Сколько должно быть подушек безопасности в автомобиле? Особенности работы подушек безопасности в автомобиле и их разновидности Что такое подушка безопасности в автомобиле.
Наряду с высокими скоростными качествами, экономичностью, экологичностью, великолепным дизайном современные автомобили характеризуются повышенным уровнем безопасности, о котором позаботились производители. Так, в мировой практике в качестве пассивных защитных средств при ДТП широко распространено использование ремней и подушек безопасности.
Серийные автомобили американских компаний Oldsmobile, Ford, General Motors и другие стали оснащаться подушками безопасности (англ. - airbag), начиная с 70-х гг. ХХ века. Этим надежным средством защиты сегодня обеспечены все выпускаемые в мире транспортные средства.
Для чего нужны подушки безопасности
Важные устройства общей системы безопасности автомобиля - airbags - снабжены датчиками и встроены в элементы конструкции авто с соответствующими надписями на местах их размещения. Раскрывать подушки самостоятельно не рекомендуется - это может привести к травматизму.
Функции пассивных защитных средств проявляются только в аварийных ситуациях, сопровождающихся сильным ударом. Мощная ударная нагрузка передается на датчики, по сигналу которых подушки срабатывают, предохраняя находящихся в салоне людей от травматизма. Срабатывание подушек происходит только в случаях, когда сила удара достигает величины, запрограммированной настройками датчиков.
Виды подушек безопасности
В момент аварии - и это подтверждается официальной статистикой - ремни и подушки безопасности способны обеспечить людям надежную защиту, снижая риски травматизма, в том числе - смертельного.В салонах современных автомобилей средства пассивной безопасности размещают в соответствии с возможными направлениями сил ударов, возникающих в аварийной ситуации. В зависимости от этого автомобильные подушки безопасности получили наименования:
- фронтальных;
- боковых передних;
- боковых задних;
- коленных.
Защита водителя и переднего пассажира за счет срабатывания фронтальных подушек, размещенных, соответственно, в рулевом колесе и на передней панели. Срабатывание происходит за счет сильного фронтального удара. Стандартные фронтальные подушки могут срабатывают исключительно в продольном направлении, поэтому пассажир и водитель должны сидеть прямо, избегая наклонов в стороны. На коленях и в руках не допускается держать посторонние предметы - срабатывание подушек может привести к дополнительным повреждениям из-за собственной неосторожности.
На некоторых новых моделях авто используются т.н. адаптивные фронтальные подушки (3D Inward Side Impact Airbag SIAB). Подушки этой серии действуют быстро и эффективно, что особенно важно если в момент ДТП люди не были пристегнуты ремнями. «Умная система» безопасности способна фиксировать положение тела человека и активировать подушку в соответствии с направлением удара. Система управления адаптивной подушкой способна распознать, в том числе, положение детского автомобильного кресла с сидящим в нем ребенком.
Боковые передние подушки способствуют снижению рисков повреждения плечевого пояса, позвоночника, брюшины и тазобедренной области. Для установки боковых передних подушек предусмотрено место в спинках передних сидений. Двухкамерная конструкция, жесткая снизу и мягкая вверху адаптирована для защиты органов таза и грудной клетки.
Боковые задние подушки безопасности улучшают положение сидящих на заднем ряду сидений, оберегая их плечи, грудную клетку и органы таза при наезде сбоку. Такие подушки устанавливаются в нижней части боковой обшивки салона.
Для боковых шторок безопасности предусмотрены места над оконными проемами и в стойках авто. При срабатывании боковые шторки закрывают окна, позволяя избежать сильного удара по голове и задержать летящие в пассажиров осколки стекла и другие острые предметы. В последнее десятилетие боковыми шторками оснащается большая часть автомобилей нового поколения.
Для установки коленной подушки безопасности выбрана нижняя часть передней панели, обеспечивая возможность уберечь ноги водителя при лобовом столкновении. В автомобилях, оборудованных такими подушками, необходимо отрегулировать водительское кресло так, чтобы расстояние между нижним выступом панели и ногами водителя было не менее 100 мм.
