Как работают подушки безопасности? Как работают подушки безопасности в автомобиле и какие они бывают Условия для срабатывания

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.

Это авторский, с замечаниями из российской практики, перевод статьи «Air Bag Deployment Criteria », опубликованной в 2014 году Kenneth Solomon и Jesse Kendall в журнале «The Forensic Examiner® », официальном рецензируемом научном журнале Американского колледжа Института судебных экспертов, который приобрел популярность и признание в качестве ведущего судебно-экспертного журнала в мире.

И так как наши люди в булочную на такси такие журналы не читают, эта статья на «Праворубе» будет полезна как адвокатам по ДТП, так и читающим автоэкспертам. Адвокатам – как информация для допросов в суде нечитающих автоэкспертов с целью разъяснения им их пустых заключений, а читающим автоэкспертам – для того, чтобы не давать заключения на основе шаманского камлания.

Введение

Модули управления подушек безопасности используют сложные алгоритмы для принятия решений о развертывании на основе оценки серьезности аварии, связанной с изменением скорости движения транспортного средства или замедления в течение некоторого времени. Из-за того, что алгоритмы управления являются ноу-хау производителя, их фактические значения порогов скорости, ускорения, или деформации (пути) для развертывания подушки безопасности при столкновении не известны. Значения этих параметров и алгоритмы производители автомобилей не разглашают, ограничиваясь декларативными «сильный удар» или «удар достаточной силы» в руководствах владельцев, а дилеры их просто не знают, при этом разыгрывая перед клиентами спектакли с тестирующими модули управления приборами.

Действительно, столь размытые критерии нетехнического характера создают тупиковые ситуации при предъявлении судебных претензий со стороны владельцев автомобилей, у которых подушки безопасности не сработали в ДТП, или сработали произвольно без видимых причин. Это так же создает благоприятную почву для мошеннических инсценировок ДТП, заключающихся в «перекидке» на практически не деформированный автомобиль панелей со сработавшими подушками безопасности.

Однако величины технических параметров, необходимые для развертывания подушки безопасности, могут быть установлены путем исследования результатов лабораторных краш-тестов автомобилей конкретных производителей.

Задачи статьи

1. Получение информации и понимание работы системы управления подушками безопасности и ее компонентов.
2. Получение информации и понимание, когда должны или не должны сработать подушки безопасности.Статья содержит введение в системы управления подушками безопасности и процессами их срабатывания, краткую историю датчиков удара. Описаны переменные, используемые в алгоритмах развертывания подушек безопасности, приведены сравнительные примеры с использованием нескольких запатентованных систем управления. Показан способ оценки диапазона скорости, замедления или деформации (пути), являющегося порогом для развертывания подушки безопасности.

Процесс развертывания подушек безопасности

Целью подушки безопасности является обеспечение упругой мягкой прокладки между пассажирами и интерьером автомобиля. Для достижения этой цели подушки должны быть полностью наполнены газом в короткий промежуток времени и ранее, чем пассажиры вступят с ними в контакт. Быстрое развертывание подушки потенциально может привести к смертельным травмам людей, если они уже находятся в контакте с подушкой безопасности во время ее раскрытия. Поэтому подушки безопасности должны иметь систему управления, которая может правильно распознавать, что происходит столкновение. При этом распознать достаточно рано, чтобы подушка безопасности успела раскрыться безопасно.

Подушка безопасности раскрывается после того, как электрический сигнал на раскрытие послан детонатору от модуля управления подушкой безопасности. Этот сигнал инициирует химическую реакцию, которая быстро надувает газом воздушный мешок из нейлоновой ткани. Газ содержит частицы пыли из материала, используемого для смазки мешка (как правило, тальк и кукурузный крахмал). После полного развертывания подушки газ выходит через небольшие вентиляционные отверстия. Отверстия имеют размеры и расположены так, чтобы уменьшать объем мешка с разной скоростью, в зависимости от типа транспортного средства.

История датчиков удара

Ранние системы раскрытия подушки безопасности использовали для обнаружения удара механические датчики, которые затем были изъяты из употребления на американском рынке около 1994 года. Такие датчики, как, например, «rolamite », содержали металлические ролики, стабилизированные в положении режима ожидания с помощью пружины или магнита.

