Когда появились подушки безопасности на автомобиле
История появления подушек безопасности в автомобиле
Один из самых важных и необходимых элементов защиты водителя и пассажира — подушка безопасности, или, как ее еще называют, аэрбег. На данный момент ими оборудованы почти все новые автомобили, но так было не всегда. Чтобы заслужить свое доверие, ей пришлось пройти долгий путь, огромное количество испытаний и модификаций. Вы удивитесь, но первые подушки безопасности использовались далеко не в автомобилестроении, а в авиации. Служили они для защиты пилотов, и было это в начале XX века.
Первые же подушки безопасности для автомобилей были изобретены только в 1952 году. Два инженера Вальтер Линдер и Джон Херик, независимо друг от друга, находясь на разных континентах, практически одновременно получили патент на создание первой подушки безопасности для водителей. Тогда конструкция и принцип работы были очень просты. Оба изобретения основывались на использовании в подушках сжатого воздуха. Грубо говоря, это был мешок, автоматически надувавшийся в случае аварийной ситуации. После ряда испытаний, конечно же, выяснилось, что такое устройство не могло максимально обезопасить водителей, и от этой идеи пришлось отказаться на долгое время.
Только спустя более 10 лет, в 1967 году произошел прорыв в развитии этого вопроса. Американский изобретатель Аллен Брид предложил шариковый сенсор, реагирующий на очень резкое изменение скорости, которое могло произойти только при ударе. Свое изобретение он продал компании Chrysler в 1967 году, однако же, первое серийное применение принадлежит совсем другому концерну. Компания Ford в экспериментальном порядке установила подушки безопасности в автомобиль Ford Taunus, в 1971 году. А вот первым серийным автомобилем с таким устройством стал Oldsmobile Toronado 1973 года. В то время подушку считали скорее альтернативой ремням безопасности, и она не смогла получить признания на рынке.
Тогда же подушки повлекли несколько смертельных случаев, причем они были вовсе не от удара. По некоторым данным, водители умирали от сердечных приступов, которые были спровоцированы испугом от громкого хлопка, с которым надувалась подушка. Это пугало и отталкивало американцев, и никто не хотел переплачивать за эту опцию. Долгожданный прорыв в истории случился в 1983 году, когда Mercedes-benz представила миру подушку безопасности в своей модели популярного в те времена S-class. В чем же было её отличие? А в том, что при аварии, сначала затягивались ремни безопасности, а уже затем разворачивалась подушка безопасности. Это так же помогло автомобилям компании утвердиться на рынке, как одним из самых безопасных. Так же хочется отметить, что в то время в автомобилях устанавливались лишь фронтальные подушки. Для водителей такие подушки устанавливались в рулевом колесе, а для пассажира в верхней правой части передней панели. В дальнейшем длительные тесты подтвердили, что подушки безопасности, обладают высокой эффективностью, после чего они начали использоваться повсеместно. В дальнейшем появилось множество разновидностей подушек безопасности, боковые, головные, коленные и центральные.
Мы же в свою очередь надеемся, что вам никогда не придется ближе познакомиться с этим изобретением. Обязательно пристегивайтесь ремнями безопасности и будьте внимательнее на дорогах.
Когда появились первые подушки безопасности на автомобиле и кто их придумал
История применения началась в 1971-м, когда Ford построила парк подушек, где производились краш-тесты. Через 2 года General Motors испытала изобретение на Chevrolet 1973, которые продавались госслужащим. Так Oldsmobile Tornado стал первым автомобилем с пассажирским вариантом подушки.
С момента зарождения первой идеи и до появления подушек безопасности на автомобилях прошло 50 лет, а после миру понадобилось еще 20 лет на осознание эффективности и важности этого устройства.
Кто придумал
Первая «воздушная подушка» изобретена зубными врачами, Артуром Парроттом и Гарольдом Раундом, в 1910-х годах. Доктора лечили пострадавших во время Первой мировой войны, наблюдая последствия от столкновений.
Устройство по замыслу создателей предотвращало челюстные травмы, устанавливалось в автомобилях и самолетах. Заявка на патент была подана 22 ноября 1919-го, сам документ получен в 1920-м.
