«Надувная» безопасность

Прошлое и будущее

Историография подушек безопасности или в принятом международном обозначении SRS (Supplementary Restraint System – система пассивной безопасности) еще не приведена к единообразному виду. Одни исследователи относят появление первых прообразов современных автомобильных эйр-беков к 40-м гг. прошлого столетия – на некоторых самолетах в то время устанавливали похожие по принципу действия самонадувающиеся аварийные устройства, которые впрочем, в дальнейшем не прижились. Другие (и судя по всему гораздо более экзальтированные) указывают на античную эпоху, приводя в доказательство своих удивительных теорий результаты археологических раскопок. Но как бы там ни было, ключевые именно для современных автомобильных подушек безопасности даты мы все-таки можем назвать с достаточной степенью точности. В 1953 г. Вальтер Линдерер получил патент на подушку безопасности – «складной развертываемый мешок, надуваемый в случае опасности». Затем в середине 60-х гг. Аллен Брид изобрел шариковый сенсор – датчик позволяющий отследить резкое изменение скорости и тем самым определить столкновение. Без этого элемента надлежащее функционирование системы было бы невозможно в принципе.

Начало 70-х гг. ознаменовалось бурными экспериментами с подушками безопасности, в которых участвовали гиганты американской автоиндустрии: Ford, Chrysler и GM. Но лишь в 1980 г. появился первый серийный автомобиль с SRS и им (по одним источникам) стал «немец» Mercedes-Benz S-class. Хотя споры по поводу первенства здесь не утихают до сих пор. Это опять же еще одно свидетельство отсутствия единообразия в историографии эйр-беков.

На этот же период времени приходятся и самые ожесточенные дискуссии по поводу целесообразности SRS. Позицию противников системы понять можно – что уж греха таить, но травмы и даже смертельные случаи, в том числе и от непроизвольного срабатывания подушек безопасности, имеют место быть. И тогда, и сейчас. Другое дело, как с этим борются производители, и как реагируют на них разработчики. Не вникая в подробности, скажем лишь, что в итоге подушки все-таки победили, и их развитие в последствие пошло как по маслу: первые подушки безопасности для переднего пассажира в конце 80-х гг., боковые подушки безопасности в середине 90-х гг., «шторки», «занавески», «наколенники» и т. д. уже в новом столетии. Сегодня в самых современных автомобилях их количество запросто может превысить десяток.

Параллельно с количеством растет и эффективность. Подушки безопасности становятся все «умнее и умнее» за счет большего числа датчиков точнее различающих удары по силе, характеру, направлению и проч. Срабатывают они все быстрее – сегодня на раскрытие уходят миллисекунды. Содержание пиропатронов, а вернее их все-таки называть газогенераторами, стало куда безвреднее для здоровья. Интегрируются и другие инновации, но базовый принцип действия остается неизменным.

SRS – это сложная система, состоящая из трех основных компонентов: модуля с газогенератором и подушкой, электронного блока управления и датчиков. Газогенератор наполняет подушку газом. Он может быть твердотопливным или гибридным, с одноступенчатым и двухступенчатым раскрытием. В качестве топлива обычно выступает твердый азид натрия (иногда целлюлоза), практически половина которого при сгорании трансформируется в чистый азот, остальное в углекислый газ, окись углерода, воду и твердые частицы. При срабатывании выделяемый газ попадает в подушку, чаще всего изготовленную из нейлона или полиэстра и для герметичности покрытую слоем резины или силикона, через особый фильтр, не пропускающий ничего кроме азота. Азот, как известно безопасен для человека, поэтому бояться нечего. И даже уткнувшись в подушку безопасности самой последней модели, которая сдувается не сразу, а спустя определенное время (для нейтрализации последствий возможных последующих ударов) человек не задохнется от удушливо-ядовитых паров. Потом газ выходит – подушка со своей работой справилась.

Сами подушки можно разделить на три группы: объемом от 6–10 литров – для ног, 60–80 литров – для водителя и от 130 литров – для переднего пассажира. Наполнение их происходит через 20 мс после столкновения в течение последующих 30–50 мс, а сдуваются они обычно по истечение 7–10 с.

Датчики формируют и передают сигналы блоку управления. Фронтальные сенсоры крепятся, как правило, к лонжеронам, под арки, боковые – к порогам. Естественно, чем больше датчиков, тем более точную информацию о происходящем получает блок управления, который в свою очередь, анализируя поступающие сведения, координирует работу всей системы. Кроме того, он отвечает и за диагностику SRS. Если им обнаруживаются любые проблемы – на приборной доске сразу загорается аварийная сигнальная лампочка системы. Блок размещают в наиболее безопасных местах, например, в туннеле пола около селектора КПП или под передней панелью.

