Как работает подушка безопасности

Автомобили 25 апреля 2019

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.

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.

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

Источник: https://monateka.com/article/303339/

Подушки безопасности Airbag

Наиболее эффективным элементом пассивной безопасности является применение систем надувных подушек безопасности (airbag).

Система надувных подушек безопасности в комплексе с диагонально-поясными инерционными рем­нями безопасности в случае аварии при фронтальном столкновении обеспечива­ет дополнительную защиту головы и грудной клетки водителя и пассажира на переднем сидении и снижает вероятность тяжелых травм и гибели людей при авариях на 40%.

Рис.

Система надувных подушек безопасности (на примере Ауди A3):
1 – датчик удара боковой подушки безопасности за водителем (задняя стойка кузова); 2 – пиропатрон заряда газогенератора верхней подушки безопасности водителя; 3 – пиропатрон заряда газогенератора натяжителя ремня безопасности водителя; 4 – выключатель в замке ремня безопасности водителя; 5 – пиропатрон заряда газогенератора боковой подушки безопасности водителя; 6 – датчик удара боковой подушки безопасности со стороны водителя(передняя дверь): 7 – пиропатрон газогенератора подушки безопасности водителя;  8 – диагностическая розетка; 9 – щиток приборов с контрольными лампами ремней безопасности и  подушек безопасности; 10 – блок управления двигателя; 11 – датчик удара фронтальной подушки безопасности водителя (левая передняя часть кузова); 12 – датчик удара фронтальной подушки безопасности переднего пассажира (правая передняя часть кузова); 13 – контрольная лампа отключения подушки безопасности переднего пассажира; 14 – выключатель для отключения подушки безопасности переднего пассажира, работающий от ключа; 15 – диагностический интерфейс шины данных (межсетевой интерфейс); 16 – пиропатрон первого и второго зарядов газогенератора подушки безопасности переднего пассажира; 17 – блок управления подушек безопасности; 18 – выключатель в замке ремня безопасности переднего пассажира; 19 – датчик наличия пассажира на переднем сидении; 20 – пиропатрон заряда газогенератора боковой подушки безопасности переднего пассажира; 21 – датчик удара боковой подушки безопасности со стороны переднего пассажира (передняя дверь); 22 – пиропатрон заряда газогенератора натяжителя ремня безопасности переднего пассажира; 23 – пиропатрон заряда газогенератора верхней подушки безопасности переднего пассажира; 24 – датчик удара боковой подушки безопасности за передним пассажиром (задняя стойка кузова); 25 – центральный блок управления систем комфорта; 26 –  пиропатрон заряда газогенератора отключения аккумуляторной батареи

Автомобили, оснащенные системой airbag для водителя и пассажира пере­днего сиденья, можно отличить по над­писи на мягкой панели рулевого колеса и на правой стороне панели приборов.

Основными элементами системы Airbag являются:

• набор инерционных  электромеханических и электронных датчиков (3….5)
• пиропатроны газогенератора (источник энергии)
• подушки безопасности для водителя (в рулевом колесе) и пассажира (справа в панели приборов)
• устройство электронного контроля и управления
• контрольная лампа на приборной панели

Датчики

Электромеханические ударные датчики работают по принципу обычного концевого выключателя – в трубке находится металлический шарик, который при резком ударе преодолевает сопротивление пружин и замыкает контакт, при этом образуется электрическая цепь, необходимая для работы системы.

В настоящее время вместо механических применяются электронные датчики. Такой датчик состоит из корпуса, блока обработки данных и микромеханического датчика ускорения, который может быть пьезоэлектрическим, конденсаторным или другого типа.

Датчик ускорения конденсаторного типа устроен, упрощенно выражаясь, как конденсатор. Отдельные пластины конденсатора закреплены неподвижно. Сопряженные с ними элементы являются подвижными и выполняют роль сейсмической массы.

При столкновении сейсмическая масса, в данном случае подвижные пластины, перемещается в направлении к неподвижным пластинам и емкость такого конденсатора меняется. Блок обработки данных обрабатывает эту информацию, переводит ее в цифровой вид и передает данные в блок управления подушками безопасности.

Рис.

Схема работы датчика ускорения конденсаторного типа:
1 ­– неподвижная пластина; 2 – подвижная пластина; 3 – блок обработки данных; а – состояние покоя; б — столкновение

Вместо датчиков ускорения для распознавания столкновения отдельные производители автомобилей устанавливают датчики давления. С помощью этих датчиков достигается более быстрое обнаружение удара в область двери.

