Популярные автомобили

Нюансы работы подушек безопасности

Им уже за 50 лет. Они спасли тысячи жизней, а могли бы — больше. Как работают современные подушки безопасности и почему иногда дают сбой?

Вам кажется, современный автомобиль с кучей электронных систем защитит от любой беды? А водитель и пассажиры — под надежной охраной подушек безопасности? Не все так однозначно. Автомобильные «надувные» средства защиты оберегают нас далеко не всегда, а порой и навредить могут.

Английское «air bag» как нельзя лучше передает суть устройства. Подушка безопасности — это мешок из тонкой ткани, в большинстве случаев — из нейлона. Система управления распознает удар (точнее, резкое замедление автомобиля) с помощью нескольких датчиков и подает сигнал детонатору. А далее немного химии. Смесь на основе бесцветной соли поджигается и образуется азот. Реакция происходит настолько молниеносно, что происходит буквально взрыв. Чтобы полностью раскрыть мешок, надо всего лишь 30-50 миллисекунд, а скорость выстрела подушки доходит до 322 км/ч! «Поймав» водителя, затем она за несколько секунд сдувается. Газ выходит через микроскопические отверстия, чтобы человек снова мог передвигаться.

Блок управления подушками безопасности реагирует на аварию молниеносно. Уже через 12 мс после удара начинается «взрыв» — химическая реакция, надувающая мешок азотом:

Подушки, раскрывайтесь!

Во время длительного и, надеемся, вечного хранения в чреве автомобиля для смазки мешка применяют, как правило, тальк или кукурузный крахмал. Но если все-таки беда случилась, как блок управления решает, раскрывать подушку или нет?

Ранние системы 70-80-х годов использовали для распознавания удара механические датчики. Они состояли из металлических роликов, зафиксированных пружиной или магнитом. При столкновении определенной силы грузик было не удержать, он смещался и замыкал контакт. Недостатки механической системы были очевидны — неточная и сравнительно медленная в экстренных условиях работа. А ведь каждая миллисекунда на счету! Поэтому в 90-е годы все автопроизводители перешли на микроэлектромеханические системы MEMS.

Сейчас за раскрытие подушек безопасности отвечают крошечные пьезоэлектрические акселерометры, по габаритам редко превышающие 5 мм.

Современные датчики, прежде чем передать блоку управления подушками команду «фас», вычисляют несколько параметров. Главный из них — вовсе не сила удара, как многие думают, а замедление автомобиля. Его измеряет акселерометр, как правило, пьезоэлектрический. Напряжение в нем зависит от ускорения машины. Получив сигнал, компьютер по заданному алгоритму определяет, надо ли раскрывать подушки безопасности.

В некоторых автомобилях с помощью микроэлектромеханических систем распознаются не только удары, но также опрокидывания набок и перевороты.

Этот самый алгоритм у всех производителей разный, причем технические параметры никто не раскрывает. Единого мирового или хотя бы национального стандарта в области подушек безопасности нет. Есть лишь общие положения и директивы. Например, в США, где впервые и установили подушки на серийный автомобиль в качестве опции (первым, где они были в базовой комплектации, стал Mercedes-Benz S-класса W126, 1980 год), действует Федеральный стандарт безопасности транспорта FMVSS 208, а в Европе руководствуются Требованиями Еврокомиссии по оснащению автомобилей (ECE Vehicle Equipment Regulations). Так, в американских стандартах прописано, что подушки безопасности должны срабатывать при столкновении с неподвижным препятствием на скорости от 13 до 25 км/ч в зависимости от размеров машины и жесткости конструкции. Европейцы по скорости ограничений не вносят. Но, как показывает анализ, в среднем у производителей минимальная планка составляет 16 км/ч.

Интересно, что и объемы самих подушек отличаются от страны к стране. Если в Америке в среднем этот показатель составляет 70 литров, то в ЕС — 35 литров. В законах это не закреплено, существенная разница сложилась исторически. За океаном поначалу считали подушку основной системой безопасности, заменой традиционным ремням. Ошибку, впрочем, быстро осознали. В Европе же, изучив чужой опыт, подушки безопасности рассматривали исключительно как вспомогательную защиту.

