Какой газ заполняет подушку безопасности. Как работает подушка безопасности в машине? Оценка пороговых значений

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:

Сумка сама по себе состоит из тонкой нейлоновой ткани, которая складывается в рулевом колесе или приборной панели, или, если речь о боковой подушке - в двери.
Датчик представляет собой устройство, сообщающее сумке, когда необходимо раздуться. Раздув происходит при столкновении при силе, равной как минимум столкновению с кирпичной стеной на скорости 16-24 км в час. Механический переключатель поворачивается, закрывая электрический контакт. Датчики, между тем, получают информацию от акселерометра, встроенного в микрочип.
Система надува служит для быстрого закачивания в подушку газа за счёт реакции азида натрия (NaN3) с нитратом калия (KNO3) для получения газообразного азота. Взрыв азота раздувает подушки безопасности практически мгновенно.

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:

Откуда взять необходимое достаточное место в машине для газового баллона?
Если газ будет оставаться долго в своём спокойном состоянии под высоким давлением, то это ведь довольно опасно?
Как сумку можно было бы расширить быстро и надёжно на различных рабочих температурах и без оглушительного взрыва?

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".

В мире ежегодно порядка 1,2 миллиона человек погибают в автокатастрофах. Европы по количеству смертельных ДТП… Не в последнюю очередь влияют на исход происшествия технические свойства автомобиля, его «фарш». Поэтому и производители, и автолюбители озадачены поиском . Как свидетельствуют испытания, подушка безопасности водителя существенно снижает риск его гибели. Только представьте, машины столкнулись лоб в лоб и в такой ситуации шофёр получает шансов выжить на 20–25% больше. О том, как именно могут защитить человека автомобильные подушки, и какие из них наиболее эффективны - поговорим в нашей статье.

Идея «в мешке»

Как это работает?

Какой же принцип работы подушек безопасности? Состоит этот механизм из нескольких частей. Первое - сама подушка. Как правило, она выполнена из нейлона с силиконовым или . Объём водительской подушки достигает 80 литров, а пассажирских - до 130.

Видео о том, как работают подушки безопасности:

Второе - датчики удара и инертные датчики, расположенные спереди и на боках кузова. Третье - бокс с газом или пиротехнический патрон. В «коробочке» находится специальная «взрывная» смесь. Четвёртое - электронный процессор.

Жизнь в секундах

Так вот, все эти составляющие нужны, чтобы молниеносно среагировать и «открыть парашют».

Принцип таков: в момент удара срабатывает как минимум один . Он реагирует на давление или на неоправданную прибавку скорости. По цепочке датчик посылает соответствующий сигнал на микроплату. Процессор срабатывает и даёт команду о раскрытии пиротехническому патрону. В этот момент происходит мини взрыв, всплеск азота и подушка, наполняясь газом, выскакивает внутрь салона.

Подушка при раскрытии закрывает собой водителя и так смягчает удар. Также она с большой долей вероятности не даст человеку вылететь через .

Всё это происходит молниеносно, занимает какие-то доли секунды (в среднем порядка 0,25 секунды).

Плюс и минус

Но на этом работа подушки не заканчивается. Зафиксировав пассажиров, она автоматически сдувается. Таким образом, «мешок» не станет преградой и никого не зажмёт, мешая выбраться из машины.

Хотя есть здесь и недостаток: эффект подушки одноразовый. И если в момент аварии происходит, например, парное поэтапное столкновение, то сработает «мешок» только при первом «бахе».

«Надувной» ассортимент

Есть и разные виды подушек безопасности. Одни созданы, чтобы защитить водителя. Другие - . Есть «мешки» для салона и те, что крепятся снаружи авто, чтобы смягчить последствия для пешеходов. Отдельно разработаны и устройства для владельцев мототранспорта, чтобы при «встрече» лоб в лоб не дать наезднику вылететь вперёд.

Подушки в салоне могут быть боковыми и фронтальными.

На фронте…

Чаще всего сейчас применяют как раз фронтальные устройства, создающие блок между людьми, сидящими спереди, и передней частью машины. Эти подушки вмонтированы и в панель напротив пассажирского кресла.

Учитывайте, что если пассажирское место в вашей машине обеспечено фронтальной подушкой, то пассажир должен быть предельно внимателен. Главное правило: не держите ничего крупного (даже сумку) и не прижимайте коленями панель. Иначе при раскрытии можно получить серьёзные травмы…

… и сбоку

Но появляется возможность установки «воздушных мешков» в спинках и в дверях сбоку. Это и есть горизонтальная защита, которая пока чаще всего есть только в дорогих моделях.

