Содержание
Устройство и принцип работы подушек безопасности водителя
Автор: Евгений Живоглядов.
Дата публикации: 06 декабря 2017 .
Категория: Автотехника.
Производители автомобилей стараются заботиться о своих клиентах и оборудуют авто не только надежными ремнями безопасности, но и подушками безопасности (также их называют пневмоподушками или Airbag). При этом в современных машинах их может быть от 2 до 7. Что же собой представляют подушки безопасности в автомобиле и как они действуют? Попробуем разобраться.
Что собой представляет «аэрбег»
Устройство подушки безопасности довольно простое. Условно изделие можно разделить на три составные части: сумку, датчики удара и газогенератор (систему надува).
Сумка
Представляет собой тонкую, многослойную, нейлоновую оболочку (толщиной не более 0,4 мм) способную выдерживать большие кратковременные нагрузки. Сумка расположена в специальной шине, которая закрыта специальной накладкой из ткани или пластика.
Датчики удара
Эти компоненты, как правило, располагаются в передней части машины. Они отвечают за своевременное срабатывание подушки безопасности автомобиля, то есть именно эти сенсоры активируют ее сразу после столкновения с объектом на скорости более 20 км/ч. Однако при этом учитывается также и сила удара, поэтому пневмоподушка может сработать даже в стоящем авто, если столкновение было достаточно сильным.
Датчики устанавливаются двух типов:
- Ударные (фиксируют удар, который приходится на кузов).
- Датчики пассажирского сидения (благодаря им можно исключить срабатывание системы, если помимо водителя в машине больше никто не находится).
Помимо датчиков в системе также часто дополнительно устанавливаются акселерометры (помогают определить положение авто).
Газогенератор
Первоначально эти элементы были оснащены всего одним пиропатроном, из-за чего было очень сложно регулировать подачу газа в подушку исходя из габаритов и положения сидящего в машине человека. Однако современные «аэрбеги» имеют 2 пиропатрона. Первый (основной) выпускает 80% газа (так называемая мягкая посадка), второй подключается только в том случае, если столкновение было слишком сильным и человек нуждается в более жесткой подушке.
Все 3 составляющие пневмоподушки должны быть исправными, только в этом случае можно гарантировать, что защитные элементы сработают безотказно.
Как происходит срабатывание «аэрбега»
Принцип работы подушек безопасности можно условно разделить на несколько этапов:
- Столкновение транспортного средства с другим объектом.
- Автоматическое срабатывание электронных датчиков, которые запускают следующий механизм.
- Система получает сигнал от электронного блока управления и происходит срабатывание детонатора (заряда из таблеток натриевой кислоты), вследствие чего газ (аргон или озон) нагревается и под высоким давлением (до 250 мПа) вырывается наружу. Однако перед этим он проходит через специальный металлический фильтр и остужается.
- Происходит резкое заполнение подушки, и она раскрывается через 30 миллисекунд после того, как сработавшие датчики отправили сигнал.
- Водитель или пассажир авто ударяется головой об «аэрбег», который значительно гасит энергию полученного удара. Благодаря этому на человека приходится всего 10% остаточного удара.
- Подушка «опадает».
Говоря о том, как работают подушки безопасности, стоит учитывать конструктивные особенности автомобиля, так как в некоторых машинах есть всего 2 «аэрбега», тогда как в других аварийные элементы установлены практически в каждой плоскости.
Разновидности подушек безопасности
Сегодня автомобили могут быть оборудованы сразу несколькими типами защитных элементов.
Фронтальные
«Аэрбеги», расположенные в рулевом колесе (водительские) и в верхней части панели инструментов (пассажирские), считаются самыми распространенными. Они устанавливаются даже на самые бюджетные машины. Эти подушки отличаются друг от друга по размерам, так как расстояние от руля до водителя значительно меньше, чем от человека, сидящего рядом, до «торпедо».
Элементы срабатывают только при столкновении передней части авто. Однако уже разработана подушка безопасности водителя многоступенчатого типа, которая активируется при столкновениях разного типа и тяжести.
Важно! На передней пассажирской подушке безопасности находится кнопка отключения, которую необходимо обязательно нажимать, если на таких сидениях перевозится ребенок в специальном автокресле.
При поездке в авто с фронтальными защитными элементами нужно обязательно уточнить у водителя, есть ли в «торпедо» пневмоподушка. Если таковая имеется, то в руках нельзя перевозить сумки, пакеты и прочие предметы или упираться коленями в место, где находится airbag.