Какое количество подушек безопасности бывает в современных автомобилях
В зависимости от модели, комплектации, уровня комфортности, расчетного количества людей в автомобиле предусматривается от 1 до 9 подушек безопасности.Бюджетные модели, как правило, оснащаются 1-2 подушками, размещенными в передней части автомобиля и рассчитанными для защиты водителя и человека, сидящего сбоку от него. В дорогих моделях авто подушек безопасности может быть:
- четыре - 2 фронтальные и 2 передние боковые;
- шесть - 2 фронтальные, 2 боковые передние, 2 шторки безопасности;
- семь - 2 фронтальные, 2 боковые передние, 2 передние шторки безопасности, 1 коленная подушка безопасности;
- восемь - 2 фронтальные, 2 боковые передние и 2 боковые задние, 2 шторки безопасности;
- девять - 2 фронтальные, 2 боковые передние, 2 боковые задние, 2 шторки безопасности, 1 коленная подушка безопасности для водителя.
Можно ли восстановить подушки безопасности?
Как действовать, если во время ДТП произошло срабатывание подушек? Ответ прост: подушки безопасности восстановлению не подлежат. Потребуется полная замена, как эластичных оболочек, так и газогенераторов в комплекте с системы управления.Следует также учитывать, что подобное дорожно-транспортное происшествие наверняка повлекло за собой и другие повреждения. В таких случаях для восстановления автомобиля потребуется серьезная помощь, которую вам окажут в современном сервисном центре.
Не теряйте времени - воспользуйтесь услугами профессионалов!
Здравствуйте, уважаемые гости и читатели блога Автогид.ру. Сегодня в статье мы узнаем, как срабатывают подушки безопасности наших легковых автомобилей. Венцом эволюции систем безопасности автомобиля становиться подушка безопасности. Сотни тысяч аварий и десятки тысяч спасённых жизней являют собой яркий пример эффективности использования подушки безопасности в современных машинах.
Любой водитель, который садится за руль транспортного средства автоматически находиться под угрозой попадания в дорожно-транспортное происшествие. Зачастую причиной ДТП могут быть собственная невнимательность или ошибки других участников дорожного движения. Даже невысокая скорость таит в себе опасность для водителя и его пассажиров. Столкновения машин при скорости в 60 км/час могут привести к летальному исходу. Именно для защиты водителя и пассажиров в случае ДТП были придуманы подушки безопасности.
Увеличение количества автомобильного транспорта на дорогах повлекло за собой стремительный рост ДТП. Правила на заре автомобилестроения находились ещё в зачаточном состоянии и контроль со стороны правоохранительных органов был налажен недостаточным образом. Ещё только появлялись первые подразделения дорожной полиции, не имевшие опыта.
В силу недостатков конструкции и значительной массы машин многие ДТП заканчивались смертельным исходом или глубокой инвалидностью участников столкновения. Согласно статистике количество жертв на дорогах увеличивалось с каждым годом в силу возрастания использования автомобильного транспорта.
Первым конструктивным элементов призванным снизить количество жертв ДТП было появление ремня безопасности. Его использование позволило снизить печальную статистику на 30%. До 90-х годов прошлого века в силу особенностей развития технического прогресса не удавалось инженерам автомобильных компаний внедрять новые системы безопасности в машины. Ремень безопасности оставался единственным шансом для водителя и пассажиров минимизировать вредные последствия ДТП.
Появление подушек безопасности в автомобилях стало переломным моментом в деле повышения безопасности участников движения. В конце 90-х годов прошлого века в США на законодательном уровне закрепили обязательную комплектацию машины подушками безопасности. При лобовых столкновениях подушки безопасности снижают риск смерти водителя и пассажиров на 30-40%. Главная задача подушки безопасности минимизировать возможный ущерб для организма человека при столкновении с другим движущимся транспортным средством или недвижимым объектом.
Устройство подушки безопасности выполнено таким образом, чтобы обеспечить её срабатывание при сильном ударе. После столкновения с другим движимым или недвижимым объектом датчики, расположенные в передней части машины передают сигнал пиропатрону, активизирующему срабатывание подушки.
Порядок срабатывания подушки безопасности следующий:
Реакция датчиков кузова на сильный удар.
Непосредственно датчик удара представляет собой стеклянную трубочку с отверстием. Внутри её находиться небольшой по размеру шарик со ртутью. При столкновении автомобиля ртутный шарик приходит в движение и активизирует датчик. Он в свою очередь, посылает электрический импульс к пиропатрону с порохом.
Пиропатрон.
Взрыв пиропатрона приводит в действие натяжители ремней безопасности. Ремень плотно прижимает тело человека к автомобильному сиденью и надёжно фиксирует его на несколько секунд.
