Из какого материала подушки безопасности. Как работают подушки безопасности? Детское автомобильное кресло

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.

На сегодняшний день подавляющее большинство не самых бюджетных легковых автомобилей снабжены подушками безопасности как минимум для водителя и переднего пассажира. Статистика показывает, что подушки безопасности снижают риск смерти при прямом лобовом столкновении примерно на 30 процентов. 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. При ДТП усилие, необходимое, чтобы остановить объект, очень большое, потому что импульс автомобиля изменился мгновенно, а пассажиров - нет, и тут не так много времени для работы. 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".

Когда система безопасности распознает достаточно серьезное столкновение, происходит срабатывание подушек безопасности.

Краткое описание узла

В максимальной комплектации автомобиля установлены следующие подушки безопасности:

НПБ водителя
НПБ переднего пассажира
Боковые НПБ
Головные НПБ
Передняя коленная НПБ (исполнение для США)

Модуль НПБ

Модуль НПБ состоит из пиропатрона, генератора и собственно подушки безопасности.

Пиропатроны

Пиропатроны отвечают за срабатывание подушек.

Пиропатроны состоят из стекло-металлической гильзы, в которой находятся два вывода. Эти выводы внутри гильзы соединены проволокой высокого сопротивления, погруженной во взрывчатое вещество (первичный заряд).

Пиропатроны получают электрические импульсы от соответствующих блоков управления (сателлиты). Импульсы нагревают проволоку внутри пиропатрона. В результате нагревания происходит воспламенение взрывчатого вещества.

Газогенераторы

Существует два вида газогенераторов:

Первичный заряд пиропатрона поджигает вторичный заряд, находящийся в генераторе. Вторичный заряд высвобождает газ, которым заполняется подушка безопасности.
В генераторе содержится сжатый газ. При воспламенении первичного заряда пиропатрона разрывается мембрана, и сжатый газ начинает поступать в подушку безопасности.

Тип газогенератора не имеет значения для срабатывания подушки безопасности.

Надувная подушка безопасности

Существует два вида подушек безопасности:

Подушки безопасности, которые относительно быстро сдуваются обратно: НПБ водителя, переднего пассажира, боковые и коленная НПБ. Выпуск воздуха из подушек служит для амортизации.
Подушки безопасности, которые остаются наполненными: головные НПБ.

Подушки, которые после срабатывания снова сдуваются, задерживают движение пассажиров, а через некоторое время за счет выпуска воздуха позволяют пассажирам производить некоторые движения.

Несдувающиеся подушки по сути представляют собой статическую опору.

НПБ водителя/переднего пассажира, 1-й и 2-й этап

НПБ водителя, расположенная в рулевом колесе, и НПБ переднего пассажира, расположенная в панели приборов, срабатывают в два этапа. На каждую подушку приходится по два пиропатрона. Всегда поджигаются оба пиропатрона (2 этапа). Чем короче интервал между воспламенениями, тем быстрее наполняется подушка.

Боковые НПБ

Боковые НПБ встроены в обшивки дверей или спинки сидений и защищают корпус тела пассажира от травм при боковом ударе. Боковые подушки относительно быстро сдуваются; это способствует оптимальной амортизации.

Головные НПБ

Головная подушка безопасности укорачивает непроизвольное движение головы при ударе. Это ведет к уменьшению сил смещения шеи и травм головы. Кроме того, она обеспечивает дополнительную защиту от осколков стекла и прочих опасных предметов. В зависимости от комплектации и модели автомобиля головная подушка может быть установлена:

между передней и центральной стойками,
между передней и задней стойками.

В кабриолете головные НПБ не устанавливаются!

Сервисные функции

Требования техники безопасности

Работы на топливном насосе выполнять только при выключенном зажигании!

Все работы на НПБ выполнять только при отсоединенном аккумуляторе!

Все блоки управления BYTEFLIGHT, датчики и генераторы можно отсоединять и подсоединять только при отсоединенном аккумуляторе!

При ремонте оптоволоконного кабеля шины BYTEFLIGHT необходимо учитывать, что в нем может быть только одно разъемное соединение. Поэтому оптоволоконный кабель нельзя ремонтировать, если одно разъемное соединение уже есть в разъеме двери. При неисправности оптоволоконный кабель необходимо заменить!

