Принцип работы подушки безопасности водителя, устройство и разновидности

Содержание

Подушки безопасности в автомобиле

Подушки безопасности

В очередной статье из серии “Системы безопасности автомобиля” речь пойдет о еще одном важном элементе безопасности машины – подушках безопасности.

Подушки безопасности начали массово внедряться на несколько десятков лет позже ремней безопасности, поэтому они встречаются немного реже.

Тем не менее в 2022 году практически все новые автомобили (даже отечественных марок) оснащаются хотя бы одной подушкой безопасности.

Рассмотрим следующие вопросы:

Принцип работы подушки безопасности водителя, устройство и разновидности

Устройства смягчения ударов – одноразовые элементы. Сработав раз, они становятся негодными. Подушки нужно заменить в автосервисе вместе с электронными сенсорами и поврежденными деталями салона.

подушка безопасности в машине

Поездка в машине должна быть быстрой, комфортной и безопасной. Над последним условием инженеры работают со дня создания первого авто. К средствам, механизмам и приспособлениям, служащим сохранности жизни и здоровья ездоков, автомобилисты относятся с благодарностью. И хотя подушки безопасности водителя и пассажиров – давно не ноу-хау, эти девайсы до сих пор воспринимаются неоднозначно.

Подушки безопасности (Airbag) — особенности, принцип работы и назначение

Система подушек безопасности – одна из самых важных частей безопасности вашего автомобиля. При ее правильном срабатывании можно гарантировать, что вы и ваши пассажиры не пострадаете после удара, который мог бы причинить серьезную травму или смерть. Использование Airbag спасло тысячи жизней на протяжении многих лет. Но какое устройство и принцип работы подушек безопасности? Эта система чрезвычайно сложна и должна активироваться в течение миллисекунд после аварии, чтобы обеспечить защиту водителя и пассажиров.

Подушки безопасности: нокаутирующий удар или последний шанс?

Аирбеги были изначально разработаны в США в качестве альтернативы ремню безопасности. Янки – люди ленивые.

Подушка безопасности: друг и враг

Какой марки был первый автомобиль с надувными подушками и почему первоначально затея с их внедрением провалилась? В каких случаях они спасают жизнь, а в каких – убивают? Разбираемся в их истории и конструкции.

История появления подушек безопасности для автомобиля

Как срабатывают подушки безопасности автомобиля?

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.

Airbag в современных автомобилях – что это

Дебаты на тематических форумах по поводу пользы или вреда подушек безопасности (ПБ) уже не актуальны: все современные автомобили комплектуют специализированными системами прямо на конвейере. А слово «airbag» (примерный перевод с английского – «воздушная подушка») прочно прижилось в водительском лексиконе.

Сработала подушка безопасности

Сработала подушка безопасности

Аэрбег, или эйр-бэг – не что иное, как мешок с воздухом. Конструкция относится к средствам пассивной безопасности, то есть срабатывает не от действия водителя (нажатия кнопки, поворота рычага), а самостоятельно, когда в этом возникает необходимость. «Самостоятельность» системы основана на чутких сенсорах, которые оценивают внешние условия (скорость, силу удара о корпус авто) и через блок управления посылают команду исполнительным механизмам.

Пневмоподушка с молниеносной быстротой (20-50 миллисекунд) раскрывается в момент сильнейшего сотрясения, когда автомобиль налетает на препятствие или попадает в ДТП. Голова, грудная клетка, конечности находящегося в салоне человека ударяются не о твердые металлические или пластиковые элементы кузова, а об упругую, накачанную газом подушку. Так устройство спасает от травматизма и смертельных случаев.

Активные моменты пассивной безопасности по-американски

Подушки безопасности
Подушки безопасности

Подушки безопасности
Подушки безопасности

Подушки безопасности

Раньше на многих моделях для североамериканского рынка, д вухточечный ремень был дополнительно соединен с дверью и двигался по передней стойке , нужно было лишь сесть в кресло и закрыть дверь, но и это заокеанским водителям казалось слишком сложным.

После первых проб Америку охватила эйфория по поводу новомодного изобретения, даже законодатели не остались в стороне, обязав оснащать подушками безопасности все новые автомобили.

Однако мало того, что с технической точки зрения новая идея была плохо отработана, сразу же возникли сложности и с самим применением. Вообще-то, в США считали так: либо ремень — либо подушка , а это уже изначально таило в себе определенные подводные камни не только не повышая уровень безопасности, но снижая его.

Аирбег раскрывается со скоростью 300 м/с (начальная скорость полета пули пистолета Макарова — 318 м/с). Скорость срабатывания всей системы при аварии была 30-50 м/с, а водитель и пассажир во время фронтального удара за счет инерции (во время аварийного торможения, например), могли приблизится к раскрывающейся подушке практически вплотную и получить нокаутирующий удар. А если водитель в очках?