Взрыв пороха в пиропатроне активизирует подушки безопасности. Они за очень короткое время наполняются газом, образующимся в результате смешивания азида натрия и нитрата калия. Отвечает за их смешивание система наддува, которая и закачивает практически мгновенно образовавшийся газ в подушки безопасности автомобиля.
Подушка безопасности.
Смешивание двух химических веществ приводит к образованию газообразного азота. В результате реакции происходит мини-взрыв практически мгновенно заполняющий подушки газом. Очень удобная и практически безотказная система.
Именно раскрывающаяся подушка безопасности мгновенно заполняет пространство между водителем и панелью приборов тем самым, исключая их контакт, зачастую приводящий к получению серьёзных травм.
Главная задача подушки безопасности снизить скорость движения пассажира или водителя до нулевой отметки. При этом на все действия должны уходить секунды для того, чтобы действительно обеспечить высокий уровень защиты людей.
Сегодня на дорогах страны становится всё меньше автомобилей, которые не оборудованы подушками безопасности. Невозможно увидеть новый автомобиль, не использующий этот важный элемент активной защиты водителя и пассажиров.
Устройство современной подушки безопасности
Конструкция подушки безопасности современного автомобиля проста и эффективна в использовании. Необходимо помнить, что применять её можно только один раз и потом система требует восстановления и установки новых комплектующих элементов. После срабатывания подушек практически все основные элементы требуют полной замены.
Всего можно выделить 3 составные части подушки безопасности:
Сумка.
Представлена крепкой нейлоновой тканью, которая может выдерживать очень серьёзные кратковременные нагрузки. Она хранится до срабатывания в специальной шине закрытой пластиковой или матерчатой накладкой.
Датчик удара.
Главная задача датчика удара своевременно активизировать подушку безопасности на начальной стадии столкновения. Не каждый удар приводит к срабатыванию подушек безопасности, и датчик обязательно учитывает силу, с которой происходит столкновение.
Дополнительно с датчиками устанавливают акселерометры, определяющие положение автомобиля в режиме реального времени. Система защиты водителя и пассажиров настроена таким образом, чтобы обеспечить срабатывание подушек безопасности за секунды. От этого во много зависит человеческая жизнь.
Система надува.
Служит для оперативного заполнения газом подушки безопасности с целью мгновенного увеличения её объёма. На всё про всё уходят доли секунды.
В принципе случаев, когда происходил отказ работы системы не зафиксировано. Необходимым условием срабатывания подушек безопасности является использование ремня безопасности. Если водитель или пассажир не пристёгнуты ремнями безопасности срабатывания подушек, может и не произойти.
Правила использования подушек безопасности
Мало знать принцип работы подушек безопасности ещё с ними надо правильным образом взаимодействовать для того, чтобы избежать вреда от их срабатывания при ДТП. Риск получения повреждений при активизации подушки безопасности минимален, но он всё равно существует. Зачастую отдельные водители получали тяжёлые травмы именно потому, что не знали правил использования подушек безопасности.
Детское автомобильное кресло.
Многие родители зачастую неправильно устанавливают детское автомобильное кресло на пассажирское сиденье рядом с водителем и тем самым подвергают своего ребёнка серьёзной опасности. Они устанавливают кресло не спинкой вперёд, а наоборот. Лицо ребёнка, оказывается прямо перед открывающейся подушкой безопасности. Делать это категорически запрещено. Выстрелившая подушка безопасности может поломать шейные позвонки неокрепшего молодого организма.
Наклейки.
Использование наклеек в местах срабатывания подушек безопасности недопустимо. Заклеивание отстреливающих элементов салона может привести к нарушению порядка срабатывания подушки безопасности. Эффективность защиты в этом случае значительно уменьшается.
Ремень безопасности.
Игнорирование ремня безопасности в автомобиле зачастую приводит к тому, что подушка не срабатывает и не выстреливает. Тем самым существует серьёзный риск получения увечий или даже гибели.
Регулировка рулевой колонки.
Если рулевая колонка автомобиля имеет возможность регулирования не стоит этим злоупотреблять. Задранный вверх руль может привести к тому, что подушка безопасности сработает неправильно и выстрелит под углом. Это очень часто приводит к получению водителем серьёзных травм.
