Пассивная безопасность автомобиля — комплекс технических решений в его конструкции, уменьшающих тяжесть последствий аварии для человека.
Основа защиты людей — части кузова, деформирующиеся при ударе и поглощающие его энергию, травмобезопасные (мягкие, без острых углов, ребер, кромок и т.п.) детали интерьера автомобиля, а также правильно отрегулированные и пристегнутые ремни безопасности. Эти неотъемлемые части машины помогут в любом случае, хочет того человек или нет (ремнями он обязан пристегиваться). Действующие нормативные документы1 устанавливают лишь критерии тяжести повреждений людей при столкновениях в заданных условиях — по направлению удара, скорости, положению препятствия и т.п. Способы выполнения этих требований не регламентированы.
Система SRS2 при столкновении автомобиля удерживает человека на месте, чтобы, бесконтрольно перемещаясь по салону, водитель и пассажиры не травмировались друг о друга или о детали кузова и интерьера. SRS, как правило, состоит из ремней безопасности, модулей подушек, датчиков, блока управления. Ремни — непременная и основная часть SRS. При ударе они фиксируют человека на сиденье. Подушки безопасности (air bag3) — рассчитаны на обязательное пристегивание людей и замедляют их движение при столкновении, смягчая удары о руль или элементы интерьера.
Подушки располагают:
- фронтальные (рис. 1) — в ступице рулевого колеса (для водителя) и в панели приборов (пассажирская). Они защищают голову и верхнюю часть тела (грудь, плечи) человека. На современных машинах объем подушки водителя — около 50 л, а переднего пассажира — 80-90 л, поскольку ее опора — панель приборов — дальше от человека, чем рулевое колесо;
- боковые — сбоку в спинках или подушках сидений (рис. 2), а также над дверными проемами (“занавески”). Они дополняют фронтальные, а иногда предохраняют живот и таз;
- напольные и коленные — на полу и в нижней части панели приборов, чтобы обезопасить, соответственно, колени и ступни.
Датчики формируют и передают сигналы блоку управления. Они могут быть механическими или электронными. Их совмещают с модулем подушки или блоком управления либо датчики фронтального удара закрепляют на лонжеронах и бокового — на порогах около средних стоек кузова. Чем совершеннее система, тем больше датчиков (например, по одному в центре салона, около передних и задних сидений) или они сложнее, вплоть до реагирующих на удары с нескольких направлений или опрокидывание. В современных автомобилях датчики часто совмещают с блоком управления.
Блок управления анализирует показания датчиков и управляет работой всей системы (в нужный момент активирует подушки, преднатяжители ремней и т.п.4). Кроме того, он диагностирует систему и информирует водителя об ее состоянии. Для этого в комбинации приборов есть сигнализатор (контрольная лампа). Блок управления располагают в наиболее защищенном месте — как правило, на туннеле пола под панелью приборов или около рычага управления коробкой передач.
Особенности работы SRS
Подушки. Нормативных документов на конструкцию подушек безопасности или параметры их срабатывания пока нет ни в России, ни в мире. Современная подушка — это модуль, объединяющий оболочку и наполняющее устройство. Раскрываясь, оболочка разрывает декоративное покрытие деталей интерьера, за которыми она установлена (ступицы рулевого колеса, панели приборов, обивки сидений и т.п.). Система работает при положении ключа зажигания “ON” (включено) или “START” (пуск). Время срабатывания, например самых распространенных систем, одновременно раскрывающих лишь фронтальные подушки водителя и переднего пассажира, и только при лобовых ударах, должно быть минимальным, но реально — 40-50 мс (0,04-0,05 с).
Оно зависит от быстродействия системы, а также от конструкции кузова и размещения агрегатов автомобиля — величины и жесткости его деформируемых зон. А сдувается оболочка через 4-9 с после раскрытия. Человек должен попасть в уже расправленную подушку (фото 1). Иначе оболочка ударит его, раскрываясь навстречу со скоростью 270-300 км/ч, или отбросит в сторону, дополнительно стукнув о детали интерьера.
Ремни безопасности (иногда с преднатяжителем) удерживают и направляют водителя и пассажиров, чтобы они начали перемещаться не раньше 30 мс после столкновения и не попали мимо подушки. Ведь даже уперевшись руками и ногами, человек массой 75 кг может выдержать усилие только 300-400 кгс. А при столкновении на скорости 50 км/ч его тело давит на ремень с силой 3 т! Поэтому непристегнутым людям подушка не поможет. Датчики удара реагируют на замедление при столкновении. Порог их срабатывания, как правило, около 15 g5. При заносе или торможении, даже экстренном, такой величины достичь невозможно.
Блок управления как минимум учитывает не только величину, но и длительность сигнала. На отдельные пики (всплески) замедления блок не среагирует, заданный порог должен быть превышен некоторое время (например, не менее 0,003 с). Для уменьшения риска ошибочных срабатываний системы, разработчики часто делают блокировку по скорости движения автомобиля, например 20 км/ч — чтобы толчки бампером на парковке не активировали SRS. Однако при этом она может не защитить людей, если в их стоящую или медленно катящуюся машину “в лоб” врежется другая — движущаяся на большей скорости. Но современные блоки распознают и такие ситуации. Направление и сила удара. Фронтальным (лобовым) система, как правило, считает столкновение в секторе I (рис. 3), а боковым — II, в том числе и толчок в колесо. Если SRS запрограммирована только на удары спереди и сбоку, при опрокидываниях и наездах сзади подушки будут бездействовать
Системы, учитывающие силу удара, присутствие на сиденьях людей (и даже их массу), раскрывающие оболочки частично (в два этапа) или активирующие фронтальные подушки при ударе сзади (чтобы парировать отскок головы человека от подголовника), пока еще редки.
