Подушки безопасности, их особенности и принцип работы

Любой автомобиль, вне зависимости от класса, стоимости, концерна и предназначения, представляет из себя не только комфортное средство перемещения для личного или коммерческого использования, но и предмет повышенной опасности. И конечно же, это связано не только с тем, что сам водитель в некоторых случаях может «Зазеваться» и допустить столкновение, но и с тем, что с каждым днем количество автомобилей на дорогах только увеличивается. И в результате, даже если Вы владеете значительными навыками по профессиональному управлению автомобилей, это не гарантирует безаварийной езды, поскольку другие участники дорожного движения далеко не всегда могут похвастаться безаварийной ездой.

Учитывая большое количество травм и увечий, которые получают и водители, и пассажиры тех транспортных средств, которым не повезло попасть в ДТП посерьезней, на сегодняшний день многие автомобили оснащаются системами активной защиты жизни и здоровья – подушками безопасности. Предназначение их однозначно – спасать жизнь и здоровье водителей и пассажиров даже при самых серьезных столкновениях.

Подушки безопасности являются собирательным названием, которое в общем смысле подразумевает под собой целостную систему, обеспечивающую спасение жизни людей, находящихся в автомобиле. Непосредственная «надувная» подушка, выстреливающая из руля или других элементов салона, является только частью сложного механизма, состоящего из множества сенсоров, датчиков, проводов и других элементов, призванных спасать жизни даже тогда, когда это практически невозможно. Упрощая систему, можно разделить её на датчики удара, компьютер, пиропатроны подушек безопасности и надувные подушки безопасности.

В зависимости от модели автомобиля, года его выпуска, класса и комплектации, он может быть оснащен совсем разным количеством подушек безопасности – начиная от одной подушки в рулевом колесе, защищающей водителя, и заканчивая большим количеством подушек на все случае жизни по всему автомобилю – подушки для ног, бокового удара («шторки»), подушки пассажиров и тому подобные. Логично, что чем более высоким классом обладает автомобиль и чем дороже он стоит, тем большее внимание уделяется безопасности пассажиров. В результате, автомобили бизнес-класса, иной раз попадая в невероятные аварии, после которых автомобиль не подлежит восстановлению, могут похвастаться тем, что водители получают только несколько ушибов и царапин.

Наибольшее количество автомобилей же, комплектуется стандартным «джентльменским набором» - передними фронтальными подушками водителя и пассажира, одна из которых находится внутри рулевого колеса, а вторая – в парпризе, чуть выше бардачка автомобиля.

В совокупности, система обладает такой точной настройкой и калибровкой, что успевает сработать быстрее, чем реагирует любой из пассажиров автомобиля. Обычно, подушки начинают надуваться даже раньше, чем успевает сломаться передний бампер от удара с препятствием и тем более раньше, чем передние элементы двигателя приходят в движение от удара. В результате, весь процесс с момента удара и до момента сдутия подушки занимает не более 2-3 секунд.

подушка безопасности, подушки безопасности купить, датчик подушки безопасности, подушки безопасности цена

Конструкция надувной части подушки безопасности создана таким образом, чтобы она с одной стороны не допускала травмы пассажира, но и так же, не «задушила» его, надувшись слишком сильно. Для того, чтобы подобные функции работали правильным образом, подушка имеет несколько дренажных отверстий, через которые надутый в нее газ быстро выходит, сохраняя именно такое давление, которое с одной стороны, позволит смягчить удар автомобиля об препятствие, но с другой стороны, не сделает из самой подушки дополнительную ударную поверхность. В результате, подушка «Ловит» пассажира и быстро обнуляет его ускорение до тех значений, которые исключают серьезные травмы.

Рассматривая алгоритм работы подушек безопасности, стоит начать с датчиков, которые инициируют запуск системы. В зависимости от класса и модели автомобиля, кузов оснащается набором ударных датчиков, фиксирующих факт столкновения автомобиля с препятствием, и запускающих процесс спасения пассажиров. Эти датчики могут располагаться в различных местах для фиксации различного рода столкновений – например, датчики фронтальных подушек располагаются в бампере и моторном отсеке, датчики боковых подушек располагаются в дверях и боковых направляющих кузова; так же, многие датчики могут быть встроены в рамы автомобиля, подлокотник, пассажирские сидения и в любые другие места, которые считаются значимыми для спасения человеческой жизни. После того, как происходит столкновение, датчик срабатывает, и посылает соответствующий сигнал в блок управления подушками безопасности, который, в свою очередь, выполняет необходимый просчет информации запускает процесс надутия подушек. В зависимости от класса автомобиля и года его выпуска, механизм и качество работы датчиков могут варьироваться и отличаться друг от друга.