Заключение
Каждый водитель и пассажир автомобиля обязательно должен помнить, что использование ремней безопасности является залогом срабатывания подушек безопасности. Жизнь и здоровье бесценны и не стоит пренебрегать системами защиты автомобиля.
Пневматические подушки безопасности - весьма эффективное средство, которое обеспечивает безопасность при дорожно-транспортных происшествиях. При правильном применении они способны существенно уменьшить уровень травматизма и смертности среди водителей и пассажиров.Подушка безопасности представляет собой герметичный баллон с эластичной оболочкой, который при столкновении автомобиля с препятствием мгновенно наполняется специальным газом. Подушки смягчают удар и равномерно распределяют его силу по телу человека. Благодаря этому, к примеру, водитель и сидящий впереди пассажир могут избежать травм от удара о рулевую колонку, ветровое стекло или приборную доску.
Это средство пассивной безопасности появилось в 70-е годы ХХ века, хотя исследовательские работы в данном направлении были начаты автоконструкторами значительно раньше. Сама идея создания такого пневматического устройства для автомобиля возникла еще в 1950-х годах. Но в то время еще не существовало таких технологий, которые были бы способны обеспечить эффективное срабатывание подобной системы. Поэтому идея не получила практического применения.
В 1971 году корпорация Ford выпустила экспериментальную партию автомобилей, оборудованных подушками безопасности. Год спустя компания General Motors также создала автомобиль с подобным устройством. Однако в течение достаточно долгого времени подушки не пользовались популярностью среди автомобилистов и потому не получили широкого распространения. Их массовое производство началось примерно десятилетие спустя.
С начала 80-х годов крупнейшие автомобильные корпорации начинают оснащать пневматическими подушками безопасности некоторые серийные модели своих автомобилей. Активным внедрением этого средства спасения на дорогах в Америке занялись все те же Ford и General Motors, а в Европе - Mercedes-Benz.
В 90-е годы подушки уже начинают появляться на многих автомобилях крупнейших мировых производителей, а в наши дни это средство безопасности уже давно не является экзотикой: подушки можно увидеть на самых разных машинах - от крупногабаритных внедорожников до компактных малолитражных городских автомобилей.
Современная подушка безопасности - весьма сложная техническая система. Конструкция этого устройства включает датчики удара, блок управления и собственно нейлоновый баллон с газогенератором. Количество датчиков, так же как и место их установки, может быть различным. Датчики реагируют на удар или резкое замедление движения при столкновении. При этом они запрограммированы таким образом, чтобы подушка не выбрасывалась в случае экстренного торможения, если дорожно-транспортного происшествия удалось избежать.
 |
Существует несколько разновидностей подушек безопасности. Они различаются по форме, объему, месту расположения и прочим параметрам. Наиболее распространенными являются фронтальные подушки безопасности для водителя и пассажира переднего сиденья: первая помещается в рулевом колесе, а вторая - в приборной панели перед сиденьем.
Собственно, именно такие подушки и появились в первую очередь, причем сначала автомобильные компании обеспечивали воздушной защитой только водителя, а затем подушками стали комплектовать и передние пассажирские сиденья. Со временем, кроме фронтальных, были разработаны и боковые подушки. Они устанавливаются в дверцах или спинках сидений и предохраняют в случае бокового удара или опрокидывания. Боковые подушки могут иметь различную конфигурацию и изготавливаются в виде труб, шторок или баллонов традиционной формы.
Объем водительской подушки в среднем составляет 60-80 литров. Пассажирская значительно крупнее - до 130 литров, поскольку расстояние между приборной панелью и туловищем пассажира больше, чем между водителем и рулем, и, соответственно, баллон должен заполнить большее пространство. Боковые подушки, особенно занавесочные, по объему намного меньше фронтальных.
Одно время существовало мнение, что подушки полностью заменят традиционные ремни безопасности . Поэтому машины, на которых они устанавливались, ремнями не оснащались. Подушки казались некой панацеей. Однако на практике вышло иначе. Ремни за многие десятилетия успели доказать свою высокую эффективность и хорошо зарекомендовали себя в деле спасения жизней автомобилистов и пассажиров. И сегодня подушки безопасности используются параллельно с ремнями, поскольку, как показала практика, они взаимно дополняют друг друга.
