Пассивная безопасность автомобиля это

Пассивная безопасность автомобиля (SRS): устройство и принцип работы

Автомобиль – это не только привычное средство передвижения, но и источник опасности. Постоянно увеличивающееся число транспортных средств на дорогах России и мира, растущие скорости движения неизбежно приводят к росту числа ДТП. Поэтому задача конструкторов заключается в том, чтобы разработать не только комфортный, но и безопасный автомобиль. Решить эту задачу помогает система пассивной безопасности.

Что включает в себя система пассивной безопасности

Система пассивной безопасности автомобиля включает в себя все устройства и механизмы, предназначенные для защиты водителя и пассажиров от получения тяжелых травм в момент аварии.

Система пассивной безопасности от получения тяжелых травм при столкновении

К основным компонентам системы относятся:

ремни безопасности с натяжителями и ограничителями;
подушки безопасности;
безопасная конструкция кузова;
детские удерживающие устройства;
аварийный размыкатель аккумуляторной батареи;
активные подголовники;
система экстренного вызова;
другие менее распространенные устройства (например, система защиты при опрокидывании на кабриолете).

В современных автомобилях все элементы SRS взаимосвязаны между собой и имеют общее электронное управление, обеспечивающее эффективность работы большинства компонентов.

Однако, основными элементами защиты в момент аварии в автомобиле остаются ремни и подушки безопасности. Они являются частью системы SRS (Supplemental Restraint System), которая также включает в себя еще множество механизмов и устройств.

Эволюция устройств пассивной безопасности

Самым первым устройством, созданным для обеспечения пассивной безопасности человека в автомобиле, стал ремень безопасности, впервые запатентованный еще в 1903 году. Однако массово устанавливать ремни в автомобили начали только во второй половине ХХ века – в 1957 году. В то время устройства устанавливались на передние сиденья и фиксировали водителя и пассажира в области таза (двухточечный).

Трехточечный ремень безопасности был запатентован в 1958 году. Спустя еще один год устройство начали устанавливать на серийных автомобилях.

В 1980 году конструкция ремней была значительно усовершенствована с помощью установки натяжителя, обеспечивающего наиболее плотное прилегание ленты в момент столкновения.

Подушки безопасности (airbags) появились в автомобилях значительно позже. Несмотря на то, что первый патент на подобное устройство был выдан в 1953 году, оснащать подушками серийные автомобили начали лишь в 1980 году в США. Сначала airbags устанавливались только для водителя, а позже – и для переднего пассажира. В 1994 году в транспортных средствах впервые появились подушки для защиты при боковом ударе.

Сегодня ремни и подушки безопасности обеспечивают основную защиту людей, находящихся в автомобиле. Однако следует помнить, что они эффективны только при условии пристегнутого ремня. В противном случае сработавшие подушки могут нанести дополнительные травмы.

Типы ударов

Согласно данным статистики, более половины (51,1%) серьезных аварий с пострадавшими сопровождаются фронтальным ударом в переднюю часть автомобиля. На втором месте по частоте – боковые удары (32%). Наконец, небольшое число аварий происходит в результате удара в заднюю часть автомобиля (14,1%) или опрокидывания (2,8%).

В зависимости от направления удара, система SRS определяет, какие именно устройства должны быть задействованы.

При фронтальном ударе срабатывают натяжители ремня безопасности, а также фронтальные подушки безопасности водителя и пассажира (если удар не сильный, система SRS может не задействовать airbag).
При фронтально-диагональном ударе могут быть задействованы только натяжители ремня. Если удар более сильный, потребуется задействовать передние и/или головные и боковые подушки безопасности.
При боковом ударе могут сработать головные и боковые подушки безопасности, а также натяжители ремня с той стороны, на которую пришелся удар.
Если удар произошел в заднюю часть автомобиля, то может сработать натяжитель ремня безопасности и размыкатель АКБ.

Логика срабатывания элементов пассивной безопасности автомобиля зависит от конкретных обстоятельств аварии (силы и направления удара, скорости в момент столкновения и т.д.), а также от марки и модели автомобиля.

