Принцип работы подушки безопасности в авто

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.

Принцип действия системы безопасности

Суть подушки безопасности – во время столкновения создание воздушной подушки, которая будет воспринимать на себя тело человека, предотвращая возможность его удара об элементы салона.

Действует она так: при ударе в результате ДТП, специальная система быстро накачивает подушку перед водителем и пассажиром, сделанную из мягкой ткани, и та воспринимает на себя инерционное движение тела людей. Но при этом, чтобы подушка в дальнейшем не мешала выбраться человеку из авто, она быстро сдувается, газ выходит через специальные отверстия в ткани.

Проблемы при создание подушки безопасности автомобиля

1. Как быстро накачать подушку?

Еще при начальных разработках данной системы конструкторы столкнулись с одной из важных проблем – как быстро накачать подушку, ведь при столкновении все происходит за очень короткий промежуток времени. При этом накачка подушки не должна была иметь взрывной характер, чтобы не происходило травмирования человека самой подушкой.

Выходом из ситуации стало использование продуктов горения определенных веществ. Оптимальным стало использование газов, выделяемых при сжигании азида натрия. Хоть само это вещество является ядовитым, но при его сгорании выделяются азот, углекислый газ, окись углерода и вода. Сам процесс сгорания выполняется очень быстро – таблетка азида натрия весом 50 гр. сгорает за 35-50 миллисекунд, что вполне достаточно для накачивания подушки при столкновении.

Видео: Устройство подушки безопасности

Но при использовании азида для накачки применяется только азот, который полностью безвреден для человека, поэтому в конструкцию системы включают фильтры, разделяющие продукты горения по составным частям, пропуская в тканевую подушку только азот.

Системы, использующие азид являются сейчас самыми распространенными. Но есть еще одно вещество, которое используют в качестве топлива для сжигания – нитроцеллюлозу. Особенностью этого вещества является то, что нужно его для полного разворачивания подушки значительно меньше – всего 8 грамм. Также не требуется использование фильтров.

2. Эффект барокамеры

Вторая проблема, с которой столкнулись конструкторы – эффект барокамеры. Подушки безопасности в раскрытом состоянии занимают достаточно большое пространство в автомобиле. Так, водительская подушка имеет объем в развернутом состоянии 60-80 литров, а пассажирская – еще больше, до 130 литров.

Накачка подушек производится очень быстро, поэтому в салоне резко уменьшается объем и увеличивается давление, которое может повредить барабанные перепонки. К тому же накачка происходит с достаточно сильным звуковым эффектом, что тоже может сказаться на перепонках.

Вначале с этими проблемами боролись путем оснащения дверей специальными механизмами, которые при столкновении практически мгновенно сбрасывали стекла дверей вниз.

Сейчас же для предотвращения эффекта барокамеры, накачка подушек производится не всех сразу, а по очереди. Первой срабатывает подушка водителя – примерно через 20 мс, а еще через 17 мс – срабатывает пассажирская. При этом сама система следит за тем, какие подушки нужно накачать, а какие нет.

Конструкция системы подушки безопасности

Теперь по самой конструкции данной системы. Она состоит из трех составных частей – газогенератор с подушкой(в народе называют «пиропатрон»), выполненные в виде одного узла, датчиков удара и блока управления.

Количество датчиков удара, как и количество самих подушек может значительно варьироваться. На некоторых авто таких датчиков, установленных по всему авто может достигать десяти штук.

Этот датчик при столкновении передает импульс на блок управления, тот в свою очередь передает сигнал на газогенератор, который и разворачивает подушку.

Сработавшие подушки безопасности

Срабатывание датчика зависит от нескольких факторов – скорость авто, угол удара. Резкое падение скорости, которое происходит при столкновении авто с препятствием обеспечивает передачу импульса датчиком. Но при этом даже экстренное торможение авто не способно активировать датчик.

От поступившего с датчика сигнала блок управления рассылает сигналы на газогенераторы, при этом блок «вычисляет» какую подушку нужно накачать, а также как ее накачать. Дело том, что некоторые типы подушек имеют два контура, накачка которых производится в зависимости от силы удара. При слабом ударе накачивается только один контур, а если столкновение более серьезное – оба контура одновременно.

Виды подушек безопасности

Рассмотрим виды подушек безопасности в автомобиле.

1. фронтальные подушки безопасности
2. коленные подушки безопасности
3. передние боковые подушки безопасности (как правило зашиты в сиденья)
4. задние боковые подушки безопасности
5. головные подушки безопасности («шторки»)

1. Фронтальные подушки безопасности

Первыми подушками были фронтальные, именно ими и начал оснащать свои авто серийно Mercedes Benz. Данных подушек – две, одна устанавливается в руле за специальной накладкой и предназначена она для водителя, вторая располагается на передней панели и направлена она на защиту пассажира на переднем сиденье.