При ударе за пределами предназначенного порога пружина или магнит не могли больше удерживать металлическую массу на месте. Масса перемещалась и нажимала на контакт, посылая электрический сигнал на модуль управления подушки безопасности. Системы с механическими датчиками, как правило, неточны в интерпретации небольших столкновений. Движения в механических датчиках может быть недостаточно при лобовых столкновениях, из-за чего срабатывание может происходить с задержкой. Современные датчики удара сейчас основаны на микроэлектромеханических системах (MEMS).

Новые системы распознавания удара

Новые датчики MEMS удара измеряют ускорение акселерометром, который посылает непрерывный поток данных в модуль управления подушки безопасности. Акселерометры, как правило, пьезоэлектрические или переменно емкостные датчики. Наиболее распространенным MEMS акселерометр, который используется сегодня, ADXL-50 производства Analog Devices.

Автору приходилось встречать заключения законченных идио «нечитающих» автоэкспертов, в которых они визуальным осмотром или органолептическим методом устанавливают неисправность датчика удара. Их логика ограничена примитивной цепочкой «был удар – подушки не сработали – значит, не исправен датчик удара». На самом деле процедуры тестирования таких датчиков основаны (на не утвержденных Минюстом, и, значит, на не признаваемых госэкспертами научными) алгоритмах типа Гаусса-Ньютона , требуют наличия специального программного обеспечения и оборудования . Примеры многочисленных тестов можно посмотреть на ютюбе, а при необходимости можно найти на сайте производителя официальный регламент тестирования и калибровки конкретной модели датчика.

https://youtu.be/ycThnu3k_vc

По мере того, как прицеленные к упругим элементам массы движутся относительно корпуса датчика за счет ускорения, специальные пластины, прикрепленные к массам, приближаются к другим неподвижным пластинам. Изменение расстояния между пластинами влияет на емкость датчика, или на способность удерживать электрический заряд. Это изменение емкости легко измеряется, и затем превращается в изменение напряжения. Изменение напряжения напрямую зависит от силы инерции из-за ускорения, а показания интерпретируются модулем управления подушки безопасности как ускорение. Алгоритм модуля управления может определить, является ли развертывание подушки безопасности необходимым, на основе заложенной в него математической модели импульсов ускорения во времени.

Процесс принятия решения

Модуль управления подушки безопасности (ACM) получает непрерывный сигнал от каждого датчика MEMS и записывает данные в течение определенного периода после специфического события. С помощью центрального процессора (CPU) он выполняет алгоритмические вычисления и дает или не дает команду для развертывания подушки безопасности. Алгоритмы определения степени тяжести удара работают путем оценки одного или нескольких кинематических параметров (ускорение, его производных или интегралов), список которых приведен приведены в таблице 1 ниже. Примеры блок-схем алгоритмов принятия решения показаны на следующих рисунках.

Таблица 1.

Блок-схема алгоритма, использующего параметры: изменение скорости, путь и плотность энергии.

Блок-схема алгоритма, использующего параметры: замедление и рывок (толчок).

Блок-схема алгоритма, использующего параметры: ускорение и изменение скорости.

Варианты алгоритмов
Системы распознавания удара сильно различаются между патентами. Большинство систем, запатентованных после 1995 года, используют изменение скорости «дельта-V», ускорение, или рывок, как параметры для включения системы пробуждения и для раскрытия подушек безопасности. Последние системы также включают системы анализа наличия пассажиров и анализа расстояния до пассажира. В подходах, использованных в период между 1995 и 2008 годами несколькими изобретателями, различия весьма существенны. Однако команда для срабатывания подушек безопасности зависит от одного или более из набора основных кинематических параметров, описанных выше.

Когда раскрываются подушки безопасности

В соответствии с позицией Национального управления по безопасности движения департамента транспорта США (закреплено в соответствующем стандарте США, которого придерживаются и ряд широко известных иностранных производителей автомобилей ), «подушки безопасности, как правило, предназначены для развертывания при фронтальных и почти фронтальных столкновениях, которые сравнимы с ударом в неподвижный жесткий барьер на скорости примерно от 8 до 14 миль в час». Определенные пороговые значения откалиброваны каждым производителем в соответствии с размером транспортного средства и жесткостью его конструкции. Система управления активируется для различения событий, таких как попадание в выбоину или столкновение с другим автомобилем. Это, как правило, имеет место, когда два последовательных импульса ускорения менее (примерно) -1g для небольших транспортных средств или менее (примерно) -2g для больших автомобилей, происходят в течение 10 миллисекунд. После пробуждения принимается решение либо раскрыть подушки безопасности, либо вернуться в нормальное состояние.

