Как работает подушка безопасности

Принцип действия системы безопасности

Принцип работы

Суть подушки безопасности – во время столкновения создание воздушной подушки, которая будет воспринимать на себя тело человека, предотвращая возможность его удара об элементы салона.

Действует она так: при ударе в результате ДТП, специальная система быстро накачивает подушку перед водителем и пассажиром, сделанную из мягкой ткани, и та воспринимает на себя инерционное движение тела людей. Но при этом, чтобы подушка в дальнейшем не мешала выбраться человеку из авто, она быстро сдувается, газ выходит через специальные отверстия в ткани.

1. Как быстро накачать подушку?

Еще при начальных разработках данной системы конструкторы столкнулись с одной из важных проблем – как быстро накачать подушку, ведь при столкновении все происходит за очень короткий промежуток времени. При этом накачка подушки не должна была иметь взрывной характер, чтобы не происходило травмирования человека самой подушкой.

Выходом из ситуации стало использование продуктов горения определенных веществ. Оптимальным стало использование газов, выделяемых при сжигании азида натрия. Хоть само это вещество является ядовитым, но при его сгорании выделяются азот, углекислый газ, окись углерода и вода. Сам процесс сгорания выполняется очень быстро – таблетка азида натрия весом 50 гр. сгорает за 35-50 миллисекунд, что вполне достаточно для накачивания подушки при столкновении.

Видео: Устройство подушки безопасности

Но при использовании азида для накачки применяется только азот, который полностью безвреден для человека, поэтому в конструкцию системы включают фильтры, разделяющие продукты горения по составным частям, пропуская в тканевую подушку только азот.

Системы, использующие азид являются сейчас самыми распространенными. Но есть еще одно вещество, которое используют в качестве топлива для сжигания – нитроцеллюлозу. Особенностью этого вещества является то, что нужно его для полного разворачивания подушки значительно меньше – всего 8 грамм. Также не требуется использование фильтров.

2. Эффект барокамеры

Вторая проблема, с которой столкнулись конструкторы – эффект барокамеры. Подушки безопасности в раскрытом состоянии занимают достаточно большое пространство в автомобиле. Так, водительская подушка имеет объем в развернутом состоянии 60-80 литров, а пассажирская – еще больше, до 130 литров.

Накачка подушек производится очень быстро, поэтому в салоне резко уменьшается объем и увеличивается давление, которое может повредить барабанные перепонки. К тому же накачка происходит с достаточно сильным звуковым эффектом, что тоже может сказаться на перепонках.

Вначале с этими проблемами боролись путем оснащения дверей специальными механизмами, которые при столкновении практически мгновенно сбрасывали стекла дверей вниз.

Сейчас же для предотвращения эффекта барокамеры, накачка подушек производится не всех сразу, а по очереди. Первой срабатывает подушка водителя – примерно через 20 мс, а еще через 17 мс – срабатывает пассажирская. При этом сама система следит за тем, какие подушки нужно накачать, а какие нет.

Защитные шторки

По сути, эти элементы тоже можно считать головными подушками безопасности, поскольку и рассчитаны для защиты этой самой важной части тела от боковых ударов, включая разлет осколков стекла. Автомобили, как правило, оснащаются двумя типами шторок:

  • лишь для первого ряда;
  • для обоих рядов (переднего и заднего).

Их локализация приходится на боковую часть потолка салона, соответственно, над самими окнами. При ударе в бок автомобиля шторки раскрываются таким образом, чтобы полностью закрыть собой боковые стекла. То есть обеспечивается защита от осколков, ударов о стойки и прочих твердых предметов.

Передние боковые подушки безопасности

Боковые подушки распространены меньше, чем фронтальные. Они устанавливаются на более дорогих автомобилях или в более продвинутых комплектациях.

Передние боковые подушки предназначены для защиты плеча, бока и таза при боковом ударе автомобиля. Обычно они устанавливаются в боковой части передних кресел (со стороны дверей автомобиля).