Временная диаграмма столкновения

Столкновение автомобилей происходит в одно мгновение. Например, машина, ехавшая со скоростью 56 км/ч и столкнувшаяся с неподвижным препятствием, полностью останавливается в течение 150 миллисекунд. Для сравнения, за это же время человек может успеть моргнуть глазами. Не удивительно, что ни водитель, ни пассажиры не успеют принять каких-либо действий для обеспечения собственной безопасности в момент удара. Это должна сделать за них система SRS. Она активирует натяжитель ремня безопасности и систему подушек.

Временная диаграмма столкновения при фронтальном и боковом ударах

При ударе сбоку, боковые подушки безопасности открываются еще быстрее – не более чем за 15 мс. Зона между деформированной поверхностью и телом человека совсем небольшая, поэтому удар водителя или пассажира о кузов автомобиля произойдет за меньший промежуток времени.

Чтобы обезопасить человека от повторного удара (например, при опрокидывании автомобиля или съезде в кювет), боковые подушки остаются наполненными в течение более длительного промежутка времени.

Датчики удара

Работоспособность всей системы обеспечивается благодаря датчикам удара. Эти устройства определяют, что произошло столкновение, и посылают соответствующий сигнал в блок управления, который, в свою очередь, активирует подушки безопасности.

Изначально в автомобилях устанавливались только датчики фронтального удара. Однако по мере того, как транспортные средства стали комплектовать дополнительными подушками, количество датчиков также было увеличено.

Расположение основных элементов SRS в автомобиле

Главная задача датчиков – определить направление и силу удара. Благодаря данным устройствам при ДТП сработают только нужные подушки безопасности, а не все, что имеются в автомобиле.

Традиционными являются датчики электромеханического типа. Их конструкция проста, но надежна. Главные элементы — шарик и металлическая пружина. Благодаря инерции, возникающей при ударе, шарик распрямляет пружину, замыкая контакты, после чего датчик удара посылает импульс на блок управления.

Повышенная жесткость пружины не позволяет механизму срабатывать при резком торможении или несильном ударе о препятствие. Если автомобиль движется на небольшой скорости (до 20 км/ч), то силы инерции также не хватит для того, чтобы воздействовать на пружину.

Вместо электромеханических датчиков во многих современных автомобилях устанавливаются электронные устройства – датчики ускорения.

В упрощенном представлении датчик ускорения устроен как конденсатор. Некоторые из его пластин жестко закреплены, а другие являются подвижными и работают как сейсмическая масса. При столкновении данная масса перемещается, изменяя емкость конденсатора. Информацию об этом расшифровывает система обработки данных, посылая полученные данные в блок управления подушками безопасности.

Датчики ускорения можно разделить на два основных вида: емкостный и пьезоэлектрический. Каждый из них состоит из чувствительного элемента и электронной системы обработки данных, находящихся в одном корпусе.

Принцип работы датчика удара

Основу системы пассивной безопасности автомобиля составляют устройства, успешно демонстрирующие свою эффективность на протяжении многих лет. Благодаря постоянной работе инженеров и конструкторов, совершенствующих системы безопасности, автомобилистам и пассажирам удается избежать тяжелых травм в момент аварии.

techautoport.ru

Пассивная безопасность автомобиля: элементы и принцип работы

У пассивной безопасности автомобиля есть конкретное определение – это комплекс средств и мер, позволяющих водителю с пассажирами выжить при аварии любой степени сложности и обойтись без серьезных травм. Кстати, габариты автомобиля наравне с целостностью его каркаса тоже относятся к ней: чем больше машина, тем потенциально меньший ущерб ожидается в случае ДТП. Логично, что системы пассивной безопасности автомобиля вступают в действие, когда их активные «коллеги» – ABS, ESP и другие электронные помощники – не смогли предотвратить опасную ситуацию.

Ремень безопасности

Первым и наиболее простым элементом «пассива» является ремень безопасности, в современном виде появившийся еще в 50-х годах прошлого столетия. В большинстве моделей используются инерционные, трехточечные ремни, и только в спортивных машинах встречаются эти устройства, имеющие 4 и даже 5 точек крепления – они еще лучше удерживают гонщика в кресле. Ведь чем плотнее человек прижат к сиденью, тем выше безопасность.