Дело в том, что скорость выбрасывания подушки безопасности может достигать 200-300 км/ч. Тело человека после резкой остановки в результате ДТП также очень быстро движется навстречу подушке. С учетом складывания скоростей для человека эту встречу едва ли можно назвать приятной. Полученный резко вылетевшей подушкой удар в голову может оказаться весьма чувствительным. Это чревато опасными травмами вплоть до летального исхода. И вот для того, чтобы снизить их вероятность, водитель и сидящий спереди пассажир должны быть пристегнуты ремнями безопасности.
 |
Вообще, следует принимать во внимание, что подушки безопасности способны эффективно предохранять от повреждений только при правильном их использовании. В противном случае они могут оказаться совершенно бесполезным приспособлением или, что намного хуже, принести вред. Даже в наше время, несмотря на постоянно ведущиеся работы и испытания, направленные на повышение уровня безопасности, порой происходят несчастные случаи, связанные именно с подушками.
Огромную важность представляют положение сиденья и поза находящегося на нем человека. Чтобы нагрузка на тело распределялась более равномерно, пассажир должен сидеть ровно, а не полулежа (ремень безопасности, в частности, помогает человеку занять правильное положение в кресле). Серьезную травму подушка безопасности может нанести ребенку и взрослому человеку, имеющему рост менее 150 см.
Самостоятельно проверять работоспособность и осуществлять замену подушек безопасности не стоит. Этим должны заниматься профессионалы. Лучше обратиться на станцию техобслуживания, где специалисты проведут соответствующую диагностику.
 |
Конструкция надувных подушек безопасности непрерывно совершенствуется, они становятся все "умнее" и "умнее". Если раньше подушки выбрасывались с очень большой скоростью независимо от силы столкновения, из-за чего порой сами становились причинами серьезных травм, несовместимых с жизнью, то теперь многие современные подушки оборудованы электронными датчиками, которые регулируют степень их раскрытия при ДТП.
Скорость срабатывания также зависит от силы удара. Если столкновение не слишком серьезное и авария незначительна, то подушка раскрывается не до конца. При незанятом переднем пассажирском кресле подушка вообще не срабатывает, так как оборудована датчиком, который фиксирует наличие или отсутствие пассажира. В некоторых моделях предусмотрена возможность вручную отключать пассажирскую подушку.
Сегодня подушками безопасности оборудуют не только автомобили, но даже мотоциклы. Ведутся работы по созданию специальных подушек, предназначенных для защиты пешеходов, так как доля ДТП с их участием очень велика. Много людей погибает от травм, полученных в результате наезда. Возможно, уже в скором будущем подушки будут устанавливаться на капотах и у лобовых стекол и срабатывать в случае опасного сближения на большой скорости с пешеходами.
Внешняя подушка под лобовым стеклом для защиты головы пешехода появилась в 2012 году на автомобиле Volvo V40. Она обеспечивает полную защиту пешехода на скоростях 20–50 км/ч. Внешняя подушка под лобовым стеклом для защиты головы пешехода появилась в 2012 году на автомобиле Volvo V40. Она обеспечивает полную защиту пешехода на скоростях 20–50 км/ч. |
Возможность смягчить удар воздушной подушкой привлекла к ней внимание и создателей других транспортных средств. Фирма Honda первой предложила эйрбэг для своего двухколесного флагмана - Gold Wing.
Но не все мотоциклы подходят для установки стационарных подушек. Чтобы от эйрбэга была польза, между наездником и мотоциклом должно быть пространство. Спортивные мотоциклы, на которых пилот буквально лежит на бензобаке, не позволяют использовать подушку безопасности. Так родилась идея использования надувных жилетов и шлемов.
Опасная защита
Призванная защищать, подушка с пиропатроном таит в себе и немалую опасность. Во-первых, она вылетает со скоростью от 200 до 300 км/ч (в зависимости от конструкции) и может нанести повреждение человеку, особенно если тот не пристегнут ремнем безопасности. Во-вторых, раскрытие происходит в замкнутом пространстве салона, и, чтобы избежать баротравм, нужно одновременно позаботиться об открытии стекол или другом способе разгерметизации салона. Компания Volvo предложила просто разбивать стекла - в этом случае вероятность заклинивания механизма опускания нулевая. В-третьих, азид натрия (NaN 3) - основной газообразующий компонент многих подушек безопасности - весьма токсичное вещество, в больших дозах опасное для здоровья человека. Поэтому необходимо быстрое проветривание салона сразу после срабатывания эйрбэга. В защитных системах небольшого объема, таких как мотоциклетные куртки, шлемы, используется сжатый воздух.Надувной защитный жилет может стать спасением для любого водителя двухколесного транспорта.
