Jak działają nowoczesne poduszki powietrzne
Zawartość
W dzisiejszych czasach nikogo nie zaskoczy obecność poduszki powietrznej w samochodzie. Wielu renomowanych producentów samochodów ma go już w podstawowej konfiguracji większości modeli. Wraz z pasem bezpieczeństwa poduszki powietrzne bardzo niezawodnie chronią pasażerów w przypadku kolizji i zmniejszają liczbę zgonów o 30%.
Jak to się wszystko zaczęło
Pomysł zastosowania poduszek powietrznych w samochodach został wdrożony na początku lat 70. ubiegłego wieku w Stanach Zjednoczonych. Impulsem było wynalezienie przez Allena Breeda czujnika kulowego - czujnika mechanicznego, który określał gwałtowny spadek prędkości w momencie uderzenia. A do szybkiego wtrysku gazu metoda pirotechniczna okazała się optymalna.
W 1971 roku wynalazek został przetestowany w Fordzie Taunus. Pierwszym seryjnym modelem wyposażonym w poduszkę powietrzną rok później był Oldsmobile Toronado. Wkrótce innowacja została podchwycona przez innych producentów samochodów.
Wprowadzenie poduszek spowodowało masową rezygnację z używania pasów bezpieczeństwa, które w Ameryce i tak nie były popularne. Okazało się jednak, że butla z gazem strzelająca z prędkością około 300 km/h może spowodować poważne obrażenia. W szczególności odnotowano przypadki złamań kręgów szyjnych, a nawet szereg zgonów.
W Europie wzięto pod uwagę doświadczenia Amerykanów. Około 10 lat później Mercedes-Benz wprowadził system, w którym poduszka powietrzna nie zastępowała, ale uzupełniała pasy bezpieczeństwa. Takie podejście stało się ogólnie przyjęte i jest stosowane do dziś - poduszka powietrzna jest wyzwalana po zaciśnięciu pasa.
W zastosowanych początkowo czujnikach mechanicznych ciężar (kulka) przesunął się w momencie zderzenia i zamknął styki wyzwalające system. Takie czujniki nie były wystarczająco dokładne i stosunkowo powolne. Dlatego zostały zastąpione bardziej zaawansowanymi i szybszymi czujnikami elektromechanicznymi.
Nowoczesne poduszki powietrzne
Poduszka powietrzna to torba wykonana z wytrzymałego materiału syntetycznego. Po uruchomieniu prawie natychmiast napełnia się gazem. Materiał pokryty jest smarem na bazie talku, który przyspiesza otwieranie.
Uzupełnieniem systemu są czujniki wstrząsów, generator gazu i jednostka sterująca.
Czujniki wstrząsów nie określają siły uderzenia, jak mogłoby się wydawać, sądząc po nazwie, ale przyspieszenie. W zderzeniu ma wartość ujemną - innymi słowy mówimy o prędkości zwalniania.
Pod siedzeniem pasażera znajduje się czujnik, który wykrywa, czy siedzi na nim osoba. W przypadku jego braku odpowiednia poduszka nie zadziała.
Zadaniem generatora gazu jest natychmiastowe napełnienie poduszki powietrznej gazem. Może to być paliwo stałe lub hybryda.
W paliwie stałym za pomocą charłaka zapala się ładunek paliwa stałego, a spalaniu towarzyszy wydzielanie gazowego azotu.
W hybrydzie stosuje się ładunek ze sprężonym gazem - z reguły jest to azot lub argon.
Po uruchomieniu silnika spalinowego jednostka sterująca sprawdza stan systemu i wysyła odpowiedni sygnał do deski rozdzielczej. W momencie zderzenia analizuje sygnały z czujników i w zależności od prędkości ruchu, szybkości zwalniania, miejsca i kierunku zderzenia uruchamia niezbędne poduszki powietrzne. W niektórych przypadkach wszystko można ograniczyć tylko do napięcia pasów.
Jednostka sterująca zwykle ma kondensator, którego ładunek może podpalić charłaka, gdy sieć pokładowa jest całkowicie wyłączona.
Proces aktywacji poduszki powietrznej jest wybuchowy i trwa mniej niż 50 milisekund. W nowoczesnych wariantach adaptacyjnych możliwa jest aktywacja dwustopniowa lub wielostopniowa, w zależności od siły uderzenia.
Odmiany nowoczesnych poduszek powietrznych
Początkowo stosowano tylko przednie poduszki powietrzne. Do dziś cieszą się one największą popularnością, chroniąc kierowcę i siedzącego obok niego pasażera. Poduszka powietrzna kierowcy jest wbudowana w kierownicę, a poduszka powietrzna pasażera znajduje się w pobliżu schowka.
