Насчитывает не один десяток лет. Главной целью этого гуманного устройства является спасение жизни и сохранения здоровья людей при самых серьезных авариях. Эти приспособления сейчас можно встретить почти на всех автомобилях, произведенных за последнее десятилетие. Их расположение, предназначение и количество претерпевают значительные изменения и современные автомобили становятся просто «нашпигованными» аирбэгами. Но когда и как они появились? Кто первым изобрёл эти устройства и как они работали?
На этот вопрос мы постараемся ответить в этой краткой статье, содержащей основные вехи в изобретении и развитии подушек безопасности.
Как это часто бывает, дорога к разработке эффективной и надежной подушке безопасности была извилистой. А первые попытки их создания относятся к 1941 году. Правда документально это не подтверждено, да и разработки были приостановлены, наступило военное время и стало не до этого.
Но вот прошла война и к забытой идее вновь устремились взоры инженеров.
Изобретение приписывают двум инженерам, создавшим каждый свое устройство, независимо друг от друга, на разных континентах (с выдающимися изобретениями такое иногда происходит).
Одним из создателей стал немецкий инженер Вальтер Линдерер, вторым был американец, Джон Хетрик. Таким образом в 1953 году был впервые выдан патент на систему способную защитить человека от удара о твердые предметы салона во время аварии.
18 августа 1953 года патент был выдан Джону Хетрику, а через 3 месяца, 12 ноября 1953 года другой патент был зарегистрирован на изобретение немца, Вальтера Линдерера.
Как выяснилось позднее, научные изыскания немецкого инженера из Мюнхена имели один очень существенный недочет, который поставил жирный крест на разработки подушки по его технологии. Подушка безопасности немца имела баллон со сжатым воздухом, которым и наполнялся купол.
В чем был просчет? Давления сжатого воздуха было недостаточно для быстрого развертывания подушки, в результате чего человек ударялся о руль или приборную панель до раскрытия купола подушки безопасности. От идеи пришлось отказаться и начался поиск новых решений и компонентов системы, способных за кратчайшее время заполнить мешок газом. Оно было найдено в пиропатроне, способном в крайне короткий промежуток времени создать достаточное избыточное давление газа.
Примерно в тоже время на другом конце Атлантики к подобной идее пришел инженер-технолог ВМС , Джон Хетрик. Разработке его аирбэга помог случай и служебное положение.
Как гласит легенда, идея о том, что было бы не лишним пришла Хетрику в результате аварии, когда он ехал на своем автомобиле вместе с семьей. По счастливому стечению обстоятельств в той аварии никто не пострадал, даже автомобиль не был серьезно поврежден. Но пережитое настолько серьезно поразило будущего изобретателя, что приехав домой, в ту же ночь он сел за создание чертежей, которым суждено было стать прообразом подушек безопасности будущего. Также полезным в разработке устройства оказался опыт службы в Военно-Морском Флоте, а точнее опыт обслуживания торпед.
Как и у немца задумка заключалась в использовании сжатого воздуха. Проект был обречен.
Потребуются годы и десятилетия в проектировании, тестировании и создании работающих экземпляров подушек безопасности. Разработка легла на плечи мировых автогигантов и их инженеров. Но даже не смотря на приложение таких усилий, первые аирбеги появились гораздо позже предполагаемого срока.
В США, этой проблемой одновременно занялись и в конце 1950-х годов. Но обе компании быстро пришли к пониманию сложностей в изобретения.
Существовало два препятствия, которые необходимо было преодолеть для того, чтобы подушка безопасности стала успешной.
Первое- нужно было изобрести датчик удара, который надежно обнаруживал факт столкновения.
Второе- скорость наполнения подушки должна была быть в районе 40 миллисекунд.
Оба производителя посчитали, что эти две задачи являются непреодолимыми при нынешнем уровне технологий и потеряли интерес к этой идее. Но ненадолго.
В 1967 году произошел прорыв в развитии датчиков подушек безопасности, когда Аллен Брид создал основной компонент для использования аирбэгов- шариковый сенсор, определяющий столкновения. Это устройство используется для определения резкого изменения скорости и до сих пор применяется в системах пассивной безопасности.
