Как работают подушки безопасности: Как работают подушки безопасности в автомобиле: устройство и принцип работы

Как работают подушки безопасности в автомобиле: устройство и принцип работы

---

25.04.2019 Михаил Шумов Авто и мото

Производители автомобилей стараются всеми силами обезопасить своих клиентов, оборудуя транспортные средства различными системами безопасности. Теперь даже бюджетные комплектации включают ABS и ряд прочих мер. Но ранее на протяжении долгого периода времени единственным решением оставался ремень безопасности. Причем это стало обязательным условием при посадке в автомобиль, в некоторых современных моделях даже двигатель нельзя завести, если не пристегнуться.

Позднее добавились подушки безопасности. Это более мягкое решение, которое позволяет сохранить человеку жизнь. В современных автомобилях их количество варьируется от 2 до 7, а то и 8 штук. Но как работает подушка безопасности? Любого пытливого автолюбителя просто не может не заинтересовать такая система безопасности!

Чистой воды механика

Прежде чем начать разбор работы подушек безопасности, стоит освежить в памяти законы механики. Как известно, любой движущий объект обладает импульсом (масса, помноженная на скорость) и под воздействием какой-либо силы он движется. Но стоит только силе прекратить оказывать на него воздействие, объект не остановится тут же, а будет продолжать движение, снижая скорость. Это зовется инерцией. В случае автомобиля движущей силой является двигатель.

Все незакрепленные объекты в машине, включая водителя и пассажиров, при торможении тоже продолжат движение, равное скорости транспортного средства. Для их остановки требуется в течение определенного промежутка времени приложить силу. Ее значение очень велико в случае аварии, поскольку остановка автомобиля происходит резко, тогда как у тел сохраняется инерция, которая не заканчивается мгновенно.

Функциональность мягкой защитной системы

Как и ремни безопасности, подушки служат в качестве мягкой опоры, дабы облегчить последствия от аварии. Их цель остановить движение водителя или пассажиров, причем за максимально возможный короткий промежуток времени, причем как можно равномернее. Знание того, как работают подушки безопасности в автомобиле, позволит лишний раз задуматься о собственной безопасности.

Устройство

Столь важный элемент системы безопасности обладает не таким уж и сложным строением. Его все можно условно поделить на три главные составляющие, которые в совокупности обеспечивают сохранность человека в случае аварии. Главные компоненты представлены:

• сумкой;
• датчиками удара;
• газогенератором (система надува).

Весь комплекс компактно укомплектован и располагается таким образом, что с салона его не увидеть. Каждый из этих компонентов очень важен для слаженной работы всей системы.

Но особой чувствительностью отличается именно сенсор, ведь именно от его решения зависит, когда будет выпущена подушка. Можно считать, что от него зависит судьба всех, кто находится в автомобиле.

Сумка

Это важный аксессуар, собственно, за счет чего она и зовется подушкой. Это тонкая нейлоновая оболочка толщиной 0,4 мм, состоящая из нескольких слоев. Она может выдерживать краткосрочные нагрузки. Причем благодаря сверхпрочному материалу подушка способна воспринимать довольно большую кратковременную силу. Обычно она располагается в специальной шине, которая закрыта пластиковой накладкой либо тканью.

«Улавливатель» удара

Многим владельцам интересно знать, как работают датчики подушек безопасности, но далеко не каждый понимает их предназначение. А между тем, важность этих электронных устройств не стоит недооценивать! Как правило, они располагаются именно в передней части любого автомобиля. Их назначение заключается в том, чтобы система сработала оперативно. Ведь в случае столкновения автомобиля с другим транспортным средством или твердым препятствием важная каждая секунда.

При этом датчики могут быть двух разновидностей:

1. Ударные – регистрируют нагрузку на кузов.
2. Датчики пассажирского сидения – их наличие позволяет исключить срабатывание в тех случаях, когда в автомобиле нет никого, кроме водителя.

Сенсоры рассчитаны на срабатывание при скорости более 20 км/ч. Тем не менее система еще рассчитана таким образом, что сработает даже тогда, когда транспортное средство просто стоит на месте в случае сильного удара.

