Подушки безопасности — виды и назначение

Статья о подушках безопасности — история создания, виды, применение. В конце статьи — интересное видео о производстве подушек.

Содержание статьи:

• Немного истории
• Типы надувных подушек-ограничителей
• Эксплуатация изделий
• Обеспечение безопасности
• Видео о производстве подушек безопасности

Подушки играют очень важную роль в современной безопасности пассажиров в автомобиле. Они все чаще становится стандартизированной функцией безопасности машин во всем мире. Дополнительная система удерживания или надувные ограничители защищают людей во время аварии. У всех новых автомобилей есть подушки безопасности — четыре, шесть, иногда десять или более. Давайте подробнее рассмотрим, как появились эти устройства и как они работают.

Подушки безопасности — невероятно сложная система, поэтому их так дорого заменить, а также отремонтировать при аварии. Существуют различные типы подушек, и они располагаются по всему автомобилю. Существует около 4 обычных типов надувных ограничителей: боковые, передние, коленные подушки безопасности и надувные ремни безопасности.

Немного истории о подушках безопасности

Появление подушек датируются 1941 годом. Немецкий инженер Вальтер Линдерер и американский инженер-промышленник Джон У. Хетрик разработали первые подушки безопасности. Оба изобретателя получили патенты на свои изделия.

Система Линдерера оказалась не слишком практичной, поскольку она не могла надуваться достаточно быстро во время аварии. Изделия Хетрика оказались более качественными. Когда патент Хетрика окончательно истек, Форд представил подушки безопасности в качестве эксперимента в нескольких своих автомобилях.

Фактический прорыв произошел, когда Аллен К. Брид представил механические датчики, которые могли раздуть подушки безопасности за 30 миллисекунд. Мешки накачивались с использованием азида натрия вместо сжатого воздуха. Брид распространил это новшество на автомобилях Chrysler. Изделия получили широкое распространение в США лишь в начале 1990-х годов.

В 1970-е годы в пассажирских транспортных средствах предлагались подушки, поскольку многие из них не использовали ремней безопасности. Ford представил подушки безопасности для небольшого парка транспортных средств, а затем они появились в автомобилях General Motors. В ранних моделях GM с этими устройствами было зафиксировано 7 смертельных случаев неправильного срабатывания устройств.

Подушки безопасности предназначены для трех основных целей:

• Они не позволяют водителю и пассажирам удариться о твердые предметы в салоне автомобиля;
• Подушки распространяют силу удара по ширине тела, а не концентрируют силу в небольшой области;
• Ослабляют силы торможения.

Типы надувных подушек-ограничителей

Надувные подушки имеют разные формы и размеры для того, чтобы по возможности защитить каждую часть человеческого тела при аварии. Есть даже ограничители для защиты пешеходов, с которыми можно столкнуться.

Фронтальный «надувной» ограничитель

1987 Porsche 944 Turbo был первым автомобилем в мире, в котором появились двойные подушки переднего ряда в качестве стандартного оборудования. Эти надувные ограничители скрываются на рулевом колесе и панели приборов, чтобы защитить водителя и пассажира, сидящего в соседнем кресле.

Подушки безопасности для коленей

Коленные надувные подушки предназначены для защиты ног пассажиров. Они были впервые использованы в модели Kia Sportage 10 лет назад и с тех пор являются стандартным оборудованием. Коленные ограничители спрятаны под рулем.

Боковые ограничители

Они известны как ограничители туловища, установлены на внешней кромке самого сиденья и защищают торс при ударе сбоку. Большинство автомобилей оборудованы боковыми надувными подушками только для переднего ряда, но некоторые автопроизводители также предлагают обезопасить и пассажиров сзади.

Боковые шторные устройства обычно устанавливаются на крыше автомобиля над окнами и развертываются как занавес. При боковом ударе или опрокидывании они развертываются вниз, закрывая окна, как занавески. Они служат двум целям:

1. При боковом столкновении они защищают головы пассажиров вне транспортного средства.
2. Защищают голову, если автомобиль переворачивается.