Мемориальная доска в честь патента Раунда и Пэрротта
В 1951 году немец Вальтер Линдерер и американец Джон Хедрик заявили на патент для подушки безопасности. Оба получили документ в 1953. Разработка Вальтера Линдерера заполнялась сжатым воздухом при ударе бампера авто или при ручном включении.
История создания прототипа
Отсчет начинался в 1950-м, когда инженер-технолог Джон Хетрик, служивший в ВМС США, попал в аварию вместе с женой и дочерью. Семья не получила серьезных травм, но именно этот инцидент заставил искать устройство обеспечения безопасности пассажиров в случае аварии.
Применив инженерный опыт, Хетрик придумал прототип защитной подушки для автомобилей. Конструкция представляла собой надувной мешок, соединенный с баллоном со сжатым воздухом. Изделие устанавливали внутри руля, посередине приборной панели, возле бардачка. В конструкции использовалась пружинная установка.
Прототип защитной подушки для автомобилей
Принцип таков: конструкция засекает удары, приводит в действие клапаны в баллоне со сжатым воздухом, из которого тот выходит в мешок.
Первые внедрения в автомобили
История применения началась в 1971-м, когда Ford построила парк подушек, где производились краш-тесты. Через 2 года General Motors испытала изобретение на Chevrolet 1973, которые продавались госслужащим. Так Oldsmobile Tornado стал первым автомобилем с пассажирским вариантом подушки.
В 1975-м и 1976-м начали производить Oldsmobile и Buick с боковыми вставками.
Почему никто не хотел использовать
Первые тесты подушек показывали увеличение выживаемости в разы. Небольшое количество смертей все же регистрировалось: конструктивные проблемы вариантов со сжатым воздухом в ряде случаев приводили к летальному исходу. Хотя плюсов было очевидно больше, чем минусов, производители, государство и потребители долго договаривались, нужны ли подушки.
60–70-е годы — это эпоха, когда количество смертей в автомобильных авариях в Америке составляло 1 тыс. человек в неделю. Подушки безопасности казались продвинутой функцией, но широкому использованию препятствовало мнение автопроизводителей, потребителей и общих рыночных тенденций. Это время озабоченности созданием быстрых и красивых машин, которые нравились бы молодежи. Безопасность никого не волновала.
Юрист Ральф Надер и его книга «Небезопасно на любой скорости»
Однако ситуация со временем изменилась. Юрист Ральф Надер в 1965 году написал книгу «Небезопасно на любой скорости», обвинив автопроизводителей в игнорировании новых технологий защиты. Конструкторы считали, что установка средств безопасности подорвет имидж среди молодежи. Также стоимость авто возрастала. Создатели даже называли подушки опасными для пассажиров, что подтверждалось рядом случаев.
Борьба Ральфа Надера с автопромышленностью продолжалась долго: крупные компании уступать не хотели. Ремни были недостаточны для обеспечения защиты, поэтому производители продолжали порочить использование подушек, чтобы их продукция не дорожала.
Прорывы в истории развития
После создания Алленом Бридом системы с датчиками, серьезным улучшением стало надувание мешков. В 1964 году японский инженер Ясузабуро Кобори применил микровзрывчатое вещество для скоростного наддува. Идея получила мировое признание, награждена патентами в 14 странах.
Другим продвижением стали датчики. Аллен Брид улучшил собственную разработку, придумав электромагнитное устройство в 1967-м: в сочетании с микровзрывчатым веществом время наддува уменьшалось до 30 мс.
В 1991 году Брид, за плечами которого уже солидная история открытий, изобрел подушки с двумя слоями ткани. Когда устройство срабатывало, то надувалось, затем выпускало немного газа, становясь менее жестким.
В дальнейшем разработки шли в трех направлениях:
Сегодня производители продолжают совершенствовать активацию, сенсоры и т.д., борясь за снижение вероятности травм при ДТП.
Подушки безопасности, немного из истории
Предпосылки.
Первая подушка безопасности была установлена на серийный автомобиль около 25 лет назад. Тогда это было необязательным дополнением, которое принималось за эксклюзив. Сегодня же невозможно представить машину без этого нововведения, пусть и путь от совершенствования и до всеобщего признания был очень тернистым.
