Как работают подушки безопасности. История подушки безопасности: ядовита, но незаменима. Какие подушки безопасности бывают

Многие годы единственным средством защиты водителя и пассажира при аварии являлся ремень безопасности. Но с развитием технологий, а вместе с тем, и автомобилестроения, возникает необходимость оснащения автомобиля более эффективным средством защиты, нежели ремень. Так на свет и появилась подушка безопасности, или как ее называет в опциональном плане – Airbag. Вероятно, многим интересно, как работает подушка, ведь она при ДТП способна раскрыться всего за 0.3 секунды и обеспечить защиту лица и грудной клетки водителя и пассажиров автомобиля. О том, как работает подушка безопасности, мы сейчас и поговорим.

Насколько эффективна система Airbag?

Большинство современных автомобилей проходят т.н. , в ходе которого устанавливается степень безопасности модели. По результатам многократно проведенных краш-тестов удалось определить, что водители, чьи автомобили не оснащены , рискуют получить очень серьезные травмы, вплоть до летального исхода. Автомобили, которые имеют опционально хотя бы 2 подушки – для водителя и переднего пассажира, обеспечивают более высокий уровень защиты. Поэтому, о пользе подушек безопасности и говорить не стоит, так как это само собой разумеющееся.

Вместе с этим, известен ряд случаев, когда в результате неправильной регулировки срабатывания подушки безопасности, водитель получал серьезные травмы не от ДТП, а именно от удара подушкой. Выстреливая со скоростью 300 км/час, удар подушки сравним с ударом боксера-тяжеловеса, поэтому, сломанный нос, челюсть, сотрясения мозга – вполне привычные травмы, если вдруг подушка сработала неправильно. Но к счастью, такие случаи единичны и за всю историю своего существования подушки безопасности спасли гораздо больше жизней, чем отняли.

Как работает Airbag?

Подушка безопасности – сложный механизм и дабы максимально упростить понимание его работы, разделим основные составляющие этой системы следующим образом: сама подушка безопасности, сенсор, система надувания подушки.

Сама подушка – это нейлоновая емкость, которая расправляется при резком наполнении воздухом. Она компактно сложена и монтируется под пластиковыми элементами автомобиля.

Сенсор – это наиболее чувствительная часть системы. Именно он принимает решение, в какой момент необходимо выпустить подушку. Как правило, сенсор настроен под такую чувствительность, что подушка безопасности раскрывается при столкновении на скорости от 20 км/час.

Система надувания подушки, пожалуй, самый сложный механизм – он отвечает за мгновенный выстрел и накачивание подушки смесью. Помимо блока с заранее подготовленным воздухом, система оснащена и пиротехническими элементами, что и обеспечивает мгновенную скорость накачки подушки.

А теперь смоделируем ситуацию, чтобы показать работу подушки. Предположим, автомобиль сталкивается с каким-либо предметом на скорости, допустим, 40 км/час. Датчик срабатывает от нагрузки, посылает сигнал блоку управления, а тот, в свою очередь, пересылает сигнал в пусковой механизм. В результате этого, активируется заряд, который мгновенно выпускает и накачивает подушку. Весь процесс осуществляется за долю секунды.

Какие подушки безопасности бывают?

Две подушки Airbag – одна для водителя, другая для пассажира – это уже обычная опция и устанавливается даже на базовых комплектациях автомобиля. Однако сейчас выпускается много моделей, которые оснащены шестью и более подушками. И, стоит заметить, подушки между собой немного отличаются.

Итак, мы выяснили, что традиционными подушками безопасности считаются фронтальные одна для водителя и другая для переднего пассажира. Вместе с этим, для защиты ног при лобовом столкновении была создана подушка безопасности для коленей. Испытания Airbag данного типа показали, что с помощью них можно снизить риск получения тяжелых травм ног.

Все более распространенными становятся боковые подушки безопасности и шторки безопасности. Оба указанных вида Airbag предназначены для защиты человека при боковом столкновении. Боковые подушки защищают туловище и ноги человека, а шторки предотвращают удар головы о твердую поверхность.

Совсем недавно была разработана центральная подушка безопасности, которая предотвращает столкновение пассажиров внутри автомобиля, а также дополнительная подушка для грудной полости, закрепленная на ремень безопасности. Технология не получила еще широкого распространения, но уже есть модели автомобилей, которые оснащены подобными технологиями.

В завершении, хотелось бы сделать акцент на главном – подушка безопасности действительно может спасти жизнь при ДТП, но только при условии, если вы всегда пристегиваетесь перед началом движения.