Но кроме датчиков, машины могут оснащаться акселерометрами, которые позволяет определить положение автомобиля.

Система надува

По-другому она зовется как газогенератор. Его суть заключается в наполнении оболочки защитного устройства газом. В его состав входит пиропатрон, который, собственно, и запускает механизм. Здесь уже интересен вопрос о том, как работает датчик удара подушек безопасности?

По сути, здесь происходит замыкание контактов устройства при определенных обстоятельствах, что и приводит к срабатыванию исполнительных органов. Они в свою очередь наполняются подушки газом.

Изначально система включала лишь один этот элемент, но в современных «аэрбегах» их уже 2. Первый считается основным и обеспечивает выпуск 80% газа. Второй же — пиропатрон, подключается в случае сильного столкновения, когда человеку нужно более жесткая подушка.

Все эти составляющие должны быть в исправном состоянии, дабы обеспечить безотказное срабатывание системы.

Принцип работы подушек безопасности

На чем же основана работа подушек безопасности? При столкновении автомобиля с каким-либо препятствием в автоматическом режиме срабатывают датчики, которые приводят к оперативному раскрытию нейлоновой оболочки. Это происходит настолько быстро, что ни один человек не способен зафиксировать этот момент.

О том, как работает подушка безопасности в машине, мы уже имеем представление, но что самое интересное – при раскрытии она стремится заполнить все пространство между водителем (пассажиром) и элементами автомобиля во избежание сильного удара о них. Иными словами при ДТП защитная система обеспечивает своего рода изоляцию человека от жесткого соприкосновения с рулем, стойками, панелью и прочим. То есть удар приходится на мягкую подушку, что не сулит тех повреждений, что могли быть в случае столкновения с более твердой поверхностью.

В любом случае можно избежать травм полностью либо избежать тяжелых последствий в отношении организма. Ко всему прочему подушки позволяют исключить внутренние травмы, когда органы соударяются о кости в случае резкого замедления. Между прочим, это одна из причин гибели людей при ДТП. Яркий тому пример – удар мозга о костную ткань черепа.

Важное замечание

Стоит обратить внимание на один важный момент – подушки безопасности срабатывают лишь один раз и при первом ударе. А ведь ДТП может сопровождаться несколькими последовательными столкновениями. Ну и наконец, не следует забывать о том, что все механизмы, по сути своей, одноразовые!

По поводу того, как работает подушка безопасности, можно еще сказать следующее. При повседневных поездках срабатывание защитной системы полностью исключено, поскольку ее работоспособность в полной мере зависит от датчиков. А они настроены не абы как, а с грамотным подходом, учитывающим множество факторов. Иными словами, подушки раскрываются только при определенных обстоятельствах – ДТП. И если проезжая мимо какого-либо препятствия, задеть его зеркалом (пусть даже это собьет его), то подушки все равно не раскроются – существенного повода нет.

Типы подушек

К счастью, в наше время уже практически не встретить автомобилей, которые бы производились без подушек безопасности за самым редким исключением. В зависимости от комплектации их количество варьируется, но как минимум 2 из них точно присутствуют. Обычно их от 2 до 7, в машинах премиум класса их может быть 8, 9, а то и 10.

Пассивная фронтальная безопасность

Это самая распространенная разновидность и такие подушки включены в базовую комплектацию большинства современных автомобилей – для водителя и переднего пассажира. Данная мера позволяет избежать серьезных последствий в случае лобового столкновения.

Как работает подушка безопасности фронтального типа? По сути, принцип срабатывания общий, единственное различие заключается в локализации удара кузова. В данном случае система активируется при лобовом столкновении, включая косой удар в переднюю часть корпуса.

К тому же благодаря таким подушкам замедление человека происходит не так стремительно, следовательно, организм испытывает меньшие нагрузки. В свою очередь это снижает риск получения травм внутренних органов.

Водительская подушка располагается в центральной части руля, в то время как пассажирская – в верхней области передней панели. При этом каждая из них отличается своими размерами, ведь расстояние между водителем и рулевым колесом значительно меньше, нежели дистанция головы пассажира и панели. Локализация подушек обозначена значком или надписью airbag.