Экспортные исполнения

США

Коленная НПБ: Коленная подушка безопасности в случае аварии обеспечивает опору коленям, особенно если водитель или передний пассажир не пристегнут ремнем безопасности. За счет этого происходит контролируемое перемещение верхней части туловища вперед, которое затормаживается основной НПБ водителя или переднего пассажира.

В мире ежегодно порядка 1,2 миллиона человек погибают в автокатастрофах. Европы по количеству смертельных ДТП… Не в последнюю очередь влияют на исход происшествия технические свойства автомобиля, его «фарш». Поэтому и производители, и автолюбители озадачены поиском . Как свидетельствуют испытания, подушка безопасности водителя существенно снижает риск его гибели. Только представьте, машины столкнулись лоб в лоб и в такой ситуации шофёр получает шансов выжить на 20–25% больше. О том, как именно могут защитить человека автомобильные подушки, и какие из них наиболее эффективны - поговорим в нашей статье.

Идея «в мешке»

Как это работает?

Какой же принцип работы подушек безопасности? Состоит этот механизм из нескольких частей. Первое - сама подушка. Как правило, она выполнена из нейлона с силиконовым или . Объём водительской подушки достигает 80 литров, а пассажирских - до 130.

Видео о том, как работают подушки безопасности:

Второе - датчики удара и инертные датчики, расположенные спереди и на боках кузова. Третье - бокс с газом или пиротехнический патрон. В «коробочке» находится специальная «взрывная» смесь. Четвёртое - электронный процессор.

Жизнь в секундах

Так вот, все эти составляющие нужны, чтобы молниеносно среагировать и «открыть парашют».

Принцип таков: в момент удара срабатывает как минимум один . Он реагирует на давление или на неоправданную прибавку скорости. По цепочке датчик посылает соответствующий сигнал на микроплату. Процессор срабатывает и даёт команду о раскрытии пиротехническому патрону. В этот момент происходит мини взрыв, всплеск азота и подушка, наполняясь газом, выскакивает внутрь салона.

Подушка при раскрытии закрывает собой водителя и так смягчает удар. Также она с большой долей вероятности не даст человеку вылететь через .

Всё это происходит молниеносно, занимает какие-то доли секунды (в среднем порядка 0,25 секунды).

Плюс и минус

Но на этом работа подушки не заканчивается. Зафиксировав пассажиров, она автоматически сдувается. Таким образом, «мешок» не станет преградой и никого не зажмёт, мешая выбраться из машины.

Хотя есть здесь и недостаток: эффект подушки одноразовый. И если в момент аварии происходит, например, парное поэтапное столкновение, то сработает «мешок» только при первом «бахе».

«Надувной» ассортимент

Есть и разные виды подушек безопасности. Одни созданы, чтобы защитить водителя. Другие - . Есть «мешки» для салона и те, что крепятся снаружи авто, чтобы смягчить последствия для пешеходов. Отдельно разработаны и устройства для владельцев мототранспорта, чтобы при «встрече» лоб в лоб не дать наезднику вылететь вперёд.

Подушки в салоне могут быть боковыми и фронтальными.

На фронте…

Чаще всего сейчас применяют как раз фронтальные устройства, создающие блок между людьми, сидящими спереди, и передней частью машины. Эти подушки вмонтированы и в панель напротив пассажирского кресла.

Учитывайте, что если пассажирское место в вашей машине обеспечено фронтальной подушкой, то пассажир должен быть предельно внимателен. Главное правило: не держите ничего крупного (даже сумку) и не прижимайте коленями панель. Иначе при раскрытии можно получить серьёзные травмы…

… и сбоку

Но появляется возможность установки «воздушных мешков» в спинках и в дверях сбоку. Это и есть горизонтальная защита, которая пока чаще всего есть только в дорогих моделях.

Такие механизмы срабатывают от мощного толчка в бок кузова. Подобные подушки называют «занавесками» из-за того, что, вскрываясь, они располагаются в окнах. Такое положение позволяет защитить головы и шеи пассажиров.

