Подушка безопасности: история изобретения и принцип действия

Безопасность на дороге зависит, в первую очередь, от внимательности водителя. От того, насколько чётко мы способны контролировать поведение авто за рулем, зависит здоровье наших пассажиров и нас самих. Но иногда возникают ситуации, которые нельзя просчитать наперёд, и аварии всё-таки происходят. Тогда вступает в дело следующий рубеж защиты - подушки безопасности. Надёжные, но относительно молодые в масштабах истории автомобилестроения устройства, помогающие уберечься от серьёзных травм и спасти жизнь. Как они появились, какие изменения претерпели и что представляют сегодня — читайте в этом материале.

Пётр

редактор технического контента

История подушки безопасности

Желание создать универсальное решение для снижения травматизма при авариях не ново. Впервые идея использовать подушку безопасности появилась ещё в начале XX века, когда автомобили только начали входить в моду. Был выдан патент, но до реализации дело не дошло. Впервые транспорт оснастили подушкой в 1950-е. Впрочем, и эта попытка не увенчалась успехом. И в чём же была причина? 

Для раскрытия подушки использовалась пружина. Этот механизм срабатывал плохо. Кроме того, сжатый воздух не позволял устройству раскрываться быстро, следовательно, и уберечь при серьёзном столкновении оно не могло. Судьба машиностроения изменилась в 1967 году, когда американский изобретатель Аллен Брид представил шариковый сенсор и новую систему безопасности.

Принцип работы механизма 

Несколько магнитов удерживают стальную сферу (фактически – небольшой шарик) на месте. При столкновении автомобиль замедляется, шар движется вперёд и замыкает цепь, подавая сигнал для активации газогенератора. 

Брид также решил проблему скорости наполнения газового мешка, использовав взрывной механизм на основе азида натрия. Порошковая смесь помещалась в герметичный цилиндр, находящийся в руле – тот самый газогенератор. Провода, ведущие от сенсора, нагревались, вещество воспламенялось и резко выделяющийся газ надувал мешок. Правда позднее выяснилось, что азид натрия в чистом виде токсичен и опасен, поэтому ученым пришлось значительно изменить химический состав. Теперь там, помимо трех элементов, находится окисляющий нитрат гуанидина (само по себе это вещество, кстати, тоже ядовито, но «в комплексе» токсичность удалось нейтрализовать), и за здоровье сидящих в салоне можно не переживать.

Что изменилось ещё?

Много лет подушки позиционировались как потенциальная замена ремней безопасности. Но на практике выяснилось, что в одиночку они не способны уберечь человека от травмы, а могут и усугубить ситуацию. Скорость раскрытия пневмоподушки составляет 30 миллисекунд, это как удар боксёра-тяжеловеса. 

Сбалансированное решение прижилось в автомобилях лишь в 1990-е годы, после десятков лет экспериментов – теперь фронтальные подушки применяются только в совокупности с ремнём безопасности. Дело в том, что во время столкновения тело водителя резко подается вперёд, приближаясь к рулю, а тут ещё ему навстречу «летит» со скоростью до 300 км/ч раскрывающаяся поверхность подушки – голова получает серьёзные повреждения. Чтобы свести травмы к минимуму, ремень фиксирует положение тела на достаточном расстоянии от рулевого колеса (в автомобилях Kia это 25 сантиметров), а подушка удерживает шею от дальнейшего изгиба и контакт происходит уже в момент практически полного раскрытия, когда скорость ее поверхности не столь велика.

Изменился и датчик реагирования на столкновения. Теперь автомобили оснащены микроэлектромеханическими системами, MEMS, с высокотехнологичным блоком управления. Он получает данные от датчиков скорости вращения колеса, давления тормозов, занятости автокресел, а также от гироскопов. В зависимости от тяжести столкновения алгоритм решает, насколько быстро надувать подушку в конкретной ситуации. Также современные подушки сдуваются после раскрытия, для чего задней части предусмотрено два вентиляционных отверстия – движение тела человека после столкновения замедляется еще плавнее. Существуют и подушки с «двухэтапным» раскрытием – интенсивность их срабатывания зависит от силы удара. 

Как устроены подушки безопасности на автомобилях Kia

Разберем систему пассивной безопасности на примере Kia Mohave . Она состоит из следующих элементов:

1. Фронтальная подушка безопасности водителя. Устанавливается для безопасности водителя;
2. Передняя подушка безопасности пассажира;
3. Боковая подушка безопасности. Располагаются в боковинах сидений или в стойках крыши и обеспечивает водителю и переднему пассажиру дополнительную защиту со стороны двери;
4. Шторка безопасности. Более тонкие подушки сбоку, над дверями, практически по всей длине пассажирской части салона. Защищают от травм головы при ударах о стекла и не дают вылететь из салона при опрокидывании авто;
5. Боковая подушка безопасности между передними сидениями. Предотвращает возможность удара водителя и переднего пассажира головами друг о друга, если их отбросит в сторону при фронтальном ударе или боковом ударе.
6. Коленная подушка безопасности водителя. Снижает опасность травмы при ударе водителя коленями об рулевую колонку или элементы передней панели.

Расположение подушек безопасности на примере внедорожника Kia Mohave

За каждый модуль отвечает набор датчиков, названия у них соответствующие:

1. Модуль управления системой пассивной безопасности (SRSCM) / датчик опрокидывания;
2. Датчик фронтального удара;
3. Датчик бокового удара;
4. Датчик бокового удара.

Каждый датчик собирает информацию и направляет сигнал в модуль. SRSCM обрабатывает запрос и принимает решение, какую часть системы безопасности активировать. Их функционирование зависит от силы, угла, скорости и точки приложения удара.

Фронтальные подушки активируются при сильном столкновении спереди, если удар пришелся на боковую часть автомобиля — надуваются боковые элементы.

Расположение датчиков. Справочное руководство

Также пневмоподушки и шторки безопасности могут сработать при опрокидывании автомобиля. Все зависит от силы воздействия удара на датчики – удара может и не быть, но датчик положения кузова показывает, что автомобиль переворачивается, и этого достаточно для срабатывания системы.

Обратите внимание

Система срабатывает только при включенном двигателе. Когда она исправна, при включении зажигания загорается сигнальная лампа на приборной панели и гаснет в течение шести секунд. Это серьезный индикатор, который позволяет понять, всё ли хорошо с этой системой безопасности.

Автомобиль нуждается в диагностике, когда:

▪ при включении лампа не загорается на короткое время;

▪ индикатор продолжает гореть спустя шесть секунд;

▪ лампа загорается при движении автомобиля;

▪ индикатор мигает при работающем двигателе.

Важно знать: система практически не требует обслуживания, поэтому в ней нет компонентов, которые можно было бы отремонтировать самостоятельно. Если вы заметили, что датчики работают неисправно, возникают неполадки — советую обратиться к официальному дилеру , тем более записаться на сервис можно буквально за пару минут онлайн.

Много лет подушки безопасности изменяли и дорабатывали так, чтобы сегодня их можно быть ставить на каждый автомобиль. Главное — следить за своим авто, обслуживать и вовремя обращать внимание на неполадки. Для этого изучайте руководство по эксплуатации , которое можно найти на сайте Kia, и водите с комфортом.