Як працюють подушки безпеки?
закони механіки
Перш ніж більш детально говорити про подушках безпеки, давайте освіжимо в пам'яті закони механіки. Перш за все, всі ми знаємо, що всі рухомі тіла володіють інерцією (в наслідок наявності у тіла маси і швидкості). Рух тіло зберігає величину і напрямок швидкості, якщо на нього не діють зовнішні сили. Автомобіль включає в себе кілька об'єктів, а саме сам транспортний засіб, незакріплені об'єкти всередині нього і, звичайно ж, пасажири. Якщо дані об'єкти не закріплені, то їх рух буде продовжуватися зі швидкістю руху автомобіля, навіть при його зіткненні. Для припинення руху тіла по інерції потрібна програма сили протягом деякого часу. При аварії, для припинення руху незакріпленого тіла потрібно дуже велика сила, тому що швидкість руху автомобіля різко змінюється, а швидкість пасажира - немає. Метою будь-якої системи пасивної безпеки є зупинка руху пасажира з нанесенням мінімально можливих травм. Подушка безпеки призначена для зниження швидкості руху пасажира до нуля, усуваючи або знижуючи ступінь серйозності травм. Подушка безпеки працює в надзвичайно жорстких умовах. Подушка безпеки розкривається в просторі між пасажиром і рульовим колесом або панеллю приладів за частку секунди. Навіть таке мале час дуже важливо, враховуючи, що потрібно рівномірно сповільнювати рух пасажира, а не різко зупиняти його. У наступному розділі ми розповімо про конструкцію подушки безпеки і про те, як вона спрацьовує.
Спрацьовування подушки безпеки.
Подушка безпеки призначена для того, щоб за долю секунди максимально рівномірно знизити швидкість руху пасажира вперед. Система подушки безпеки складається з:
- Самою подушки, виготовленої з тонкої нейлонової тканини, складена і розташована в рульовому колесі або приладової панелі, а з недавнього часу, ще й в сидінні або двері.
- Датчика, який дає команду спрацьовування подушки. Подушка спрацьовує при зіткненні, сила якого дорівнює зіткнення з цегляною стіною на швидкості 15-25 км / год. Контактний вимикач перемикається, замикаючи електричний контакт, повідомляючи датчику, що сталася сутичка. Датчик зчитує інформацію з акселерометра, вбудованого в мікросхему.
- При спрацьовуванні подушки безпеки, відбувається реакція між азидом натрію (NaN3) і нітратом калію (KNO3), в результаті якої виділяється газоподібний азот. Подушка надувається при викиді азоту.
При перших спробах адаптувати подушки безпеки для використання в автомобілях виникли труднощі, пов'язані з дуже високою вартістю і відсутністю технічного рішення для зберігання і подачі стисненого газу. Конструкторів хвилювали такі питання:
- Де в автомобілі розмістити балон з газом?
- Чи повинен газ перебувати під високим тиском протягом усього періоду експлуатації автомобіля?
- Як забезпечити швидке і надійне наповнення подушки при різних температурах навколишнього середовища без оглушливого бавовни?
Вони шукали спосіб запустити хімічну реакцію, в результаті якої буде виділятися азот, що наповнює подушку. У 1970-х роках з'явилися компактні твердопаливні газогенератори. Піропатрон запалює тверде паливо, яке надзвичайно швидко згоряє з виділенням великого об'єму газоподібного азоту, достатнього для наповнення подушки. Після цього подушка буквально вистрілює зі швидкістю близько 300 км / ч - швидше, ніж ми встигнемо моргнути! Вже через секунду газ починає швидко виходити через невеликі отвори в подушці для того, щоб забезпечити нам можливість рухатися. Незважаючи на те, що весь процес займає чверть секунди, цього часу достатньо для того, щоб запобігти серйозні травми. Порошкоподібною речовиною, що виділяється при спрацьовуванні подушки - не що інше, як звичайний кукурудзяний крохмаль, або тальк, який використовується виробниками для збереження еластичності і запобігання злипання подушок. Далі ми розповімо про деякі запобіжні заходи, особливо що стосуються перевезення дітей.
Газогенератор складається з заряду твердого палива і пиропатрона.
Запобіжні заходи
З самого моменту появи подушок безпеки, експерти застерігали водіїв, що їх необхідно використовувати разом з ременями безпеки. Це пояснюється тим, що на той момент подушки спрацьовували тільки при лобовому зіткненні на швидкості понад 5 км / год. При ударах ззаду і бічних зіткненнях рятували тільки ремені безпеки (хоча зараз бічні подушки безпеки встановлюються всі частіше). Навіть не дивлячись на технологічний прогрес, подушки безпеки можуть врятувати Вас тільки при використанні ременів безпеки. Знадобилося не так багато часу, щоб зрозуміти, що подушка розкривається з великою силою, що може травмувати близько сидить до неї людини. Дослідники визначили, що зона ризику для водія становить 5-8 см від місця спрацювання подушки. Тому краще убезпечити себе і сісти на відстані 25 см від подушки безпеки водія. Дане відстань потрібно вимірювати від центру рульового колеса до Вашої грудини. Якщо зазвичай Ви сидите ближче, то відрегулюйте посадку наступними способами:
- Відсуньте сидіння назад, при цьому Ви повинні комфортно діставати до педалей.
- Трохи змініть нахил спинки сидіння. Незважаючи на різні конструкції автомобілів, більшість водіїв може без праці дотримуватися відстань в 25 см, Налаштування нахилу спинки сидіння. Якщо при зміні нахилу спинки у Вас знижується огляд, ви можете відрегулювати висоту сидіння (регулювання висоти є не у всіх автомобілях!) Або підкласти нековзну подушку.