Второй важный шаг был совершен, когда была разработана и применена система надувания подушки не с помощью воздуха, но с помощью пиропатрона, соединяющего две составляющих, азида натрия (Nan3) с нитратом калия (KNO3), для создания азота. Который и надувает подушку.
Третий ключевой момент состоялся в Японии, где в 1963 году изобретатель Ясузабуро Кобори запатентовал свое видение подушки безопасности. И именно этот патент используется во всех подушках безопасности современности. Кобори умер в 1975 году, так и не увидев внедрение систем подушек безопасности.
После этих решающих моментов, в начале 70-х годов началась эра развития подобных систем безопасности. На волне инженерных успехов решил, устанавливать подушки на свои автомобили. Тем не менее при всем прогрессе и проделанной работе, эти планы также было не просто реализовать. Причина на этот раз заключалась в экономических факторах, компоненты стояли настолько дорого, что массово производить их было просто не выгодно. И вторая часть нерешенной к тому времени проблемы была противоположенной той задаче, которую должна была решать подушка безопасности, дело в том, что при испытаниях она чаще ранила людей, чем спасала. Параллельно с этим были решены другие менее важные, но необходимые конструктивные недостатки, в том числе и относящиеся к салону автомобилей тех времен.
И только упорным трудом, инженеры, химики, физики, дизайнеры смогли создать то устройство, которое используется во всех современных автомобилях и спасает тысячи жизней в самых серьезных авариях.
Официально история подушки безопасности берет начало в середине прошлого века. Для меня же она началась с зимы двухтысячного года, когда во время тест-драйва Volvo по пути из Москвы в Питер под Новгородом в одну из наших машин, вылетев на встречную полосу, врезалась «девятка». Водитель «девятки» погиб, а водитель Volvo отделался лишь испугом. Правда, вечером жаловался на то, что от встречи с подушкой у него щеки горят. Был он за рулем одного из первых Volvo S80, который в реальной жизни подтвердил репутацию марки как одной из самых безопасных в мире.
Признаться, до того случая я не уделял особого внимания средствам пассивной безопасности. Но после все мои покупки автомобиля начинались с вопроса о наличии подушек безопасности.
Кто же был создателем воздушной защитной системы? Патенты на первые автомобильные подушки безопасности одновременно подали в 1951 году Джон Хетрик (John W. Hetrick) в Соединенных Штатах Америки и инженер Вальтер Линдерер (Walter Linderer) в Германии. Оба изобретения основывались на использовании в подушках сжатого воздуха. При дальнейших исследованиях, правда, выяснилось, что устройства не отличаются быстродействием и не обеспечивают максимальной безопасности. Их использование признали нецелесообразным.
Оптимальным решением оказалось использование пиропатрона, выделяющего при срабатывании мощный поток газов, достаточный для практически мгновенного надувания воздушного мешка. И такую подушку, которой пользуются сегодня повсеместно все автопроизводители, запатентовал в 1963 году японский изобретатель Ясузобуро Кобори.
Примечательно, что в этой подушке воздуха не оказалось и в помине - только продукты сгорания, и не просто токсичные, но и опасные для здоровья, хотя всюду прижилось название «воздушный мешок» - именно так переводится с английского Airbag. Тогда как термин cushion - подушка, введенный Джоном Хетриком, почему-то не получил распространения в англоговорящих странах.
Прежде чем подушка добралась до автомобиля , прошло еще почти десять лет. В экспериментальном порядке Ford устанавливал эйрбэги на модель Ford Taunus 20M P7b, а вот первым серийным автомобилем с таким устройством на борту стал Oldsmobile Toronado 1973 модельного года.
Надо сказать, что клиенты встречали инновацию по-разному. Кто-то считал ее бесполезной и даже опасной. Тем более статистика GM зафиксировала случай разрыва сердца от внезапного срабатывания устройства. Кого-то, наоборот, воодушевляла идея того, что подушка может заменить ремнибезопасности , которыми американцы долгое время пренебрегали.