По мере развития технологий, автомобилей становилось все больше, а они, в свою очередь, прибавляли в своей мощности и становились быстрее. Количество аварий увеличивалось, все больше люди, попадавшие в них, гибли и получали тяжелые травмы. В США, как в лидирующей автомобильной державе, статистика смертности людей была самой угрожающей. Поэтому, в 1967 году там приняли законодательный акт, который обязывал оборудовать все автомобили в стране «автоматизированной системой защиты пассажиров» уже с 1969 года. Но на тот момент, кроме обычных (неинерционных ремней безопасности) ремней безопасности, конструкторы больше не могли ничего предложить.
Вот тогда-то, в 1967 году вспомнили об идее, которую предложили в 1953 году американец Джон Хендрик и немец Вальтер Линдерер. Согласно выданным им патентам устройство представляло собой прикрепленный к рулю «складной развертываемый мешок, который надувался в случае опасности». Реализовывать эту идею взялись многие разработчики, но они столкнулись с множеством проблем. Помимо того, в 1970 году инженеры подверглись серьезному давлению со стороны только что созданного ведомства дорожной безопасности (NTHSA), которое требовало оснастить подушками безопасности все новые автомобили уже с 1973 года. Задача, мягко говоря, была невыполнимая.
Предвидя, что реализация этой директивы затянется надолго, в СМИ и на политической арене была развернута кампания, направленная против данной системы безопасности. В итоге сроки внедрения технологического новшества сначала были продлены до 1976 года, а затем и вовсе отменены как директива. Лишь в 1993 году эта директива была окончательно закреплена, как обязательная к выполнению.
Конструкционные трудности и их решения.
Реализация идеи «развертываемого» мешка потребовала неимоверных усилий. Составляющие современной подушки безопасности: пиропатрон, надувной колокол, набор датчиков и электронного блока управления – все это надо было изобретать с нуля.
Раскрытие подушки безопасности сопровождается резким скачком давления в автомобильном салоне и громким хлопком (порядка 140 дБ), это может привести к повреждению барабанных перепонок. Для подтверждения безопасности конструкторы прибегли к старому методу – они поместили в салон клетки с пятнадцатью канарейками. Эти «хрупкие» на акустическое воздействие птички отлично прошли эксперимент и даже сохранили свои певческие способности.
Плотная ткань из которой изготавливалась основная часть подушки (колокол) была слишком толстой, к тому же она пропускала часть газа. Со временем конструкторы пришли к мнению, что оптимальным материалом для этого элемента является тонкий и прочный нейлон (толщина около 0,5 мм) с герметичным покрытием.
Механизма, который просто способен безопасно и быстро раскрывать подушку безопасности, было недостаточно. Необходимо было заставить его вовремя раскрываться и только в критический момент. Самопроизвольное срабатывание подушки на ходу очень опасно для водителя. Также человек должен удариться об уже раскрывшуюся, но еще не начавшую сдуваться подушку. Использование подушки безопасности, которая срабатывает не вовремя, приносит одни неудобства и, в некоторых случаях, даже увечья (ведь скорость раскрывающейся подушки безопасности порядка 300-от км/ч).
Для конструирования такой умной системы потребовалась помощь опытных людей. Концерн Bosh с его огромным опытом в сфере электроники и электрики как раз подходил на эту роль. Система управления совместно с датчиками должна была передать сигнал пиропатрону за несколько миллисекунд, не реагируя на слабые воздействия и сохраняя свою работоспособность независимо от эксплуатационных условий.
На выполнение всех этих условий, компании потребовалось свыше десяти лет работы, более двухсот краш-тестов на серийных автомобилях и около 2500 – на макетах, затратив на это свыше 7 млн. километров испытательных пробегов. Интересен тот факт, что около 600 опытных автомобилей, проходили реальные испытания с сотрудниками компании «мерседес» за рулем. Излишне говорить, что это была весьма рискованная затея.
К декабрю 1980 года, через 13 лет после начала работ, был выпущен первый серийный автомобиль, оснащенный подушкой безопасности. Данная опция была мало кому по карману, но было ясно, что будущее за подушками безопасности.