Инерционные датчики устанавливаются в бампере, в моторном отсеке, в стойках или в районе подлокотника. В память датчиков заложены просчитанные заранее параметры, которые для данной модели автомобиля означают превышение допустимого удара.

В случае аварии датчики посылают сигнал на электронный блок управления. В большинстве современных систем фронтальные датчики рассчитаны на силу удара при скорости от 25…50 км/час, боковые могут срабатывать при более слабых ударах.

От электронного блока управления сигнал поступает на основной модуль, который состоит из компактно уложенной подушки, соединенной с газогенератором.

Пиропатрон газогенератора

Расплавляемая проволока или фронт пламени в пределах элемента зажигания (капсюля) приводят в возбуждение газогенераторы надувной подушки без­опасности.

В современных конструкциях срабатывание капсюля для зажигания газогенератора происходит от переменного тока с целью предупреждения возникновение короткого замыкания в электрической системе питания постоянного тока автомобиля (неисправности в электропроводке).

Для создания переменного тока применяется конденсатор, включенный в конструкцию зарядного капсюля и подсое­диненный последовательно в цепь возбуждения, который заряжается, разряжается или перезаряжается при­близительно с частотой 100 кГц.

В газогенераторе, называемом часто пиропатроном (таблеткой) диаметром 10 см и толщиной 1 см, используются кристаллы твердого топлива, при сгорании которого выделяется газ, заполняющий, а точнее, надувающий подушку.

Топливом обычно выступает ядовитый азид натрия (NaN3), 45% массы которого при сгорании превращается в чистый азот, а остальное – в углекислый газ (СО2), окись углерода (СО), воду (Н2О) и твердые частицы. Электрический импульс поджигает пиропатрон или плавит проволоку и кристаллы превращаются в газ.

Сигналом для срабатывания пиропатрона служит электрический импульс от датчиков удара (ускорения или давления), поступающих напрямую или через электронный блок.  Хотя процесс сгорания и происходит быстро, он не носит взрывного характера.

Сгорание происходит в 3 этапа: поджигание, возгорание для запала и горение рабочего заряда. В очень короткое время система развивает мощность до 60 кВт, но взрыва не происходит.

Для предотвращения травм от надувания подушки движущей со скоростью 200…300 км/час навстречу грудной клетке, современные подушки надуваются в два этапа: сначала примерно на 70 %, а при соприкосновении с телом полностью, для этого применяются двухступенчатые газогенераторы.

Благодаря радиальному распрямлению воздушного мешка и последовательному воспламенению зарядов в таких газогенераторах существенно снижается нагрузка, которая действует на водителя при аварии.

В зависимости от тяжести и вида аварии промежуток между срабатываниями обоих пиропатронов может составлять примерно от 5 мсек. до 50 мсек.

Срабатывают всегда оба заряда, для исключения случаев, когда после раскрытия подушки безопасности остается еще один не сработавший пиропатрон.

Подушки безопасности

При аварии блок управления подушками безопасности дает команду на воспламенение первого заряда. Образующееся давление ускоряет поршень, который открывает газовый баллон. Выделяющийся газ наполняет и раскрывает подушку безопасности.

В результате сгорания второго заряда в воздушный мешок поступает дополнительное количество газа.

Рис.

Пиропатроны с газовым баллоном:
1 – первый запал; 2 – первый заряд; 3 – шток с поршнем; 4 – защитная пленка; 5 – каналы подачи газа в подушку безопасности; 6 –газовый баллон; 7 – второй заряд; 8 – второй запал

Скорость наполнения подушки выбрана в соответствии с временем перемещения водителя (пассажира) при столкновении с подушкой. Сразу же после наполнения, но медленнее, за 200 миллисекунд подушка сдувается.

Оптимальное для обеспечения  время наполнения подушки – 30…55 миллисекунд. Газ (азот или другой безопасный для человека) в подушку поступает через специальный фильтр. В развернутом состоянии подушка находится очень короткое время (до 1 с), так как газ через специальные отверстия быстро выходит в салон, чтобы подушка не задушила защищаемого пассажира.

Устанавливаются датчики в салоне, в передней части автомобиля, или в дверях, при этом их количество может колебаться от трех до десяти.