Надувной защитный жилет может стать спасением для любого водителя двухколесного транспорта.
Для снижения непроизвольного риска срабатывания подушек безопасности ряд компаний используют датчики давления в сиденьях: пассажир на месте - пиропатрон наготове. Аналогичным образом отключаются подушки при установке детских кресел, но в некоторых случаях их придется деактивировать вручную.
Наконец, не раскрывшаяся во время аварии подушка безопасности коварна, как неразорвавшаяся мина. Она угрожает спасателям, когда те для извлечения пострадавших специальными ножницами режут кузов. Внезапное срабатывание может привести к трагедии.
Из всего этого следует, что самым безопасным будет не заставлять подушку безопасности работать.
Наиболее эффективным элементом пассивной безопасности является применение систем надувных подушек безопасности (airbag). Система надувных подушек безопасности в комплексе с диагонально-поясными инерционными ремнями безопасности в случае аварии при фронтальном столкновении обеспечивает дополнительную защиту головы и грудной клетки водителя и пассажира на переднем сидении и снижает вероятность тяжелых травм и гибели людей при авариях на 40%.
Рис. Система надувных подушек безопасности (на примере Ауди A3):
1 – датчик удара боковой подушки безопасности за водителем (задняя стойка кузова); 2 – пиропатрон заряда газогенератора верхней подушки безопасности водителя; 3 – пиропатрон заряда газогенератора натяжителя ремня безопасности водителя; 4 – выключатель в замке ремня безопасности водителя; 5 – пиропатрон заряда газогенератора боковой подушки безопасности водителя; 6 – датчик удара боковой подушки безопасности со стороны водителя(передняя дверь): 7 – пиропатрон газогенератора подушки безопасности водителя; 8 – диагностическая розетка; 9 – щиток приборов с контрольными лампами ремней безопасности и подушек безопасности; 10 – блок управления двигателя; 11 – датчик удара фронтальной подушки безопасности водителя (левая передняя часть кузова); 12 – датчик удара фронтальной подушки безопасности переднего пассажира (правая передняя часть кузова); 13 – контрольная лампа отключения подушки безопасности переднего пассажира; 14 – выключатель для отключения подушки безопасности переднего пассажира, работающий от ключа; 15 – диагностический интерфейс шины данных (межсетевой интерфейс); 16 – пиропатрон первого и второго зарядов газогенератора подушки безопасности переднего пассажира; 17 – блок управления подушек безопасности; 18 – выключатель в замке ремня безопасности переднего пассажира; 19 – датчик наличия пассажира на переднем сидении; 20 – пиропатрон заряда газогенератора боковой подушки безопасности переднего пассажира; 21 – датчик удара боковой подушки безопасности со стороны переднего пассажира (передняя дверь); 22 – пиропатрон заряда газогенератора натяжителя ремня безопасности переднего пассажира; 23 – пиропатрон заряда газогенератора верхней подушки безопасности переднего пассажира; 24 – датчик удара боковой подушки безопасности за передним пассажиром (задняя стойка кузова); 25 – центральный блок управления систем комфорта; 26 – пиропатрон заряда газогенератора отключения аккумуляторной батареи
Автомобили, оснащенные системой airbag для водителя и пассажира переднего сиденья, можно отличить по надписи на мягкой панели рулевого колеса и на правой стороне панели приборов.
Основными элементами системы Airbag являются:
- набор инерционных электромеханических и электронных датчиков (3….5)
- пиропатроны газогенератора (источник энергии)
- подушки безопасности для водителя (в рулевом колесе) и пассажира (справа в панели приборов)
- устройство электронного контроля и управления
- контрольная лампа на приборной панели
Датчики
Электромеханические ударные датчики работают по принципу обычного концевого выключателя – в трубке находится металлический шарик, который при резком ударе преодолевает сопротивление пружин и замыкает контакт, при этом образуется электрическая цепь, необходимая для работы системы.
В настоящее время вместо механических применяются электронные датчики. Такой датчик состоит из корпуса, блока обработки данных и микромеханического датчика ускорения, который может быть пьезоэлектрическим, конденсаторным или другого типа.