Алгоритмы работы подушек безопасности производители не раскрывают. Но, зная технические характеристики автомобиля, можно вычислить изменение скорости, перегрузки и прочие параметры, при которых срабатывают системы.

Только вместе

Комплексный подход к безопасности — единственно верный. Ни две, ни шесть, ни десять установленных в машине подушек — не повод отказываться от ремней. При ударе они удерживают человека, чтобы тот на всех парах не понесся навстречу раскрывающейся подушке. Когда мешок еще наполняется газом, столкновение с ним может нанести серьезные увечья ! Есть также риск отскочить на какую-нибудь твердую деталь автомобиля.

Со временем методом проб и ошибок производители установили, что при создании подушек следует исходить из негласной формулы «13 см — 30 мс». То есть мешок должен раскрыться на 13 см не дольше чем за 30 мс. Появилась и «рекомендация про 25 см». Именно столько места необходимо оставлять между центром руля и грудью водителя, чтобы в случае аварии избежать нежелательных травм.

Современные системы безопасности одновременно взрывают подушку и силой затягивают ремень, чтобы водитель находился в правильном положении.

Но даже если подушка раскрылась полностью, непристегнутого человека это не спасет. При серьезном ударе на высокой скорости он обрушивается на бессильный мешок с силой под 10 тонн. Разумеется, контакт с приборной панелью будет очень жестким. В 2008 году исследование американца Уильяма Дональдсона показало, что риск получить травму позвоночника у непристегнутых людей выше на 70% даже при наличии подушек безопасности.

Правда, покалечиться могут и те, кто ремнями не пренебрегает. Подразумевается, что водитель держит руль в положении «без пятнадцати три» или близком к этому. Любители «нетрадиционного» руления при аварии рискуют получить по рукам в прямом смысле. Британский Центр исследования транспортной безопасности проанализировал, что водители машин с подушками в ДТП ломают руки даже чаще, чем в автомобилях с одними лишь ремнями. Значит, в момент выстрела хват был неправильным. Или его не было вовсе.

Чем еще могут навредить подушки безопасности? Немецкий ученый Дональд Ульке в своем труде проанализировал, что в некоторых случаях взрыв приводит к потере слуха из-за повышенного давления в салоне. Особенно если его объем маленький, а подушек безопасности — много. Известны также примеры сердечных приступов, спровоцированных взрывом подушки. От пережитого шока происходит резкий скачок артериального давления, который, в свою очередь, влияет на работу сердца. Как и потеря слуха, эти случаи единичны, но от несчастья, увы, никто не застрахован.

Если детское кресло с маленьким ребенком устанавливается на переднем сиденье спинкой вперед, необходимо отключить подушку безопасности. Эта функция есть во всех современных автомобилях как раз для таких случаев.

Мифы и реальность

Производители с каждым годом пытаются улучшить алгоритмы управления подушками и буквально шпигуют машины всевозможными датчиками. Некоторые современные системы определяют вес, расположение водителя и даже использование ремней. Работают они вкупе с «многоступенчатыми» подушками, которые в разных ситуациях наполняются по-разному (при слабых ударах — менее интенсивно).

Но какими бы умными ни были новейшие системы, подушки по-прежнему неидеальны и периодически дают сбой. Хотя с этим связано несколько мифов. Например, о том, что при ударе чем-нибудь тяжелым о припаркованный автомобиль сработают подушки. На самом деле, при исправной системе ничего подобного не случится, так как блок управления «не чувствует» движения. К сожалению, по той же причине подушки могут не спасти, когда кто-то «прилетит» в стоячий автомобиль.

Новые поколения подушек безопасности работают ступенчато. При очень резком замедлении они срабатывают максимально быстро и в полном объеме. Если датчики зафиксировали не столь опасное столкновение, мешок раскроется чуть медленнее и частично.

