Все про подушках безпеки
Довгі роки надійний ремінь безпеки залишався єдиним засобом пасивної безпеки автомобіліста. Йшли дебати з приводу їх безпеки, особливо по відношенню до дітей, але з плином часу, багато країн прийняли закони про обов'язковість ременів. Статистика показує, що використання ременів безпеки врятувало тисячі життів людей, які могли б загинути при зіткненні.
Як і ремені безпеки, концепція пневмоподушки - м'якої подушки, що спрацьовує при зіткненні - давно витала в повітрі. Перша патентна заявка на надувне пристрій для захисту пасажирів під час жорсткої посадки літаків була подана під час Другої світової війни. У 1980-х перші промислові подушки безпеки з'явилися в автомобілях.
З цієї статті ви дізнаєтеся, які наукові досягнення стоять за подушками безпеки, як це пристрій працює, які його проблеми і в якому напрямку розвиваються технології.
Перш ніж розглянути специфіку, давайте згадаємо основи законів руху. По-перше, ми знаємо, що рухомі об'єкти мають імпульсом (добуток маси на швидкість руху об'єкта). За винятком випадків, коли зовнішня сила діє на об'єкт, об'єкт буде продовжувати рухатися із заданою швидкістю в заданому напрямку. Автомобіль складається з декількох об'єктів, в тому числі сам транспортний засіб, різних об'єктів усередині автомобіля, і, звичайно, пасажирів. Якщо ці об'єкти не закріплені, вони будуть продовжувати рух на тій швидкості, з якою рухався автомобіль, навіть якщо автомобіль зупиняючись через зіткнення.
Щоб погасити імпульс об'єкта потрібно сили, що діють протягом певного періоду часу. Коли автомобіль потрапляє в аварію, сила, необхідна, щоб зупинити об'єкт, досить велика, тому що імпульс машини змінився миттєво, на відміну від пасажирів - для цього треба було б більше часу. Мета будь-якої утримує системи полягає в тому, щоб допомогти зупинити пасажира з мінімальним збитком для здоров'я останнього.
Подушка існує для того, щоб знизити швидкість пасажира до нуля практично без будь-якої шкоди. При цьому обмеження, в рамках яких вона повинна працювати величезні. Для виконання свого завдання у подушки є простір між пасажиром і кермом або приладової дошкою, і якась частка секунди. Навіть це крихітний простір і кількість часу мають величезне значення, так як система повинна сповільнити пасажира рівномірно, а не різким поштовхом. У наступному розділі ми розглянемо детальніше частини подушки і то, як вони надуваються.
Надути повітряної подушки
Мета подушки безпеки полягає в тому, щоб уповільнити рух пасажира вперед наскільки можливо рівномірно в наявні у неї частки секунди. Існують три частини подушки безпеки, які допоможуть досягти такого результату:
- Подушка сама по собі зроблена з тонкої нейлонової тканини і покладена в кермо або приладову дошку, або, як часто зустрічається останнім часом, сидіння або двері.
- Датчик пристрою, який повідомляє подушці про необхідність надування. Надути відбувається тоді, коли сила зіткнення дорівнює зіткнення з цегляною стіною на швидкості від 16 до 24 км / год. Механічний перемикач спрацьовує тоді, коли є масовий зсув, який закрив електричний контакт, що повідомляє датчикам про те, що сталася аварія. Датчики отримують інформацію з акселерометра, вбудованого в мікропроцесор.
- Система надування пневмоподушки змішує азид натрію (NaN3) і нітрату калію (KNO3), в результаті чого виділяється газ. Гарячий газоподібний азот вибухом надуває подушки безпеки.
Ранні спроби використання подушок безпеки в автомобілях наткнулися на непомірно високу ціну і технічні труднощі, пов'язані зі зберіганням і вивільненням стисненого газу.
- Чи є в машині досить місця для розміщення каністри з газом
- Чи буде газ залишатиметься стабільним під високим тиском
- Як можна швидко і надійно надути подушку безпеки при різних температурних умовах експлуатації і без жахливого звуку
Їм був потрібен спосіб запустити хімічну реакцію, яка виробляє азот, який став би роздмухувати подушку. Малі твердо-паливні надувателі прийшли на допомогу в 1970-х роках.
Система надування в чомусь схожа на ракетний прискорювач. Система подушки безпеки підпалює тверде паливо, яке горить дуже швидко, створюючи великі обсяги газу, що роздувають подушку. Потім подушка буквально виривається зі свого місця на швидкості до 322 км / год - швидше, ніж в одну мить! У наступну секунду газ швидко розсіюється через крихітні отвори в камері, тим самим збираючи подушку, щоб ви могли рухатися.
Навіть незважаючи на те, що весь процес займає одну двадцять п'яту секунди, додатковий час необхідно, щоб допомогти запобігти серйозні травми. До речі, порошкоподібну речовину, що вивільняється з подушки безпеки - це звичайний кукурудзяний крохмаль або тальк, який використовується виробником для того, щоб подушка залишалася гнучкою і служить мастилом під час перебування подушки в своєму сховищі.