Подушку безопасности в машине, где бы она ни располагалась и какого бы ни была вида, устанавливают для защиты от ударов пассажиров и водителя, которые они могут получить внутри машины в результате столкновения. Такое устройство нередко спасает жизни и защищает от травм при аварийных ситуациях.

Для обеспечения лучшей защиты подушки комбинируют вмести с ремнями безопасности. Ремни можно использовать без подушек, подушки же без ремня нельзя. Так как если во время аварии человек не зафиксирован ремнем безопасности, подушка ему не поможет. В этом случае он может навредить себе и другим. Если человек не пристегнут, то при столкновении подушка только травмирует его. Также он рискует получить травмы головы и шеи.

Виды подушек безопасности: из чего они состоят

Подушка безопасности представляет собой эластичную оболочку, которая при необходимости наполняется газом при помощи газогенератора. Изготавливают подушки обычно из нейлоновой ткани. Они срабатывают, как правило, при ударе или столкновении машины с чем либо. При столкновении автомобиля датчики, которые установлены в машине, определяют силу удара и устанавливают, какие именно подушки должны сработать. После этого датчики подают сигнал в блок управления. Затем подушка открывается внутри салона в самый нужный момент для защиты человека.

Виды подушек безопасности: в чем разница

Название подушки безопасности зависит от того, где она расположена. Бывают подушки таких разновидностей:

1. Фронтальные
2. Боковые
3. Головные
4. Коленные
5. А также центральная.

Популярные виды подушек безопасности

Фронтальные

Это одна из самых распространенных подушек, чаще всего используемых при оснащении машин. В первую очередь она предохраняет водителя и впереди сидящего человека от удара о передние части машины внутри салона, а так же смягчает удар. Таким образом подушка защищает от повреждений внутренние органы человека. Подушка безопасности для водителя располагается в центре руля, а для переднего пассажира - на передней панели машины.

Отличаются эти две фронтальные подушки по размеру. Для водительского кресла меньших размеров, чем для впереди сидящего. Активируется такая подушка, если происходит лобовое столкновение машины. Подушку безопасности можно отключить, но только для переднего сиденья. В зависимости от тяжести аварии происходит двухступенчатое или многоступенчатое срабатывание.

Боковые

Менее распространенный вид подушек. Оснащают ими обычно дорогие автомобили. Предусмотрены они для того, чтобы человек не повредил таз, брюшную полость и грудную клетку, а срабатывают, если происходит боковое столкновение машины. Такие подушки делятся на виды: подушки-шторки, которые защищают весь салон машины, или подушки, которые защищают человека.

Располагаться боковые подушки могут:

1. в спинке переднего сиденья
2. в дверях машины
3. на задних сиденьях.

Такие подушки имеют двухкамерную конструкцию, которая состоит из верхней части (она мягкая) и нижней части (она жесткая). Верхняя часть подушки оберегает грудную клетку от травм, а нижняя - таз.

Менее распространенные виды подушек безопасности

Головные

Основная функция – защищать голову в случае бокового столкновения машины. Применяются такие подушки для защиты всех, кто находится внутри машины независимо от того, где сидит человек: впереди или сзади. Располагаются подушки между стойками в крыше, в задней и передней части машины.

Коленные

Оберегают колени и голени от повреждений в случае аварии. Такие подушки размещаются под рулем и под бардачком (для впереди сидящего пассажира).

Центральные

Этот новый вид появился не так давно. Раскрываются подушки при боковом ударе и способствуют избежанию вторичных столкновений пассажиров. Для впереди сидящих людей располагают такую подушку в подлокотнике сиденья водителя. А для сзади сидящих людей - по центру заднего сиденья.

Подушки безопасности предназначены для одноразового использования. В случае раскрытия их необходимо заменить. Купить и установить новые подушки безопасности вы сможете, обратившись к специалистам. В замене будут нуждаться только те, что сработали.

Безопасность в новом автомобиле это неотъемлемая часть, а не опция. Разрабатываются все новые и новые виды систем и технологии. Рассмотрим принцип работы, разновидность и устройство подушек безопасности.

Виды подушек безопасности автомобилей

Фронтальные

Впервые свое применение нашли на машинах марки Mercedes-Benz в 1981 году. Как правило, это передние подушки безопасности водителя и пассажира. В свою очередь пассажирскую можно отключать по желанию. Зачастую в современных автомобилях, конструкцией предусмотрено двухступенчатое или многоступенчатое срабатывание. Все зависит от сложности аварии (чаще это адаптивные подушки безопасности). По всем правилам подушка безопасности водителя устанавливается в рулем колесе, для переднего пассажира – в верхней части передней панели.