За время своего существования это средство защиты неоднократно модернизировалось. Соответственно, повышалась эффективность. Согласно исследованиям американской организации, современные ремни безопасности исключают риск летального исхода на 45-60%. Например, появились преднатяжители, выбирающие провисание ремней при ДТП. Благодаря этой, казалось бы, простой находке, решается очень важный вопрос сохранения пространства для раскрытия эйрбэгов – подушек безопасности.

Небезопасные подушки

В наиболее «навороченных» иномарках можно насчитать более десятка эйрбэгов, защищающих людей от любого типа удара – фронтального, бокового и заднего. Вдобавок подушки безопасности защищают от разбитых стекол, хотя они сегодня и не представляют особой угрозы: разбитый триплекс при аварии не разлетается по всему салону, так как имеет многослойную структуру, соединенную полимерной пленкой.

Данное устройство пережило множество модификаций, ибо первые модели эйрбэгов были сами по себе очень опасны. Достаточно сказать, что при срабатывании датчиков удара они «выстреливали» со скоростью до 300 км/ч. Это не говоря о чувстве страха, возникавших у пассажиров из-за резкого хлопка.

Сейчас эйрбэги раскрываются с разной скоростью, которая зависит от силы столкновения. Однако, как уже было сказано, если человек не пристегнулся ремнем безопасности, подушки безопасности способны оказать «медвежью услугу». У хирургов по этому поводу даже есть специальный термин – «хлыстовая травма». В большинстве случаев она означает перелом шейных позвонков, а если повезет – их смещение. И появляется такая травма в тот момент, когда не пристегнутое тело пассажира при аварии резко подается вперед. В это же время раскрывается фронтальный эйрбэг, который с приличной скоростью «футболит» человека назад. Допускать такой угрозы здоровью автопроизводители не могут. Поэтому, если автомобиль издает противный писк, он скорее напоминает не об игнорировании людьми ремней безопасности, а о том, что без них подушки безопасности не раскроются. Ведь эти средства пассивной безопасности автомобиля работают только совместно! Причем данная комбинация предотвращает травмы головы на 75%, а 66% – это показатель того, насколько она эффективна в случае потенциальных травм грудной клетки.

Сегодня автопроизводители иногда применяют 2-ступенчатые эйрбэги, раскрывающиеся в несколько этапов. Это нововведение позволяет избегать травм невысоким взрослым и детям, иногда случающихся при использовании одноступенчатых подушек. Разумеется, если те сидят в переднем пассажирском кресле. Поэтому куда разумнее сажать ребятню на кресла заднего ряда. Причем независимо от типа автомобиля, его «навороченности» и цены.

Силовой каркас безопасности

Снизить ущерб здоровью водителя с пассажирами стремится и сам кузов. Еще на стадии проектирования в него закладываются определенные алгоритмы деформации и зоны безопасности. Данный компонент дает возможность рассеивать энергию столкновения, тем самым минимизируя опасные нагрузки.

Перед запуском в производство любая модель автомобиля тестируется на предмет того, как детали каркаса поддаются деформации. В отдельных случаях допускать этой деформации нельзя. В данном случае имеется в виду салон машины. И наоборот. Ведь некоторые элементы кузова должны поглощать энергию удара за счет сминаемых зон. Фактически, конструкторам приходится иметь дело с взаимоисключающими факторами. Например, если багажник и капот легко поддаются смятию, то люди при аварии пострадают незначительно. Вдобавок при фронтальном ударе двигатель должен не влетать в жизненное пространство пассажиров, а уходить в пол.

То есть, в современных машинах капсулой безопасности является салон, имеющий жесткую конструкцию. Чем более он прочен даже в самом малолитражном автомобильчике – тем больше шансов выжить. И если спереди и сзади люди защищены сминаемым капотом и багажником, то сбоку выживаемость обеспечивают металлические брусья в дверях. Однако при достаточно сильном боковом ударе в одиночку они не спасут, но совместно с боковыми подушками безопасности и шторками их эффективность повышается в разы.

Стандартные и активные подголовники – в чем разница?