Первые эйрбэги в Европе внедрила в 1980 году компания Mercedes-Benz на флагманской модели S-класса в кузове W126. Фронтальные подушки защищали водителя и переднего пассажира. В середине девяностых Volvo в качестве опции предложила на своих автомобилях боковые подушки безопасности, которые располагались в боковинах передних кресел. В 1998 году Toyota начала устанавливать надувные шторки для защиты головы и верхней части туловища. Примерно в это же время корейская Kia выдвинула идею защиты подушкой коленей водителя, который при ударе мог сползти под рулевое колесо. Тойота разработала центральную подушку безопасности, выскакивающую из подлокотника, для предотвращения травм, которые могут нанести друг другу сами пассажиры при боковом ударе.
Ford пришел к выводу, что существенно обезопасит задних пассажиров, если снабдит надувными устройствами ремни безопасности. В 2011 году надувные ремни появились на модели Explorer, а еще через три года начал их опционально ставить и на Ford Fusion. Компания TRW представила в том же 2011 году потолочную подушку безопасности , но широкого применения изобретение не нашло до сих пор.
Постепенно защитные надувные приспособления заполнили весь салон автомобиля и теперь просятся наружу. Первой внешнюю подушку - для защиты пешехода - предложила Volvo на модели V40 в 2012 году. Сегодня ZF TRW (так называется объединенная компания после покупки немецким производителем трансмиссий ZF американского производителя эйрбэгов TRW) работает над внешней боковой подушкой безопасности, закрывающей всю боковину транспортного средства. По сути это надувной матрац, который прячется в пороге автомобиля и должен срабатывать не после столкновения, а перед ним. Работа на опережение требует серьезной программной проработки вопроса.
Внешняя подушка под лобовым стеклом для защиты головы пешехода появилась в 2012 году на автомобиле Volvo V40. Она обеспечивает полную защиту пешехода на скоростях 20–50 км/ч. Внешняя подушка под лобовым стеклом для защиты головы пешехода появилась в 2012 году на автомобиле Volvo V40. Она обеспечивает полную защиту пешехода на скоростях 20–50 км/ч. |
Возможность смягчить удар воздушной подушкой привлекла к ней внимание и создателей других транспортных средств. Фирма Honda первой предложила эйрбэг для своего двухколесного флагмана - Gold Wing.
Но не все мотоциклы подходят для установки стационарных подушек. Чтобы от эйрбэга была польза, между наездником и мотоциклом должно быть пространство. Спортивные мотоциклы, на которых пилот буквально лежит на бензобаке, не позволяют использовать подушку безопасности. Так родилась идея использования надувных жилетов и шлемов.
Призванная защищать, подушка с пиропатроном таит в себе и немалую опасность. Во-первых, она вылетает со скоростью от 200 до 300 км/ч (в зависимости от конструкции) и может нанести повреждение человеку, особенно если тот не пристегнут ремнем безопасности. Во-вторых, раскрытие происходит в замкнутом пространстве салона, и, чтобы избежать баротравм, нужно одновременно позаботиться об открытии стекол или другом способе разгерметизации салона. Компания Volvo предложила просто разбивать стекла - в этом случае вероятность заклинивания механизма опускания нулевая. В-третьих, азид натрия (NaN 3) - основной газообразующий компонент многих подушек безопасности - весьма токсичное вещество, в больших дозах опасное для здоровья человека. Поэтому необходимо быстрое проветривание салона сразу после срабатывания эйрбэга. В защитных системах небольшого объема, таких как мотоциклетные куртки, шлемы, используется сжатый воздух.Надувной защитный жилет может стать спасением для любого водителя двухколесного транспорта.
Надувной защитный жилет может стать спасением для любого водителя двухколесного транспорта.
Для снижения непроизвольного риска срабатывания подушек безопасности ряд компаний используют датчики давления в сиденьях: пассажир на месте - пиропатрон наготове. Аналогичным образом отключаются подушки при установке детских кресел, но в некоторых случаях их придется деактивировать вручную.
Наконец, не раскрывшаяся во время аварии подушка безопасности коварна, как неразорвавшаяся мина. Она угрожает спасателям, когда те для извлечения пострадавших специальными ножницами режут кузов. Внезапное срабатывание может привести к трагедии.
Из всего этого следует, что самым безопасным будет не заставлять подушку безопасности работать.