Боковые
Данная разновидность пневмоподушек обычно встречается только в «продвинутых» комплектациях авто. Такие «аэрбеги» предназначены для зашиты плеч, грудной клетки, живота и таза в случае бокового столкновения. Как правило, эти элементы размещаются внутри передних сидений, но также есть и модели для задних кресел, предназначенные для защиты людей, сидящих сзади.
Полезно! Если в авто установлены боковые подушки, то в отсеках дверей нельзя хранить крупные или острые предметы.
Шторки
Также эти элементы часто называют головными подушками безопасности, которые по большому счету тоже предназначены для защиты пассажиров и водителя от боковых ударов, а также от осколков стекла. Они, как правило, устанавливаются либо только для передних сидений, либо для обоих рядов кресел. Размещаются эти элементы в боковых частях крыши авто (над окнами) и иногда в боковых стойках.
Коленные
Данные защитные элементы срабатывают при фронтальном ударе авто. Такие подушки устанавливаются преимущественно на автомобилях средней ценовой категории (С-класса). Как правило, защитные элементы этого типа находятся под рулем и под «торпедо».
Важно! При наличии такое пневмоподушки водитель должен отрегулировать свое кресло таким образом, чтобы от нижней части панели он был на расстоянии нем менее 10 см.
Также сегодня встречаются и менее распространенные разновидности «аэрбегов». К ним относятся задние боковые подушки и центральные пневмоподушки.
Стоит учесть, что при покупке б/у авто у многих может возникнуть логичный вопрос, как проверить подушки. Дело в том, что прежний владелец машины мог уже использовать газовый заряд устройства, но не наполнил airbag повторно (сделать это можно только в автосервисе).
Проверяем подушки безопасности
Сразу после покупки б/у авто, новый владелец железного коня должен убедиться не только в работоспособности своего приобретениея, но и проверить подушки безопасности. В первую очередь стоит убедиться в том, что они вообще предполагаются для данной модели машины. Об этом будут свидетельствовать соответствующие надписи SRS или Airbag на «баранке» и панели «торпедо». Вокруг этих аббревиатур не должно быть сколов или царапин, так как это означает, что защитный аксессуар уже был использован и не факт, что прежний владелец позаботился о дорогостоящей услуге по заполнению пневмоподушек газом. Однако, даже если переустановка изделия была все же произведена, нет гарантии, что процедура выполнена корректно.
Полезно! Срок годности подушек обычно составляет от 10 до 14 лет (в зависимости от модели, марки и года выпуска машины). После этого срока патрон разряжается и изделие приходит в негодность.
Также стоит обратить внимание на стекла (особенно на лобовое). Если они менялись, то вероятнее всего подушка безопасности уже использовалась.
Стоит обратить внимание на дату изготовления ремней безопасности. Данные должны совпадать на всех сиденьях. Если эти элементы были заменены, то возможная причина – сильный удар, который также провоцировал открытие «аэрбега».
Кроме этого, есть еще несколько способов, как проверить наличие и работоспособность подушек:
- Включить зажигание и дождаться появления на приборной панели надписи «аэрбег», которая должна исчезнуть через несколько секунд.
- Если в авто есть специальный разъем для диагностики работы систем (обычно расположен под рулем), то необходимо завести двигатель, подождать 30 секунд и закрыть контакты 4 и 13 при помощи обычной канцелярской скрепки. После этого кнопки на приборной панели должны начать моргать. Если на одной из них отображается человек с подушкой, и эта кнопка моргает чаще остальных, то это говорит об ошибке получаемого кода. Если лампочка и вовсе не подает признаков жизни, то это свидетельствует о том, что продавец авто вообще отключил этот модуль.
Страшная сила! Какую угрозу таят подушки безопасности и сработают ли 20-летние айрбэги
Подушки безопасности в качестве базового оснащения стали устанавливаться в автомобили в середине 1980-х годов и с тех пор спасли огромное количество людей от травм и даже смерти. Но помимо пользы айрбэги таят в себе и серьезную опасность при неправильном использовании.
Правда, если автомобиль уже побывал в ДТП и после него подушки не заменили на новые, при следующем столкновении они уже ничем не помогут. Но можно ли устанавливать «бэушные» айрбэги, сработают ли они? Проверим. И заодно расскажем вам про опасность подушек безопасности.
Старые подушки безопасности могут не сработать?
