Подушка безопасности

Подушка безопасности — система пассивной безопасности (SRS, Supplemental Restraint System) в транспортных средствах.

Представляет собой эластичную оболочку, которая наполняется воздухом либо другим газом. Подушки безопасности широко используются для смягчения удара в случае автомобильного столкновения. Должны применяться вместе с ремнями безопасности.

Сработавшая подушка безопасности автомобиля Volkswagen Passat

История

Неким подобием подушек безопасности оснащались самолёты в 1940-х годах, первые патенты были оформлены в 50-х.

Американский изобретатель Аллен Брид создал ключевой компонент для использования подушек безопасности в автомобилях — шариковый сенсор для определения столкновения. Он представил своё изобретение в 1967 году компании Крайслер. В то время американцы редко пользовались ремнями безопасности и такая инновация, позволяющая защитить не пристёгнутых пассажиров в случае лобового столкновения, была весьма востребована.

Форд создал экспериментальную партию автомобилей, оснащённых подушками безопасности, в 1971 году (Ford Taunus 20M P7B). Первый образец подушки безопасности в серийном автомобиле был представлен в 1972 году, когда был выпущен Олдсмобиль Торонадо (Oldsmobile Toronado), модель 1973 года. В 1974 двойные подушки безопасности были опцией на некоторых крупногабаритных автомобилях выпущенных подразделениями Бьюик, Кадиллак и Олдсмобиль. Эти устройства не получили признания на рынке.

В 70-х годах, в партии из 10 000 оснащённых подушками безопасности автомобилей марки Дженерал Моторс (General Motors, GM) столкнулись с семью смертельными случаями. Предполагается, что один из них случился по вине подушки безопасности. Сила удара была небольшой, однако произошёл сердечный приступ. В то время таких случаев было слишком мало для того, чтобы достоверно установить эффективность подушек безопасности, но несмотря на это для Национальной администрации по безопасности дорожного движения (NHTSA) оказалось достаточно оснований, чтобы выступить с предложением устанавливать подушки безопасности на все выпускаемые автомобили.

Затем в 1981 году, Мерседес-Бенц вновь представила подушку безопасности, как опцию в своей последней модели W126. В системе, представленной Mercedes, при аварии сначала затягиваются ремни безопасности, а затем развёртывается подушка. Таким образом подушка безопасности больше не позиционировалась как средство, заменяющее ремни безопасности, а как способ дополнительной защиты пассажиров.

Подушки безопасности приобрели популярность, когда компании «Форд» и «Дженерал Моторс» в середине 80-х представили серийные образцы, теперь подушки безопасности стали стандартным оборудованием. Компания «Autoliv», специализирующаяся на разработке автомобильных систем безопасности, запатентовала боковую подушку безопасности и она также стала появляться в автомобилях выпуска середины 1990-х.

11 июля 1984 правительство США потребовало оснащать автомобили, выпущенные позже 1-го апреля 1989 года, подушкой безопасности для водителя либо автоматическими ремнями безопасности (сейчас эта технология не используется, она «заставляла» водителя пристёгиваться).

Несмотря на внедрение подушек безопасности в автомобили марки «Дженерал Моторс» ещё в 70-х годах, во многих других автомобилях они начали появляться только в середине 90-х.

В 2006 году Хонда представила первую систему подушек безопасности для мотоцикла, установленную на серийном образце модели «Золотое Крыло» (Gold Wing).

Что внутри?

Преимущества

Пневмоподушка дополняет ремень безопасности, предотвращая перелом шейных позвонков, посредством возвращения головы человека в подголовник и тем самым сохраняя шею прямой. Именно поэтому фронтальные подушки срабатывают только при фронтальном ударе +- 10 градусов от продольной оси автомобиля, чтобы голова точно попала в подголовник. Также они снижают опасность получения тяжелых травм, распределяя силу удара по телу пассажира.«Недавно проведенное исследование показало, что более чем 6.000 жизней было спасено благодаря подушкам безопасности».