На срабатывание датчиков влияет не только скорость автомобиля, но и характер столкновения (под каким углом, с каким препятствием). В то же время экстренное торможение с любой скорости не может заставить сработать датчик удара.

На случай выхода из строя аккумулятора некоторые системы снабжены специальным конденсатором, который отдает накопленную энергию для открытия подушек безопасности.

Наполнение подушек в салоне – а их обычно от 2 до 6 – сопровождается повышенным шумом, уровень которого иногда достигает 140 дБ, что опасно для барабанных перепонок.

Для уменьшения шума срабатывают только нужные подушки, и то в разное время: например, через 20 миллисекунд после столкновения – водительская, еще через 17 миллисекунд – пассажирские.

Причем если в салоне нет пассажиров, подушки безопасности не срабатывают, так как в сиденья  устанавливают специальные датчики, фиксирующие наличие пассажиров.

Устройство электронного контроля и управления

В большинстве существующих в настоящее время конструкций используется электронный блок, который устанавливается в пассажирском салоне для координиро­ванного срабатывания систем защиты.

Вычисления замед­лений электронного блока срабатывания основаны на данных датчиков ускорения, используемых для контроля сил замедления, которые сопрово­ждают столкновение автомобиля.

Центральный электронный блок возбуждения должен отвечать требованиям:

• идентификации ДТП или столкновения, основанной на данных, получаемых от электронного датчика ускорения и меха­нического «детектора безопасности» или от двух электронных датчиков ускорения (контроль с «полностью электронным рас­познаванием» со схемой резервирования)
• быстрого реагирования управляющих цепей, надувных подушек безопасности и натяжных устройств ремней безопас­ности, основанного на алгоритмах циф­рового запуска специального назначе­ния, в ответ на различные виды ДТП (лобовое столкновение, лобовое со сме­щением, столкновение или наезд под некоторым углом, наезд на опору и т. п.)
• стабильного напряжения и резервиро­вания питания
• избирательного срабатывания  натяж­ного устройства ремня безопасности в соответствии с управляемым состояни­ем узла лента ремня — пряжка
• определения двух порогов срабатыва­ния в зависимости от того, действитель­но ли пользователь автомобиля исполь­зует ремень безопасности (высокий или низкий порог срабатывания интерфейса последовательной диагно­стики)

Контрольная лампочка

Для контроля исправности системы надувных подушек может применяться система контроля. При включении зажигания около 10 сек горит контрольная лампочка, которая должна затем погаснуть. Если лампочка не горит  не гаснет или загорается во время движения это свидетельствует о неисправности системы.

Исследования специалистов свидетельствуют о том, что риск гибели пешехода при ударе о капот автомобиля, двигающегося со скоростью всего 40 км/ч, достигает 100%. Для решения этой проблемы компании  активно работают над созданием подушек безопасности для пешеходов.

Эта система защиты включает две подушки – большую, охватывающую переднюю часть автомобиля (бампер, радиаторную решетку, фары и кромку капота) и маленькую, которая размещается у лобового стекла, защищая голову пешехода. Опасное приближение к пешеходам и животным распознаются специальными датчиками.

Открываться эти подушки будут непосредственно перед столкновением.

Источник: https://ustroistvo-avtomobilya.ru/sistemy-passivnoj-bezopasnosti/podushki-bezopasnosti/podushki-bezopasnosti/

Как работает подушка безопасности. Как работает подушка безопасности водителя и пассажира Как срабатывают подушки безопасности

Каждый автопроизводитель перед выпуском нового авто на конвейер проводит ряд тестов, в том числе и краш-тест, по результатам которого присваивается степень защиты для водителей и пассажиров.

Одним из основных средств пассивной безопасности (SRS — Supplementary Restraint System) в автомобиле являются подушки безопасности (они же AirBag).

Рассмотрим подробно, где находятся подушки безопасности в автомобиле, а так же где располагаются датчики подушек безопасности.

Расположение подушек безопасности

Фронтальные AirBag

В первую очередь автомобили комплектуется подушкой безопасности для водителя, поскольку для него наиболее велик риск получения травм при ДТП.

Располагается подушка в руле, поэтому водителю необходимо находиться минимум в 25-30 см от руля, чтобы в момент срабатывания AirBag от неё была польза, а не лишний вред. Также часто в базе имеется вторая подушка — для пассажира на переднем сиденье.

