Безопасность в новом автомобиле это неотъемлемая часть, а не опция. Разрабатываются все новые и новые виды систем и технологии. Рассмотрим принцип работы, разновидность и устройство подушек безопасности.

Содержание статьи:

Подушка безопасности сейчас намного чаще востребована, как опция, чем на пример кондиционер или же современная аудиосистема. Главным предназначением подушек безопасности (в машинах обозначается как airbag) считается смягчение удара пассажиров и водителя об рулевое колесо, и другие части кузова, окна. Как правило, он применяются с ремнями безопасности. Впервые система безопасности была внедрена в 1953 году, когда Уолтер Линдерер опубликовал свой патент.

Виды подушек безопасности автомобилей

Как правило, на современные автомобили имеют по несколько подушек безопасности. Ранее устанавливали только подушку безопасности водителя, далее добавили для переднего пассажира. В нынешних моделях устанавливают по всему периметру, в разных местах салона. По типу подушки разделяют зависимо от их месторасположения. Первые это фронтальные, далее идут боковые, головные, центральная подушка, коленные и подушка безопасности для пешехода. Последний вариант устанавливается снаружи, между капотом и ветровым стеклом.

Фронтальные

Впервые свое применение нашли на машинах марки Mercedes-Benz в 1981 году. Как правило, это передние подушки безопасности водителя и пассажира. В свою очередь пассажирскую можно отключать по желанию. Зачастую в современных автомобилях, конструкцией предусмотрено двухступенчатое или многоступенчатое срабатывание. Все зависит от сложности аварии (чаще это адаптивные подушки безопасности). По всем правилам подушка безопасности водителя устанавливается в рулем колесе, для переднего пассажира – в верхней части передней панели.

Боковые подушки безопасности

Главным назначение боковых подушек считается снижение риска травмировать тазовую часть, грудную клетку и брюшную полость. Как правило, боковой удар один из самых непредсказуемых и больных. Впервые применение боковых подушек на своих автомобилях задействовала компания Volvo в 1994 году. Этот вид подушек устанавливался как опциональный вариант, к основным передним.

Обычно местом расположения боковых подушек считается спинка переднего сиденья. Хотя в современных автомобилях можно найти их и в спинках задних сидений. Самыми качественными считаются подушки безопасности с двухкамерной конструкцией. Их нижняя часть более жесткая, для защиты таза, а верхняя часть мягкая, чтоб защитить грудную клетку.

Шторки или головные подушки

Судя с названия, то понятно их главное предназначение. В списке производителей автомобилей они еще значатся как шторки. При боковом ударе шторки защитят голову от удара об стекло дверей. Самыми первыми данную технологию применила компания Toyota в 1998 году.

В зависимости от модели машины может располагаться в передней части крыши, так же между стойками и на задней части крыши салона. Защита идет для передних и задних пассажиров.

Коленная

Само название, говорит о назначении, защита коленей и голеней от травм немало важно при столкновении. Зачастую располагается под рулем. Впервые были установлены на автомобили Kia в 1996 году. Кроме водительской, так же устанавливают и для переднего пассажира, под бардачком.

Центральная защита

Начиная с 2009 года, в автомобилях Toyota появилась центральная подушка безопасности. Главным назначением является снижение вторичного удара пассажиров при боковых столкновениях. Зачастую располагается в подлокотнике между передним рядом сидений. Для заднего ряда сидений располагается в центральной части спинки.

В современных автомобилях, кроме Toyota, такие же используются в автомобилях Mercedes-Benz (система безопасности Pre-Safe второго поколения). Таким образом, при боковом ударе эта подушка смягчает повторный возвратный удар пассажира.

Подушка безопасности пешехода

Начиная с 2012 года, компания Volvo стала внедрять в свои автомобили подушку безопасности пешехода. В отличии от всех вышеперечисленных вариантов, данный вид размещается снаружи автомобиля, между ветровым стеклом и капотом. Таким образом, если водитель сбил пешехода, подушка безопасности смягчает удар и предотвратит от серьезных ушибов.

Устройство механизма

Устройство выглядит как мягкая оболочка и в нужный момент наполняется газом, так же в набор идет газогенератор и система управления. Сама подушка изготовлена из нейлоновой ткани, для того чтоб смазать подушку и не прорвать во время срабатывания, используется тальк или крахмал. Их часто можно наблюдать в воздухе во время срабатывания подушки.

Главным назначением газогенератора является наполнение самой подушки газом. Таким образом, это уже модуль подушки безопасности. Между собой газогенераторы отличаются по форме (трубчатые и круглообразные), по характеру работы (с двухступенчатым и одноступенчатым срабатыванием) и по способу газообразования (гибридные и твердотопливные).

Самым распространенным считается твердотопливный, он состоит из корпуса, пиропатрона и определенного заряда твердого топлива. Как правило, топливо воспламеняется от пиропатрона, в результате получается газ азот.

Гибридный же газогенератор состоит из пиропатрона, газового заряда под высоким давлением аргона или сжатого азота, корпуса и заряда твердого топлива. Само наполнение подушки происходит сжатым газом, в результате выталкивания заряда из твердого топлива.

В систему управления подушками входят традиционные датчики удара, центральный блок управления и исполнительное устройство (газогенераторный пиропатрон).

