Как работает подушка безопасности: Airbags – технология и правила использования подушки безопасности

Содержание

Airbags – технология и правила использования подушки безопасности – Богдан-Авто

21 августа15.11.2019

Post Views: 12 430

Главная задача подушки безопасности – предотвратить удар водителя и пассажиров о руль, стекло или корпус автомобиля. Подушки срабатывают при ударе, когда скорость автомобиля превышает 20 км/час. При столкновении подушка безопасности накачивается за долю секунды, при этом мгновенную скорость раскрытия обеспечивают пиротехнические элементы, которыми оснащен эирбег. В процессе раскрытия подушки безопасности задействованы следующие составляющие:

При столкновении датчик пересылает сигнал блоку управления, который идентифицирует серьезность удара и дает команду для раскрытия подушки безопасности. Это происходит в течении 10-20 миллисекунд. После сигнал поступает в газогенератор, в котором срабатывает пиротехнический заряд. В результате выстрела пиропатрона, смесь азида натрия и нитрата калия воспламеняется, выделяя газ (азот), который расширяется и надувает подушку безопасности. Весь процесс длится около 20-30 миллисекунд. В надутом состоянии подушка остается всего пару мгновений, так как газ быстро рассеивается через крошечные отверстия в камере.

В зависимости от конструкции, подушки безопасности раскрываются со скоростью 200-300 км/час и при игнорировании правил безопасности могут серьезно травмировать человека. Для эффективной работы подушек безопасности, следуйте следующим рекомендациям:

Во-первых, проверяйте контрольную лампу. При зaжигaнии aвтoмoбиля пpимepнo нa 3-4 ceкунды зaгopaeтcя кoнтpoльнaя лaмпa. Еcли лaмпa пoгacлa, этo cвидeтeльcтвуeт o тoм, чтo вcя cиcтeмa бeзoпacнocти иcпpaвнa и гoтoвa к paбoтe. Еcли жe лaмпa продолжает гopеть кpacным cвeтoм – это признак неисправности cиcтeмы. В этом случае, немедленно обратитесь на СТО.
Во-вторых, всегда пристегивайтесь ремнем безопасности. При столкновении ремень значительно замедляет движение тела и ограничивает его амплитуду. В результате, подушка безопасности эффективно смягчает удар. В противном случае, если в момент аварии ремень безопасности не был пристегнут, сработавшая подушка за счет очень высокой скорости раскрытия может травмировать водителя или пассажира. Это может привести к черепно-мозговой травме.
В-четвертых, позаботьтесь о безопасности детей. Дети возрастом до 12 лет должны перевозиться в автокресле на заднем сиденье. Если Вам необходимо установить автокресло на переднем сиденье, отключите при возможности подушку безопасности со стороны пассажира, либо отодвиньте сиденье максимально назад.

В наши дни уже никого не удивишь наличием в машине подушки безопасности. У многих солидных автопроизводителей она имеется уже в базовой комплектации большинства моделей. Вместе с ремнем безопасности подушки весьма надежно защищают находящихся в машине людей в случае столкновения и снижают число летальных исходов на 30 %.

Идея использовать в автомобилях надувные подушки безопасности была реализована в начале 70-х годов прошлого столетия в США. Толчком послужило изобретение Алленом Бридом шарикового сенсора — механического датчика, определявшего резкое снижение скорости в момент удара. А для быстрой закачки газа оптимальным оказался пиротехнический метод.

Внедрение подушек стало поводом для массового отказа от применения ремней безопасности, которые в Америке и так не пользовались популярностью. Однако оказалось, что выстреливающий со скоростью около 300 км/час баллон с газом может нанести значительные увечья. В частности, были зафиксированы случаи переломов шейных позвонков и даже несколько летальных исходов.

Опыт американцев учли в Европе. Примерно 10 лет спустя Мерседес-Бенц внедрил систему, в которой подушка не заменяла, а дополняла ремни безопасности. Такой подход стал общепринятым и используется до сих пор — подушка срабатывает после затягивания ремня.

В применявшихся поначалу механических датчиках грузик (шарик) в момент столкновения смещался и замыкал контакты, запускавшие срабатывание системы. Такие датчики были недостаточно точными и сравнительно медленными. Поэтому на смену им пришли более совершенные и быстродействующие электромеханические сенсоры.