Располагается она в торпедо напротив пассажира, может быть отключаемой. Предназначение данных подушек — защитить голову и грудную клетку водителя и переднего пассажира при фронтальном (лобовом) ударе.

Боковые Airbag и шторки безопасности

Расположены такие подушки в боковой части каждого из передних сидений, они призваны защитить таз и грудную клетку водителя и переднего пассажира. Боковые шторки раскрываются на уровне боковых стекол переднего и заднего ряда сидений для защиты головы и шеи от удара о стекла при боковом ДТП или переворачивании автомобиля. Располагаются в передней и задней части салона в оконных стойках.

Набор из шести подушек безопасности становится нормой для современных авто, начиная даже с B-класса, но некоторые автопроизводители стараются сделать свои автомобили максимально безопасными, используя ещё некоторые места для расположения AirBag.

Коленная AirBag

Данная подушка позволяет избежать травмирования ног водителя, располагается под рулевой колонкой. В некоторых моделях также устанавливается коленная подушка для переднего пассажира, расположена она под бардачком.

Центральная AirBag

BeltBag

Такая подушка вшита в ремни безопасности для задних паcсажиров для того, чтобы обезопасить грудную клетку и шею пассажира.

AirBag для пешехода

Задача данной подушки — при наезде на пешехода защитить его голову от удара о лобовое стекло. Подушка выстреливает из-под задней части капота.

Расположение датчиков подушек безопасности

Датчики AirBag могут располагаться как снаружи автомобиля, так и в салоне — в зависимости от установленных подушек безопасности. Каждая подушка связана со своим датчиком, поэтому они срабатывают независимо друг от друга.

Для фронтальных подушек стоят два датчика в моторном отсеке, как правило, на лонжеронах, для боковых и центральной — в передних дверях.

Для передних шторок — в левой и правой стойках лобового стекла, для задних шторок — в районе арок задних крыльев.

На протяжении многих лет надёжный ремень безопасности оставался единственной формой пассивной безопасности в наших автомобилях.

Были дебаты по поводу их безопасности, особенно в отношении детей, но с течением времени бóльшая часть всех стран приняла обязательным условием выезда на дорогу пристёгнутые ремни безопасности.

Статистика показывает, что использование ремней безопасности спасло тысячи жизней, которые могли быть потеряны в случае столкновения.

Но также как и ремни безопасности, концепция подушек безопасности — мягкая опора, чтобы облегчить для человека последствия аварии — была мыслью инженеров в течение многих лет. Первый патент на надувную аварийную подушку безопасности для самолетов был подан во ещё время Второй мировой войны. А в 1980 году первая коммерческая подушка безопасности появились и в автомобилях.

Всё чаще боковыми подушками оборудуются сиденья и/или двери. Сегодня некоторые автомобили выходят далеко за рамки имеющегося стандарта двойных подушек безопасности, располагая шестью или даже восемью подушками безопасности для водителя и всех пассажиров.

Но они всё ещё остаются предметом серьёзных споров и исследований правительства и промышленности.

В этой статье мы узнаем о науке в закромах этих устройств, о том, как подушка безопасности работает, когда срабатывает, каковы её проблемы, и насколько технология продвинулась на сегодняшний день.

Законы движения

Прежде чем рассмотреть специфику, давайте рассмотрим наши знания о законах движения. Во-первых, мы знаем, что движущиеся объекты имеют импульс (произведение массы на скорость объекта).

Если некоторая сила воздействует на объект и затем перестаёт воздействовать, то объект всё равно будет продолжать двигаться, лишь снижая свою скорость — это называют инерцией. Автомобиль состоит из нескольких объектов, в том числе самого транспортного средства, незакреплённых предметов в машине и, конечно же, водителя и пассажиров.

Если эти объекты не прикреплены к кузову авто, то они будут продолжать движение на любой скорости, на которой движется автомобиль, даже если автомобиль остановлен столкновением.

Остановка импульса объекта требует силы, действующей в течение короткого периода времени.

Цель любой дополнительной удерживающей системы — помочь остановить пассажира, при этом, причинив максимально незначительный ущерб ему или ей, как это возможно.

Подушка призвана замедлить скорость пассажира до нуля практически без его повреждений. При этом, рамки, в которых она должна работать, огромны. Подушка безопасности при своей работе занимает всё пространство между пассажиром и рулевым колесом или приборной панели за доли секунды.