Принцип работы

Главным стартом для активации является удар. В зависимости от того, в какую часть и какой силы удар, активируются только нужные подушки безопасности. Как только происходит удар, срабатывают датчики удара, далее информация о силе и место удара передается в центральный блок управления. Блок обрабатывает полученные данные и определяет необходимость срабатывания конкретных подушек, а так же их время и силу.

Параллельно с подушками информация передается и на другие датчики и системы, к примеру, систему экстренного торможения или подачи сигнала SOS. Если сила удара не значительная, то могут сработать только ремни безопасности, а могут сработать и в пару с подушками безопасности.

В пару с сигналом на разные системы, подается сигнал на газогенератор соответствующих подушек безопасности. В среднем время срабатывания подушек составляет порядка 40 мс. Благодаря газогенератору обеспечивается раскрытие и нагнетание подушек. Как только подушка соприкоснулась с человеком и отработала, она разрывается и сдувается.

Всегда и во всех автомобилях используются одноразовые подушки безопасности. Если же в салоне произошло возгорание, и температура достигла 150-200 °C, то подушки автоматически срабатывают.

Условия для срабатывания

Главными условиями для срабатывания фронтальных подушек безопасности можно считать:

• превышение порога (силы) удара при лобовом столкновении;
• резкий наезд на твердую часть при большой скорости (бордюр, тротуар, стенка ямы и т.д);
• твердое приземление после прыжка автомобиля;
• падение машины;
• косой или прямой удар в переднюю часть машины.

Передние подушки не сработают, если удар пришелся на боковую или заднюю часть. Как правило, в таких случаях сработают боковые и задние. Стандартного алгоритма срабатывания нет, его часто дорабатывают и совершенствуют. В современных алгоритмах учитывается скорость движения автомобиля, скорость замедления, смена веса и места расположения пассажира. Некоторые производители учитывают силу срабатывания ремня безопасности и наличие детского кресла в салоне.

Видео о принципе работы подушек безопасности:

Это авторский, с замечаниями из российской практики, перевод статьи «Air Bag Deployment Criteria », опубликованной в 2014 году Kenneth Solomon и Jesse Kendall в журнале «The Forensic Examiner® », официальном рецензируемом научном журнале Американского колледжа Института судебных экспертов, который приобрел популярность и признание в качестве ведущего судебно-экспертного журнала в мире.

И так как наши люди в булочную на такси такие журналы не читают, эта статья на «Праворубе» будет полезна как адвокатам по ДТП, так и читающим автоэкспертам. Адвокатам – как информация для допросов в суде нечитающих автоэкспертов с целью разъяснения им их пустых заключений, а читающим автоэкспертам – для того, чтобы не давать заключения на основе шаманского камлания.

Введение

Модули управления подушек безопасности используют сложные алгоритмы для принятия решений о развертывании на основе оценки серьезности аварии, связанной с изменением скорости движения транспортного средства или замедления в течение некоторого времени. Из-за того, что алгоритмы управления являются ноу-хау производителя, их фактические значения порогов скорости, ускорения, или деформации (пути) для развертывания подушки безопасности при столкновении не известны. Значения этих параметров и алгоритмы производители автомобилей не разглашают, ограничиваясь декларативными «сильный удар» или «удар достаточной силы» в руководствах владельцев, а дилеры их просто не знают, при этом разыгрывая перед клиентами спектакли с тестирующими модули управления приборами.

Действительно, столь размытые критерии нетехнического характера создают тупиковые ситуации при предъявлении судебных претензий со стороны владельцев автомобилей, у которых подушки безопасности не сработали в ДТП, или сработали произвольно без видимых причин. Это так же создает благоприятную почву для мошеннических инсценировок ДТП, заключающихся в «перекидке» на практически не деформированный автомобиль панелей со сработавшими подушками безопасности.

Однако величины технических параметров, необходимые для развертывания подушки безопасности, могут быть установлены путем исследования результатов лабораторных краш-тестов автомобилей конкретных производителей.

Задачи статьи

1. Получение информации и понимание работы системы управления подушками безопасности и ее компонентов.
2. Получение информации и понимание, когда должны или не должны сработать подушки безопасности.Статья содержит введение в системы управления подушками безопасности и процессами их срабатывания, краткую историю датчиков удара. Описаны переменные, используемые в алгоритмах развертывания подушек безопасности, приведены сравнительные примеры с использованием нескольких запатентованных систем управления. Показан способ оценки диапазона скорости, замедления или деформации (пути), являющегося порогом для развертывания подушки безопасности.

Процесс развертывания подушек безопасности

Целью подушки безопасности является обеспечение упругой мягкой прокладки между пассажирами и интерьером автомобиля. Для достижения этой цели подушки должны быть полностью наполнены газом в короткий промежуток времени и ранее, чем пассажиры вступят с ними в контакт. Быстрое развертывание подушки потенциально может привести к смертельным травмам людей, если они уже находятся в контакте с подушкой безопасности во время ее раскрытия. Поэтому подушки безопасности должны иметь систему управления, которая может правильно распознавать, что происходит столкновение. При этом распознать достаточно рано, чтобы подушка безопасности успела раскрыться безопасно.