Подушку безопасности в машине, где бы она ни располагалась и какого бы ни была вида, устанавливают для защиты от ударов пассажиров и водителя, которые они могут получить внутри машины в результате столкновения. Такое устройство нередко спасает жизни и защищает от травм при аварийных ситуациях.
Для обеспечения лучшей защиты подушки комбинируют вмести с ремнями безопасности. Ремни можно использовать без подушек, подушки же без ремня нельзя. Так как если во время аварии человек не зафиксирован ремнем безопасности, подушка ему не поможет. В этом случае он может навредить себе и другим. Если человек не пристегнут, то при столкновении подушка только травмирует его. Также он рискует получить травмы головы и шеи.
Подушка безопасности представляет собой эластичную оболочку, которая при необходимости наполняется газом при помощи газогенератора. Изготавливают подушки обычно из нейлоновой ткани. Они срабатывают, как правило, при ударе или столкновении машины с чем либо. При столкновении автомобиля датчики, которые установлены в машине, определяют силу удара и устанавливают, какие именно подушки должны сработать. После этого датчики подают сигнал в блок управления. Затем подушка открывается внутри салона в самый нужный момент для защиты человека.
Название подушки безопасности зависит от того, где она расположена. Бывают подушки таких разновидностей:
Это одна из самых распространенных подушек, чаще всего используемых при оснащении машин. В первую очередь она предохраняет водителя и впереди сидящего человека от удара о передние части машины внутри салона, а так же смягчает удар. Таким образом подушка защищает от повреждений внутренние органы человека. Подушка безопасности для водителя располагается в центре руля, а для переднего пассажира - на передней панели машины.
Отличаются эти две фронтальные подушки по размеру. Для водительского кресла меньших размеров, чем для впереди сидящего. Активируется такая подушка, если происходит лобовое столкновение машины. Подушку безопасности можно отключить, но только для переднего сиденья. В зависимости от тяжести аварии происходит двухступенчатое или многоступенчатое срабатывание.
Менее распространенный вид подушек. Оснащают ими обычно дорогие автомобили. Предусмотрены они для того, чтобы человек не повредил таз, брюшную полость и грудную клетку, а срабатывают, если происходит боковое столкновение машины. Такие подушки делятся на виды: подушки-шторки, которые защищают весь салон машины, или подушки, которые защищают человека.
Располагаться боковые подушки могут:
Такие подушки имеют двухкамерную конструкцию, которая состоит из верхней части (она мягкая) и нижней части (она жесткая). Верхняя часть подушки оберегает грудную клетку от травм, а нижняя - таз.
Основная функция – защищать голову в случае бокового столкновения машины. Применяются такие подушки для защиты всех, кто находится внутри машины независимо от того, где сидит человек: впереди или сзади. Располагаются подушки между стойками в крыше, в задней и передней части машины.
Оберегают колени и голени от повреждений в случае аварии. Такие подушки размещаются под рулем и под бардачком (для впереди сидящего пассажира).
Этот новый вид появился не так давно. Раскрываются подушки при боковом ударе и способствуют избежанию вторичных столкновений пассажиров. Для впереди сидящих людей располагают такую подушку в подлокотнике сиденья водителя. А для сзади сидящих людей - по центру заднего сиденья.
Подушки безопасности предназначены для одноразового использования. В случае раскрытия их необходимо заменить. Купить и установить новые подушки безопасности вы сможете, обратившись к специалистам. В замене будут нуждаться только те, что сработали.
По статистическим данным, на фронтальное столкновение припадает порядка 50-ти процентов всех автомобильных аварий. Это свидетельствует о том, что тема подушек безопасности крайне важна. Именно поэтому сегодня мы поговорим о данном эффективном средстве защиты водителя от травм.
Подушки безопасности – лишь одно из средств для сохранения жизни и здоровья
Долгое время единственной формой защиты являлись ремни безопасности. Вокруг этого было много споров, однако, в конце концов, езда по дороге с застегнутыми ремнями безопасности стала обязательным условием во всех странах. Как показала практика, эта мера спасла жизни тысячам незадачливых водителей, которые могли бы запросто погибнуть при столкновениях.