Такие подушки снижают возможность получения черепно-мозговой травмы или смертельного исхода почти наполовину. В отличие от большинства изделий, которые сразу сдуваются, боковые надувные шторки обычно остаются надутыми в течение нескольких секунд, чтобы обеспечить расширенную защиту от опрокидывания. Большинство боковых шторных подушек защищают оба ряда сидений, а некоторые трехрядные машины (7- и 8-местные внедорожники и минивэны) имеют боковые надувные подушки для всех трех рядов.

Надувные ремни безопасности

Надувные ремни имеют небольшую подушку безопасности; она раздувается, чтобы распределить нагрузку по груди пассажира.

Пешеходная подушка безопасности

Впервые введенная в Вольво, пешеходная подушка защищает неподготовленных пешеходов при аварии. В пешеходном тесте, проводимом Euro NCAP, Вольво обеспечила наилучшую безопасность для пешеходов.

Мотоциклетная подушка

Даже мотоциклы оснащены надувными устройствами для защиты водителя при аварии. Многие из них тестировались на протяжении ряда лет, а в 2006 году Honda представила подушку на своем мотоцикле производства Goldwing — датчики в вилке обнаруживают и раздувают ее при серьезной аварии.

Эксплуатация подушек безопасности

Воздушные подушки срабатывают при помощи датчиков столкновения и акселерометров, которые определяют направление и серьезность аварии и оценивают, нужно ли развертывать устройства, и если да, то какие. Если необходима подушка безопасности, газогенератор начинает химическую реакцию, которая производит большое количество газа (обычно азота), чтобы надуть мешок.

Подушки безопасности — это не большие пушистые изделия, которые мы видим в рекламных роликах с медленным движением. Весь процесс развертывания, от обнаружения столкновений до полной готовности, происходит где-то за 1/25 секунды (примерно половина времени, требуемого для моргания), поэтому подушки раздуваются с большой силой. После срабатывания устройства сразу же сдуваются и могут заполнять автомобиль дымным порошком или пылью.

Центральный блок управления надувными подушками (ACU) контролирует многие связанные датчики в автомобиле. Надувные ограничители, которые, как правило, скрыты в рулевом управлении и под пластиковыми заслонками, предназначены для разрыва надувания, когда датчики фиксируют аварию. Газообразный канистр выпускает газ в мешок, который раздувается в течение миллисекунд, чтобы смягчить водителя. Затем газ медленно выходит из мешка через специально разработанные вентиляционные отверстия или поры.

Обеспечение безопасности

Для некрупных водителей

Поскольку воздушные подушки разворачиваются с большой силой, сидя слишком близко к рулевому колесу, при отключении изделия можно травмироваться. Слишком близкая посадка также ограничивает способность поворачивать рулевое колесо, если вам нужно отклониться. В этом случае надо сдвинуть сиденье достаточно далеко, чтобы руки были слегка согнуты. Если возникли проблемы с педалями, можно установить специальные удлинители.

Для беременных

Беременным водителям важно правильно носить ремень безопасности. Плечевой ремень должен лежать посредине грудной клетки и сбоку от живота, а пояс для ремня — находиться под лобковой костью. Нельзя устанавливать ремень через живот, это может быть небезопасно. Сидите так далеко, насколько возможно, пока еще можете добраться до руля со слегка согнутыми руками.

Для детей

Передние надувные подушки могут быть опасны для детей; дети должны ездить на заднем сиденье, пока они не смогут надевать трехточечный ремень безопасности. Если нужно положить ребенка на сиденье первого ряда, откиньте его как можно дальше. Передние детские кресла не должны использоваться на сиденье с фронтальной надувной подушкой, так как развертывание может привести к летальному повреждению головы и шеи.

Боковые надувные ограничители на заднем сиденье, как правило, безопасны для детей; обратитесь к производителю вашего детского кресла, чтобы убедиться, что оно совместимо с подушкой безопасности. Дети (и взрослые) должны избегать размещения предметов между собой и боковыми ограничителями.

Блокировка надувных ограничителей

Подушки безопасности служат для раздувания при столкновении или вблизи столкновения. Они могут раздуваться, когда ходовая часть машины поражает объект, выступающий над дорогой и быстро замедляющийся. Кроме того, часто боковые надувные подушки раздуваются при сильном наклоне транспортных средств, который может быть опасным. Чтобы избежать срабатывания устройств в таких условиях, есть возможность их отключить.