По своему принципу, датчики удара различаются на электромеханические и электронные. Электромеханические датчики представляют из себя цилиндр, внутри которого расположен металлический шарик, пружина и контактные клеммы. При резком ударе, шарик, ускоряясь, преодолевает сопротивление пружины, замыкая цепь и посылая сигнал в блок управления. Такими датчиками, либо оснащаются либо современные бюджетные модели автомобилей, либо оснащались старые авто. В настоящее время, их популярность уменьшается, и сам принцип электромеханического запуска системы начинает считаться устаревшим.

В оппозиции к электромеханическому датчику, широкое применение получили электронные датчики столкновения. Их конструкция, хотя и включает в себя механические элементы, но уже не требует значительного объема для определенных деталей и не является взаимосвязанной по надежности с возрастом элементов и качеством их производства. Фактически, электронные датчики столкновения являются электронными акселерометрами, которые быстро и точно фиксируют момент удара. В отличие от электромеханических датчиков, которые по природе своей являются многоразовыми, электронные датчики являются одноразовыми, и подлежат замене после случившегося столкновения. Электронные датчики, в свою очередь, могут иметь множество различных конструкций, однако, наибольшей популярностью среди производителей получили датчики конденсаторного типа. Такие датчики по своей структуре состоят из набора пластин, часть которых является подвижной, а часть – закрепленной на корпус. В момент удара, незакрепленные пластины соприкасаются с закрепленными, замыкая цепь и отправляя соответствующий сигнал в блок управления подушками.

В дополнение отметим, что помимо датчиков столкновения, некоторыми концернами применяются датчики давления, которые выполняют похожую функцию, однако, в некоторых ситуациях, работают лучше и надежнее датчиков удара. В отличие от систем, основанных на датчиках удара, системы, применяющие датчики давления работают постоянным образом, обрабатывая информацию, получаемую с датчиков давления в каждый момент времени. В тот момент, когда датчик давления показывает многократное увеличение значения в сравнении с нормальным, система принимает решение о том, что произошло столкновение, начиная надувать подушки безопасности.

Блок управления подушками безопасности, о котором было упомянуто выше, представляет из себя компактный компьютер, соединенный со всеми датчиками и подушками, расположенными в автомобиле. Фактически, этот компьютер анализирует всю поступающую от датчиков информацию, и в соответствие с заложенными в память данными, принимает решение о том, в какой момент следует инициировать запуск подушек безопасности. Блок управления является важным узлом, и от его работоспособности зачастую зависит жизнь и здоровье пассажиров. Именно по этому, при диагностировании неполадок или отклонений в его работе, следует сразу же произвести замену, так как в обратном случае, при столкновении с препятствием, блок может и вовсе не сработать. В зависимости от модели автомобиля, блок может быть установлен либо внутри парприза, либо под сиденьем, либо рядом с центральным компьютером. Он представляет из себя коробочку с платой, размером порядка 10х20 сантиметров.

В зависимости от модели автомобиля, блок управления имеет ключевые особенности, что не позволяет использовать блок от одного автомобиля в качестве заменителя к другому автомобилю. Специфические настройки в том числе включают в себя критические параметры для датчиков удара или датчиков давления, исходя из которых блок управления принимает решение о том, что наступила авария и подушки безопасности необходимо надуть. Так же, блок управления для более дорогих автомобилей может включать в себя небольшой автономный аккумулятор для поддержания работоспособности даже при повреждении электропитания. Таким образом, если наступает авария, которая разрывает электрическую связь с блоком, подушки безопасности успевают правильно отработать должным образом.