Стандартные подголовники полноценно выполняют свою защитную функцию только в том случае, если они располагаются точно на линии центра головы и не далее, чем в 7 см от ее задней части. Поэтому нельзя забывать о такой опции, как изменение положения и размера подголовника. Однако трудно требовать от пассажиров повышенной дисциплинированности. В конце концов, они могут и не знать о таких регулировках.

Поэтому сейчас все чаще автомобили оборудуются активными подголовниками, наличие которых обеспечивает откидывание головы с небольшой задержкой по сравнению со смещением корпуса. При этом такие элементы пассивной безопасности автоматически смещаются вперед и вверх, срабатывая одновременно со спинкой кресла. Это позволяет не только снижать риск травмы шейных позвонков, но и поясничного отдела.

Как показывают неоднократные стендовые испытания, данная система на 10-20% эффективней прежней. Однако насколько она способствует повышению выживаемости, во многом зависит от ряда факторов: пристегнут ли пассажир ремнем безопасности, в каком положении он находится в момент столкновения, сколько весит и т. д.

Другие элементы «пассива»

Пассивная безопасность автомобиля – это еще и аварийный модуль, входящий в состав российской системы экстренного реагирования ЭРА-ГЛОНАСС. Благодаря ей обеспечивается быстрая связь в любое время суток с диспетчерами, и точно определяются координаты аварии. Причем работает эта система в автоматическом режиме, что существенно повышает оперативность реагирования на произошедшее ДТП.

Кроме того, к пассивной безопасности автомобиля относится складывающаяся рулевая колонка, легко сминаемые части передней панели и педальный узел, который при ударе отделяется от точек крепления, предотвращая тем самым повреждение ног водителя. Однако понятно, что «пассив» вступает в действие только тогда, когда пал бастион элементов активной защиты, которыми тоже нельзя пренебрегать.

avtoinstruktor199.ru

Пассивная безопасность в автомобиле — что это?

Что входит в пассивную безопасность машины, и какие устройства самые эффективные?

Внешние факторы
Внутренние устройства

С каждым годом автомобили становятся все «умнее». Разрабатываются системы, которые в случае аварии помогут защитить жизни людей, находящихся в салоне. Параллельно ужесточаются нормативы, которым должны соответствовать машины, сходящие с конвейеров. Большое значение придается именно пассивной безопасности водителя и пассажиров. Что же под ней подразумевается?

Внешние факторы

Пассивная безопасность – состояние защищенности, обеспечиваемое устройствами, которые минимизируют вред при столкновении. Такие приспособления действуют постфактум: когда ДТП уже произошло. Они подразделяются на внешние и внутренние. Первые находятся вне салона и защищают людей в транспортном средстве снаружи. Вторые располагаются внутри машины и предотвращают или смягчают удары об окружающие предметы.

Основа внешней пассивной безопасности – сам кузов автомобиля. Он проектируется таким образом, чтобы в случае аварии принимать большую часть импульса на себя.

Возможно, вы обращали внимание на то, из какого крепкого металла изготавливали, скажем, советские «Волги». Эти машины иногда образно сравнивают с танками. Однако именно эта прочность способна погубить того, кто находится внутри. Благодаря жесткости конструкции при ударе такой автомобиль получит минимальные повреждения. Человек же в салоне сильно пострадает. Поэтому «Волга» не пройдет ни один современный краш-тест.

Волга
Источник изображения: kartinkinaden.ru

Кузов машины с высоким уровнем безопасности напротив, окажется заметно помят. Это позволит погасить удар и защитить людей. На кузов устанавливают мягкие бамперы, которые являются дополнительными энергопоглощающими элементами. Ту же самую функцию выполняют так называемые «кенгурятники». В нашей стране их установку необходимо согласовывать с ГИБДД.

Все больше внимания уделяется повышению травмобезопасности выступающих элементов кузова. С бамперов грузовых автомобилей исчезли буксирные крюки, а с бамперов легковых машин – декоративные «клыки». По-особому устанавливается и двигатель автомобиля. Его располагают так, чтобы при столкновении он не попадал в салон, а уходил вниз. Это достигается благодаря поддатливым опорам, на которые подвешивается мотор.

