Подушки безопасности: история создания

Часть 2: История Airbag

История подушки безопасности насчитывает не один десяток лет. Главной целью этого гуманного устройства является спасение жизни и сохранения здоровья людей при самых серьезных авариях. Эти приспособления сейчас можно встретить почти на всех автомобилях, произведенных за последнее десятилетие. Их расположение, предназначение и количество претерпевают значительные изменения и современные автомобили становятся просто «нашпигованными» аирбэгами. Но когда и как они появились? Кто первым изобрёл эти устройства и как они работали?

На этот вопрос мы постараемся ответить в этой краткой статье, содержащей основные вехи в изобретении и развитии подушек безопасности.

Подушка безопасности, первые разработки.

Как это часто бывает, дорога к разработке эффективной и надежной подушке безопасности была извилистой. А первые попытки их создания относятся к 1941 году. Правда документально это не подтверждено, да и разработки были приостановлены, наступило военное время и стало не до этого.

Но вот прошла война и к забытой идее вновь устремились взоры инженеров.

Изобретение приписывают двум инженерам, создавшим каждый свое устройство, независимо друг от друга, на разных континентах (с выдающимися изобретениями такое иногда происходит).

Одним из создателей стал немецкий инженер Вальтер Линдерер, вторым был американец, Джон Хетрик. Таким образом в 1953 году был впервые выдан патент на систему способную защитить человека от удара о твердые предметы салона во время аварии.

18 августа 1953 года патент был выдан Джону Хетрику, а через 3 месяца, 12 ноября 1953 года другой патент был зарегистрирован на изобретение немца, Вальтера Линдерера.

Проблемы первых подушек безопасности

Как выяснилось позднее, научные изыскания немецкого инженера из Мюнхена имели один очень существенный недочет, который поставил жирный крест на разработки подушки по его технологии. Подушка безопасности немца имела баллон со сжатым воздухом, которым и наполнялся купол.

В чем был просчет? Давления сжатого воздуха было недостаточно для быстрого развертывания подушки, в результате чего человек ударялся о руль или приборную панель до раскрытия купола подушки безопасности. От идеи пришлось отказаться и начался поиск новых решений и компонентов системы, способных за кратчайшее время заполнить мешок газом. Оно было найдено в пиропатроне, способном в крайне короткий промежуток времени создать достаточное избыточное давление газа.

Примерно в тоже время на другом конце Атлантики к подобной идее пришел инженер-технолог ВМС США, Джон Хетрик. Разработке его аирбэга помог случай и служебное положение.

Как гласит легенда, идея о том, что было бы не лишним уберечь находящихся в машине людей от контакта с приборной панелью автомобиля пришла Хетрику в результате аварии, когда он ехал на своем автомобиле вместе с семьей. По счастливому стечению обстоятельств в той аварии никто не пострадал, даже автомобиль не был серьезно поврежден. Но пережитое настолько серьезно поразило будущего изобретателя, что приехав домой, в ту же ночь он сел за создание чертежей, которым суждено было стать прообразом подушек безопасности будущего. Также полезным в разработке устройства оказался опыт службы в Военно-Морском Флоте, а точнее опыт обслуживания торпед.

Как и у немца задумка заключалась в использовании сжатого воздуха. Проект был обречен.

Прорыв в технологиях для airbag

Потребуются годы и десятилетия в проектировании, тестировании и создании работающих экземпляров подушек безопасности. Разработка легла на плечи мировых автогигантов и их инженеров. Но даже не смотря на приложение таких усилий, первые аирбеги появились гораздо позже предполагаемого срока.

В США, этой проблемой одновременно занялись Ford и General Motors в конце 1950-х годов. Но обе компании быстро пришли к пониманию сложностей в изобретения.

Существовало два препятствия, которые необходимо было преодолеть для того, чтобы подушка безопасности стала успешной.

Первое- нужно было изобрести датчик удара, который надежно обнаруживал факт столкновения.

Второе- скорость наполнения подушки должна была быть в районе 40 миллисекунд.

Оба производителя посчитали, что эти две задачи являются непреодолимыми при нынешнем уровне технологий и потеряли интерес к этой идее. Но ненадолго.

В 1967 году произошел прорыв в развитии датчиков подушек безопасности, когда Аллен Брид создал основной компонент для использования аирбэгов- шариковый сенсор, определяющий столкновения. Это устройство используется для определения резкого изменения скорости и до сих пор применяется в системах пассивной безопасности.

Второй важный шаг был совершен, когда была разработана и применена система надувания подушки не с помощью воздуха, но с помощью пиропатрона, соединяющего две составляющих, азида натрия (Nan3) с нитратом калия (KNO3), для создания азота. Который и надувает подушку.

