Битва патентов
Сначала был автомобиль. Неказистый, медленный, нагоняющий ужас на прохожих, он колесил по улицам городов и бесил извозчиков. О безопасности тогда, конечно, никто не думал. Не было светофоров, ограничений, а правила дорожного движения существовали в весьма условном виде. Известно, что первое ДТП в истории человечество со смертельным исходом произошло в 1896 году. Какой-то зазевавшийся шофёр, гнавший с беспредельной скоростью 8 миль в час (12 км/час) наехал на 44-летнюю женщину.
Но чем больше становилось автомобилей на дорогах, тем больше случалось и происшествий. Страдали не только пешеходы и лошади, но и сами водители. Они вылетали в лобовое стекло, разбивали лбы о руль и двери, получали сотрясения мозга и нередко попадали на кладбище. Однако потребовалось ещё несколько десятилетий, прежде чем инженеры стали думать о безопасности тех, кто за рулём.
Началось всё с немецкого инженера Вальтера Ледерера. В самом начале 1950-х он придумал систему, как оградить лицо водителя от почти неминуемого удара о руль в момент аварии. Ледерер додумался устанавливать в торпедо автомобиля подушки, которые надувались воздухом из специального баллона под давлением в случае, если бампер авто сталкивался с препятствием. Бампер при аварии сдвигался назад и поджимал примитивный пружинный датчик, после чего из баллона выпускался воздух. Параллельно похожую систему изобрёл американский подводник Джон Хэтрик, большой любитель автопутешествий. Оба получили патенты и некоторое время ещё спорили, кто круче.
Джон Хэтрик демонстрирует изобретённую им подушку безопасности, 1952
Помощь авиации
Правда, обе системы имели недостаток: подушка надувалась очень медленно, потому что воздух даже под давлением не способен расширяться достаточно быстро. И ещё примерно десяток лет изобретатели думали над тем, как усовершенствовать систему.
Тогда за дело взялся японский инженер Ясузабуру Кобори. В 1964 году он предложил использовать модифицированные пиропатроны для заполнения подушки. Они раньше применялись в военно-воздушных силах для запуска двигателей некоторых самолётов. Быстро сгорающий патрон создавал достаточно газов, чтобы провернуть стартёр двигателя самолёта. А после того как Кобори усовершенствовал патрон и газы, а не воздух практически моментально заполняли подушку, этот патрон вполне справился и с работой по безопасности автопоездок.
Но система всё равно работала не идеально. Подушка, спору нет, надувалась быстро. Однако случалось это уже после того, как голова водителя, словно шарик в пинболе, совершала путешествие по салону.
Решающий шаг спустя три года после открытия японца сделал американский изобретатель Аллен Брид. Он доработал датчик, и устройство теперь действовало не механически, а подавало ток на подрыв пиропатрона. Для того чтобы привести его в действие, требовалось всего 30 миллисекунд.
В конце 1960-х Бриду удалось продать своё изобретение детройтскому автогиганту Chrysler. Там подождали несколько лет, пока истечёт действие патента Ледерера и Хэтрика, и в 1971 году запустили подушки в массовое производство. Так компания сэкономила миллионы долларов на отчисления изобретателям.
От люкса к масс-маркету
К 1973 году все люксовые машины, выпускавшиеся на заводе Chrysler, оснащались такими подушками. Поэтому конкуренты вроде Ford и General Motors стали терпеть убытки. Потребители выбирали те машины, которые казались им безопаснее (спасибо маркетологам!). Поэтому и другие американские автогиганты вложились в разработку собственных систем безопасности. Началось даже что-то наподобие гонки подушек (по аналогии с гонкой вооружений). Каждый пытался доказать, что его машина самая безопасная.
В Европе тоже не тратили время даром. Mercedes-Benz в начале 1980-х предложил систему, в которой подушка была объединена с преднатяжителями ремней безопасности. Теперь безопасность авто уже не перекладывали на одни только подушки, а старались сделать комплексной. И это был шаг вперёд.
Mercedes-Benz испытывает автомобили, где подушки безопасности были впервые объединены в одну систему с ремнями безопасности
Дело в том, что до этого подушки позиционировались как определённая замена ремней безопасности. Но практика показала: в одиночку они не способны уберечь человека от травмы, а иногда могут и усугубить ситуацию. Ведь скорость раскрытия пневмоподушки — 30 миллисекунд. А во время столкновения тело водителя резко подаётся вперёд, приближаясь к рулю, и тут ещё ему навстречу «летит» со скоростью до 300 км/час раскрывающаяся поверхность подушки — это как удар Майка Тайсона.
Понадобились десятки лет экспериментов, чтобы найти сбалансированное решение. К 1990-м стандартом стало применение фронтальных подушек только в совокупности с ремнём безопасности. Ремень фиксирует положение тела на достаточном расстоянии от рулевого колеса, а подушка удерживает шею от дальнейшего изгиба. В итоге контакт с подушкой происходит уже в момент практически полного её раскрытия.
Так благодаря поискам инженеров уже к началу девяностых серийность и технологичность выпуска систем безопасности позволила наладить их производство и сделать безопасные автомобили массовыми. Вернее, сделать массовые модели автомобилей более безопасными. Помогала и государственная политика. В странах Европы один за другим принимались законы, которые запрещали продавать автомобили без предустановленных систем безопасности.