Подушка безопасности раскрывается после того, как электрический сигнал на раскрытие послан детонатору от модуля управления подушкой безопасности. Этот сигнал инициирует химическую реакцию, которая быстро надувает газом воздушный мешок из нейлоновой ткани. Газ содержит частицы пыли из материала, используемого для смазки мешка (как правило, тальк и кукурузный крахмал). После полного развертывания подушки газ выходит через небольшие вентиляционные отверстия. Отверстия имеют размеры и расположены так, чтобы уменьшать объем мешка с разной скоростью, в зависимости от типа транспортного средства.

История датчиков удара

Ранние системы раскрытия подушки безопасности использовали для обнаружения удара механические датчики, которые затем были изъяты из употребления на американском рынке около 1994 года. Такие датчики, как, например, «rolamite », содержали металлические ролики, стабилизированные в положении режима ожидания с помощью пружины или магнита.

При ударе за пределами предназначенного порога пружина или магнит не могли больше удерживать металлическую массу на месте. Масса перемещалась и нажимала на контакт, посылая электрический сигнал на модуль управления подушки безопасности. Системы с механическими датчиками, как правило, неточны в интерпретации небольших столкновений. Движения в механических датчиках может быть недостаточно при лобовых столкновениях, из-за чего срабатывание может происходить с задержкой. Современные датчики удара сейчас основаны на микроэлектромеханических системах (MEMS).

Новые системы распознавания удара

Новые датчики MEMS удара измеряют ускорение акселерометром, который посылает непрерывный поток данных в модуль управления подушки безопасности. Акселерометры, как правило, пьезоэлектрические или переменно емкостные датчики. Наиболее распространенным MEMS акселерометр, который используется сегодня, ADXL-50 производства Analog Devices.

Автору приходилось встречать заключения законченных идио «нечитающих» автоэкспертов, в которых они визуальным осмотром или органолептическим методом устанавливают неисправность датчика удара. Их логика ограничена примитивной цепочкой «был удар – подушки не сработали – значит, не исправен датчик удара». На самом деле процедуры тестирования таких датчиков основаны (на не утвержденных Минюстом, и, значит, на не признаваемых госэкспертами научными) алгоритмах типа Гаусса-Ньютона , требуют наличия специального программного обеспечения и оборудования . Примеры многочисленных тестов можно посмотреть на ютюбе, а при необходимости можно найти на сайте производителя официальный регламент тестирования и калибровки конкретной модели датчика.

https://youtu.be/ycThnu3k_vc

По мере того, как прицеленные к упругим элементам массы движутся относительно корпуса датчика за счет ускорения, специальные пластины, прикрепленные к массам, приближаются к другим неподвижным пластинам. Изменение расстояния между пластинами влияет на емкость датчика, или на способность удерживать электрический заряд. Это изменение емкости легко измеряется, и затем превращается в изменение напряжения. Изменение напряжения напрямую зависит от силы инерции из-за ускорения, а показания интерпретируются модулем управления подушки безопасности как ускорение. Алгоритм модуля управления может определить, является ли развертывание подушки безопасности необходимым, на основе заложенной в него математической модели импульсов ускорения во времени.

Процесс принятия решения

Модуль управления подушки безопасности (ACM) получает непрерывный сигнал от каждого датчика MEMS и записывает данные в течение определенного периода после специфического события. С помощью центрального процессора (CPU) он выполняет алгоритмические вычисления и дает или не дает команду для развертывания подушки безопасности. Алгоритмы определения степени тяжести удара работают путем оценки одного или нескольких кинематических параметров (ускорение, его производных или интегралов), список которых приведен приведены в таблице 1 ниже. Примеры блок-схем алгоритмов принятия решения показаны на следующих рисунках.

Таблица 1.

Блок-схема алгоритма, использующего параметры: изменение скорости, путь и плотность энергии.

Блок-схема алгоритма, использующего параметры: замедление и рывок (толчок).

Блок-схема алгоритма, использующего параметры: ускорение и изменение скорости.

Варианты алгоритмов
Системы распознавания удара сильно различаются между патентами. Большинство систем, запатентованных после 1995 года, используют изменение скорости «дельта-V», ускорение, или рывок, как параметры для включения системы пробуждения и для раскрытия подушек безопасности. Последние системы также включают системы анализа наличия пассажиров и анализа расстояния до пассажира. В подходах, использованных в период между 1995 и 2008 годами несколькими изобретателями, различия весьма существенны. Однако команда для срабатывания подушек безопасности зависит от одного или более из набора основных кинематических параметров, описанных выше.

Когда раскрываются подушки безопасности

В соответствии с позицией Национального управления по безопасности движения департамента транспорта США (закреплено в соответствующем стандарте США, которого придерживаются и ряд широко известных иностранных производителей автомобилей ), «подушки безопасности, как правило, предназначены для развертывания при фронтальных и почти фронтальных столкновениях, которые сравнимы с ударом в неподвижный жесткий барьер на скорости примерно от 8 до 14 миль в час». Определенные пороговые значения откалиброваны каждым производителем в соответствии с размером транспортного средства и жесткостью его конструкции. Система управления активируется для различения событий, таких как попадание в выбоину или столкновение с другим автомобилем. Это, как правило, имеет место, когда два последовательных импульса ускорения менее (примерно) -1g для небольших транспортных средств или менее (примерно) -2g для больших автомобилей, происходят в течение 10 миллисекунд. После пробуждения принимается решение либо раскрыть подушки безопасности, либо вернуться в нормальное состояние.