Третий ключевой момент состоялся в Японии, где в 1963 году изобретатель Ясузабуро Кобори запатентовал свое видение подушки безопасности. И именно этот патент используется во всех подушках безопасности современности. Кобори умер в 1975 году, так и не увидев внедрение систем подушек безопасности.

Создание первых серийных экземпляров аирбэгов

После этих решающих моментов, в начале 70-х годов началась эра развития подобных систем безопасности. На волне инженерных успехов Ford решил, устанавливать подушки на свои автомобили. Тем не менее при всем прогрессе и проделанной работе, эти планы также было не просто реализовать. Причина на этот раз заключалась в экономических факторах, компоненты стояли настолько дорого, что массово производить их было просто не выгодно. И вторая часть нерешенной к тому времени проблемы была противоположенной той задаче, которую должна была решать подушка безопасности, дело в том, что при испытаниях она чаще ранила людей, чем спасала. Параллельно с этим были решены другие менее важные, но необходимые конструктивные недостатки, в том числе и относящиеся к салону автомобилей тех времен.

И только упорным трудом, инженеры, химики, физики, дизайнеры смогли создать то устройство, которое используется во всех современных автомобилях и спасает тысячи жизней в самых серьезных авариях.

Подушка безопасности: польза и вред

Какой марки было первое авто с «аэрбегами» и почему первая попытка их внедрения не увенчалась успехом? В каких случаях их действительно можно назвать спасателями жизни, а в каких они даже могут убить? Разберемся более детально во всех этих вопросах.

Небольшой экскурс в историю «аэрбегов»

Родиной подушек безопасности является США, где в середине прошлого века американец John Hendrick и немец Walter Linderer приобрели патент на свое изобретение – срабатывающий при ДТП надувной мешок. Инженеры длительное время раздумывали над созданием датчика, посылавшего сигнал в случае аварии. И в 1967 году Allen Breed представил ключевой компонент «аэрбегов» – шариковый сенсор. Свою разработку изобретатель продал Chrysler, но воспользовались идеей на серийных авто конкуренты американского концерна.

Пока компании делали робкие попытки внедрить технологию, конгрессмены приняли закон, согласно которому все автопроизводители должны были до 1973 года оборудовать свои серийные машины «аэрбегами». Хоть данный закон и был продиктован исключительно желанием политиков сделать вид, что они заботятся об избирателях, но под прессом депутатов автокомпании вынуждены были ускорить разработки.

И вот в 1971 году Ford выпускает Taunus P7, а Oldsmoblie – «двухдверку» Toronado, которые опционально могли быть оборудованы подушками безопасности в те времена позиционировавшимися как альтернатива ремням безопасности. Но американские водители не хотели платить больше только за «аэрбеги», а смертельные случаи из-за сердечных приступов, вызванных громким звуком с которым надувалась подушка, и вовсе свели спрос на разработку к нулю. В целом же на американских авто «аэрбеги» стали обязательным атрибутом лишь к 1998 году.

В Европе «первопроходцем» выступил Mercedes-Benz, представивший в 1981 году S-class в кузове W126 – первую европейскую машину с надувными мешками.

В девяностые годы длительные тесты подтвердили, что подушки безопасности, обладают высокой эффективностью, после чего они начали использоваться повсеместно. За первые 10 лет своего использования в США подушки безопасности спасли жизнь более 8 тыс. человек. В России «аэрбеги» и ныне не входят в перечень обязательной комплектации, отчасти это объясняется тем, что оборудовать ими некоторые устаревшие модели попросту нерентабельно.

Принцип работы современных подушек безопасности

Подушка безопасности представляет собой мешок из тонкой материи (преимущественно используется нейлон), нередко разделенный на камеры. Подушку пересыпают тальком или крахмалом (чтобы предотвратить слеживание) и упаковывают в небольшую капсулу.

Первоначально было ясно, что мешок должен надуваться не более чем за двадцать-пятьдесят миллисекунд. С 70-х годов ХХ ст. единственным для выполнения этого норматива средством является небольшой взрыв, приводящий к выделению нетоксичного азота, который и наполняет мешок. Взрыв обеспечивает пиропатрон, состоящий из нескольких химических элементов. Встречаются гибридные системы, в которых заряд твердого топлива представляет собой «пробку», закрывающую баллон со сжатым азотом.

В современных авто электроника получает сведения от датчиков удара и если требуется, посылает сигнал на активацию подушек. Датчиков несколько, а потому электроника может выявить, с какой стороны столкновение. Некоторые прогрессивные системы не только определяют силу удара, но также учитывают массу пассажира и с учетом этих данных регулируют объем газа и тем самым размер подушки.