Внутренние устройства

Элементы внутренней пассивной безопасности регулируют движение тела в случае ДТП. Первыми появились ремни – их изобрели еще в начале XIX века. Они удерживают человека на месте, предотвращая его движение по инерции. Это позволяет избежать столкновения с деталями интерьера, а также с другими людьми, находящимися в салоне. При ДТП ремень немного растягивается. В результате поглощается кинетическая энергия человеческого тела. Усилие торможения распределяется на большую поверхность.

Позднее у ремней появилась еще одна важная функция. С изобретением подушек безопасности они стали обеспечивать их правильное раскрытие. Если человек окажется непристегнутым, подушка принесет больше вреда, чем пользы. Она «летит» навстречу пассажиру со скоростью до 300 км/ч, и может стать причиной перелома шейных позвонков.

При соблюдении правил подушка возвращает голову человека к подголовнику. Это помогает сохранить шею прямой. Фронтальные подушки срабатывают только при прямом ударе (допускается отклонение не более 10 градусов). Иначе голова просто уйдет в сторону, и пассажир может погибнуть.

70% случаев спасения в тяжелых ДТП связаны с использованием ремней, и только20 % – с раскрытием подушек безопасности. При опрокидывании автомобиля вероятность гибели пристегнутого пассажира уменьшается в 5 раз, при лобовом столкновении – в 2,3 раза.

Подушки безопасности
Источник изображения: avtodeti.ru

Существуют и второстепенные элементы пассивной безопасности, о которых многие водители даже не догадываются. Так, на многих машинах устанавливается специальный педальный узел. При ДТП крепления разрушаются и конструкция просто распадается на части. Это помогает предотвратить повреждение ног.

Складывающаяся рулевая колонка защищает грудную клетку человека. Неподвижное устройство может сломать ребра и повредить внутренние органы. Подвижный же узел гасит удар, сохраняя грудину целой.

Автомобили оборудуют несколькими видами безопасных стекол. Закаленные стекла при ударе не разбиваются, а рассыпаются на множество неопасных фрагментов. Триплекс же просто покрывается трещинами, оставаясь целым.

Разработки в сфере пассивной безопасности продолжаются. Не так давно конструкторы предложили оборудовать автомобили съемными бензобаками, отсоединяющимися при аварии. Однако эта технология не получила одобрения экспертов. Сегодня многие автопроизводители озадачились тем, чтобы усилить защиту пассажиров, находящихся на заднем сиденье. Для них придумывают подушки безопасности, которые будут разворачиваться с потолка.

www.rudorogi.ru

что защищает водителя и пассажиров

Пассивная безопасность – это комплекс систем, установленных в автомобиле, которые уменьшают последствия дорожно-транспортного происшествия для водителя и пассажиров. Условно их можно разделить на конструктивные и эксплуатационные элементы пассивной безопасности. К первым относят различные элементы конструкции автомобиля, которые снижают степень деформации кузова при ударе либо предотвращают повреждения пассажиров, выводя из строя узлы и агрегаты машины (рулевая колонка, двигатель). Ко вторым относят подушки и ремни безопасности, которые уменьшают травматические последствия аварий.

Конструктивные системы пассивной безопасности появились в автомобилях раньше, чем эксплуатационные. Конструкторы автомобильных компаний, исследуя повреждения кузовов машин, которые пострадали в ДТП, пришли к выводу, что транспортные средства нужно усиливать как изнутри, так и снаружи. Первым элементом пассивной безопасности «железных коней» стали бамперы – брусья, устанавливаемые на пружинящих кронштейнах на передней и задней части автомобиля и поглощающие энергию удара.

Ford Model A 1928

Впервые их установили в 1898 году на автомобиль President, а серийно эти элементы пассивной безопасности начали применять на модели Ford Model A. С годами бампера усовершенствовались, становились менее тяжелыми и изготавливались не из металла, пусть и защищенного резиновыми накладками, а из пластика.

Кроме установки бамперов, конструкторы монтировали на переднюю и заднюю части кузова авто стальные пластины, которые защищали транспортное средство от деформации при ударе спереди или сзади. Такой элемент пассивной безопасности используется и на современных автомобилях.