Безопасность везде и всюду
Дальше — больше. В 1990 году концерн Volvo представил боковую штору безопасности, в 2000-м японские производители начали устанавливать подушки ещё и у ног водителя. Потолочные подушки для задних пассажиров? Не проблема! Первым до такого додумались американцы в Ford.
За годы изменился и датчик реагирования на столкновения. Теперь автомобили оснащены микроэлектромеханическими системами с высокотехнологичным блоком управления. Он получает данные от датчиков скорости вращения колеса, давления тормозов, занятости автокресел, а также от гироскопов. В зависимости от тяжести столкновения алгоритм решает, насколько быстро надувать подушку в конкретной ситуации.
А ещё современные подушки сдуваются после раскрытия, для этого предусмотрено два вентиляционных отверстия. Существуют даже подушки с «двухэтапным» раскрытием: интенсивность их срабатывания зависит от силы удара.
В 2012 году концерн Volvo и вовсе вышел за пределы автомобиля и позаботился не только о безопасности людей внутри авто, но и о пешеходах. Производитель представил подушки, надувающиеся с внешней стороны капота автомобиля. Команду на работу пиропатронов подаёт компьютер, постоянно анализирующий окружающее пространство.
Как это работает сейчас
В большинстве современных автомобилей встроена подушка из тонкой и прочной нейлоновой ткани. А все датчики контролируются бортовым компьютером. В большинстве автомобилей есть датчики ускорения, находящиеся в передней части кузова. Как только ими фиксируется столкновение (они определяют это по резкому замедлению) — отправляется сигнал тревоги на компьютер и тот отдаёт команду на раскрытие подушки.
Ошибок в работе датчиков не бывает. Особенно если вы вовремя проходите диагностику. А всё дело в том, что датчики контролируют ситуацию автономно, дублируя показания друг друга. Это нужно, чтобы застраховаться от ложного пуска. Потому что он может принести не меньше неприятностей, чем настоящая авария.
В баллоны теперь закачивают не воздух, а соль натриевой кислоты, которая при взрыве пиропатрона превращается в большой объём азота. Он и позволяет подушке безопасности раскрыться почти мгновенно.
Последняя тенденция в системах безопасности — это подушки, способные ограничивать объём своего развёртывания. Смысл в том, что разных людей требуется защищать по-разному. Система датчиков, встроенных в сиденье, ещё в начале движения определяет параметры водителя, в том числе рост и вес, и уже исходя из них будет решать, стоит ли раскрывать подушку в полную силу.
Самыми крутыми считаются сенсорные датчики от GM. Они способны распознать позу человека в момент аварии, что позволяет оптимизировать параметры срабатывания подушек безопасности.
Современные подушки безопасности уже давно не наполняются воздухом — это было бы слишком медленно. Сегодня в них находится газообразный азот, который буквально «взрывается» во время столкновения, вылетая из руля со скоростью до 322 км/час (быстрее, чем вы успеваете моргнуть). Секундой позже газ выходит наружу через крошечные отверстия, и водитель может двигаться
Какие бывают подушки безопасности в автомобиле
1 Фронтальная подушка безопасности водителя. Устанавливается для безопасности водителя.
2 Передняя подушка безопасности пассажира.
3 Боковая подушка безопасности. Располагается в боковинах сидений или в стойках крыши и обеспечивает водителю и переднему пассажиру дополнительную защиту со стороны двери.
4 Шторка безопасности. Более тонкие подушки сбоку, над дверями, практически по всей длине пассажирской части салона. Защищают от травм головы при ударах о стёкла и не дают вылететь из салона при опрокидывании авто.
5 Боковая подушка безопасности между передними сиденьями. Предотвращает возможность удара водителя и переднего пассажира головами друг о друга, если их отбросит в сторону при фронтальном или боковом ударе.
6 Коленная подушка безопасности водителя. Снижает опасность травмы при ударе водителя коленями о рулевую колонку или элементы передней панели.
Что такое краш-тесты
Чтобы понять, как работают подушки безопасности и вообще вся система спасения водителя и пассажиров, проводятся краш-тесты. Это такое весёлое занятие, когда машину разгоняют до ста километров, после чего она врезается в стену… Или ещё как-нибудь. Но главное здесь сбор информации и аналитика. Они позволяют сохранить кому-то жизнь.
Интересный факт: только в 1966 году в тестируемый автомобиль стали помещать манекен с датчиками для анализа повреждений (crash test dummies); а прежде для этих целей использовали трупы людей и животных.
Самый распространённый вид краш-теста — фронтальный. Это лобовое столкновение автомобиля с неподвижным препятствием. Чаще всего он проводится на скорости 55 км/час с пристёгнутыми водителем и пассажирами, а также детьми (не настоящими, конечно).
Фронтальное столкновение может приходиться на всю ширину автомобиля, бывает ещё «малое лобовое столкновение», а то и «столкновение со смещённым центром». В общем, вариантов несколько, также и скорость бывает разной.
Второй подвид краш-теста — боковое столкновение. Для чего используется специально спроектированная движущаяся конструкция, которая ударяет автомобиль с правого или левого бока под разными углами. Конструкция движется со скоростью 55 км/час.
Встречаются и другие испытания — например столкновение со столбом (обычно на скорости до 30 км/час), и даже краш-тест на прочность крыши автомобиля. К слову, крыша автомобиля может просесть под весом, в три раза превосходящим массу самого транспортного средства, только на 12 сантиметров. Это золотой стандарт индустрии!
[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]
