Подушка безопасности как устроена – Как устроена подушка безопасности автомобиля и как ее делают? — Интересник

Как работает автомобильная подушка безопасности

Автомобиль покорил человечество. За последние 30 лет число автомобилей на дорогах утроилось, а увеличение числа автомобилей повлекло и рост числа аварий. Ежегодно получают травмы 20 миллионов человек, более миллиона погибает на дорогах. Это число равно населению Барселоны.
Однако, несмотря на рост числа аварий, число смертей постепенно снижается. За последние 30 лет оно уменьшилось вдвое в основном благодаря одному устройству – подушке безопасности.

Идея подушки безопасности на первый взгляд кажется простой, однако на самом деле это тонкий и сложный механизм, ведь с момента столкновения у подушки есть только 50 тысячных секунды, чтобы надуться и защитить водителя от выброса через лобовое стекло. Это четверть того времени, которое занимает один взмах крыла колибри.
Однако, это не все. Если подушка сразу же не сдуется за 0,2 секунды, то может сама погубить водителя. Как заставить подушку надуваться на сверхзвуковой скорости и как предотвратить гибель водителя от того, что должно его защищать?

Город Варгада в западной Швеции. Здесь находится компания Autoliv, крупнейший в мире разработчик и производитель подушек безопасности, она производит подушки почти для всех автомобилей на международном рынке, 3,5 миллиона штук в год.

Однако, инженеры и производители – не единственные герои этой компании. В скрытой от глаз комнате находится группы «специалистов», без которых разработка подушек безопасности была бы невозможной. В самом сердце здания группа самоотверженных сотрудников делает свою работу, забывая о собственной безопасности, без жалоб и стонов они выносят все, что сваливается им на голову.

Каждый такой манекен является сложной электронной машиной и стоит 180 тысяч долларов. Манекены можно сравнить с киборгами: их тело представляет собой систему, повторяющую метаболизм человека и имитирующую все ключевые функции и структуру человеческого организма: скелет, органы, нервы и даже вены и артерии. Они напичканы тысячами датчиков для фиксации всех процессов, проходящих в теле человека в момент ДТП.

Благодаря этим манекенам Autoliv Разработал целый ряд подушек безопасности, которые снизили смертность среди водителей и пассажиров, пристегнутых ремнем безопасности, на четверть. Но как подушке удается надуться за столь короткий промежуток времени?

Секрет заключается в том, что в ней находится бомба, точнее помещается она в рулевом колесе. Подушка представляет собой сочетание датчика, исполнительного устройства и нейлоновой подушки. Бомба самая настоящая. Взрыв достигается контролируемым воспламенением взрывчатых веществ, которые имею вид пилюль. В момент взрыва воздух заполняет подушку с невероятной скоростью.

На различные автомобили устанавливают разные модели подушек, причем их конструкция постоянно совершенствуется. Для каждой новой конструкции создается трехмерная виртуальная модель, с нее изготавливается прототип.

Нейлоновая подушка вырезается при помощи лазера и сшивается на автоматизированном швейном станке. Прежде, чем испытывать подушку на манекенах, она проходит предварительные испытания. Стальной груз ударяет о рулевое колесо, чтобы убедиться, что подушка выдержит силу, с которой тело среднестатистического человека давит на нее при скорости 40 км/ч. После завершения испытаний любые недочеты устраняются группой инженеров.

От конструкции подушки зависят жизни людей, поэтому каждый ее аспект рассматривается снова и снова. Если подушка не сдувается достаточно быстро, этот недочет может стоить водителю жизни, при ударе его шея переломится, словно спичка.

После внесения изменений, подушка возвращается в цех, где изготавливают ее модифицированный вариант. После этого проводят финальные испытания.
Наконец, в испытания включаются манекены. Манекен устанавливают в кресло и проверяют датчики. Autoliv изготавливает подушки безопасности на сумму более 320 миллионов долларов ежегодно. Компания не имеет права допускать промахов даже с одной подушкой.

