JAES Learning

ПОСЕТИТЕ НАШ YOUTUBE-КАНАЛ
Jaes Sponsor - Basket



Подушки безопасности | Какой принцип их работы?

вот Что может случиться при аварии автомобиля на высокой скорости без подушки безопасности, даже если водитель будет пристёгнут ремнём безопасности. Это сложная Инженерная задача — за 100 миллисекунд привести человеческое тело в неподвижное состояние после движения на высокой скорости, не причинив при этом значительного вреда организму.

Давайте больше узнаем об этой спасающей жизни технологии, разобравшись в механизме, который, что интересно, происходит благодаря химическому взрыву. Предназначение автомобильных ремней — препятствовать движению человеческого тела. Однако во время аварии такие ремни оказывают огромное усилие на область груди и могут стать причиной повреждения внутренних органов.

Чтобы максимально снизить эту огромную нагрузку на грудь, современные ремни безопасности немного послабляются. Данное действие заставляет верхнюю часть тела двигаться немного вперёд. Но как только торсион заканчивает высвобождать ремень безопасности, движение верхней части тела останавливается.

Обратите внимание на то, что ремень безопасности останавливает движение только верхней части тела, за исключением шеи и головы. Можно только догадываться, что произойдет, если также не остановить шею и голову. При столкновении на большой скорости голова совершит идеальное маятниковое движение. Полученный человеком урон может быть ужасающим даже с пристёгнутым ремнём безопасности.

Вот почему у инженеров возникла идея создания подушек безопасности. Они обладают амортизирующим эффектом и в то же время не дают вам удариться о приборную панель автомобиля. Первая попытка надуть подушку безопасности с помощью сжатого воздуха потерпела неудачу. У этого конструктивного решения были две основные проблемы: первое — пружина была не способна точно определить случившуюся аварию, второе — сжатый воздух не мог достаточно быстро заполнить подушку безопасности, чтобы предотвратить урон человеческому телу.

Из-за этого такие подушки безопасности не могли использоваться в коммерческих целях. Создатель изменений для решения этих проблем, во-первых, повысил точность сенсорного датчика, использовав шариковый сенсор. В этом датчике стальной шарик удерживается на месте с помощью магнита. Когда происходит столкновение, автомобиль очень быстро замедляется, но шарик отделяется от магнита из-за силы инерции. Шарик движется вперёд, замыкая цепь и посылая сигнал в насос.

Вторым и самым важным его вкладом в создание подушек безопасности была идея использования химических взрывчатых веществ вместо сжатого воздуха. Господин Брит использовал для этой цели химическое вещество под названием азид натрия. Особенность азида натрия заключается в том, что баланс этого твёрдого химического вещества нарушается при температуре более 300° по Цельсию, и оно быстро и естественным образом переходит в газообразное состояние: 50 г азида натрия превращаются в почти 70 л азота.

Это химическое вещество находится внутри герметичного цилиндра рулевого колеса. Электрический сигнал, посланный шариковым сенсором, проходит через пиротехническое устройство — это тонкий прочный провод. Когда через него проходит ток, он генерирует температуру более 300°, в результате этого взрывается азид натрия и очень быстро образуется газообразный азот. Это может надуть мешок за 30 миллисекунд.

Два этих инновационных решения сделали коммерческое использование подушек безопасности реальностью. Это запатентованное конструктивное решение корпорации Брит было в 1988 году применено компанией Chrysler в автомобилях Dodge Dana Model. Это был успех, и все другие производители автомобилей начали внедрять аналогичные технологии подушек безопасности.
Однако у этого конструктивного решения есть два серьёзных недостатка. Во-первых, газ, образующийся после взрыва азида натрия, токсичен. Причиной проблем становится металлический натрий, содержащийся в выхлопных газах. Учёные сумели преодолеть их путём добавления нитрата калия и диоксида кремния.

Помните нашумевший инцидент с отзывом Takata — 67 млн подушек безопасности? Это произошло из-за одного проблемного свойства азида натрия: данное химическое вещество легко впитывает влагу. Это может случиться, если на стадии проектирования или производства произойдёт утечка. После поглощения влаги при соответствующей активации химического вещества происходит сильный взрыв, в результате которого разрываются подушки безопасности, а осколки летят в водителя и пассажиров автомобиля. Именно это происходило с подушками безопасности Takata. В конечном итоге компания обанкротилась.

Для предупреждения таких недопустимых инцидентов нужно добавлять осушающие агенты, а при производстве таких компонентов автомобиля, как подушки безопасности, нужны строгие меры контроля качества. В наши дни вместо азида натрия в качестве генератора газа используется нитрат гуанидина. Он менее токсичен и менее взрывоопасен, также он не чувствителен к влаге, поэтому сейчас нам можно не беспокоиться о взрывоопасности и вредных газах.

Но даже после этих двух изменений в конструкции подушек безопасности на основе электромеханических датчиков оставалась ещё одна проблема: они иногда срабатывали, когда автомобиль попадал в выбоину. Причина — электрические переключатели не предоставляли информации о скорости замедления, что важно для определения степени серьёзности аварии. То есть созданная система не могла отличить выбоину от аварии.

Вот почему для более точного определения аварии в настоящее время используются MEMS-датчики с высокотехнологичным электронным блоком управления. Это ёмкостный измерительный метод, и серьёзность аварии можно легко определить. Электронный блок управления получает данные от датчиков скорости вращения колеса, гироскопов, датчиков давления тормозов и датчиков занятости автокресел. Алгоритм сам решает, когда запускать генератор газа и насколько сильно надувать подушку безопасности в зависимости от серьёзности аварии.

Зажигательное приспособление воспламеняется взрывчатку за 2 миллисекунды и заполняет подушку за 20–30 миллисекунд. Подушка безопасности остаётся полностью надутой 2 секунды. Теперь подушка безопасности готова смягчать удар при столкновении. Она распределяет его силу по большей площади. Она не только надувается, но и сдувается, чтобы замедлить вас во время столкновения. Благодаря спускающемуся воздуху увеличивается время на торможение. В подушках безопасности можно увидеть два вентиляционных отверстия, через которые выходит воздух, из-за чего подушка сдувается, замедляя ваше тело.

А знаете, почему в некоторых автомобилях подушка безопасности не сработает, если человек не пристёгнут ремнём безопасности? Скорость надувания подушки безопасности огромна — около 320 км/ч. Если во время этого срабатывания вы ударите о неё — это будет убийственно. Так что не забывайте пристёгивать ремень безопасности, чтобы эта превосходная технология подушек безопасности могла выполнить своё предназначение.

Увидимся в следующий раз. Спасибо.