Боковые подушки. Особенности

Как работают боковые подушки безопасности у «Мерседеса» или любой другой модели автомобиля? Они могут располагаться как спереди, так и позади салона. Поводом для их активации служит боковой удар в кузов. Такими пневмоподушками обычно оснащаются более дорогие комплектации автомобилей. В этом случае в зону защиты попадают следующие части тела при боковом столкновении:

• плечи;
• грудная клетка;
• живот;
• таз.

Передние пневмоподушки располагаются внутри сидений, а задние интегрированы в боковую обшивку салона. В отличие от фронтальных подушек боковые получили не такое широкое распространение, опять-таки, в силу дороговизны такой комплектации. Тем не менее есть недорогие модели автомобилей, где тоже есть такой вид пассивной безопасности – Lada Vesta, Renault Logan, Datsun On-do.

Такие транспортные средства требуют соблюдение определенных правил перевозки грузов, поскольку следует учитывать, как работают подушки безопасности. Следовательно, недопустимо располагать в карманах дверей сильно выпирающие предметы. При ДТП они будут не только создать помехи в работе защитной системы, но и угрожать самому человеку.

Защитные шторки

По сути, эти элементы тоже можно считать головными подушками безопасности, поскольку и рассчитаны для защиты этой самой важной части тела от боковых ударов, включая разлет осколков стекла. Автомобили, как правило, оснащаются двумя типами шторок:

• лишь для первого ряда;
• для обоих рядов (переднего и заднего).

Их локализация приходится на боковую часть потолка салона, соответственно, над самими окнами. При ударе в бок автомобиля шторки раскрываются таким образом, чтобы полностью закрыть собой боковые стекла. То есть обеспечивается защита от осколков, ударов о стойки и прочих твердых предметов.

Коленные пневмоподушки

Эти элементы призваны защитить колени водителя в случае лобового столкновения. Они актуальны для автомобилей средней ценовой категории, а это C-класс. Среди них это Volkswagen Golf и Suzuki SX4. И такие системы уж точно присутствуют в более дорогом автомобиле Toyota LC200 и ему подобным.

Как работают боковые подушки безопасности, нам теперь понятно, но где находятся коленные элементы? Они обычно спрятаны под рулем и торпедой. Для автомобилей, оснащенных этой подушкой, тоже характерны определенные требования, касательно обеспечения правильной безопасности. То есть водителю необходимо отрегулировать свое сидение – оно должно быть на расстоянии не менее 10 см до нижней части панели.

Сочетание подушек и ремней

Кто-то из автолюбителей считает, что раз уже есть подушки безопасности, то ремни – это уже лишняя мера, и можно обойтись без нее. Однако это мнение человека, у которого скудный запас по части автомобильной безопасности. Умники при этом идут на различные хитрости, дабы обмануть датчик в случае не пристегнутого ремня (если он есть). Достаточно пропустить ремень за спину и спокойно защелкнуть замок.

Вот только делать это крайне нежелательно. Подушки безопасности разрабатывались для совместной работы с ремнями! Стоит только представить, что в случае ДТП спасительная подушка вырывается из своего убежища со скоростью до 200-300 км/ч! А это просто не может уберечь от тяжелых травм. Стоит запомнить – ремни без подушек обеспечат безопасность, чего нельзя сказать о самих подушках в отсутствие ремней!

Некомпетентность водителей

Работает ли подушка безопасности при непристегнутом ремне? Подобным вопросом интересуется каждый, кому просто лень каждый раз пристегиваться, ведь он едет на малой скорости. К сожалению и такие личности встречаются. Но возвращаясь к вопросу, можно утверждать одно – на дорогих моделях они не сработают в случае, когда ремень не пристегнут. В отношении других же автомобилей это не играет роли, и подушка может выстрелить.

Но если разобраться, то исходя из того, что подушка развивает стремительную скорость, то если водитель не пристегнут, ему не избежать тяжелых травм, о чем уже было упомянуто. По этой причине на хороших автомобилях подушки и не срабатывают, если ремень не «подключен».