В общем, в США как приняли закон, так его и отменили, вернув Status Quo.

Введение

Модули управления подушек безопасности используют сложные алгоритмы для принятия решений о развертывании на основе оценки серьезности аварии, связанной с изменением скорости движения транспортного средства или замедления в течение некоторого времени. Из-за того, что алгоритмы управления являются ноу-хау производителя, их фактические значения порогов скорости, ускорения, или деформации (пути) для развертывания подушки безопасности при столкновении не известны. Значения этих параметров и алгоритмы производители автомобилей не разглашают, ограничиваясь декларативными «сильный удар» или «удар достаточной силы» в руководствах владельцев, а дилеры их просто не знают, при этом разыгрывая перед клиентами спектакли с тестирующими модули управления приборами.

Действительно, столь размытые критерии нетехнического характера создают тупиковые ситуации при предъявлении судебных претензий со стороны владельцев автомобилей, у которых подушки безопасности не сработали в ДТП, или сработали произвольно без видимых причин. Это так же создает благоприятную почву для мошеннических инсценировок ДТП, заключающихся в «перекидке» на практически не деформированный автомобиль панелей со сработавшими подушками безопасности.

Однако величины технических параметров, необходимые для развертывания подушки безопасности, могут быть установлены путем исследования результатов лабораторных краш-тестов автомобилей конкретных производителей.

Сколько подушек безопасности бывает

Комплектация пассивными средствами безопасности зависит от марки автомобиля и расчетной численности ездоков. Так как как ПБ влияет на цену автотранспорта, недорогие модели оснащают одной или двумя фронтальными устройствами – для водителя и рядом сидящего лица.

Подробная схема комплектаций автомобилей системами аэрбег выглядит так:

Схема комплектаций автомобилей системами аэрбег

Схема комплектаций автомобилей системами аэрбег

Устройство

В устройстве любой airbag можно выделить три основных элемента:

  • Модуль подушки безопасности, включающий непосредственно саму подушку и сопутствующие ей механизмы фиксации и срабатывания(пружина, контактное кольцо и пиропатрон).
  • Датчики удара(деформации).
  • Модуль контроля работы системы.

Модуль контроля включает в себя систему регистрации данных от датчиков столкновения, систему диагностики состояния подушек безопасности(их исправности) и систему оповещения водителя в случае обнаружения неисправности в работе системы(сигнальную лампу).

Датчики деформации представляют собой устройства, которые стоят в разных участках частях машины и сработают при чрезмерно резких изменениях в скорости движения автомобиля.

Основными элементами модуля подушки безопасности являются разъем подушки безопасности, часовая пружина и контактное кольцо(для подушки, устанавливающейся в рулевое колесо), пиропатрон, газогенерирующий элемент, крышка и сама подушка. Подушка безопасности производится из тонкого нейлона толщиной порядка полумиллиметра, который обладает достаточной прочностью для торможения летящего по инерции тела водителя(пассажира).

Устройство подушки безопасности

Пиропатрон представляет собой детонирующее устройство, которое своей детонацией способствует выбросу из газогенерирующего элемента газа, раздувающего подушку за доли секунды.

Газогенератор

Часовая пружина является специфическим для рулевой airbag элементом, который способствует бесперебойной подаче питания на модуль и его связь с модулем контроля. Разъём подушки обеспечивает подключение модуля к системе контроля, а так же оповещение о наличии проблем в работоспособности подушки при плохом подключении.

Во время проведения технических работ разъём предотвращает случайное срабатывание подушки.

Крышка подушки безопасности(она же заглушка) является декоративным элементом, скрывающим подушку безопасности от глаз до момента срабатывания.

Шансы на выживание по-немецки

Однако заокеанские метания с новой системой не прошли мимо европейских автопроизводителей, в частности, новинкой заинтересовалась небезызвестная фирма Bosch . Ею, в сотрудничестве со Штутгартским концерном Mercedes-Benz , были изучены слабые и сильные стороны новинки, подкорректировали некоторые технические моменты — скорость срабатывания пиропаторона, необходимое отрицательное ускорения на датчике удара, объем колокола аирбега для водителя и пассажира, в общем, понадобилось почти 10 лет и около 3000 краш-тестов , чтобы в конце-концов, на флагмане S-класса, модели Mercedes-Benz W 126, впервые в Старом Свете появились аирбеги. Произошло это в 1981 году.

Знаковым моментом, которые превратили наконец, SRS из непонятной безделушки действительно в систему безопасности, стало то, что автопроизводитель обязал пассажиров пристегиваться ремнями во всех случаях, находясь в автомобиле, иначе аирбеги могут не повысить шансы на выживание при аварии, а напротив, понизить их.