Еще некоторые опасаются неожиданного взрыва во время заноса или при экстренном торможении. И то, и другое невозможно. Системы настроены на работу подушек при перегрузках от 8g до 15g. Для наглядности — максимальные перегрузки у гонщиков «Формулы 1» или пилотов истребителей при посадке составляют 5g. Превысить это значение не получится ни на каком суперкаре при всем желании. Не должно быть никаких эксцессов с подушками и при проезде крупных ям, потому что система определяет не только сигнал от сенсоров, но и его продолжительность.

В авариях с мотоциклом подушки безопасности с большой вероятностью не раскроются при отсутствии резкого замедления.

В действительности подушки могут «промолчать» из-за несовершенства датчиков. Всевидящими их назвать никак нельзя. Фронтальные чаще всего устанавливают в лонжеронах, а боковые — в средних стойках. Угол удара спереди, как правило, составляет по 30 градусов в обе стороны от продольной оси, сбоку — 45 градусов. Если автомобиль «атакован» под острым углом и значительной перемены линейного ускорения не было, подушки не сработают. Будет тот же эффект, когда повреждена только одна часть машины вне «радиуса поражения» датчиков. Например, при некоторых столкновениях с деревом. В большинстве аварий с мотоциклами и животными система безопасности тоже будет бездействовать из-за отсутствия значительного замедления. Кроме того, даже очень сильный удар сзади не даст повода фронтальным и боковым подушкам напомнить о себе.

Разумеется, речь идет только об исправных блоках управления. К сожалению, история знает немало печальных случаев, когда неправильная работа сложного механизма приводила к летальным исходам. Далеко за примером ходить не надо. Из-за неисправных подушек безопасности японской фирмы Takata погибли пять человек. Производитель в этом году отозвал по всему миру 33,8 миллиона автомобилей с дефектами! Проблемными оказались модели BMW, Nissan, Toyota, Honda. А все дело в том, что после взрыва подушки по салону разлетались опасные металлические остатки разорвавшегося пиропатрона.

Лучше не рисковать, не правда ли? И не давать повода подушкам безопасности «вырваться на свободу». Равно как и надеяться на их безупречную работу. Пусть так и хранятся в своем крахмале до полной утилизации.

Пять выводов от «Авто Mail.Ru»

1. Подушки безопасности способны спасти только пристегнутых людей.
2. Водитель и пассажиры не получат травм при взрыве подушки, если сидят правильно.
3. В обычных условиях на дороге ни ямы, ни резкие маневры не могут спровоцировать раскрытие подушек безопасности.
4. Подушки не сработают на низких скоростях, при ударе вне зоны чувствительности датчиков и даже при сильном столкновении без резкого замедления.
5. Сбой могут дать и самые современные системы безопасности из-за банальных производственных дефектов.

Подушка безопасности: друг и враг

Немного истории

Родина подушек безопасности, как не трудно догадаться, – США. Еще в начале 50-х инженеры Джон Хендрик и Вальтер Линдерер запатентовали надувной мешок, который срабатывал при аварии. Правда, довольно долго конструкторы ломали голову над датчиком, который мог бы посылать сигнал при столкновении. Решение было найдено в 1967 году, когда изобретатель Аллен Брид предложил шариковый сенсор, реагирующий на очень резкое изменение скорости, которое могло произойти только при ударе. Брид продал технологию компании Chrysler, но пионерами в серийном производстве машин с подушками стали злейшие конкуренты концерна.

Впрочем, случится это только спустя четыре года. А пока автопроизводители занимались внедрением технологии, на арену вышли конгрессмены. Планы были амбициозными: желая показать избирателям свою заботу о их жизнях, депутаты приняли закон, обязывавший к 1973 году оснастить все серийные автомобили подушками безопасности. Идея была откровенно популистской, но под давлением властей автомобильные компании вынуждены были форсировать разработки.

Один за другим в 1971 году вышли Ford Taunus P7 и Oldsmoblie Toronado, в качестве опции оснащавшиеся надувными мешками для водителя и пассажира. Правда, тогда подушки позиционировали в качестве альтернативы ремням безопасности, и вскоре стало понятно, что затея не удалась. Американцы побаивались подушек, и не желали за них переплачивать. Масла в огонь подлили несколько смертельных случаев – водители умирали от сердечных приступов, шокированные громким хлопком, с которым надувались подушки.

