Какой газ заполняет подушку безопасности – Какой газ заполняет подушки безопасности в момент аварии и чем окрашена морковь

Газ для подушек безопасности — что защищает человека во время аварии

Производители дорожных автомобилей уделяют особое внимание вопросу защиты водителя и пассажиров в аварийных ситуациях, придерживаясь определенных технических критериев. В частности, газ для подушек безопасности (англ. — Airbag) должен практически мгновенно наполнять мешок, чтобы человек не успел получить серьезных травм при боковом или лобовом ударе. Именно о том, как устроена данная система и какой газовый компонент используется для ее функционирования, пойдет речь ниже.

 

История возникновения Airbag

Первой областью, где начала применяться подобная защита, считается авиация. В 40-х годах прошлого столетия авиа-инженеры решили внедрить инновационную по тем временам систему безопасности. В автомобильной промышленности такое изобретение стало активно внедряться только спустя три десятка лет. При этом первые попытки создать действительно эффективное и надежное средство защиты человека при аварии имели неутешительные результаты.

 

На начальном этапе развития Airbag в качестве газа для подушек безопасности применялся атмосферный воздух. Основная идея заключалась в том, чтобы накачать мешок за 20-30 мс, с чем ни один промышленный компрессор так и не смог справиться. После неудачных попыток добиться приемлемого результата было принято решение отказаться от идеи компрессорного нагнетания и воспользоваться энергией, которая возникает при сгорании топлива.

 

Наиболее эффективным методом оказалось сжигание ракетного топлива. В результате выделялось столько энергии, что ее вполне хватало не только на мгновенное наполнение мешка, но и на взрыв автомобиля. Поэтому впоследствии в качестве источника энергии стали применяться специальные патроны (таблетки), которые выделяли достаточное количества газа при сгорании, однако были гораздо безопаснее ракетного топлива.

 

устройство генератора

 

Какой газ для подушек безопасности используется сегодня

В современных условиях для наполнения Airbag применяется азот, который вырабатывается при сгорании таблетки натриевой кислоты или азида натрия (NaN3). Алгоритм работы системы выглядит так:

1. При сильном ударе в автомобиле срабатывают датчики, сигнал от которых поступает в газогенератор.
2. Газогенератор начинает вырабатывать тепло и высокое давление, в результате чего патроны сгорают, вырабатывая газ.
3. Поскольку азота в общем объеме только 45% (остальное — это оксид и диоксид углерода, водяные пары и твердые частицы), на выходе газогенератора устанавливаются фильтры, которые не пропускают вредные для человеческого организма компоненты.
4. Наполнение подушки осуществляется за 20-50 мс. При этом давление сохраняется не более 1 с, после чего сквозь технологические отверстия азот распространяется в автомобильном салоне.

 

процесс наполнения

 

Для человека азот является абсолютно безопасным веществом. Однако стоит отметить, что в случае высокой концентрации и давления он может вызывать легкое «опьянение». Больше об этом эффекте читайте здесь.

Количество подушек безопасности в салоне может быть разным. В наиболее защищенных транспортных средствах такие элементы располагаются не только на руле и лицевой панели, но и по всему внутреннему периметру автомобиля. Таким образом, во время серьезной аварии пассажиры оказываются внутри своеобразной капсулы, которая призвана смягчить прямые и боковые удары.

 

 

Существует ли альтернатива NaN3?

Помимо азида натрия в качестве топлива для генерации газа некоторые производители автомобилей применяют нитроцеллюлозу, которая при сгорании не выделяет вредных веществ, поэтому не требует дополнительной установки фильтра. Кроме того, при одинаковой массе таблетки нитроцеллюлоза вырабатывает больше полезного газообразного вещества, чем натриевая кислота, что позволяет повысить мощность газогенератора. Вместе с тем, это вещество является взрывоопасным, поэтому, несмотря на очевидные преимущества, не получило широкое распространение при производстве Airbag.

 

Таким образом, среди веществ, выделяющих N, у азида натрия на текущий момент нет полноценной альтернативы. А готовые технические газы не применяются поскольку, во-первых, это не безопасно, во-вторых, они требуют дополнительное место для размещения баллона.

 

В качестве заключения обратим ваше внимание, что подушки безопасности смогут защитить вас только в случае, если соблюдены все необходимые нормы и требования по их установке, замене, производству и использованию. Впрочем, во всех отраслях деятельности необходимо соблюдение установленных правил.

 

Так, компания «Промтехгаз» с удовольствием профессионально проконсультирует вас по любому вопросу относительно технических газов и газового оборудования, применяемого в промышленной сфере и быту – пишите вопросы в комментариях. А если вам нужно  приобрести азот, бытовые, сварочные или пищевые газовые смеси, то ждем вас на нашем сайте – там можно найти полную техническую информацию о поставляемой продукции и быть уверенным в полном соблюдении всех необходимых нормативов и правил.

