Полвека назад ремни безопасности приостановили рост тяжёлых травм и смертельных случаев в автомобильных авариях. Но быстро увеличивающийся автопарк и скорости движения стали вновь омрачать и без того нерадостную статистику. В помощь основным удерживающим системам требовались дополнительные средства пассивной безопасности, которые бы спасали жизни в страшных авариях. Это... надувные подушки.Мешок готов надуться уже через шесть миллисекунд после столкновения. Столь короткий временной промежуток трудно представить, ведь даже на то, чтобы моргнуть, уходит около 100 мс (0,1 с). Но обычно фронтальные эйрбэги (устанавливаются в рулевой ступице или под передней консолью) надуваются и готовы принять удар спустя уже 30-60 мс после подачи электрического импульса на пиропатрон
Для чего оно?
Сразу оговоримся, подушки безопасности наиболее эффективны, когда работают совместно с ремнями. Смысл этой комплексной удерживающей системы (SRS – Supplementary Restraint System), включающей ещё и преднатяжители, в том, чтобы передать кинетическую энергию и силу пристёгнутого движущегося по инерции человека через лямки ремня и раскрывшуюся подушку на деформируемую зону кузова, которая, сминаясь на протяжении какого-то времени, плавно останавливает и автомобиль, и тело.
Ремень при фронтальном столкновении начинает ловить человека уже на ранних стадиях удара и удерживает его на месте, независимо от того, что с автомобилем происходит далее (а ведь дальше возможны последующие столкновения, опрокидывание и даже серия переворотов). Но ремень не способен принять на себя голову и оградить шею от хлыстовой травмы (характерный кивок вперёд, опасный растяжениями шейных сухожилий и мышц, вывихами позвонков и даже разрывом спинного мозга). В этом случае и приходит на помощь подушка. Газовый подпор эйрбэга принимает на себя голову и частично грудную клетку. В результате существенно снижается риск возникновения «хлыста», снижаются пиковые нагрузки на головной мозг и изгибающий момент, действующий на шейные позвонки.
Кроме того, ремень и подушка, обладая определённой податливостью, способны самостоятельно частично погасить энергию удара в пределах своей «рабочей зоны». По статистике подушка снижает риск тяжёлых травм и смертей примерно на 10-15% вдобавок к тем 70-ти, что обеспечивает ремень. Но, если вы не пристёгнуты, эйрбэг способен снизить риски лишь на 25-30%. То есть, по сути, получается – 85% с ремнём против 30% без ремня за те же деньги. Всё ещё не пристёгиваетесь?..
Доподлинно неизвестно...
...кто первым придумал подушку безопасности. В конце 1951 года немецкий инженер Вальтер Линдерер представил в патентное бюро заявку на «устройство, защищающее людей в автомобиле от травм и столкновений». Правда, патент (Patentschrift 896312) выдали изобретателю лишь спустя два года. И в том же 1953 году американец Джон В. Хедрик, попавший в автомобильную аварию, предложил свой вариант подушки, схожий по идеологии, но немного отличавшийся по конструкции (US patent 2649311). Прикрепленный к рулю мешок в момент аварии надувался и принимал седока в «объятия», оберегая от контакта с деталями интерьера и снижая, тем самым, риск травм.
***Возросшее число ДТП подтолкнуло Mercedes в 1967 году начать разрабатывать подушки для серийного производства. И в 1980-м Mercedes Benz S-Klasse (заводское обозначение W126) стал первым автомобилем, в штатную комплектацию которого входила фронтальная подушка безопасности водителя и преднатяжитель ремня
Идея была фантастическая, однако реализовать её оказалось непросто. Главная сложность — подушка так медленно надувалась из баллона со сжатым воздухом, что водитель успевал достать головой до руля. Робкие попытки отдельных фирм и изобретателей усовершенствовать конструкцию не привели к успеху — требовались иные материалы, технологии и, естественно, финансовые затраты. Поэтому о гениальном изобретении вспомнили лишь спустя почти полтора десятка лет, когда круто пошла вверх статистика смертных случаев в автомобильных авариях.
В 70-е годы прошлого века специалисты ЗИЛа пробовали пристроить подушки безопасности на правительственные лимузины. Но Политбюро ЦК КПСС пресекло творческий порыв, объяснив, что машины первых лиц государств в аварии не попадают
Второй этап соревнований между Америкой и Европой начался примерно в середине 60-х годов. Победивший получал титул первого, кто довёл идею до серийного производства. Крупнейшие автогиганты с азартом включились в борьбу за первенство и жизни своих потенциальных покупателей. Практически сразу пришли к выводу, что приводить подушку в действие должен пиропатрон (или газогенератор). Он компактен и при этом ему по силам наполнить мешок газом за 30–50 миллисекунд (1 миллисекунда = тысячная доля секунды) — за такое время пристёгнутый человек уже успевает ощутимо натянуть ремень.