Ранние подушки безопасности

Стандартные плечевые ремни безопасности были фактически убраны в автомобилях выпуска 70-х, оснащенных подушками безопасности, которые были призваны заменить ремни при лобовых столкновениях. Подушка безопасности на стороне пассажира была расположена в нижней части панели, что позволяло ей также защищать колени пассажира. Нижняя часть панели на водительском месте также отличалась своей выпуклостью. Дженерал Моторз назвала свою систему ACRS (Air Cushion Restraint System). Она включает в себя боковую подушку безопасности для пассажира в автомобилях выпуска 70-х и предусматривает двухступенчатое развертывание как и более поздние системы. Принцип действия основывается на использовании простого акселерометра, инициирующего химическую реакцию в специальном баллончике. В результате реакции происходит быстрое наполнение газом нейлоновой подушки, которая уменьшает перегрузку, испытываемую пассажиром в момент резкой остановки при столкновении. Подушка также имеет небольшие вентиляционные отверстия, которые используются для относительно медленного стравливания газа после удара пассажира об неё. Фронтальные подушки безопасности не должны развертываться при боковом ударе, ударе в заднюю часть либо перевороте автомобиля. Из-за того, что подушки безопасности срабатывают лишь раз и затем быстро сдуваются, они бесполезны при последующем столкновении. Ремни безопасности помогают снизить риск получения тяжелых травм во многих случаях. Они способствуют правильному расположению пассажира в кресле для максимизации эффективности подушки безопасности, а также защищают пристегнутых пассажиров при первом и последующих столкновениях. Таким образом, жизненно необходимо пристегиваться, даже в машинах, оборудованных подушками безопасности. Хотя в 60-х и 70-х годах они рекламировались как потенциальная замена ремней, в нынешнее время подушки безопасности продаются как дополнительное средство защиты. Максимально эффективно они работают вместе с ремнями безопасности. Производители автомобилей пересмотрели свою точку зрения насчет замены подушками безопасности столь необходимых ремней.

Применение

- При наличии рядом с местом водителя или пассажира хотя бы одной подушки безопасности обязательно использование ремней безопасности. Алгоритм раскрытия подушек разрабатывается в предположении, что водитель (пассажир) во время их раскрытия пристегнут ремнем. Поэтому срабатывание подушек в момент неконтролируемого резкого смещения тела человека при аварии может привести к непредсказуемым последствиям. Например, при фронтальном ударе не пристегнутый водитель получит раскрывающейся подушкой безопасности удар в голову, по силе превосходящий удар о переднюю панель (скорость раскрытия подушки — свыше 300 км/ч). В некоторых современных автомобилях раскрытие подушек безопасности при не пристегнутых ремнях блокируется, так как даже современные подушки являются эффективными только при одновременном использовании коленного или плечевого ремней безопасности.

- Необходимо находиться на расстоянии около 25 см от подушки безопасности. Расстояние измеряется от центра руля до грудины. Слишком малое расстояние опасно и может повлечь серьезные травмы.

- Подушка может серьезно ранить или убить не пристегнутого ребёнка, который сидит слишком близко к ней или же был выброшен вперед при экстренном торможении. Дети до 12 лет должны ездить закрепленными в правильно установленном, соответствующем возрасту автомобильном кресле на заднем сиденье.

- Следует избегать курения трубки при вождении. Если подушка раскроется и ударит по трубке, когда та находится во рту, это может привести к летальному исходу даже при небольшом ударе.

Смертельные случаи

Срабатывание подушки безопасности представляет собой очень быстрое развёртывание большого предмета. В то время как подушки безопасности могут защитить пассажиров при надлежащих условиях, в иной ситуации они могут стать причиной ранений или даже гибели. Подушки безопасности нового поколения раскрываются с меньшей энергией, но, несмотря на это, пассажиры должны находиться на расстоянии минимум 25 сантиметров от них, чтобы избежать нанесения ранений непосредственно самой подушкой безопасности в случае столкновения. В 1990 году был зарегистрирован первый смертельный исход, связанный с использованием подушки безопасности. Пик подобных случаев пришелся на 1997 год, когда в США было отмечено 53 подобных происшествия. В 1994 году компания TRW, специализирующаяся на выпуске автомобильных средств безопасности, представила первую наполняемую газом подушку со специальными датчиками и вскоре, способные раскрываться с меньшей силой подушки безопасности, получили широкое распространение. В 2005 году в пассажирских автомобилях появились подушки безопасности, состоящие из нескольких отдельных сегментов, наполняемых в зависимости от ситуации. К тому времени, количество смертельных случаев по вине подушек безопасности уменьшилось, в этом году было отмечено 2 летальных исхода среди детей, жертв среди взрослых нет. Однако ранения, связанные с раскрытием подушек, остаются весьма распространенными. По данным Национальной администрации по безопасности дорожного движения (NHTSA) более 50 000 людей погибло в автомобилях, оснащенных подушками безопасности.[1]. Большинство из них погибло бы даже если бы их автомобили не имели этих средств защиты, хотя узнать точное количество погибших непосредственно от подушек невозможно. Предположение NHTSA и других организаций заключается в том, что имеет смысл считать только те случаи, когда достоверно известно, что причиной гибели послужила подушка безопасности, а не те в которых она лишь могла быть причиной, иное также нелогично как утверждение, что каждый погибший в автомобиле, оснащенном подушкой безопасности, был убит именно ей. Достоверный ответ может быть дан лишь при наличии самой детальной информации о каждом случае, получение которой не представляется возможным. По иронии судьбы, широкое использование подушек безопасности сделало работу служб спасения, пожарных и полиции значительно опаснее. Подушки, которые не были приведены в действие при столкновении, могут сработать через некоторое время, нанеся ранения или приведя к гибели спасателей, находящихся внутри автомобиля. К тому же, использование боковых подушек безопасности уменьшило количество мест, в которых спасатели могут использовать гидравлические ножницы либо другие режущие инструменты для безопасного удаления крыши или дверей автомобиля. Каждый спасатель должен быть надлежащим образом проинструктирован, как правильно деактивировать подушки безопасности и избегать потенциальных угроз. Хорошей мерой предосторожности является отключение аккумуляторной батареи автомобиля. Однако, на сегодняшний день большинство блоков диагностики работоспособности системы имеют устройства, которые содержат достаточно электрической энергии для приведения подушек безопасности в действие в случаях, когда основная аккумуляторная батарея выводится из строя при столкновении. В Европе количество людей, не использующих ремни безопасности, весьма мало по сравнению с ситуацией в США, к тому же среднестатистический европеец меньше американца. Как прямой результат этих двух факторов, европейские подушки безопасности раскрываются с меньшей скоростью (примерно 200 км/ч), чем их американские аналоги (примерно 300 км/ч), и таким образом представляют собой меньшую угрозу жизни и здоровью пассажиров. Также в ранних системах существовал риск получения тяжёлой баротравмы вследствие фактически взрывного раскрытия подушек в ограниченном объёме салона. Для борьбы с повышением давления салон автоматически разгерметизируют одновременно со срабатыванием подушки, выбивая или мгновенно опуская стёкла.