Забегая вперед, стоит упомянуть, что подушки безопасности на американских автомобилях стали обязательными только к 1998 году. А в 1981-м появился первый европейский автомобиль с надувными мешками.

Им стал Mercedes-Benz S-class в новейшем на тот момент кузове W126, что позволило ему два года подряд (в 1988-м и 1989-м) называться самым безопасным автомобилем в мире по версии Американского института изучения дорожной смертности.

В 90-х годах, когда испытания доказали эффективность подушек безопасности, те стали применяться уже повсеместно. В России они до сих пор не являются обязательными, возможно, и потому, что на ряд архаичных моделей их устанавливать просто не рентабельно. Ушли в историю вазовская « классика » и « Самара » .

Последним из могикан остается Lada 4×4, более известная как Нива, – на неё нельзя установить подушки ни за какие деньги. Зато Granta, Kalina, Priora и Largus имеют их в «базе», что вселяет надежду на светлое будущее.

Как устроены современные подушки?

В конструкции самой подушки нет ничего особенно хитрого – это мешок из тонкой ткани (обычно нейлона). Часто мешки эти имеют несколько камер. Например, пассажирская фронтальная разделена на более крупную нижнюю секцию для тела и более мелкую – для головы. Мешок уложен в компактную капсулу и пересыпан тальком или крахмалом, чтобы не слеживался. Именно этот порошок после срабатывания системы порою летает в воздухе.

Изначально было понятно, что надувать подушки безопасности надо очень быстро – за 20-50 милисекунд. С 70-х годов прошлого века единственно возможным средством для этого остается маленький взрыв, в результате которого выделяется газ, который заполняет пространство внутри мешка. Взрыв обеспечивает пиропатрон, который подрывает кусок топлива из азида (не путать с оксидом!) натрия, нитрата калия и диоксида кремния. В результате взрыва образуется безвредный нетоксичный азот. Бывают также гибридные блоки наполнения, в которых заряд твердого топлива – всего лишь «пробка», затыкающая баллон со сжатым азотом. Сила взрыва ниже, и шума тоже меньше.

В современных автомобилях команду на выстреливание подушек дает электронный блок управления, который собирает информацию с датчиков удара. Датчиков очень много, и компьютер может различать, в какую сторону пришелся удар. Поэтому если машину стукнули в бок, фронтальные подушки не сработают. Более продвинутые системы также учитывают силу удара и даже вес пассажира, регулируя количество газа, поступающего в подушку и, соответственно, её размер.

Где размещаются подушки безопасности?

Традиционно фронтальные подушки располагаются в корпусе ступицы руля для водителя и в приборной панели для пассажира. Боковые же подушки могут размещаться в разных местах: в дверях или над ними, в стойках или спинках сидений. Часто встречаются комбинированные решения: например, из слота над дверью выстреливает шторка для защиты головы, а из кресла – вторая подушка пониже для защиты грудной клетки, живота и таза.

Ноги от контакта с жестким пластиком приборной панели защищает коленная подушка, которая «зашита » под рулем. В 2009 году с подачи Toyota появились также центральные подушки – они расположены в спинке сиденья или в подлокотнике и предотвращают травмы, которые при боковом ударе могут нанести друг другу водитель и пассажир.

Для мотоциклистов и велосипедистов

В 2006 году дебютировал первый мотоцикл с подушкой безопасности – большой чоппер Honda Goldwing. Подушка встроена в его переднюю панель и в целом похожа на автомобильную. Пока что технология не нашла широкого применения у конкурентов.

Мотоциклисты, особенно экстремалы, предпочитают «автомобильным» решениям… костюмы с подушками. Капсула с ней расположена на шее, при падении она раскрывается как воротник, и вместо твердого асфальта байкер бьется головой о мягкую ткань.

И для пешеходов тоже

Если вы питаете особо нежную любовь к пешеходам, то ваш автомобиль – Volvo V40 Cross Country. Это единственный автомобиль на российском рынке (а еще и первый серийный в мире), который оснащен подушкой безопасности для пешеходов. Располагается она под капотом и выстреливает, приподнимая его и закрывая почти целиком лобовое стекло. К сожалению, от перелома ног этот девайс не спасает (кромка капота и бампер остаются жесткими), но от черепно-мозговой травмы – вполне.