Бытует мнение, что по достижении определенного возраста подушки безопасности могут не сработать, их даже нужно менять. Существуют различные обоснования этой точки зрения. Но специалисты говорят о том, что даже айрбэги из 1990-х срабатывают без каких-либо проблем. Главное – появление в нужный момент 12 В на контактах пиропатрона. И в старой машине скорее подведет проводка, чем сама подушка.
Примерно до конца 1990-х – начала 2000-х годов одни автопроизводители рекомендовали дилерский осмотр айрбэгов каждые 10 лет, другие действительно указывали, что раз в 15 лет необходима замена подушек безопасности.
В 2000-х от такой практики ушли. Все производители уверены в том, что подушки без проблем прослужат до момента окончания эксплуатации автомобиля и нет никакой необходимости в их дополнительной проверке, тем более замене. Хотя были и исключения, но о них чуть позже.
Мы взяли пять старых подушек безопасности, чтобы проверить, как они сработают: одну водительскую, одну пассажирскую и три боковые. Но мы не просто подадим на них 12 В… Всему свое время.
Опасность безопасности
В момент столкновения по сигналу с датчика удара на контактах запала подушки безопасности появляется напряжение, что приводит к взрыву пиропатрона и мгновенному выделению большого количества газа. Он поступает в аккуратно сложенный купол подушки и за доли секунды надувает его. В процессе раскрытия фронтальный айрбэг движется навстречу водителю со скоростью почти 300 км/ч.
Система безопасности проектируется таким образом, что все ее составляющие работают в совокупности. Водитель и пассажиры должны быть пристегнуты ремнями безопасности – только в этом случае можно быть уверенным, что при ДТП смещающийся вперед водитель встретится головой и грудью с уже полностью раскрывшимся куполом. Далее подушка начнет сжиматься и смягчит удар для прилетевшего в нее человека.
Если же водитель или пассажир не пристегнуты, то в современных автомобилях подушки безопасности сработать не должны. Но ведь система назойливыми оповещениями требует пристегнуться, поэтому многие водители, отрицающие пользу ремней безопасности, пропускают их за спинкой сиденья или используют заглушку, которая вставляется в замок ремня. В этом случае при аварии тело человека может начать смещаться вперед куда раньше, чем на это рассчитывают разработчики системы безопасности, в результате чего произойдет контакт с еще раскрывающейся подушкой безопасности. Результат – сломанные носы, сотрясения мозга, переломы ребер. А если во рту в момент столкновения Chupa Chups или курительная трубка?
Вы можете резонно возразить, что при просмотре видео с краш-тестов видно, что водитель начинает смещаться вперед тогда, когда подушка уже полностью раскрылась. Но давайте не забывать, что и скорость столкновения в случае краш-теста составляет 64 км/ч. Реальная авария легко произойдет на куда более высокой скорости и при совсем другом сценарии, в результате обманувший систему водитель может вообще не встретиться с подушкой. Более того, настоящему ДТП обычно предшествует торможение. И уже при резком торможении непристегнутый человек летит вперед. Если после этого следует удар, то раскрывающийся айрбэг отправляет его в обратном направлении.
Поэтому пристегиваться в автомобиле нужно всегда, при этом пристегиваться правильно. Правильно, это когда ремень плотно прилегает к телу, а не болтается вытянутым, плечевая лямка отрегулирована так, что лежит ровно на середине плеча, а не на шее и не сбоку. При этом на вас не должно быть толстой одежды, например, пуховика, который образует между телом и ремнем своего рода воздушную подушку, из-за которой при столкновении произойдет излишнее смещение вперед.
Отрицающие пользу ремней здесь могут обрадоваться: мол, если не пристегнуться и не пытаться обмануть систему, то и риска получить травмы от подушки безопасности нет. Это так, только, будучи непристегнутым, вы просто убьетесь о руль или лобовое стекло.
Очень серьезную угрозу несет пассажирская подушка безопасности в том случае, когда на переднем правом сиденье установлено спиной по направлению движения детское автокресло. И в самих автомобилях, и на креслах присутствуют предупреждения о запрете использования удерживающего устройства на переднем сиденье без отключения подушки безопасности. Благо на большинстве машин айрбэг пассажира отключается простым поворотом переключателя, но не на всех. Например, у Ford возможность деактивировать пассажирскую подушку – платная опция. Но, несмотря на все указания, некоторые родители умудряются ставить детское кресло спиной вперед на переднем сиденье и не отключать айрбэг. Что происходит в этом случае при фронтальном столкновении? Правильно, кресло, которое находится слишком близко к панели, получает сильнейший удар раскрывающимся куполом подушки. Вот простой и наглядный пример:
Даже если ребенок посажен в кресло лицом вперед, при ДТП он может столкнуться с подушкой безопасности совсем не так, как взрослые пассажиры, на которых преимущественно все и рассчитано. Поэтому маленьким детям в принципе не стоит ездить спереди. И уж тем более в машине с айрбэгами нельзя катать детей на коленях, например, давая порулить на глухой сельской дороге.
