Вы можете написать и разместить на портале статью.

Убедительно просим не присылать статьи из интернета - их можно найти поисковыми машинами. Напишите свою, интересную и уникальную статью. Сфотографируйте и опишите лабораторную работу по физике, или химии, пришлите фотографии Вашей самоделки....
шлите статьи на адрес we@guru.ua

Как работают подушки безопасности

Ведение «как работают подушки безопасности »

В течении многих лет ремень безопасности служил пассивным ограничителем в наших автомобилях. Неоднократно проводились дискуссии об их надежности, особенно в отношении безопасности детей, и со временем во многих странах был принят обязательный закон о пристегивании ремнем безопасности. Согласно статистике ремни безопасности спасали тысячи раз жизни людей, которые могли погибнуть в автокатастрофах.

"Разрушители мифов": «Атакован подушкой безопасности» – команда разрушителей мифов (Адам и Джейми)проверяет подушки безопасности, пытаясь выяснить, могут ли они нанести вред человеку при аварии.

Подобно дебатам о ремнях безопасности, в течении долгих лет проходили дискуссии об использовании и подушек безопасности – мягких надувных подушек, которые раскрываются в момент аварии. Первый патент на надувное устройство, которое реагирует в случае опасности, был выдан во время второй мировой войны. В 1980-е годы автомобили начали впервые укомплектовывать подушками безопасности.

Все модели новых машин, проданных в США начиная с 1998 года, должны были быть оснащены подушками безопасности на водительском и пассажирском местах. Этот закон в отношении легковых грузовых автомобилей начал действовать с 1999. Согласно современной статистике, подушки безопасности сокращают риск смерти при фронтальном столкновении на 30 процентов. Поэтому впоследствии подушки безопасности начали устанавливать в сиденья и двери. Сегодня, в некоторых автомобилях вместо обычных двух подушек находится 6 или даже 8 подушек безопасности. Однако, несмотря на их надежность, эти подушки стали объектом серьезных государственных и производственных испытаний.

В данной статье Вы узнаете про работу этого приспособления, возникающие проблемы и его дальнейшее применение.

Законы движения

Прежде чем вдаваться в подробности, давайте проверим наши знания законов движения. Во-первых, всем хорошо известно, что движущийся объект катится по инерции. До тех пор, пока внешняя сила не подействует на объект, он будет двигаться с той же скоростью и в том же направлении. Машины состоят из нескольких объектов: сам автомобиль, не прикрепленный груз и пассажиры. Если ничего не будет их удерживать, то они и далее будут продолжать двигаться со скоростью, с которой едет машина, даже в случае аварии.

Для того, чтобы остановить катящийся объект, нужна внешняя сила. При аварии движущая сила автомобиля мгновенно меняется, а пассажир продолжает двигаться по инерции. Поэтому цель любой вспомогательной системы фиксации заключается в том, чтобы помочь пассажиру остановиться, причинив ему/ей наименьший вред.

Задача подушки безопасности – привести скорость движущего пассажира к нулю, при этом причинив ему как можно меньше вреда. Давление в этом случае очень велико. Подушку располагают на расстоянии между пассажиром и рулем или передней панелью, и она должна сработать всего за долю секунды. Даже это крошечное пространство и время очень важно для того, чтобы система могла плавно остановить пассажира.

к содержанию

Раскрытие подушек безопасности

Задача подушки безопасности - замедлить движение пассажира как можно более гладко и всего за долю секунды. Выполнить эту задачу ей помогают 3 вещи:

• Материал - подушка сделана из тонкой нейлоновой ткани, которая упакована в руле или передней панели, или чаще всего в сиденье или двери.
• • Датчики - встроенный датчик дает сигнал надуть подушку. Накачивание подушки воздухом происходит автоматически, когда сила столкновения равна силе удара автомобиля о кирпичную стену со скоростью 10-15 миль в час (16-24 км/ч). Происходит смещение массы, что замыкает электрический контакт, и это дает сигнал датчикам, что произошла авария. Датчики получают сигнал от акселерометра (измеритель скорости), встроенного в микрочип.
• • Химическая реакция - система накачивания подушки работает за счет химической реакции азида натрия (NaN3) с азотнокислым калием (KNO3), в результате чего вырабатывается газообразный азот. Горячее дутье азотом и надувает подушку.