В автомобилях с боковыми подушками безопасности нужно соблюдать дополнительные правила перевозки грузов. Нельзя размещать в карманах дверей сильно выпирающие предметы. В случае ДТП они могут помешать работе подушки и навредить человеку.

Примечание. Передние боковые подушки в 2020 году устанавливаются как на отечественные (Lada Vesta), так и на недорогие иностранные модели (Renault Logan, Datsun On-do).

Устройство и принцип работы подушек безопасности

Тайна мгновенного наполнения воздухом подушек безопасности на самом деле кроется не столько в самих подушках, сколько в специальном устройстве – газогенераторе. Это самая технически сложная деталь во всей системе Airbag. Газогенераторы, которые используются в подушках безопасности, способны надуть её примерно в три раза быстрее, чем вы успеете моргнуть. В конце статьи смотрите видео о том, как устроена подушка безопасности, и через какие этапы производства ей приходится пройти перед установкой на авто.

Принцип работы подушек безопасности достаточно прост. Они срабатывают при ударе, когда скорость автомобиля превышает 20 км/ч.

  • В случае столкновения машины с препятствием, срабатывает один или несколько специальных датчиков. Эти датчики могут быть установлены спереди, сзади и по бокам автомобиля.
  • Сигналы от датчиков обрабатываются электронным блоком управления (ЭБУ), контролирующим работу системы Airbag. При определенных условиях (например, сильный лобовой или косой удар, наезд на высокий бордюр, жесткое падение после прыжка и т.д.) ЭБУ дает команду на срабатывание подушек безопасности.
  • На основании запрограммированного алгоритма, блок управления принимает решение о необходимости срабатывания подушек и передает электрический сигнал на исполнение.
  • Этот сигнал поступает в газогенератор подушки безопасности, и в нём срабатывает пиротехнический заряд (выстреливает пиропатрон).
  • В результате срабатывания пиропатрона, заключённая в газогенераторе натриевая кислота сгорает, выделяя значительное количество газа (азота), который поступает в Airbag и мгновенно раскрывает его.

Подушки безопасности изготавливаются из нейлоновой ткани похожей на парашютную. В ней есть отверстия, через которые газ после надувания подушки покидает её всего за 0,3 секунды. Быстрое сдутие необходимо, поскольку, когда из подушки безопасности выходит воздух, она становится мягче.

К каждой подушке безопасности в процессе производства прикрепляется газогенератор, после чего она сворачивается в компактный сверток (достаточно маленький для того, чтобы поместиться в руле или в передней панели со стороны пассажира). При этом генератор газа для водительской подушки безопасности дополнительно помещают в резиновое кольцо, в котором он исполняет роль балансировочного груза.

История возникновения

Впервые подушки безопасности начали использоваться ещё в 40-х годах ХХ века в самолётах. Однако только спустя несколько десятилетий это устройство было впервые установлено в авто (Ford Taunus). Первая airbag достаточно сильно отличалась от современной, да и эффективность её была ниже. Она очень медленно надувалась, и, как результат, водитель успевал травмироваться. О серийности её производства в таком виде не могло быть и речи. Потому ещё достаточно длительное время идея создания подушки, которая раскрывается за доли секунды после аварии и защищает водителя и пассажиров от увечий, оставалась нереализованной.

Однако с ростом аварийности и травматизма на дорогах производители начали задумываться о необходимости дополнительных разработок и исследований в этой сфере. И уже в 1981 году было запущено серийное производство машин, в базовой комплектации которых была airbag. Однако она работала отдельно от ремней и была призвана их заменить.

А спустя ещё 6 лет — на автомобилях Мерседес-Бенц W126 начали устанавливать системы пассивной защиты, которые работали комплексно: сначала срабатывали ремни, а потом раскрывалась пневмоподушка. Сегодня система пассивной защиты в большинстве авто работает по этому принципу.