Из-за статуса «ноу-хау» алгоритмы управления и значения кинематических параметров для развертывания подушки безопасности при столкновении не известны. Однако, используя директиву NHTSA для подушек безопасности, в части их разворачивания при фронтальном ударе в барьер при скорости от 8 до 14 миль/ч, диапазон пороговых значений кинематических параметров может быть оценен с помощью известных значений жесткости транспортных средств и их массы.

Оценка пороговых значений

При столкновении величина деформации С (в дюймах) при заданной скорости удара V (в милях в час) связана с отношением жесткости транспортного средства k (в фунт/дюйм) и его весом w (в фунтах) с помощью следующего уравнения:

Время от начала воздействия до момента достижения максимального импульса при ударе:

Заменяя в первом выражении отношение C/V из второго выражения, получаем:

Жесткость автомобиля k может быть определена из результатов краш-тестов с учетом массы автомобиля m , деформации C , и скорости удара V . Жесткость автомобиля рассчитывается по формуле:

Таблица 2 показывает соответствующий спектр замедлений и деформаций (перемещений) в краш-тестах на фронтальный удар, для автомобилей, на которых имеются подушки безопасности, учитывая расчетное время для максимального импульса удара и для различных автомобилей по жесткости и массе.

Таблица 2

Видно, что нет существенной корреляции между весом автомобиля и его жесткостью. Две машины аналогичного веса могут иметь очень разные значения жесткости, как видно из сравнения 2010 Ford Fusion и 2010 Toyota Prius. Оба транспортных средства имеют примерно одинаковый вес автомобиля, но жесткость переда Toyota Prius значительно больше, чем жесткость Ford Fusion. Так как величина деформации и продолжительность воздействия на Ford Fusion больше, подушке безопасности Ford Fusion нужно будет раскрыться в пределах значения замедления меньших, чем те, которые требуются для Toyota Prius.

Сравнение значений

Условия реальных столкновений часто не совпадают с ударом в жесткий неподвижный барьер, и это надо учитывать при сравнении диапазонов фактических (из краш-тестов) и расчетных значений параметров. Продолжительность воздействия существенно не изменяется со скоростью удара, но в значительной степени зависит от типа столкновения. Подушки безопасности могут не развернуться, если есть жесткий удар, как наезд на столб, где деформируется только одна часть автомобиля. Подушки безопасности иногда не срабатывают, когда воздействие происходит постепенно, в течение длительного периода времени, как, когда автомобиль едет под или над другим объектом. Подушки безопасности могут не развернуться в столкновениях, в которых относительная жесткость столкнувшихся автомобилей сильно отличается. Например, столкновение передней части одного автомобиля и боковой стороны другого автомобиля. Кроме того, столкновения, которые происходят при острых углах, не всегда приводят к развертыванию подушек безопасности, так как значительного замедления в направлении продольных осей автомобилей (в направлении, измеряемом датчиком удара) не происходит.

Пример: подушки безопасности не раскрылись

Примером удара, где было значительное изменение скорости, но фронтальные подушки безопасности не сработали, было ДТП с участием Chevrolet Equinox 2007 года со встречным мотоциклом Harley-Davidson. Модуль управления подушки безопасности в Equinox зафиксировал максимальное изменение скорости 9.27 миль в час. Это значение находится в пределах диапазона от 8.0 до 14.0 миль в час, в котором ожидается развертывание подушек безопасности (как в случае фронтального удара в жесткий неподвижный барьер). Однако максимальное замедление было 3.27g. Это замедление было значительно ниже расчетного значения в диапазоне развертывания от 7.5g до 13.2g, как показано в таблице выше. Таким образом, фронтальные подушки безопасности не должны были сработать.

Пример: подушки безопасности раскрылись

Примером удара, который не привел к существенному изменению в скорости, но подушки безопасности раскрылись, было ДТП с участием Chevrolet Corvette 2007 года, который снес несколько дорожных знаков, деревьев и дорожных столбиков на очень высокой скорости. Автомобиль ударил первый объект на скорости более чем 60 миль в час, и модуль управления подушек безопасности зафиксировал максимальное изменение скорости 4.96 миль в час, что значительно ниже диапазона от 8.0 до 14.0 миль в час, в котором ожидается развертывание подушек безопасности (как в случае фронтального удара в жесткий неподвижный барьер). К счастью для пассажира и водителя, зафиксированное максимальное замедление во время удара было 11.3g, которое находится выше расчетного порогового диапазона от 6.1g до 10.6g из таблицы выше. В результате подушки безопасности раскрылись и спасли жизнь пассажира и водителя.