ЧЕМ ЗАПОЛНЕНА ПОДУШКА БЕЗОПАСНОСТИ? | ОТДЕЛ ГИБДД УМВД РОССИИ ПО ГОРОДУ БРЯНСКУ

Подушка безопасности служит для замедления движения пассажира вперед, при столкновении за считанные секунды. Она сделана из нейлоновой ткани, и уложена в приборную доску, руль, сиденье или дверь. Там установлен датчик устройства, который и сообщает подушке, когда необходим ее надув. О том, каким газом заполняется подушка безопасности, принцип ее действия, а также меры предосторожности при использовании воздушных подушек, расскажет данная публикация.

 

Надув начинается при силе столкновения, равносильной столкновению со стеной на скорости 16-24 км/ч. При столкновении происходит массовый сдвиг, который закрывает электрический контакт, после этого срабатывает механический переключатель. Это и сообщает датчикам об аварии.

Система наддува подушки смешивает нитрат калия и азид натрия. В итоге выделяется газ, который взрывом надувает подушку безопасности.

Система наддува

схожа с ракетным ускорителем. Она поджигает твердое топливо, которое быстро горит, создает большие объемы газа, и они раздувают подушку. Подушка вырывается из своего места в мгновение ока, со скоростью 322 км/ч. После этого газ рассеивается через маленькие отверстия в камере, сдувая подушку, чтобы можно было двигаться.

Весь процесс занимает 1/25 секунды, но дополнительное время обязательно для предотвращения серьезных травм. Порошкообразное вещество, которое высвобождается из подушки — это тальк или кукурузный крахмал.

Оно используется, чтобы подушка была гибкой, и для смазки, когда подушка лежит в своем хранилище.

Дальше рассмотрим меры предосторожности, которые связаны с подушками безопасности, где говорится о детях.

Главные меры предосторожности, которые связаны с подушками безопасности.

С первого использования подушек безопасности предупреждали, что подушки должны использоваться вместе с ремнями безопасности. Ремни безопасности были необходимы, потому что подушки безопасности работали лишь в случае фронтального совпадения. При боковой аварии или заносе помогут только ремни безопасности. Хотя в настоящее время распространены боковые подушки безопасности, их значительно эффективнее использовать вместе с ремнями безопасности.

Сила подушки может повредить тому, кто окажется близко от нее. Самыми опасными считаются 5-8 см наддува подушки. Располагаться надо на 25 см от подушки. Если расстояние от центра руля до груди меньше 25 см, надо настроить водительское место. Опустите немного спинку сиденья. Подвинуть водительское сиденье назад, так, чтобы вам было удобно доставать до педалей. Также надо убедиться, что подушка «нацелена» на грудь, а не на шею или голову.

Для детей правила эксплуатации воздушных подушек отличаются.

Если ребенок не пристегнут ремнем безопасности, или сидит близко к подушке безопасности, подушка может ранить, или убить ребенка.

Условия, необходимые для безопасности ребенка:

• Детям до 12 лет нужно ездить в специальных детских сиденьях, которые соответствуют возрасту ребенка.

• Младенцы до 1 года, находящиеся в детском кресле, не должны ездить на переднем сиденье автомобиля, где на пассажирской стороне находится подушка безопасности.

• Ребенок старше 1 года, который вынужден ехать на переднем сиденье, должен сидеть в детском кресле. Сиденье надо откинуть насколько это возможно.

Подушки безопасности — Энциклопедия журнала «За рулем»

Надувная подушка безопасности представляет собой мешок из синтетической ткани. Подушка безопасности для водителя размещается в ступице рулевого колеса, а подушка безопасности для переднего пассажира — в передней панели кузова. В случае лобового столкновения происходит мгновенное наполнение подушек газом, они надуваются перед водителем и пассажиром, что защищает от травм головы и грудной клетки. Надувные подушки безопасности заполняются газом с помощью пиротехнического патрона (или от баллона, в котором газ находится под высоким давлением). Срабатывание устройства происходит в том случае, если замедление достигает заданного уровня, свидетельствующего о столкновении.

На это замедление реагирует специальный датчик. Он посылает сигнал детонатору, который взрывает пиротехнический патрон. При взрыве выделяется большое количество газа, подушка быстро расширяется, разрывает пенополиуретановый корпус, закрепленный на ступице рулевого колеса, и упирается в грудную клетку водителя. При достижении заданного давления газа в подушке, происходит разрыв специального шва и газ начинает постепенно выходить через образовавшиеся отверстия. Подушка безопасности наполняется газом примерно за 30 мс. Объем подушки безопасности для водителя на европейских автомобилях примерно равен 60 л, а объем подушки для переднего пассажира — 150 л. В комплект устройства, кроме самой подушки и детонатора с пиротехническим патроном, входят датчик удара, управляющий блок (с микропроцессором), блок питания (иногда автономный, с сухой батареей, заряда которой хватает на 4 года). Компьютер проводит постоянное тестирование устройства и в случае обнаружения неисправности включает световой сигнализатор.