Общая схема работы

Система подушек безопасности включает в себя три главных компонента:

- непосредственно сами модули подушек безопасности

- датчики определения удара

- электронный блок управления.

электронный блок управления.Модуль каждой подушки безопасности содержит в себе блок наполнения (обычно специальный пиропатрон) и легкую нейлоновую подушку с калиброваными отверстиями. Модуль водительской подушки безопасности находится в центре рулевого колеса, а пассажира — в приборной панели. Полностью наполненная газом водительская подушка имеет примерно диаметр большого надувного пляжного мяча. Пассажирская же может быть в два-три раза больше, так как дистанция между сидящим спереди пассажиром и приборной панелью гораздо больше, нежели расстояние между водителем и рулем. Подушка мгновенно наполняется газом от сработавшего пиропатрона, затем она сдувается в заданном темпе через калиброванные, тщательно рассчитанные по сечению отверстия, для того, чтобы после удара человек не был зажат в салоне и мог самостоятельно освободится. Наполненная продуктами горения от сработавшего пиропатрона подушка будет тёплая или немного горячая - это нормально.Некоторые автомобили, начиная с конца 90-х годов 20-го века стали оснащаться, помимо подушек, также системой подтяга (аварийного натяжителя) ремня безопасности. При определении ЭБУ удара и выдачи сигнала на активацию подушек безопасности, также одновременно выдаётся сигнал на активатор натяжителя ремня. Следует иметь в виду, что ремни безопасности с системой аварийного натяжения являются одноразовыми, неремонтируемыми изделиями, и в случае их срабатывания либо какой либо неисправности подлежат замене.Датчики фронтального удара расположены в передней части автомобиля и/или салоне. Автомобили могут быть оснащены одним и более датчиками, которые активируются под воздействием сил, возникающих при лобовом или близком к лобовому ударе. Датчики измеряют степень замедления, с которой машина сбрасывает скорость. Именно поэтому замедление автомобиля, при котором датчики активируют подушки, варьируется в зависимости от характера столкновения. Подушки безопасности не должны срабатывать при внезапном торможении или при езде по неровным поверхностям. На самом деле, максимальный уровень замедления при экстренном торможении составляет лишь незначительную часть от уровня, достаточного для приведения подушек безопасности в действие.При наличии в салоне боковых подушек в машине дополнительно устанавливаются датчики бокового удара, а ЭБУ более сложен, так как определяет не только сам факт удара, но и его направление, и выдаёт команду на активацию нужных в данной ситуации подушек.Электронный блок управления следит за исправностью системы подушек безопасности. При включении зажигания производится кратковременная проверка целостности нитей накала пиропатронов подачей незначительного напряжения на них, которое не может вызвать срабатывание, но достоверно определяет исправность цепей. Если блок обнаружит неисправность, загорится лампочка, предупреждающая водителя о необходимости доставки автомобиля в авторизованный центр обслуживания для диагностики системы подушек безопасности (самостоятельно вмешиваться в работу системы настоятельно не рекомендуется из-за наличия пиротехнических элементов в конструкции). Большинство блоков управления имеют в своей схеме небольшую электрическую емкость (конденсатор), которой достаточно для активации подушек при резком и полном обесточивании бортовой сети автомобиля.Некоторые автомобили без задних сидений, такие как пикапы и кабриолеты, либо задние сиденья которых слишком малы для установки детских сидений, имеют ручной переключатель on/off (вкл/выкл) для переднего пассажира, установленный на заводе. Такие переключатели для водительской и пассажирской подушки безопасности могут быть установлены квалифицированным обслуживающим персоналом по запросу владельца транспортного средства, если он отвечает определенным государственным критериям и имеет разрешение.Сперва большинство автомобилей комплектовалось лишь одной водительской подушкой безопасности (DAB), установленной в рулевом колесе и защищающей водителя (который имеет больше шансов получить травмы). На протяжении 90-х годов подушки для передних пассажиров (PAB), а затем раздельные боковые подушки (SAB), помещаемые между пассажирами и дверью, стали обычной практикой. Сейчас можно встретить достаточно недорогие семейные автомобили, оснащённые 8-ю подушками безопасности.