Как устроены современные подушки?

В конструкции самой подушки нет ничего особенно хитрого – это мешок из тонкой ткани (обычно нейлона). Часто мешки эти имеют несколько камер. Например, пассажирская фронтальная разделена на более крупную нижнюю секцию для тела и более мелкую – для головы. Мешок уложен в компактную капсулу и пересыпан тальком или крахмалом, чтобы не слеживался. Именно этот порошок после срабатывания системы порою летает в воздухе.

Изначально было понятно, что надувать подушки безопасности надо очень быстро – за 20-50 милисекунд. С 70-х годов прошлого века единственно возможным средством для этого остается маленький взрыв, в результате которого выделяется газ, который заполняет пространство внутри мешка. Взрыв обеспечивает пиропатрон, который подрывает кусок топлива из азида (не путать с оксидом!) натрия, нитрата калия и диоксида кремния. В результате взрыва образуется безвредный нетоксичный азот. Бывают также гибридные блоки наполнения, в которых заряд твердого топлива – всего лишь “пробка”, затыкающая баллон со сжатым азотом. Сила взрыва ниже, и шума тоже меньше.

В современных автомобилях команду на выстреливание подушек дает электронный блок управления, который собирает информацию с датчиков удара. Датчиков очень много, и компьютер может различать, в какую сторону пришелся удар. Поэтому если машину стукнули в бок, фронтальные подушки не сработают. Более продвинутые системы также учитывают силу удара и даже вес пассажира, регулируя количество газа, поступающего в подушку и, соответственно, её размер.

Безопасность превыше всего!

новейшие разработки Volvo новейшие разработки Volvo

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.

Сколько подушек безопасности бывает в современных автомобилях?

В 2021 году выпускаются всего несколько старых моделей автомобилей, в которых вообще нет подушек. С каждым годом их остается все меньше.

Количество подушек 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Фронтальная подушка водителя + + + + + + + + + +
Фронтальная подушка переднего пассажира + + + + + + + + +
Боковые передние подушки (2) + + + + + + +
Шторки (2) + + + + +
Коленная подушка водителя + + + + +
Боковые задние подушки (2) + + +
Коленная подушка переднего пассажира +

В большинство современных автомобилей устанавливаются от 2 до 7 подушек безопасности. 8, 9 и 10 подушек можно встретить только на нескольких моделях машин.

Где размещаются подушки безопасности?

Традиционно фронтальные подушки располагаются в корпусе ступицы руля для водителя и в приборной панели для пассажира. Боковые же подушки могут размещаться в разных местах: в дверях или над ними, в стойках или спинках сидений. Часто встречаются комбинированные решения: например, из слота над дверью выстреливает шторка для защиты головы, а из кресла – вторая подушка пониже для защиты грудной клетки, живота и таза.

Ноги от контакта с жестким пластиком приборной панели защищает коленная подушка, которая «зашита » под рулем. В 2009 году с подачи Toyota появились также центральные подушки – они расположены в спинке сиденья или в подлокотнике и предотвращают травмы, которые при боковом ударе могут нанести друг другу водитель и пассажир.

История датчиков удара

Ранние системы раскрытия подушки безопасности использовали для обнаружения удара механические датчики, которые затем были изъяты из употребления на американском рынке около 1994 года. Такие датчики, как, например, «rolamite», содержали металлические ролики, стабилизированные в положении режима ожидания с помощью пружины или магнита.


При ударе за пределами предназначенного порога пружина или магнит не могли больше удерживать металлическую массу на месте. Масса перемещалась и нажимала на контакт, посылая электрический сигнал на модуль управления подушки безопасности. Системы с механическими датчиками, как правило, неточны в интерпретации небольших столкновений. Движения в механических датчиках может быть недостаточно при лобовых столкновениях, из-за чего срабатывание может происходить с задержкой. Современные датчики удара сейчас основаны на микроэлектромеханических системах (MEMS).

Датчики столкновения

Наиболее важными частями успеха системы подушек безопасности являются датчики столкновения. Эти небольшие части электроники предназначены для того, чтобы сообщить, когда автомобиль повреждается в результате несчастного случая. Они реагируют на несколько разных наборов стимулов, включая внезапную остановку и повышенное давление (когда куски автомобиля перемещаются из-за силы столкновения) и т. д.

Сенсоры подушек безопасности, расположенные в передней части кабины, контролируются различными типами датчиков, которые измеряют:

  1. скорость колеса
  2. состояние пассажира
  3. давление и удар тормозов
  4. и другие индикаторы состояния авто

Датчики передают сигналы в блок управления подушкой безопасности, который анализирует данные и может управлять функциями безопасности, такими как:

  1. блокировка ремня безопасности
  2. автоматические дверные замки
  3. развёртывание подушки безопасности.