Но при этом важно учитывать, в каком состоянии находится вся система, и если имеются какие-либо неполадки, то и с пристегнутым ремнем подушки могут не сработать. Главное следить за своим автомобилем и не игнорировать ошибки, которые появляются на приборной панели.

Источник: fb.ru

---

---

Критерии срабатывания подушек безопасности — Эксперт Никонов Владимир Николаевич — Статьи

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.

Содержание статьи

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.

Все стати автора на «Праворубе».

панацея от аварий или орудие убийства

Вопрос о наличии подушки безопасности, а лучше сразу нескольких, пожалуй, волнует любого покупателя автомобиля. Ещё бы! В случае ДТП спасательный мешок надувается всего за 10 миллисекунд – даже глазом не успеешь моргнуть (для этого нужно в 10 раз больше времени). Вроде вот оно спасение, но иногда airbag приносит больше вреда, чем пользы.

Для начала освежим в памяти законы механики. Что происходит в момент аварии? Несмотря на остановку автомобиля, все находящиеся в нём пассажиры по инерции будут «лететь» вперёд. Поэтому необходимо устройство, которое сможет остановить движение человека, при этом минимально его травмируя. Думаете, для этого и нужен airbag? А вот и нет. Главный в этом деле – ремень безопасности. Если не пристегнуться, то, сколько подушек ни засунь в машину, они нанесут только вред. А как иначе, если вы на полном ходу врежетесь в движущийся на вас со скоростью 300 км/ч мешок? Отделаетесь сломанным носом – считайте, вам повезло. Так что если вам ненавистен пищащий датчик не пристёгнутого ремня и вы ставите заглушку, отключайте заодно и подушку безопасности – всё равно не поможет.

Как устроена подушка безопасности?

Вся система довольно проста и, по сути, состоит из трёх частей – самой подушки, газогенератора и датчиков удара.

Спасательный мешок сделан из тонкого нейлона, свёрнут особым образом и убран в руль, приборную панель или другие места автомобиля. Чтобы подушка безопасности не порвалась во время раскрытия, на неё наносят тальк или крахмал. Так что белое облачко пыли, покрывающее салон машины при столкновении и срабатывании airbag, – это именно остатки смазки, а не «осадок от ядовитого газа», как считают некоторые противники этой системы безопасности.

Газогенератор, как не трудно догадаться, предназначен для нагнетания газа в подушку. Чаще всего встречаются твердотопливные, состоящие из корпуса, пиропатрона и заряда твёрдого топлива. Обычно топливо поджигается от пиропатрона. Ядовитый азид натрия и нитрат калия вступают в реакцию, в результате которой выделяется азот в газообразном виде. При этом подушка надувается и мгновенно начинает сдуваться, чтобы пассажир не задохнулся. Дело в том, что в спасательном мешке проделаны отверстия, через которые азот (совершенно неопасный для человека) стремительно выдувается внутрь автомобиля.

Когда происходит столкновение по силе равное лобовому удару об стену на скорости в 15-25 км/ч, датчики удара, расположенные в салоне, под капотом автомобиля и в дверях, фиксируют его и подают газогенератору электрический импульс. То есть резкое торможение или удар ногой по бамперу при исправной системе не могут привести к раскрытию подушки безопасности.

Виды подушек безопасности

С каждым годом автопроизводители совершенствуют системы безопасности машин, и подушки также не остаются без внимания разработчиков. Если изначально airbag устанавливали только для водителей, то теперь их можно встретить по всему периметру автомобиля. Существуют даже подушки безопасности для попавшего под колёса пешехода. Хотелось бы верить, что эффективные. Но проверять не буду.

Первыми подушками были фронтальные. Они появились ещё в 80-х годах прошлого столетия. Передовиком стала компания Mercedes Benz, оснастившая ими все свои автомобили. При лобовых столкновениях фронтальная airbag поможет уберечь водителя или впередисидящего пассажира от серьезных повреждений. Водительский спасательный мешок размещается внутри руля, а пассажирский – в передней панели, непосредственно над «бардачком». Кстати, этот вид подушек безопасности стал настолько популярен, что даже в бюджетных машинах почти наверняка он окажется в стандартной комплектации.