Если манекен уцелел, подушка переходит к следующему циклу разработки. Важно, чтобы она не срабатывала в непредназначенное время, скажем, когда рассерженные водитель колотит по рулю. Проблема в том, чтобы бомба взорвалась в нужный момент.

В левой части подушки имеется датчик, углубленный на десять сантиметров в передней части автомобиля в районе фар с обоих сторон. В случае столкновения эти датчики немедленно передадут информацию в центральную контрольную панель в автомобиле, оттуда сигнал поступит в подушку, и произойдет взрыв.

Однако, даже если датчики приведут подушку в действие в нужный момент, существует другая проблема: подушка помещена в пластиковый корпус, от взрыва осколки пластика могут разлететься по машине и покалечить или даже убить пассажиров, либо повредить саму подушку.

Каждое отделение для подушки имеет фронтальную секцию, которая ослаблена рядом крошечных отверстий, невидимых глазом. В момент столкновения разрушается только ослабленная область, что позволяет подушке расшириться, но не тревожит пластиковый корпус. Воздух выходит из подушки через вентиляционные отверстия, что позволяет ей быстро сдуваться, это защитит водителя от травмы шеи и головы.

После всех дорогостоящих тестов подушку запускают в производство. В готовые подушки помещают взрывное устройство, его фиксируют винтами. Подушка автоматически сворачивается прежде, чем ее поместят в корпус. Корпус затем помещается в рулевое колесо. И вот очередная подушка готова к тому, чтобы сделать езду безопаснее.
За один год завод Autoliv спасает жизни 15 тысяч человек.

Как устроена подушка безопасности

Понравилась статья? Следите за новыми идеями полезных авто советов в нашем канале. Подписывайтесь на нас в Яндекс.Дзене. Подписаться.

Ремень безопасности уже много лет является хорошей и эффективной системой безопасности. На данный момент люди делятся на несколько типов: первые считают, что данная система является очень опасной, особенно для детей и людей старческого возраста, вторые же считают, что данная система необходима и в большинстве странах Европы, где является обязательной. Как говорят профессионалы ежегодно данная система спасает большое количество людей от смерти во время транспортных происшествий. Система подушечек безопасности устроена так, чтобы подушки выбрасывались при ситуациях со столкновением автомобиле.

Когда появились подушки

Впервые такая система появилась у самолётов со времён второй мировой войны и называлось надувным устройством. Первые же автомобильные подушки появились и начали оснащаться в 1981 годах. Уже с 1988 года на территории США все автомобили, которые продаются обязаны были оснащаться подушечками безопасности на водительском месте, а также на пассажирском.

По статистике во время столкновений лоб в лоб подушечка безопасности уменьшает риск смерти более чем на 35%.

  • Позже подушечки безопасности начали оснащать сиденья и дверные части машин.
  • На некоторых автомобилях существует от 6 и до 8 подушечек безопасности сразу.
  • Ранее многие люди спорили о нужде про ремни безопасности, а на данный момент спорят об подушечках безопасности, зачем они нужны, необходимы ли и как они безопасны.

В данной статье будет рассказано как работает подушечка безопасности и все её нюансы во время эксплуатации. Первыми фронатльными подушечками защищённости стали установлены в авто марок Мерседес-Бенз в 1982 году. Данная фронатальная подушечка защищённости считается очень эффективной.

Для пассажиров существует функция, чтобы отключить при нужде данные подушечки безопасности. В системах фронтальных подушечек имеется двухступенчатые и многоступенчатые срабатывания в зависимости от аварий. Также фронтальные подушечки защищённости находятся в так называемом рулевом колесе, а у переднего пассажиров находится сверху, где панели.

Боковые подушечки защищённости

Такие SRS для того, чтобы уменьшить риск травм таза, а также грудных клеток или брюшной полости во время аварий. Первым испытателем боковых подушечек считается марка Вольво в 1995 годах и после удачной статистике их начали оснащать много машин. Также боковые подушечки безопасности применяются на задних сиденьях у многих автомобилей. Самые современные боковые подушечки имеют двухкамерные конструкции.