Далі ми розглянемо деякі запобіжні заходи, пов'язані з подушками безпеки, особливо там, де мова йде про дітей.
Запобіжні заходи, пов'язані з подушками безпеки
З перших днів використання пневмоподушок, експерти попереджали, що подушки безпеки, повинні використовуватися в поєднанні з ременями безпеки. Ремені безпеки були як і раніше абсолютно необхідні, оскільки подушки працювали тільки в разі фронтального зіткнення, що відбуваються на швидкості більше ніж 6 км / год. Тільки ремені безпеки можуть допомогти при занесенні або бічній аварії (хоча бічні подушки безпеки стають все більш поширені в даний час), задніх зіткнень і вторинних воздействіях.Даже при сучасних досягненнях технології, подушки і раніше є ефективним тільки при одночасному використанні колінного або плечового ременів безпеки.
Чи не зайняло багато часу, щоб зрозуміти, що сила подушки може пошкодити тим, хто опинився надто близько. Дослідники встановили, що зоною ризику для водія є перші 5-8 см надування подушки. Так що, розташовуючись в 25 см від подушки безпеки, ви отримаєте надійний запас міцності. Це відстань вимірюється від центру керма до вашої грудини. Якщо в даний момент відстань становить менше 25 сантиметрів, ви можете налаштувати водійське місце одним з таких способів:
- Перемістіть водійське місце назад, наскільки це можливо, зробити щоб зручно дотягуватися до педалей.
- Трохи опустіть спинку сидіння. Хоча конструкції автомобілів розрізняються, більшість водіїв може досягти відстані в 25 см навіть якщо водійське сидіння висунуто вперед, трохи нахиливши спинку сидіння. Якщо нахил сидіння не дозволяє вам забезпечити хорошу видимість дороги, ви можете підняти сидіння за рахунок системи підйому (не всі машини обладнані цією системою) або підклавши тверду, неслизьку подушку для досягнення того ж ефекту.
- Переконайтеся, що подушка безпеки "націлена" на центр грудей, а не на голову і шию, нахиливши рульове колесо вниз (це працює тільки якщо ваше рульове колесо регулюється).
Ці правила відрізняються для дітей. Подушка може серйозно поранити або навіть убити непристебнутий дитини, який сидить занадто близько до неї або ж був викинутий вперед силою екстреного гальмування. Експерти згодні з тим, що для безпеки дитини необхідні наступні умови:
- Діти до 12 років повинні їздити закріпленими в правильно встановленому, що відповідає віку автомобільному кріслі на задньому сидінні.
- Немовлята, що знаходяться в кріслі, закріпленому проти ходу руху (у віці до одного року і вагою менше 10 кг) не повинні їздити на передньому сидінні легкового автомобіля, що має подушки безпеки на стороні пасажира.
- Якщо дитина старше одного року змушений їхати на передньому сидінні, обладнаному подушкою безпеки з боку пасажира, то він або вона повинні сидіти в дитячому кріслі, встановленому по ходу руху, або на спеціальній подушці-бустері, або з використанням належним чином закріпленого колінного або плечового ременя , а сидіння має бути відкинуто або відведено назад наскільки можливо.
У деяких випадках, власники автомобілів можуть захотіти мати можливість відключити подушки безпеки. У наступному розділі ми будемо обговорювати заходи, які необхідно вжити, якщо ви хочете, щоб ваші подушки безпеки були відключені.
Деактивация повітряних подушок
- Мають право на відключення подушок безпеки як з боку водія, так і з пасажирської сторони - особи з медичними показаннями, для яких ризик спрацьовування подушок безпеки перевищує ризик від відсутності подушки безпеки
- З боку водія (на додаток до медичними показаннями) - люди, які не можуть розташувати себе так, щоб при експлуатації машини від корпусу до центральної частини подушки безпеки залишалося не менше 25,4 см
- З пасажирського боку (на додаток до медичними показаннями) - особи, які перевозять дитини на передньому сидінні автомобіля в кріслі, встановленому проти ходу руху, так як не мають задніх сидінь, задні сидіння занадто малі, щоб розмістити на них дитяче автокрісло або тому, що необхідно постійно стежити за дитиною за медичними показаннями.
- З пасажирського боку (на додаток до медичними показаннями) - особи, які перевозять дітей у віці від одного до 12 років на передньому сидінні, так як (а) на машині немає заднього сидіння, (б) власник транспортного засобу має більше дітей, ніж може поміститися на задньому сидінні або (в), так як необхідно постійно стежити за здоров'ям дитини.
Якщо ви хотіли б встановити у вашій машині перемикач, вам необхідно ознайомитися з усіма "за" і "проти", перш ніж піти в майстерню, а також з інформацією від виробника про те, чи можлива установка такої опції на вашому автомобілі.