***Глазом моргнуть не успеешь — подушка airbag надувается менее чем за 0,03 с. Оценив при помощи акселерометров (устанавливаются в блоке управления по центру кузова) и датчиков удара (устанавливаются в непосредственной близости от бампера) силу и направление удара, управляющая электроника может немного отсрочить выстрел и даже растянуть его по времени. Например, при фронтальном ударе на скорости 56 км/ч (при такой проходят сертификационные испытания) подушка срабатывает примерно через 15 мс. На 50-й миллисекунде в нее прилетает водитель, а на 150-й мс она уже сдувается
На первых порах возникали сложности с выбором вещества, которым начиняли пиропатрон. Экспериментировали даже с ракетным топливом, но вскоре отказались — большинство тестовых машин в буквальном смысле горели на работе. Проблема ушла на второй план, когда появились подушки с твердотопливным зарядом из азида натрия (NaN3). Азид натрия — это токсичная соль, которая пребывает в заряженной подушке в гранулированном или порошкообразном состоянии.
При сильном механическом воздействии, повышении температуры до 250—300оС или подаче электрического заряда топливо буквально за миллисекунды распадается на натрий и азот с высвобождением большого количества тепловой энергии, а значит и с сильным расширением продуктов реакции. Эти газы, создавая давление, и надувают сложенный мешок. В подушках заряд «поджигается» электрическим импульсом в строго определённый момент по команде электроники, а реакция следующая: 2 NaN3 > 2 Na + 3 N2.
N2 — это азот, безвредный газ без цвета и запаха, в нашей атмосфере его 75%, а вот натрий (Na) для организма опасен, но в автомобильных подушках он нейтрализуется такими веществами, как нитрат калия, или соединениями кремния. Так что бояться нечего. Эти газы выходят из подушки через специальные калибровочные отверстия с тыльной стороны, их диаметр подобран таким образом, чтобы обеспечить необходимую жёсткость (пока горит топливо) максимально долго. Кстати, моментальное «задымление» в салоне при срабатывании эйрбэгов — это вовсе не пожар, а отработавшие газы. Если попали (не приведи Бог) в аварию, если видите характерный белый «подушечный» дым, не спешите отстёгиваться и покидать салон, осмотритесь — вдруг кто-то из соседей по потоку не успевает остановиться...
***В салоне современного автомобиля может быть спрятано более десятка подушек***
Конструкции
Формы и конструкции подушек зависят от назначения и места установки. Фронтальные более объёмны (от 50 до 100 литров) и близки к шарообразной форме. Надуваемый купол подушки выполняется из непроницаемого полотна — полимера, армированного капроном. Купол плотно укладывается в компактный корпус, который встраивается в ступицу руля или переднюю панель. Боковые эйрбэги аналогичны по конструкции, но они менее объёмны и их форма может быть весьма замысловатой.
***Частые травмы нижних конечностей у водителей заставили производителей задуматься о дополнительной защите. Так появилась подушка, оберегающая колени и голени при фронтальном ударе***
Различны и газогенераторы, которые надувают купола. Для фронтальной водительской подушки, прячущейся в «баранке», и фронтальной пассажирской, расположенной в передней панели, используют газогенератор купольной формы, для боковых или «занавесок» — трубчатые, напоминающие по виду батон колбасы. Последние, кстати, бывают ещё и твердотопливные, и гибридные
Современные системы пассивной безопасности спасают жизнь не только находящимся внутри, но и снаружи автомобиля. Volvo первой представила на серийной модели эйрбэг для пешеходов. Задняя часть капота приподнимается (это само по себе гасит удар), и надувающийся мешок прикрывает стойки и нижнюю часть ветрового стекла
Твёрдотопливные генераторы состоят из корпуса, внутри которого находятся пиропатроны — поджигающий и выталкивающий. Когда из блока управления на пиропатрон приходит электрический импульс, тот воспламеняет поджигающий заряд — он служит запалом для основного количества твёрдого топлива, при сгорании которого и высвобождается необходимый для надувания подушки объём газа. На выходе из корпуса установлен металлический фильтр. Его задача — не допустить попадания горящих частиц в боящийся огня мешок и дополнительно охладить газ.