Данный вид подушек является самым распространенным, ими сейчас оснащаются даже бюджетные автомобили. Особенностью пассажирской подушки является принудительное ее отключение, после чего она переходит в неактивное состояние и при столкновении не срабатывает.

Срабатывают они только при фронтальном столкновении, при ударе сбоку или сзади данная система не срабатывает.

2. Боковые

Второй вид – боковые. Они направлены на защиту водителя и пассажира при боковом ударе. Впервые применять такие подушки начал шведский производитель Volvo.

Они хорошо помогают в защите торса человека. Зачастую они размещаются в спинках передних сидений. Некоторые авто оснащены боковыми подушками и для защиты пассажиров сзади.

Видео: Как избежать смертельных ловушек в автомобиле

3. Головные подушки

Третий вид – боковые головные подушки, в народе их еще называют шторками безопасности. Впервые их устанавливать начали на авто японской фирмы Toyota.

Располагаться шторки могут в крыше возле боковых стекол, стойках двери. Направлены они на защиту головы при боковом ударе. В развернутом виде практически полностью перекрывают площадь боковых стекол.

4. Коленные и центральные подушки безопасности

Корейская компания Kia предложила еще один вид подушек – коленные. Направлены они на защиту ноги водителя и переднего пассажира. Водительская подушка располагается под рулевой колонкой, а пассажирская – под передней панелью.

В автомобилях Toyota с недавнего времени стали применять центральные подушки. Установлена она в центральном подлокотнике и направлена на снижение тяжести вторичных повреждений при боковом ударе, в накачанном состоянии она разделяется водителя и переднего пассажира.

Это пока все виды которыми оснащается автомобиль, и направлены они на защиту людей, находящихся. Сейчас также разрабатывается система, направленная на защиту пешеходов. Работает данная система, так же как и внутренняя, с единственным различием – подушки надуваются снаружи авто и направлены они на смягчение удара пешеходом о кузов авто.

Принцип действия подушек безопасности автомобиля

Трудно найти автомобилиста, который оспаривал бы важность такого нестандартного аксессуара автомобиля, как подушки безопасности. Первый раз мир услышал про эти оригинальные защитные устройства 65 лет назад, после опубликования Уолтером Линдерером своего необычного патента, принёсшего ему затем мировую известность, благодарность миллионов людей. Многолетняя практика доказала их огромное значение для водителей и пассажиров оснащённых такими приспособлениями автомашин, за счет чего в авариях удалось спасти множество человеческих жизней, уберечь людей от огромного количества увечий, поскольку при ДТП защитная подушка раскрывается почти мгновенно – как правило, за считанные доли секунды. Однако немногие любители, да и профессионалы автомобильной отрасли в подробностях знают, как работает подушка безопасности, имеющая в международном обществе название airbag.

Принцип и условия для срабатывания подушки безопасности.

Что представляет собою аэрбег: устройство механизма

В зависимости от того, где расположен защитный аэрбег и для чего установлен, он может быть нескольких видов: фронтальный и боковой, головной и коленный, центральный и комбинированный. Устройство подушки безопасности при всём разнообразии их модификаций отличается незамысловатой конструкцией, призванной во время аварии значительно облегчить удары, адресованные водителю или пассажиру. Чаще всего их контакты приходятся на разные части руля, кузовные, оконные, прочие детали, достигая немалой силы. При отсутствии аэрбега каждый такой удар, в зависимости от скорости авто, может достигать колоссального размера, что станет невозможным при наличии защитного приспособления. С ним фактическая сила аварийного удара окажется значительно меньшей. Поэтому на практике она зачастую не будет представлять для людей значительной опасности, тем более смертельной угрозы.

Сам комплекс этой оригинальной защиты состоит из нескольких автономных составляющих. Он отличается собственно подушкой – специальной ёмкостью из нейлонового материала, расправляющейся во время аварийного случая, когда в неё резко входит воздух, а также сенсором и системой, которая надувает подушку. Материалами для её смазки служат крахмал или тальк. Комплекс компактно сложен, он расположен так, что из салона его не видно. Наиболее чувствительной частью комплекса считается сенсор, поскольку именно ему приходится принимать судьбоносное решение, когда именно подушка должна быть выпущена. Чаще всего это происходит уже при столкновении на скорости хотя бы 20 километров в час. В свою очередь, на систему надувания возложена не менее важная задача – во время столкновения мгновенно «выстрелить», накачать защитное устройство необходимой смесью.

Сумка

Важным аксессуаром подушки безопасности автомобиля является сумка. Она имеет вид тонкой нейлоновой оболочки из нескольких слоёв, толщина её зачастую не превышает 0,4 миллиметра. Ключевым преимуществом такой оболочки является то, что за счёт сверхпрочного материала, из которого её изготавливают, ей удаётся выдержать при ударе огромную кратковременную нагрузку. Располагают сумку в объёме специальной шины, закрытой особенной накладкой из пластика или ткани.

Датчики удара

Чаще всего именно передняя часть автомобиля оснащена этими важными приборами. Такой датчик призван отвечать за оперативное срабатывание системы безопасности машины, активируя её сразу же после контакта с другим объектом, если скорость превышает 20 километров в час. Система устроена так, что защитное приспособление способно выстрелить даже тогда, когда авто не движется, а стоит на месте – если удар получился достаточно сильный. Датчик может быть одного из двух видов: ударный (он определяет удар, пришедший на кузов) или датчик сидения для пассажиров. Если пассажиров в машине нет, такой механизм легко отключить.

Виды газогенератора

Задача каждого генератора – наполнить оболочку защитного устройства, с которой он составляет модуль этого приспособления, газом. Генераторы отличаются разнообразием форм, способов функционирования, а также образованием газа. В зависимости от этих векторов, генератор может быть куполообразного или трубчатого вида. По способам срабатывания есть генераторы одно- и двухступенчатого способа действия. Бывают также твёрдотопливные модели, гибридные. Кроме корпусов и патронов, в их состав входят: твердотопливный вариант – особенная смесь, составленная азидом натрия, диоксидом кремния, нитратом калия, гибридный вариант – газовый заряд под высоким давлением. Аэрбеги последних моделей оснащены двумя пиропатронами. Основной из них выпускает 80% всего газового объёма (в формате так называемой мягкой посадки), а дополнительный служит для подстраховки основного при очень тяжёлом ударе.

Фронтальные подушки безопасности

Впервые такие конструкции начали применяться на автомашинах марки Mercedes-Benz сравнительно недавно – в 1981 году. Они имеют две модификации: есть фронтальный механизм защиты сидящего впереди пассажира, который при его отсутствии или желании можно отключать, а также фронтальное устройство защиты водителя. Место расположения первого из них –передняя панель (её верхняя правая часть), а вторую таит в себе руль. Некоторые современные автомобили имеют также варианты двухступенчатых, многоступенчатых способов срабатывания данных защитных механизмов в зависимости от тяжести аварийного удара. Их называют адаптивными защитными устройствами.

Боковые подушки безопасности

С помощью этих защитных приспособлений удаётся свести к минимуму вероятность травмирования во время ДТП таких чувствительных частей человеческого тела, как таз, брюшная полость и грудная клетка. Впервые это эффективное новшество удалось применить 24 года назад знаменитой автомобильной фирме Volvo, предложившей устанавливать их в виде опций. Такими защитными конструкциями чаще всего оснащены зоны спинки переднего сидения, однако, выпускаются и такие модели, где их монтируют в заднем сидении. Большую популярность приобрели также варианты двухкамерных приспособлений, у которых более жёсткая нижняя часть, защищающая таз, а за счёт мягкой верхней надёжно защищается грудь.

Головные шторки

Так называют приспособления, задача которых – эффективная защита головы при боковых ударах в машину. Пионером их установки 20 лет назад была фирма Toyota. Место расположения этих шторок – в переднем сегменте крыши, в пространстве между стоек и задником крыши. Они используются пассажирами, занимающими переднее и оба задних места.

Подушка безопасности коленная

Её задачу определяет название устройства. Оно призвано эффективно охранять водительские голени и колени. Впервые его установила 22 года назад компания КИА. Расположено такое устройство снизу около руля. Некоторые современные автомодели оснащены коленным вариантом пассажирской защиты, который находится впереди. Устройство прячут снизу «бардачка».

Центральная защита

Компании Toyota принадлежит внедрение в 2009 году варианта центрального приспособления безопасности, призванного смягчать тяжесть травм пассажиров во время бокового столкновения. Такое защитное средство располагают в подлокотниках переднего сидения, а также в спинке заднего сидения. Новые вариации таких вспомогательных средств выпускаются компанией Mercedes-Benz и другими автомобильными фирмами.

Подушка безопасность для пешехода

Эффективность применения защитных устройств побудила автомобильных конструкторов остроумно вынести их за пределы салонов легковых авто. Так появилась защитное устройство для пешеходов, впервые предложенное в 2012 году компанией Volvo.

Условия для срабатывания

Несмотря на многочисленные конструктивные варианты изготовления защитных приспособлений, принцип их функционирования практически не претерпел в последние годы существенных изменений и остаётся неизменным. Ключевое условие срабатывания подушки безопасности – контакт авто с другой машиной или тяжёлым предметом. Она мгновенно активируется и срабатывает, когда удар с посторонним предметом произошёл, причём скорость срабатывания очень высока. При превышении определённого уровня датчик удара мгновенно посылает сигнал блоку управления, после чего сразу же автоматически решается весь комплекс вопросов, связанных с работой защитного механизма. В зависимости от того, какое направление удара и какая скорость удара, срабатывает или весь защитный комплекс, или только его определённая часть.

Подушки безопасности: устройство, где находятся, правила использования

Статистика ДТП в нашей стране порой напоминает сводки из фронта — каждый день десятки людей страдают из-за человеческой халатности, неблагоприятных погодных условий и других факторов. На обеспечение безопасности автомобилей автопроизводители ежегодно тратят внушительные суммы, постоянно внедряя новые разработки и отзывая целые партии из-за определенных проблем.

Такой элемент системы безопасности, как подушка безопасности, доказала свою эффективность и способность смягчать последствия автокатастроф, но её применение связано с рядом нюансов.

Принцип действия подушки безопасности

Главная задача, которую призваны решать подушки безопасности, — затормозить движение водителя и пассажиров, не допустив удара о переднюю панель, руль или другие части машины. Ее конструкция состоит из собственно подушки, которая наполняется газом, системы наполнения и датчика.

При столкновении (хотя периодически подушка может раскрываться при попадании колеса в глубокую яму или наезде на препятствие) датчик подает сигнал, после чего в системе наполнения смешиваются нитрат калия и азид натрия, как результат — выделяется газ, который и наполняет подушку.

Газу свойственно быстро рассеиваться, чтобы дать пассажиру возможность двигаться. В современных автомобилях присутствуют блоки диагностики, которые позволяют подушке срабатывать даже при неработающем аккумуляторе, а также оповещают водителя о неисправностях в системе.

Несмотря на свою цель — гарантировать безопасность водителя и пассажиров, подушки безопасности могут стать источником травм. Разумеется, опасна не подушка сама по себе, а то, что при её использовании не соблюдается ряд правил.

Начнем с того, что подушка развертывается на большой скорости — до 300 км/час. Если вы не пристегнуты ремнем безопасности, то просто столкнетесь с выстрелившей подушкой, что с учетом её скорости чревато как минимум черепно-мозговой травмой.

Правда, некоторые производители предусмотрели возможность деактивации подушки безопасности, если ремень не пристегнут, но и в первом, и во втором случаях риск получить серьезную травму остается по-прежнему высок. Если же подушка безопасности сработает в то время, когда ваши руки были скрещены, в большинстве случаев переломов избежать не удастся.

Есть определенный риск и для тех, кто использует очки: из-за сильного удара стёкла могут разбиться или выпасть, повредив глаза.

В случае, если вы пристегнуты, ремень замедляет ваше движение и существенно сокращает его амплитуду, а непосредственно подушка смягчает удар и минимизирует риск получения травм.

Само собой, что при езде со скоростью 140 км/час в случае столкновения даже сочетание ремня и подушки безопасности может не спасти, ведь испытания авто проводятся на скорости в 60 км/час.

Где находятся подушки безопасности

Найти, где находятся подушки безопасности в автомобиле совсем несложно. Для этого достаточно внимательно осмотреть салон и найти надписи SRS Airbag или просто Airbag.

Подушки безопасности бывают фронтальные, боковые, верхние (или шторки), для коленей водителя. Фронтальная подушка безопасности водителя находятся в руле, для переднего пассажира фронтальная подушка располагается в передней панели над перчаточным ящиком.

Боковые подушки безопасности, как правило, находятся в спинках сидений, в этом случае вы найдете либо нашивку либо пластиковую эмблему с соответствующей надписью на боковой части спинки сиденья. Верхние подушки безопасности или боковые шторки прячутся либо под крышей вдоль дверей, а могут быть и в боковых стойках. Подушки для коленей водителя следует искать в подрулевом пространстве.

Чтобы подушка безопасности не стала источником дополнительных травм, нужно соблюдать ряд правил.

Во-первых, всегда пристегиваться — в противном случае она не только не спасет вас от травм, а и может стать источником новых; ремень безопасности удерживает тело и не дает ему удариться.

Во-вторых, нужно соблюдать дистанцию между фронтальной подушкой безопасности и грудной клеткой — она не должна быть меньше 25 см.