Датчик ускорения конденсаторного типа устроен, упрощенно выражаясь, как конденсатор. Отдельные пластины конденсатора закреплены неподвижно. Сопряженные с ними элементы являются подвижными и выполняют роль сейсмической массы. При столкновении сейсмическая масса, в данном случае подвижные пластины, перемещается в направлении к неподвижным пластинам и емкость такого конденсатора меняется. Блок обработки данных обрабатывает эту информацию, переводит ее в цифровой вид и передает данные в блок управления подушками безопасности.
Рис. Схема работы датчика ускорения конденсаторного типа:
1 – неподвижная пластина; 2 – подвижная пластина; 3 – блок обработки данных; а – состояние покоя; б — столкновение
Вместо датчиков ускорения для распознавания столкновения отдельные производители автомобилей устанавливают датчики давления . С помощью этих датчиков достигается более быстрое обнаружение удара в область двери.
Инерционные датчики устанавливаются в бампере, в моторном отсеке, в стойках или в районе подлокотника. В память датчиков заложены просчитанные заранее параметры, которые для данной модели автомобиля означают превышение допустимого удара. В случае аварии датчики посылают сигнал на электронный блок управления. В большинстве современных систем фронтальные датчики рассчитаны на силу удара при скорости от 25…50 км/час, боковые могут срабатывать при более слабых ударах. От электронного блока управления сигнал поступает на основной модуль, который состоит из компактно уложенной подушки, соединенной с газогенератором.
Пиропатрон газогенератора
Расплавляемая проволока или фронт пламени в пределах элемента зажигания (капсюля) приводят в возбуждение газогенераторы надувной подушки безопасности. В современных конструкциях срабатывание капсюля для зажигания газогенератора происходит от переменного тока с целью предупреждения возникновение короткого замыкания в электрической системе питания постоянного тока автомобиля (неисправности в электропроводке). Для создания переменного тока применяется конденсатор, включенный в конструкцию зарядного капсюля и подсоединенный последовательно в цепь возбуждения, который заряжается, разряжается или перезаряжается приблизительно с частотой 100 кГц.
В газогенераторе, называемом часто пиропатроном (таблеткой) диаметром 10 см и толщиной 1 см, используются кристаллы твердого топлива, при сгорании которого выделяется газ, заполняющий, а точнее, надувающий подушку. Топливом обычно выступает ядовитый азид натрия (NaN3), 45% массы которого при сгорании превращается в чистый азот, а остальное – в углекислый газ (СО2), окись углерода (СО), воду (Н2О) и твердые частицы. Электрический импульс поджигает пиропатрон или плавит проволоку и кристаллы превращаются в газ. Сигналом для срабатывания пиропатрона служит электрический импульс от датчиков удара (ускорения или давления), поступающих напрямую или через электронный блок. Хотя процесс сгорания и происходит быстро, он не носит взрывного характера. Сгорание происходит в 3 этапа: поджигание, возгорание для запала и горение рабочего заряда. В очень короткое время система развивает мощность до 60 кВт, но взрыва не происходит. Сгорание топлива и наполнение подушки объемом приблизительно 50…60 л для водителя длится 30…35 мс, подушка безопасности для пассажира объемом приблизительно 100…140 л устанавливается в зоне перчаточного отсека и наполняется приблизительно за 50 мс. Это время меньше времени моргания глаза, которое составляет 100 миллисекунд.
Для предотвращения травм от надувания подушки движущей со скоростью 200…300 км/час навстречу грудной клетке, современные подушки надуваются в два этапа: сначала примерно на 70 %, а при соприкосновении с телом полностью, для этого применяются двухступенчатые газогенераторы.
Благодаря радиальному распрямлению воздушного мешка и последовательному воспламенению зарядов в таких газогенераторах существенно снижается нагрузка, которая действует на водителя при аварии. В зависимости от тяжести и вида аварии промежуток между срабатываниями обоих пиропатронов может составлять примерно от 5 мсек. до 50 мсек. Срабатывают всегда оба заряда, для исключения случаев, когда после раскрытия подушки безопасности остается еще один не сработавший пиропатрон.
Подушки безопасности
При аварии блок управления подушками безопасности дает команду на воспламенение первого заряда. Образующееся давление ускоряет поршень, который открывает газовый баллон. Выделяющийся газ наполняет и раскрывает подушку безопасности. В результате сгорания второго заряда в воздушный мешок поступает дополнительное количество газа.