Подушка безопасности (air bag) представляет собой мешок из прочного синтетического материала. При срабатывании он практически моментально наполняется газом. Материал покрыт смазкой на основе талька, которая способствует ускоренному раскрытию.

После старта мотора блок управления проверяет исправность системы и выдает соответствующий сигнал на приборную панель. В момент столкновения он анализирует сигналы от сенсоров и в зависимости от скорости движения, скорости замедления, места и направления удара запускает активацию нужных подушек безопасности. В некоторых случаях все может ограничиться лишь натяжением ремней.

Сначала применялись только фронтальные air bags. Они и по сей день остаются наиболее востребованными, защищая водителя и сидящего рядом с ним пассажира. Водительская подушка вмонтирована в рулевое колесо, а пассажирская находится возле бардачка.

Для фронтальной подушки пассажира часто предусмотрено отключение, чтобы на переднем сиденье можно было установить детское кресло. Если ее не отключить, удар раскрывшегося баллона способен покалечить или даже убить ребенка.

Боковые air bags защищают грудную клетку и нижнюю часть туловища. Обычно они находятся в спинке переднего сиденья. Бывает, что их устанавливают и на задних сиденьях. В более совершенных вариантах возможно наличие двух камер — более жесткой нижней и помягче для защиты груди.

Сравнительно недавно стала применяться центральная подушка. В случае бокового удара или опрокидывания автомобиля она предотвращает травмы от столкновения людей друг с другом. Ее размещают в подлокотнике переднего или спинке заднего сиденья.

Следующим шагом в развитии системы дорожной безопасности, вероятно, станет внедрение подушки, которая срабатывает при столкновении с пешеходом и защищает его голову от удара о лобовое стекло. Такая защита уже разработана и запатентована компанией Volvo.

Когда мешок резко наполняется газом, удар о него может обернуться для человека серьезными травмами и даже вызвать летальный исход. Риск сломать позвоночник от столкновения с подушкой возрастает на 70 %, если человек не пристегнут.

Любители нестандартного руления во время выстреливания подушки рискуют сломать руки. При неправильном положении рук водителя air bag даже увеличивает вероятность перелома по сравнению с теми случаями, когда имеется лишь пристегнутый ремень.

Это абсолютно исключено. Срабатывание возможно при перегрузке от 8g и выше. Для сравнения — у гонщиков Формулы 1 или пилотов истребителей перегрузки не превышают 5g. Поэтому ни экстренные торможения, ни ямы, ни резкие перестроения не приведут к выстреливанию air bag. Столкновение с животными или мотоциклами также, как правило, не приводит к активации подушек безопасности.

Датчик — это устройство, которое сообщает мешку надуться. Инфляция происходит, когда сила столкновения равна силе столкновения с кирпичной стеной на скорости от 10 до 15 миль в час (от 16 до 24 км в час). Механический переключатель щелкает, когда происходит сдвиг массы, который замыкает электрический контакт, сообщая датчикам, что произошла авария. Датчики получают информацию от 9Акселерометр 0006 встроен в микросхему.

Ранние попытки адаптировать подушку безопасности для использования в автомобилях натолкнулись на непомерно высокие цены и технические препятствия, связанные с хранением и выпуском сжатый газ . Исследователи задались вопросом:

Система надувания мало чем отличается от твердотопливного ракетного ускорителя (подробности см. в разделе «Как работают ракетные двигатели»). Система подушек безопасности воспламеняет твердое топливо , которое сгорает очень быстро, создавая большой объем газа для надувания подушки. Затем сумка буквально вырывается из места хранения со скоростью до 200 миль в час (322 км/ч) — быстрее, чем мгновение ока! Через секунду газ быстро рассеивается через крошечные отверстия в мешке, таким образом, сдувает сумку, чтобы вы могли двигаться.

Несмотря на то, что весь процесс занимает всего одну двадцать пятую секунды , дополнительного времени достаточно, чтобы предотвратить серьезные травмы. Между прочим, порошкообразное вещество , высвобождаемое из подушки безопасности, представляет собой обычный кукурузный крахмал или тальк, который используется производителями подушек безопасности, чтобы подушки оставались гибкими и смазывались во время хранения.