Боковые подушки безопасности

Главным назначение боковых подушек считается снижение риска травмировать тазовую часть, грудную клетку и брюшную полость. Как правило, боковой удар один из самых непредсказуемых и больных. Впервые применение боковых подушек на своих автомобилях задействовала компания Volvo в 1994 году. Этот вид подушек устанавливался как опциональный вариант, к основным передним.

Обычно местом расположения боковых подушек считается спинка переднего сиденья. Хотя в современных автомобилях можно найти их и в спинках задних сидений. Самыми качественными считаются подушки безопасности с двухкамерной конструкцией. Их нижняя часть более жесткая, для защиты таза, а верхняя часть мягкая, чтоб защитить грудную клетку.

Шторки или головные подушки

Судя с названия, то понятно их главное предназначение. В списке производителей автомобилей они еще значатся как шторки. При боковом ударе шторки защитят голову от удара об стекло дверей. Самыми первыми данную технологию применила компания Toyota в 1998 году.

В зависимости от модели машины может располагаться в передней части крыши, так же между стойками и на задней части крыши салона. Защита идет для передних и задних пассажиров.

Коленная

Само название, говорит о назначении, защита коленей и голеней от травм немало важно при столкновении. Зачастую располагается под рулем. Впервые были установлены на автомобили Kia в 1996 году. Кроме водительской, так же устанавливают и для переднего пассажира, под бардачком.

Центральная защита

Начиная с 2009 года, в автомобилях Toyota появилась центральная подушка безопасности. Главным назначением является снижение вторичного удара пассажиров при боковых столкновениях. Зачастую располагается в подлокотнике между передним рядом сидений. Для заднего ряда сидений располагается в центральной части спинки.

В современных автомобилях, кроме Toyota, такие же используются в автомобилях Mercedes-Benz (система безопасности Pre-Safe второго поколения). Таким образом, при боковом ударе эта подушка смягчает повторный возвратный удар пассажира.

Подушка безопасности пешехода

Начиная с 2012 года, компания Volvo стала внедрять в свои автомобили подушку безопасности пешехода. В отличии от всех вышеперечисленных вариантов, данный вид размещается снаружи автомобиля, между ветровым стеклом и капотом. Таким образом, если водитель сбил пешехода, подушка безопасности смягчает удар и предотвратит от серьезных ушибов.

Устройство механизма

Главным назначением газогенератора является наполнение самой подушки газом. Таким образом, это уже модуль подушки безопасности. Между собой газогенераторы отличаются по форме (трубчатые и круглообразные), по характеру работы (с двухступенчатым и одноступенчатым срабатыванием) и по способу газообразования (гибридные и твердотопливные).

Самым распространенным считается твердотопливный, он состоит из корпуса, пиропатрона и определенного заряда твердого топлива. Как правило, топливо воспламеняется от пиропатрона, в результате получается газ азот.

Гибридный же газогенератор состоит из пиропатрона, газового заряда под высоким давлением аргона или сжатого азота, корпуса и заряда твердого топлива. Само наполнение подушки происходит сжатым газом, в результате выталкивания заряда из твердого топлива.

Принцип работы

Параллельно с подушками информация передается и на другие датчики и системы, к примеру, систему экстренного торможения или подачи сигнала SOS. Если сила удара не значительная, то могут сработать только ремни безопасности, а могут сработать и в пару с подушками безопасности.

Всегда и во всех автомобилях используются одноразовые подушки безопасности. Если же в салоне произошло возгорание, и температура достигла 150-200 °C, то подушки автоматически срабатывают.

Условия для срабатывания

• превышение порога (силы) удара при лобовом столкновении;
• резкий наезд на твердую часть при большой скорости (бордюр, тротуар, стенка ямы и т.д);
• твердое приземление после прыжка автомобиля;
• падение машины;
• косой или прямой удар в переднюю часть машины.

Видео о принципе работы подушек безопасности:

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

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

Процесс развертывания подушек безопасности

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

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

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

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

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

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

Пример: подушки безопасности не раскрылись

Пример: подушки безопасности раскрылись

Заключение

Ссылки на источники

Об авторах

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.

Над тем, как работает подушка безопасности автомобиля задумываются не многие водители. Так уже устроен человек, что его интересует только то, что ему действительно интересно в данный момент, остальное, как правило, ему не интересно, но это до поры до времени.

Ведь в наше время подушка безопасности является не маловажной составляющей современного автомобиля, сколько уже здоровья и жизней водителей и пассажиров было спасено с помощью данного устройства, просто не сосчитать.

Поэтому было бы не правильным не рассказать про то, как работает подушка безопасности и за счет чего и с помощью каких физических явлений она спасает людей.