Второй по распространённости вид подушек – боковые. Они предохраняют таз, грудь и живот пассажира в случае аварии. Обычно боковые подушки размещаются в спинках передних сидений. Встречаются автомобили, где боковая система безопасности установлена также для сидящих сзади.

Третий вид подушек – головные, часто их также называют «шторками» безопасности. Главная их задача – защитить голову от удара об окно. Поэтому разворачиваясь, они почти полностью перегораживают собой боковые стёкла.

Инженеры корейского автопроизводителя Kia пошли ещё дальше и решили защитить ноги водителя и переднего пассажира.

Так, в 1996 году появился новый вид подушек безопасности – коленные. Расположены они соответственно под рулём и под «бардачком».

И наконец, буквально десять лет назад специалисты компании Toyota изобрели центральную подушку безопасности. При боковом ударе она смягчает повторный возвратный удар пассажира. Как следует из названия, расположена она в середине салона – обычно между передними сиденьями или в центральной части спинки заднего ряда кресел. Аналогичную защиту также использует в своих новейших моделях автомобилей Mercedes-Benz.

Казалось бы, автомобиль уже защищён на все 100%. И вот, в 2012 году компания Volvo стала внедрять в свои машины подушку безопасности… пешехода. Если все предыдущие варианты защищали пассажиров салона, то этот вид расположен снаружи автомобиля, между ветровым стеклом и капотом, и предназначен для сохранения жизни пешеходу, который попал под колёса.

Вред или польза

Любой, даже самый безопасный предмет, может принести больше вреда, чем пользы, если использовать его не так, как задумал изготовитель. И подушки безопасности не исключение. Поэтому следует соблюдать основные правила.

Во-первых, расстояние между подушкой и пассажиром должно составлять не менее 25 см. Иначе при её срабатывании человек может получить травмы непосредственно от самой подушки. Особенно это касается водителей, которые любят наваливаться на руль. Так что если в машине есть регулировка рулевого колеса, то не стоит пренебрегать этой опцией.

Во-вторых, необходимо пристёгиваться. Подушки безопасности пока остаются только помощниками ремней безопасности. Ремень уменьшает скорость движения человека, смягчая удар.

Если airbag с легкостью может травмировать взрослого человека, то малыша и подавно. Поэтому ребёнок должен перевозиться в правильно установленном, соответствующем его возрасту и весу автокресле, а сидение нужно сдвинуть как можно дальше от передней панели. Особо стоит выделить автокресла для самых маленьких, устанавливающиеся лицом против хода движения машины. Их категорически запрещено использовать при включённой подушке безопасности. Удар подушкой в направлении головы ребенка при лобовом столкновении в таком случае сравним с ударом кувалдой и почти наверняка приведёт к самым трагическим последствиям. 

Задумайтесь также, что будет, если летящая со скоростью 300 км/ч подушка врежется в водителя с сигаретой или пассажира с чупа-чупсом. К сожалению, травм не избежать. Так что может, лучше отказаться от вредных привычек?

Жизнь и здоровье бесценны и не стоит пренебрегать системами защиты автомобиля. Но и это надо делать с умом. Безопасной вам дороги!

Все о подушках безопасности — aksgroup.su

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 (NaN₃) и нитрата калия (KNO₃), в результате чего выделяется газ. Горячий газообразный азот взрывом надувает подушки безопасности.

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

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.

Далее мы рассмотрим некоторые меры предосторожности, связанные с подушками безопасности, особенно там, где речь идет о детях.

Меры предосторожности, связанные с подушками безопасности

С первых дней использования пневмоподушек, эксперты предупреждали, что подушки безопасности, должны использоваться в сочетании с ремнями безопасности. Ремни безопасности были по-прежнему абсолютно необходимы, поскольку подушки работали только в случае фронтального столкновения, происходящих на скорости более чем 6 км/ч. Только ремни безопасности могут помочь при заносе или боковой аварии (хотя боковые подушки безопасности становятся все более распространены в настоящее время), задних 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
• очки
• 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.