Цель подушки безопасности — замедлить движение вперёд пассажира как можно более равномерно за доли секунды. Подушка состоит из трёх частей, каждая из которых помогает совершить этот подвиг:

• Сумка
  сама по себе состоит из тонкой нейлоновой ткани, которая складывается в рулевом колесе или приборной панели, или, если речь о боковой подушке — в двери.
• Датчик
  представляет собой устройство, сообщающее сумке, когда необходимо раздуться. Раздув происходит при столкновении при силе, равной как минимум столкновению с кирпичной стеной на скорости 16-24 км в час. Механический переключатель поворачивается, закрывая электрический контакт. Датчики, между тем, получают информацию от акселерометра, встроенного в микрочип.
• Система надува
  служит для быстрого закачивания в подушку газа за счёт реакции азида натрия (NaN3) с нитратом калия (KNO3) для получения газообразного азота. Взрыв азота раздувает подушки безопасности практически мгновенно.

Ранние попытки адаптировать подушку безопасности для использования в автомобилях столкнулись с непомерно высокими ценами и техническими препятствиями, связанными с хранением и выпуском сжатого газа. Исследователи задавались вопросами:

• Откуда взять необходимое достаточное место в машине для газового баллона?
• Если газ будет оставаться долго в своём спокойном состоянии под высоким давлением, то это ведь довольно опасно?
• Как сумку можно было бы расширить быстро и надёжно на различных рабочих температурах и без оглушительного взрыва?

Все вопросы учёных отпали, когда на помощь пришло твёрдое топливо в 1970 году. Твёрдое топливо горит очень быстро, создавая большой объём газа и издаёт при этом меньше шума.

Кроме прочего, воздушная подушка смазывается порошкообразными веществами регулярно — часто кукурузным крахмалом или тальком, которые позволяют держать сумки гибкими и смазывать их, пока они находятся «в хранении».

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.

Источник: https://eltctricon.ru/theory/kak-rabotaet-podushka-bezopasnosti-kak-rabotaet-podushka-bezopasnosti/

Спаси меня. Какие бывают подушки безопасности

Лайфхаки

В серийных машинах они появились почти 40 лет назад. За это время подушки спасли и продолжают спасать миллионы человеческих жизней. Разберемся, какие вообще бывают «эйрбэги» и как они защищают пассажиров современного автомобиля.

На самом деле патент на подушки безопасности был получен аж в начале 50-х годов прошлого века немецким изобретателем Вальтером Линдерером. А на серийный автомобиль «эйрбэги» поставили только в 1980 году.

Тогда первопроходцем стал легендарный Mercedes-Benz S-Класса в 126-ом кузове, у которого имелась вмонтированная в руль подушка безопасности для водителя. Стоит отметить, что вместе с «эйрбэгом» дебютировала и такая система, как преднатяжители ремней безопасности.

А общая система, включающая подушки и преднатяжители, получила название SRS (Supplementary Restraint System или комплекс пассивной безопасности).

Что касается самой подушки безопасности, то она представляет собой мешок из эластичной нейлоновой ткани, который в случае аварийной ситуации выстреливается и надувается специальным газом (пиропатрон поджигает твердое топливо в гранулах, которое и выделяет газ). Срабатывает современный «эйрбэг» всего за 6 миллисекунд — это в десять раз быстрее, чем человек успевает моргнуть.

Нынешние автомобильные подушки безопасности напрямую связаны со всеми датчиками и электронной начинкой машины для более точного выстраивания так называемых алгоритмов срабатывания.

Это значит, что в конкретной аварийной ситуации (удара определенной величины, наезда на препятствие, приземления после падения и т.д.

) блок управления «эйрбэгами» учитывает силу и направление удара автомобиля с препятствием, скорость движения машины, интенсивность ее замедления, точное количество пассажиров внутри, а также их рост, вес и даже позу, в которой они сидят…

Таким образом, электроника определяет, какие именно подушки нужно активировать и, грубо говоря, насколько сильно их накачать (современные «'эйрбэги» имеют ступенчатую систему срабатывания). В современном автомобиле может быть более десяти различных подушек безопасности, расположенных по всему салону автомобиля. Рассмотрим основные виды по отдельности.