Подушка безопасности и система подачи воздуха, установленные в руле

Раньше использовать подушки безопасности в автомобилях было неудобно и невыгодно поскольку нужно было каким-то образом сберегать и выпускать сжатый газ. Чтобы разрешить эту проблему, нужно было ответить на следующие вопросы:

• • Достаточно ли места в машине для размещения газового баллона
• • Будет ли газ оставаться под высоким давлением на протяжении эксплуатации автомобиля
• • Как сделать подушку, чтобы она быстро раскрывалась при любой температуре и не оглушала пассажиров

Для этого было нужно, чтобы в результате химической реакции вырабатывался азот, который и накачивал бы подушку. И в 1970-е годы на помощь пришел небольшой «нагнетатель», работающий на твердом топливе.

Система надувания использует твердое топливо и воспламенитель 1.газообразный азот, 2.Фильтры, 3.азид натрия, 4.запальник

Система надувания имеет совершенно иной принцип работы, чем твердотопливный ракетный ускоритель. Эта система поджигает твердое топливо, которое мгновенно сгорает и создает достаточное количество газа для надувания подушки. Надувание подушки происходит со скоростью 322 км/ч – за это время человек даже не успеет моргнуть глазом. Через некоторое время газ начинает просачиваться через крошечные отверстия в подушке, за счет чего она сдувается, и человек может двигаться. И хотя весь процесс занимает не более 0,25 секунды - этого времени достаточно для того, чтобы предотвратить серьезные повреждения. Кроме того, порошкообразное вещество, выходящее из подушки, не что иное, как тальк, который необходим для того, чтобы при хранении подушка не была слишком скользкой или тугой.

к содержанию

Надежность подушек безопасности

Как только подушки безопасности стали использовать в автомобилях, ученые утверждали, что их необходимо размещать возле ремней безопасности, поскольку подушки срабатывают только при фронтовом ударе при скорости 6 км/ч. При боковом столкновении (хотя сейчас стали использовать подушки и на дверях автомобиля) и ударе сзади могут помочь только ремни безопасности.

Однако, возникла и опасность того, что подушки могут нанести вред человеку, сидящего близко к рулю или к панели приборов. По расчетам ученых, самое опасное расстояние от подушки до человека 5 – 8 см. Поэтому, водитель должен сидеть на расстоянии 25 см (дистанция от центра руля до грудной клетки) от подушки. Если это расстояние меньше 25см, необходимо расположить сидение следующим образом:

• отодвинуть сидение как можно дальше, но так, чтобы можно было достать до педали.
• слегка откинуть сидение. Если это затрудняет смотреть на дорогу, то сидение можно немного приподнять ( однако это есть не во всех машинах!) или можно подложить твердую, не скользкую подушку.
• Направить вылет подушки безопасности на грудную клетку, а не на голову или шею, установив руль немного ниже (если можно менять положение руля).

Для детей существуют особенные правила, поскольку вылет подушки может тяжело ранить или даже убить близкосидящего, непристегнутого ребенка при резкой остановке. Чтобы этого не случилось, нужно сделать следующее:

• Дети 12 лет и младше должны обязательно быть пристегнуты и должны сидеть в специально установленном месте на заднем сидение.
• Младенцы (младше одного года и весом меньше 10 кг) никогда не должны сидеть на переднем месте, где установлена подушка безопасности.
• Если ребенок сидит на переднем сиденье, его/ее нужно посадить в специальное детское сиденье, или на специальную подушку с ремнем безопасности и отодвинуть как можно дальше от панели приборов.

к содержанию

Отключение системы безопасности

Чтобы обезопасить детей и людей невысокого роста от тяжелых повреждений и смерти в результате надувание подушки безопасности, в 1997 году Национальное управление по безопасности движения автотранспорта (НУБДА) обязала изготовителей подушек делать их слегка спущенными (на 20-35 процентов). Помимо этого, на заводах и в ремонтных мастерских начали устанавливать переключатели для одной или сразу для всех подушек безопасности. Теперь, водители могли отключить или активировать подушку безопасности, если они принадлежали к одной из следующих категорий:

• Для места водителя и пассажира рядом с водителем – для людей по состоянию здоровья, которым подушка может нанести еще больший вред, чем ее отсутствие
• Для места водителя (помимо медицинских показаний ) - для людей, которые не могут вести машину, если кресло установлено в 25 см от центра руля.
• Для места пассажира (помимо медицинских показаний) – для людей, которые перевозят младенцев на переднем сиденье из-за того, что в машине нет заднего сиденья, или заднее сиденье слишком мало, чтобы установить детское сиденье.
• Для места пассажира (помимо медицинских показаний) - для людей, которые перевозят детей 12 лет и младше на переднем сиденье из-за того, что (а) в машине нет заднего сиденья, (б) необходимо перевести больше детей, чем помещается на заднем сиденье, (в) необходимо постоянно наблюдать за здоровьем ребенка.