Как работают подушки безопасности | HowStuffWorks

В течение многих лет надежный ремень безопасности был единственным средством пассивной фиксации в наших автомобилях. Были споры об их безопасности, особенно в отношении детей, но со временем большая часть страны приняла законы об обязательных ремнях безопасности. Статистика показывает, что использование ремней безопасности спасло тысячи жизней, которые могли погибнуть в результате столкновений.

Как и ремни безопасности, концепция подушки безопасности — мягкой подушки, на которую можно приземлиться при аварии — существует уже много лет.Первый патент на надувное устройство для аварийной посадки самолетов был зарегистрирован во время Второй мировой войны. В 1980-х годах в автомобилях появились первые коммерческие подушки безопасности.

Объявление

Начиная с 1998 модельного года, все новые автомобили, продаваемые в США, должны были иметь подушки безопасности как со стороны водителя, так и со стороны пассажира. (Легкие грузовики попали под это правило в 1999 году.) На сегодняшний день статистика показывает, что подушки безопасности снижают риск смерти в результате прямого лобового столкновения примерно на 30 процентов .Затем появились боковые подушки безопасности на сиденьях и дверях. Сегодня некоторые автомобили не ограничиваются двойными подушками безопасности, а имеют шесть или даже восемь подушек безопасности. Вызвав некоторые из тех же споров, которые окружали использование ремней безопасности в первые годы своего существования, подушки безопасности стали предметом серьезных правительственных и отраслевых исследований и испытаний.

В этой статье вы узнаете о науке, лежащей в основе подушки безопасности, о том, как работает устройство, в чем заключаются его проблемы и где будут развиваться технологии.

Законы движения

Перед тем, как углубляться в детали, давайте рассмотрим наши знания о законах движения .Во-первых, мы знаем, что движущиеся объекты имеют импульса (произведение массы и скорости объекта). Если на объект не действует внешняя сила , объект будет продолжать двигаться с текущей скоростью и направлением. Автомобили состоят из нескольких объектов, включая само транспортное средство, незакрепленные предметы в машине и, конечно же, пассажиров. Если эти объекты не удерживать, они продолжат движение с той скоростью, на которой движется автомобиль, даже если автомобиль будет остановлен в результате столкновения.

Чтобы остановить движение объекта, требуется сила , действующая за период времени . Когда автомобиль разбивается, сила, необходимая для остановки объекта, очень велика, потому что инерция автомобиля меняется мгновенно, а у пассажиров — нет — времени для работы не так много. Цель любой дополнительной удерживающей системы — помочь остановить пассажира, причинив ему как можно меньший ущерб.

Подушка безопасности хочет снизить скорость пассажира до нуля с небольшим повреждением или без него.Ограничения, с которыми он должен работать, огромны. У подушки безопасности есть пространство между пассажиром и рулевым колесом или приборной панелью и доли секунды для работы. Однако даже это крошечное количество места и времени ценно, если система может равномерно замедлить пассажира, а не заставлять его или ее резко останавливать движение.

В следующем разделе мы рассмотрим детали подушки безопасности и посмотрим, как она надувается.

Как работают подушки безопасности и как проверить, нормально ли они работают? — Т.211 | Продажа подержанных автомобилей

Опубликовано: 23. июл 2014

Как работают подушки безопасности и как проверить, нормально ли они работают? — Том 211

Знаете ли вы, что впервые подушки безопасности были проданы вместе с автомобилем в 1973 году в Oldsmobile Toronado? Фактически, первый федеральный закон, требующий установки подушек безопасности на автомобили, появился только в 1998 году. Исследования показывают, что стандартизация подушек безопасности может повысить ваши шансы на выживание при лобовом столкновении на 30%.Но как именно работают эти спасательные устройства и когда вы в последний раз проверяли, работают ли ваши, когда они должны работать?