Фронтальные подушки безопасности

Как мы уже говорили ранее, современные конструкции фронтальных «эйрбэгов» срабатывают ступенчатым образом: при легких столкновениях «подушка» надувается не так сильно, минимизируя возможность получить травмы от выстрела «эйрбэга», а при сильном ударе — работает во всю силу.

Фронтальные подушки безопасности поглощают примерно 90% всего ударного импульса, защищая голову и шею пассажиров — самые уязвимые части человеческого тела.

Боковые подушки безопасности

Так называемые боковые «эйрбэги» появились в серийных автомобилях в начале 90-х годов. Такие подушки безопасности могут быть встроены как в передние, так и в задние сиденья.

А в некоторых кабриолетах подобную подушку устанавливают даже в дверную панель.

В случае бокового удара «подушка» раскрывается, принимает инерцию удара и оберегает таз пассажира, брюшную полость и грудную клетку от контакта с кузовом.

Головные подушки безопасности («шторки»)

«Шторки» тоже можно назвать боковыми подушками безопасности, но только созданы они для защиты головы и шеи.

Подобные «эйрбэги» встроены в обшивку крыши прямиком над боковыми стеклами и выстреливают при боковом ударе, защищая передних и задних пассажиров от последствий аварии.

Ко всему прочему, «шторки» могут спасти от порезов разбитыми стеклами и снизить вероятность получения серьезных травм головы и шейного отдела позвоночника при перевороте автомобиля.

Коленные подушки безопасности

Как видно из названия, данная разновидность «эйрбэга» оберегает нижние конечности передних пассажиров от контакта с деталями автомобиля. Со стороны водителя такая подушка стоит под рулевой колонкой, а на пассажирском месте она «выстреливает» из полости под «бардачком». Срабатывают коленные подушки при лобовом столкновении, защищая ноги и коленные суставы.

Центральная подушка безопасности

Центральный «эйрбэг» при боковом ударе не только дополнительно удерживает пассажиров, но и служит некой упругой перегородкой, которая не позволяет им удариться головами.

Также, по результатам испытаний, центральная подушка безопасности дополнительно защищает пассажиров при перевороте автомобиля.

Подушка безопасности в ремнях

Да, вы не ослышались. Существуют даже подушка безопасности, встроенная прямиком в ремень безопасности.

В случае серьезного удара цилиндрические мешки в лямках ремней задних пассажиров надуваются особым охлажденным газом (классическую систему не используют по причине выделения большого количества тепла).

Такие «айрбэги» помогают равномерно распределить ударную нагрузку по грудной клетке пассажиров, уменьшая риск повреждения мягких тканей.

Подушка безопасности в задних подголовниках

Относительно недавно появились и специальные «эйрбэги» в задних подголовниках, которые защищают головы пассажиров «галерки» от последствий удара в заднюю часть автомобиля. Ученые выяснили, что при подобных авариях раскрывающийся перед задним стеклом «шарф» позволяет примерно в два раза улучшить защиту пассажиров от травмирования головы и шеи, а также уберечь от осколков разбитого стекла.

Внешняя подушка безопасности

На самом деле современные конструкции подушек безопасности позволяют защищать от последствий аварии не только пассажиров автомобиля, но и… пешеходов. Инженеры из Volvo установили «эйрбэг» между капотом и лобовым стеклом.

Такая система позволяет уберечь пешехода от получения серьезных травм и уменьшить количество жертв после ДТП.

Есть еще один вид внешних «эйрбэгов». Он был придуман немецкими инженерами, но еще пока не устанавливался на серийные автомобили.

Такая конструкция состоит из целой системы подушек безопасности, которые установлены вокруг всего автомобиля под кузовными панелями.

В теории, при аварии подушки раскрываются, защищая не только людей снаружи автомобиля, но и смягчая последующие удары, которые могут быть получены уже после ДТП. К примеру, когда автомобиль улетел в кювет.

Источник: https://autorambler.ru/razborka/sohranenie-zhizney-kakie-byvayut-podushki-bezopasnosti.htm

Как работает автомобильная подушка безопасности | Как это сделано

Автомобиль покорил человечество. За последние 30 лет число автомобилей на дорогах утроилось, а увеличение числа автомобилей повлекло и рост числа аварий.

Ежегодно получают травмы 20 миллионов человек, более миллиона погибает на дорогах. Это число равно населению Барселоны.
Однако, несмотря на рост числа аварий, число смертей постепенно снижается.