В автомобиле используется два типа датчиков — электрические и механические.

Некоторые используют электромеханический механизм «шарик и трубка», который в основном состоит из небольшой трубки, содержащей выключатель цепи и шар, удерживаемые вместе небольшим магнитом. Когда происходит столкновение, шарик выталкивается из магнита и катится вперед в трубке, нажимая выключатель, который замыкает электрическую цепь.

датчик Airbag

Другие электрические конструкции в принципе аналогичны, используя металлический ролик или подпружиненные грузы вместо шара, или в новых автомобилях — акселерометр для отключения датчика.

Механические датчики работают независимо от электрической системы и реагируют аналогично электрическим датчикам, с конструкцией, которая приводит в действие ударник, запускающий небольшой взрыв после аварии.

Поскольку механический датчик не требует источника питания, его нельзя отключить, как электрический датчик, когда аккумулятор отсоединен.

Успех системы подушек безопасности зависит от того, что датчики столкновения работают, не только точно, но и очень быстро, поэтому это самая дорогая и технологически продвинутая часть системы подушек безопасности.

Когда раскроется колокол?

Подушки безопасности
Подушки безопасности

Подушки безопасности
Подушки безопасности

Подушки безопасности
Подушки безопасности

Подушки безопасности
Подушки безопасности

Подушки безопасности
Подушки безопасности

С тех самых пор исследования в этой области не прекращаются. Сложных моментов огромное количество: с появлением новых технологий ведутся работы над всеми узлами и элементами, которые заставляют раскрыться колокол SRS именно в нужное время , корректируется активная фаза непосредственной работы системы во время аварии.

Если раньше, например, думали, что подушка должна сдуваться моментально, то теперь, после анализа огромного количества ДТП, считается, что колокол должен держаться примерно 10 секунд , дабы защитить водителя и пассажиров в случае повторного/повторных столкновений — в современном мире, при огромных скоростях и плотном трафике, ДТП, как правило, не ограничиваются единичными контактами, особенно на загородных трассах.

Система SRS ныне уже приобрела законченность в плане формы и состоит из блока управления, датчиков и самих подушек, ну а смысле содержания совершенству нет пределов — например скорость срабатывания снизилась до 20 миллисекунд , как и скорость наполнения колокола — до 200 м/сек . (в Европе).

Появились SRS для коленей, боковые аирбэги, в общем, при аварии, люди в хорошем автомобиле, теперь окружены сверхпрочной нейлоновой тканью практически со всех сторон и защищены от стекол, и ударов о силовые элементы кузова, но это в идеале.

В принципе, конструкция уже довольно близка к этому самому идеалу, обидно то, что если все же произойдут какие-то сбои в электрических цепях SRS , то результаты могут быть самыми плачевными .

Кстати, спасатели, которые специализируются на автокатастрофах, специально изучают схемы прокладки проводов SRS, дабы, вырезая пострадавших в аварии не спровоцировать позднее срабатывание аирбэгов.

К чему эту может привести в салоне искореженного автомобиля, думаю, объяснять не надо. Раньше, чтобы не произошло непоправимого, достаточно было скинуть клемму с аккумулятора, зато теперь SRS имеют автономный источник питания и обесточивание бортовой сети машины уже не гарантирует успеха.

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.

Принцип работы системы подушек безопасности

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.

Новые системы распознавания удара

Новые датчики MEMS удара измеряют ускорение акселерометром, который посылает непрерывный поток данных в модуль управления подушки безопасности. Акселерометры, как правило, пьезоэлектрические или переменно емкостные датчики. Наиболее распространенным MEMS акселерометр, который используется сегодня, ADXL-50 производства Analog Devices.


Автору приходилось встречать заключения законченных идио «нечитающих» автоэкспертов, в которых они визуальным осмотром или органолептическим методом устанавливают неисправность датчика удара. Их логика ограничена примитивной цепочкой «был удар – подушки не сработали – значит, не исправен датчик удара». На самом деле процедуры тестирования таких датчиков основаны (на не утвержденных Минюстом, и, значит, на не признаваемых госэкспертами научными) алгоритмах типа Гаусса-Ньютона, требуют наличия специального программного обеспечения и оборудования. Примеры многочисленных тестов можно посмотреть на ютюбе, а при необходимости можно найти на сайте производителя официальный регламент тестирования и калибровки конкретной модели датчика.

https://youtu.be/ycThnu3k_vc

По мере того, как прицеленные к упругим элементам массы движутся относительно корпуса датчика за счет ускорения, специальные пластины, прикрепленные к массам, приближаются к другим неподвижным пластинам. Изменение расстояния между пластинами влияет на емкость датчика, или на способность удерживать электрический заряд. Это изменение емкости легко измеряется, и затем превращается в изменение напряжения. Изменение напряжения напрямую зависит от силы инерции из-за ускорения, а показания интерпретируются модулем управления подушки безопасности как ускорение. Алгоритм модуля управления может определить, является ли развертывание подушки безопасности необходимым, на основе заложенной в него математической модели импульсов ускорения во времени.