Самые передовые на сегодняшний день системы, устанавливаемые в дорогих автомобилях премиум класса, способны максимально индивидуализировать уровень и характеристики защиты для каждого конкретного человека. Они адаптируют степень раскрытия и давления внутри подушки безопасности в зависимости от его роста и веса – датчики считывают эти параметры еще при посадке в кресло. Кроме того, дополнительные сенсоры способны получать представление о позе водителя или пассажира и, сообщая эту информацию системе, так же оптимизировать функционирование эйр-беков. Естественно, соотнося с силой, направлением и прочими характеристиками удара или опрокидывания.

По факту, подобные «интеллектуальные» подушки безопасности оснащаются двухступенчатым газогенератором. При сильных столкновениях они наполняются газом за минимальное время до полного объема. А в случае менее серьезной аварии их раскрытие происходит с отсрочкой. Причем наполнение происходит лишь до определенного, не максимального, уровня.

Достигнув значительных успехов в деле нейтрализации фронтовых и кормовых воздействий, инженеры принялись за боковые, на которых по данным статистики приходится от 30 % до 40 % ДТП. Причем почти половину всех серьезных травм при авариях люди получают именно из-за них.

Конструкторы Volvo наиболее приемлемым решением данной задачи избрали размещение подушек безопасности в задних сиденьях, потому что они обладают способностью к универсальной защите пассажиров. А в BMW и VAG создали так называемые «головные подушки безопасности» – ITS (Inflatable Tubular Structure – надувная трубная структура). Эти цилиндрические по форме подушки безопасности монтируются в раму над дверью. Их сотовая структура обеспечивает сверхвысокую скорость раскрытия. За быстродействие отвечает интеллектуальная электронная система, управляющая раскрытием эйр-бэга. Измеряя ряд показателей, она за несколько миллисекунд надувает подушки безопасности вдоль боковых окон, закрывая блок регулировки высоты ремня безопасности. И сохраняет их в активизированном состоянии в течение 5 секунд. Таким образом гарантируется наилучшая защита водителя и пассажиров вне зависимости от их роста и занимаемого кресла в салоне не только от удара (произошедшего и возможно последующих), но и от проникновения посторонних предметов извне. По мнению разработчиков, в совокупности с боковыми подушками безопасности ITS повышают уровень безопасности при боковых ударах на 200 %.

Ну, а самое перспективное и актуальное сегодня направление деятельности – это подушки безопасности для пешеходов. На Женевском автосалоне год назад концерн Volvo продемонстрировал один из первых созданных в рамках программы Pedestrian Detection (обнаружение пешехода) образцов системы, самостоятельно обнаруживающей пешехода перед автомобилем или около него. Эта технология была реализована на модели Volvo V40. Суть проста. В состав Pedestrian Detection входит, во-первых, расположенный в радиаторной решетке датчик, во-вторых, камера, находящаяся на лобовом стекле за салонным зеркалом заднего вида, и, в-третьих, компьютер, анализирующий получаемые данные. Задача датчика – определить наличие препятствий на пути, будь то пешеход (система распознает пешеходов ростом от 80 см) или другой автомобиль, и установить точное расстояние до них. Камера со своей стороны выясняет, находится ли перед автомобилем пешеход или другой автомобиль, а может быть сплошная стена. Ну а компьютер уже вычисляет приблизительную траекторию движения пешехода.

Для оповещения водителя в экстренной ситуации используется звуковое и световое предупреждение. При неизбежности столкновения активизируются тормоза – на скорости до 35км/ч автомобиль можно остановить  полностью. Если же скорость выше, система постарается снизить скорость до минимального значения.

Уже в момент наезда на человека (фиксируется датчиком) поднимается ближний к лобовому стеклу край капота и выстреливает пешеходная подушка безопасности. Она закрывает около трети лобового стекла и передние стойки. Подобный алгоритм призван снизить тяжесть травм.

Видение Ford несколько иное. Подушка безопасности размером 1370х560х130 мм устанавливается между передней решеткой и бампером автомобиля. Кроме того, имеются две верхние подушки безопасности (685х305х130мм). Они раскрываются от основания лобового стекла транспортного средства, охватывая при срабатывании нижнюю половину вышеупомянутой области лобового стекла. Эти эйр-бэки призваны защитить туловище и голову пешехода.

WV предлагает размещать специальные подушки безопасности под капотом и с внешней стороны лобового стекла в виде «надувного круга». Ориентируясь на результаты своих исследований, инженеры автоконцерна полагают, что наиболее негативное влияние на пешехода оказывают ближняя к лобовому стеклу часть капота и область передних стоек лобового стекла автомобиля.

Некоторые другие автопроизводители ратуют за размещение внешних подушек безопасности внутри переднего бампера. Причем эти подушки имеют самую разнообразную форму и размер, чтобы обеспечить надлежащую защиту не только ног пешехода, но и его туловища и головы. 