Но как V40 понимает, что произошло столкновение именно с пешеходом, а не, скажем, со столбом? За это отвечает тепловизор, который на расстоянии замеряет температуру объекта, к которому приближается машина. Помимо уникальной подушки, Volvo имеет еще систему City Safety с принудительным экстренным торможением. Так что в идеальном случае подушка пешеходу вообще понадобиться не должна.

Немного статистики

Пик активности исследований, касающихся эффективности подушек безопасности, пришелся на начало 2000-х. Подушки получили массовое внедрение с начала 90-х, и спустя десятилетие у исследователей появилась база для изучения.

В 2001 году американская Администрация по дорожной безопасности (NHTSA) сделала вывод, что за первое десятилетие подушки безопасности спасли более 8 000 жизней. В 2009 году NHTSA рассчитало, что при условии, когда ремни безопасности пристегнуты, фронтальные подушки сокращают риск смерти на 11%.

В 2003 году медики Элиза Брейвер и Сергей Кириченко изучили данные аварийности в США в 1999-2001 годах, и пришли к вполне ожидаемому выводу, что наличие в автомобиле боковых подушек безопасности существенно снижает риск гибели при боковом столкновении. Статистику собирали исключительно по современным на тот момент автомобилям 1997-2002 модельных годов.

А теперь конкретика: за два года при боковых столкновениях в машинах вообще без боковых подушек погибли 1 800 человек, в автомобилях, оборудованных только подушками для защиты торса, – 105 человек, а в ТС с надувными шторками для защиты головы – всего 35 человек. Выходит, что наличие боковых подушек снижает риск смерти в ДТП на один-два порядка. Хороший повод задуматься о комплектации вашего автомобиля.

Стоит отметить, что любая аналитика статистики – это нечто условное. Всегда сложно выявить точную причину смерти человека при ДТП и уж тем более понять, почему выживший в аварии человек не умер. Весьма полезными в данном случае оказываются натурные испытания автомобилей с подушками, то есть краш-тесты.

Испытания подушек

Подушки безопасности нужно испытывать в деле, поэтому самыми объективными критериями их оценки являются результаты краш-тестов. Как известно, в мире существует несколько национальных стандартов. В частности, в Евросоюзе используют протокол Euro NCAP, в США — IIHS и NHTSA, в Японии — JNCAP, а в Китае — C-NCAP. Последний, как нетрудно догадаться, наиболее либеральный из всех.

Иногда краш-тесты помогали выявлять конкретные недостатки именно подушек безопасности. Так, в 1998 году, когда по методике Euro NCAP разбили BMW 5-й серии в кузове Е39, то стало понятно, что подушки срабатывают слишком медленно. Датчики удара и блок управления подушками модернизировали, и только после этого «пятерка» пошла в продажу.

В 2012 году уже известная нам американская организация NHTSA провела отдельные стендовые испытания. контрафактных подушек. Видео, которое они опубликовали по итогам тестов, впечатляет. Неоригинальные дешевые подушки, которые часто предлагают на автосервисах в качестве замены дорогим оригинальным, раскрываются неполностью или вовсе взрываются.

Еще одно интересное испытание связано с детскими креслами. Как известно, если ребенок сидит на переднем сиденье в кресле, пассажирскую подушку надо отключать, иначе она больно ударит малыша по лицу. Что, собственно, и доказали исследователи в ходе краш-теста.

Интересен и российский опыт. Так, журнал «Авторевю» проводил испытания Лады Калины по собственной методике, сравнивая результаты для одинаковых машин с подушками безопасности и без оных. Первая Калина набрала 8,4 балла из 16 возможных, а вторая — 5,6 балла. Таким образом, главную роль в обеспечении безопасности человека внутри автомобиля играет конструкция последнего: в частности, насколько хорошо поглощается и как распределяется по кузову сила удара. Подушка – вещь вспомогательная.