Przednia poduszka powietrzna pasażera jest często projektowana tak, aby można ją było wyłączyć, aby na przednim siedzeniu można było zamontować fotelik dziecięcy. Jeśli nie jest wyłączony, uderzenie otwartego balonu może okaleczyć lub nawet zabić dziecko.
Boczne poduszki powietrzne chronią klatkę piersiową i dolną część tułowia. Zazwyczaj znajdują się z tyłu przedniego siedzenia. Zdarza się, że są montowane na tylnych siedzeniach. W bardziej zaawansowanych wersjach możliwe jest posiadanie dwóch komór - sztywniejszej dolnej i bardziej miękkiej chroniącej klatkę piersiową.
Aby zmniejszyć prawdopodobieństwo wad klatki piersiowej, poduszka jest wbudowana bezpośrednio w pas bezpieczeństwa.
Pod koniec lat 90. Toyota jako pierwsza zastosowała poduszki powietrzne chroniące głowę lub, jak się je również nazywa, „zasłony”. Montuje się je z przodu iz tyłu dachu.
W tych samych latach pojawiły się poduszki powietrzne kolanowe. Umieszczone są pod kierownicą i chronią nogi kierowcy przed defektami. Istnieje również możliwość zabezpieczenia nóg pasażera z przodu.
Stosunkowo niedawno zastosowano centralną poduszkę. W przypadku zderzenia bocznego lub przewrócenia pojazdu zapobiega obrażeniom spowodowanym przez zderzenia osób. Umieszcza się go w podłokietniku z przodu lub z tyłu tylnej kanapy.
Kolejnym krokiem w rozwoju systemu bezpieczeństwa ruchu drogowego będzie prawdopodobnie wprowadzenie poduszki powietrznej, która rozwija się w momencie zderzenia z pieszym i chroni jego głowę przed uderzeniem w przednią szybę. Taka ochrona została już opracowana i opatentowana przez Volvo.
Szwedzki producent samochodów nie zamierza na tym poprzestać i już testuje zewnętrzną poduszkę, która chroni cały samochód.
Poduszka powietrzna musi być używana prawidłowo
Gdy worek nagle napełni się gazem, uderzenie w niego może spowodować poważne obrażenia, a nawet śmierć. Ryzyko złamania kręgosłupa w wyniku zderzenia z poduszką wzrasta o 70%, jeśli osoba nie siedzi.
Dlatego zapięty pas bezpieczeństwa jest warunkiem koniecznym do aktywacji poduszki powietrznej. Zazwyczaj system jest regulowany tak, że jeśli kierowca lub pasażer nie siedzi, odpowiednia poduszka powietrzna nie zadziała.
Minimalna dopuszczalna odległość między osobą a siedzeniem poduszki powietrznej wynosi 25 cm.
Jeśli samochód ma regulowaną kolumnę kierownicy, lepiej nie dać się ponieść emocjom i nie pchać kierownicy zbyt wysoko. Nieprawidłowe rozwinięcie poduszki powietrznej może spowodować poważne obrażenia kierowcy.
Fani niestandardowego kołowania podczas wystrzeliwania poduszki ryzykują połamanie rąk. Przy nieprawidłowym ułożeniu rąk kierowcy poduszka powietrzna nawet zwiększa prawdopodobieństwo złamania w porównaniu z przypadkami, w których jest tylko zapięty pas bezpieczeństwa.
Jeśli pas bezpieczeństwa jest zapięty, ryzyko odniesienia obrażeń po wyzwoleniu poduszki powietrznej jest niewielkie, ale nadal możliwe.
W rzadkich przypadkach wyzwolenie poduszki powietrznej może spowodować utratę słuchu lub zawał serca. Uderzenie w okulary może spowodować pęknięcie soczewek, a wtedy istnieje ryzyko uszkodzenia oczu.
Powszechne mity o poduszkach powietrznych
Uderzenie w zaparkowany samochód ciężkim przedmiotem lub np. spadającą gałąź drzewa może spowodować zadziałanie poduszki powietrznej.
W rzeczywistości nie będzie żadnej operacji, ponieważ w tym przypadku czujnik prędkości informuje jednostkę sterującą, że samochód jest nieruchomy. Z tego samego powodu system nie będzie działał, jeśli inny samochód wleci do zaparkowanego samochodu.
Poślizg lub nagłe hamowanie może spowodować wyskoczenie poduszki powietrznej.
To absolutnie wykluczone. Praca jest możliwa przy przeciążeniu 8g i wyższym. Dla porównania zawodnicy Formuły 1 czy piloci myśliwców nie przekraczają 5g. Dlatego też ani hamowanie awaryjne, ani doły, ani gwałtowne zmiany pasa ruchu nie spowodują wystrzelenia poduszki powietrznej. Kolizje ze zwierzętami lub motocyklami również generalnie nie aktywują poduszek powietrznych.