За последние 30 лет оно уменьшилось вдвое в основном благодаря одному устройству – подушке безопасности.

Это четверть того времени, которое занимает один взмах крыла колибри.
Однако, это не все. Если подушка сразу же не сдуется за 0,2 секунды, то может сама погубить водителя.

Как заставить подушку надуваться на сверхзвуковой скорости и как предотвратить гибель водителя от того, что должно его защищать?

Город Варгада в западной Швеции. Здесь находится компания Autoliv, крупнейший в мире разработчик и производитель подушек безопасности, она производит подушки почти для всех автомобилей на международном рынке, 3,5 миллиона штук в год.

Однако, инженеры и производители – не единственные герои этой компании. В скрытой от глаз комнате находится группы «специалистов», без которых разработка подушек безопасности была бы невозможной. В самом сердце здания группа самоотверженных сотрудников делает свою работу, забывая о собственной безопасности, без жалоб и стонов они выносят все, что сваливается им на голову.

Каждый такой манекен является сложной электронной машиной и стоит 180 тысяч долларов.

Манекены можно сравнить с киборгами: их тело представляет собой систему, повторяющую метаболизм человека и имитирующую все ключевые функции и структуру человеческого организма: скелет, органы, нервы и даже вены и артерии. Они напичканы тысячами датчиков для фиксации всех процессов, проходящих в теле человека в момент ДТП.

Благодаря этим манекенам Autoliv Разработал целый ряд подушек безопасности, которые снизили смертность среди водителей и пассажиров, пристегнутых ремнем безопасности, на четверть. Но как подушке удается надуться за столь короткий промежуток времени?

На различные автомобили устанавливают разные модели подушек, причем их конструкция постоянно совершенствуется. Для каждой новой конструкции создается трехмерная виртуальная модель, с нее изготавливается прототип.

Нейлоновая подушка вырезается при помощи лазера и сшивается на автоматизированном швейном станке. Прежде, чем испытывать подушку на манекенах, она проходит предварительные испытания.

Стальной груз ударяет о рулевое колесо, чтобы убедиться, что подушка выдержит силу, с которой тело среднестатистического человека давит на нее при скорости 40 км/ч.

После завершения испытаний любые недочеты устраняются группой инженеров.

От конструкции подушки зависят жизни людей, поэтому каждый ее аспект рассматривается снова и снова. Если подушка не сдувается достаточно быстро, этот недочет может стоить водителю жизни, при ударе его шея переломится, словно спичка.

После внесения изменений, подушка возвращается в цех, где изготавливают ее модифицированный вариант. После этого проводят финальные испытания.
Наконец, в испытания включаются манекены. Манекен устанавливают в кресло и проверяют датчики. Autoliv изготавливает подушки безопасности на сумму более 320 миллионов долларов ежегодно. Компания не имеет права допускать промахов даже с одной подушкой.

Если манекен уцелел, подушка переходит к следующему циклу разработки. Важно, чтобы она не срабатывала в непредназначенное время, скажем, когда рассерженные водитель колотит по рулю. Проблема в том, чтобы бомба взорвалась в нужный момент.

В левой части подушки имеется датчик, углубленный на десять сантиметров в передней части автомобиля в районе фар с обоих сторон. В случае столкновения эти датчики немедленно передадут информацию в центральную контрольную панель в автомобиле, оттуда сигнал поступит в подушку, и произойдет взрыв.

Каждое отделение для подушки имеет фронтальную секцию, которая ослаблена рядом крошечных отверстий, невидимых глазом. В момент столкновения разрушается только ослабленная область, что позволяет подушке расшириться, но не тревожит пластиковый корпус. Воздух выходит из подушки через вентиляционные отверстия, что позволяет ей быстро сдуваться, это защитит водителя от травмы шеи и головы.

После всех дорогостоящих тестов подушку запускают в производство. В готовые подушки помещают взрывное устройство, его фиксируют винтами. Подушка автоматически сворачивается прежде, чем ее поместят в корпус. Корпус затем помещается в рулевое колесо. И вот очередная подушка готова к тому, чтобы сделать езду безопаснее.
За один год завод Autoliv спасает жизни 15 тысяч человек.

Источник: https://kak-eto-sdelano.ru/kak-rabotaet-avtomobilnaya-podushka-bezopasnosti/