Рис. Пиропатроны с газовым баллоном:
1 – первый запал; 2 – первый заряд; 3 – шток с поршнем; 4 – защитная пленка; 5 – каналы подачи газа в подушку безопасности; 6 –газовый баллон; 7 – второй заряд; 8 – второй запал
Скорость наполнения подушки выбрана в соответствии с временем перемещения водителя (пассажира) при столкновении с подушкой. Сразу же после наполнения, но медленнее, за 200 миллисекунд подушка сдувается.
Оптимальное для обеспечения время наполнения подушки – 30…55 миллисекунд. Газ (азот или другой безопасный для человека) в подушку поступает через специальный фильтр. В развернутом состоянии подушка находится очень короткое время (до 1 с), так как газ через специальные отверстия быстро выходит в салон, чтобы подушка не задушила защищаемого пассажира.
Устанавливаются датчики в салоне, в передней части автомобиля, или в дверях, при этом их количество может колебаться от трех до десяти. На срабатывание датчиков влияет не только скорость автомобиля, но и характер столкновения (под каким углом, с каким препятствием). В то же время экстренное торможение с любой скорости не может заставить сработать датчик удара. На случай выхода из строя аккумулятора некоторые системы снабжены специальным конденсатором, который отдает накопленную энергию для открытия подушек безопасности.
Подушку изготавливают из нейлона толщиной 0,45 мм. Для герметичности внутреннюю сторону покрывают очень тонким слоем синтетической резины – неопреном или специальной силиконовой резиной. Современные подушки подразделяются на три типа: фронтальные, боковые и потолочные.
Наполнение подушек в салоне – а их обычно от 2 до 6 – сопровождается повышенным шумом, уровень которого иногда достигает 140 дБ, что опасно для барабанных перепонок. Для уменьшения шума срабатывают только нужные подушки, и то в разное время: например, через 20 миллисекунд после столкновения – водительская, еще через 17 миллисекунд – пассажирские. Причем если в салоне нет пассажиров, подушки безопасности не срабатывают, так как в сиденья устанавливают специальные датчики, фиксирующие наличие пассажиров.
Устройство электронного контроля и управления
В большинстве существующих в настоящее время конструкций используется электронный блок, который устанавливается в пассажирском салоне для координированного срабатывания систем защиты. Вычисления замедлений электронного блока срабатывания основаны на данных датчиков ускорения, используемых для контроля сил замедления, которые сопровождают столкновение автомобиля. Центральный электронный блок возбуждения должен отвечать требованиям:
- идентификации ДТП или столкновения, основанной на данных, получаемых от электронного датчика ускорения и механического «детектора безопасности» или от двух электронных датчиков ускорения (контроль с «полностью электронным распознаванием» со схемой резервирования)
- быстрого реагирования управляющих цепей, надувных подушек безопасности и натяжных устройств ремней безопасности, основанного на алгоритмах цифрового запуска специального назначения, в ответ на различные виды ДТП (лобовое столкновение, лобовое со смещением, столкновение или наезд под некоторым углом, наезд на опору и т. п.)
- стабильного напряжения и резервирования питания
- избирательного срабатывания натяжного устройства ремня безопасности в соответствии с управляемым состоянием узла лента ремня — пряжка
- определения двух порогов срабатывания в зависимости от того, действительно ли пользователь автомобиля использует ремень безопасности (высокий или низкий порог срабатывания интерфейса последовательной диагностики)
Контрольная лампочка
Для контроля исправности системы надувных подушек может применяться система контроля. При включении зажигания около 10 сек горит контрольная лампочка, которая должна затем погаснуть. Если лампочка не горит не гаснет или загорается во время движения это свидетельствует о неисправности системы.
Исследования специалистов свидетельствуют о том, что риск гибели пешехода при ударе о капот автомобиля, двигающегося со скоростью всего 40 км/ч, достигает 100%. Для решения этой проблемы компании активно работают над созданием подушек безопасности для пешеходов. Эта система защиты включает две подушки – большую, охватывающую переднюю часть автомобиля (бампер, радиаторную решетку, фары и кромку капота) и маленькую, которая размещается у лобового стекла, защищая голову пешехода. Опасное приближение к пешеходам и животным распознаются специальными датчиками. Открываться эти подушки будут непосредственно перед столкновением.