По каким косвенным причинам постоянно горит лампочка подушки безопасности

В то же время, даже если все звенья системы пассивной безопасности будут функционировать как положено, все равно может гореть лампочка. Объясняется это тем, что в систему SRS входит множество электронных средств и кабелей. Поэтому ошибка может появиться вовсе не из-за проблем с подушками.

Горит лампочка подушки безопасности

На это способны повлиять следующие факторы:

  • Аккумулятор старый, поэтому напряжения недостаточно, чтобы система работала полноценно.
  • Память управляющего блока электроники повреждена в результате какого-то ДТП. Столкновение или удар так или иначе отразятся на системах автомобиля. Поэтому после аварии память лучше обнулить. А иногда, чтобы индикатор подушек перестал гореть, без перепрошивки не обойтись.
  • Изнашивается пиропатрон, как и другие базовые узлы автомобиля. Это происходит тогда, когда транспортным средством активно пользуются больше десятилетия.
  • Возникает сбой программ. Его основные причины – это чип-тюнинг или неверное обновление программного обеспечения.

Система SRS как локальная опасность

Автомобиль — вообще источник повышенной опасности и об этом надо всегда помнить. На фоне общей опасности, система SRS представляет собой опасность локальную, если не соблюдать определенных правил, которые, кстати, всегда оговорены фирмой-производителем. Но везде «защиту от дурака» не поставишь, возможно, когда-то ее удастся внедрить и в этой области, но пока беспечность и невнимательность могут привести к самым фатальным последствиям, особенно это касается детей .

Чем меньше ребенок, тем больше подстерегающая его опасность от этой системы безопасности (простите за тавтологию). Подушка, летящая в лоб на скорости 200-300 м/с и взрослого не порадует, чего уж говорить о ребенке, который при столкновении, наверняка проскользнет под ремнями. Поэтому, при наличии у машины SRS, применение детского кресла становится жизненно важной необходимостью и об этом стоит всегда помнить.

Для мотоциклистов и велосипедистов

В 2006 году дебютировал первый мотоцикл с подушкой безопасности – большой чоппер Honda Goldwing. Подушка встроена в его переднюю панель и в целом похожа на автомобильную. Пока что технология не нашла широкого применения у конкурентов.

Мотоциклисты, особенно экстремалы, предпочитают «автомобильным» решениям… костюмы с подушками. Капсула с ней расположена на шее, при падении она раскрывается как воротник, и вместо твердого асфальта байкер бьется головой о мягкую ткань.

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.

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.

Процесс принятия решения

Модуль управления подушки безопасности (ACM) получает непрерывный сигнал от каждого датчика MEMS и записывает данные в течение определенного периода после специфического события. С помощью центрального процессора (CPU) он выполняет алгоритмические вычисления и дает или не дает команду для развертывания подушки безопасности. Алгоритмы определения степени тяжести удара работают путем оценки одного или нескольких кинематических параметров (ускорение, его производных или интегралов), список которых приведен приведены в таблице 1 ниже. Примеры блок-схем алгоритмов принятия решения показаны на следующих рисунках.

Таблица 1.

Блок-схема алгоритма, использующего параметры: изменение скорости, путь и плотность энергии.


Блок-схема алгоритма, использующего параметры: замедление и рывок (толчок).


Блок-схема алгоритма, использующего параметры: ускорение и изменение скорости.


Варианты алгоритмов
Системы распознавания удара сильно различаются между патентами. Большинство систем, запатентованных после 1995 года, используют изменение скорости «дельта-V», ускорение, или рывок, как параметры для включения системы пробуждения и для раскрытия подушек безопасности. Последние системы также включают системы анализа наличия пассажиров и анализа расстояния до пассажира. В подходах, использованных в период между 1995 и 2008 годами несколькими изобретателями, различия весьма существенны. Однако команда для срабатывания подушек безопасности зависит от одного или более из набора основных кинематических параметров, описанных выше.