Правила, которые делают аэрбеги эффективными

Чтобы в случае ДТП убедиться, как работает подушка безопасности в машине, рекомендуется следовать определенным правилам. Первое и незыблемое – пристегивание ремнем. Второе касается положения человека: нельзя опираться на подлокотник или дверь, класть ноги на торпедо, полулежать. Одним словом, сидеть нужно ровно. Что касается рекомендаций водителям, то они весьма просты: во время совершения поворота не следует располагать руки по диагонали рулевого колеса. Еще одна распространенная ошибка – держать руки сверху «баранки». 

Как уже было упомянуто, при перевозке детей на переднем пассажирском сиденье специальные автокресла следует устанавливать спинкой вперед, то есть против хода движения транспортного средства. При этом ПДД однозначно предписывают отключать соответствующий аэрбег. 

Шаг 3. Собрать подушку

Мы выяснили, что для подушки безопасности нужно определить постоянные расходы компании и умножить их на три — четыре месяца. Например, 500 000 * 3 = 1 500 000 рублей. Но эти деньги надо откуда-то взять.

Чтобы понять, откуда, нужно начать вести учет доходов и расходов — платежный календарь, его еще называют кассовым планом. С его помощью компании следят, чтобы не было кассового разрыва, — ситуации, когда доходы еще не поступили, а расходы уже нужно оплачивать.

По платежному календарю можно понимать, когда и какая сумма поступит, а какие расходы предстоят. Платежный календарь постоянно корректируют: уточняют сроки переводов, отмечают в файле.

По опыту, когда понимаешь, на что уходят деньги, можно сэкономить по ряду статей, перенести на более поздние сроки несрочные расходы — и так высвободить деньги на подушку безопасности.

Теперь о том, какую сумму лучше откладывать. Минимально это 5% или 10% от ежемесячного дохода, но и эта сумма может казаться слишком большой. В этом случае можно откладывать не раз в месяц, а с каждого поступления на счет.

Читать в «Деле»

Сколько бизнес продержится в кризис. Считаем в Экселе

Условия выключения подушек безопасности

Национальной администрацией по безопасности дорожного движения было выдвинуто предложение об оснащении каждой машины эйрбэгом. В 1984 г. в США выпущен закон, согласно которому все машины должны быть оборудованы шторками безопасности или автоматическими ремнями. Однако уже в 1997 году Национальным управлением по безопасности движения автотранспорта был издан указ об ограничениях использования шторок безопасности для предотвращения смертельных случаев или травм, полученных из-за высокой мощности выброса.

Изображение с сайта murrayguari.com

Данный документ регламентирует размещение специальных устройств в автомобилях с целью защиты детей, беременных женщин и людей, пропорции тела которых отличаются от стандартных тестируемых моделей. В таком случае устанавливаются эйрбэги пониженной кинетической энергии. Мощность раскрытия таких подушек примерно на 25-30% меньше, чем обычных, но, при этом, качество их действия не снижается.

Это интересно

В конце 1990-х годов в указ были внесены дополнения, согласно которым производителей обязали устанавливать специальные рычаги, отключающие Airbag или несущественно изменяющие их положение.

Имеется возможность изменения состояния одной или нескольких подушек, если пассажир или водитель имеют определенные противопоказания.

Перечень условий, при наличии которых возможно выключение системы пассивной безопасности:

  • Если у водителя или пассажира имеются медицинские показания, содержащие угрозу нанесения вреда здоровью от выброса подушки, и если это опаснее несрабатывания, то есть возможность отключения механизма.
  • Подушка водителя отключается при невозможности занять безопасную позицию во время использования транспортного средства (расстояние между человеком и системой пассивной безопасности в закрытом состоянии, должно быть не менее 25 см).
  • Эйрбэг пассажира отключается, если пользователи машины перевозят ребенка в детском кресле на переднем сидении, а в машине нет задних сидений, либо они не приспособлены для установки и фиксации кресла.

Имеется другая ситуация, допускающая возможность отключения пассажирской подушки, — если пассажиром будет ребенок в возрасте от 1 года до 12 лет на переднем сидении при нескольких условиях. Первое условие — если требуется частая проверка состояния здоровья ребенка, второе – отсутствие задних сидений в машине, третье — недостаточное количество места на задних сидениях, вследствие чего — вынужденное использование переднего пассажирского.