Еще один элемент пассивной безопасности, появившийся на заре автомобилестроения – стальные противоударные поперечные балки, устанавливаемые в дверях. Этими брусьями инженеры усиливали конструкцию боковых дверей, которые менее деформировались при боковом ударе, чем двери без подобных элементов. Впервые такие конструкции стали применяться на автомобилях в середине 1930-х годов и постепенно, доказав свою необходимость, начали устанавливаться на всех без исключения легковых автомобилях. Параллельно конструкторы прорабатывали и определяли зоны деформации кузова – места в кузове, которые при боковых, передних, задних ударах или опрокидывании автомобиля деформировались, поглощая энергию удара и позволяя сохранить салон автомобиля и сидящих в нем пассажиров от значительных повреждений. Первые автомобили, в которых была реализована технология зон деформации кузова, сошли с конвейера компании Mercedes-Benz в 1950-х годах.

К конструктивным элементам пассивной безопасности, помимо указанных выше, также относятся травмобезопасная рулевая колонка и педальный узел, мягкие детали передней панели, усиленные передние стойки, система Sandwich Panel (обеспечивает уход двигателя под днище автомобиля при фронтальном ударе) и безопасные стекла.

Трамобезопасная рулевая колонка обладает телескопическим механизмом, который при фронтальном ударе складывает колонку в переднюю панель, предотвращая, таким образом, повреждение грудной клетки водителя. Педальный узел при таком же ударе работает так: педали тормоза, газа и сцепления слетают с креплений, уменьшая риск перелома ног водителя. Мягкие детали приборной панели при фронтальном ударе сминаются, не причиняя ущерба водителю и пассажирам, а специальные закаленные стекла при разбитии рассыпаются на множество осколков с тупыми краями. Триплекс (многослойное стекло) при таком ударе сохраняет структуру стекла, покрываясь паутиной трещин – именно потому на современных автомобилях в основном используют именно этот материал остекления. Наконец, так называемая система сендвичных панелей позволяет при фронтальном ударе сместить двигатель под днище автомобиля, предотвращая его попадание в салон.

Первыми элементами эксплуатационной пассивной безопасности стали ремни, которые начали применять на автомобилях в начале ХХ века. Они позволяют удерживать тело человека при аварии в кресле, не допуская соприкосновения с рулевой колонкой. Первые ремни безопасности были двухточечными (крепились к каркасу кресла в двух мечтах), в процессе развития технологии безопасности количество точек крепления росло.

Ремни безопасности

Эволюционным шагом в развитии конструкции ремней безопасности стало применение инерционного механизма и преднатяжителей, которые во время столкновения регулируют силу удержания тела водителей и пассажиров в кресле. По статистике именно ремни безопасности сохранили больше жизней (70%), чем подушки (20%). Кстати, первые подушки безопасности стали применяться в автомобилях конце 1960-х годов на автомобилях компании Chrysler, но популярности эти элементы не имели, так как процент гибели людей в машинах, оснащенных подушками, был все же высок.

Исследования показали, что эффективность подушек возрастает в разы, если они используются в комплексе с ремнями безопасности – ведь не пристегнутый человек при аварии получает сильный удар раскрывшейся подушки безопасности. Поэтому даже 7 или 9 подушек безопасности, установленные в автомобиле, не дают гарантии выживаемости в ДТП, если водитель и пассажиры не были пристегнуты. Сегодня существуют не только внутрисалонные (фронтальные, боковые, занавесочного типа), но и внешние подушки безопасности, которые устанавливаются в передней части автомобиля. При столкновении с пешеходом такая подушка безопасности раскрывается и смягчает удар, предотвращая гибель пешехода.

Наконец, еще одним элементом эксплуатационной пассивной безопасности являются подголовники, которые устанавливаются на спинки кресел переднего и заднего ряда. Эти устройства помогают защитить шейный отдел пассажиров и водителя при ударе сзади. Первыми подголовниками оснащались автомобили марки Mercedes-Benz. Конструктивно эти устройства подразделяются на активные (можно регулировать по высоте и углу наклона) и неподвижные (жестко встроены в спинки сидений).

avtoexperts.ru