Ультразвуковые датчики положения пассажира

Подушка безопасности может нанести большой вред человеку маленького роста или ребенку, если в случае аварии произойдет ее наполнение и она придет в соприкосновение с головой, а не грудью человека. Многие из современных автомобилей оборудуются специальными датчиками, отслеживающими вес пассажира. В простейшем варианте подушки безопасности отключаются, если место занято невысоким пассажиром. Наиболее совершенные системы используют двухступенчатое наполнение подушки безопасности, а в некоторых автомобилях для управления работой подушек используются ультразвуковые датчики, которые определяют не только размеры человека, но и положение, которое он занимает на сиденье.

Боковые подушки безопасности

Информация о пассажире может быть объединена с расчетным определением тяжести столкновения с целью регулирования процесса наполнения подушки безопасности: полное наполнение, частичное или вообще отсутствие наполнения. Боковые надувные подушки безопасности, оснащенные собственными газогенераторами, располагаются сбоку в спинках передних сидений. Надуваясь, боковая подушка безопасности разрывает крышку корпуса, поролон и обивку сидений. Хорошую защиту от бокового удара обеспечивает сочетание боковых подушек безопасности и надувных занавесов, которые при срабатывании раздуваются сверху вниз от боковой части крыши автомобиля.

Внешние надувные подушки

В последнее время появились подушки безопасности, располагаемые в задних частях передних сидений или в задних ремнях безопасности, для защиты пассажиров задних сидений, а также подушки раздувающиеся в области ног, чтобы уменьшить риск травмирования ног. Появляются также опытные конструкции внешних надувных устройств для снижения травмирования пешеходов при наезде на них автомобиля.

Удар в заднюю часть автомобиля, как правило, не имеет таких тяжелых последствий, как лобовое столкновение. В свое время существовали проекты безопасных автомобилей, в которых водитель и пассажиры сидели спиной к направлению движения, а контроль за дорогой осуществлялся с помощью телекамер и мониторов. При ударе в заднюю часть автомобиля, пассажиры и водитель обычного автомобиля за счет инерционных нагрузок вжимаются в сиденья. Единственной опасностью является отклонение головы назад с возможностью повреждения шейных позвонков. Для снижения тяжести последствий таких аварий были созданы подголовники, устанавливаемые на спинке сиденья.

Сиденье с активными подголовниками. На рисунках показаны принципы действия сиденья с активным подголовником в момент удара сзади
Обычные подголовники не могут гарантировать полной безопасности. На современных автомобилях появляются сиденья с активными подголовниками, которые после срабатывания датчика столкновения перемещаются в сторону головы человека и уменьшают нагрузку на шейные позвонки.

Аккумулятор с отключаемыми клеммами
Компания Volvo применяет на своих автомобилях систему WHIPS, которая существенно снижает последствия удара сзади за счет специальной конструкции передних сидений. Особое внимание при создании автомобиля уделяется системам пассивной безопасности, не допускающим возможности возгорания автомобиля после аварии. Топливные баки современных автомобилей размещают в местах, где они наименее подвержены повреждению, а системы питания двигателей снабжаются автоматическими клапанами, отключающими подачу топлива в случае аварии. Устройства аналогичного назначения разрабатываются и для системы электрооборудования.

Смотри также главу Подушка безопасности

Как работает подушка безопасности автомобиля

На протяжении многих лет ремень безопасности защищал пассажиров и водителя при ДТП. Но современные технологии и автомобилестроение развиваются, появляется необходимость в более эффективной защите. С появлением подушек безопасности можно сказать о надежной защите людей в салоне автомобиля. Подушка безопасности (Airbag) при аварии надувается всего за долю секунды. Она способна защитить тело и голову от травм.

Надежность подушек безопасности

Краш-тесты показывают на сколько современные модели автомобилей безопасны. Если в автомобиле отсутствуют подушки, то водитель и пассажиры рискуют своим здоровьем и жизнью. Более надежная защита обеспечивается наличием хотя бы двух подушек спереди. В связи с этим были случаи, когда от удара подушкой водитель получал увечья, причем не в аварии. Это возникало в результате неправильной регулировки. Подушка безопасности выстреливается со скоростью более300 км/час. Это мощный удар. Если она сработала неправильно, то у водителя могут быть травмы головы. И все же за свое существование они спасли множество людей и случаи сбоев в работе единичны.