Взрыв! Мы думаем о взрывах как о
ужасные, опасные вещи — но это не всегда так. Каждый
день взрывы помогают спасать жизни людей. Если тебе не повезло
достаточно, чтобы попасть в автомобильную аварию, тщательно контролируемый
взрыв (надеюсь) вызовет подушка безопасности из приборной панели,
смягчая удар и помогая уменьшить повреждение вашего тела.
Подушки безопасности очень просты, но в то же время удивительно умны, потому что они
открываться на скорости более 300 км/ч (200 миль в час) — быстрее, чем может разбиться автомобиль!
Давайте подробнее рассмотрим, как они работают.

Художественное произведение: подушки безопасности спасают жизни благодаря самоотверженной работе манекенов для краш-тестов, которые стали неотъемлемой частью дизайна автомобилей с тех пор, как самый первый манекен Сьерра Сэм совершил свой первый тест-драйв в 1919 году.49. Если бы мы не могли протестировать инновации в области безопасности на манекенах, мы бы никогда не смогли применить их в наших автомобилях по-настоящему.

Все, что движется, имеет массу (очень грубо говоря, это означает, сколько
«материал», который содержит объект, и он тесно связан с его весом.
чувствует) и скорость
(в общих чертах это то же самое, что и скорость, но строго это означает
скорость в определенном направлении). Все, что имеет массу и скорость, имеет
кинетическая энергия, и чем тяжелее ваш автомобиль и
чем быстрее вы движетесь, тем больше у него кинетической энергии. Это нормально, пока ты вдруг не захочешь
остановиться — или пока вы не врежетесь во что-нибудь. Тогда вся энергия
идти куда-то. Несмотря на то, что автомобили предназначены для того, чтобы мяться и
поглощают удары, их энергия по-прежнему представляет серьезную опасность для
водитель и пассажиры.

Схема: Чем быстрее вы едете, тем труднее остановиться. Это потому, что ваша кинетическая энергия увеличивается
с квадратом вашей скорости (ваша скорость × ваша скорость). Чем больше у вас кинетической энергии, тем больше вам нужно
потерять, прежде чем вы остановитесь. Если при столкновении ваша машина останавливается через определенное время, чем больше у вас энергии, тем больше
сильное столкновение, и тем больше шанс, что вы будете ранены или убиты. Подушки безопасности помогают вашему телу останавливаться медленнее,
снижение риска травм и смерти. [Диаграмма основана на транспортном средстве полной массой 1500 кг.]

Беда в том, что люди внутри
движущаяся машина тоже имеет массу и скорость и, даже если машина остановится,
они, как правило, продолжают идти. Это основной закон физики (известный как
Первый закон движения Ньютона в честь гениального английского физика сэра Исаака
Ньютон, впервые сформулировавший это), что вещи, которые движутся, имеют тенденцию сохранять
при движении, пока что-то (какая-то сила) не остановит их. Машины
ремни безопасности использовались десятилетиями, но это довольно грубая форма
защита. Самая большая проблема в том, что они сдерживают только ваше тело.
Ваша голова весит целых 3–6 кг (6–12 фунтов) — столько же, сколько несколько мешков с
сахара — и совсем не сдерживается. Так что, даже если ваше тело закреплено
туго, тот же основной закон
Физика говорит, что твоя голова будет продолжать двигаться и врежется в
рулевое колесо или лобовое стекло (ветровое стекло).
Вот где на помощь приходят подушки безопасности.

Подушка безопасности более правильно известна
как дополнительная удерживающая система (SRS) или дополнительная
надувное удерживающее устройство (SIR) . Слово «дополнительный» здесь означает, что
подушка безопасности предназначена для того, чтобы ремни безопасности защищали вас, а не
замените их (полагаясь на подушку безопасности, чтобы защитить вас, не пристегивая
ваш ремень безопасности чрезвычайно опасен).

Основная идея заключается в том, что подушка безопасности срабатывает, как только автомобиль начинает замедляться при аварии и
сдувается, когда ваша голова давит на него. Это важно: если бы мешок не сдулся, ваша голова просто отскочила бы от него, и вам было бы не лучше.

Фото: Типичный манекен для краш-тестов имеет внутри более 130 различных датчиков. Этот манекен по имени «Адам» не тестирует реакцию на столкновение: он создан, чтобы потеть, как настоящий человек, чтобы исследователи могли проверить климатические условия внутри автомобиля! Фото Уоррена Гретца предоставлено Министерством энергетики США/Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Кажется, что подушки безопасности должны быть хорошей идеей, но ученые любят неопровержимые доказательства:
есть доказательства того, что они снижают смертность?
В 1995, Адриан Лунд и Сьюзен Фергюсон опубликовали
крупное исследование дорожно-транспортных происшествий за восемь лет с 1985 по 1993 год. Они обнаружили, что подушки безопасности снижают смертность на 23–24 процента при лобовых столкновениях и на 16 процентов при авариях всех видов по сравнению с автомобилями, оснащенными только ручными ремнями безопасности.