Горит лампочка неисправности подушек безопасности: решение проблем автолюбителями

  1. Чистим клеммы

«С такой проблемой сталкиваются нередко. Я сам смог устранить неисправность. Для этого сначала вынул ключ, вытащил бардачок и разъединил желтые провода. То же самое проделал под водительским креслом: клеммы вынул, почистил и вернул обратно. Затем все собрал и завел авто. Если эти действия не дают результат, стоит снова проверить клеммы и на несколько минут отключить аккумулятор».

«Ошибку должен убрать дилер, поэтому можно сразу обратиться к нему. Или найти того, у кого есть специальное устройство для сброса ошибки. Но если после этого лампочка снова будет гореть, значит, проблема в контактах, и она никуда не делась. Нужно их «прозвонить».

«Жара ни на что не влияет, после целого дня на солнцепеке с системой все хорошо. Никогда не «прозванивайте» контакты при включенной SRS. Подушки могут рвануть. Поэтому от них необходимо отсоединить разъемы и проверить систему на короткое замыкание. Подушечные концы можно только осмотреть. Если будет возможность, стоит попробовать подменный блок SRS. USB K-Line и программа для диагностики нужны владельцу автомобиля, чтобы сделали все без обмана».

«От ошибки 47 в своей системе я избавился. Проблема была в разъемах под креслами. Сначала проверил их под сиденьем водителя – ничего не нашел. Проделал то же самое под соседним – все получилось. Сейчас все хорошо!»

«Что делал я: сначала включил зажигание, но мотор не запускал, сбросил клемму и выждал пару минут. Потом вернул клемму на место, выключил зажигание и опять включил. Пока иммобилайзер проверяет систему, нужно ждать, а когда подаст сигнал – запустить двигатель. В результате ошибка пропала, и лампочка больше не горит!»

Человек в очках на «ираплане»

Подушки безопасности
Подушки безопасности

Подушки безопасности

Например, японцы ныне решают вопрос с «человеком в очках» – при срабатывании, основной колокол подушки ориентирован на грудь, а верхняя подушка даже в пиковом случае до лица не долетает. В общем, перспективные разработки ведутся, а ч то касается проколов , то в абсолютном выражении количество спасенных жизней системой SRS огромно, а проблемы, которые она доставляет, на этом фоне исчезающе малы.

А противникам технического прогресса стоит напомнить один знаковый диалог из рассказа Василия Шукшина «Космос, нервная система и шмат сала».

« — А то. ирапланов понаделали – дерьма-то.
— А тебе больше глянется на телеге?
— А чем плохо на телеге? Я если поехал, так знаю: худо-бедно – доеду.
А ты навернесся с этого свово ираплана – костей не соберут».

В любом случае, каждый решает сам, какую именно позицию занять ему в вечном споре старого и нового.

Немного статистики

Пик активности исследований, касающихся эффективности подушек безопасности, пришелся на начало 2000-х. Подушки получили массовое внедрение с начала 90-х, и спустя десятилетие у исследователей появилась база для изучения.

В 2001 году американская Администрация по дорожной безопасности (NHTSA) сделала вывод, что за первое десятилетие подушки безопасности спасли более 8 000 жизней. В 2009 году NHTSA рассчитало, что при условии, когда ремни безопасности пристегнуты, фронтальные подушки сокращают риск смерти на 11%.

В 2003 году медики Элиза Брейвер и Сергей Кириченко изучили данные аварийности в США в 1999-2001 годах, и пришли к вполне ожидаемому выводу, что наличие в автомобиле боковых подушек безопасности существенно снижает риск гибели при боковом столкновении. Статистику собирали исключительно по современным на тот момент автомобилям 1997-2002 модельных годов.

А теперь конкретика: за два года при боковых столкновениях в машинах вообще без боковых подушек погибли 1 800 человек, в автомобилях, оборудованных только подушками для защиты торса, – 105 человек, а в ТС с надувными шторками для защиты головы – всего 35 человек. Выходит, что наличие боковых подушек снижает риск смерти в ДТП на один-два порядка. Хороший повод задуматься о комплектации вашего автомобиля.

Стоит отметить, что любая аналитика статистики – это нечто условное. Всегда сложно выявить точную причину смерти человека при ДТП и уж тем более понять, почему выживший в аварии человек не умер. Весьма полезными в данном случае оказываются натурные испытания автомобилей с подушками, то есть краш-тесты.

«Умные» подушки безопасности.

сработавшая подушка безопасности Volkswagen сработавшая подушка безопасности Volkswagen

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.