Очевидно, що навіть у вас є можливість встановити перемикач, подушки безпеки повинні бути залишені на водіїв, комплекція яких залишає необхідну відстань до подушки безпеки. Для тих же, хто не може слідувати цій умові (навіть з урахуванням пропозицій, перерахованих вище), подушка може бути відключена. Група лікарів на Національній конференції з медичними показаннями для деактивації подушок безпеки розглянула ряд медико-санітарних підстав, які служать можливими підставами для відключення подушки безпеки. На їхню думку, медичними показаннями не є:
- кардіостимулятори
- окуляри
- ангіна
- емфізема
- астма
- мастектомія
- предидущме хірургічні втручання в області спини і шиї
- похилий вік
- остеопороз
- артрит
- вагітність
Нагадаємо, що в США ви взагалі не можете відключити подушку безпеки без установки перемикача. Однак, якщо заводом-виробником транспортного засобу такої функції не передбачено, НАБДД дозволить вирішити відключення подушки безпеки на індивідуальній основі при наявності відповідних умов. Ніколи не намагайтеся відключити подушку безпеки самостійно - пам'ятайте, це не м'яка подушка! Вона може пошкодити вам, якщо ви не знаєте, що робите - краще звернутися з сервіс-центр.
У деяких машинах автовиробники самі встановлюють перемикач подушок безпеки в тому випадку, якщо транспортний засіб не має заднього сидіння або задні сидіння занадто малі, щоб розмістити дитяче крісло. У США виробники в даний час не мають права встановлювати перемикачі для водія. До чого ці правила? НАБДД США вирішила заборонити заводську установку перемикачів з побоювань, що вони стануть стандартним обладнанням на всіх нових транспортних засобів, - навіть ті, які купуються людьми не входять до груп ризику. таке рішення було прийнято і для того, щоб виробники працювали над розробкою більш безпечних, більш розвинених систем подушок безпеки, а не відключали існуючі.
Майбутнє подушок безпеки
Заходи, спрямовані на підтримку та поліпшення життєзберігаючих переваги подушок безпеки, переживають свій розквіт. Нові тести з використанням манекенів, проведені під егідою НАБДД, дозволили поліпшити вимоги до подушок безпеки на основі нових знань і наукових досліджень.
До недавнього часу більшість успіхів в авто безпеки була досягнута в області передніх і задніх зіткнень, хоча 40 відсотків від всіх серйозних травм в результаті аварій є результатом бічних впливів, а 30 відсотків усіх нещасних випадків є результатами побічних наслідків зіткнень. Багато автовиробників відреагували на ці статистичні дані (і пов'язані з цим нові стандарти) посиленням дверей, дверних рам, і підлоги і даху. Але автомобілі, які в даний час пропонують бічні подушки безпеки є нове слово в безпеці пасажирів.
Інженери кажуть, що розробка ефективних бічних подушок безпеки, набагато складніше, ніж проектування передніх подушок. Це пояснюється тим, що більша частина енергії від переднього зіткнення поглинається бампером, капотом і двигуном, і це займає від 30 до 40 мілісекунд, перш ніж вплив досягне водія або пасажира. У бічному ударі, пасажира автомобіля відокремлює від іншого транспортного засобу лише порівняно тонка двері і буквально кілька дюймів. Це означає, що вмонтовані в двері бічні подушки безпеки повинні розгортатися за п'ять або шість мілісекунд!
Інженери Volvo експериментували з різними способами монтажу бічних подушок безпеки, і вибрали задні сидіння в якості місця установки, тому що вони захищають пасажирів будь-якого розміру незалежно від того, як розташоване місце. Цей механізм дозволяє їм помістити механічний датчик з боків подушок сидіння водія і переднього пасажира. Це запобігає пневмоподушки неушкодженою частини автомобіля від здуття. Установка всього пакета подушок безпеки в спинки сидінь також дає перевагу запобігання непотрібного розгортання, які можуть бути викликані в результаті зіткнень з пішоходами або велосипедами. Для залучення бічних подушок безпеки зіткнення повинно відбутися на швидкості близько 19 км / ч.
Інженери BMW вирішили проблему установкою подушок безпеки, вмонтованих в двері. Двері мають більше простору, що означає подушку безпеки більшого розміру.
Головний подушка безпеки або Надувна трубчаста структура (ITS) трохи схожа на велику ковбасу, і, на відміну від інших подушок безпеки, покликана залишатися надутим протягом п'яти секунд, щоб забезпечити захист проти другого або третього ударів. впливу. У поєднанні з бічною подушкою безпеки, ITS пропонує більш ефективний захист при бічних зіткненнях. Інший варіант для захисту голови в бічних зіткненнях - подушка- "завісу".
З усього цього ясно, що наукові дослідження, що лежать в основі подушок безпеки все ще нові, але швидко розвиваються. У цій області можна очікувати багато досягнень в міру того, як у дизайнерів будуть виникати нові ідеї, які вони отримають на матеріалах реальних автокатастроф.