Это, безусловно, огромное улучшение, но важно отметить, что подушки безопасности — взрывоопасные штуки, которые сами по себе представляют опасность. Самый большой риск для маленьких детей, хотя взрослые также сталкиваются с небольшим риском
травмы глаз и потеря слуха.
Если подушка безопасности спасает вам жизнь, вы, вероятно, считаете небольшой риск получения травмы ценой, которую стоит заплатить. Тем не менее, очень важно изучить потенциальную опасность подушек безопасности, чтобы сделать их максимально безопасными и эффективными.
Современные подушки безопасности (устанавливаются с конца 1990-х годов) огонь с меньшей силой, чем у старых моделей,
и есть убедительные доказательства того, что это снизило смертность от несчастных случаев, особенно среди детей, без ущерба для безопасности пассажиров.

Водитель (двигаясь вперед из-за удара) давит на сумку. Это заставляет мешок сдуваться, поскольку содержащийся в нем газ выходит через небольшие отверстия по краям. К моменту остановки автомобиля сумка должна полностью сдуться.

Если вы поищите в Интернете, вы обнаружите, что изобретением подушек безопасности приписывают немало разных людей.
Кто первым о них подумал? В Соединенных Штатах это, по-видимому, был Джон У. Хетрик из Ньюпорта, штат Пенсильвания, которому пришла в голову эта идея после аварии, в которой он свернул свою машину с дороги в кювет, чтобы избежать удара о камень, почти выбросив его дочь через лобовое стекло. Хетрик подал заявку на патент на сборку подушек безопасности для автомобилей 5 августа 19 года.52 (он был выдан в качестве патента США № 2 649 311 18 августа 1953 г.).
Тем временем в Европе немецкий изобретатель по имени Вальтер Линдерер подал патент на подушку безопасности.
(DE896312C: Устройство для защиты людей в транспортных средствах от травм в случае столкновения) в октябре 1951 года, примерно за 10 месяцев до Хетрика, хотя официально оно было предоставлено через три месяца после патента Хетрика в ноябре 1953 года.
Как это часто бывает в истории изобретений, кажется вероятным, что два человека пришли к одной и той же идее независимо друг от друга более или менее в одно и то же время.

Работа: Оригинальный дизайн подушки безопасности Джона Хетрика 1953 года, который я раскрасил, чтобы за ним было легче следить. Здесь есть три отдельных рисунка, на которых показан основной механизм (занимающий большую часть изображения), вид рулевого колеса в перспективе (внизу справа) и вид надутого мешка сбоку (вверху справа). Мешок приводится в действие тяжелым грузом (синий), удерживаемым пружиной (желтый) внутри красного цилиндра справа. После удара вес толкает пружину вправо, открывая клапан внутри трубы (бирюзовый), который позволяет сжатому воздуху вытекать из цилиндра (зеленый) и надувать подушку подушки безопасности. Работа предоставлена Управлением по патентам и товарным знакам США. Полное описание см. в разделе Сборка подушек безопасности для автомобилей (через Google Patents).

С тех пор многие другие изобретатели развивали эту идею, в частности Аллен К. Брид (1927–2000), который разработал множество различных способов инициирования взрыва газа внутри подушки безопасности непосредственно перед столкновением. Согласно с
Некролог Брида в New York Times, он разработал свою первую подушку безопасности в 1968 году и подал многочисленные патенты на усовершенствования, помогая превратить корпорацию Breed в одного из крупнейших в мире поставщиков систем безопасности автомобилей.

Среди других пионеров — Чарльз О. Берриман из Eaton Yale and Towne Inc., производивший подушки безопасности для Ford.
(US3441290A: Система безопасности автомобиля, поданная в 1967 г.), Морис Лейзинг и его коллеги из Chrysler.
(US3618981A: Надувное устройство, поданное в 1969 г.), и Ирвинг и Эмануэль Ландсман.
(US3617073A: Автомобильная система безопасности, поданная в 1969 г.), которые одними из первых описали боковые подушки безопасности для водителей и пассажиров на задних сиденьях.
Вернувшись в Европу, работа Вальтера Линдерера вдохновила Mercedes на эксперименты с подушками безопасности в своих роскошных автомобилях. Разработка началась в середине 1960-х годов, а в 1971 году был получен еще один влиятельный патент, US387469.3A/DE2152902C2: Защитное устройство, особенно для пассажиров автомобилей.