Как происходит срабатывание аэрбега

Когда автомобиль столкнулся с объектом:

  1. Сенсор фиксирует удар, передает данные в ЭБУ системы: на это уходит 3 миллисекунды.
  2. Электронный блок посылает команду газогенератору.
  3. Срабатывает детонатор. Заряд из таблеток натриевой кислоты взрывается, образуя аргон или озон.
  4. Этот газ проходит через фильтр, где частично теряет температуру, и под давлением до 250 мПа поступает в подушку.
  5. ПБ, разорвав защитную накладку, выстреливает уже через 30-50 миллисекунд с момента, как датчик зафиксировал столкновение.
  6. Человек ударяется о мягкий буфер, который на 90% гасит энергию удара.

«Колокол» опадает, выпустив безвредный газ через специальные отверстия.

На какой скорости

Пороговое значение скорости автомобиля, при которой срабатывают эйр-бэги, составляет 22 км/час. Но скорость – не основной показатель для активации системы, ведь в машину могут врезаться во время стоянки. Поэтому датчики учитывают, прежде всего, силу и направление удара.

Как срабатывают во время аварии

Столкновение с неподвижным объектом может быть только фронтальным. Но с другим авто – передним, по касательной или торцевым. Значительный удар, однако, можно получить и сзади.

Машины переворачиваются, кувыркаются: в этот момент создаются предпосылки для раскрытия одного или нескольких видов подушек. Фронтальные «колокола», приняв голову человека, сдуваются сразу, боковые – держат давление в течении 7 секунд на тот случай, если автомобиль перевернется несколько раз.

Оценка пороговых значений

При столкновении величина деформации С (в дюймах) при заданной скорости удара V (в милях в час) связана с отношением жесткости транспортного средства k (в фунт/дюйм) и его весом w (в фунтах) с помощью следующего уравнения:

Время от начала воздействия до момента достижения максимального импульса при ударе:
Заменяя в первом выражении отношение C/V из второго выражения, получаем:
Жесткость автомобиля k может быть определена из результатов краш-тестов с учетом массы автомобиля m, деформации C, и скорости удара V. Жесткость автомобиля рассчитывается по формуле:

Таблица 2 показывает соответствующий спектр замедлений и деформаций (перемещений) в краш-тестах на фронтальный удар, для автомобилей, на которых имеются подушки безопасности, учитывая расчетное время для максимального импульса удара и для различных автомобилей по жесткости и массе.

Таблица 2

Видно, что нет существенной корреляции между весом автомобиля и его жесткостью. Две машины аналогичного веса могут иметь очень разные значения жесткости, как видно из сравнения 2010 Ford Fusion и 2010 Toyota Prius. Оба транспортных средства имеют примерно одинаковый вес автомобиля, но жесткость переда Toyota Prius значительно больше, чем жесткость Ford Fusion. Так как величина деформации и продолжительность воздействия на Ford Fusion больше, подушке безопасности Ford Fusion нужно будет раскрыться в пределах значения замедления меньших, чем те, которые требуются для Toyota Prius.

Испытания подушек

Подушки безопасности нужно испытывать в деле, поэтому самыми объективными критериями их оценки являются результаты краш-тестов. Как известно, в мире существует несколько национальных стандартов. В частности, в Евросоюзе используют протокол Euro NCAP, в США — IIHS и NHTSA, в Японии — JNCAP, а в Китае — C-NCAP. Последний, как нетрудно догадаться, наиболее либеральный из всех.

Иногда краш-тесты помогали выявлять конкретные недостатки именно подушек безопасности. Так, в 1998 году, когда по методике Euro NCAP разбили BMW 5-й серии в кузове Е39, то стало понятно, что подушки срабатывают слишком медленно. Датчики удара и блок управления подушками модернизировали, и только после этого «пятерка» пошла в продажу.

В 2012 году уже известная нам американская организация NHTSA провела отдельные стендовые испытания. контрафактных подушек. Видео, которое они опубликовали по итогам тестов, впечатляет. Неоригинальные дешевые подушки, которые часто предлагают на автосервисах в качестве замены дорогим оригинальным, раскрываются неполностью или вовсе взрываются.

Еще одно интересное испытание связано с детскими креслами. Как известно, если ребенок сидит на переднем сиденье в кресле, пассажирскую подушку надо отключать, иначе она больно ударит малыша по лицу. Что, собственно, и доказали исследователи в ходе краш-теста.

Интересен и российский опыт. Так, журнал «Авторевю» проводил испытания Лады Калины по собственной методике, сравнивая результаты для одинаковых машин с подушками безопасности и без оных. Первая Калина набрала 8,4 балла из 16 возможных, а вторая — 5,6 балла. Таким образом, главную роль в обеспечении безопасности человека внутри автомобиля играет конструкция последнего: в частности, насколько хорошо поглощается и как распределяется по кузову сила удара. Подушка – вещь вспомогательная.

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.

Нужно ли пристегиваться?