Разумная защита

Процесс не стоит на месте и уже идёт разработка «мешков» нового поколения. Например, некоторые варианты настолько самостоятельны и разумны, что способны принимать решения об ограничении объёма при открытии. Такой себе само-стоп-контроль. Это возможность индивидуально подобрать параметры «вздутия» в зависимости от физиологических особенностей пассажиров и положения их ремней безопасности. Таким образом, можно избежать многих травм. Чтобы устройство могло проводить подобный анализ, предусмотрен специальный сенсорный механизм.

Безопасная безопасность

Несмотря на все ноу-хау, чтобы «воздушные мешки» сработали правильно, должны постараться не только механизмы, но и люди. Мы уже говорили о ремне безопасности. Так вот ещё раз - это не обсуждается, он должен быть пристёгнут!

Видео о том, как изготавливаются подушки безопасности:

Также внутри салона желательно принимать прямые, ровные позы. Вариант ехать полулёжа не подходит.

Также не закрывайте и не заклеивайте «красивостями» отверстия для вылета подушек. Особенно обратите внимание на устройство в руле - держите руки сбоку, а не поверх рулевого колеса.

Отдельный пункт - . Малыши должны ехать пристёгнутыми в специальных детских «перевозках», которые крепятся на заднем диване машины.

Будьте внимательны и не допустите, чтобы технологии, изобретённые для безопасности человека, привели к противоположному эффекту. Ни на минуту не забывайте, что в вашем автомобиле есть «надувные» подушки и пусть это будет поводом ездить ещё более аккуратно, а не «бросаться в скорость с головой».

На протяжении многих лет ремень безопасности защищал пассажиров и водителя при ДТП. Но современные технологии и автомобилестроение развиваются, появляется необходимость в более эффективной защите. С появлением подушек безопасности можно сказать о надежной защите людей в салоне автомобиля. Подушка безопасности (Airbag) при аварии надувается всего за долю секунды. Она способна защитить тело и голову от травм.

Надежность подушек безопасности

Краш-тесты показывают на сколько современные модели автомобилей безопасны. Если в автомобиле отсутствуют подушки, то водитель и пассажиры рискуют своим здоровьем и жизнью. Более надежная защита обеспечивается наличием хотя бы двух подушек спереди. В связи с этим были случаи, когда от удара подушкой водитель получал увечья, причем не в аварии. Это возникало в результате неправильной регулировки. Подушка безопасности выстреливается со скоростью более300 км/час. Это мощный удар. Если она сработала неправильно, то у водителя могут быть травмы головы. И все же за свое существование они спасли множество людей и случаи сбоев в работе единичны.

Как действует подушка безопасности

Подушка безопасности имеет далеко не простое устройство и разделяется на основные элементы: чувствительный сенсор, систему, которая производит накачку подушки и соответственно подушку. Она изготовлена из нейлона и при резком толчке воздухом, надувается. Ее устанавливают в автомобиле под пластиковой обшивкой. Сенсор-чувствителен, именно он выпускает подушку. Обычно его настраивают, чтобы подушка выстреливала на маленькой скорости при аварии. За быстрый выстрел подушки и надувание ее специальным составом отвечает сложное устройство. Это система накачки подушки, которая включает в себя электронную и химическую составляющие. Электронику мы рассматривать здесь не будем, а вот химия в подушке безопасности является предметом наше интереса.

При проектировании подушки безопасности изобретателям нужно было решить следующую задачу. Если машина врезается на небольшой скорости в какой-либо предмет, то реагирует датчик в связи с нагрузкой. Пусковое устройство это фиксирует и дает сигнал для мгновенного вылета и надувания подушки.

Поначалу, в салоне автомобиля пытались устанавливать баллоны с газом, которые при ударе механически посылали свое содержимое в подушку безопасности. Но подобные решения были слишком небезопасны, громоздки и медлительны. Изобретателям пришлось перепробовать множество вариантов прежде чем в 1970 году на помощь не пришла химия, которая позволила превратить подушку безопасности в безопасное и надежное средство защиты!

В системе надува имеются емкости с азидом натрия (NaN 3) с нитратом калия (KNO 3). При аварии электронные датчики удара инициируют поджог твердотопливного заряда, который запускает химическую реакцию, в результате которой образуется большой объем азота. Реакция настолько стремительна (общее время от начала горения запала до завершения реакции составляет порядка 50 миллисекунд), что подушка вырывается из своего посадочного места со скоростью в 300 км/ч! После заполнения подушки газом, моментально происходит его стравливание через специальные отверстия. Это сделано в целях безопасности, ведь если не сдуть подушку, то человек может быть намертво зажат ей в салоне! Во время сдувания подушек можно наблюдать небольшое «задымление» в салоне — это выходит азот .