Из-за статуса «ноу-хау» алгоритмы управления и значения кинематических параметров для развертывания подушки безопасности при столкновении не известны. Однако, используя директиву NHTSA для подушек безопасности, в части их разворачивания при фронтальном ударе в барьер при скорости от 8 до 14 миль/ч, диапазон пороговых значений кинематических параметров может быть оценен с помощью известных значений жесткости транспортных средств и их массы.

Оценка пороговых значений

При столкновении величина деформации С (в дюймах) при заданной скорости удара V (в милях в час) связана с отношением жесткости транспортного средства k (в фунт/дюйм) и его весом w (в фунтах) с помощью следующего уравнения:

Время от начала воздействия до момента достижения максимального импульса при ударе:
Заменяя в первом выражении отношение C/V из второго выражения, получаем:
Жесткость автомобиля k может быть определена из результатов краш-тестов с учетом массы автомобиля m , деформации C , и скорости удара V . Жесткость автомобиля рассчитывается по формуле:

Таблица 2 показывает соответствующий спектр замедлений и деформаций (перемещений) в краш-тестах на фронтальный удар, для автомобилей, на которых имеются подушки безопасности, учитывая расчетное время для максимального импульса удара и для различных автомобилей по жесткости и массе.

Таблица 2


Видно, что нет существенной корреляции между весом автомобиля и его жесткостью. Две машины аналогичного веса могут иметь очень разные значения жесткости, как видно из сравнения 2010 Ford Fusion и 2010 Toyota Prius. Оба транспортных средства имеют примерно одинаковый вес автомобиля, но жесткость переда Toyota Prius значительно больше, чем жесткость Ford Fusion. Так как величина деформации и продолжительность воздействия на Ford Fusion больше, подушке безопасности Ford Fusion нужно будет раскрыться в пределах значения замедления меньших, чем те, которые требуются для Toyota Prius.

Сравнение значений

Условия реальных столкновений часто не совпадают с ударом в жесткий неподвижный барьер, и это надо учитывать при сравнении диапазонов фактических (из краш-тестов) и расчетных значений параметров. Продолжительность воздействия существенно не изменяется со скоростью удара, но в значительной степени зависит от типа столкновения. Подушки безопасности могут не развернуться, если есть жесткий удар, как наезд на столб, где деформируется только одна часть автомобиля. Подушки безопасности иногда не срабатывают, когда воздействие происходит постепенно, в течение длительного периода времени, как, когда автомобиль едет под или над другим объектом. Подушки безопасности могут не развернуться в столкновениях, в которых относительная жесткость столкнувшихся автомобилей сильно отличается. Например, столкновение передней части одного автомобиля и боковой стороны другого автомобиля. Кроме того, столкновения, которые происходят при острых углах, не всегда приводят к развертыванию подушек безопасности, так как значительного замедления в направлении продольных осей автомобилей (в направлении, измеряемом датчиком удара) не происходит.

Пример: подушки безопасности не раскрылись

Примером удара, где было значительное изменение скорости, но фронтальные подушки безопасности не сработали, было ДТП с участием Chevrolet Equinox 2007 года со встречным мотоциклом Harley-Davidson. Модуль управления подушки безопасности в Equinox зафиксировал максимальное изменение скорости 9.27 миль в час. Это значение находится в пределах диапазона от 8.0 до 14.0 миль в час, в котором ожидается развертывание подушек безопасности (как в случае фронтального удара в жесткий неподвижный барьер). Однако максимальное замедление было 3.27g. Это замедление было значительно ниже расчетного значения в диапазоне развертывания от 7.5g до 13.2g, как показано в таблице выше. Таким образом, фронтальные подушки безопасности не должны были сработать.

Пример: подушки безопасности раскрылись

Примером удара, который не привел к существенному изменению в скорости, но подушки безопасности раскрылись, было ДТП с участием Chevrolet Corvette 2007 года, который снес несколько дорожных знаков, деревьев и дорожных столбиков на очень высокой скорости. Автомобиль ударил первый объект на скорости более чем 60 миль в час, и модуль управления подушек безопасности зафиксировал максимальное изменение скорости 4.96 миль в час, что значительно ниже диапазона от 8.0 до 14.0 миль в час, в котором ожидается развертывание подушек безопасности (как в случае фронтального удара в жесткий неподвижный барьер). К счастью для пассажира и водителя, зафиксированное максимальное замедление во время удара было 11.3g, которое находится выше расчетного порогового диапазона от 6.1g до 10.6g из таблицы выше. В результате подушки безопасности раскрылись и спасли жизнь пассажира и водителя.

Заключение

Подушки безопасности должны иметь систему управления, которая может распознавать удары правильно и достаточно рано, и раскрывать подушки безопасности безопасно. Системы развертывания обычно используют электронные датчики, которые постоянно сообщают ускорение автомобиля модулю управления подушками безопасности. Модули используют сложные алгоритмы, чтобы принять решение о раскрытии подушек безопасности на основе одного или более кинематических переменных. Из-за статуса «ноу-хау» алгоритмов развертывания значения скорости, ускорения или деформации, используемые в этих алгоритмах, неизвестны. Вместо этого, диапазоны значений скоростей удара, замедлений или деформаций могут быть рассчитаны на основе данных краш-тестов и затем использованы для экспертной оценки, должны ли были раскрыться подушки безопасности в случае конкретного столкновения .