Заключение

Подушки безопасности должны иметь систему управления, которая может распознавать удары правильно и достаточно рано, и раскрывать подушки безопасности безопасно. Системы развертывания обычно используют электронные датчики, которые постоянно сообщают ускорение автомобиля модулю управления подушками безопасности. Модули используют сложные алгоритмы, чтобы принять решение о раскрытии подушек безопасности на основе одного или более кинематических переменных. Из-за статуса «ноу-хау» алгоритмов развертывания значения скорости, ускорения или деформации, используемые в этих алгоритмах, неизвестны. Вместо этого, диапазоны значений скоростей удара, замедлений или деформаций могут быть рассчитаны на основе данных краш-тестов и затем использованы для экспертной оценки, должны ли были раскрыться подушки безопасности в случае конкретного столкновения .

Ссылки на источники

1. Collision Safety Institute. (2011). Bosch Crash Data Retrieval System – Crash Data Retrieval. Data Analyst Course Manual.
2. Huang, Mathew. (2002). Vehicle Crash Mechanics. CRC Press.
3. US Department of Transportation National Highway Traffic Safety Administration. (2003). What You Need to Know About Air Bags - DOT HS 809 575.

Об авторах

Джесси Кендалл получил степень бакалавра наук в области гражданского строительства в Университете Вермонта в Берлингтоне, штат Вермонт. Он завершил свою инженерную стажировку в Денвере, штат Колорадо, работая в строительных консалтинговых фирмах, прежде чем стать лицензированным профессиональным инженером в шести штатах. С более чем пятнадцатью лет опыта в гражданском строительстве, Джесси Кендалл сейчас живет и работает в Калифорнии в Института анализа риска и безопасности, специализирующимся в области судебной инженерии и реконструкции обстоятельств ДТП.

Доктор Соломон получил степень бакалавра наук, магистра наук и доктора в области машиностроения в Лос-Анджелесе. Доктор Соломон также имеет профессиональные инженерные лицензии. Доктор Соломон проводит исследования в области реконструкции ДТП и биомеханике в течение более 40 лет, имеет более чем 200 научных публикаций в международных изданиях, доклады и презентации. Им и в соавторстве написаны 13 книг. Он работал в качестве старшего научного сотрудника с RAND Corporation, преподавал на факультете в Высшей школе RAND, в Калифорнийском университете, Университете Южной Калифорнии, в Военно-морской аспирантуре, Университете Джорджа Мэйсона и академии шерифов Orange County.

Скорость химической реакции пропорциональна концентрации реагентов: чем она выше, тем чаще сталкиваются молекулы и тем быстрее идет реакция. Аналогично частота аварий пропорциональна концентрации автомобилей на дорогах, которая неуклонно увеличивается. Соответственно растет и число аварий. Самые опасные происходят при лобовом столкновении. Можно ли при этом защитить водителя и пассажиров? Одно из самых простых и надежных изобретений - ремни безопасности, которые спасли множество жизней. Но если скорость машины при лобовом столкновении велика, не спасают и они: ремень задерживает туловище, а голова по инерции продолжает движение вперед, что приводит к повреждению шейного отдела позвоночника. Такая травма обычно смертельна.
Лет двадцать назад химики ведущих автомобильных корпораций разработали новый способ защиты автомобилистов - подушку безопасности. Это мешок, изготовленный из прочного полиамидного волокна, и в сложенном виде он занимает так мало места, что его можно упрятать в стойку рулевого колеса. При лобовом столкновении мешок почти мгновенно надувается и мягко принимает на себя поступательное движение как корпуса, так и головы водителя, спасая тем самым ему жизнь. Если к концу 80-х годов лишь один из 15 выпускавшихся в США автомобилей снабжался подушкой безопасности, то сейчас почти все автомобили имеют их две - для водителя и для пассажира.
Как работает это устройство? Поскольку счет при аварии идет на тысячные доли секунды (при скорости 100 км/ч машина проходит 10 см всего за 3 миллисекунды), никакие механические компрессоры или баллоны с сжатым газом не успеют надуть мешок. Остается взрывное разложение химического соединения с выделением большого объема газа. Химикам требовалось найти такое соединение, а остальное было делом техники. Вариантов оказалось немного. Остановились на распаде азида натрия - соли очень взрывчатой и очень ядовитой азотистоводородной кислоты HN3. Хотя эта кислота слабая (какуксусная), ее водные растворы обладают настолько сильным окислительным действием, что смесь HN3 и HCI растворяет золото и даже платину. Азиды тяжелых металлов (меди, серебра, ртути, свинца и других) - весьма неустойчивые соединения, которые взрываются при трении, ударе, нагревании, действии света. Взрыв может произойти даже под слоем воды! Азид свинца Pb(N3)2 используется как инициирующее взрывчатое вещество, с помощью которого подрывают основную массу взрывчатки: для этого достаточно всего двух десятков миллиграммов этого вещества.