Головные подушечки безопасности

Подушечки защищённости для головы нужны для охраны своей верхней части тела при аварии между транспортными средствами. Такие подушечки защищённости в первый раз появились на авто марок Тайота в 1999 годах. Смотря на марку автомобилей данная система может находиться спереди, а также между разными стойками или с задней части нашей крыши. Данные подушечки хорошо охраняют пассажиров всех рядов автомобиля. Таким образом, подушечки защищённости являются очень важными системами в наших современных автомобилях.

Как устроена подушка безопасности автомобиля и как ее делают? — Интересник

Автомобиль покорил человечество. За последние 30 лет число автомобилей на дорогах утроилось, а увеличение числа автомобилей повлекло и рост числа аварий. Ежегодно получают травмы 20 миллионов человек, более миллиона погибает на дорогах. Это число равно населению Барселоны.

Однако, несмотря на рост числа аварий, число смертей постепенно снижается. За последние 30 лет оно уменьшилось вдвое в основном благодаря одному устройству – подушке безопасности.

Идея подушки безопасности на первый взгляд кажется простой, однако на самом деле это тонкий и сложный механизм, ведь с момента столкновения у подушки есть только 50 тысячных секунды, чтобы надуться и защитить водителя от выброса через лобовое стекло. Это четверть того времени, которое занимает один взмах крыла колибри.

Однако, это не все. Если подушка сразу же не сдуется за 0,2 секунды, то может сама погубить водителя. Как заставить подушку надуваться на сверхзвуковой скорости и как предотвратить гибель водителя от того, что должно его защищать?

Город Варгада в западной Швеции. Здесь находится компания Autoliv, крупнейший в мире разработчик и производитель подушек безопасности, она производит подушки почти для всех автомобилей на международном рынке, 3,5 миллиона штук в год.

Однако, инженеры и производители – не единственные герои этой компании. В скрытой от глаз комнате находится группы «специалистов», без которых разработка подушек безопасности была бы невозможной. В самом сердце здания группа самоотверженных сотрудников делает свою работу, забывая о собственной безопасности, без жалоб и стонов они выносят все, что сваливается им на голову.

Каждый такой манекен является сложной электронной машиной и стоит 180 тысяч долларов. Манекены можно сравнить с киборгами: их тело представляет собой систему, повторяющую метаболизм человека и имитирующую все ключевые функции и структуру человеческого организма: скелет, органы, нервы и даже вены и артерии. Они напичканы тысячами датчиков для фиксации всех процессов, проходящих в теле человека в момент ДТП.

Благодаря этим манекенам Autoliv Разработал целый ряд подушек безопасности, которые снизили смертность среди водителей и пассажиров, пристегнутых ремнем безопасности, на четверть. Но как подушке удается надуться за столь короткий промежуток времени?

Секрет заключается в том, что в ней находится бомба, точнее помещается она в рулевом колесе. Подушка представляет собой сочетание датчика, исполнительного устройства и нейлоновой подушки. Бомба самая настоящая. Взрыв достигается контролируемым воспламенением взрывчатых веществ, которые имею вид пилюль. В момент взрыва воздух заполняет подушку с невероятной скоростью.

На различные автомобили устанавливают разные модели подушек, причем их конструкция постоянно совершенствуется. Для каждой новой конструкции создается трехмерная виртуальная модель, с нее изготавливается прототип.

Нейлоновая подушка вырезается при помощи лазера и сшивается на автоматизированном швейном станке. Прежде, чем испытывать подушку на манекенах, она проходит предварительные испытания. Стальной груз ударяет о рулевое колесо, чтобы убедиться, что подушка выдержит силу, с которой тело среднестатистического человека давит на нее при скорости 40 км/ч. После завершения испытаний любые недочеты устраняются группой инженеров.

От конструкции подушки зависят жизни людей, поэтому каждый ее аспект рассматривается снова и снова. Если подушка не сдувается достаточно быстро, этот недочет может стоить водителю жизни, при ударе его шея переломится, словно спичка.