Ссылки на источники

1. Collision Safety Institute. (2011). Bosch Crash Data Retrieval System – Crash Data Retrieval. Data Analyst Course Manual.
2. Huang, Mathew. (2002). Vehicle Crash Mechanics. CRC Press.
3. US Department of Transportation National Highway Traffic Safety Administration. (2003). What You Need to Know About Air Bags - DOT HS 809 575.

Об авторах

Джесси Кендалл получил степень бакалавра наук в области гражданского строительства в Университете Вермонта в Берлингтоне, штат Вермонт. Он завершил свою инженерную стажировку в Денвере, штат Колорадо, работая в строительных консалтинговых фирмах, прежде чем стать лицензированным профессиональным инженером в шести штатах. С более чем пятнадцатью лет опыта в гражданском строительстве, Джесси Кендалл сейчас живет и работает в Калифорнии в Института анализа риска и безопасности, специализирующимся в области судебной инженерии и реконструкции обстоятельств ДТП.

Доктор Соломон получил степень бакалавра наук, магистра наук и доктора в области машиностроения в Лос-Анджелесе. Доктор Соломон также имеет профессиональные инженерные лицензии. Доктор Соломон проводит исследования в области реконструкции ДТП и биомеханике в течение более 40 лет, имеет более чем 200 научных публикаций в международных изданиях, доклады и презентации. Им и в соавторстве написаны 13 книг. Он работал в качестве старшего научного сотрудника с RAND Corporation, преподавал на факультете в Высшей школе RAND, в Калифорнийском университете, Университете Южной Калифорнии, в Военно-морской аспирантуре, Университете Джорджа Мэйсона и академии шерифов Orange County.

Долгие годы надежный ремень безопасности оставался единственным средством пассивной безопасности автомобилиста. Шли дебаты по поводу их безопасности, особенно в отношении детей, но с течением времени, многие страны приняли законы об обязательности ремней. Статистика показывает, что использование ремней безопасности спасло тысячи жизней людей, которые могли бы погибнуть при столкновении.

Как и ремни безопасности, концепция пневмоподушки - мягкой подушки, срабатывающей при столкновении - давно витала в воздухе. Первая патентная заявка на надувное устройство для защиты пассажиров при жесткой посадке самолетов была подана во время Второй мировой войны. В 1980-х первые промышленные подушки безопасности появились в автомобилях.

Начиная с 1998 года, все новые автомобили, продаваемые в Соединенных Штатах, были обязаны иметь подушки безопасности со стороны как водителя, так и пассажира (закон распространился на легкие грузовики в 1999 году). На сегодняшний день статистика свидетельствует о том, что подушки безопасности снижают риск смерти в случае прямой лобовой аварии примерно на 30 процентов. Затем последовали подушки безопасности, вмонтированные в сиденья и двери. Сегодня некоторые машины имеют гораздо больше, чем две подушки - шесть или даже восемь подушек безопасности. Из-за тех же противоречий, которые когда-то происходили при внедрение ремней, подушки безопасности являются предметом серьезных государственных и промышленных исследований и испытаний.

Из этой статьи вы узнаете, какие научные достижения стоят за подушками безопасности, как это устройство работает, каковы его проблемы и в каком направлении развиваются технологии.

Законы движения

Прежде чем рассмотреть специфику, давайте вспомним основы законов движения. Во-первых, мы знаем, что движущиеся объекты обладают импульсом (произведение массы на скорости движения объекта). За исключением случаев, когда внешняя сила действует на объект, объект будет продолжать двигаться с заданной скоростью в заданном направлении. Автомобиль состоит из нескольких объектов, в том числе само транспортное средство, различных объектов внутри автомобиля, и, конечно, пассажиров. Если эти объекты не закреплены, они будут продолжать движение на той скорости, с которой двигался автомобиль, даже если автомобиль останавливился из-за столкновения.

Чтобы погасить импульс объекта требуется силы, действующие в течение определенного периода времени. Когда автомобиль попадает в аварию, сила, необходимая, чтобы остановить объект, достаточно велика, потому что импульс машины изменился мгновенно, в отличие от пассажиров - для этого потребовалось бы больше времени. Цель любой удерживающей системы заключается в том, чтобы помочь остановить пассажира с минимальным ущербом для здоровья последнего.

Подушка существует для того, чтобы снизить скорость пассажира до нуля практически без какого-либо ущерба. При этом ограничения, в рамках которых она должна работать огромны. Для выполнения своей задачи у подушки имеется пространство между пассажиром и рулем или приборной доской, и какая-то доля секунды. Даже это крошечное пространство и количество времени имеют огромное значение, так как система должна замедлить пассажира равномерно, а не резким толчком. В следующем разделе мы рассмотрим поподробнее части подушки и то, как они надуваются.

Надутие воздушной подушки

Цель подушки безопасности заключается в том, чтобы замедлить движение пассажира вперед насколько возможно равномерно в имеющиеся у нее доли секунды. Существуют три части подушки безопасности, которые помогут достичь такого результата:

• Подушка сама по себе сделана из тонкой нейлоновой ткани и уложена в руль или приборную доску, или, как часто встречается в последнее время, сиденье или дверь.
• Датчик устройства, который сообщает подушке о необходимости надува. Надутие происходит тогда, когда сила столкновения равна столкновению с кирпичной стеной на скорости от 16 до 24 км/час. Механический переключатель срабатывает тогда, когда есть массовый сдвиг, закрывший электрический контакт, что сообщает датчикам о том, что произошла авария. Датчики получают информацию из акселерометра, встроенного в микропроцессор.
• Система надува пневмоподушки смешивает азид натрия (NaN 3) и нитрата калия (KNO 3), в результате чего выделяется газ. Горячий газообразный азот взрывом надувает подушки безопасности.