Изображение с сайта hyundai-club.kiev.ua

В любом случае, активность шторок безопасности водителя обязательна, если расстояние между туловищем и рулем составляет 25 см. Если по каким-либо причинам такое положение невозможно, то устройство следует выключить с целью предотвращения нанесения ущерба здоровью. Перечень условий, при которых допускается выключение водительской подушки безопасности: беременность, кардиостимулятор, ангина, недавняя операция на позвоночнике, астма, артрит, остеопороз, эмфизема, преклонный возраст водителя либо ношение очков.

Шаг 2. Определить, на какой срок нужна подушка

Подушку безопасности создают на основе сценариев — предположений, какие негативные события могут наступить. Каждый сам решает, к чему готовиться; чаще берут ситуации, когда компания теряет нескольких клиентов или у нее совсем нет прибыли.

Клиенты ООО «Золотко» — две сети и три небольших кофейни — закрылись на время пандемии коронавируса, печенья стали не нужны. Золотко потеряло всех клиентов в один день.

Такой сценарий называют апокалиптическим. Если бы компания потеряла не всех клиентов, а только часть, был бы негативный. В любом случае подушка безопасности должна покрывать три — четыре месяца постоянных расходов, но не больше.

Когда подушку собирают люди для себя, стремятся, чтобы она покрывала шесть месяцев постоянных расходов или больше.

С бизнесом так лучше не делать: вероятность, что наступит апокалиптический сценарий, та же пандемия, очень мала. Допустим, 10% из 100. Компания может отложить подушку на год, но в 90% случаев она выведет эти деньги из оборота — просто заморозит их и не сможет использовать для развития. И только в 10% случаев выиграет.

ООО «Золотко» тратит в месяц 500 000 рублей на постоянные расходы.

Компания планирует приобрести новую линию, что позволить выпускать больше печенья за то же время. Линия стоит 1 500 000 рублей.

Если Золотко решит создать подушку на шесть месяцев, ей придется отложить 3 000 000.

Лучше поступить так: накопить 1,5 млн на подушку безопасности, а еще 1,5 млн потратить на новую линию, чтобы больше зарабатывать.

По опыту, лучше придерживаться консервативного пути развития — не вкладывать все деньги в развитие. При такой схеме можно собрать подушку на три — четыре месяца и продолжить развиваться.

Как проверить работоспособность?

Владельцы подержанных автомобилей нередко сталкиваются с тем, что предыдущий хозяин транспортного средства уже использовал газ в пиропатронах и не удосужился их заменить на работоспособные. В итоге вопрос, как срабатывает подушка безопасности, уже не стоит. Во-вторых, максимальный срок применения аэрбегов составляет 14, а зачастую и 10 лет – этот показатель зависит от года производства авто, ее марки и даже модели. Поскольку по истечению данного периода пиропатрон обычно приходит в негодность, он подлежит обязательной замене. Соответственно, сразу после приобретения автомобиля с пробегом не лишним будет проверить функциональность активной системы безопасности. Для этого существует несколько вариантов. 

 Визуальный осмотр. Для начала нужно узнать, предусмотрены ли пневмомодушки для транспортного средства. Об их наличии свидетельствуют аббревиатура SRS либо надпись Airbag на панели и рулевом колесе. И если вокруг них заметны дефекты – царапины и пр. – то, скорее всего, система защиты уже использовалась. Причем шансы, что человек, продавший машину, позаботился о такой недешевой услуге, как замена пиропатронов, весьма невелики. Вдобавок есть вероятность, что если источник газа и был заменен, то с нарушением правил проведения данного процесса. 

Еще один признак того, что продавец на личном опыте уже убедился, как работает подушка безопасности в авто – новехонькое ветровое стекло. Очень трудно поверить, что оно не оказалось поврежденным в ДТП, поскольку замена этого элемента машины – удовольствие дорогое. Кроме того, не помешает проверка даты изготовления ремней для пристегивания. Когда они совпадают на всех автокреслах – все в порядке, аэрбеги не активировались. Ведь только мощный удар, спровоцировавший срабатывание системы защиты, может стать причиной замены ремней. 