Существуют алгоритмы, учитывающие такие факторы, как вес пассажира, местоположение сиденья, использование ремней безопасности и даже попытка определить, присутствует ли детское сиденье, во избежание возможной травмы.

Видео о производстве подушек безопасности:

Подушки безопасности

История создания подушки безопасности (air bag).

Предпосылки.

Первая подушка безопасности была установлена на серийный автомобиль около 25 лет назад. Тогда это было необязательным дополнением, которое принималось за эксклюзив. Сегодня же невозможно представить машину без этого нововведения, пусть и путь от совершенствования и до всеобщего признания был очень тернистым.

По мере развития технологий, автомобилей становилось все больше, а они, в свою очередь, прибавляли в своей мощности и становились быстрее. Количество аварий увеличивалось, все больше люди, попадавшие в них, гибли и получали тяжелые травмы. В США, как в лидирующей автомобильной державе, статистика смертности людей была самой угрожающей. Поэтому, в 1967 году там приняли законодательный акт, который обязывал оборудовать все автомобили в стране «автоматизированной системой защиты пассажиров» уже с 1969 года. Но на тот момент, кроме обычных (неинерционных ремней безопасности) ремней безопасности, конструкторы больше не могли ничего предложить.

организация NTHSA

Вот тогда-то, в 1967 году вспомнили об идее, которую предложили в 1953 году американец Джон Хендрик и немец Вальтер Линдерер. Согласно выданным им патентам устройство представляло собой прикрепленный к рулю «складной развертываемый мешок, который надувался в случае опасности». Реализовывать эту идею взялись многие разработчики, но они столкнулись с множеством проблем. Помимо того, в 1970 году инженеры подверглись серьезному давлению со стороны только что созданного ведомства дорожной безопасности (NTHSA), которое требовало оснастить подушками безопасности все новые автомобили уже с 1973 года. Задача, мягко говоря, была невыполнимая.

Предвидя, что реализация этой директивы затянется надолго, в СМИ и на политической арене была развернута кампания, направленная против данной системы безопасности. В итоге сроки внедрения технологического новшества сначала были продлены до 1976 года, а затем и вовсе отменены как директива. Лишь в 1993 году эта директива была окончательно закреплена, как обязательная к выполнению.

Конструкционные трудности и их решения.

Реализация идеи «развертываемого» мешка потребовала неимоверных усилий. Составляющие современной подушки безопасности: пиропатрон, надувной колокол, набор датчиков и электронного блока управления – все это надо было изобретать с нуля.

Необходимый показатель времени срабатывания – 30-50 миллисекунд достигался только при пиротехническом принципе наполнения подушки безопасности. Поэтому его сразу взяли на вооружение. Но открытым остался вопрос, чем начинять пиропатрон? При выборе наполнителя доходило дело до курьезов, конструкторы пытались применять даже ракетное топливо. Зачастую такие эксперименты приводили к разрушению автомобиля. Помимо того, патрон должен быть компактным, а продукты сгорания не представлять опасности для человека.

подушки безопасности

Раскрытие подушки безопасности сопровождается резким скачком давления в автомобильном салоне и громким хлопком (порядка 140 дБ), это может привести к повреждению барабанных перепонок. Для подтверждения безопасности конструкторы прибегли к старому методу – они поместили в салон клетки с пятнадцатью канарейками. Эти «хрупкие» на акустическое воздействие птички отлично прошли эксперимент и даже сохранили свои певческие способности.

Плотная ткань из которой изготавливалась основная часть подушки (колокол) была слишком толстой, к тому же она пропускала часть газа. Со временем конструкторы пришли к мнению, что оптимальным материалом для этого элемента является тонкий и прочный нейлон (толщина около 0,5 мм) с герметичным покрытием.

