Как работают современные подушки безопасности
Содержание
В наши дни уже никого не удивишь наличием в машине подушки безопасности. У многих солидных автопроизводителей она имеется уже в базовой комплектации большинства моделей. Вместе с ремнем безопасности подушки весьма надежно защищают находящихся в машине людей в случае столкновения и снижают число летальных исходов на 30 %.
С чего все началось
Идея использовать в автомобилях надувные подушки безопасности была реализована в начале 70-х годов прошлого столетия в США. Толчком послужило изобретение Алленом Бридом шарикового сенсора — механического датчика, определявшего резкое снижение скорости в момент удара. А для быстрой закачки газа оптимальным оказался пиротехнический метод.
В 1971 году изобретение опробовали в автомобиле Ford Taunus. А первой серийной моделью, оснащенной подушкой безопасности, годом позже стала Oldsmobile Toronado. Вскоре новшество подхватили и другие автопроизводители.
Внедрение подушек стало поводом для массового отказа от применения ремней безопасности, которые в Америке и так не пользовались популярностью. Однако оказалось, что выстреливающий со скоростью около 300 км/час баллон с газом может нанести значительные увечья. В частности, были зафиксированы случаи переломов шейных позвонков и даже набор летальных исходов.
Опыт американцев учли в Европе. Примерно 10 лет спустя Мерседес-Бенц внедрил систему, в которой подушка не заменяла, а дополняла ремни безопасности. Такой подход стал общепринятым и используется до сих пор — подушка срабатывает после затягивания ремня.
В применявшихся поначалу механических датчиках грузик (шарик) в момент столкновения смещался и замыкал контакты, запускавшие срабатывание системы. Такие датчики были недостаточно точными и сравнительно медленными. Поэтому на смену им пришли более совершенные и быстродействующие электромеханические сенсоры.
Современные air bags
Подушка безопасности (air bag) представляет собой мешок из прочного синтетического материала. При срабатывании он практически моментально наполняется газом. Материал покрыт смазкой на основе талька, которая способствует ускоренному раскрытию.
Систему дополняют датчики удара, газогенератор и блок управления.
Датчики удара определяют вовсе не силу удара, как можно подумать, судя по названию, а ускорение. При столкновении оно имеет отрицательное значение — проще говоря, речь идет о скорости замедления.
Под пассажирским сиденьем имеется датчик, определяющий, сидит ли на нем человек. При его отсутствии соответствующая подушка не сработает.
Назначение газогенератора — мгновенно заполнить air bag газом. Он может быть твердотопливным или гибридным.
В твердотопливном при помощи пиропатрона воспламеняется заряд твердого горючего, а сгорание сопровождается выделением газообразного азота.
В гибридном применяется заряд со сжатым газом — как правило, это азот или аргон.
После старта ДВСа блок управления проверяет исправность системы и выдает соответствующий сигнал на приборную панель. В момент столкновения он анализирует сигналы от сенсоров и в зависимости от скорости движения, скорости замедления, места и направления удара запускает активацию нужных подушек безопасности. В некоторых случаях все может ограничиться лишь натяжением ремней.
В блоке управления обычно имеется конденсатор, заряд которого может поджечь пиропатрон при полном отключении бортовой сети.
Процесс срабатывания air bag носит взрывной характер и происходит менее чем за 50 миллисекунд. В современных адаптивных вариантах возможна двухступенчатая или многоступенчатая активация в зависимости от силы удара.
Разновидности современных подушек безопасности
Сначала применялись только фронтальные air bags. Они и по сей день остаются наиболее востребованными, защищая водителя и сидящего рядом с ним пассажира. Водительская подушка вмонтирована в рулевое колесо, а пассажирская находится возле бардачка.
Для фронтальной подушки пассажира часто предусмотрено отключение, чтобы на переднем сиденье можно было установить детское кресло. Если ее не отключить, удар раскрывшегося баллона способен покалечить или даже убить ребенка.
Боковые air bags защищают грудную клетку и нижнюю часть туловища. Обычно они находятся в спинке переднего сиденья. Бывает, что их устанавливают и на задних сиденьях. В более совершенных вариантах возможно наличие двух камер — более жесткой нижней и помягче для защиты груди.
С целью уменьшения вероятности дефекты грудной клетки подушка Бывает, что встраивается непосредственно в ремень безопасности.
В конце 90-х автоконцерн Toyota впервые стал использовать головные подушки безопасности или, как их еще называют, “шторки”. Их монтируют в передней и задней части крыши.
В те же годы появились коленные air bags. Они размещаются под рулем и предохраняют от дефектов ноги водителя. Также возможна защита ног переднего пассажира.
Сравнительно недавно стала применяться центральная подушка. В случае бокового удара или опрокидывания автомобиля она предотвращает травмы от столкновения людей друг с другом. Ее размещают в подлокотнике переднего или спинке заднего сиденья.
Следующим шагом в развитии системы дорожной безопасности, вероятно, станет внедрение подушки, которая срабатывает при столкновении с пешеходом и защищает его голову от удара о лобовое стекло. Такая защита уже разработана и запатентована компанией Volvo.
На этом шведский автопроизводитель останавливаться не собирается и уже тестирует внешнюю подушку, которая защищает автомобиль целиком.
Air bag нужно использовать правильно
Когда мешок резко наполняется газом, удар о него может обернуться для человека серьезными травмами и даже вызвать летальный исход. Риск сломать позвоночник от столкновения с подушкой возрастает на 70 %, если человек не пристегнут.
Поэтому пристегнутый ремень безопасности является обязательным условием активации air bag. Обычно система отрегулирована так, что если водитель или пассажир не пристегнут, то соответствующая подушка не выстрелит.
Минимально допустимое расстояние между человеком и местом размещения подушки безопасности составляет 25 см.
Если в машине установлена регулируемая рулевая колонка, лучше не увлекаться и не выдвигать руль слишком высоко. некорректное срабатывание подушки безопасности может стать для водителя причиной серьёзных увечий.
Любители нестандартного руления во время выстреливания подушки рискуют сломать руки. При некорректном положении рук водителя air bag даже увеличивает вероятность перелома по сравнению с теми случаями, когда имеется лишь пристегнутый ремень.
Если ремень пристегнут, вероятность получения травм при срабатывании air bag невелика, но все же имеется.
В редких случаях срабатывание подушки безопасности может вызвать дефект слуха или спровоцировать сердечный приступ. От удара по очкам могут разбиться линзы, и тогда есть риск повредить глаза.
Распространенные мифы о подушках безопасности
Удар по припаркованной машине тяжелым предметом или, к примеру, падение ветки дерева может стать причиной срабатывания подушки безопасности.
На самом деле срабатывания не будет, поскольку в этом случае датчик скорости сообщает блоку управления, что автомобиль стоит. По этой же причине система не сработает, если в стоящую машину влетит другой автомобиль.
Занос или резкое торможение могут привести к выстреливанию подушки.
Это абсолютно исключено. Срабатывание возможно при перегрузке от 8g и выше. Для сравнения — у гонщиков Формулы 1 или пилотов истребителей перегрузки не превышают 5g. Поэтому ни экстренные торможения, ни ямы, ни резкие перестроения не приведут к выстреливанию air bag. Столкновение с животными или мотоциклами также, как правило, не приводит к активации подушек безопасности.