 Включение двигателя – едва ли не самый простой и доступный способ проверки. После того, как зажигание включено, следует дождаться проявления на панели приборов надписи Airbag. Горит соответствующий светодиод недолго, он отключается уже через пару секунд. 

 Диагностика. Данный метод возможен лишь в том случае, если в машине предусмотрен разъем для диагностических работ. Как правило, он находится под «баранкой». Спустя полминуты после включения силового агрегата нужно с помощью канцелярской скрепки закрыть 2 контакта, после чего кнопки панели приборов должны заморгать. На одной из кнопок должен быть изображен человечек, а его отсутствие – прямое доказательство того, что модуль срабатывания аэрбегов элементарно отключен от бортовой сети. 

Пассивная фронтальная безопасность

Это самая распространенная разновидность и такие подушки включены в базовую комплектацию большинства современных автомобилей – для водителя и переднего пассажира. Данная мера позволяет избежать серьезных последствий в случае лобового столкновения.

Как работает подушка безопасности фронтального типа? По сути, принцип срабатывания общий, единственное различие заключается в локализации удара кузова. В данном случае система активируется при лобовом столкновении, включая косой удар в переднюю часть корпуса.

К тому же благодаря таким подушкам замедление человека происходит не так стремительно, следовательно, организм испытывает меньшие нагрузки. В свою очередь это снижает риск получения травм внутренних органов.

Водительская подушка располагается в центральной части руля, в то время как пассажирская – в верхней области передней панели. При этом каждая из них отличается своими размерами, ведь расстояние между водителем и рулевым колесом значительно меньше, нежели дистанция головы пассажира и панели. Локализация подушек обозначена значком или надписью airbag.

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.

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.

Система надува

По-другому она зовется как газогенератор. Его суть заключается в наполнении оболочки защитного устройства газом. В его состав входит пиропатрон, который, собственно, и запускает механизм. Здесь уже интересен вопрос о том, как работает датчик удара подушек безопасности?

По сути, здесь происходит замыкание контактов устройства при определенных обстоятельствах, что и приводит к срабатыванию исполнительных органов. Они в свою очередь наполняются подушки газом.

Изначально система включала лишь один этот элемент, но в современных «аэрбегах» их уже 2. Первый считается основным и обеспечивает выпуск 80% газа. Второй же — пиропатрон, подключается в случае сильного столкновения, когда человеку нужно более жесткая подушка.

Все эти составляющие должны быть в исправном состоянии, дабы обеспечить безотказное срабатывание системы.

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.

Колодийчук Андрей, специально для ByCars.ru

Возникающие проблемы

Передние подушки безопасности предназначены для защиты людей от взрослых. Поскольку дети меньше, они рискуют получить травму от её срабатывания. Поэтому они не должны занимать переднее сиденье, если в машине есть Airbag для пассажира. В авто не должны быть установлены принадлежности, которые могут ограничивать развёртывание Airbag-а или стать ракетой во время его срабатывания. Системы подушек безопасности обычно имеют контрольную лампу с индикатором. Если лампа не погаснет сразу после запуска или включается во время вождения, сверьтесь с руководством по эксплуатации и проверьтесь на СТО. Система обнаружила ошибку.

Если вы этого не сделаете, подушки могут неожиданно сработать во время ремонта, особенно во время электромонтажных работ. Это может привести к серьезным травмам, поэтому оставьте ремонт квалифицированным специалистам. Подушки безопасности разворачиваются с взрывной силой и далеки от больших пушистых подушек, которые могут себе представить некоторые люди. Не редко остаются небольшие травмы и ссадины от контакта с подушкой. Несколько изготовителей транспортных средств определяют срок службы компонентов подушек безопасности. Обычно загорается сигнальная лампа подушки безопасности, и компоненты должны быть заменены, прежде чем она погаснет.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwittervKontakte
Напишите комментарий