Подушки безопасности в автомобиле

Подушки безопасности в автомобиле

Современные автомобили оснащаются большим количеством всевозможных систем безопасности. Все они подразделяются на два типа – системы активной и пассивной безопасности.

Первые – это системы, которые помогают водителю контролировать поведение автомобиля. К ним относятся системы антиблокировки тормозных механизмов, система курсовой устойчивости, система распределения тягового усилия по колесам авто и т. д.

А системы пассивной безопасности направлены уже на защиту самого человека при столкновении. К данной системе относятся ремни безопасности, специальные детские сиденья с креплением Isofix, подушки и шторки безопасности.

Основными в пассивной безопасности являются ремни. Подушки являются всего лишь вспомогательной системой направленной на снижение травмирования людей в автомобиле.

Хотя изначально подушки безопасности позиционировались системой, которая должна заменить ремни. Но время показало, что без ремней обеспечить должную безопасность они не могут поэтому их перевели в разряд вспомогательных систем.

Основной задачей подушек безопасности является снижение возможности получения травмы человеком о рулевое колесо, переднюю панель, элементы кузова при столкновении автомобиля.

Разработки подушки безопасности велись достаточно давно, но штатно устанавливать на авто их начала компания Mercedes-Benz в 1971 году. С тех пор все больше компаний оснащаются свои авто данной системой безопасности, причем она постоянно совершенствуется.

Виды подушек безопасности

На данный момент существуют следующие виды подушек безопасности (на рисунке 9.3 представлены подушки безопасности в раскрытом виде):

• Фронтальная (или передняя) подушка безопасности, она может быть водительской или пассажирской. Такие подушки установлены в ступице колеса и приборной панели со стороны пассажира соответственно, срабатывают они при фронтальном столкновении автомобиля.
• Боковые подушки безопасности. Модули подушек чаще всего установлены в боковинах спинок сидений. Срабатывают подушки при боковом столкновении.

Рисунок 9.3 Пример расположения подушек безопасности в автомобиле.

• Боковые подушки безопасности типа «занавески» установлены вдоль края потолка салона с каждой стороны. Данные подушки предназначены для исключения удара головой о боковые стекла при столкновении.
• Коленная подушка безопасности. Подушка предназначена для гашения удара водителя коленями о приборную панель при фронтальном столкновении. Необходимость в данной подушке безопасности возникла вследствие того, что пространство для ног с водительской стороны довольно ограничено, из-за этого при сильном фронтальном столкновении человек может сместиться на значительное расстояние, что приведет к удару об элементы приборной панели и поперечины жесткости рулевой колонки.

Перспективным направлением в развитии пассивной безопасности являются подушки безопасности, встроенные в ремни безопасности для смягчения удара при резком прекращении движения.

Как происходит срабатывание «аэрбега»

Принцип работы подушек безопасности можно условно разделить на несколько этапов:

• Столкновение транспортного средства с другим объектом.
• Автоматическое срабатывание электронных датчиков, которые запускают следующий механизм.
• Система получает сигнал от электронного блока управления и происходит срабатывание детонатора (заряда из таблеток натриевой кислоты), вследствие чего газ (аргон или озон) нагревается и под высоким давлением (до 250 мПа) вырывается наружу. Однако перед этим он проходит через специальный металлический фильтр и остужается.
• Происходит резкое заполнение подушки, и она раскрывается через 30 миллисекунд после того, как сработавшие датчики отправили сигнал.

• Водитель или пассажир авто ударяется головой об «аэрбег», который значительно гасит энергию полученного удара. Благодаря этому на человека приходится всего 10% остаточного удара.
• Подушка «опадает».

Говоря о том, как работают подушки безопасности, стоит учитывать конструктивные особенности автомобиля, так как в некоторых машинах есть всего 2 «аэрбега», тогда как в других аварийные элементы установлены практически в каждой плоскости.

Меры безопасности

Можно сделать вывод, что подушки безопасности могут изредка не только приносить пользу, но и причинять вред. Это случается при неправильном использовании.

Чтобы избежать травм нужно следовать правилам:

1. Между человеком и безопасным устройством должно быть расстояние не менее 25 см иначе возникнет травмоопасная ситуация.
2. Если ребенок находится впереди, он должен сидеть в специальном кресле. Оно должно быть отстранено назад как можно сильнее. Если ребенок слишком мал, он должен находиться на заднем сидении в специальном кресле, тщательно закрепленный во избежание травм. Если с пассажирской стороны на приборной панели находится подушка безопасности, тогда ребенка не стоит сажать спереди.
3. Пассажиры, которые находятся внутри, должны быть пристегнуты ремнями безопасности. Если автомобиль во что-то врежется на своем пути, ремень замедлит скорость движения тела.

Если правильно пользоваться приспособлением, оно убережет от травм, и, возможно, даже сохранит жизнь.