Немного предыстории

Долгие годы единственным средством пассивной безопасности были ремни безопасности. Сейчас с этой системой в один ряд встали подушки безопасности.

С 1998 года в США на всех автомобилях, в обязательном порядке, стали устанавливать эту систему пассивной безопасности. Она снижает риск летального исхода при лобовых авариях на 30%.

Вспомним законы механики

Из школьной программы нам известно, что все тела при движение обладают инерцией. В движущемся автомобиле вместе с ним в одном направлении перемещаются все незакрепленные предметы, водитель и пассажиры.

При столкновении, автомобиль резко останавливается, а все незакрепленные предметы продолжают двигаться с прежней скоростью.

Цель любой системы безопасности - остановить движение водителя с нанесением ему наименьшего вреда здоровью.

Подушка безопасности служит для снижения инерционной скорости до нуля и сбережения здоровья водителя и пассажиров.

За непродолжительное время, подушка безопасности открывается между рулевым колесом и водителем, приборной панелью и пассажиром, задней дверью автомобиля и задним пассажиром.

Подушка безопасности, принцип работы

Главная цель подушки безопасности - буквально в мгновение равномерно снизить инерционную скорость движения водителя вперед.

На ее изготовление идет тонкая нейлоновая ткань. Располагается подушка в руле, в приборной панели. В некоторых автомобилях в спинке переднего сиденья. Так же существуют боковые подушки безопасности, все зависит от модели и марки автомобиля.

Сигнал на срабатывание подает специальный датчик. Сила, при которой срабатывает подушка безопасности, равна силе столкновения автомобиля, двигающегося со скоростью 25 км/час со стеной.

Происходит переключение контактного выключателя и замыкание электрического контакта.

Сигнал поступает на датчик, который считывает информацию с акселерометра, находящегося в микросхеме.

Химическая реакция, при срабатывании подушки безопасности, происходит между нитратом калия и азидом калия, на выходе образуется газообразный азот. Происходит надувание подушки безопасности.

Данный способ выделения газообразного азота был разработан довольно давно.

С 1970 года используют твердотопливные газогенераторы. Твердое топливо воспламеняется от пиропатрона, мгновенно сгорает с выделением азота, которого хватает на заполнение подушки.

Подушка со скоростью 300 км/час наполняется азотом. Затем газ начинает выходит через отверстие в подушке, чтобы пассажиры могли двигаться. Это достаточно для того, чтобы защитить и уберечь, находящихся в салоне людей от тяжелых травм.

Существуют определенные правила, как использовать подушки безопасности. Их надо неукоснительно придерживаться.

Подушки безопасности, правила использования

1. Одно из основных правил. Но оно будет касаться тех водителей у которых есть дети или они занимаются перевозками людей (таксисты и т.д.). Данное правило касается правильной установки детского кресла. Кстати, здесь можно почитать и как его правильно устанавливать. Так вот, если в автомобиле на против пассажира, сидящего впереди, установлена подушка безопасности, то на данное место не разрешается устанавливать детское автокресло спинкой вперед.
2. Если ребенку меньше 12 лет, то в детском автокресле ему лучше находится на заднем сиденье.
3. Не пренебрегайте ремнями безопасности, тем более за это грозит штраф.
4. Не допускайте нахождение каких-либо предметов на местах крепления подушек безопасности, а также рядом, справа, слева и внизу. Данные предметы при срабатывании устройства могут нанести Вам увечья.
5. Не допускайте физического воздействия на места крепления данных устройств. Запрещено стучать, нажимать на них, облокачиваться.
6. Если в автомобиле рулевая колонка регулированная, то запрещено ездить на автомобиле, когда она расположена в крайнем верхнем положении. Иначе подушка безопасности сработает вверх.
7. Располагаться на сиденье необходимо удобно, не наклонятся сильно вперед и отодвигать сиденье назад на достаточно безопасное расстояние от модуля подушки безопасности.

Не соблюдение данных простых правил может привести, в момент срабатывания подушки безопасности, к еще большему усугублению ситуации, и процесс спасения может перейти в совершено другую плоскость, с травмами, синяками и тому подобному.

С любым оборудованием нужно уметь обращаться, не исключением является, и наше устройство, которое относится к системе пассивной безопасности автомобиля.

Надеемся, что мы хоть частично прояснили Вам эту тему и теперь с данным устройством Вы будет обращаться с уважением и самое главное с пониманием.

Всего Вам доброго, и чтобы подушки безопасности в Вашем автомобиле срабатывали как можно реже.

Как работает подушка безопасности видео.