Такие механизмы срабатывают от мощного толчка в бок кузова. Подобные подушки называют «занавесками» из-за того, что, вскрываясь, они располагаются в окнах. Такое положение позволяет защитить головы и шеи пассажиров.

Разумная защита

Процесс не стоит на месте и уже идёт разработка «мешков» нового поколения. Например, некоторые варианты настолько самостоятельны и разумны, что способны принимать решения об ограничении объёма при открытии. Такой себе само-стоп-контроль. Это возможность индивидуально подобрать параметры «вздутия» в зависимости от физиологических особенностей пассажиров и положения их ремней безопасности. Таким образом, можно избежать многих травм. Чтобы устройство могло проводить подобный анализ, предусмотрен специальный сенсорный механизм.

Безопасная безопасность

Несмотря на все ноу-хау, чтобы «воздушные мешки» сработали правильно, должны постараться не только механизмы, но и люди. Мы уже говорили о ремне безопасности. Так вот ещё раз - это не обсуждается, он должен быть пристёгнут!

Видео о том, как изготавливаются подушки безопасности:

Также внутри салона желательно принимать прямые, ровные позы. Вариант ехать полулёжа не подходит.

Также не закрывайте и не заклеивайте «красивостями» отверстия для вылета подушек. Особенно обратите внимание на устройство в руле - держите руки сбоку, а не поверх рулевого колеса.

Отдельный пункт - . Малыши должны ехать пристёгнутыми в специальных детских «перевозках», которые крепятся на заднем диване машины.

Будьте внимательны и не допустите, чтобы технологии, изобретённые для безопасности человека, привели к противоположному эффекту. Ни на минуту не забывайте, что в вашем автомобиле есть «надувные» подушки и пусть это будет поводом ездить ещё более аккуратно, а не «бросаться в скорость с головой».

Подушка безопасности не является гарантией того, что при серьезной аварии вы останетесь живи, но риск отправится на тот свет или получить серьезные травмы — значительно снижается.

К сожалению, покупая подержанный автомобиль, вы не сможете самостоятельно проверить исправность подушек безопасности. Вполне возможно, что там их вообще нет, а вместо них уже давно стоят муляжи. И узнаете вы об этом только, когда в кого-нибудь вьедете, ну или кто-нибудь вьедет в вас.

А теперь перейдем к нашему основному вопросу «Как действует подушка безопасности?»

Подушки безопасности срабатывают только при достаточно сильном ударе. На удар реагируют датчики, которые располагаются в передней и боковых частях вашего авто. Сам датчик — это электронный блок, который состоит из стеклянной трубочки с зауженным по центру отверстием. Внутри трубки находится шарик с ртутью, который при сильном ударе пролетает через отверстие и приводит датчик в действие, который в свою очередь посылает электрический импульс на пиропатрон.

Далее от взрыва пиропатрона следует срабатывание преднатежителей ремней безопасности, ремень натягивается и прижимает ваше тело к сидению, блокирует его в более безопасном положении, затем, тоже от взрыва пиропатрона раскрываются и сами подушки безопасности, при этом раздается громкий хлопок и появляется небольшое облачко безвредного порошкообразного осадка. Это все происходит последовательно, но при этом очень быстро, за доли секунды.

А теперь вкратце, для того чтобы было все более ясно: Вы врезаетесь, от удара срабатывает датчик, ремни натягиваются и затем раскрываются подушки.

Думаю, что с подушками все ясно, теперь поговорим подробнее по поводу ремня. Дело в том, что подушка безопасности и преднатежители ремня — это один комплект и работают они вместе. Если вы не будете пристегнуты ремнем, то подушки могут и не раскрыться! А если и раскроются, то обязательно поломают вам нос, выбьют челюсть и оставят несколько синяков. Многим, ударом подушки даже сворачивает шею, так что если ваша шея далеко от бычьей, будет полезно ее немного . Это вам пригодится не только при дорожных авариях.

Ремнем безопасности нужно пристегиваться обязательно, только тогда система безопасности максимально сможет вас уберечь от травм. Так же не стоит забывать, что как и любой другой товар, подушки безопасности имеют свой срок годности. Со временем пороховой заряд, который находится в пиропатроне может испортится, контакты окислится. Поэтому время от времени необходимо проводить диагностику в автосервисе. Ну и разумеется замену подушек должен производить только мастер, профессионально этим занимающийся.