Как действует подушка безопасности

Подушка безопасности имеет далеко не простое устройство и разделяется на основные элементы: чувствительный сенсор, систему, которая производит накачку подушки и соответственно подушку. Она изготовлена из нейлона и при резком толчке воздухом, надувается. Ее устанавливают в автомобиле под пластиковой обшивкой. Сенсор-чувствителен, именно он выпускает подушку. Обычно его настраивают, чтобы подушка выстреливала на маленькой скорости при аварии. За быстрый выстрел подушки и надувание ее специальным составом отвечает сложное устройство. Это система накачки подушки, которая включает в себя электронную и химическую составляющие. Электронику мы рассматривать здесь не будем, а вот химия в подушке безопасности является предметом наше интереса.

При проектировании подушки безопасности изобретателям нужно было решить следующую задачу. Если машина врезается на небольшой скорости в какой-либо предмет, то реагирует датчик в связи с нагрузкой. Пусковое устройство это фиксирует и дает сигнал для мгновенного вылета и надувания подушки.

Поначалу, в салоне автомобиля пытались устанавливать баллоны с газом, которые при ударе механически посылали свое содержимое в подушку безопасности. Но подобные решения были слишком небезопасны, громоздки и медлительны. Изобретателям пришлось перепробовать множество вариантов прежде чем в 1970 году на помощь не пришла химия, которая позволила превратить подушку безопасности в безопасное и надежное средство защиты!

В системе надува имеются емкости с азидом натрия (NaN₃) с нитратом калия (KNO₃). При аварии электронные датчики удара инициируют поджог твердотопливного заряда, который запускает химическую реакцию, в результате которой образуется большой объем азота. Реакция настолько стремительна (общее время от начала горения запала до завершения реакции составляет порядка 50 миллисекунд), что подушка вырывается из своего посадочного места со скоростью в 300 км/ч! После заполнения подушки газом, моментально происходит его стравливание через специальные отверстия. Это сделано в целях безопасности, ведь если не сдуть подушку, то человек может быть намертво зажат ей в салоне! Во время сдувания подушек можно наблюдать небольшое «задымление» в салоне — это выходит азот.

Виды подушек безопасности

Стандартная опция — это две передние подушки безопасности, которыми комплектуется большинство авто. Но в настоящее время изготавливаются модели с шестью различными подушками.

Существуют две фронтальные подушки безопасности. Они защищают водителя и переднего пассажира. Бывают еще боковые подушки, способные защитить не только тело пассажиров, но и ноги. Вместе с ними специальные шторки не дают травмировать голову при боковом ударе. Изготовители также позаботились о защите ног и создали подушку, которая показала себя в краш-тестах и свела до минимума получение травм.

Последняя разработка – это подушка, расположенная в центре. Она защищает пассажиров от ударов в салоне. Еще одна подушка устанавливается на ремень, способная защитить область груди. Некоторые современные модели оснащены такими новшествами. Но это пока не широко распространено.

Подведем итог: подушка безопасности спасает жизни при аварии. Но при этом нужно не забывать пристегиваться ремнями безопасности.

Все о подушках безопасности для автомобиля

По данным статистики все случаи лобового или так называемого фронтального столкновения, составляют более 50% от всех аварий.

Такая цифра говорит о чрезмерной важности данной темы. Именно поэтому мы с вами и рассмотрим ее в данной статье.

Одним из самых распространенных на данный момент средств для защиты водителя от получения травм, в результате столкновения с препятствием, является подушка безопасности.

Основным предназначением подушки безопасности является защита водителя автомобиля от нежелательного прямого контакта с рулем, приборной панелью или, например, лобовым стеклом.

Для того, чтобы максимально защитить нас от травм, подушка безопасности должна надуться в тот момент, когда произошла авария и до того момента, как водитель соприкоснется с рулем. Обычно это время составляет приблизительно от 15 до 30 миллисекунд.

Также необходимо упомянуть, что исправный ремень безопасности поможет предотвратить серьезные травмы, а в совокупности с подушкой безопасности и вовсе избежать их.

Где же должна располагаться подушка безопасности?

В большинстве случаев подушка безопасности скрыта внутри большой ступице руля.
Если сравнивать автомобиль с установленной подушкой безопасности и автомобиль без нее, то их отличает удлиненный вал рулевого колеса, а также видоизмененный рулевой кожух.
Если обобщить все сказанное, то подушка со всеми своими элементами, находится в рулевом колесе.

Какие элементы входят в состав подушки безопасности?

1. Это газогенератор и так называемый надувной мешок.
2. Это электронный датчик, срабатывающий при столкновении с препятствием.
3. Лампа контроля.

Если включить зажигание автомобиля, то примерно на 3-4 секунды загорается контрольная лампа.

Если лампа погасла, то это свидетельствует о том, что вся система безопасности исправна и готова к работе.

Если же лампа горит красным светом, то система не исправна и, возможно, требуется обратиться в сервис за профессиональной помощью.