Опасность получить травму от подушки безопасности есть даже в стоящей на месте машине. Например, можно перепутать провода при ремонте электропроводки рулевой колонки, что приведет к срабатыванию айрбэга.
Подушки-убийцы
Но даже при правильном использовании не все подушки безопасности оказались одинаково полезными. Многие наверняка догадались, что мы клоним в сторону продукции японской компании Takata. Еще в конце 1990-х ее американское подразделение начало использовать в своих газогенераторах нитрат аммония – известную всем с детства аммиачную селитру. Это вещество было в 10 раз дешевле применявшегося ранее тетразола, что при массовом производстве айрбэгов и колоссальном спросе на них приводило к трехкратному удешевлению конечного изделия и росту прибыли.
Проблема заключалась в том, что нитрат аммония в зависимости от температуры и влажности способен находиться в разных кристаллических состояниях, каждое из них различается характеристиками горения. Кроме того, со временем происходит процесс деградации вещества – на это нужно около десяти лет, а на территориях с высокой влажностью потребуется меньше времени. Но если вы думаете, что в этом случае старая подушка не сработает, то вы ошибаетесь. Наоборот, взрыв будет гораздо сильнее, чем было запланировано.
Уже на этапе испытаний нитрат-аммониевых подушек безопасности происходили случаи разрыва металлических корпусов газогенераторов. Многие инженеры понимали опасность применения аммиачной селитры, но руководитель американской лаборатории Пареш Хандхадиа имел серьезное влияние в японской компании, поэтому производство айрбэгов на основе аммиачной селитры было запущено, а в 2001 году перенесено на специально построенный завод в Мексике.
Нестабильность нитрата аммония наложилась на мексиканское раздолбайство. Взрывчатку могли неправильно хранить, устанавливали в пиропатроны не те детали и т.д.
Результатом применения таких подушек безопасности стали как минимум 24 смерти. Излишней силы взрыв пиропатрона приводил к тому, что его металлический корпус разносило на куски, обломки вместе с раскрывающимся куполом подушки отправлялись в салон или вовсе за пределы автомобиля. Те, кому повезло выжить после встречи со шрапнелью из кусков газогенератора, получили, по сути, осколочные ранения.
За многие годы были выпущены десятки миллионов автомобилей с дефектными подушками безопасности Takata, несущими угрозу находящимся в салоне. Они ставились в американские Honda, Acura, BMW, Toyota, Ford, Mazda, Tesla и автомобили некоторых других марок. Разумеется, автопроизводителям пришлось раскошелиться на отзывные кампании и менять подушки.
Интересно, что проблема характерна только для подушек Takata, производившихся для американского рынка. Руководство других территориальных офисов компании осознавало опасность применения нитрата аммония, но ничего не смогло поделать с запуском производства айрбэгов на его основе в Северной Америке. Однако в европейском подразделении не стали брать на вооружение аммиачную селитру, а использовали состав на основе значительно более безопасного нитрата гуанидина, по этому же пути пошли и на китайском производстве Takata.
Большинство случаев, связанных с разрывом корпусов газогенераторов, произошло в регионах с жарким и влажным климатом. Руководство Takata оправдывалось, что они не могли предполагать подобного развития событий, для этого нужны были долговременные тесты. Но это уже никого не интересовало. Колоссальные штрафы в США и удар по имиджу привели к банкротству компании в 2017 году.
В 2019-м в США всплыла информация о расследовании Национальной администрации безопасности дорожного движения (NHTSA), в центре которого на этот раз оказалась продукция ZF-TRW. Но в этом случае ситуация была противоположной: было зафиксировано несколько серьезных ДТП, в которых подушки безопасности не сработали.
Поднимала NHTSA и проблему дешевых китайских айрбэгов, которые ввозились в США начиная с 2009 года и устанавливались в качестве замены сработавших. Специалисты администрации проверили китайские подушки и установили, что они имеют ряд проблем: одни из них не раскрывались, другие срабатывали по аналогии с дефектными продуктами Takata, отправляя в салон шрапнель из обломков пиропатрона.
Раскроются или нет?