Количество подушек безопасности зависит от марки и года выпуска вашего авто. Современная система безопасности включает в себя до 16 подушек и продуманное расположение датчиков. Подушка безопасности Airbag устанавливается на руль — для водителя, и на панель приборов — для пассажира. Также устанавливают подушки на спинках сидений и на дверях. Если подушка установлена в сидении, то следует так, чтобы они не помешали ее раскрытии, либо вообще стараться их не одевать. Подушки срабатывают в зависимости от того на какую часть автомобиля пришелся удар. Если удар лобовой, то сработают только передние подушки, если удар пришелся с боку, то соответственно боковые. Подушки раскрываются только от удара, от экстренного торможения, как ходят слухи, исправные подушки сработать не могут!

Интересный факт, многие, кто сталкивался лицом к лицу с подушкой безопасности, говорят что очень хорошо успевают рассмотреть момент ее раскрытия, как в замедленной съемке, не смотря на то, что все это происходит за доли секунды:)

Да, кстати вы когда нибудь задумывались, что будет если человека посадить на подушку безопасности и активировать ее? Если нет, то обязательно посмотрите )

Производители дорожных автомобилей уделяют особое внимание вопросу защиты водителя и пассажиров в аварийных ситуациях, придерживаясь определенных технических критериев. В частности, газ для подушек безопасности (англ. — Airbag) должен практически мгновенно наполнять мешок, чтобы человек не успел получить серьезных травм при боковом или лобовом ударе. Именно о том, как устроена данная система и какой газовый компонент используется для ее функционирования, пойдет речь ниже.

История возникновения Airbag

Первой областью, где начала применяться подобная защита, считается авиация. В 40-х годах прошлого столетия авиа-инженеры решили внедрить инновационную по тем временам систему безопасности. В автомобильной промышленности такое изобретение стало активно внедряться только спустя три десятка лет. При этом первые попытки создать действительно эффективное и надежное средство защиты человека при аварии имели неутешительные результаты.

На начальном этапе развития Airbag в качестве газа для подушек безопасности применялся атмосферный воздух. Основная идея заключалась в том, чтобы накачать мешок за 20-30 мс, с чем ни один промышленный компрессор так и не смог справиться. После неудачных попыток добиться приемлемого результата было принято решение отказаться от идеи компрессорного нагнетания и воспользоваться энергией, которая возникает при сгорании топлива.

Наиболее эффективным методом оказалось сжигание ракетного топлива. В результате выделялось столько энергии, что ее вполне хватало не только на мгновенное наполнение мешка, но и на взрыв автомобиля. Поэтому впоследствии в качестве источника энергии стали применяться специальные патроны (таблетки), которые выделяли достаточное количества газа при сгорании, однако были гораздо безопаснее ракетного топлива.

устройство генератора

Какой газ для подушек безопасности используется сегодня

В современных условиях для наполнения Airbag применяется азот, который вырабатывается при сгорании таблетки натриевой кислоты или азида натрия (NaN3). Алгоритм работы системы выглядит так:

При сильном ударе в автомобиле срабатывают датчики, сигнал от которых поступает в газогенератор.
Газогенератор начинает вырабатывать тепло и высокое давление, в результате чего патроны сгорают, вырабатывая газ.
Поскольку азота в общем объеме только 45% (остальное - это оксид и диоксид углерода, водяные пары и твердые частицы), на выходе газогенератора устанавливаются фильтры, которые не пропускают вредные для человеческого организма компоненты.
Наполнение подушки осуществляется за 20-50 мс. При этом давление сохраняется не более 1 с, после чего сквозь технологические отверстия азот распространяется в автомобильном салоне.

процесс наполнения

Для человека азот является абсолютно безопасным веществом. Однако стоит отметить, что в случае высокой концентрации и давления он может вызывать легкое «опьянение». Больше об этом эффекте читайте .

Количество подушек безопасности в салоне может быть разным. В наиболее защищенных транспортных средствах такие элементы располагаются не только на руле и лицевой панели, но и по всему внутреннему периметру автомобиля. Таким образом, во время серьезной аварии пассажиры оказываются внутри своеобразной капсулы, которая призвана смягчить прямые и боковые удары.

Существует ли альтернатива NaN3?