Рассмотрим процесс срабатывания системы защиты при столкновении автомобиля с препятствием. В динамике — это выглядит следующим образом:

1. Автомобиль сталкивается с препятствием.
2. Из-за деформации или резкого замедления срабатывает датчик. Теперь система оповещена об аварийной ситуации и начинает действовать.
3. Система подает сигнал детонатору. Детонатор взрывается, тем самым разрушая металлическую заслонку баллонов с газом. Заметим, что давление газа в баллонах достигает отметки от 200 до 250 мПа. Обычно в роли газа выступает аргон или озон.
4. Газ начинает наполнять подушку, состоящую из нескольких слоев нейлоновой материи. Ее толщина составляет от 0,3 до 0,4 мм.
5. Подушка резко увеличивается в размерах и через специальные надрезы в крышке модуля вырывается наружу.
6. Подушка раскрыта. Обычно время, требуемое для раскрытия подушки, колеблется от 15 до 30 миллисекунд после срабатывания датчика.
7. Голова водителя соприкасается с подушкой и подушка, гася энергию взаимодействия, начинает выпускать газ и в итоге опадает.

Следует помнить о том, что весь это процесс происходит чрезвычайно быстро. Благодаря подушке безопасности до 90% ударной энергии было рассеяно, и только остаток в виде 10% достается водителю. Скажу также, что для каждой модели автомобиля есть свои настройки подушки безопасности. Эти настройки испытывают в crash-тестах на ложное срабатывание, на совместимость с проводкой автомобиля и т.д.

Защита от ложного срабатывания очень важна, так как после него, возможно, придется поменять не только подушку, но и стекла, если те не были закрыты во время “ложной тревоги”.

В итоге мы рассмотрим, какими преимуществами обладает подушка безопасности:

1. В отличие от ремней безопасности, которые приходится постоянно пристегивать, отстегивать или регулировать под себя, подушка безопасности не создает неудобств, при движении автомобиля и не заметна для окружающих.
2. Используя ремни, нам необходимо пристегиваться, а используя подушку безопасности, мы не нуждается в каких-либо дополнительных особых условиях.
3. Подушка безопасности прекрасно защищает грудь и голову человека от нанесения травм при аварии.

Там где есть плюсы, имеют место быть и минусы:

1. При заполнении газом, подушка создает большой шум.
2. Подушка безопасности не эффективна при переворачиваниях и боковых столкновениях.
3. Мало изучена способность качественного срабатывания подушки безопасности, если она долго используется.
4. Наличие опасений о ложном срабатывании.

Некоторые недостатки были устранены в новых моделях подушек безопасности.

Новая конструкция подушек предусматривает разделение на зоны. Первая зона защищает человека при лобовом столкновении. Вторая зона защищает при ударе с боку.

Теперь вы знаете главное о подушках безопасности. В завершение хочу сказать, что не бывает одной идеальной системы защиты, поэтому используйте все плюсы и минусы других систем, например, подушка безопасности + ремень. Если возникли подозрения, что подушка неисправна, то сразу же обратитесь в автосалон.

Помните, что ваша жизнь зависит не только от средств безопасности, но и от вас самих.

Удачи вам на дорогах и всего доброго!

история создания российской подушки безопасности — Naked Science

От Хетрика до Брида

История создания подушки безопасности насчитывает не одно десятилетие. О чем-то подобном конструкторы начали думать еще до Второй мировой войны. Правда, это были лишь поверхностные разработки, так и не воплощенные в жизнь. А потом по известным причинам стало и вовсе не до этого.

В итоге первая подушка безопасности появилась позже. Авторами изобретения стали два инженера, которые работали независимо друг от друга. 18 августа 1953 года патент на систему, способную защитить человека от удара о твердые предметы салона автомобиля во время аварии, был выдан американцу Джону Хетрику, а 12 ноября этого же года другой патент получил немец Вальтер Линдерер.

Но дальше чертежей и опытных разработок ни у того, ни у другого конструктора дело не пошло. Обе подушки безопасности, представлявшие собой мешки из плотной материи, наполнялась сжатым воздухом через клапаны по команде электроники. Причем наполнялись они слишком медленно – это значительно увеличивало вероятность получения человеком травмы. Устройства сочли неэффективными, но работы в этом направлении продолжались.

В 1963 году японский изобретатель Ясузобуро Кобори создал конструкцию, которая практически мгновенно надувала воздушный мешок. Для этого использовался пиропатрон, выделяющий при срабатывании мощный поток газов. Конструкция получилась простой и эффективной, доказав тем самым право на существование. Именно она используется в современных подушках.