Рассматривая особенности строения самой подушки безопасности, можно условно разделить её на такие части, запал, газогенератор, газовый баллон и тканевую подушку безопасности. Запал является элементов, имеющим наибольшее удаление от тканевой подушки. Он располагается ближе всего к разъемам, подключаемым к проводке, идущей к блоку управления. Функции запала следуют из его названия – он состоит из воспламеняющегося из от электричества вещества, поддерживающего горение в течение нескольких секунд. Запал располагается таким образом, чтобы возникшая при получении электрического заряда струя пламени направилась прямо в отсек газогенератора, расположенный прямо за запалом.

Газогенератор – это условное название, которое описывает капсулу с химическими соединениями, расположенными внутри неё, легко воспламеняющимися, и образующими при горении большое количество газа. В конструкции подушки безопасности, внутри пиропатрона, используются твердые химические соединения, которые при воспламенении создают большое количество газа, относительно безвредного для человека. Образованный таким образом газ быстро заполняет подушку безопасности, которая надувается в сторону пассажира. Пиропатроном называют несколько газовых генераторов, соединенных вместе, и направленных в сторону отсека со сложенной подушкой безопасности. Поскольку всегда остается шанс того, что один из элементов по различным причинам может выйти из строя, для значительного увеличения выживаемости, используется несколько раздельных газогенераторов. И если не срабатывает один газогенератор, его страхует сосед, что в конечном итоге, позволяет системе сработать именно так, как запланировано. В результате, когда блок управления подушками безопасности посылает электрический заряд на подушку, заряд воспламеняет запал, который зажигает содержимое отсеков газогенераторов. Химические вещества внутри газогенераторов воспламеняются, образуя большое количество газа, который надувает подушку, выстреливающую в пассажира или водителя.

В зависимости от степени защиты, и опять же, класса автомобиля, газогенераторы могут быть многоступенчатыми, для обеспечения большей безопасности пассажиров. Такие генераторы надувают подушку на 50-70%, после чего происходит соприкосновение водителя и подушки, а уже после соприкосновения, «додувают» подушку второй ступенью до 100%. В результате, пассажир получает минимальные травмы и максимальную заботу со стороны конструкции подушки безопасности. При этом, задержку между срабатыванием первой и второй ступени газогенераторов регулирует тот самый блок управления подушками. Исходя из того, насколько сильным был удар, в какую сторону он направлен и множества прочих факторов, компьютер рассчитывает идеальное время задержки между срабатыванием первой и второй ступени газогенератора. В конечном итоге, нагрузка на грудную клетку, голову и шею водителя становится минимальна, сохраняя не только жизнь, но и в значительной мере здоровье.

Исходя из современных требований к безопасности автомобилей и конструкционных особенностей системы, подушка безопасности наполняется в среднем за 35-55 миллисекунд, что составляет в пересчете на более простые термины одну треть или половину секунды соответственно. Таким образом, даже при самых сложных и тяжелых авариях, в большинстве случаев, подушки успевают выполнить возложенную на них задачу, и раскрыться быстрее, чем пассажирам будет нанесен вред.

После того, как подушка наполнилась газом и приняла на себя «удар», она находится в наполненном состоянии, в среднем, порядка 1 секунды, после чего выполняется процесс её сдувания. Это необходимо для того, чтобы с одной стороны, не задушить пассажира, а с другой стороны – остановить ускорение мягко, не причинив вреда. Если бы подушка оставалась наполненной все время, это могло бы вызвать дополнительные травмы, поскольку подушка в раскрытом состоянии так же является упругим препятствием, хотя и мягким. В результате, систему можно сравнить с заботливым человеком, который ловит Вас на лету и плавно останавливает движение, вместо того, чтобы крепко схватить и держать.

Надувную часть подушки безопасности изготавливают из нейлона, его производных материалов или аналогов, которые с одной стороны, обладают мягкостью, а с другой – имеют достаточную прочность для того, чтобы выдерживать перегрузки, удары и механические повреждения, при этом, не теряя своих качеств с ходом времени. Средняя толщина материала, используемого для изготовления подушки, составляет от 0.3 до 0.5 миллиметров. Для того, чтобы подушка не пропускала содержащейся в ней газ, внутренняя её часть покрывается резиной, силиконом или другим веществом, не проницаемым для газов и жидкостей. В результате, такая структура позволяет быстро надуть подушку подобно резиновому мячу в считанные мгновения.

