения, основанной на данных, получаемых от электронного датчика ускорения и механического «детектора безопасности» или от двух электронных датчиков ускорения (контроль с «полностью электронным распознаванием» со схемой резервирования)
- быстрого реагирования управляющих цепей, надувных подушек безопасности и натяжных устройств ремней безопасности, основанного на алгоритмах цифрового запуска специального назначения, в ответ на различные виды ДТП (лобовое столкновение, лобовое со смещением, столкновение или наезд под некоторым углом, наезд на опору и т. п.)
- стабильного напряжения и резервирования питания
- избирательного срабатывания натяжного устройства ремня безопасности в соответствии с управляемым состоянием узла лента ремня — пряжка
- определения двух порогов срабатывания в зависимости от того, действительно ли пользователь автомобиля использует ремень безопасности (высокий или низкий порог срабатывания интерфейса последовательной диагностики)
Контрольная лампочка
Для контроля исправности системы надувных подушек может применяться система контроля. При включении зажигания около 10 сек горит контрольная лампочка, которая должна затем погаснуть. Если лампочка не горит не гаснет или загорается во время движения это свидетельствует о неисправности системы.
Исследования специалистов свидетельствуют о том, что риск гибели пешехода при ударе о капот автомобиля, двигающегося со скоростью всего 40 км/ч, достигает 100%. Для решения этой проблемы компании активно работают над созданием подушек безопасности для пешеходов. Эта система защиты включает две подушки – большую, охватывающую переднюю часть автомобиля (бампер, радиаторную решетку, фары и кромку капота) и маленькую, которая размещается у лобового стекла, защищая голову пешехода. Опасное приближение к пешеходам и животным распознаются специальными датчиками. Открываться эти подушки будут непосредственно перед столкновением.
Подушка безопасности – один из главных элементов автомобиля. Она находится в салоне и «оживает», едва машина встречает препятствие. Это оснащение способно предупредить множество травм во время ДТП.
[ Скрыть ]
Характеристика подушек безопасности
Ниже мы поговорим детальнее обо всех технических параметрах и характеристиках этой «надувной» защиты.
Назначение и функции
Главной заботой подушки безопасности в автомобиле является забота о водителе и пассажирах. Она предотвращает столкновение людей, находящихся в машине, с приборной панелью, стеклами и другими предметами, которые могут нанести вред. Если в машине будет находиться ремень и подушка, травмы минимизируются.
Обычно она находится в рулевой ступице, и открывается за 15-30 миллисекунд, как раз в то время, когда машина уже столкнулась с препятствием, но водитель не ударился об руль.
Она состоит из таких элементов:
- надувной мешок из плотного эластичного материала;
- контрольная лампа;
- датчик, который мгновенно срабатывает при столкновении автомобиля.
Принцип действия
Устройство срабатывает таким образом:
- Автомобиль встречает на своем пути препятствие.
- При столкновении срабатывает датчик, который находится в составе подушки. Вся система «просыпается» и начинает действие.
- От системы поступает сигнал к детонатору и тот провоцирует наполнение «мешка» газом, который находится под давлением. Она в мгновение заполняется газом и увеличивается в размерах.
- За доли секунд раскрывается, принимая на себя удар. Подавив его, сдувается и опадает (автор — Сергей Громов).
Плюсы и минусы
- защищает грудь и голову;
- она не мозолит глаза, незаметна в салоне;
- за ней не нужно ухаживать.
- иногда может сработать сама собой;
- при наполнении издает сильный шум;
- подушка безопасности водителя не работает, если машина переворачивается или происходит боковое столкновение.
Виды подушек безопасности
Давайте рассмотрим, какие бывают разновидности этих средств защиты в авто.
Фронтальные
Из названия можно понять, что это приспособление находится спереди и предназначено для того, чтобы защитить находящихся в автомобиле людей. Когда машина ударяется капотом о препятствие, срабатывает датчик и фронтальные подушки безопасности тут же выскакивают. Они уменьшают риск удара, предупреждают переломы и серьезные травмы внутренних органов.
Они расположены с водительской и пассажирской стороны и имеют разные размеры. Руль с подушкой безопасности находится значительно ближе, чем панель, из которой возникает подушка со стороны водителя. Она имеет кнопку, которой пользуются в том случае, если впереди сидит ребенок.