Виды подушек безопасности

Стандартная опция — это две передние подушки безопасности, которыми комплектуется большинство авто. Но в настоящее время изготавливаются модели с шестью различными подушками.

Существуют две фронтальные подушки безопасности. Они защищают водителя и переднего пассажира. Бывают еще боковые подушки, способные защитить не только тело пассажиров, но и ноги. Вместе с ними специальные шторки не дают травмировать голову при боковом ударе. Изготовители также позаботились о защите ног и создали подушку, которая показала себя в краш-тестах и свела до минимума получение травм.

Последняя разработка – это подушка, расположенная в центре. Она защищает пассажиров от ударов в салоне. Еще одна подушка устанавливается на ремень, способная защитить область груди. Некоторые современные модели оснащены такими новшествами. Но это пока не широко распространено.

Подведем итог: подушка безопасности спасает жизни при аварии. Но при этом нужно не забывать пристегиваться ремнями безопасности.

По статистическим данным, на фронтальное столкновение припадает порядка 50-ти процентов всех автомобильных аварий. Это свидетельствует о том, что тема подушек безопасности крайне важна. Именно поэтому сегодня мы поговорим о данном эффективном средстве защиты водителя от травм.

Подушки безопасности — лишь одно из средств для сохранения жизни и здоровья

Насколько значимы подушки безопасности?

Долгое время единственной формой защиты являлись ремни безопасности. Вокруг этого было много споров, однако, в конце концов, езда по дороге с застегнутыми ремнями безопасности стала обязательным условием во всех странах. Как показала практика, эта мера спасла жизни тысячам незадачливых водителей, которые могли бы запросто погибнуть при столкновениях.

Что же касается подушек безопасности, то они появились относительно недавно (по крайней мере, в привычном для нас виде) и представляют собой мягкие опоры, облегчающие последствия ДТП. Впервые была запатентована надувная подушка для самолетов – ее можно было приобрести еще во времена Второй мировой. А в восьмидесятом году была выпущена первая подушка для автомобилей.

Обратите внимание! Если верить исследованиям, то современные подушки безопасности уменьшают риск летального исхода при лобовом столкновении примерно на 30 процентов.

Как правило, их устанавливают на месте водителя и на переднем сидении пассажира, но в последние годы все чаще встречаются модели машин, оснащенные шестью и даже восемью подушками, которые защищают всех пассажиров салона (изделия дополнительно устанавливают в сидения и боковые двери).

Подушки безопасности – как они работают?

Итак, основная функция этих защитных средств – предотвращение непосредственного контакта водителя и пассажиров с приборной панелью, рулевым колесом, лобовым стеклом и проч. Для максимальной безопасности подушки надуваются именно в тот момент, когда уже произошло столкновение, но до соприкосновения человека с рулем. Как правило, этот период времени колеблется в пределах 15-30 миллисекунд. Да, о ремне безопасности не забыли – он также помогает минимизировать последствия ДТП, но в сочетании с подушками позволяет избежать травм вовсе.

Обратите внимание! Зачастую подушка скрывается в большой рулевой ступице. Кроме того, машина, оснащенная описываемыми защитными средствами, отличается от машины без них тем, что вал рулевого колеса в ней более длинный, а форма рулевого кожуха несколько видоизменена.

С конструктивной точки зрения подушка безопасности состоит из следующих основных элементов:

надувной мешок (своеобразное название газогенератора);
контрольная лампа;
электрический датчик, который срабатывает в случае удара.

Когда включается зажигание, примерно через три-четыре секунды активируется контрольная лампа. И если она погаснет, значит, с системой безопасности все в порядке и она полностью готова к эксплуатации. Но если индикатор загорелся красным светом, то имеют место неполадки в системе и следует немедленно обратиться в автосервис для получения профессиональной помощи.

Как срабатывает подушка безопасности

Сама процедура срабатывания подушки не представляет собой ничего сложного. В динамике это должно выглядеть примерно таким образом.

Этап первый . Происходит столкновение транспортного средства с препятствием.