- Регулюючи положення рульового колеса (можливо не у всіх автомобілях), направте подушку безпеки себе в груди, а не в голову або шию.
Для дітей діють зовсім інші правила. Подушка безпеки може серйозно поранити або навіть убити непристебнутий дитини, що сидить занадто близько до приладової панелі або викинутого на неї при аварійному гальмуванні. Експерти прийшли до висновку, що необхідно дотримуватися наступних правил безпеки.
- Діти до 12 років повинні їхати пристебнутими в спеціальному дитячому кріслі, що відповідає віку дитини, встановленому на задньому сидінні автомобіля.
- Ніколи не переносьте дітей в кріслах, які встановлюються проти руху автомобіля (для дітей до року і вагою менше 10 кг) на передньому сидінні, якщо в автомобілі встановлена подушка безпеки пасажира.
- Якщо Ви змушені везти дитину старше року на передньому сидінні з подушкою безпеки пасажира, то необхідно використовувати дитяче крісло, встановлене по ходу руху, при цьому бустер, ремені і сидіння повинні бути максимально відсунуті назад.
У деяких випадках автовласникам може знадобитися відключити подушку безпеки. Далі ми розповімо про те, як це зробити.
Відключення подушок безпеки
- Подушка водія і пасажира - Особи з медичними показаннями, при яких ризики отримання шкоди здоров'ю при спрацьовуванні подушки безпеки перевищують ризики при її відсутності.
- Подушка водія (крім медичних показань) - Особи, які не можуть зайняти правильне положення при експлуатації транспортного засобу - не менше 25 см від центру кришки подушки безпеки водія.
- Подушка пасажира (крім медичних показань) - Особи, змушені перевозити дитину в дитячому кріслі, встановленому на передньому сидінні проти руху, тому що в автомобілі відсутній заднє сидіння, заднє сидіння занадто мало або при необхідності постійно перевіряти стан здоров'я дитини.
- Подушка пасажира (крім медичних показань) - Особи, змушені перевозити дитину у віці від 1 до 12 років на передньому сидінні, тому що (А) в автомобілі відсутній заднє сидіння, (б) необхідно перевезти більше дітей, ніж може поміститися на задньому сидінні або (в) при необхідності постійно перевіряти стан здоров'я дитини.
Очевидно, що навіть при наявності вимикача, подушка безпеки водія повинна бути включена при можливості посадки на відстані не менше 25 см від неї. При неможливості належної посадки (навіть з урахуванням наведених раніше заходів), подушка може бути відключена. Рекомендується відключати подушки безпеки в разі:
- наявність кардіостимулятора
- носіння окулярів
- ангіна
- емфізема
- астма
- мастектомія
- перенесена операція на спині або шиї
- похилий вік
- остеопороз
- артрит
- вагітність
Майбутнє подушок безпеки.
Безперервно ведеться діяльність щодо підвищення якості та корисної дії подушок безпеки. Були введені нові критерії пошкоджень манекенів при проведенні краш-тестів. До недавнього часу більшість заходів автомобільної безпеки робилися для лобових зіткнень і ударів ззаду, незважаючи на те, що більше 40% всіх серйозних травм при ДТП виходять в результаті бічних ударів, а 30% всіх ДТП складають бокові удари. Багато виробників автомобілі взяли до уваги цю статистику (в результаті чого були прийняті нові стандарти) і посилили двері, дверні коробки, днище і дах. Але автомобілі з бічними подушками вийшли на новий рівень безпеки. За словами конструкторів, бічні подушки безпеки набагато складніше розробляти в порівнянні з фронтальними. Це пояснюється тим, що значна частина енергії від лобового зіткнення поглинається бампером, капотом і двигуном, при цьому проходить близько 30-40 мс перш ніж вона доходить до водія і пасажирів. При бічному ударі водія або пасажира від іншого автомобіля відокремлює лише тонка двері і пара сантиметрів від неї. Це означає, що бічні подушки безпеки повинні розкриватися всього за 5-6 мс! Інженери Volvo експериментували з місцями розміщення бічних подушок безпеки і зупинилися на установці в спинці сидіння, тому що такі подушки забезпечують захист пасажирів будь-якої статури незалежно від розташування сидіння. При такій установці, датчик спрацьовування поміщається з боків нижньої частини подушки сидіння з боку водія і переднього пасажира. Це запобігає спрацьовування подушки з непошкодженою боку автомобіля. Установка подушок безпеки в спинці сидіння також дозволяє уникнути непотрібного спрацьовування подушок, викликане зіткненням з пішоходом або велосипедом. Розкриття бічній подушки відбувається при зіткненні на швидкості близько 20 км / ч. Конструктори BMW зупинили свій вибір на дверних подушках безпеки. У двері більше місця, що дозволяє більшу подушку зі значною площею охоплення. Головний подушка безпеки, або Вбудована подушка-труба (ITS), схожа на велику сосиску і, на відміну від інших подушок безпеки, залишається надутим протягом приблизно п'яти секунд для захисту водія або пасажира від подальших ударів. Спільна установка головних і бічних подушок безпеки забезпечує більш надійний захист при бічних ударах. В якості захисту голови при бічних ударах також використовуються шторки безпеки. Потрібно розуміти, що пошук нових можливостей для подушок безпеки триває, і ведуться постійні розробки. Можливо незабаром з'являться нові технології, засновані на даних проведених краш-тестів і реальних аварій.