Что же касается подушек безопасности, то они появились относительно недавно (по крайней мере, в привычном для нас виде) и представляют собой мягкие опоры, облегчающие последствия ДТП. Впервые была запатентована надувная подушка для самолетов – ее можно было приобрести еще во времена Второй мировой. А в восьмидесятом году была выпущена первая подушка для автомобилей.
Обратите внимание! Если верить исследованиям, то современные подушки безопасности уменьшают риск летального исхода при лобовом столкновении примерно на 30 процентов.
Как правило, их устанавливают на месте водителя и на переднем сидении пассажира, но в последние годы все чаще встречаются модели машин, оснащенные шестью и даже восемью подушками, которые защищают всех пассажиров салона (изделия дополнительно устанавливают в сидения и боковые двери).
Итак, основная функция этих защитных средств – предотвращение непосредственного контакта водителя и пассажиров с приборной панелью, рулевым колесом, лобовым стеклом и проч. Для максимальной безопасности подушки надуваются именно в тот момент, когда уже произошло столкновение, но до соприкосновения человека с рулем. Как правило, этот период времени колеблется в пределах 15-30 миллисекунд. Да, о ремне безопасности не забыли – он также помогает минимизировать последствия ДТП, но в сочетании с подушками позволяет избежать травм вовсе.
Обратите внимание! Зачастую подушка скрывается в большой рулевой ступице. Кроме того, машина, оснащенная описываемыми защитными средствами, отличается от машины без них тем, что вал рулевого колеса в ней более длинный, а форма рулевого кожуха несколько видоизменена.
С конструктивной точки зрения подушка безопасности состоит из следующих основных элементов:
Когда включается зажигание, примерно через три-четыре секунды активируется контрольная лампа. И если она погаснет, значит, с системой безопасности все в порядке и она полностью готова к эксплуатации. Но если индикатор загорелся красным светом, то имеют место неполадки в системе и следует немедленно обратиться в автосервис для получения профессиональной помощи.
Сама процедура срабатывания подушки не представляет собой ничего сложного. В динамике это должно выглядеть примерно таким образом.
Этап первый . Происходит столкновение транспортного средства с препятствием.
Этап второй . Вследствие этого срабатывает электронный датчик. Система оповещается об аварии и приступает к действию.
Этап третий . К детонатору доходит сигнал от системы. Тот взрывается, что провоцирует деструкцию железной оболочки баллона, который наполнен газом. При этом сам газ, к слову, находится там под давлением, достигающим 250 мПа. Как правило, это либо озон, либо аргон.
Этап четвертый . Подушка (а она многослойна и состоит из нейлоновой ткани) наполняется газом. Ее толщина, как правило, составляет 0,4 миллиметра.
Этап пятый . Затем подушка увеличивается и посредством специальных прорезей в крышке модуля прорывается наружу.
Этап шестой . Она раскрывается. Зачастую для этого требуется не более 30-ти миллисекунд после активизации датчика.
Этап седьмой . Водитель ударяется головой о подушку и та гасит энергию удара, после чего, выпуская содержимое, начинает опадать.
Обратите внимание! Все это происходит крайне быстро. Подушка безопасности способна рассеять порядка 90-ти процентов всей энергии взаимодействия, хотя остаток – то есть 10 процентов – приходится все же на водителя.
Отметим также, что у каждой модели автомобиля имеются свои настройки этого средства защиты.
Смотрите, как срабатывает подушка безопасности (видео):
Однако стоит добавить, что некоторые недостатки отсутствуют в более современных моделях автомобилей.
Сразу оговоримся, что их существует достаточно много, поэтому ознакомимся только с самыми популярными разновидностями.
Как известно, иногда подушки безопасности не только приносят пользу, но и вредят. Однако последнее возможно лишь при неправильной эксплуатации. Что это могло бы значить?
При правильной эксплуатации подушки безопасности существенно повышают шансы пассажиров выжить и получить меньше повреждений. С каждым годом благодаря этому изобретению сохраняются жизни и здоровье тысяч людей, так что старайтесь следить за исправностью и стабильностью работы всей системы безопасности вашего авто.
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:
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:
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".