40 лет назад: Mercedes-Benz запустил в серийное производство подушку безопасности водителя и преднатяжитель ремня безопасности: пресс-релиз Mercedes Benz от 22 декабря 2020 г. Краткий обзор роли Mercedes Европейская разработка подушек безопасности.
Более дешевая подушка безопасности и Путь Такаты к смертельному кризису Хироко Табучи. The New York Times, 26 августа 2016 г. Как скандальная модификация подушки безопасности ввергла крупных автопроизводителей в кризис безопасности.
Неисправные подушки безопасности Takata по-прежнему точные, поскольку отзыв отстает от Hiroko Tabuchi и Danielle Ivory. The New York Times, 30 января 2016 г. Может ли массовый отзыв автомобилей с подушками безопасности Takata подорвать доверие к этой технологии?
Автомобильные подушки безопасности могут вызвать глухоту? Тим Рэдфорд, The Guardian, 19 февраля 1999 г. Один из экспертов утверждает, что срабатывание подушек безопасности на низкой скорости может привести к кратковременным высокоинтенсивным волнам давления, которые могут повредить слух.

Эксплуатация фронтальных подушек безопасности в полевых условиях: обзор литературы Ричарда Кента и др., Traffic Injury Prevention Vol. 6,1 (2005), стр. 1–23. Описывается как «обширный обзор литературы по полевым характеристикам фронтальных подушек безопасности».

Мобильность без беспредела: безопасность, автомобили и гражданство, Джереми Пэкер. Издательство Университета Дьюка, 2008 г. Как совместить такие идеи, как безопасность и осторожность, с автомобильной культурой, основанной на свободе и скорости? Пэкер исследует противоречия, подобные этому, в увлекательном историческом рассказе.
Риск Джона Адамса. Рутледж, 1995/2000. Увлекательное исследование того, как наше восприятие риска заставляет нас действовать более безопасно или опасно. Особого освещения подушек безопасности нет, но подробно обсуждается эффективность ремней безопасности, велосипедных шлемов и подобных мер безопасности.

Car Science by Richard Hammond. Дорлинг Киндерсли, 2007. Хитрая книга о науке, сильно замаскированная под книгу об автомобилях! Отличный способ узнать о науке, которая заставляет автомобили работать. Если вам интересно, я работал консультантом и автором этой книги. Возраст 9–12.
Автомобиль очевидца Ричарда Саттона. Дорлинг Киндерсли, 2005. Одна из многих прекрасных книг DK Eyewitness, эта книга расскажет вам об истории и технологиях автомобилей с первых дней до наших дней. Опять же, больше всего подходит для возраста 9–12 лет, хотя читателям постарше (и даже взрослым), вероятно, она тоже понравится.

Развертывание подушки безопасности в замедленной съемке: вид сбоку на то, что происходит, когда подушка безопасности надувается, Biodynamics Engineering, Inc. Обратите внимание, как подушка автоматически сдувается в конце, хотя и медленнее, чем с человеком прижимаясь к нему.

Патент США № 4711466: Аллен К. Брид, способ и устройство для запуска газогенератора от внешнего датчика, 8 декабря 1987 г.
В Google Patents зарегистрировано гораздо больше изобретений Аллена Брида, и большинство из них связаны с безопасностью автомобилей.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Airbags – технология и правила использования подушки безопасности – Богдан-Авто

Как работает подушка безопасности — блог kitaec.ua

С чего все началось

Современные air bags

Разновидности современных подушек безопасности

Air bag нужно использовать правильно

Распространенные мифы о подушках безопасности

Надувание подушки безопасности | Как работает

Как работают подушки безопасности? — Объясните, что Stuff

Содержание

Почему автокатастрофы наносят ущерб

Как помогают подушки безопасности

Насколько эффективны подушки безопасности?

Как работают подушки безопасности

Кто изобрел подушки безопасности?

Узнать больше

На этом сайте

Статьи

Новости и научно-популярные новости

Научная и техническая

Книги

Для читателей постарше

Для младших читателей

Видео

Патенты

Добавить комментарий Отменить ответ