Практически во всех автомобилях, оснащенных подушками безопасности, используется система селективного срабатывания. В зависимости от информации, полученной от датчиков на блок управления подушками, срабатывают только те подушки, которые реально защитят пассажира от травм. Поскольку при срабатывании подушки происходит достаточно сильный хлопок, система старается не только спасти пассажиру его жизнь, но и позаботиться о сохранности барабанных перепонок. Таким образом, если происходит лобовое столкновение, а в машине находится только водитель, вероятнее всего, сработает только подушка безопасности, вмонтированная в руль.

Исходя из конструкций и модели автомобиля, подушки могут располагаться в различных местах или блоках. Фактически же, автомобили можно условно разделить на две группы, первая из которых подразумевает блочное крепление подушек, а вторая – крепление подушке с интеграцией в элементы салона. Отличия этих концепций заключаются в том, что при блочном подходе подушки безопасности представляют из себя блок, устанавливаемый отдельно, внутри других запчастей. Так, блок имеет отчетливые границы, которые явно заметны из салона. При срабатывании такой подушки блок изымается, заменяясь на новый. Исходя из этого, блочный подход позволяет заменить только одну сработавшую подушку. Второй же подход заключается в том, что подушка прячется внутри руля и парприза для водителя и пассажира соответственно. В результате, при срабатывании подушки безопасности меняется руль, либо парприз.

Исходя из этого, если Ваш автомобиль снабжен подушками безопасности, о чем свидетельствуют множественные надписи и данные технической документации, но Вы не можете визуально определить, где находится подушка, будьте осторожны и аккуратны при езде, поскольку при срабатывании подушек безопасности придется заменить целиком и руль, и парприз – переднюю консоль в сборе, начиная от левой двери, и заканчивая правой дверью. Хотя такой подход и кажется абсурдным, он применяется в очень многих автомобилях, в особенности – автомобилях бизнес-класса.

Средняя стоимость подушки безопасности составляет от 8 до 25 тысяч рублей, в то время как блок управления подушками варьируется в пределах от 15 до 40 тысяч рублей. Датчики удара стоят от 800 рублей до нескольких тысяч, в зависимости от типа и конструкции. При срабатывании подушек в обязательном порядке меняются датчики и сами подушки. Блок управления диагностируется профильным специалистом, после чего принимается решение о необходимости его замены. В некоторых случаях блок так же подлежит замене, поскольку от удара и вибраций так же могут быть повреждены его микросхемы или иные электронные элементы. Обратите внимание на то, что операцию по замене подушек безопасности и сопутствующих элементов должны делать профессионалы-электрики, знающие свою работу и особенности Вашего автомобиля. При неправильной замене, подушки могут либо «стрельнуть» самопроизвольно, либо не сработать во внештатной ситуации вообще. Помните про то, что для диагностики блока управления подушками безопасности требуется специализированное оборудование, коим обладают не все автосервисы.

Подушки безопасности и сопутствующие к ним элементы меняются достаточно редко, в связи с чем, в большинстве случаев, они продаются исключительно под заказ и присутствуют только на специализированных складах, либо складах официальных поставщиков. Таким образом, при необходимости замены этого узла, рекомендуется в первую очередь прицениться в интернет-магазинах и рассмотреть возможность покупки такого товара под заказ. Выбрав же альтернативный способ покупки по-наличию, вы рискуете потерять значительное время в поисках данного элемента, и не получить желаемого результата.

Помните про то, что подушки безопасности, и тем более, блоки управления подушками безопасности, производятся только в оригинальном исполнении, то есть, теми заводами, которые выполняют непосредственное производство и сборку автомобилей. Этот факт имеет в основе своей ту же причину, что и редкость их наличия в магазинах – все таки, подушки срабатывают не так часто, и тем более, не сразу у нескольких автомобилей одной и той же модели, в связи с чем, неоригинальные производители не видят экономического смысла в том, чтобы вкладывать деньги и ресурсы в затратное производство столь технологичного узла, тем более, с учетом того, что его конструкция сильно варьируется от одной модели автомобиля к другой, даже в рамках одного и того же концерна.