Спустя четыре года после изобретения японца американец Аллен Брид создал основной компонент для срабатывания воздушных мешков – шариковый сенсор. При столкновении шарик по инерции перемещался, замыкал электрические контакты, и подушка «выстреливала». В начале 1970-х годов с конвейеров заводов Ford стали сходить первые автомобили, оснащенные подушками безопасности (правда, это были лишь экспериментальные образцы). При столкновении в специальном баллончике происходила химическая реакция, и нейлоновый мешок мгновенно наполнялся газом, который затем постепенно стравливался через небольшие отверстия.

Первым, установившим на автомобили подушки безопасности, была компания Ford, а вот первой серийной машиной с таким устройством стала модель Oldsmobile Toronado 1973 года / ©www.zr.ru

В США подушки безопасности воспринимались как альтернатива ремням, в связи с чем увеличивалось число случаев, когда срабатывание подушки становилось причиной гибели человека. В основном это происходило из-за сильного удара от срабатывания подушки, когда при езде с не пристегнутым ремнем тело водителя или пассажира успевало податься вперед. Поэтому более поздние подушки стали раскрываться с меньшей энергией.

В 1980 году «воздушный мешок» пришел в Европу – Mercedes-Benz оснастили революционной по тем временам подушкой безопасности модель S-класса. В чем была революционность? В том, что при аварии сначала затягивались ремни безопасности и только после этого развертывалась подушка, которая в итоге позиционировалась не как альтернатива ремням, а как способ дополнительной защиты водителя и пассажиров.

В поисках перспективного проекта

В Центральном научно-исследовательском институте точного машиностроения работы по созданию подушки безопасности велись под руководством Юрия Филиппова с начала 1980-х годов и подтверждены авторскими свидетельствами. Сначала речь шла о защитных надувных экранах для сидящих сзади пассажиров правительственных автомобилей. Зарегистрированное в 1984 году в Государственном реестре изобретений Союза ССР изобретение называлось «Гибкая оградительная оболочка для пользователей пассажирским транспортом».

Один из первых патентов на подушку безопасности в СССР / ©Пресс-служба Ростеха

«Задача обезопасить высокопоставленных пассажиров при авариях поступила в институт из Гаража особого назначения в конце 1980 года, после того, как в автокатастрофе погиб кандидат в члены Политбюро ЦК КПСС, Первый секретарь ЦК КП Белоруссии Петр Машеров, – вспоминает эксперт Ростеха, начальник лаборатории Центрального научно-исследовательского института точного машиностроения (ЦНИИТОЧМАШ) Сергей Матвейкин. – Работы мы вели совместно с научно-исследовательским автомобильным и автомоторным институтом».

Оболочка (по сути – экран) включала в себя две пневмокамеры, одна из которых, камера высокого давления, была секционной и связывалась с источником сжатого газа, а другая, камера низкого давления, сообщалась с атмосферой через клапаны одностороннего действия и располагалась в зоне головы. При поступлении в случае аварии электрического сигнала на вспомогательное устройство газогенератора образовывался газ, который сначала поступал в нижнюю часть камеры высокого давления, с которой взаимодействовали колени пассажира.

Далее газ поступал в верхнюю часть камеры высокого давления. Заполняясь газом, камера высокого давления распрямлялась в горизонтальном и вертикальном положениях и, образуя каркас, натягивала перед пассажиром полотнище. При этом воздух из салона автомобиля поступал в камеру низкого давления.

«Общий надуваемый объем составлял 120-150 литров, – продолжает эксперт Ростеха. – Дошли до экспериментальных образцов. Но в итоге дальнейшую работу над проектом посчитали нецелесообразной. При срабатывании экрана раздавался сильный шум, сам же заполненный газом экран получался достаточно громоздким. А тут прошла информация, что за границей разрабатываются компактные подушки безопасности».

И после серии испытаний экранов мы переключили свое внимание на эти, как оказалось, более перспективные изделия. Для начала решили создать подушку для рулевого колеса. Занимались непосредственно ее конструкцией и разработкой газогенератора. Соответствующий пиротехнический состав для газогенератора готовили в Загорском (ныне – Сергиев Посад) научно-исследовательском институте прикладной химии, а прорезиненную ткань для подушки поставлял Уфимский завод резинотехнических изделий».

Точку поставила перестройка

Подушка безопасности способна выполнить свои функции только в том случае, если во время удержания пользователя она по жесткости не напоминает футбольный мяч, а при ударе автомобиля плавно затормаживает водителя или пассажира, поглощая их энергию движения. Такое действие осуществляется за счет выпуска воздушно-газовой смеси из подушки через специальные клапаны.

К тому времени – начало-середина 1990-х годов – в ряде западных образцов использовались закрывающие отверстия клапаны, которые при повышении давления в подушке за счет воздействия на нее пассажира или избытка газа отрывались, выпуская газ в атмосферу. Получается, что газ из подушки выходил даже тогда, когда на нее не воздействовал пользователь, что могло привести к серьезной травме при повторных ударах.