А что если не сработает?

В начале 2014 года американское автомобильное издание Automotive Information провело собственное исследование федеральной базы данных ДТП и сделало вывод: ежегодно в США около 3 400 человек гибнет во фронтальных столкновениях из-за того, что подушка безопасности не срабатывает. Как мы уже говорили, однозначных выводов здесь быть не может, однако факт остается фактом: подушки могут не сработать.

В числе распространенных причин указываются ошибки блока управления, повреждение проводки, старость самих подушек (банально от возраста может слежаться сам мешок), а также. недостаток мощности! В частности, исследователям удалось доказать 12 случаев, когда подушка не раскрылась из-за неполадки в системе зажигания Chevrolet Cobalt и соплатформенного с ним Saturn Ion. Обе эти модели попали под отзывную кампанию. Россиянам на этот счет можно не беспокоиться: наш Chevrolet Cobalt с американским не имеет ничего общего, кроме названия.

Нужно ли пристегиваться?

Как мы уже знаем из истории, подушки безопасности не смогли стать заменой ремням безопасности. И всё-таки некоторые несознательные водители ездят без ремней в надежде на то, что в случае аварии подушка спасёт им жизнь. Но в действительности при отсутствии ремней подушка превращается из помощника в смертельно опасного врага.

Дело в том, что при столкновении подушка вылетает навстречу водителю или пассажиру со скоростью от 200 до 300 километров в час. Если человек не пристегнут, он рискует встретиться «лицом к лицу» с не до конца раскрытой подушкой и получить удар более сильный, чем от столкновения с рулем или приборной панелью.

Человек должен находиться на расстоянии не менее 25 сантиметров от места, откуда вылетает подушка. Поэтому жизненно необходимо всегда пристегиваться, а еще не забывать отключать пассажирскую подушку, если на переднее сиденье устанавливается детское кресло.

Стреляные подушки

Подушка безопасности – штука сугубо одноразовая. Если она выстрелила, то придется менять весь модуль вместе с мешком и блоком наполнения. Стоимость такого модуля обычно довольно высока. Например, на Ford Focus 2 модуль водительской подушки стоит около 21 000 рублей, а на Opel Astra H – и вовсе 44 000.

Фото: by alegri / 4freephotos.com

Поэтому совершенно не удивительно, что когда автомобиль продают после ДТП, то вместо подушек ставят внешние заглушки и перепрошивают блок управления таким образом, чтобы компьютерная диагностика не показывала ошибок. Достоверно установить, «стреляла» ли подушка, невозможно. Поэтому при покупке подержанного автомобиля уделяйте внимание другим признакам участия в аварии, таким как перекрашенные элементы кузова и ржавчина.

Чехлы на кресла и боковые подушки

Владельцам автомобилей с боковыми подушками стоит помнить о том, что «неправильный» чехол, надетый на кресло, может свести эффективность подушек на нет. А какой же чехол в таком случае «правильный»? Тот, что имеет сертификат испытаний. Эти испытания проводят очень немногие производители авточехлов, но на российском рынке найти их можно. В конце концов, если вы раскошелились на авто с продвинутой системой пассивной безопасности, есть ли смысл в том, чтобы экономить на аксессуарах?

Что дальше?

Итак, за последние 30 лет подушки безопасности из причудливого аксессуара дорогих автомобилей вроде Mercedes-Benz S-class стали совершенно обязательным атрибутом любого современного автомобиля, в том числе и в России (за редким исключением). Современный водитель десять раз подумает перед тем, как садиться в машину без подушек.

Как будут развиваться подушки в дальнейшем, можно только догадываться. Скорее всего, они просто станут ещё более массовыми: технология производства постепенно удешевится, и не за горами тот день, когда мы увидим бюджетные автомобили с полным набором подушек, включая коленную и «шторки». Возможно, конструкторы уделят больше внимания безопасности задних пассажиров, и, разумеется, широкое применение должна найти технология Volvo для защиты пешеходов.

Источник http://autokadabra.ru/shouts/94596
Источник Источник http://www.kolesa.ru/article/podushka-bezopasnosti-2014-04-22