Эффект от внедрения новой системы безопасности был очевиден. В течение 80х годов количество смертельных исходов и случаев получения тяжелых травм сократилось на 5%, а в 90-х годах, когда использование подушки безопасности стало обязательным требованием, — значительно уменьшилось. Подушки безопасности, показав свою эффективность на деле, стали неотъемлемой частью комплектации большинства автомобилей.
Места размещения подушек безопасности.
Системы «надувной» защиты уже давно размещаются не только фронтально, но и с боку. Ведь среди ДТП нередки случаи, когда пассажиры подвергаются опасности именно от боковых ударов по автомобилю. Свое распространение нашли «эйр-бэги» вмонтированные не только в руль, но и в боковые двери, спинки передних сидений, в стойки крыши и над дверями.
В открытых автомобилях требование к боковым подушкам безопасности особое. Из-за отсутствия жесткой крыши и стоек приходилось монтировать их в верхнюю часть двери и делать более прочными. Зачастую предлагается укомплектовать машину дополнительными «эйр-бэгами» для защиты ступней и коленей, а также предотвращения «подныривания» под ремни безопасности. Отдельные подушки получают и пассажиры, сидящие на задних сидениях.
Безопасность превыше всего!
В борьбе за безопасность технологии надувного мешка вышли за пределы салона автомобиля. Новейшие прототипы обеспечивают безопасность не только пассажирам, но и сбитому пешеходу. Подушки безопасности раскрываются в местах контакта с автомобилем (у кромки капота и перед бампером), защищая от травм голову и ноги сбитого человека.
Количество датчиков и подушек безопасности в автомобиле растет с каждым годом, а сами они прибавляют в своей технологичности. Новейшие датчики, способны различать типы ударов по силе и характеру. Есть даже такие, которые могут распознать ситуацию, когда в стоящий на месте автомобиль врезается другая машина, и это при учете того, что обычно подушки безопасности не срабатывают на скорости менее 20 км/ч.
Скорость срабатывания подушек безопасности стала больше, теперь на полное раскрытие затрачивается не более 20 миллисекунд. Пиропатроны стали безопаснее и экологичнее. Фильтры не пропускают опасные для здоровья газы и твердые частицы. Подушки стали адаптивными, т.е. внутреннее давление и степень раскрытия варьируется в зависимости от силы удара. Благодаря датчикам, установленным в креслах, «эйр-бэги» не срабатывают, если ремни безопасности не пристегнуты или на сиденье попросту никого нет. Первые образцы подушек безопасности поддерживали необходимое давление в куполе около 2-х секунд, сейчас они не спускаются до 10 секунд. Благодаря этому пассажир защищен от повторного столкновения или последующего переворота автомобиля.
Есть вариации подушек безопасности, которые разработаны, как для водителей, так и для остальных пассажиров. Водительская подушка безопасности обычно устанавливается на руле, пассажирские – на приборной конструкции и на спинках сидений.
Подушки, расположенные спереди, служат для защиты водителя и пассажира от травмирования жесткими предметами (салон, автомобильный кузов и др.) и осколками стекол при фронтальных столкновениях.
Срабатывание подушек безопасности происходит при непосредственном ударе. В зависимости от направления удара активируются только определенные подушки безопасности. Датчики удара передают сигнал в блок управления в том случае, если сила удара превышает опасный порог. Блок управления, обработав полученные данные со всех датчиков, определяет необходимость и время срабатывания подушек безопасности и других составляющих пассивной системы безопасности.
В зависимости от обстановки возможно срабатывание только натяжителей ремней безопасности или совместное, с подушками безопасности. Блок управления подает электрический сигнал для включения газогенераторов соответствующих подушек безопасности. Подушка безопасности разрывается и сдувается только после прикосновения с человеком.
Подушки безопасности не подлежат дальнейшему использованию после срабатывания, поскольку они являются одноразовым компонентом автомобиля.
Дополнительные условия срабатывания фронтальных подушек безопасности:
• Падение автомобиля;
• Наезд на твердый прочный предмет;
• Жесткое приземление после прыжка;
Важно знать, что фронтальные подушки безопасности не срабатывают при ударе машины сзади, боковом ударе и опрокидывании автомобиля.
Новейшие разработки в сфере безопасности.
Мотоциклетная подушка безопасности.
Компанией Honda была обнародована первая в мире система подушек безопасности для мотоцикла (Motorcycle Airbag System).
