Как работают подушки безопасности?

При принятии решения о покупке нового автомобиля одной из вещей, которые следует учитывать, являются встроенные функции безопасности, такие как регулируемый подголовник, антиблокировочная система тормозов, контроль тяги и ремни безопасности. Еще одна функция безопасности в большинстве автомобилей, которая помогает свести к минимуму физические последствия аварии, — это подушка безопасности.

Подушка безопасности предназначена для защиты головы и шеи от травм при движении вперед при столкновении. Это предотвращает удар головой о приборную панель, но со всеми новостями об отзывах подушек безопасности возникает вопрос:«Как работают подушки безопасности?», «Что произойдет, если они не будут работать должным образом?», «Насколько безопасны подушки безопасности?» и 'как пришла идея?'

Оказывается, подушка безопасности — это простая, но умная функция безопасности. Они должны надуваться намного быстрее, чем требуется автомобилю, чтобы разбиться на скорости более 200 миль в час (300 км/ч). Нам любопытно, давайте посмотрим, как они работают.

Энергия столкновения:что происходит, когда автомобиль врезается в препятствие

Энергия задействована почти во всем, что мы делаем, и вождение автомобиля является одним из них. Как и большинство вещей, энергия подчиняется определенным точным законам физики. Законы движения позволяют транспортному средству двигаться и останавливаться. Нам нужно взглянуть на массу и скорость, чтобы лучше понять, насколько это важно — не волнуйтесь, вы все равно можете понять, как работают подушки безопасности, даже если вы не понимаете эту часть.

Любой движущийся объект имеет массу; в основном это означает, сколько материи содержит объект. Это также влияет на то, сколько он весит. Движущийся объект также имеет скорость; это связано со скоростью, но в большей степени скорость сосредоточена в определенном направлении.

Говорят, что объект, обладающий как скоростью, так и массой, обладает кинетической энергией. Количество кинетической энергии, которой обладает тело, зависит от массы и скорости объекта, т. Е. Чем больше скорость и масса, тем большей кинетической энергией оно обладает.

Пока объект продолжает двигаться, это не проблема, пока объект не остановится. Это могло произойти из-за того, что вы хотели, чтобы объект остановился, или из-за того, что объект был вынужден остановиться, столкнувшись с другим объектом. В любом случае кинетическая энергия объекта должна куда-то передаваться, потому что она не может просто так исчезнуть.

Это объясняет, почему ваши тормоза изнашиваются быстрее, когда вы едете слишком быстро и слишком часто делаете внезапные остановки. Кинетическая энергия обрабатывается тормозными колодками. В случае столкновения именно энергия наносит ущерб автомобилю. Большинство современных автомобилей сконструированы так, чтобы поглощать большую часть этой кинетической энергии во время аварии, но, хотя это снижает ущерб, оно не учитывает пассажиров автомобиля, которые являются объектами с массой и скоростью. До того, как подушки безопасности стали средством безопасности, только ремни безопасности не позволяли пассажирам вылететь из машины.

Нельзя отрицать, что ремни безопасности также играют свою роль в спасении жизней во время автокатастрофы, они не обеспечивают никакой защиты головы и шеи. Ремень безопасности удерживает вас на сиденье и ограничивает выпад вперед туловища, но не головы. Голова и шея выталкиваются вперед во время этого движения и очень быстро откидываются назад, часто повреждая суставы и мышцы шеи.

Скорость, с которой движется автомобиль, имеет большое значение, потому что на более высокой скорости движение головы и шеи вперед может врезаться в приборную панель автомобиля. Задача подушки безопасности состоит в том, чтобы обеспечить мягкую подушку для головы и шеи, на которую можно приземлиться, вместо того, чтобы сталкиваться с приборной панелью автомобиля, а также уменьшить травму головы, вызванную эффектом тряски, возникающим при резком движении головы вперед и назад.

Это возможно благодаря уникальной работе подушек безопасности. Но как сжатый мешок, помещающийся в приборную панель автомобиля, обеспечивает эти показатели безопасности?

Итак, как работают подушки безопасности?

Подушка безопасности надувается быстрее, чем голова может удариться о руль, как в случае аварии. Первоначальная идея для подушек безопасности заключалась в том, чтобы использовать какой-то сжатый газ, который надувает подушку безопасности, как только происходит столкновение, но это было недостаточно быстро (представьте, что вы пытаетесь надуть воздушный шар до полного размера за пару миллисекунд), поэтому вместо этого использовались взрывы - вы правильно прочитали.

Когда датчики в автомобиле обнаруживают резкое снижение скорости автомобиля, он запускает цепь подушки безопасности, которая посылает электрический ток на нагревательный элемент. Когда нагревательный элемент раскаляется докрасна, он воспламеняет химическую взрывчатку, которая выделяет огромное количество безвредного газа, заполняющего нейлоновую подушку безопасности.