Азид натрия сам не взрывается, но ядовит- его сильно разбавленные водные растворы иногда используют в качестве консерванта биохимических препаратов.

Работает все это так. При столкновении датчики, установленные в автомобиле, передают сигнал на микропроцессор. Он оценивает ситуацию; если скорость автомобиля превышала определенное значение (обычно 35 км/ч),
микропроцессор включает электрический запал и запускает реакцию разложения азида. В результате перед человеком надувается мешок, содержащий около 70 литров азота. Это спасет ему жизнь даже в таких случаях, которые раньше считались безнадежными. В автомобилях последних моделей можно даже регулировать скорость наполнения мешка азотом в зависимости от массы водителя и его точного расположения в салоне.
Однако мешки безопасности, хотя и доказали свою эффективность, создают экологические проблемы. Ведь большинство автомобилей заканчивает свой век, ни разу не испытав лобового столкновения. И на свалках вместо сравнительно безопасных груд ржавеющего металла могут образоваться очаги отравляющих веществ. Один из способов борьбы с этим -использовать вместо порошка таблет-ки, которые можно было бы извлекать. Другой путь - поиск химических соединений для замены азида натрия.

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".

Подушки безопасности являются частью оснащения современных автомобилей, представляя группу элементов пассивной системы безопасности.

Их предназначение заключается в защите водителя, пассажиров авто. Снижается и вероятность получения травмы.

Принцип работы Airbag

Эффективность подушек безопасности обеспечивается быстрым раскрытием. Благодаря этому исключается жесткое соприкосновение человека с рулевым колесом, иной внутренней отделкой автомобиля.

Тонкости работы устройства:

В результате столкновения, получения сильного отрицательного ускорения, образуется усилие, фиксируемое датчиком.
Датчики запрограммированы на определенные ситуации. В случае соприкосновения с жесткой преградой, система может сработать уже на скорости в 30 км в час. Если препятствие деформируемое, как другое транспортное средство, требуемые показатели скорости возрастают до 50 км в час.
Когда сила удара превышает запрограммированное значение, происходит замыкание датчика, соответствующий сигнал передается БУ.
Подается сигнал на раскрытие системы.

Весь процесс занимает доли секунды, что обеспечивает нужный результат. Эйрбэги выполняются в виде прочных тканевых подушек. Их раскрытие происходит благодаря встроенным пиропатронам. Как только подушка соприкасается с телом человека, происходит разрыв, она сдувается.

Поэтому возникает вопрос – сработали подушки безопасности, что делать? Помимо необходимости обращения в сервис, нужно учесть, что многие авто не заведутся из-за отключения форсунок. Это делается для безопасности, предупреждения возгорания.

Если нет кнопки разблокировки, для восстановления подачи горючего нужна помощь мастеров сервиса.

После активации подушек безопасности система потребует восстановления. Рекомендуется обратиться в автосервис для решения проблемы.

Возможные манипуляции при открытии эйрбэг:

установка новых airbag (это единственный вариант для машин на гарантии);
проводится перепрошивка блока управления с установкой дампа нового авто;
выполняется монтаж заглушки, обманки.

У автовладельцев часто возникает вопрос – если сработали подушки безопасности, можно ли восстановить? Важно, для выполнения любых процедур нужно обращаться к специалистам. В противном случае не исключаются ситуации отказа системы при столкновении. Ещё хуже случаи самопроизвольной активации.