Ранние попытки использования подушек безопасности в автомобилях наткнулись на непомерно высокую цену и технические трудности, связанные с хранением и высвобождением сжатого газа.

Исследователей интересовало:

• Имеется ли в машине достаточно места для размещения канистры с газом
• Будет ли газ оставаться стабильным под высоким давлением
• Как можно быстро и надежно надуть подушку безопасности при различных температурных условиях эксплуатации и без оглушающего звука

Им был нужен способ запустить химическую реакцию, производящую азот, который стал бы раздувать подушку. Малые твердо-топливные надуватели пришли на помощь в 1970-х годах.

Система надува в чем-то похожа на ракетный ускоритель. Система подушки безопасности поджигает твердое топливо, которое горит очень быстро, создавая большие объемы газа, раздувающие подушку. Затем подушка буквально вырывается из своего места на скорости до 322 км/ч - быстрее, чем в мгновение ока! В следующую секунду газ быстро рассеивается через крошечные отверстия в камере, тем самым сдувая подушку, чтобы вы могли двигаться.

Даже несмотря на то, что весь процесс занимает одну двадцать пятую секунды, дополнительное время необходимо, чтобы помочь предотвратить серьезные травмы. Кстати, порошкообразное вещество, высвобождающееся из подушки безопасности - это обычный кукурузный крахмал или тальк, который используется производителем для того, чтобы подушка оставалась гибкой и служит смазкой во время нахождения подушки в своем хранилище.

Меры предосторожности, связанные с подушками безопасности

С первых дней использования пневмоподушек, эксперты предупреждали, что подушки безопасности, должны использоваться в сочетании с ремнями безопасности. Ремни безопасности были по-прежнему абсолютно необходимы, поскольку подушки работали только в случае фронтального столкновения, происходящих на скорости более чем 6 км/ч. Только ремни безопасности могут помочь при заносе или боковой аварии (хотя боковые подушки безопасности становятся все более распространены в настоящее время), задних столкновених и вторичных воздействиях.Даже при современных достижениях технологии, подушки по-прежнему являются эффективным только при одновременном использовании коленного или плечевого ремней безопасности.

Не заняло много времени, чтобы понять, что сила подушки может повредить тем, кто оказался слишком близко. Исследователи установили, что зоной риска для водителя являются первые 5-8 см надува подушки. Так что, располагаясь в 25 см от подушки безопасности, вы получите надежный запас прочности. Это расстояние замеряется от центра руля до вашей грудины. Если в данный момент расстояние составляет менее 25 сантиметров, вы можете настроить водительское место одним из следующих способов:

• Переместите водительское место назад, насколько это возможно, сделать чтобы удобно дотягиваться до педалей.
• Немного опустите спинку сиденья. Хотя конструкции автомобилей различаются, большинство водителей может достичь расстояния в 25 см даже если водительское сиденье выдвинуто вперед, немного наклонив спинку сиденья. Если наклон сиденья не позволяет вам обеспечить хорошую видимость дороги, вы можете приподнять сиденье за счет системы подъема (не все машины оборудованы этой системой) или подложив твердую, нескользкую подушку для достижения того же эффекта.
• Убедитесь, что подушка безопасности "нацелена" на центр груди, а не на голову и шею, наклонив рулевое колесо вниз (это работает только если ваше рулевое колесо регулируется).

Эти правила отличаются для детей. Подушка может серьезно ранить или даже убить непристегнутого ребенка, который сидит слишком близко к ней или же был выброшен вперед силой экстренного торможения. Эксперты согласны с тем, что для безопасности ребенка необходимы следующие условия:

• Дети до 12 лет должны ездить закрепленными в правильно установленом, соответствующем возрасту автомобильном кресле на заднем сиденье.
• Младенцы, находящиеся в кресле, закрепленном против хода движения (в возрасте до одного года и весом менее 10 кг) не должны ездить на переднем сиденье легкового автомобиля, имеющего подушки безопасности на пассажирской стороне.
• Если ребенок старше одного года вынужден ехать на переднем сиденье, оборудованном подушкой безопасности со стороны пассажира, то он или она должны сидеть в детском кресле, установленном по ходу движения, или на специальной подушке-бустере, или с использованием надлежащим образом закрепленного коленного или плечевого ремня, а сиденье должно быть откинуто или отведено назад насколько возможно.

В некоторых случаях, владельцы автомобилей могут захотеть иметь возможность отключить подушки безопасности. В следующем разделе мы будем обсуждать меры, которые необходимо предпринять, если вы хотите, чтобы ваши подушки безопасности были отключены.