Не исключался и такой вариант: если авария не произошла, а подушка по какой-либо причине сработала, и клапаны не оторвались, то раскрывшаяся подушка ограничивала водителю обзор дороги, что могло привести к серьезному дорожно-транспортному происшествию.

Конструкторы ЦНИИТОЧМАШ в качестве прототипа для изобретения выбрали техническое решение, в котором стравливающие отверстия в подушке закрывались закрепленными на полотнище тонкими резиновыми пластинками с отверстиями. При повышении давления в подушке пластинки растягивались, отверстия в них увеличивались, и газ выходил из подушки. Но конструкция не позволяла удерживать газ в подушке при отсутствии воздействия со стороны пассажира. Кроме того, отверстия в пластинах не обладали способностью регулировать выход газа в зависимости от величины давления в подушке.

Для улучшения конструкции были использованы, перекрывающие отверстия, тонкие прямоугольные резиновые пластины, закрепленные на полотнище короткими сторонами. Половина пластин была шире диаметра отверстий, а другая половина – уже.

На рисунке 1 изображено устройство клапанов на подушке в развернутом состоянии; на рисунке 2 – клапан в закрытом положении, перекрывающий отверстие (вид сбоку) / ©Пресс-служба Ростеха

На рисунке 4 – клапан в закрытом положении, не перекрывающий отверстие; на рисунке 5 – клапан при выпуске воздушно-газовой смеси из подушки при воздействии на нее пользователя / ©Пресс-служба Ростеха

 При повышении давления в подушке после срабатывания за счет воздействия на нее пользователя все клапаны выворачивались и позволяли газовой смеси выходить с различной интенсивностью в зависимости от массы пользователя, производительности газогенератора и так далее. Как только давление газа в подушке снижалось до заданного значения, некоторые клапаны вновь закрывались. То есть подушка была способна защитить пассажира при повторных ударах. При случайном разворачивании подушки газовая смесь в течение определенного времени выходила через клапаны, перекрытые пластинами не полностью, и подушка сдувалась, не препятствуя обзору водителя.

Подушка безопасности времен СССР / ©Пресс-служба Ростеха

Заключив договор с Волжским автозаводом, институт провел несколько сотен испытаний разрабатываемого образца – причем не только на жигулях (ВАЗ-2109, «Нива»), но и на волгах и ГАЗах. В результате подушка безопасности практически дошла до этапа постановки на производство. В «боевое» состояние она приводилась за доли секунды. При столкновении автомобиля с препятствием сигнал от электронных датчиков подавался на электронный блок, дававший команду на срабатывание пиротехнического генератора, также разработанного в ЦНИИТОЧМАШ.

Генератор, в свою очередь, наполнял подушку газом, который благодаря специальному фильтру из металлокерамики был намного чище зарубежных аналогов. Причем газ наполнял не всю подушку, а несколько ее сегментов, в остальные же подсасывался воздух из салона. Проще говоря, подушка была двухконтурная. Кроме подушки безопасности в институте были разработаны и испытаны устройства аварийного натяжения ремней безопасности. Команду на срабатывание натяжителя ремня давал все тот же электронный блок.

Тестирование подушек безопасности переднего сиденья / ©autoleek.ru Тестирование подушек безопасности заднего сиденья / ©autoleek.ru

Оснастить отечественный автопром созданными в ЦНИИТОЧМАШ подушками безопасности помешала перестройка. Министерство оборонной промышленности СССР из-за ухудшения в стране экономической ситуации перестало финансировать проект. АвтоВАЗ же поначалу проявил заинтересованность в продолжении сотрудничества с ЦНИИТОЧМАШ, но дальше слов дело не пошло – Волжский автогигант сделал ставку на зарубежных производителей элементов пассивной безопасности автомобилей. «Но мы не ставим крест на данном направлении, – отмечает Сергей Матвейкин. – У Ростеха сегодня есть все нужные компетенции и специалисты в этой сфере. Мы готовы оперативно развернуть производство российских подушек безопасности». 

Ростех — российская государственная корпорация, созданная в конце 2007 года для содействия в разработке, производстве и экспорте высокотехнологичной промышленной продукции гражданского и военного назначения. В её составе более 700 организаций, из которых сформировано 14 холдинговых компаний. 11 из них — в оборонно-промышленном комплексе, 3 — в гражданских отраслях промышленности, а также более 80 организаций прямого управления.

Скопировать ссылку

Подушка безопасности автомобиля: виды и принцип действия

Современные автомобили оснащаются большим количеством всевозможных систем безопасности. Все они подразделяются на два типа – системы активной и пассивной безопасности.

Первые – это системы, которые помогают водителю контролировать поведение автомобиля. К ним относятся системы антиблокировки тормозных механизмов, система курсовой устойчивости, система распределения тягового усилия по колесам авто и т. д.