В-третьих, детей нужно перевозить только в авто-кресле, которое соответствует их комплекции, росту и возрасту. Дело в том, что ремни безопасности рассчитаны на взрослых и не могут обеспечить надлежащую фиксацию.

Даже при столкновении на небольшой скорости может травмироваться шейный отдел позвоночника, а удар о подушку только усугубит эту ситуацию — риск возникновения травмы при игнорировании авто-кресла возрастает в пять раз. Игнорирование норм безопасности, если это касается детей, недопустимо вдвойне.

Как видим, подушка безопасности является признанным защитником, способным снизить риск возникновения травм на 25-30 %, но только в том случае, если будут исполнены все требования безопасности. Игнорирование ремня или неисправность системы могут стать причиной серьезных травм, так что не стоит отказываться от лишнего способа обезопасить себя и близких.

Принцип работы подушки безопасности в авто

Когда-то — предмет роскоши, сегодня – стандартная опция практически для каждого автомобиля. Они защищают водителя и пассажиров от телесных повреждений, раскрываясь со скоростью в считанные миллисекунды. Как работают подушки безопасности?

Идея создания подушки безопасности появилась еще в начале автомобильной эпохи, но пути ее реализации долгое время не было найдено. Механизм, который мы знаем сегодня, был разработан только в 1960-х годах инженером Алленом К. Бридом. В последнее время были созданы дополнительные типы подушек безопасности — боковые, коленные и так называемые «занавески», которые раскрываются по всей площади боковых окон.

Принцип работы подушки безопасности

Знаете ли вы, что одним из элементов вашего автомобиля является… пиротехническая система? Легкий материал из нейлона, хлопка или полиамида, точно сложенный и спрятанный за тонким слоем пластика, «выстреливает» с помощью взрыва. Простая химическая реакция накачивает материал воздухом, который «держит» купол подушки в течение следующих нескольких мгновений. В следующий момент, благодаря особым отверстиям в обшивке воздух довольно быстро выходит из подушки.

Активация подушки безопасности

Чтобы подушка сработала, требуется сигнал от сложной системы управления. Устройство собирает сигналы от датчиков, расположенных по всему автомобилю: акселерометров, датчиков давления, звука и тормозной системы. Оно может определить силу удара и отрегулировать мощность, с которой сработают подушки. Происходит активация газогенератора. И подушка срабатывает со скоростью, превышающей 300 км/ч — заполнение ее газом (азотом или смесью гелия и аргона) происходит в течение 15-30 миллисекунд. Современные датчики не позволяют активировать подушку во время легкого столкновения.

Боковые «занавески» и коленная подушка

Как эти дополнительные подушки защищают тело? Боковая «занавеска» во время аварии создает барьер между головой и плечом человека и боковым окном. Ее функция — блокировать контакт с кузовной стойкой, осколками битого стекла и предотвращать выпадение из окна. Коленная подушка создана для защиты водителя от травм коленей, которые часто возникают при лобовых столкновениях.

Боковые подушки безопасности

Хотя, с точки зрения водителя, разница между 30 и 10 миллисекундами не очень заметна, инженеры должны были учитывать это при разработке боковых подушек безопасности. Двери расположены ближе к телу человека, чем руль и передняя панель. Следовательно, подушки должны срабатывать на 20 миллисекунд быстрее. Чтобы обеспечить столь быструю работу, была использована технология высокосжатого газа. Он играет важную роль в создании «мягкой посадки» для бедер и груди.

Контроль подушек безопасности

Современные автомобили имеют до 10 подушек безопасности, и на этот момент обязательно стоит обращать внимание. Лучше проверить наличие подушек безопасности и их работоспособность (при некачественном восстановлении после аварии подушек в авто может не быть вовсе) до начала эксплуатации транспортного средства. В ином случае такое попустительство может дорого обойтись. Если эйрбэги неисправны, то на приборной доске должен загореться сигнальный индикатор. Это может указывать на повреждение кабеля. Например, вследствие слишком быстрой и резкой регулировки кресла. Также это может быть вышедший из строя датчик присутствия пассажира. Если вы не найдете в салоне отсоединенные разъемы и не обнаружите поврежденные датчики — стоит подключить автомобиль к диагностическому компьютеру.

Подушки безопасности защищают от многих последствий столкновения. Например, от порезов жестких и острых обломавшихся при аварии пластиковых элементов салона. Также они обеспечивают положение тела, которое снизит вероятность получения травмы. Сама подушка может принести немного вреда – поставить синяк или разбить очки. Это гораздо меньший ущерб по сравнению с тем, от чего она защищает.