Подушка безопасности имеет крошечные отверстия, которые помогают ей сдуться, как только голова соприкасается с ней. Без этой конструкции проблема внезапного движения вперед не была бы решена, поскольку голова просто отскакивала бы назад к подголовнику.

Итак, как быстро срабатывает подушка безопасности? Короткий ответ, достаточно быстрый, чтобы смягчить удар головой. Но это еще более безумно, чем вы думаете. Представьте, что должно произойти с головой водителя или пассажира автомобиля, движущегося со скоростью 45 миль в час.

• Автомобиль сталкивается с объектом.
• Датчик в автомобиле должен обнаружить столкновение, как только оно произойдет.
• Этот датчик сигнализирует цепи подушки безопасности о воспламенении взрывоопасного химического вещества.
• При взрыве образуется достаточно нетоксичного газа, чтобы надулась подушка безопасности.
• Подушка безопасности сдувается при соприкосновении с головой.

За исключением последнего, все это должно происходить в режиме реального времени — до того, как голова ударится о мешок. Хотя верно то, что ремень безопасности также помогает снизить скорость в случае аварии, и это дает подушке безопасности некоторое время для раскрытия, это ничуть не умаляет гениальности этой конструкции. По этой же причине необходимо пристегиваться ремнем безопасности — даже в автомобиле, оборудованном подушкой безопасности, так как обе функции работают рука об руку. Или, что еще лучше, просто смотрите, куда вы едете, и лучше считывайте дорожные условия.

Насколько эффективны подушки безопасности?

Подушки безопасности классифицируются как дополнительные надувные удерживающие устройства (SIR) или дополнительные удерживающие системы (SRS). Это означает, что подушки безопасности предназначены для работы с ремнями безопасности, чтобы защитить вас, и на них нельзя полагаться исключительно. Было обнаружено, что при правильном использовании подушек безопасности и ремней безопасности лобовое столкновение транспортных средств со смертельным исходом снижается примерно на 24%.

Чья идея породила подушки безопасности?

Быстрый поиск в Интернете дает несколько результатов, при этом авторство идеи принадлежит разным людям. Но кто первым додумался до внедрения подушки безопасности? Кажется, эта идея впервые пришла в голову Джону У. Хетрику из Ньюпорта, штат Пенсильвания, после того, как он врезался на своей машине в овраг, чуть не выбив свою дочь через лобовое стекло, пытаясь уклониться от камня. 5 августа 1952 года он подал патент на узел подушки безопасности для автомобильных транспортных средств, который был выдан 18 августа 1953 года под номером патента США 2 649 311.

За несколько месяцев до патента Хетрика немец по имени Вальтер Линдерер подал заявку на патент на подушку безопасности, которая была выдана после патента Хетрика. Судя по имеющейся информации, оба изобретателя пришли к этой идее независимо друг от друга. С тех пор другие изобретатели и инженеры пытались усовершенствовать эту идею, например, Аллен К. Брид (1927–2000) придумал различные способы запуска взрыва сразу после аварии.

Как происходят несчастные случаи из-за подушек безопасности?

Хотя и очень редко, подушки безопасности иногда не срабатывают, когда должны, а в других случаях, как в случае с подушками безопасности Takata, взрыв создает слишком большую силу, которая разрывается и отбрасывает острые металлические части к голове водителя или пассажира.

Возьмите случай с 35-летним жителем Техаса, убитым в Honda Accord 2002 года. Он истек кровью в лобовом столкновении с другим автомобилем, потому что осколки от взрыва подушки безопасности разорвали ему дыхательное горло, перерезали яремную вену и сонную артерию. Как быстро он ехал? Чуть больше 30 км/ч. Согласно отчету полиции, одна женщина в Орландо выглядела так, будто ей выстрелили в лицо.

Несмотря на то, что современные подушки безопасности были переработаны, чтобы срабатывать с меньшей силой, чем раньше, а также улучшено обучение водителей их использованию, по-прежнему не рекомендуется размещать детские кресла, обращенные назад, на передние сиденья автомобилей, где есть подушка безопасности. Мощный взрыв сопряжен с небольшим риском потери слуха и повреждения глаз у детей.

Заключительные мысли

Теперь вы знаете, как работают подушки безопасности, зачем они устанавливаются и как их эффективно использовать. Я думаю, это фантастика, что они не срабатывают каждый раз, когда вы резко тормозите или останавливаетесь на светофоре — это было бы, мягко говоря, довольно раздражающим. Это всего лишь один пример того, как технологии внедряются, чтобы сделать вождение безопасным для всех нас.