Как мы уже знаем из истории, подушки безопасности не смогли стать заменой ремням безопасности. И всё-таки некоторые несознательные водители ездят без ремней в надежде на то, что в случае аварии подушка спасёт им жизнь. Но в действительности при отсутствии ремней подушка превращается из помощника в смертельно опасного врага.

Дело в том, что при столкновении подушка вылетает навстречу водителю или пассажиру со скоростью от 200 до 300 километров в час. Если человек не пристегнут, он рискует встретиться «лицом к лицу» с не до конца раскрытой подушкой и получить удар более сильный, чем от столкновения с рулем или приборной панелью.

Человек должен находиться на расстоянии не менее 25 сантиметров от места, откуда вылетает подушка. Поэтому жизненно необходимо всегда пристегиваться, а еще не забывать отключать пассажирскую подушку, если на переднее сиденье устанавливается детское кресло.

Стреляные подушки

Подушка безопасности – штука сугубо одноразовая. Если она выстрелила, то придется менять весь модуль вместе с мешком и блоком наполнения. Стоимость такого модуля обычно довольно высока. Например, на Ford Focus 2 модуль водительской подушки стоит около 21 000 рублей, а на Opel Astra H – и вовсе 44 000.

Фото: by alegri / 4freephotos.com

Поэтому совершенно не удивительно, что когда автомобиль продают после ДТП, то вместо подушек ставят внешние заглушки и перепрошивают блок управления таким образом, чтобы компьютерная диагностика не показывала ошибок. Достоверно установить, «стреляла» ли подушка, невозможно. Поэтому при покупке подержанного автомобиля уделяйте внимание другим признакам участия в аварии, таким как перекрашенные элементы кузова и ржавчина.

Принцип действия

Срабатывание подушки безопасности

В общих чертах, принцип работы airbag таков: после удара авто сработают датчики, которые находятся в машине. Как только они сработают и пошлют сигнал в устройство управления airbag, последнее определяет, сколько и какие airbag нужно активировать. Затем, подаётся сигнал и срабатывает пиропатрон, находящийся в airbag, раздувая подушку.

Принцип работы подушки безопасности

Теперь более подробно. При попадании автомобиля в аварию, в результате удара машина приобретает нехарактерное для неё ускорение, а так же получает повреждения. Резкое изменение скорости в результате удара — условия срабатывания подушек безопасности. Указанные изменения моментально фиксируется соответствующими датчиками. Датчики передают информацию в модуль управления, откуда сигнал идёт уже на конкретные модули подушек безопасности.

При получении сигнала к срабатыванию, в модуле подушки безопасности детонирует пиропатрон. Высвобождающийся в результате объём газа раздувает подушку безопасности за считанные доли секунды.

Сколько времени это занимает? Как правило, время срабатывания составляет порядка 15-25 миллисекунд. Такой короткий промежуток времени обусловлен необходимостью надува подушки прежде, чем она произведёт контакт с телом. В противном случае, удар о подушку будет не только не смягчающим, но может стать причиной серьёзных травм, и даже смерти. Такие случаи имели место на первых этапах истории развития подушек безопасности. Современные airbag лишены этих недоработок. Помимо мгновенного раскрытия, они имеют и такую особенность строения, как газоотводные отверстия. Это значит, что подушка начинает сдуваться почти сразу после срабатывания, тем самым компенсируя чрезмерное давление на тело пострадавшего не давая ему задохнуться(в случае с фронтальными подушками).

Что дальше?

Итак, за последние 30 лет подушки безопасности из причудливого аксессуара дорогих автомобилей вроде Mercedes-Benz S-class стали совершенно обязательным атрибутом любого современного автомобиля, в том числе и в России (за редким исключением). Современный водитель десять раз подумает перед тем, как садиться в машину без подушек.

Как будут развиваться подушки в дальнейшем, можно только догадываться. Скорее всего, они просто станут ещё более массовыми: технология производства постепенно удешевится, и не за горами тот день, когда мы увидим бюджетные автомобили с полным набором подушек, включая коленную и «шторки». Возможно, конструкторы уделят больше внимания безопасности задних пассажиров, и, разумеется, широкое применение должна найти технология Volvo для защиты пешеходов.

Неисправности подушек безопасности

При эксплуатации автомобиля могут возникнуть проблемы, связанные с работой подушек безопасности. При этом на приборной панели загорается специальная лампочка, сигнализирующая о неисправности. В данном случае требуется доставить автомобиль в сервисный центр для устранения неисправности.

В заключение хочу отметить, что подушки существенно повышают безопасность водителя и пассажиров автомобиля. Так что чем больше подушек в машине, тем лучше. Скорее всего подушки безопасности никогда и не пригодятся, но на всякий случай они должны быть припасены.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий