Из чего сделана подушка безопасности

Все о подушках безопасности

Долгие годы надежный ремень безопасности оставался единственным средством пассивной безопасности автомобилиста. Шли дебаты по поводу их безопасности, особенно в отношении детей, но с течением времени, многие страны приняли законы об обязательности ремней. Статистика показывает, что использование ремней безопасности спасло тысячи жизней людей, которые могли бы погибнуть при столкновении.

Как и ремни безопасности, концепция пневмоподушки — мягкой подушки, срабатывающей при столкновении — давно витала в воздухе. Первая патентная заявка на надувное устройство для защиты пассажиров при жесткой посадке самолетов была подана во время Второй мировой войны. В 1980-х первые промышленные подушки безопасности появились в автомобилях.

Начиная с 1998 года, все новые автомобили, продаваемые в Соединенных Штатах, были обязаны иметь подушки безопасности со стороны как водителя, так и пассажира (закон распространился на легкие грузовики в 1999 году). На сегодняшний день статистика свидетельствует о том, что подушки безопасности снижают риск смерти в случае прямой лобовой аварии примерно на 30 процентов. Затем последовали подушки безопасности, вмонтированные в сиденья и двери. Сегодня некоторые машины имеют гораздо больше, чем две подушки — шесть или даже восемь подушек безопасности. Из-за тех же противоречий, которые когда-то происходили при внедрение ремней, подушки безопасности являются предметом серьезных государственных и промышленных исследований и испытаний.

Из этой статьи вы узнаете, какие научные достижения стоят за подушками безопасности, как это устройство работает, каковы его проблемы и в каком направлении развиваются технологии.

Прежде чем рассмотреть специфику, давайте вспомним основы законов движения. Во-первых, мы знаем, что движущиеся объекты обладают импульсом (произведение массы на скорости движения объекта). За исключением случаев, когда внешняя сила действует на объект, объект будет продолжать двигаться с заданной скоростью в заданном направлении. Автомобиль состоит из нескольких объектов, в том числе само транспортное средство, различных объектов внутри автомобиля, и, конечно, пассажиров. Если эти объекты не закреплены, они будут продолжать движение на той скорости, с которой двигался автомобиль, даже если автомобиль останавливился из-за столкновения.

Чтобы погасить импульс объекта требуется силы, действующие в течение определенного периода времени. Когда автомобиль попадает в аварию, сила, необходимая, чтобы остановить объект, достаточно велика, потому что импульс машины изменился мгновенно, в отличие от пассажиров — для этого потребовалось бы больше времени. Цель любой удерживающей системы заключается в том, чтобы помочь остановить пассажира с минимальным ущербом для здоровья последнего.

Подушка существует для того, чтобы снизить скорость пассажира до нуля практически без какого-либо ущерба. При этом ограничения, в рамках которых она должна работать огромны. Для выполнения своей задачи у подушки имеется пространство между пассажиром и рулем или приборной доской, и какая-то доля секунды. Даже это крошечное пространство и количество времени имеют огромное значение, так как система должна замедлить пассажира равномерно, а не резким толчком. В следующем разделе мы рассмотрим поподробнее части подушки и то, как они надуваются.

Надутие воздушной подушки

Цель подушки безопасности заключается в том, чтобы замедлить движение пассажира вперед насколько возможно равномерно в имеющиеся у нее доли секунды. Существуют три части подушки безопасности, которые помогут достичь такого результата:

• Подушка сама по себе сделана из тонкой нейлоновой ткани и уложена в руль или приборную доску, или, как часто встречается в последнее время, сиденье или дверь.
• Датчик устройства, который сообщает подушке о необходимости надува. Надутие происходит тогда, когда сила столкновения равна столкновению с кирпичной стеной на скорости от 16 до 24 км/час. Механический переключатель срабатывает тогда, когда есть массовый сдвиг, закрывший электрический контакт, что сообщает датчикам о том, что произошла авария. Датчики получают информацию из акселерометра, встроенного в микропроцессор.
• Система надува пневмоподушки смешивает азид натрия (NaN₃) и нитрата калия (KNO₃), в результате чего выделяется газ. Горячий газообразный азот взрывом надувает подушки безопасности.

Ранние попытки использования подушек безопасности в автомобилях наткнулись на непомерно высокую цену и технические трудности, связанные с хранением и высвобождением сжатого газа.

• Имеется ли в машине достаточно места для размещения канистры с газом
• Будет ли газ оставаться стабильным под высоким давлением
• Как можно быстро и надежно надуть подушку безопасности при различных температурных условиях эксплуатации и без оглушающего звука

Им был нужен способ запустить химическую реакцию, производящую азот, который стал бы раздувать подушку. Малые твердо-топливные надуватели пришли на помощь в 1970-х годах.

Система надува в чем-то похожа на ракетный ускоритель. Система подушки безопасности поджигает твердое топливо, которое горит очень быстро, создавая большие объемы газа, раздувающие подушку. Затем подушка буквально вырывается из своего места на скорости до 322 км/ч — быстрее, чем в мгновение ока! В следующую секунду газ быстро рассеивается через крошечные отверстия в камере, тем самым сдувая подушку, чтобы вы могли двигаться.

Даже несмотря на то, что весь процесс занимает одну двадцать пятую секунды, дополнительное время необходимо, чтобы помочь предотвратить серьезные травмы. Кстати, порошкообразное вещество, высвобождающееся из подушки безопасности — это обычный кукурузный крахмал или тальк, который используется производителем для того, чтобы подушка оставалась гибкой и служит смазкой во время нахождения подушки в своем хранилище.

Далее мы рассмотрим некоторые меры предосторожности, связанные с подушками безопасности, особенно там, где речь идет о детях.

Меры предосторожности, связанные с подушками безопасности

С первых дней использования пневмоподушек, эксперты предупреждали, что подушки безопасности, должны использоваться в сочетании с ремнями безопасности. Ремни безопасности были по-прежнему абсолютно необходимы, поскольку подушки работали только в случае фронтального столкновения, происходящих на скорости более чем 6 км/ч. Только ремни безопасности могут помочь при заносе или боковой аварии (хотя боковые подушки безопасности становятся все более распространены в настоящее время), задних столкновених и вторичных воздействиях.Даже при современных достижениях технологии, подушки по-прежнему являются эффективным только при одновременном использовании коленного или плечевого ремней безопасности.

Не заняло много времени, чтобы понять, что сила подушки может повредить тем, кто оказался слишком близко. Исследователи установили, что зоной риска для водителя являются первые 5-8 см надува подушки. Так что, располагаясь в 25 см от подушки безопасности, вы получите надежный запас прочности. Это расстояние замеряется от центра руля до вашей грудины. Если в данный момент расстояние составляет менее 25 сантиметров, вы можете настроить водительское место одним из следующих способов:

• Переместите водительское место назад, насколько это возможно, сделать чтобы удобно дотягиваться до педалей.
• Немного опустите спинку сиденья. Хотя конструкции автомобилей различаются, большинство водителей может достичь расстояния в 25 см даже если водительское сиденье выдвинуто вперед, немного наклонив спинку сиденья. Если наклон сиденья не позволяет вам обеспечить хорошую видимость дороги, вы можете приподнять сиденье за счет системы подъема (не все машины оборудованы этой системой) или подложив твердую, нескользкую подушку для достижения того же эффекта.
• Убедитесь, что подушка безопасности «нацелена» на центр груди, а не на голову и шею, наклонив рулевое колесо вниз (это работает только если ваше рулевое колесо регулируется).

Эти правила отличаются для детей. Подушка может серьезно ранить или даже убить непристегнутого ребенка, который сидит слишком близко к ней или же был выброшен вперед силой экстренного торможения. Эксперты согласны с тем, что для безопасности ребенка необходимы следующие условия:

• Дети до 12 лет должны ездить закрепленными в правильно установленом, соответствующем возрасту автомобильном кресле на заднем сиденье.
• Младенцы, находящиеся в кресле, закрепленном против хода движения (в возрасте до одного года и весом менее 10 кг) не должны ездить на переднем сиденье легкового автомобиля, имеющего подушки безопасности на пассажирской стороне.
• Если ребенок старше одного года вынужден ехать на переднем сиденье, оборудованном подушкой безопасности со стороны пассажира, то он или она должны сидеть в детском кресле, установленном по ходу движения, или на специальной подушке-бустере, или с использованием надлежащим образом закрепленного коленного или плечевого ремня, а сиденье должно быть откинуто или отведено назад насколько возможно.

В некоторых случаях, владельцы автомобилей могут захотеть иметь возможность отключить подушки безопасности. В следующем разделе мы будем обсуждать меры, которые необходимо предпринять, если вы хотите, чтобы ваши подушки безопасности были отключены.

Деактивация воздушных подушек

В ответ на обеспокоенность, возникшую по поводу детей и некоторых других категорий, особенно людей маленького роста, которые были убиты или тяжело ранены в результате неисправного или слишком мощного действия подушек безопасности, Национальная администрация безопасности дорожного движения (НАБДД) США в 1997 году опубликовала окончательные правила, позволяющие автопроизводителям использовать менее мощные подушки безопасности. Это правило позволяет снижать мощность подушек безопасности на величину от 20 до 35 процентов. Кроме того, начиная с 1998 года, ремонтным мастерским и дилерам было разрешено устанавливать переключатели, которые позволяют отключить подушки безопасности в случае необходимости. Владельцы автотранспортных средств в настоящее время могут получить разрешение на установку переключателя на одну или обе подушки безопасности в автомобиле, если они (или другие лица, использующие данный автомобиль) попадают в одну или несколько из этих групп риска:

• Имеют право на отключение подушек безопасности как с водительской, так и с пассажирской стороны — лица с медицинскими показаниями, для которых риск срабатывания подушек безопасности превышает риск от отсутствия подушки безопасности
• Со стороны водителя (в дополнение к медицинским показаниям) — люди, которые не могут расположить себя так, чтобы при эксплуатации машины от корпуса до центральной части подушки безопасности оставалось не менее 25,4 см
• С пассажирской стороны (в дополнение к медицинским показаниям) — лица, которые перевозят ребенка на переднем сиденье автомобиля в кресле, установленном против хода движения, так как не имеют задних сидений, задние сиденья слишком малы, чтобы разместить на них детское автокресло или потому, что необходимо постоянно следить за ребенком по медицинским показаниям.
• С пассажирской стороны (в дополнение к медицинским показаниям) — лица, которые перевозят детей в возрасте от одного до 12 лет на переднем сиденье, так как (а) на машине нет заднего сиденья, (б) владелец транспортного средства имеет больше детей, чем может поместиться на заднем сиденье или (в), так как необходимо постоянно следить за здоровьем ребенка.

Если вы хотели бы установить в вашей машине переключатель, вам необходимо ознакомиться со всеми «за» и «против», прежде чем пойти в мастерскую, а также с информацией от производителя о том, возможна ли установка такой опции на вашем автомобиле.

Очевидно, что даже у вас есть возможность установить переключатель, подушки безопасности должны быть оставлены на водителей, комплекция которых оставляет необходимое расстояние до подушки безопасности. Для тех же, кто не может следовать этому условию (даже с учетом предложений, перечисленных выше), подушка может быть отключена. Группа врачей на Национальной конференции по медицинским показаниям для деактивации подушек безопасности рассмотрела ряд медико-санитарных оснований, которые служат возможными основаниями для отключения подушки безопасности. По их мнению, медицинскими показаниями не являются:

• кардиостимуляторы
• очки
• ангина
• эмфизема
• астма
• мастэктомия
• предыдущме хирургические вмешательства в области спины и шеи
• преклонный возраст
• остеопороз
• артрит
• беременность

Напомним, что в США вы вообще не можете отключить подушку безопасности без установки переключателя. Однако, если заводом-изготовителем транспортного средства такой функции не предусмотрено, НАБДД позволит разрешить отключение подушки безопасности на индивидуальной основе при наличии соответствующих условий. Никогда не пытайтесь отключить подушку безопасности самостоятельно — помните, это не мягкая подушка! Она может повредить вам, если вы не знаете, что делаете — лучше обратиться с сервис-центр.

В некоторых машинах автопроизводители сами устанавливают переключатель подушек безопасности в том случае, если транспортное средство не имеет заднего сиденья или задние сиденья слишком малы, чтобы разместить детское кресло. В США производители в настоящее время не имеют права устанавливать переключатели для водителя. К чему эти правила? НАБДД США решила запретить заводскую установку переключателей из опасений, что они станут стандартным оборудованием на всех новых транспортных средств, — даже те, которые приобретаются людьми не входящими в группы риска. такое решение было принято и для того, чтобы производители работали над разработкой более безопасных, более развитых систем подушек безопасности, а не отключали существующие.

Будущее подушек безопасности

Мероприятия, направленные на поддержание и улучшение жизнесберегающих преимущества подушек безопасности, переживают свой расцвет. Новые тесты с использованием манекенов, проведенные под эгидой НАБДД, позволили улучшить требования к подушкам безопасности на основе новых знаний и научных исследований.

До недавнего времени большая часть успехов в авто безопасности была достигнута в области передних и задних столкновений, хотя 40 процентов от всех серьезных травм в результате аварий являются результатом боковых воздействий, а 30 процентов всех несчастных случаев являются результатами побочных последствий столкновений. Многие автопроизводители отреагировали на эти статистические данные (и связанные с этим новые стандарты) усилением дверей, дверных рам, и пола и крыши. Но автомобили, которые в настоящее время предлагают боковые подушки безопасности представляют собой новое слово в безопасности пассажиров.

Инженеры говорят, что разработка эффективных боковых подушек безопасности, намного сложнее, чем проектирование передних подушек. Это объясняется тем, что большая часть энергии от переднего столкновения поглощается бампером, капотом и двигателем, и это занимает от 30 до 40 миллисекунд, прежде чем воздействие достигнет водителя или пассажира. В боковом ударе, пассажира автомобиля отделяет от другого транспортного средства лишь сравнительно тонкая дверь и буквально несколько дюймов. Это означает, что вмонтированные в двери боковые подушки безопасности должны развертываться за пять или шесть миллисекунд!

Инженеры Volvo экспериментировали с различными способами монтажа боковых подушек безопасности, и выбрали задние сиденья в качестве места установки, потому что они защищают пассажиров любого размера независимо от того, как расположено место. Этот механизм позволяет им поместить механический датчик по бокам подушек сиденья водителя и переднего пассажира. Это предотвращает пневмоподушки неповрежденной части автомобиля от вздутия. Установка всего пакета подушек безопасности в спинки сидений также дает преимущество предотвращения ненужного развертывания, которые могут быть вызваны в результате столкновений с пешеходами или велосипедами. Для задействования боковых подушек безопасности столкновение должно произойти на скорости около 19 км/ч.

Инженеры BMW решили проблему установкой подушек безопасности, вмонтированных в дверь. Дверь имеет больше пространства, что означает подушку безопасности большего размера.

Головная подушка безопасности или Надувная трубчатая структура (ITS) немного похожа на большую колбасу, и, в отличие от других подушек безопасности, призвана оставаться надутой в течение пяти секунд, чтобы обеспечить защиту против второго или третьего ударов. воздействия. В сочетании с боковой подушкой безопасности, ITS предлагает более эффективную защиту при боковых столкновениях. Другой вариант для защиты головы в боковых столкновениях — подушка-«занавес».

Из всего этого ясно, что научные исследования, лежащие в основе подушек безопасности все еще новы, но быстро развиваются. В этой области можно ожидать много достижений по мере того, как у дизайнеров будут возникать новые идеи, которые они получат на материалах реальных автокатастроф.

Подушки безопасности

Подушки безопасности автомобиля (общепринятое международное название — airbag) предназначены для смягчения удара водителя и пассажиров о рулевое колесо, элементы кузова и окна при автомобильной аварии. Они применяются совместно с ремнями безопасности. Свою историю подушки безопасности ведут с момента опубликования патента Уолтера Линдерера в 1953 году.

Виды подушек безопасности

Современные легковые автомобили имеют несколько подушек безопасности, которые располагаются в разных местах салона автомобиля. В зависимости от места расположения различают следующие виды подушек безопасности: фронтальные, боковые, головные, коленные, центральная подушка безопасности. Впервые фронтальные подушки безопасности были применены на автомобилях Mercedes-Benz в 1981 году. Различают фронтальную подушку безопасности водителя и переднего пассажира. Для фронтальной подушки безопасности переднего пассажира предусматривается, как правило, возможность отключения. В ряде конструкций фронтальных подушек используется двухступенчатое и даже многоступенчатое срабатывание в зависимости от тяжести аварии (т.н. адаптивные подушки безопасности). Фронтальная подушка безопасности водителя располагается в рулевом колесе, переднего пассажира — в верхней правой части передней панели. Боковые подушки безопасности призваны снизить риск травмирования таза, грудной клетки и брюшной полости при аварии. Пионером в применении боковых подушек безопасности является компания Volvo, которая в 1994 году начала предлагать их для установки в качестве опции. Боковые подушки безопасности устанавливаются обычно в спинке переднего сидения. Ряд автомобилей предлагают боковые подушки безопасности на задних сидениях. Самые продвинутые боковые подушки безопасности имеют двухкамерную конструкцию. Она включает более жесткую нижнюю часть для защиты таза и мягкую верхнюю часть — для грудной клетки. Головные подушки безопасности (другое наименование — «шторки» безопасности) служат, как следует из названия, для защиты головы при боковом столкновении. Впервые «шторки» безопасности начала устанавливать компания Toyota в 1998 году. Располагается в зависимости от модели автомобиля в передней части крыши, между стойками и в задней части крыши. Подушки защищают пассажиров переднего и заднего рядов сидений. Коленная подушка безопасности защищает колени и голени водителя от травм. Располагается под рулевым колесом. Впервые применена на автомобилях Kia в 1996 году. В ряде моделей устанавливается коленная подушка безопасности переднего пассажира, которая устанавливается под «бардачком». В 2009 году Toyota предложила центральную подушку безопасности, которая призвана снизить тяжесть вторичных повреждений пассажиров при боковом столкновении. Располагается в подлокотнике переднего ряда сидений, центральной части спинки заднего сидения. Центральные подушки для переднего и заднего ряда сидений планирует использовать Mercedes-Benz в своей системе Pre-Safe второго поколения. В настоящее время подушки безопасности выходят за границы салона легкового автомобиля. Компания Volvo предлагает с 2012 года на своих автомобилях подушку безопасности для пешеходов.

Устройство подушки безопасности

Подушка безопасности представляет собой эластичную оболочку, наполняемую газом, газогенератор и систему управления. Собственно подушка изготавливается из нейлоновой ткани. Для смазки подушки безопасности используется тальк или крахмал, которые можно наблюдать в воздухе салона при срабатывании подушки. Газогенератор служит для наполнения оболочки подушки газом. В совокупности оболочка и газогенератор образуют модуль подушки безопасности. Конструкции газогенераторов различают по форме (куполообразные и трубчатые), по характеру работы (с одноступенчатым и двухступенчатым срабатыванием), по способу газообразования (твердотопливные и гибридные). Твердотопливный газогенератор состоит из корпуса, пиропатрона и заряда твердого топлива. Заряд представляет собой смесь азида натрия, нитрата калия и диоксида кремния. Воспламенение топлива происходит от пиропатрона и сопровождается образованием газа азота. Гибридный газогенератор состоит из корпуса, пиропатрона, заряда твердого топлива и газового заряда под высоким давлением (сжатый азот или аргон). Наполнение подушки безопасности происходит сжатым газом, который освобождается выталкивающим зарядом из твердого топлива. Система управления подушками безопасности объединяет традиционные компоненты датчики удара, блок управления и исполнительное устройство (пиропатрон газогенератора).

Принцип действия подушек безопасности

Активация подушек безопасности происходит при ударе. В зависимости от направления удара активируются только определённые подушки безопасности. Если сила удара превышает заданный уровень, датчики удара передают сигнал в блок управления. После обработки данных всех датчиков блок управления определяет необходимость и время срабатывания подушек безопасности и других компонентов системы пассивной безопасности. В зависимости от типа и степени тяжести аварии могут срабатывать, например, только натяжители ремней безопасности или натяжители ремней безопасности вместе с подушками безопасности. Блок управления подает электрический сигнал для включения газогенераторов соответствующих подушек безопасности. Время срабатывания подушки безопасности составляет порядка 40 мс. Газогенератор обеспечивает раскрытие и надувание газом подушки. После соприкосновения с человеком подушка разрывается и сдувается. Подушки безопасности являются одноразовыми устройствами. В случае возгорания автомобиля (повышения температуры в салоне до 150-200°С) все подушки безопасности автоматически срабатывают.

Условия срабатывания

1. превышение силы лобового удара заданной величины;
2. наезд на твердый прочный предмет (бордюр, край тротуара, стенка ямы);
3. жесткое приземление после прыжка;
4. падение автомобиля;
5. косой удар в переднюю часть автомобиля.

Фронтальные подушки безопасности не срабатывают при ударе автомобиля сзади, боковом ударе, опрокидывании автомобиля.

Условием срабатывания боковых и головных подушек безопасности является превышение силы бокового удара заданной величины.

Алгоритмы срабатывания подушек безопасности постоянно совершенствуются и становятся все сложнее. Современные алгоритмы учитывают скорость движения транспортного средства, скорость его замедления, вес пассажира и место его расположения, использование ремня безопасности, а также наличие детского кресла.

Чем наполняют подушки безопасности?

Азот – промышленный газ, который кроме других полезных функций еще и служит спасению жизней людей в дорожных авариях. При необходимости именно он быстро раздувает подушку безопасности.

Надувная автомобильная подушка безопасности или, как ее еще называют «airbag», нужна для того, чтобы погасить внезапно возникающую энергию удара. Эта травмирующая энергия проявляется при столкновении тяжелого, обладающего большой скоростью автомобиля с другим транспортным средством или неподвижным препятствием.

При этом водитель и пассажиры машины могут пораниться осколками стекла или любыми предметами, находящимися в салоне автомобиля. Подушка оберегает их от ранений. Подушки безопасности давно уже стали почти непременной деталью любого современного автомобиля. Их может быть от одной до десяти штук в одной машине

Где и когда начали использовать подушки безопасности?

Еще в сороковых годах двадцатого века некоторые самолеты оснащались приспособлениями по своей идее подобными подушкам безопасности. В пятидесятых годах начали оформлять патенты на различные версии этого изобретения. Самым первым из них стал патент 1953 года. Только спустя двадцать лет после этого надувная подушка безопасности стала элементом защиты в серийном автомобиле.

Вальтер Линдерер – изобретатель из Мюнхена создал прообраз современных автомобильных подушек безопасности, закрепив на руле мешок, который должен был надуваться воздухом. Производители автомобилей заметили и оценили это изобретение. К сожалению, в таком виде применить его для серийного производства машин не представлялось возможным. Ни один компрессор не мог справиться с трудной задачей – накачать достаточный объем воздуха в подушку безопасности за двадцать миллисекунд.

Поэтому в дальнейшем было предложено воспользоваться энергией газов, которые образуются при горении топлива. Сжигание в таких условиях ракетного топлива приводило к взрыву самой подушки и всего автомобиля. После этих экспериментов стали применять газообразные вещества, которые выделяются при сгорании «патрона» или «таблетки» азида натрия. Эти вещества обладают меньшей пожарной опасностью.

Как используют и чем наполняют сейчас подушки безопасности?

Такая подушка представляет собой сложную разнокомпонентную систему. В нее входит собственно подушка, изготовленная из нейлона. Для этого применяется материал, толщина которого от 0.45 до 0.55миллиметров. Для усиления герметичности нейлон покрывают слоем силикона или резины. Газогенератор нужен для наполнения емкости газом. Датчики, реагирующие на удар, приводят подушку в рабочее состояние. Наиболее современные и совершенные системы оснащены еще и электронным блоком управления.

Газогенератор представляет собой пиропатрон. Твердое топливо, NaN3 — азид натрия, сгорая, выделяет много газа, который быстро раздувает подушку безопасности. Горение этого вещества происходит очень быстро, но при этом не происходит взрыва. 45 процентов от массы продуктов сгорания составляет азот. Остальные 55 процентов – это угарный и углекислый газы, пары воды и твердые частицы. Образовавшиеся газы и пары, прежде чем попасть внутрь подушки фильтруются. В результате в нее проникает только азот.

Время полного заполнения подушки в этом случае составляет от 30 до 55 миллисекунд. После этого в развернутом состоянии она остается около секунды. Безвредный для человека азот сквозь специальные отверстия выпускается в салон автомобиля. Подушка при этом сдувается, освобождая место для дыхания и движения человека, которого она защищает.

Электрический импульс поступает от датчиков удара к пиропатрону или от электронного блока и включает его. В современных автомобилях срабатывание таких датчиков зависит от скорости машины, угла столкновения и характера препятствия. Датчики, обычно не менее трех экземпляров, устанавливают в салоне автомобиля и его дверцах. В наиболее оснащенных подушками безопасности машинах их может насчитываться до десяти. Электронные системы комплектуются отдельным конденсатором, который в случае необходимости обеспечит энергией передачу сигнала от датчика к пиропатрону.

Плюсы и минусы старых и новых наполнителей автомобильных подушек безопасности.

Наполнители в ранних опытных образцах автомобильных подушек не предоставляли нужной безопасности водителям и пассажирам. Накачивание их воздухом происходит слишком медленно. Наполнение подушки газом, образующимся при сгорании взрывоопасных веществ, подвергает жизни людей еще большей опасности.

Некоторые из производителей подушек безопасности используют в качестве топлива нитроцеллюлозу. Ее применение не требует установки фильтра. Кроме того, для заполнения подушки этого вещества потребуется меньше. Газ, получающийся из восьми граммов нитроцеллюлозы и пятидесяти граммов азида натрия, заполняют одинаковый объем.

Азид натрия и нитроцеллюлоза, современные наполнители подушек безопасности позволяют совершенствовать их защищающие свойства. К сожалению, нитроцеллюлоза, являющаяся основой бездымного пороха, взрывоопасна. Поэтому применение ее не получило большого распространения. Чаще всего используется именно азид натрия.

Количество подушек безопасности, имеющих различное назначение и размещение в машине, постоянно увеличивается. Разработчики предлагают новые варианты, чтобы еще лучше защитить людей в случае аварии. Новые, более чуткие датчики помогают подушкам срабатывать быстрее. Подушка разворачивается полностью в течение двадцати миллисекунд.

Такие датчики способны различать силу, характер и направленность ударов. Теперь они способны включать пиропатроны определенных подушек. Внутри адаптивных подушек регулируется внутреннее давление, а также, в зависимости от ситуации степень их раскрытия. Необходимое давление сохраняется в них на протяжении десяти секунд, это оберегает людей от травм при перевороте машины или при повторном столкновении.

Сами пиропатроны стали безопаснее для здоровья человека. Более совершенные фильтры не пропускаю в подушку и далее в салон ядовитый газ и вредные твердые частицы.

Интересные факты о подушках безопасности.

Если обратиться к знаменитым дневникам Леонардо да Винчи, может оказаться, что концепция подушки безопасности намного старше, чем обычно предполагается. На одном из рисунков, который находится в архивных материалах Королевской библиотеки Турина нарисовано своеобразное приспособление. Фигура человека на нем окружена кожаными мехами, наполненными воздухом. Как следует из подписи к рисунку, их назначение уберечь от ушибов падающего с высоты на землю или воду человека.

Азид натрия – ядовитое вещество. Симптомы отравления им сходны с симптомами отравления цианидом. Большие дозы этого вещества могут привести к смерти.

Чтобы подушки безопасности хорошо выполняли свою функцию их нужно заменять не реже, чем через десять лет.

В наши дни идут активные разработки подушек безопасности не только для мотоциклистов и велосипедистов, но и для пешеходов. Защитная подушка для велосипедистов представляет собой нечто похожее на быстро раздувающийся шлем. Она должна защитить от травм голову упавшего с велосипеда человека.

Подушки безопасности, чья задача спасать пешеходов располагаются снаружи машины. Их две: одна охватывает всю переднюю часть автомобиля, другая защищает голову пассажира от удара о лобовое стекло.

Азот и другие промышленные газы можно приобрести в Компании «DP Air Gas». Здесь же оказываются услуги по доставке газов по всей территории Украины. А также производится ремонт и обслуживание газовых баллонов и другого газового оборудования. Подробнее с перечнем товаров и услуг, предоставляемых DP Air Gas можно ознакомиться здесь.

Запись опубликована в рубрике Азот, Пресс-центр с метками Азот. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

СИСТЕМА ПОДУШЕК БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМОБИЛЯ – УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Здесь вы найдете полезные сведения и важные советы о системе подушек безопасности для автомобилей.

Системы пассивной безопасности предназначены для обеспечения оптимальной защиты пассажиров в случае аварии. В настоящее время доступны различные варианты подушек безопасности, входящие в стандартную комплектацию автомобилей всех классов. На этой странице вы можете прочитать о компонентах современной системы безопасности пассажиров, а также о том, как подушки безопасности и натяжители ремней безопасности защищают водителя от травм в чрезвычайных ситуациях. Эта информация дополнена важными указаниями по поиску и устранению неисправностей в системах пассивной безопасности.

Важное указание по технике безопасности
Следующая информация и практические советы были составлены HELLA для профессиональной помощи автомастерским. Информация, предоставленная на этом веб-сайте, должна применяться только соответствующим образом подготовленными специалистами.

Основная информация

Система пневмоподушек безопасности

Компоненты

Принцип действия подушки безопасности

Конструкция

Конструкция подушки безопасности

Поиск неисправностей

Работы по проверке и диагностике системы подушек безопасности

СИСТЕМА ПОДУШЕК БЕЗОПАСНОСТИ SRS : ОСНОВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

В этой главе мы рассмотрим систему подушек безопасности. Мы хотели бы объяснить отдельные компоненты, их задачи, принцип срабатывания и возможные шаги по поиску и устранению неисправностей. Поскольку в последние годы технология систем подушек безопасности развивается очень стремительно, мы представим только общее описание компонентов и процессов.

Для получения более подробной информации о системах конкретных автомобилей необходимо всегда соблюдать данные изготовителя автомобиля. Работы по техническому обслуживанию и диагностике должны выполнять только квалифицированные и компетентные специалисты.

При этом необходимо соблюдать все нормы действующего законодательства и предписания. Первые идеи системы подушек безопасности появились в 60-е годы. В то время серьезной проблемой было время надувания подушки безопасности. Разработчики попытались решить проблему с помощью сжатого воздуха. Однако этот вариант не отвечал предъявляемым требованиям. В начале 70-х годов были достигнуты первые успехи с помощью пиротехнических зарядов для надувания подушек в течение заданного времени.

Первые системы подушек безопасности были использованы в автомобилях премиум-класса в середине 1970-х и начале 1980-х годов. Подушка безопасности переднего пассажира появилась в конце 1980-х годов. Постепенно разработчики предлагали новые исполнения, такие как подушки безопасности для головы и боковые подушки безопасности. Сегодня системы подушек безопасности входят в стандартную комплектацию автомобилей.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ПОДУШКИ БЕЗОПАСНОСТИ : КОМПОНЕНТЫ

Блок управления подушками безопасности

Блок управления является центральным элементом системы подушек безопасности, который устанавливается в центре автомобиля. Обычно он располагается возле приборной панели, на центральном туннеле.

Он выполняет следующие задачи:

• обнаружение аварий,
• своевременное обнаружение сигналов, отправляемых датчиками;
• своевременное срабатывание необходимых цепей зажигания,
• электропитание цепей зажигания с помощью конденсатора, независимого от аккумуляторной батареи автомобиля;
• самодиагностика всей системы;
• сохранение возникающих ошибок в памяти,
• включение контрольной лампы подушек безопасности в случае неисправности системы,
• соединение с другими блоками управления по шине CAN.

Современные блоки управления хранят информацию, полученную в результате различных краш-тестов. Она позволяет классифицировать аварию по степени тяжести.

Различают следующие степени:

• Степень тяжести аварии 0 = незначительная авария, подушки безопасности не срабатывают
• Степень тяжести аварии 1 = авария средней тяжести, подушки безопасности могут срабатывать на первой ступени
• Степень тяжести аварии 2 = серьезная авария, подушки безопасности срабатывают на первой степени
• Степень тяжести аварии 3 = очень серьезная авария, подушки безопасности срабатывают на первой и второй ступенях

Помимо степени тяжести аварии, блок управления учитывает данные о направлении (воздействие силы), например, 0°, 30°, а также типе аварии, для определения стратегии срабатывания. Также учитывается информация о том, пристегнуты ли пассажиры.

Датчики столкновения

В зависимости от используемой системы подушек безопасности и количества подушек безопасности датчики столкновения или датчики ускорения устанавливаются непосредственно в блоке управления или в качестве спутников в передней или боковой части автомобиля.

Передние датчики всегда устанавливаются парами. Обычно это датчики, работающие в соответствии с упруго-инерционной системой. Датчики включают утяжеляющий ролик, заполненный стандартными грузами. Утяжеляющий ролик обернут бронзовой пружинной лентой, конец которой прикрепляется к утяжеляющему ролику и корпусу датчика. Это позволяет утяжеленному ролику двигаться только в том случае, если усилие воздействует в определенном направлении. Если прилагается усилие, то весовой ролик катится против усилия бронзовой пружины и посредством контакта замыкает цепь тока на блок управления. Для самодиагностики датчик также включает высокоомное сопротивление.

Датчик бокового столкновения

В датчиках перемещения также может использоваться кремниевая масса. Когда усилие прикладывается, кремниевая масса в датчике перемещается. Способ подвешивания массы в датчике вызывает изменение электрической емкости, которое используется в качестве информации для блока управления.

Эти датчики, обеспечивающие быстрое обнаружение, используются для максимально оперативной передачи данных в блок управления в случае бокового столкновения.

В системе также используются датчики давления. Они встроены в двери и реагируют на изменение давления внутри дверей при аварии. В автомобилях, использующих эти датчики давления, очень важно правильно уложить уплотнительную пленку двери после демонтажа. Потеря давления из-за неправильно уложенной уплотнительной пленки двери во время аварии может привести к нарушению работы датчиков давления.

При монтаже датчиков столкновения необходимо всегда соблюдать направление монтажа, указанное стрелкой на датчике. Порог срабатывания датчиков – ускорение прибл. 3–5 g. Из соображений безопасности, для срабатывания подушки/подушек безопасности должны срабатывать два датчика, работающие независимо друг от друга. Предохранительный датчик служит в качестве аварийного датчика.

Аварийный предохранительный датчик

Задача аварийного датчика – предотвращение непреднамеренного срабатывания подушек безопасности.

Он последовательно соединен с передними датчиками. Аварийный датчик встроен в блок управления подушками безопасности. Он состоит из геркона в трубке, заполненной смолой, и кольцевого магнита. Открытый геркон находится в трубке, наполненной смолой, над которой расположен кольцеобразный магнит. Магнит удерживается пружиной на торце корпуса. В случае приложения усилия магнит скользит по наполненной смолой трубе против усилия пружины, замыкая геркон. При этом замыкается контакт для зажигания подушек безопасности.

УСТРОЙСТВО ПОДУШКИ БЕЗОПАСНОСТИ : КОНСТРУКЦИЯ

Подушка безопасности рулевого колеса состоит из надувной подушки объемом около 67 л, держателя надувной подушки, генератора на кронштейне и крышки подушки безопасности (крышки рулевого колеса). В случае аварии блок управления выполняет зажигание генератора. Тонкий провод, воспламеняющий детонатор генератора, нагревается током зажигания.

Это приводит не к взрыву, а к сгоранию заряда топлива. Этот заряд состоит из азида натрия. Образующийся в процессе сгорания газ расширяется и вступает в реакцию с окислителем (веществом, выделяющим кислород, является, например, оксид меди или железа), образуя почти чистый азот, который заполняет надувную подушку. Из-за токсичности азида натрия вместо него в качестве топливного заряда также используются другие не содержащие азида твердые виды топлива. Их реакция приводит не только к выделению азота, но и углекислого газа (прибл. 20 %), а также водяного пара (прибл. 25 %). Обычно топливо хранится в форме таблеток, герметично упакованных в камере сгорания.

Подушка безопасности водителя

Задняя подушка безопасности водителя

Выбор используемого топлива зависит от размера надувной подушки и требуемой скорости раскрывания. Химическая реакция после воспламенения вызывает температуру 700°C в камере сгорания. Образующийся газ проходит под давлением около 120 бар через сетчатый фильтр. При этом для поддержания температуры на выходе ниже 80°C выполняется охлаждение, чтобы избежать опасности для пассажиров и водителей. Возникающий во время реакции шум похож на шум от выстрела из винтовки. Надувная подушка полностью наполняется примерно за 30 мс. В более новых системах применяются двухступенчатые газогенераторы. В зависимости от степени тяжести аварии блок управления поочередно поджигает оба детонатора зажигания. Чем меньше интервал между этими зажиганиями, тем быстрее заполняется надувная подушка. В каждом случае оба газогенератора всегда зажигаются для безопасного спасения водителя и пассажиров транспортного средства, попавшего в ДТП.

Гибридные генераторы используются для подушек безопасности переднего пассажира или боковых подушек безопасности. В генераторах этого типа помимо газа, образующегося в результате сгорания, используется второй источник газа. В этом напорном резервуаре находится газовая смесь из 96 % аргона и 4 % гелия под давлением около 220 бар. Напорный резервуар закрыт мембраной. При срабатывании под действием топливного заряда перемещается поршень, пробивающий мембрану и, таким образом, открывающий выход для газа. Газ, образующийся при сгорании, смешивается с газом напорного резервуара, поэтому температура на выходе составляет около 56°С. Объем подушки безопасности переднего пассажира составляет около 140 л, и он полностью наполняется в течение 35 мс.

Принцип действия боковых подушек безопасности (грудных подушек безопасности) аналогичен, но из-за отсутствия путей деформации (сминаемой зоны) требуется гораздо более быстрое зажигание газогенераторов и заполнение надувных подушек. При боковом столкновении на скорости около 50 км/ч зажигание генераторов должно происходить примерно через 7 мс, а надувная подушка безопасности должна полностью заполняться через 22 мс. Боковые подушки безопасности вмонтированы в обшивку двери или спинку сиденья. Головные подушки безопасности разделены на надувную трубчатую конструкцию и надувной занавес. Надувная трубчатая структура была первой формой головной подушки безопасности. Она была похожа на «колбасу», раскрывавшуюся с обшивки потолка над передними дверями. Надувной занавес покрывает всю верхнюю часть автомобиля. Он устанавливается в раме крыши над дверями автомобиля.

Боковая подушка безопасности