Защита детей

Подушка может серьёзно ранить или даже убить непристегнутого ребёнка, который сидит слишком близко к ней или же был выброшен вперед при экстренном торможении. По мнению специалистов для безопасности ребёнка необходимы следующие условия:

- Дети должны перевозиться в правильно установленном и соответствующем возрасту автомобильном кресле на заднем сиденье. Внимательно изучите соответствующий раздел в инструкции к автомобилю.

- Младенцы, перевозимые в кресле с задним расположением, (в возрасте до одного года и весом менее 10 кг) не должны находиться на переднем пассажирском сиденье при включенной подушке безопасности.

- Если ребёнок старше одного года вынужден ехать на переднем сиденье, оборудованном подушкой безопасности со стороны пассажира, то он или она должны сидеть в детском кресле ориентированном по направлению движения, или пристегнуты с использованием коленного или плечевого ремня, а сиденье должно быть отодвинуто назад насколько возможно.

Подушки безопасности для пешеходов

Разрабатываются опытные образцы подушек безопасности, расположенных снаружи автомобиля, перед ветровым стеклом. Такие подушки раскрываются от сигнала сенсора переднего бампера и предотвращают удар головы пешехода о лобовое стекло (около 80 % смертей при столкновении). Первым такую технологию получил автомобиль «Volvo V40». Подушка безопасности является частью системы «Pedestrian Detection» («Обнаружение пешехода»), способной обнаружить пешехода перед машиной или около неё. «Pedestrian Detection» состоит из расположенного в решетке радиатора датчика, камеры, находящейся на лобовом стекле за салонным зеркалом заднего вида, и компьютера, который анализирует полученные данные. Основной задачей является избежать столкновения с пешеходом. Если столкновение произошло, то система «Pedestrian Detection» работает следующим образом. Датчик фиксирует физический контакт с пешеходом, верхний конец капота, который ближе к лобовому стеклу, поднимается и одновременно выстреливает подушка безопасности, которая закрывает примерно треть лобового стекла и передние стойки.

Куртка с воздушной подушкой безопасности для мотоциклистов

Новые просторы в безопасности мотоциклов открыла система интеграции воздушных подушек в куртку, к которой принадлежит шнур-активатор и патрон, наполненный спрессованным газом. При посадке на мотоцикл необходимо пристегнуться при помощи гибкой веревки к корпусу мотоцикла. Второй конец веревки подсоединяется к запорной конструкции патрона, наполненного углекислым газом и находящегося в куртке. При падении и ударах мотоциклист, удалившийся от мотоцикла, тянет за собой крепежный кабель и этим самым открывает патрон, что приводит к автоматическому надуванию воздушной системы куртки за 0,1 — 0,3 секунды. Куртка с воздушными подушками существенно уменьшает силу ударов по туловищу и эффективно защищает жизненно важные внутренние органы мотоциклиста, а также позвоночник, шею, ребра, ключицу, копчик. Куртка с воздушными подушками для мотоциклистов и наездников венгерское изобретение, которое изобрел Штрауб Тамаш в 1976-м году.

Подушки безопасности для велосипедистов

Дизайнеры Анна Хаупт (Anna Haupt) и Тереза Алстин (Terese Alstin) из Швеции разработали прототип подушки безопасности для мотоциклистов и велосипедистов под названием Hövding, которая надувается в случае падения и предохраняет голову и шею от серьёзных травм. Подушка находится внутри водонепроницаемого тканевого чехла и в сложенном состоянии крепится вокруг шеи пилота. В момент падения подушка раскрывается за 0.1 секунду, обеспечивая защиту не хуже, чем обычный мотоциклетный шлем.

( Основа статьи взята: https://ru.wikipedia.org/ )