Механизма, который просто способен безопасно и быстро раскрывать подушку безопасности, было недостаточно. Необходимо было заставить его вовремя раскрываться и только в критический момент. Самопроизвольное срабатывание подушки на ходу очень опасно для водителя. Также человек должен удариться об уже раскрывшуюся, но еще не начавшую сдуваться подушку. Использование подушки безопасности, которая срабатывает не вовремя, приносит одни неудобства и, в некоторых случаях, даже увечья (ведь скорость раскрывающейся подушки безопасности порядка 300-от км/ч).

Для конструирования такой умной системы потребовалась помощь опытных людей. Концерн Bosh с его огромным опытом в сфере электроники и электрики как раз подходил на эту роль. Система управления совместно с датчиками должна была передать сигнал пиропатрону за несколько миллисекунд, не реагируя на слабые воздействия и сохраняя свою работоспособность независимо от эксплуатационных условий.

На выполнение всех этих условий, компании потребовалось свыше десяти лет работы, более двухсот краш-тестов на серийных автомобилях и около 2500 – на макетах, затратив на это свыше 7 млн. километров испытательных пробегов. Интересен тот факт, что около 600 опытных автомобилей, проходили реальные испытания с сотрудниками компании «мерседес» за рулем. Излишне говорить, что это была весьма рискованная затея.

К декабрю 1980 года, через 13 лет после начала работ, был выпущен первый серийный автомобиль, оснащенный подушкой безопасности. Данная опция была мало кому по карману, но было ясно, что будущее за подушками безопасности.

Эффект от внедрения новой системы безопасности был очевиден. В течение 80х годов количество смертельных исходов и случаев получения тяжелых травм сократилось на 5%, а в 90-х годах, когда использование подушки безопасности стало обязательным требованием, — значительно уменьшилось. Подушки безопасности, показав свою эффективность на деле, стали неотъемлемой частью комплектации большинства автомобилей.

Места размещения подушек безопасности.

Системы «надувной» защиты уже давно размещаются не только фронтально, но и с боку. Ведь среди ДТП нередки случаи, когда пассажиры подвергаются опасности именно от боковых ударов по автомобилю. Свое распространение нашли «эйр-бэги» вмонтированные не только в руль, но и в боковые двери, спинки передних сидений, в стойки крыши и над дверями.

В открытых автомобилях требование к боковым подушкам безопасности особое. Из-за отсутствия жесткой крыши и стоек приходилось монтировать их в верхнюю часть двери и делать более прочными. Зачастую предлагается укомплектовать машину дополнительными «эйр-бэгами» для защиты ступней и коленей, а также предотвращения «подныривания» под ремни безопасности. Отдельные подушки получают и пассажиры, сидящие на задних сидениях.

Безопасность превыше всего!

В борьбе за безопасность технологии надувного мешка вышли за пределы салона автомобиля. Новейшие прототипы обеспечивают безопасность не только пассажирам, но и сбитому пешеходу. Подушки безопасности раскрываются в местах контакта с автомобилем (у кромки капота и перед бампером), защищая от травм голову и ноги сбитого человека.

Количество датчиков и подушек безопасности в автомобиле растет с каждым годом, а сами они прибавляют в своей технологичности. Новейшие датчики, способны различать типы ударов по силе и характеру. Есть даже такие, которые могут распознать ситуацию, когда в стоящий на месте автомобиль врезается другая машина, и это при учете того, что обычно подушки безопасности не срабатывают на скорости менее 20 км/ч.

Скорость срабатывания подушек безопасности стала больше, теперь на полное раскрытие затрачивается не более 20 миллисекунд. Пиропатроны стали безопаснее и экологичнее. Фильтры не пропускают опасные для здоровья газы и твердые частицы. Подушки стали адаптивными, т.е. внутреннее давление и степень раскрытия варьируется в зависимости от силы удара. Благодаря датчикам, установленным в креслах, «эйр-бэги» не срабатывают, если ремни безопасности не пристегнуты или на сиденье попросту никого нет. Первые образцы подушек безопасности поддерживали необходимое давление в куполе около 2-х секунд, сейчас они не спускаются до 10 секунд. Благодаря этому пассажир защищен от повторного столкновения или последующего переворота автомобиля.