Деактивация воздушных подушек

В ответ на обеспокоенность, возникшую по поводу детей и некоторых других категорий, особенно людей маленького роста, которые были убиты или тяжело ранены в результате неисправного или слишком мощного действия подушек безопасности, Национальная администрация безопасности дорожного движения (НАБДД) США в 1997 году опубликовала окончательные правила, позволяющие автопроизводителям использовать менее мощные подушки безопасности. Это правило позволяет снижать мощность подушек безопасности на величину от 20 до 35 процентов. Кроме того, начиная с 1998 года, ремонтным мастерским и дилерам было разрешено устанавливать переключатели, которые позволяют отключить подушки безопасности в случае необходимости. Владельцы автотранспортных средств в настоящее время могут получить разрешение на установку переключателя на одну или обе подушки безопасности в автомобиле, если они (или другие лица, использующие данный автомобиль) попадают в одну или несколько из этих групп риска:

• Имеют право на отключение подушек безопасности как с водительской, так и с пассажирской стороны - лица с медицинскими показаниями, для которых риск срабатывания подушек безопасности превышает риск от отсутствия подушки безопасности
• Со стороны водителя (в дополнение к медицинским показаниям) - люди, которые не могут расположить себя так, чтобы при эксплуатации машины от корпуса до центральной части подушки безопасности оставалось не менее 25,4 см
• С пассажирской стороны (в дополнение к медицинским показаниям) - лица, которые перевозят ребенка на переднем сиденье автомобиля в кресле, установленном против хода движения, так как не имеют задних сидений, задние сиденья слишком малы, чтобы разместить на них детское автокресло или потому, что необходимо постоянно следить за ребенком по медицинским показаниям.
• С пассажирской стороны (в дополнение к медицинским показаниям) - лица, которые перевозят детей в возрасте от одного до 12 лет на переднем сиденье, так как (а) на машине нет заднего сиденья, (б) владелец транспортного средства имеет больше детей, чем может поместиться на заднем сиденье или (в), так как необходимо постоянно следить за здоровьем ребенка.

Если вы хотели бы установить в вашей машине переключатель, вам необходимо ознакомиться со всеми "за" и "против", прежде чем пойти в мастерскую, а также с информацией от производителя о том, возможна ли установка такой опции на вашем автомобиле.

Очевидно, что даже у вас есть возможность установить переключатель, подушки безопасности должны быть оставлены на водителей, комплекция которых оставляет необходимое расстояние до подушки безопасности. Для тех же, кто не может следовать этому условию (даже с учетом предложений, перечисленных выше), подушка может быть отключена. Группа врачей на Национальной конференции по медицинским показаниям для деактивации подушек безопасности рассмотрела ряд медико-санитарных оснований, которые служат возможными основаниями для отключения подушки безопасности. По их мнению, медицинскими показаниями не являются:

• кардиостимуляторы
• ангина
• эмфизема
• астма
• мастэктомия
• предыдущме хирургические вмешательства в области спины и шеи
• преклонный возраст
• остеопороз
• артрит
• беременность

Напомним, что в США вы вообще не можете отключить подушку безопасности без установки переключателя. Однако, если заводом-изготовителем транспортного средства такой функции не предусмотрено, НАБДД позволит разрешить отключение подушки безопасности на индивидуальной основе при наличии соответствующих условий. Никогда не пытайтесь отключить подушку безопасности самостоятельно - помните, это не мягкая подушка! Она может повредить вам, если вы не знаете, что делаете - лучше обратиться с сервис-центр.

В некоторых машинах автопроизводители сами устанавливают переключатель подушек безопасности в том случае, если транспортное средство не имеет заднего сиденья или задние сиденья слишком малы, чтобы разместить детское кресло. В США производители в настоящее время не имеют права устанавливать переключатели для водителя. К чему эти правила? НАБДД США решила запретить заводскую установку переключателей из опасений, что они станут стандартным оборудованием на всех новых транспортных средств, - даже те, которые приобретаются людьми не входящими в группы риска. такое решение было принято и для того, чтобы производители работали над разработкой более безопасных, более развитых систем подушек безопасности, а не отключали существующие.

Будущее подушек безопасности

Мероприятия, направленные на поддержание и улучшение жизнесберегающих преимущества подушек безопасности, переживают свой расцвет. Новые тесты с использованием манекенов, проведенные под эгидой НАБДД, позволили улучшить требования к подушкам безопасности на основе новых знаний и научных исследований.

До недавнего времени большая часть успехов в авто безопасности была достигнута в области передних и задних столкновений, хотя 40 процентов от всех серьезных травм в результате аварий являются результатом боковых воздействий, а 30 процентов всех несчастных случаев являются результатами побочных последствий столкновений. Многие автопроизводители отреагировали на эти статистические данные (и связанные с этим новые стандарты) усилением дверей, дверных рам, и пола и крыши. Но автомобили, которые в настоящее время предлагают боковые подушки безопасности представляют собой новое слово в безопасности пассажиров.

Инженеры говорят, что разработка эффективных боковых подушек безопасности, намного сложнее, чем проектирование передних подушек. Это объясняется тем, что большая часть энергии от переднего столкновения поглощается бампером, капотом и двигателем, и это занимает от 30 до 40 миллисекунд, прежде чем воздействие достигнет водителя или пассажира. В боковом ударе, пассажира автомобиля отделяет от другого транспортного средства лишь сравнительно тонкая дверь и буквально несколько дюймов. Это означает, что вмонтированные в двери боковые подушки безопасности должны развертываться за пять или шесть миллисекунд!