Приспособление для безопасной езды

Устройства и механизмы системы

Сейчас система пассивной безопасности включает в себя обширный ряд конструктивных решений и устройств, повышающих травмобезопасность пассажиров автомобиля.

К ней относятся:

• Ремни безопасности;
• Подушки и шторки;
• Безопасная конструкция кузова;
• Травмобезопасная рулевая колонка;
• Активные подголовники;
• Преднатяжители ремней;
• Аварийный размыкатель АКБ.

Существующие устройства, повышающие безопасность, постоянно совершенствуются, а также создаются новые, поэтому этот перечень считать завершенным невозможно.

Ремни

Ремни – первые элементы безопасности, которыми стали комплектоваться авто. В их задачу входит предотвращение инерционного движения тела при столкновении авто с препятствием. Тем самым он упреждает вылет водителя и пассажиров через лобовое стекло, получение травм из-за ударов о руль и переднюю панель. По сути, ремень удерживает людей в кресле.

Ремни безопасности различаются между собой по количеству точек крепления. Они бывают двух-, трех-, четырех-, пяти- и шеститочечные. Чем выше количество точек, тем лучше происходит распределение энергии движения тела, что снижает вероятность получения травм. Но при этом большее количество точек затрудняет пользование ремнем. Поэтому самым оптимальным и наиболее распространенным является трехточечный вариант.

Подушки и шторки

Подушки безопасности – начали разрабатываться практически одновременно с ремнями и одно время использовались как устройство, которое заменяет ремни. Со временем выяснилось, что максимальный эффект от этих устройств достигается только в сочетании с ремнями.

Суть подушек такая: имеются тканевые мешки, спрятанные под облицовкой руля, передней панели и т. д. Каждый из них подключен к специальному устройству пиропатрону. При столкновении этот пиропатрон срабатывает, в нем проходит химическая реакция с выделением большого количества газа, который поступает в мешок. В результате подушка «выстреливает» навстречу телу и гасит его энергию.

Отметим, что пиропатрон с подушкой – лишь исполнительный механизм. В конструкцию этой системы также входит электронный блок, подающий сигнал на срабатывание и датчики удара, на основе которых блок и работает. То есть, при ДТП датчики определяют, что произошло столкновение и сообщают об этом блоку, а тот задействует пиропатрон. Цепь вроде и длинная, но срабатывает все практически мгновенно – между сигналом от датчиков и развертыванием подушек проходят доли секунды.

В современных авто используется несколько видов таких подушек:

• Фронтальные (развертываются перед водителем и передним пассажиром при лобовом столкновении);
• Боковые (для защиты грудной клетки при боковых ударах);
• Головные, они же – шторки (защищают от травмирования головы при боковых ударах);
• Коленные (обеспечивают защиту ног при фронтальных столкновениях);
• Центральная (предотвращает удары водителя и пассажира друг о друга при боковом ударе);
• В ремнях безопасности (сводят на нет возможность получения травмы о ремень).

Для повышения эффективности подушки постоянно совершенствуются, устанавливаются новые датчики, задействуются для их работы вспомогательные системы, к примеру, аварийного опускания стекол.

Кузов

Безопасная конструкция кузова применяться начала не так и давно. Ее особенность заключается в том, что некоторые его части имеют программируемую зону деформации. То есть, при ударе часть энергии гаситься за счет смятия этих частей. Такие зоны делаются как в передней части авто, так и задней.

При этом для повышения безопасности пассажиров кабина делается из прочных и устойчивых к деформации материалов. Получается, что при столкновении перед или зад авто сминается «гармошкой», а вот кабина остается неповрежденной, хотя при столкновении на высоких скоростях кабина все же получает повреждения.

На автомобилях применяют безопасную конструкцию кузова, в которой программируемая деформация не только гасит энергию удара, она еще и обеспечивает увод двигателя вниз, чтобы исключить вероятность его вхождения в салон.

Рулевая колонка

Травмобезопасная рулевая колонка исключает вероятность удара водителя об руль. При фронтальном ударе двигатель смещается назад и толкает рулевой механизм. До использования безопасной колонки, такая ситуация приводила к тому, что руль «выходил» навстречу водителю. Но этого не происходит с травмобезопасной конструкцией. Вал колонки состоит из нескольких частей, что позволяет ему «ломаться». Благодаря этому даже при смещении рулевого механизма, руль остается на месте.

Подголовники

Активные подголовники снижают вероятность травмирования шейных позвонков при тыльном столкновении. При ударе в зад авто, тело удерживает спинка сиденья, а вот голова получает сильное инерционное ускорение назад, что приводит к повреждению шеи. Активные подголовки при таком ударе автоматически поднимаются вверх, фиксируя голову и не давая ей отклониться назад.