Кроме этого, нужно соблюдать правила, иначе она навредит. Человек, сидящий на пассажирском сидении, не должен держать в руках предметы, а также упираться коленями в место, где расположено устройство.
Передние боковые
Они не так популярны, как предыдущие и преимущественно устанавливаются на дорогие автомобили. Назначение данных подушек элементарно: они защищают плечи, бока и тазовые кости при боковом ударе машины. Они устанавливаются по обеим сторонам от передних кресел. Боковые подушки также имеют некоторые меры предосторожности: например, не следует держать в карманах острые, громоздкие предметы. При раскрытии они могут навредить человеку.
Шторки
Этот вид предназначен для защиты головы водителя и пассажиров в случае бокового столкновения.
Шторки безопасности могут быть двух видов:
- для передних кресел;
- для передних и задних кресел.
Шторки устанавливаются в боковой части крыши автомобиля, над окнами и в боковых стойках. Они раскрываются так, чтобы закрыть собой боковые стекла и предупредить ранения осколками и травмы твердыми предметами.
Коленные
Этот вид предназначен для защиты ног и, в частности, коленных чашечек при столкновении капота машины с препятствием. Она находится в нижней части приборной панели под рулевым колесом. В случае раскрытия коленной подушки необходимо просчитать регулировку водительского сидения, ведь ноги должны находиться не менее чем в 10 см от нижней части приборной панели.
Задние боковые
Этот вид предназначен для задних пассажиров, и защищает плечи, тазовые кости и бока. Они преимущественно размещены в нижней части боковой обшивки салона. Такие приспособления для безопасности не особо популярны и выпускаются в малом количестве.
Меры безопасности
Можно сделать вывод, что подушки безопасности могут изредка не только приносить пользу, но и причинять вред. Это случается при неправильном использовании.
Чтобы избежать травм нужно следовать правилам:
- Между человеком и безопасным устройством должно быть расстояние не менее 25 см иначе возникнет травмоопасная ситуация.
- Если ребенок находится впереди, он должен сидеть в специальном кресле. Оно должно быть отстранено назад как можно сильнее. Если ребенок слишком мал, он должен находиться на заднем сидении в специальном кресле, тщательно закрепленный во избежание травм. Если с пассажирской стороны на приборной панели находится подушка безопасности, тогда ребенка не стоит сажать спереди.
- Пассажиры, которые находятся внутри, должны быть пристегнуты ремнями безопасности. Если автомобиль во что-то врежется на своем пути, ремень замедлит скорость движения тела.
Если правильно пользоваться приспособлением, оно убережет от травм, и, возможно, даже сохранит жизнь.
Способы проверки работоспособности
Иногда проверить приспособление, которой в случае опасности убережет от травм или гибели просто необходимо, например, если автомобиль побывал в ДТП или был в ремонте. Иногда при покупке машины необходимо изучить салон и обратить особое внимание на надписи Airbag. Таким образом выполняется визуальная проверка. Если на надписи и на панели заметны потертости или царапины, имеется большая вероятность, что подушка была заменена.
Чтобы выяснить, находится ли она в надлежащем виде, необходимо после осмотра салона на предмет повреждений, осмотреть само приспособление для безопасности. Можно снять крышку с руля, ведь подушка срабатывает мгновенно при любом более или менее серьезном столкновении.
Покрытие надувного мешка должно быть без царапин и порезов. На газогенераторе, который наполняет приспособление газом, тоже не должно быть повреждений.
Кроме визуального осмотра можно воспользоваться также и электронной проверкой, встроенной в приборную панель. В случае неисправности, на приборной панели будет мигать лампочка, которая буквально кричит о том, что езда на автомобиле небезопасна.
Если вы видите неисправность или царапины, можно сделать неутешительный вывод, что продавец перед продажей изменил настройки в приборной панели, чтобы скрыть поломку от потенциального покупателя. Некоторые продавцы таким образом пытаются сбыть машины с уже сработавшими и поврежденными устройствами безопасности.
Фотогалерея
Ниже представлены фотографии, благодаря которым наглядно можно увидеть, каким образом действует подушка безопасности.