Основная цель подушки безопасности — снизить скорость
Чтобы понять, как работает подушка безопасности, нужно понимать, что именно она делает. Если вы ехали по дороге со скоростью 45 миль в час, и кто-то врезался в вас головой, ваш автомобиль резко остановился бы, высвобождая энергию, что привело бы к повреждению вашего автомобиля от удара; однако ваше тело будет продолжать двигаться вперед с текущей скоростью — 45 миль в час — до тех пор, пока внешняя сила не сможет вас замедлить.

Без подушек безопасности или ремня безопасности, если на то пошло, этой внешней силой могла бы стать приборная панель вашего автомобиля или лобовое стекло. Если какая-либо часть вашего тела столкнется с одним из этих двух объектов на скорости 45 миль в час, вы рискуете получить серьезные травмы или смерть. Ремень безопасности помогает удерживать ваше тело структурой автомобиля, а подушка безопасности надувается, обеспечивая сопротивление, переводя ваше тело в состояние покоя и предотвращая движение вперед.

Внутреннее устройство подушки безопасности
Внутри рулевой колонки и отделения для боковой подушки безопасности пассажира находится плотно сложенная тонкая нейлоновая сумка.К подушке безопасности прилагается датчик, который настроен на обнаружение внезапных всплесков силы, эквивалентных 10–16 милям в час. При обнаружении удара смесь азида натрия (NaN3) и нитрата калия (KNO3) попадает в нейлоновый мешок, вызывая химическую реакцию с образованием газообразного азота (N2).

Газообразный азот, выделяющийся внутри нейлоновой подушки безопасности, вызывает быстрое надувание подушки безопасности и разрыв контейнера, в котором находится сумка. Федеральные законы требуют, чтобы весь этот процесс происходил при минимальной скорости 30 миль в час, но некоторые модели были протестированы на скорости до 200 миль в час.

Внутри самого мешка есть вентиляционные отверстия, через которые выходит азот. Причина, по которой мешок может расширяться, прежде всего, без выхода всего газа, заключается в том, что начальное давление, оказываемое подушкой безопасности, больше, чем давление окружающей атмосферы. Как только он нейтрализуется после первоначальной реакции и достигает давления окружающей среды, мешок естественным образом сдувается, позволяя пассажиру передвигаться.

Как проверить свои подушки безопасности
Если случится неприятное событие, и вы когда-нибудь попадете в аварию, вы должны убедиться, что подушки безопасности вашего автомобиля полностью исправны.Когда вы собираетесь завести свой автомобиль, вы должны увидеть на приборной панели изображение сидящего человека и надутой подушки безопасности, или «SRL». Если ваши подушки безопасности находятся в хорошем рабочем состоянии, свет должен погаснуть в течение первых нескольких секунд после запуска автомобиля. Когда тот же индикатор горит или начинает мигать, это означает, что возникла проблема с системой подушек безопасности.

Мигание на самом деле является индикаторным кодом проблемы, с которой столкнулся ваш автомобиль. Первые несколько вспышек перед паузой означают 10, 20, 30 и т. Д.Несколько секунд после паузы означают 1, 2, 3 и так далее. Например, если индикатор дважды мигает, останавливается, а затем мигает еще три раза, код проблемы — 23. Используйте этот номер для исследования и устранения проблемы.

Автомобили без этих электронных сигналов потребуют ручного электрического тестирования. Лучше всего передать свой автомобиль доверенному механику, чтобы он вручную проверил подушки безопасности, особенно если у вас нет большого опыта работы с электричеством или инструментов, необходимых для выполнения теста.

Видео: Как работают подушки безопасности

Предоставлено: Американское химическое общество.

Обычно что-то взорванное вам в лицо — это плохо. Но в случае автомобильной аварии и в сочетании с ремнем безопасности один конкретный взрыв вполне может спасти вам жизнь. Надувание подушки безопасности происходит в результате химической реакции.

В этом эпизоде ​​«Реакции» узнайте о прошлом и настоящем автомобильных подушек безопасности, а также о спасительной химии и физике, которые заставляют их работать:

---

---

Предоставлено Американское химическое общество

Ссылка : Видео: Как работают подушки безопасности (2018, 1 мая) получено 9 января 2021 г.