Преднатяжители

Преднатяжители являются дополнением ремней. Большинство ремней – инерционные, что позволяет проводить фиксацию тела любой комплекции без каких-либо регулировок длины. Но инерционный механизм срабатывает с запозданием, поэтому при фронтальном ударе тело человека все же несколько передвигается вперед, что грозит получением травмы о сам ремень. В задачу преднатяжителей входит исключение недостатка инерционного механизма. При столкновении преднатяжитель за счет пиропатрона или электропривода максимально натягивает ремень, предотвращая перемещение тела.

Аварийный размыкатель АКБ

Аварийный размыкатель АКБ обеспечивает отключение элемента питания от бортовой сети при ДТП. Это исключает вероятность образования искры и воспламенение от нее топлива. Размыкатель обычно используется в авто, у которых АКБ размещается в салоне или багажном отсеке. В его конструкции также используется пиропатрон, хотя есть и релейные устройства.

Устройство газогенератора подушки безопасности

Поскольку водители и пассажиры бывают разных размеров, инженеры, в свое время, хотели придумать такой Airbag-генератор, который мог бы регулировать количество газа. Ранние подушки безопасности не могли изменять скорость надувания относительно размера и положения человека, или силы столкновения автомобиля.

Поэтому конструкторы придумали «умный» генератор – в нем два пиропатрона вместо одного. Один из них выпускает газ всего на 80 процентов (для «мягкой посадки» этого хватает). Но если этого недостаточно, то второй пиропатрон запускает вторичное наполнение, и оставшийся газ наполняет Airbag и делает его жестче.

Типичный газогенератор подушки безопасности водителя состоит из следующих основных частей (смотрите на рисунке выше):

1. Корпус с камерами сгорания;
2. Заряды №1 и №2 из таблеток натриевой кислоты;
3. Вспомогательный заряд для воспламенения заряда №1;
4. Два пиротехнических патрона для воспламенения зарядов;
5. Металлический фильтр.

Так что же происходит в газогенераторе при срабатывании Airbag?

• В пиропатронах, устанавливаемых в газогенераторе подушки безопасности, содержится материал, похожий на порох. Когда к ним поступает сигнал от электронного блока управления, они срабатывают, образуя при этом тепло и высокое давление.
• От срабатывания пиротехнического патрона в корпусе газогенератора загораются находящиеся там специальные таблетки натриевой кислоты (заряд). Эти таблетки при сгорании выпускают горячий, но безопасный газ на основе азота, который деформирует корпус генератора и покидает его, наполняя Airbag.
• Перед попаданием в подушку безопасности, азот проходит через специальный металлический фильтр, который устраняет твердые частицы, образованные при сгорании заряда, и остужает газ.
• При подаче электричества на пиропатрон №2, он воспламеняет второй заряд. Газ, образующийся при сгорании заряда, поднимает колпачок камеры ступени №2 и через камеру сгорания первой ступени наполняет подушку безопасности.

С того момента, как машина попадает в аварию до полного наполнения подушки безопасности проходит не более 30 миллисекунд.

При каких условиях срабатывает система защиты

Также стоит обозначить следующий момент — подушки не срабатывают просто так. Поэтому, когда вы едете, они никогда не вылетят вам в лицо без причины. Более того, даже при ДТП на скорости до 20 км датчик не даст сигнал выпустить подушки, так как сила инерции еще слишком незначительна.

Отдельно стоит отметить случаи, когда автовладелец решит произвести ремонт обшивки салона в местах расположения подушек. Чтобы не произошло случайного раскрытия и последующей за этим травмы, следует скинуть клеммы с аккумулятора, а уже потом браться за ремонт.

Airbag в современных автомобилях

Сегодня подушки безопасности устанавливаются в каждом автомобиле. Их количество – от одной до семи штук – зависит от класса и комплектации транспортного средства. Главная задача системы остается прежней – обеспечить защиту человека от столкновения на большой скорости с элементами салона автомобиля.

Чтобы подушка не стала причиной серьезных травм, человек во время удара обязательно должен быть пристегнут ремнем безопасности

Airbag обеспечит должную защиту от удара только в том случае, если в момент столкновения человек был пристегнут ремнями безопасности. Когда ремни не пристегнуты, активация подушки может принести дополнительные травмы. Напомним, что правильная работа подушек – это принять голову человека и “сдуться” под действием инерции, смягчая удар, а не вылететь навстречу.

Неисправности подушек безопасности

При эксплуатации автомобиля могут возникнуть проблемы, связанные с работой подушек безопасности. При этом на приборной панели загорается специальная лампочка, сигнализирующая о неисправности. В данном случае требуется доставить автомобиль в сервисный центр для устранения неисправности.

В заключение хочу отметить, что подушки существенно повышают безопасность водителя и пассажиров автомобиля. Так что чем больше подушек в машине, тем лучше. Скорее всего подушки безопасности никогда и не пригодятся, но на всякий случай они должны быть припасены.