Тонкости восстановления:

Подушка и пиропатрон являются цельной конструкцией. Подобрать их можно в специализированном магазине. Сократить расходы легко, обратившись на авторазборку. Но учитывают вероятность брака, осечки, неисправности в случае аварии.
Не рекомендуется менять только пиропатрон, сохраняя старую подушку.
В большинстве случаев проводится и замена блока управления системой. Но иногда достаточно и перепрошивки с удалением данных о столкновении, раскрытии.
Замена преднатяжителей ремней требуется для восстановления их работоспособности. Когда возникает удар, они сильнее натягивают ремни, чтобы компенсировать растяжение.
Активация пассажирской подушки требует не менее профессионального подхода. Для нее не предусматривается отдельное отверстие, поэтому официальный дилер предложит новую панель. Сократить расходы можно, запаяв место произошедшего разрыва, а после нанести текстуру. Более доступное решение – обтяжка торпедо заменителем кожи или натуральным материалом.

Важные моменты:

в процессе восстановления используют специальные крышки, которые идут в комплекте с airbag;
восстановленные внешние элементы не должны мешать работе узла;
за 10 минут до начала ремонтных работ отсоединяют минусовую клемму накопителя;
эйрбэг располагают и держат корпусом к себе.

Приобретая подержанное авто, хочется убедиться в исправности пассивных систем безопасности. Часто возникает вопрос, как определить сработала ли подушка безопасности. Здесь нужно сесть за руль авто, завести машину. Если на панели загорается лампочка airbag и сразу гаснет, значит, система работает.

На что обратить внимание:

если лампочка продолжает мигать;
лампочка не гаснет;
сигнал не загорается.

Это свидетельствует о неполадках. Значит, подушки не работают, требуется диагностика, консультация специалиста. Встречаются случаи, когда после срабатывания эйрбэг не меняют, а просто отключают программно, устанавливают крышку обратно.

В этом случае определить их отсутствие можно только благодаря диагностике.

После подключения к бортовой сети, сканирования, специалист может определить срабатывала ли система, проводились ли работы по устранению неполадок, перепрошивке.

Обманки и пустышки вместо Airbag

Использование муляжей, обманок позволяет провести систему, показывая наличие исправных узлов. Привычные методы диагностики не помогут выявить проблему. Не зная, как определить срабатывали ли подушки безопасности, нужно тщательно осмотреть салон авто. Места их установки помечены соответствующей надписью – airbag.

На что обратить внимание:

оттенок, состояние деталей не должно отличаться;
перекосы, вмятины, иные дефекты должны насторожить;
наличие следов восстановления обшивки кресел может свидетельствовать о том, что срабатывали ремни.

Чтобы убедиться, что узлы на месте, можно обратиться в сервис для вскрытия системы. Для этого демонтируется накладка на рулевом колесе, иных местах расположения эйрбэг. Процедура дает возможность оценить и состояние, убедиться в отсутствии дефектов, повреждений в оболочке.

Установка эйрбэг позволяет на треть сократить случаи смертельного исхода, серьезных травм в результате аварии. Они наиболее эффективны на средних скоростях, срабатывают при развитии 30–50 км/час, в зависимости от преграды.

На большинстве машин предусматриваются фронтальные подушки, которые активируются, если угол столкновения составляет менее 30 градусов. При расширении показателя, боковом ударе, перевороте эти airbag не активируются. Возникает вопрос, какие подушки срабатывают при боковом ударе?

Виды airbag, активирующиеся при боковом столкновении, воздействии:

Боковые подушки в передней части авто. Практически не встречаются на бюджетных моделях, свойственны более дорогим исполнениям. Их устанавливают при подборе дополнительного оснащения. Размещают в боковой части кресел со стороны дверного проема. Система обеспечивает защиту от плечевой области до таза.
Боковые подушки в задней части. Эти узлы встречаются еще реже, обеспечивают такую же защиту пассажирам на задних сидениях. Обычно встраиваются в боковую обшивку машины в нижней части около сидения.
Шторки. Эти элементы необходимы для защиты головы. Представлены двумя видами – только для передних сидений и сразу для двух рядов кресел. Устанавливаются над дверями, проемами и в стойках. Когда происходит сильное механическое воздействие, шторки раскрываются так, чтобы изолировать боковые стеклянные элементы, способные нанести вред.

Шторки и боковые подушки не часто устанавливают, сокращая расходы. Но, выбирая оснащение для Skoda Octavia, Volkswagen Golf, моделей Kia Rio, Hyundai Solaris и машин других производителей, всегда можно позаботиться о пассивной безопасности транспорта.