Сама воздушная камера вмонтирована по центру руля. Подушка срабатывает, когда все четыре «краш датчика» обнаруживают серьезное лобовое столкновение. Надутый буфер не дает мотоциклисту вылететь вперед.
Первый байк, на котором установлены подушки безопасности, был «Gold Wing» – самый тяжелый и большой мотоцикл Honda. Цены на такой мотоцикл начинаются с 18 тысяч долларов.
Оснастить такими подушками безопасности все модели мотоциклов невозможно по техническим причинам. Поскольку подушка поглощает кинетическую энергию летящего вперед мотоциклиста, то сам байк должен быть достаточно тяжелым, чтобы не перевернуться и не перекинуть владельца мимо развернутой камеры.
Помимо этого, для раскрытия «Air bag’а» необходимо достаточно места, следовательно, такую систему невозможно установить на спортивном мотоцикле, гонщик которого во время езды прижимается к байку.
«Умные» подушки безопасности.
Современные подушки безопасности отличаются своей исключительной технологичностью. В седанах 2006-го модельного года, подушки оснащены сенсорными датчиками, благодаря которым они способны регулировать объем своего развертывания для предотвращения тяжких травм в зависимости от позы и веса пассажира. Таким образом, подушки оснащены двумя степенями развертывания, ограниченной и максимальной, которые выбираются автоматикой в зависимости от веса пассажира и натяжения ремня безопасности.
Несомненно, за многие годы работы, конструкторы и инженеры разработали высокотехнологичную систему безопасности, но несмотря на большие достижения в этой сфере, нельзя сказать, что они находятся на пике развития. Много чего можно улучшить и модернизировать, уйма нереализованных идей. Допустим, хорошо было бы, если подушки срабатывали не во время аварии, а за мгновения до нее.
Каких бы заоблачных высот не достигли эти «надувные» технологии, следует помнить, что результат их работы во многом зависит от того, был ли, пристегнут человек обычным ремнем безопасности.
История AirBag: авто без опасности
Портал Колеса.Ру продолжает знакомить читателей с технической начинкой современных автомобилей. Сегодня мы поговорим о подушках безопасности – как и зачем они появились, и почему лучше с ними, чем без них.
Человек – это все (надпись на немецких правах)
То, что автомобиль должен быть не только быстрым и комфортным, но и безопасным, конструкторы поняли давно. Первой на пути решения этой проблемы стала фирма Volvo, серийно оснастившая свои машины ремнями безопасности в 1957 году. Но скорости росли, автомобилей становилось все больше, и пропорционально увеличивалось количество аварий. В 1969 году с подачи президента Джонсона было решено оснащать каждый выпускаемый в США автомобиль средствами пассивной безопасности. Это и послужило толчком к созданию устройства, которое существенно расширило понятие о том, каким должно быть современное и безопасное средство передвижения.
Строго говоря, идея уберечь водителя от удара и перегрузок во время аварии с помощью надуваемой фронтальной подушки пришла из авиации. Подобное устройство было запатентовано еще в 40-х годах, а вот применение нашло именно в автомобиле, правда, гораздо позже.
Воплощение красивой идеи спасения жизни водителя требовало новых технологий. В пятидесятых годах были сконструированы первые газовые генераторы, которые позволяли надуть подушку за приемлемое время — порядка 50 миллисекунд. В 1973 году подушка безопасности (называлась она Air Cushion Restraint System, что можно перевести как «скрытая воздушная подушка») появляется на автомобиле Chevrolet Impala, но лишь в качестве эксперимента. До массового внедрения системы было еще очень далеко.
Первой европейской компанией, начавшей серийно ставить «эйрбэги» на свои автомобили, стала Mercedes-Benz. Более двухсот «крэш-тестов» понадобилось заводу, чтобы зимой 1980 года Mercedes S-class с подушкой безопасности увидел свет. С тех пор только в Америке, согласно исследованиям, эти устройства спасли более 14200 человеческих жизней.
А что внутри?
Современная подушка безопасности сделана из тонкой и прочной нейлоновой ткани и управляется при помощи бортового компьютера За режимом движения самого автомобиля следят датчики ускорения, расположенные в передней части кузова. Как только они фиксируют слишком быстрое замедление автомобиля, вызванное внешней силой (попросту, столкновение), они посылают тревожный сигнал на компьютер. Тот, в свою очередь, отдает команду на раскрытие подушки.