А системы пассивной безопасности направлены уже на защиту самого человека при столкновении. К данной системе относятся ремни безопасности, специальные детские сиденья с креплением Isofix, подушки и шторки безопасности.

Основными в пассивной безопасности являются ремни. Подушки являются всего лишь вспомогательной системой направленной на снижение травмирования людей в автомобиле.

Хотя изначально подушки безопасности позиционировались системой, которая должна заменить ремни. Но время показало, что без ремней обеспечить должную безопасность они не могут поэтому их перевели в разряд вспомогательных систем.

Основной задачей подушек безопасности является снижение возможности получения травмы человеком о рулевое колесо, переднюю панель, элементы кузова при столкновении автомобиля.

Разработки подушки безопасности велись достаточно давно, но штатно устанавливать на авто их начала компания Mercedes-Benz в 1971 году. С тех пор все больше компаний оснащаются свои авто данной системой безопасности, причем она постоянно совершенствуется.

Принцип действия системы безопасности

Содержание статьи

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.

Проблемы при создание подушки безопасности автомобиля

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.

Конструкция системы подушки безопасности

Теперь по самой конструкции данной системы. Она состоит из трех составных частей – газогенератор с подушкой(в народе называют «пиропатрон»), выполненные в виде одного узла, датчиков удара и блока управления.

Количество датчиков удара, как и количество самих подушек может значительно варьироваться. На некоторых авто таких датчиков, установленных по всему авто может достигать десяти штук.

Этот датчик при столкновении передает импульс на блок управления, тот в свою очередь передает сигнал на газогенератор, который и разворачивает подушку.

Сработавшие подушки безопасности

Срабатывание датчика зависит от нескольких факторов – скорость авто, угол удара. Резкое падение скорости, которое происходит при столкновении авто с препятствием обеспечивает передачу импульса датчиком. Но при этом даже экстренное торможение авто не способно активировать датчик.

От поступившего с датчика сигнала блок управления рассылает сигналы на газогенераторы, при этом блок «вычисляет» какую подушку нужно накачать, а также как ее накачать. Дело том, что некоторые типы подушек имеют два контура, накачка которых производится в зависимости от силы удара. При слабом ударе накачивается только один контур, а если столкновение более серьезное – оба контура одновременно.

Виды подушек безопасности

Рассмотрим виды подушек безопасности в автомобиле.

1. фронтальные подушки безопасности
2. коленные подушки безопасности
3. передние боковые подушки безопасности (как правило зашиты в сиденья)
4. задние боковые подушки безопасности
5. головные подушки безопасности («шторки»)

 

1. Фронтальные подушки безопасности

Первыми подушками были фронтальные, именно ими и начал оснащать свои авто серийно Mercedes Benz. Данных подушек – две, одна устанавливается в руле за специальной накладкой и предназначена она для водителя, вторая располагается на передней панели и направлена она на защиту пассажира на переднем сиденье.

Данный вид подушек является самым распространенным, ими сейчас оснащаются даже бюджетные автомобили. Особенностью пассажирской подушки является принудительное ее отключение, после чего она переходит в неактивное состояние и при столкновении не срабатывает.

Срабатывают они только при фронтальном столкновении, при ударе сбоку или сзади данная система не срабатывает.

2. Боковые

Второй вид – боковые. Они направлены на защиту водителя и пассажира при боковом ударе. Впервые применять такие подушки начал шведский производитель Volvo.

Они хорошо помогают в защите торса человека. Зачастую они размещаются в спинках передних сидений. Некоторые авто оснащены боковыми подушками и для защиты пассажиров сзади.

Видео: Как избежать смертельных ловушек в автомобиле

3. Головные подушки

Третий вид – боковые головные подушки, в народе их еще называют шторками безопасности. Впервые их устанавливать начали на авто японской фирмы Toyota.

Располагаться шторки могут в крыше возле боковых стекол, стойках двери. Направлены они на защиту головы при боковом ударе. В развернутом виде практически полностью перекрывают площадь боковых стекол.

4. Коленные и центральные подушки безопасности

Корейская компания Kia предложила еще один вид подушек – коленные. Направлены они на защиту ноги водителя и переднего пассажира. Водительская подушка располагается под рулевой колонкой, а пассажирская – под передней панелью.

В автомобилях Toyota с недавнего времени стали применять центральные подушки. Установлена она в центральном подлокотнике и направлена на снижение тяжести вторичных повреждений при боковом ударе, в накачанном состоянии она разделяется водителя и переднего пассажира.

Это пока все виды которыми оснащается автомобиль, и направлены они на защиту людей, находящихся. Сейчас также разрабатывается система, направленная на защиту пешеходов. Работает данная система, так же как и внутренняя, с единственным различием – подушки надуваются снаружи авто и направлены они на смягчение удара пешеходом о кузов авто.