Ремонт и замена

Спрос на услуги, связанные с подушками безопасности, растет с каждым годом. Это один из тех двойственный моментов, когда не знаешь, как реагировать на подобную тенденцию – с воодушевлением или печалью. С одной стороны вроде и работы прибавляется, с другой – за многими из поступающих заказов стоят настоящие человеческие трагедии… Впрочем, философская риторика – не по нашей части. Поэтому обратимся к тому, в чем мы разбираемся – к технике.

Итак, уясняем сразу – никаких компромиссов с подушками безопасности быть не может. В интернете сегодня можно часто встретить объявления типа: «подушки безопасности это дорого и не всегда оправдано, поэтому предлагаем вам буквально даром поставить муляж». А еще попадаются и такие перлы – «восстановленные подушки безопасности» по сходной цене! Как их восстанавливают и чем начиняют газогенератор? Китайской пиротехникой, полыхающей лучше напалма? А как потом проверяют, давая «100% гарантию надежности»? Нет, все это совершенно неприемлемо.

Подушки безопасности неоднократно подтвердили свою эффективность – мы об этом уже говорили выше, поэтому монтировать вместо них муляж или того хуже (хотя неизвестно что чего хуже) некий восстановленный суррогат нельзя ни в коем случае. Кстати, не забывайте, наши мудрые головы с Охотного ряда, наконец, осознали очевидное и в законодательном порядке официально установили, что «частичной» потери стоимости у подушек безопасности, как и у целого ряда других отвечающих за безопасность компонентов автотехники, быть не может. Поэтому страховые компании обязаны полностью оплачивать замену вышедшего из строя узла на новый.  

Второй важный аспект – подушки в силу своей специфики чрезвычайно чувствительны и могут взрываться не только от ударов машины, но и от замыкания электропроводки. Ведь сигналом для их активации служит электрический импульс. По этой же причине нельзя производить измерения сопротивления компонентов SRS – омметр своей энергией также может спровоцировать срабатывание пиропатрона. Значит, во избежание ненужных проблем при любом вмешательстве в электросхему автомобиля следует отсоединять аккумуляторную батарею.

Ну, а оснований для обращения на сервис, по большому счету, лишь два – это собственно ДТП и аварийная сигнализация системы на панели приборов. В первом варианте все более или менее ясно – подушки надо заменить. Единственный вопрос может возникнуть в случае, если какие-либо подушки не раскрылись, хотя, по идее, должны были сработать. Например, при фронтальном ударе активировалась только водительская, а пассажирская – осталась целой. Тут необходимо провести всестороннюю диагностику, проверить ошибки блока управления. Алгоритм аналогичный тому, каким следует действовать во втором варианте при наличии аварийной сигнализации. Вполне возможно, что отказ или возникновение неисправности связаны с «возрастом» системы. Да, да – подушки безопасности такой же узел автомобиля, как и прочие, и потому имеют ограниченный по времени срок службы.

Но как бы там ни было причин возникновения неполадок в системе немало. Это и переохлаждение/перегрев электронных компонентов, и повреждение проводки, и выход из строя одного из датчиков, и многое, многое другое. Поэтому, еще раз повторимся – перво-наперво проверяем блок управления, и если это не помогает, ищем разрывы в цепи, убедившись в работоспособности остальных компонентов SRS. Не исключая, между делом, и заводской брак.

Замена подушек безопасности технологически не очень сложная операция. По сути, нужно поменять головной модуль, пару датчиков  и подсоединить несколько клемм. Причем многоразовых элементов в системе нет – замене подлежат датчики, газогенератор и нередко даже передняя панель (зашивать, заклеивать и проч. обшивку над посадочным местом SRS запрещено строго-настрого).  

Для ее выполнения отсоединяем АКБ и ждем где-то полминуты, пока разряжается конденсатор аварийного источника питания. Затем демонтируем все компоненты и контакты системы. Ее проводка, как правило, легко идентифицируется по ярко-желтой окраске изоляции. Теперь можно установить новые модули – в ступицу рулевого колеса, справа под панель приборов и в наружные боковые стенки спинок передних сидений. Сегодня это чаще всего наиболее распространенный комплект SRS, состоящий из 4 подушек безопасности.

Закончив с головными устройствами, беремся за датчики. Это датчики направленных перегрузок, устанавливаемые спереди и сбоку. Они имеют маятниковую конструкцию – анкерный узел при превышении ударом установленного предельного допустимого значения поворачивается и замыкает соответствующую электрическую цепь.

А вот электронный модуль управления SRS иногда можно и спасти, причем без каких-либо неприятных последствий для последующей эксплуатации транспортного средства с уже новыми подушками безопасности. В момент столкновения система создает «краш дату» – своего рода отметку о происшествии, которая распознается модулем как ошибка. Ошибку можно стереть, но…  зачастую при аварии сам модуль повреждается, и тогда только замена, несмотря на его колоссальную стоимость.