Важно отметить, что датчики контролируют ситуацию автономно, дублируя показания друг друга. Надежно сработать во время аварии так же необходимо, как и застраховаться от ложного «пуска»!
Наполнить обычным воздухом за тысячные доли секунды десятки литров объема «эйрбэга» было бы нереально. В системе наполнения содержится соль натриевой кислоты, которая при взрыве пиропатрона превращается в большой объем азота. Он-то и позволяет подушке безопасности раскрыться почти мгновенно. Чтобы смягчить встречу с человеком, во избежание травм последнего, часть газа выходит из специальных отверстий в подушке – так эффективней гасится кинетическая энергия тела.
Последняя тенденция в этих системах безопасности — это подушки, способные ограничивать объем своего развертывания. Вся идея заключается в том, что разных людей требуется защищать по-разному. Система датчиков, встроенных в сиденье, еще в начале движения определит ваши параметры – рост, вес, — и уже исходя из них будет решать, стоит ли раскрывать подушку в полную силу. А сенсорные датчики от GM, которыми компания оснастила автомобили Buick Lucerne и Cadillac DTS 2006 модельного года, способны распознать позу седока в момент аварии, тем самым оптимизируя параметры срабатывания подушек безопасности.
Ну а если нерадивые родители решат посадить на переднее сидение маленького ребенка, да еще без детского кресла, тогда система вообще не сработает – в таких случаях подушка безопасности способна нанести больше вреда, чем пользы!
В современном автомобиле число «эйрбэгов» может перевалить за десяток. Фронтальные подушки расположены в ступице рулевого колеса, и в передней панели перед пассажиром. Догадаться об их наличии можно лишь по соответствующим надписям на этих элементах – меток для разрыва пластика нет и в помине. Эстетика!
От боковых ударов, которые считаются одними из самых опасных, водителя и пассажиров призваны защищать подушки, встроенные в боковины спинок, или центральную стойку. «Занавески», перекрывающие собой оконный проем двери, помогут сберечь при ДТП голову.
Ноги, и, в особенности, колени передних седоков во время аварии страдают особенно сильно – ведь им предстоит недружественная встреча с передней панелью, смещающейся в салон, да и рулевая колонка тоже может нанести серьезные травмы. Подушки безопасности, по форме напоминающие валики, устанавливаются в нижней части панели приборов, и при раскрытии снижают риск получения тяжелых травм.
Датчики, отвечающие за работу системы, также постепенно «умнеют». Автомобиль после удара отбросило в сторону? Ничего, значит боковые подушки не «испустят дух» в течение еще нескольких секунд, чтобы защитить экипаж при многократном опрокидывании машины — за это отвечает датчик переворота. А специалисты автомобильного отделения Siemens VDO предложили оригинальное решение сенсорных датчиков безопасности, которые ориентируются еще и на звуки (!) ДТП, и на основе их анализа отдают сигналы исполнительному средству.
Подушка — не игрушка
Подушка безопасности – отнюдь не панацея, хранящая от всех бед водителя и пассажиров.
Сработать должным образом и попытаться защитить человека, попавшего в аварию, она может только совместно с другими средствами пассивной защиты. Такими, например, как ремень безопасности. Мнение, что подушка может эффективно работать «и так», ошибочно! Если лобовую аварию на 50 км/час можно сравнить с прыжком плашмя в пустой бассейн с высоты 5-ого этажа, то подушка лишь «наполнит» этот бассейн небольшим количеством воды. У непристегнутого члена экипажа шансов выжить в серьезной аварии особо не прибавится, даже если его машина оборудована «эйрбэгом» — ничем не зафиксированный в кресле, он может попросту не выдержать выстрел подушки, наполняющейся газом на скорости 300 м/c! Так что при всем многообразии средств безопасности, главным хранителем своей жизни и здоровья остается сам человек и его разум.
Манекены, побывавшие в «аварии» на «крэш-тесте», тщательно проверят, и если все в порядке, им дадут возможность «испытать себя» на прочность еще раз. У человека такой возможности может и не быть.