Этап второй . Вследствие этого срабатывает электронный датчик. Система оповещается об аварии и приступает к действию.

Этап третий . К детонатору доходит сигнал от системы. Тот взрывается, что провоцирует деструкцию железной оболочки баллона, который наполнен газом. При этом сам газ, к слову, находится там под давлением, достигающим 250 мПа. Как правило, это либо озон, либо аргон.

Этап четвертый . Подушка (а она многослойна и состоит из нейлоновой ткани) наполняется газом. Ее толщина, как правило, составляет 0,4 миллиметра.

Этап пятый . Затем подушка увеличивается и посредством специальных прорезей в крышке модуля прорывается наружу.

Этап шестой . Она раскрывается. Зачастую для этого требуется не более 30-ти миллисекунд после активизации датчика.

Этап седьмой . Водитель ударяется головой о подушку и та гасит энергию удара, после чего, выпуская содержимое, начинает опадать.

Обратите внимание! Все это происходит крайне быстро. Подушка безопасности способна рассеять порядка 90-ти процентов всей энергии взаимодействия, хотя остаток – то есть 10 процентов – приходится все же на водителя.

Отметим также, что у каждой модели автомобиля имеются свои настройки этого средства защиты.

Смотрите, как срабатывает подушка безопасности (видео):

Основные достоинства подушек безопасности

Это эффективное средство защиты головы и грудной клетки человека от серьезных травм.
Подушка более удобна, чем ремень безопасности, поскольку ее не нужно периодически пристегивать/отстегивать. Более того, подушка еще и незаметна для окружающих.
Наконец, все подушки совершенно не нуждаются в каких-то особенных дополнительных условиях.

Ложка дегтя: о недостатках подушек

Возможно ложное срабатывание.
Когда подушка наполняется газом, она сильно шумит.
Способность качественного срабатывания изделия, используемого долгое время, изучена плохо.
Наконец, при боковом столкновении или переворачивании транспортного средства подушки неэффективны.

Однако стоит добавить, что некоторые недостатки отсутствуют в более современных моделях автомобилей.

Какими бывают подушки безопасности?

Сразу оговоримся, что их существует достаточно много, поэтому ознакомимся только с самыми популярными разновидностями.

Фронтальные подушки являются наиболее распространенными, причем они устанавливаются как для водителя, так и для пассажира спереди.
Также есть боковые подушки – так сказать, следующий этап развития системы. Они предназначаются для того, чтобы защищать тазовую области и грудную клетку во время бокового столкновения.
Головные подушки (их еще называют «шторками») требуются для защиты головы от ударов о твердые элементы при боковом столкновении.
Коленные подушки снижают вероятность травм коленей (а это не редкость при ударе спереди).
Ремень безопасности, оборудованный подушкой. Защищает грудную клетку от травм.
Центральные подушки созданы относительно недавно и предназначены для предотвращения столкновения двух человек, сидящих рядом, в случае переворота или удара сбоку. Более того, эти изделия защищают шею от травмы.

На что обратить внимание: меры безопасности

Как известно, иногда подушки безопасности не только приносят пользу, но и вредят. Однако последнее возможно лишь при неправильной эксплуатации. Что это могло бы значить?

Дистанция между пассажиром и подушкой должна составлять не менее 25-ти сантиметров, иначе при ударе его может травмировать само защитное средство.
Если ребенка перевозят спереди в специальном кресле, то он должен «смотреть» по направлению движения, а само оно – кресло – должно быть предельно отодвинуто назад.
Все пассажиры должны быть пристегнутыми. Застегнутый ремень снизит скорость движения тела, а также направит его туда, куда нужно – прямо на подушку.
Подушка не защитит ребенка так, как взрослого, поэтому его следует перевозить сзади, причем исключительно в специально оборудованном сидении (оно должно соответствовать возрасту малыша).
Реверсивное положение детского кресла на переднем сидении неприемлемо, если активны фронтальные подушки безопасности.

Итог

При правильной эксплуатации подушки безопасности существенно повышают шансы пассажиров выжить и получить меньше повреждений. С каждым годом благодаря этому изобретению сохраняются жизни и здоровье тысяч людей, так что старайтесь следить за исправностью и стабильностью работы всей системы безопасности вашего авто.