После внесения изменений, подушка возвращается в цех, где изготавливают ее модифицированный вариант. После этого проводят финальные испытания.

Наконец, в испытания включаются манекены. Манекен устанавливают в кресло и проверяют датчики. Autoliv изготавливает подушки безопасности на сумму более 320 миллионов долларов ежегодно. Компания не имеет права допускать промахов даже с одной подушкой.

Если манекен уцелел, подушка переходит к следующему циклу разработки. Важно, чтобы она не срабатывала в непредназначенное время, скажем, когда рассерженные водитель колотит по рулю. Проблема в том, чтобы бомба взорвалась в нужный момент.

В левой части подушки имеется датчик, углубленный на десять сантиметров в передней части автомобиля в районе фар с обоих сторон. В случае столкновения эти датчики немедленно передадут информацию в центральную контрольную панель в автомобиле, оттуда сигнал поступит в подушку, и произойдет взрыв.

Однако, даже если датчики приведут подушку в действие в нужный момент, существует другая проблема: подушка помещена в пластиковый корпус, от взрыва осколки пластика могут разлететься по машине и покалечить или даже убить пассажиров, либо повредить саму подушку.

Каждое отделение для подушки имеет фронтальную секцию, которая ослаблена рядом крошечных отверстий, невидимых глазом. В момент столкновения разрушается только ослабленная область, что позволяет подушке расшириться, но не тревожит пластиковый корпус. Воздух выходит из подушки через вентиляционные отверстия, что позволяет ей быстро сдуваться, это защитит водителя от травмы шеи и головы.

После всех дорогостоящих тестов подушку запускают в производство. В готовые подушки помещают взрывное устройство, его фиксируют винтами. Подушка автоматически сворачивается прежде, чем ее поместят в корпус. Корпус затем помещается в рулевое колесо. И вот очередная подушка готова к тому, чтобы сделать езду безопаснее.

За один год завод Autoliv спасает жизни 15 тысяч человек.

Подушка безопасности — можно ли ремонтировать?

Подушка безопасности

Любой современный автомобиль оснащен системой активной безопасности, в которую и входит подушка. При столкновении достаточной силы, срабатывает датчик удара, который передает сигнал на контроллер. В свою очередь контроллер подает сигнал на подушки безопасности и отключает топливный насос.

Эти меры при столкновении на скорости до 40 километров в час позволяют избежать повреждений, а на скорости до 80 километров в час серьезно снизить тяжесть травм.

 

При столкновении на скорости свыше 90 километров в час эффективность подушек снижается, а при ударе о подушки на скорости свыше 130 километров в час человек получает тяжелые травмы. Поэтому подушка безопасности не является панацеей, а дает дополнительный шанс избежать травм и гибели.

Как устроена подушка безопасности

Подушка безопасности состоит из пяти элементов:

  • пиропатрона;
  • электронной схемы;
  • многожильного кабеля с разъемом;
  • мешка подушки;
  • крышки.

 

Основной элемент подушки – пиропатрон, который при срабатывании выделяет достаточное количество азота или аргона. При срабатывании пиропатрона выделяется определенное количество газов, поэтому при столкновении на небольших скоростях подушка полностью надувается и эффективно амортизирует, предотвращая повреждение от ударов о двери или другие твердые поверхности. Каждая подушка безопасности соединена с контроллером посредством многожильного кабеля. По этому кабелю контроллер системы безопасности опрашивает электронную схему подушки, проверяя ее состояние, а также подается постоянное питающее напряжение. При срабатывании датчика удара, контроллер по этому же кабелю подает сигнал за включение пиропатрона. В исходном состоянии мешок подушки плотно сложен и закрыт декоративной крышкой. При срабатывании пиропатрона выделяются газы, которые быстро наполняют мешок, в результате чего он увеличивается в размерах, выдавливает крышку и превращается в подушку безопасности.