Для того, чтобы в вашу машину установили такой переключатель, необходимо получить разрешение Национального управления по безопасности движение автотранспорта и заполнить бланк, который можно найти на веб сайте NHTSA. Национальное управление по безопасности движение автотранспорта вышлет Вам разрешение, с которым Вы обратитесь в ремонтную мастерскую (однако, прежде чем подавать заявку, необходимо проконсультироваться с мастерами по поводу того, можно ли установить этот переключатель в Вашем автомобиле). Использовать такой переключатель можно только с разрешения правительства, при чем переключатель должен активироваться специальной кнопкой и должен гореть индикатор, который будет сообщать включена или выключена система подушек безопасности.

В случае, если у Вас есть разрешение на отключение системы безопасности на вашем месте, водитель, сидящий на расстояний 25 см от руля, не имеет право деактивировать подушку безопасности. Совет докторов на международной конференции, посвященной теме «Медицинские заболевания разрешающие деактивировать подушку безопасности», предоставил список тех видов заболеваний, при которых просто необходимо отключать такую систему безопасности. Однако, не рекомендуется деактивировать подушку безопасности при следующих распространенных заболеваниях:

• При сердечных заболеваниях
• Плохом зрении
• Ангине
• Астме
• Остеопорозе
• Эмфиземе
• Артрите
• Беременности

Никто не имеет права самостоятельно деактивировать подушку безопасности без специального переключателя. Однако, если у Вас нет такого переключателя, Национальное управления по безопасности движение автотранспорта разрешит в некоторых случаях деактивировать эту систему. Никогда не пытайтесь отсоединить ее самостоятельно – помните: это не простая подушка! Она может причинить серьезное повреждение, если не знаешь, как это делается.

Национальное управление по безопасности движение автотранспорта разрешает производителям устанавливать переключатель де- и активации подушек безопасности в новых автомобилях только в определенных случаях – только в автомобилях, где нет заднего сиденья или, где оно слишком мало, чтобы установить детское сиденье. Почему же такие правила? Национальное управление по безопасности движение автотранспорта обеспокоена тем, что это станет обычной нормой для всех людей, даже для тех, кто не входит в группы риска.

к содержанию

Будущее подушек безопасности

В настоящее время постоянно ведутся разработки по усовершенствованию системы подушек безопасности. НУБДА стремиться сделать эти подушки более безопасными для жизни человека, используя новейшие достижения и технологии.

В последнее время ученые пытаются найти способ как можно защитить человека при лобовом и тыльном ударе, несмотря на то, что 40 процентов ударов приходится на боковую часть автомобиля. Многие изготовители приняли во внимание такие данные и решили лучше укреплять двери, рамы и секции крыши. Механики говорят, что намного легче сделать подушку безопасности для руля, чем для дверей, т.к. больший удар при лобовом столкновении приходится на капот, бампер и двигатель и только через 30 – 40 секунд достигает самого пассажира. При боковом столкновении пассажира от другого транспортного средства отделяет только несколько сантиметров и тонкая дверь. Поэтому, дверные подушки безопасности должны срабатывать всего лишь за 5 – 6 долисекунд.

Механики компании Volvo рассмотрели несколько различных способов размещения подушки безопасности и посчитали, что наиболее благоразумно расположить подушку безопасности на спинке сиденья, поскольку это защитит пассажиров любого роста. По бокам сидений водителя и пассажиров можно будет разместить датчики, которые будут отслеживать, чтобы подушки надувались только в поврежденных местах.

Механики компании BMW предпочли расположить подушку безопасности на двери автомобиля. Поскольку расстояние от двери до пассажира намного большеe, то и подушку безопасности можно сделать большего размера. Главная подушка безопасности имеет продолговатую форму и, в отличии от других подушек, не надувается в течении 5 секунд для того, чтобы обеспечить защиту при втором и третьем ударе. Еще планируется создать подушку-занавес для защиты человека при боковом ударе. Все это дает понять, что «наука» о подушках безопасности еще находится на стадии развития. В скором будущем можно будет ожидать много новых усовершенствований в данной области, поскольку у конструкторов появляются все новые идеи, которые подсказывает им сама жизнь.

к содержанию