Виды и расположение «аэрбегов»

Стандартно фронтальные «аэрбеги» для водителя расположены в ступице рулевого колеса, а для переднего пассажира – в панели приборов. Под рулевым колесом также может находиться коленная подушка. Расположение боковых подушек у каждой марки может различаться. В 2009 году Toyota также предложила использовать центральные «аэрбеги».

В 2006 году Honda презентовала первый мотоцикл Goldwing оснащенный интегрированной в переднюю панель подушкой безопасности. Но пока что большей популярностью пользуется костюм с подшитой на воротник капсулой с «аэрбегом».

Volvo в свою очередь побеспокоилась и о пешеходах, выпустив единственное в мире товарное авто, укомплектованное подушкой для пешеходов – V40 Cross Country. «Аэрбег» находится под капотом и в случае необходимости срабатывает, немного поднимая капот и практически полностью закрывая ветровое стекло.

Испытания подушек безопасности

Выявить недочеты в конструкции «аэрбегов» автопроизводители могут при помощи краш-тестов. Проведенные в 2012 году организацией NHTSA тесты контрафактных «аэрбегов» показали впечатляющие (со знаком минус) результаты. Дешевые, поддельные «аэрбеги» раскрываются не до конца или же взрываются.

Также в процессе других испытаний ученые выявили, что если в детском кресле на переднем сиденье располагается ребенок, то пассажирскую подушку следует отключить, в противном случае она может больно ударить малыша по лицу.

Когда подушка безопасности может стать врагом?

В начале нынешнего года исследование портала Automotive Information показало, что каждый год в США приблизительно 3,4 тыс. человек погибают из-за несработавшей подушки безопасности. Распространенными причинами произошедшего являются неисправная проводка, старость «аэрбегов», недостаток мощности и пр.

Как уже показала историческая практика, подушки не сумели заменить ремни безопасности. И все же находятся несознательные водители, предпочитающие ездить, не пристегиваясь ремнями, наивно полагая, что в случае ДТП их спасет подушка. Многие даже не догадываются, что, не пристегнувшись, водители приобретают себе смертельно опасного врага в лице «аэрбега». Все дело в том, что при ДТП подушка выстреливает со скоростью 200-300 км/ч. Если водитель или пассажир не пристегнули ремни безопасности, то они рискуют удариться лицом о еще нераскрытую подушку и сила этого столкновения больше, нежели удар о рулевое колесо или панель приборов. Расстояние между человеком и местом, откуда выстреливает подушка должно составлять не меньше 25 см, а потому пристегнутые ремни являются жизненной необходимостью.

Следует знать, что подушка – вещь исключительно одноразовая. Если она сработала, то потребуется замена всего модуля, в том числе мешка и блока наполнения. При этом замена обойдется вам в довольно круглую сумму. Так, например, стоимость модуля водительского «аэрбега» для Ford Focus второй генерации составляет 21 тыс. руб., а для Opel Astra H – 44 тыс. руб.

А потому не вызывает удивления тот факт, что когда продают пострадавшее в результате аварии авто, то вместо «аэрбегов» устанавливают внешние заглушки и делают перепрошивку блока управления, чтобы при компьютерной диагностике не выбивалась ошибка. Стопроцентно выявить срабатывала ли подушка нельзя, а потому, приобретая подержанный автомобиль, всегда обращайте внимание на другие признаки участия в ДТП, например, ржавчину, перекрашенные кузовные детали и пр.

Если в вашем авто установлены боковые подушки, то следует знать, что надетый на сиденье «неправильный» чехол может свести эффект от подушек к нулю. Необходимо использовать только чехлы, имеющие сертификат испытаний. Ведь какой смысл выкладывать немалые деньги на приобретение автомобиля с прогрессивной системой пассивной безопасности и при этом экономить на покупке аксессуаров.

За последнее тридцатилетие «аэрбеги» из экзотического аксессуара премиальных авто стали стандартным атрибутом современных машин, в т.ч. и в РФ (за редким исключением). Как «аэрбеги» будут модифицироваться со временем, можно только предполагать. Вероятнее всего, их просто ожидает более массовое использование, т.к. технология их выпуска постепенно будет удешевляться. И настанет день, когда автопроизводители будут оснащать бюджетные машины полным набором подушек в т.ч. коленной и «шторками». Не исключено, что инженеры также больше побеспокоятся о безопасности пассажиров задних рядов, а разработанная специалистами Volvo технология для защиты пешеходов начнет применяться более широко.

Источник http://1gai.ru/publ/512350-podushki-bezopasnosti-istoriya-sozdaniya.html
Источник Источник Источник Источник http://bycars.ru/journal/podushka-bezopasnosti_-polza-i-vred_1353