Видео — Как работает подушка безопасности

Можно ли ремонтировать подушку безопасности

Многие владельцы современных автомобилей, особенно дорогих иномарок, задаются этим вопросом. Ведь цена новой подушки безопасности достигает 500 долларов США, а учитывая что их устанавливают до 8 штук, затраты на замену получаются просто огромными. Поэтому некоторые доморощенные специалисты предлагают восстановление или ремонт использованных подушек.

Прежде, чем выносить вердикт, можно их ремонтировать или необходимо заменять целиком, необходимо разобраться, что происходит во время срабатывания подушки. Пиропатрон – одноразовое устройство, которое невозможно качественно починить. Любые попытки самостоятельно начинить его рабочей смесью приводят лишь к одному – количество и состав газа, который выделяется при срабатывании, не соответствуют заданным параметрам. Ведь количество газа должно соответствовать объему подушки, в противном случае она или лопнет, или не сможет качественно самортизировать удар. Поэтому вес заряда должен быть подобран с точностью до микрограмма. То же самое относится и к составу рабочей смеси. Поэтому любые попытки самостоятельно снарядить пиропатрон, во-первых, крайне опасны, а во-вторых, говорят о том, что «специалист» пытается делать работу, в которой не понимает ничего.

 

После срабатывания пиропатрона мешок подушки надувается. В некоторых случаях в нем появляются пробоины. Теоретически, такой мешок можно заклеить, после чего он готов для повторного использования. Но тут нужно понимать, какие нагрузки воздействуют на мешок. Средний вес человека 70 килограмм. При ударе в бетонную стену на скорости 100 километров в час скорость приближения водителя или пассажира к препятствию составит от 20 до 30 метров в секунду. Учитывая амортизирующую способность подушки, она будет испытывать давление как минимум в одну тонну. Поэтому некачественная склейка приведет к прорыву подушки, в результате чего человек ударится о твердую поверхность. Поэтому ответ на вопрос – заклеивать поврежденный мешок подушки безопасности или купить новый, каждый решает самостоятельно, ставя на кон свои (а нередко и не только свои) жизнь и безопасность.

После срабатывания пиропатрона мешок выдавливает декоративную крышку. Вот ее как раз вполне допустимо починить самостоятельно и использовать повторно. Но стоимость новых крышки и подушки (мешка и пиропатрона) различается в сотни раз. Поэтому никакого смысла возиться с восстановлением крышки, нет. Разве что возникло желание вместо подушки установить декоративную имитацию. В этом случае удастся восстановить внешний вид руля, двери, сидений, где были установлены подушки безопасности, но при столкновении человек получит тяжелые, нередко несовместимые с жизнью, травмы.

Но самая главная проблема не в ремонте или замене подушки безопасности. Можно купить новый блок или приобрести исправный на авторазборке и установить вместо использованного. Но, контроллер системы безопасности отслеживает состояние датчика удара и подушек, поэтому потребуется обнуление памяти, что самостоятельно выполнить невозможно. Для этой работы необходимо специальное оборудование и серьезные познания.

Вывод

Ремонт подушки позволяет сэкономить (по сравнению с ее заменой), но многократно снижает безопасность водителя и пассажиров. Стоит ли экономия такого риска, каждый решает самостоятельно, потому что цена ошибки – человеческая жизнь. Поэтому не рискуйте здоровьем и жизнью, пытаясь сэкономить на безопасности.

Как работают подушки безопасности?

На протяжении многих лет надёжный ремень безопасности оставался единственной формой пассивной безопасности в наших автомобилях. Были дебаты по поводу их безопасности, особенно в отношении детей, но с течением времени бóльшая часть всех стран приняла обязательным условием выезда на дорогу пристёгнутые ремни безопасности. Статистика показывает, что использование ремней безопасности спасло тысячи жизней, которые могли быть потеряны в случае столкновения.

Но также как и ремни безопасности, концепция подушек безопасности — мягкая опора, чтобы облегчить для человека последствия аварии — была мыслью инженеров в течение многих лет. Первый патент на надувную аварийную подушку безопасности для самолетов был подан во ещё время Второй мировой войны. А в 1980 году первая коммерческая подушка безопасности появились и в автомобилях.