Помимо азида натрия в качестве топлива для генерации газа некоторые производители автомобилей применяют нитроцеллюлозу, которая при сгорании не выделяет вредных веществ, поэтому не требует дополнительной установки фильтра. Кроме того, при одинаковой массе таблетки нитроцеллюлоза вырабатывает больше полезного газообразного вещества, чем натриевая кислота, что позволяет повысить мощность газогенератора. Вместе с тем, это вещество является взрывоопасным, поэтому, несмотря на очевидные преимущества, не получило широкое распространение при производстве Airbag.

Таким образом, среди веществ, выделяющих N, у азида натрия на текущий момент нет полноценной альтернативы. А готовые технические газы не применяются поскольку, во-первых, это не безопасно, во-вторых, они требуют дополнительное место для размещения баллона.

В качестве заключения обратим ваше внимание, что подушки безопасности смогут защитить вас только в случае, если соблюдены все необходимые нормы и требования по их установке, замене, производству и использованию. Впрочем, во всех отраслях деятельности необходимо соблюдение установленных правил.

Так, компания «Промтехгаз» с удовольствием профессионально проконсультирует вас по любому вопросу относительно технических газов и газового оборудования, применяемого в промышленной сфере и быту – пишите вопросы в комментариях. А если вам нужно приобрести азот , бытовые, сварочные или пищевые газовые смеси , то ждем вас на нашем сайте – там можно найти полную техническую информацию о поставляемой продукции и быть уверенным в полном соблюдении всех необходимых нормативов и правил.

Подушка безопасности служит для замедления движения пассажира вперед, при столкновении за считанные секунды. Она сделана из нейлоновой ткани, и уложена в приборную доску, руль, сиденье или дверь. Там установлен датчик устройства, который и сообщает подушке, когда необходим ее надув. О том, каким газом заполняется подушка безопасности, принцип ее действия, а также меры предосторожности при использовании воздушных подушек, расскажет данная публикация.

Надув начинается при силе столкновения, равносильной столкновению со стеной на скорости 16-24 км/ч. При столкновении происходит массовый сдвиг, который закрывает электрический контакт, после этого срабатывает механический переключатель. Это и сообщает датчикам об аварии.

Система наддува подушки смешивает нитрат калия и азид натрия. В итоге выделяется газ, который взрывом надувает подушку безопасности .

Система наддува схожа с ракетным ускорителем. Она поджигает твердое топливо, которое быстро горит, создает большие объемы газа, и они раздувают подушку. Подушка вырывается из своего места в мгновение ока, со скоростью 322 км/ч. После этого газ рассеивается через маленькие отверстия в камере, сдувая подушку, чтобы можно было двигаться.

Весь процесс занимает 1/25 секунды, но дополнительное время обязательно для предотвращения серьезных травм. Порошкообразное вещество, которое высвобождается из подушки - это тальк или кукурузный крахмал. Оно используется, чтобы подушка была гибкой, и для смазки, когда подушка лежит в своем хранилище.

Главные меры предосторожности, которые связаны с подушками безопасности.

С первого использования подушек безопасности предупреждали, что подушки должны использоваться вместе с ремнями безопасности. Ремни безопасности были необходимы, потому что подушки безопасности работали лишь в случае фронтального совпадения. При боковой аварии или заносе помогут только ремни безопасности. Хотя в настоящее время распространены боковые подушки безопасности, их значительно эффективнее использовать вместе с ремнями безопасности.

Сила подушки может повредить тому, кто окажется близко от нее. Самыми опасными считаются 5-8 см наддува подушки. Располагаться надо на 25 см от подушки. Если расстояние от центра руля до груди меньше 25 см, надо настроить водительское место. Опустите немного спинку сиденья. Подвинуть водительское сиденье назад, так, чтобы вам было удобно доставать до педалей. Также надо убедиться, что подушка "нацелена" на грудь, а не на шею или голову.

Для детей правила эксплуатации воздушных подушек отличаются.

Если ребенок не пристегнут ремнем безопасности, или сидит близко к подушке безопасности, подушка может ранить, или убить ребенка.

Условия, необходимые для безопасности ребенка:

Детям до 12 лет нужно ездить в специальных детских сиденьях, которые соответствуют возрасту ребенка.

Младенцы до 1 года, находящиеся в детском кресле, не должны ездить на переднем сиденье автомобиля, где на пассажирской стороне находится подушка безопасности.

Ребенок старше 1 года, который вынужден ехать на переднем сиденье, должен сидеть в детском кресле, которое установлено по ходу движения, или на подушке-бустере, либо с использованием плечевого, или коленного ремня. Сиденье надо откинуть насколько это возможно.