В новых «эйр-бэгах» учитываются особенности человеческой физиологии. Раньше, при срабатывании, подушка безопасности могла нанести повреждения на лице оберегаемого человека, теперь появились раздвоенные пассажирские подушки. Основной удар принимают плечи и грудь человека, а воздействие на голову минимальное.

Принцип работы системы подушек безопасности.

Есть вариации подушек безопасности, которые разработаны, как для водителей, так и для остальных пассажиров. Водительская подушка безопасности обычно устанавливается на руле, пассажирские – на приборной конструкции и на спинках сидений.

Подушки, расположенные спереди, служат для защиты водителя и пассажира от травмирования жесткими предметами (салон, автомобильный кузов и др.) и осколками стекол при фронтальных столкновениях.

Срабатывание подушек безопасности происходит при непосредственном ударе. В зависимости от направления удара активируются только определенные подушки безопасности. Датчики удара передают сигнал в блок управления в том случае, если сила удара превышает опасный порог. Блок управления, обработав полученные данные со всех датчиков, определяет необходимость и время срабатывания подушек безопасности и других составляющих пассивной системы безопасности.

В зависимости от обстановки возможно срабатывание только натяжителей ремней безопасности или совместное, с подушками безопасности. Блок управления подает электрический сигнал для включения газогенераторов соответствующих подушек безопасности. Подушка безопасности разрывается и сдувается только после прикосновения с человеком.

Подушки безопасности не подлежат дальнейшему использованию после срабатывания, поскольку они являются одноразовым компонентом автомобиля.

Дополнительные условия срабатывания фронтальных подушек безопасности:

• Падение автомобиля;
• Наезд на твердый прочный предмет;
• Жесткое приземление после прыжка;

Важно знать, что фронтальные подушки безопасности не срабатывают при ударе машины сзади, боковом ударе и опрокидывании автомобиля.

Новейшие разработки в сфере безопасности.

Мотоциклетная подушка безопасности.

Компанией Honda была обнародована первая в мире система подушек безопасности для мотоцикла (Motorcycle Airbag System).

Сама воздушная камера вмонтирована по центру руля. Подушка срабатывает, когда все четыре «краш датчика» обнаруживают серьезное лобовое столкновение. Надутый буфер не дает мотоциклисту вылететь вперед.

Первый байк, на котором установлены подушки безопасности, был «Gold Wing» – самый тяжелый и большой мотоцикл Honda. Цены на такой мотоцикл начинаются с 18 тысяч долларов.

Оснастить такими подушками безопасности все модели мотоциклов невозможно по техническим причинам. Поскольку подушка поглощает кинетическую энергию летящего вперед мотоциклиста, то сам байк должен быть достаточно тяжелым, чтобы не перевернуться и не перекинуть владельца мимо развернутой камеры.

Помимо этого, для раскрытия «Air bag’а» необходимо достаточно места, следовательно, такую систему невозможно установить на спортивном мотоцикле, гонщик которого во время езды прижимается к байку.

«Умные» подушки безопасности.

Современные подушки безопасности отличаются своей исключительной технологичностью. В седанах 2006-го модельного года, подушки оснащены сенсорными датчиками, благодаря которым они способны регулировать объем своего развертывания для предотвращения тяжких травм в зависимости от позы и веса пассажира. Таким образом, подушки оснащены двумя степенями развертывания, ограниченной и максимальной, которые выбираются автоматикой в зависимости от веса пассажира и натяжения ремня безопасности.

Несомненно, за многие годы работы, конструкторы и инженеры разработали высокотехнологичную систему безопасности, но несмотря на большие достижения в этой сфере, нельзя сказать, что они находятся на пике развития. Много чего можно улучшить и модернизировать, уйма нереализованных идей. Допустим, хорошо было бы, если подушки срабатывали не во время аварии, а за мгновения до нее.

Каких бы заоблачных высот не достигли эти «надувные» технологии, следует помнить, что результат их работы во многом зависит от того, был ли, пристегнут человек обычным ремнем безопасности.

Источник Источник http://fastmb.ru/soveti_auto/2137-podushki-bezopasnosti-vidy-i-naznachenie.html
http://autohis.ru/podyshkibezopasnosti.php