В нашем распоряжении пять подушек безопасности, предоставленных для теста компанией «Автостронг-М». Три из них боковые, две фронтальные: одна водительская и одна пассажирская.
Две боковые подушки – с автомобиля Mercedes. Они выпущены в 1999 году компанией Petri AG, которая в 2000-м была куплена как раз японской Takata. Еще один из боковых айрбэгов выпущен в 2000 году компанией TRW, тогда еще не принадлежащей ZF, – он стоял на автомобиле BMW.
Фронтальная пассажирская подушка также с BMW и также производства TRW. Ее год выпуска – 1997-й. Наконец, водительский айрбэг с автомобиля KIA выпущен компанией Autoliv. К сожалению, на белых наклейках отсутствовала информация о годе выпуска, а желтая была уничтожена.
Для начала просто возьмем одну из боковых подушек Mercedes, подадим на нее 12 В от аккумулятора и посмотрим, раскроется ли она.
Подсоединяем провода, касаемся клемм – айрбэг взрывается с громким хлопком.
Ну что же, давайте такую же подушку запихаем в старую шину – разорвет или нет? Сработала, но никаких повреждений покрышке не нанесла.
Оставляем еще одну «боковушку» на потом, а сами переходим к самой большой подушке – фронтальной пассажирской. Для ее испытания мы соорудили конструкцию из двух листов фанеры толщиной 12 мм, соединенных между собой деревянными брусками. Все это собрано на толстые саморезы. Корпус айрбэга лежит на нижнем листе фанеры, купол будет раскрываться в сторону верхнего. От смещения при взрыве кассета зафиксирована двумя кусками бетона.
Подсоединяем провода, подаем питание – и нашу чудо-конструкцию разносит в хлам. Куски бетона отбрасывает на несколько метров в сторону, один из деревянных брусков улетает метров на пять в сторону, а еще один обнаруживаем и вовсе в 15 метрах от исходной позиции. Третий брусок вместе с верхним листом фанеры взлетел метра на четыре вверх. Сама фанера не получила никаких повреждений – еще бы при такой-то толщине.
Но при осмотре элементов оказывается, что в процессе раскрытия подушки часть саморезов просто порвало. Еще несколько вырвало из брусков, они остались погнутыми. Страшная сила! Даже представлять не хочется, что произойдет с детским автокреслом, когда в него раскроется пассажирская подушка.
Далее самая интересная часть нашего эксперимента. Делаем из листов фанеры импровизированный подиум, на который устанавливаем пятикилограммовый арбуз. А перед ним ставим и фиксируем водительскую подушку безопасности. Арбуз – это импровизированная голова непристегнутого водителя, которая оказывается в зоне раскрытия подушки. Разобьет, отбросит? Ответов на эти вопросы мы не получили, поскольку именно этот айрбэг не сработал.
Что же, придется заменить нераскрывшуюся подушку боковой и ударить по арбузу ею. Боковая сработала – арбуз отбросило в сторону. Никаких повреждений он не получил. Но при просмотре замедленной съемки мы поняли, что совершили ошибку и не учли куда меньшие размеры боковой подушки, которая даже не коснулась нашей большой ягоды. Зато она сдвинула фанерный подиум, поэтому арбуз и укатился.
Наш вердикт
Несмотря на все «страшилки», подушки безопасности не несут угрозы здоровью при правильном использовании и в случае аварии реально помогают защитить находящихся в машине от травм. Даже после ДТП, в результате которого произошло раскрытие подушек, все их можно заменить. Благо сегодня они в достатке присутствуют на «разборках» и стоят относительно недорого. И, как показал наш эксперимент, даже айрбэги старше 20 лет успешно раскрываются. Лишь одна подушка из пяти протестированных не сработала. О причинах этого можно только догадываться. Конечно, восстановление системы безопасности не всегда обойдется одной лишь установкой новых айрбэгов, замена может потребоваться и датчикам удара, и преднатяжителям ремней безопасности, и в некоторых случаях блоку SRS.
К сожалению, это не очень дешево, поэтому многие предпочитают просто удалить сработавшие подушки, обманув систему путем установки резисторов. Если вы заботитесь о своей безопасности, при покупке подержанного автомобиля следует проверить наличие айрбэгов. Как это сделать – расскажем в отдельном материале.
Редакция благодарит компанию «Автостронг-М» за предоставленные подушки безопасности
Источник https://avto-moto-shtuchki.ru/avtotekhnika/230-podushki-bezopasnosti-v-avtomobile.html
Источник https://www.abw.by/novosti/experience/223111
Источник