Инженеры Volvo экспериментировали с различными способами монтажа боковых подушек безопасности, и выбрали задние сиденья в качестве места установки, потому что они защищают пассажиров любого размера независимо от того, как расположено место. Этот механизм позволяет им поместить механический датчик по бокам подушек сиденья водителя и переднего пассажира. Это предотвращает пневмоподушки неповрежденной части автомобиля от вздутия. Установка всего пакета подушек безопасности в спинки сидений также дает преимущество предотвращения ненужного развертывания, которые могут быть вызваны в результате столкновений с пешеходами или велосипедами. Для задействования боковых подушек безопасности столкновение должно произойти на скорости около 19 км/ч.

Инженеры BMW решили проблему установкой подушек безопасности, вмонтированных в дверь. Дверь имеет больше пространства, что означает подушку безопасности большего размера.

Головная подушка безопасности или Надувная трубчатая структура (ITS) немного похожа на большую колбасу, и, в отличие от других подушек безопасности, призвана оставаться надутой в течение пяти секунд, чтобы обеспечить защиту против второго или третьего ударов. воздействия. В сочетании с боковой подушкой безопасности, ITS предлагает более эффективную защиту при боковых столкновениях. Другой вариант для защиты головы в боковых столкновениях - подушка-"занавес".

Из всего этого ясно, что научные исследования, лежащие в основе подушек безопасности все еще новы, но быстро развиваются. В этой области можно ожидать много достижений по мере того, как у дизайнеров будут возникать новые идеи, которые они получат на материалах реальных автокатастроф.

Подушку безопасности в машине, где бы она ни располагалась и какого бы ни была вида, устанавливают для защиты от ударов пассажиров и водителя, которые они могут получить внутри машины в результате столкновения. Такое устройство нередко спасает жизни и защищает от травм при аварийных ситуациях.

Для обеспечения лучшей защиты подушки комбинируют вмести с ремнями безопасности. Ремни можно использовать без подушек, подушки же без ремня нельзя. Так как если во время аварии человек не зафиксирован ремнем безопасности, подушка ему не поможет. В этом случае он может навредить себе и другим. Если человек не пристегнут, то при столкновении подушка только травмирует его. Также он рискует получить травмы головы и шеи.

Виды подушек безопасности: из чего они состоят

Подушка безопасности представляет собой эластичную оболочку, которая при необходимости наполняется газом при помощи газогенератора. Изготавливают подушки обычно из нейлоновой ткани. Они срабатывают, как правило, при ударе или столкновении машины с чем либо. При столкновении автомобиля датчики, которые установлены в машине, определяют силу удара и устанавливают, какие именно подушки должны сработать. После этого датчики подают сигнал в блок управления. Затем подушка открывается внутри салона в самый нужный момент для защиты человека.

Виды подушек безопасности: в чем разница

Название подушки безопасности зависит от того, где она расположена. Бывают подушки таких разновидностей:

1. Фронтальные
2. Боковые
3. Головные
4. Коленные
5. А также центральная.

Популярные виды подушек безопасности

Фронтальные

Это одна из самых распространенных подушек, чаще всего используемых при оснащении машин. В первую очередь она предохраняет водителя и впереди сидящего человека от удара о передние части машины внутри салона, а так же смягчает удар. Таким образом подушка защищает от повреждений внутренние органы человека. Подушка безопасности для водителя располагается в центре руля, а для переднего пассажира - на передней панели машины.

Отличаются эти две фронтальные подушки по размеру. Для водительского кресла меньших размеров, чем для впереди сидящего. Активируется такая подушка, если происходит лобовое столкновение машины. Подушку безопасности можно отключить, но только для переднего сиденья. В зависимости от тяжести аварии происходит двухступенчатое или многоступенчатое срабатывание.

Боковые

Менее распространенный вид подушек. Оснащают ими обычно дорогие автомобили. Предусмотрены они для того, чтобы человек не повредил таз, брюшную полость и грудную клетку, а срабатывают, если происходит боковое столкновение машины. Такие подушки делятся на виды: подушки-шторки, которые защищают весь салон машины, или подушки, которые защищают человека.

Располагаться боковые подушки могут:

1. в спинке переднего сиденья
2. в дверях машины
3. на задних сиденьях.

Такие подушки имеют двухкамерную конструкцию, которая состоит из верхней части (она мягкая) и нижней части (она жесткая). Верхняя часть подушки оберегает грудную клетку от травм, а нижняя - таз.

Менее распространенные виды подушек безопасности

Головные

Основная функция – защищать голову в случае бокового столкновения машины. Применяются такие подушки для защиты всех, кто находится внутри машины независимо от того, где сидит человек: впереди или сзади. Располагаются подушки между стойками в крыше, в задней и передней части машины.

Коленные

Оберегают колени и голени от повреждений в случае аварии. Такие подушки размещаются под рулем и под бардачком (для впереди сидящего пассажира).

Центральные

Этот новый вид появился не так давно. Раскрываются подушки при боковом ударе и способствуют избежанию вторичных столкновений пассажиров. Для впереди сидящих людей располагают такую подушку в подлокотнике сиденья водителя. А для сзади сидящих людей - по центру заднего сиденья.

Подушки безопасности предназначены для одноразового использования. В случае раскрытия их необходимо заменить. Купить и установить новые подушки безопасности вы сможете, обратившись к специалистам. В замене будут нуждаться только те, что сработали.

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.