На сегодняшний день подавляющее большинство не самых бюджетных легковых автомобилей снабжены подушками безопасности как минимум для водителя и переднего пассажира. Статистика показывает, что подушки безопасности снижают риск смерти при прямом лобовом столкновении примерно на 30 процентов. Всё чаще боковыми подушками оборудуются сиденья и/или двери. Сегодня некоторые автомобили выходят далеко за рамки имеющегося стандарта двойных подушек безопасности, располагая шестью или даже восемью подушками безопасности для водителя и всех пассажиров. Но они всё ещё остаются предметом серьёзных споров и исследований правительства и промышленности.

В этой статье мы узнаем о науке в закромах этих устройств, о том, как подушка безопасности работает, когда срабатывает, каковы её проблемы, и насколько технология продвинулась на сегодняшний день.

Законы движения

Прежде чем рассмотреть специфику, давайте рассмотрим наши знания о законах движения. Во-первых, мы знаем, что движущиеся объекты имеют импульс (произведение массы на скорость объекта). Если некоторая сила воздействует на объект и затем перестаёт воздействовать, то объект всё равно будет продолжать двигаться, лишь снижая свою скорость —  это называют инерцией. Автомобиль состоит из нескольких объектов, в том числе самого транспортного средства, незакреплённых предметов в машине и, конечно же, водителя и пассажиров. Если эти объекты не прикреплены к кузову авто, то они будут продолжать движение на любой скорости, на которой движется автомобиль, даже если автомобиль остановлен столкновением.

Остановка импульса объекта требует силы, действующей в течение короткого периода времени. При ДТП усилие, необходимое, чтобы остановить объект, очень большое, потому что импульс автомобиля изменился мгновенно, а пассажиров — нет, и тут не так много времени для работы. Цель любой дополнительной удерживающей системы — помочь остановить пассажира, при этом, причинив максимально незначительный ущерб ему или ей, как это возможно.

Подушка призвана замедлить скорость пассажира до нуля практически без его повреждений. При этом, рамки, в которых она должна работать, огромны. Подушка безопасности при своей работе занимает всё пространство между пассажиром и рулевым колесом или приборной панели за доли секунды.

Цель подушки безопасности — замедлить движение вперёд пассажира как можно более равномерно за доли секунды. Подушка состоит из трёх частей, каждая из которых помогает совершить этот подвиг:

  • Сумка сама по себе состоит из тонкой нейлоновой ткани, которая складывается в рулевом колесе или приборной панели, или, если речь о боковой подушке — в двери.
  • Датчик представляет собой устройство, сообщающее сумке, когда необходимо раздуться. Раздув происходит при столкновении при силе, равной как минимум столкновению с кирпичной стеной на скорости 16-24 км в час. Механический переключатель поворачивается, закрывая электрический контакт. Датчики, между тем, получают информацию от акселерометра, встроенного в микрочип.
  • Система надува служит для быстрого закачивания в подушку газа за счёт реакции азида натрия (NaN3) с нитратом калия (KNO3) для получения газообразного азота. Взрыв азота раздувает подушки безопасности практически мгновенно.

Ранние попытки адаптировать подушку безопасности для использования в автомобилях столкнулись с непомерно высокими ценами и техническими препятствиями, связанными с хранением и выпуском сжатого газа. Исследователи задавались вопросами:

  • Откуда взять необходимое достаточное место в машине для газового баллона?
  • Если газ будет оставаться долго в своём спокойном состоянии под высоким давлением, то это ведь довольно опасно?
  • Как сумку можно было бы расширить быстро и надёжно на различных рабочих температурах и без оглушительного взрыва?

Все вопросы учёных отпали, когда на помощь пришло твёрдое топливо в 1970 году. Твёрдое топливо горит очень быстро, создавая большой объём газа и издаёт при этом меньше шума.

Кроме прочего, воздушная подушка смазывается порошкообразными веществами регулярно — часто кукурузным крахмалом или тальком, которые позволяют держать сумки гибкими и смазывать их, пока они находятся «в хранении».

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о