Как боковые шторки безопасности защищают голову у стекла?

В момент бокового столкновения, когда стекло разбивается, единственное, что отделяет твою голову от врезавшегося автомобиля, - это та самая тканевая шторка, раскрывающаяся вдоль рейки крыши.
В момент бокового столкновения, когда стекло разбивается, единственное, что отделяет твою голову от врезавшегося автомобиля, - это та самая тканевая шторка, раскрывающаяся вдоль рейки крыши.

Поделиться этой страницей

Боковая шторка безопасности - это длинная тканевая шторка, проходящая вдоль рейки крыши, которая при боковом ударе предотвращает выброс головы наружу через стекло. Поскольку стекло может разбиться, чаще всего именно эта шторка остаётся единственным, что находится между твоей головой и ударившим автомобилем или столбом; она выполняет иную задачу, чем боковая подушка в двери, и работает по совершенно другой логике. Вот детали этой логики, перед тобой - тема, над которой я сам долго размышлял.

Основные факты

  • Шторка безопасности срабатывает в первые 10-20 миллисекунд бокового удара; моргание глаза происходит в 5-7 раз медленнее.
  • Боковая подушка с защитой головы снижает риск гибели при боковом ударе у водителя легкового автомобиля на 37%, у водителя внедорожника - на 52%.
  • Шторки, срабатывающие при опрокидывании, могут оставаться надутыми значительно дольше обычного - 10 секунд и более.
  • В сценарии опрокидывания комбинация шторки и ремня безопасности снижает вероятность выброса пассажира на 99%.
  • При ударах о узкие объекты вроде дерева или столба порог срабатывания составляет около 13 км/ч, при боковых столкновениях автомобиль-автомобиль - около 29 км/ч.

Как срабатывает боковая шторка безопасности?

При лобовом ударе всё подчиняется определённому порядку: передняя часть сминается, зона деформации выполняет свою работу, датчики управляют процессом. При боковом ударе такой роскоши нет. Расстояние между пассажиром и ударившим автомобилем порой составляет считанные сантиметры; здесь зона смятия - это практически только дверь. Поэтому логика срабатывания шторки безопасности должна быть принципиально более быстрой и избирательной, чем у фронтальной подушки.

Боковые датчики удара, встроенные в кузов автомобиля, измеряют силу, скорость и угол удара и отправляют данные в блок управления. Блок управления оценивает эти данные за миллисекунды и, если порог превышен, активирует шторку. Кроме того, есть и второй триггер: датчик опрокидывания. Этот датчик отслеживает боковое движение и угол наклона автомобиля; даже если настоящее опрокидывание ещё не началось, он может надуть шторку, когда боковое смещение и наклон превышают порог срабатывания. То есть шторка безопасности умеет срабатывать даже при виде вероятности опрокидывания - такого поведения нет у фронтальных подушек.

Пороги зависят от типа удара

Самая деликатная задача блока управления - решить, какой именно удар заслуживает срабатывания шторки. Боковое столкновение с узким объектом вроде дерева или столба смертельнее широкого столкновения автомобиль-автомобиль, потому что сила концентрируется в одной точке; но, парадоксально, датчикам она передаёт меньшую силу. Поэтому порог срабатывания для ударов о узкие объекты установлен ниже, около 13 км/ч (8 миль/ч); при рассеянных боковых столкновениях автомобиль-автомобиль это значение составляет около 29 км/ч (18 миль/ч). Для сравнения: фронтальные подушки срабатывают примерно при 26 км/ч с пристёгнутым ремнём и около 16-19 км/ч без ремня. Боковой стороне приходится принимать решение раньше.

Отсюда следует практический вывод: после аварии совершенно нормально спросить: "почему подушка не сработала?" Удары ниже определённого угла, низкие скорости, столкновения, проходящие над автомобилем, или удары, сосредоточенные в одной точке и не передающие полную силу на датчики, могут не привести к срабатыванию шторки. Это не неисправность, а естественное следствие пороговой логики. В некоторых авариях также срабатывает передний преднатхитель ремня безопасности без раскрытия подушки; определяющим всегда является пороговая оценка блока управления.

Наполнение, борющееся за миллисекунды: как работает калибровка скорости?

Самое впечатляющее свойство шторки безопасности - её скорость. При боковом ударе голове требуется десятки миллисекунд, чтобы достичь стекла, поэтому шторка должна полностью занять своё положение, прежде чем пассажир достигнет боковой части автомобиля. Типичная боковая подушка раскрывается в первые 10-20 миллисекунд столкновения. Для шторок безопасности лабораторные измерения показывают время наполнения около 20 мс, а скорость распределения достигала до 7,77 метра в секунду. Autoliv, производитель шторок, заявляет, что его шторка занимает своё положение менее чем за 30 мс; твой моргательный рефлекс занимает в 5-7 раз больше времени. Действительно, попробуй один раз и подумай: в течение того короткого момента тканевая шторка полностью закрывает оконный проём от двери до потолка.

Хотя время наполнения кажется фиксированной заводской настройкой, на самом деле оно проектируется в соответствии с характеристиками удара. При высокоскоростном ударе в узкую стойку голова движется быстрее, поэтому шторка должна раскрыться раньше и жёстче; при распределённом контакте автомобиля с автомобилем путешествие длится на несколько миллисекунд дольше. Газогенератор шторки, жёсткость ткани и размеры отверстий для выхода воздуха калибруются так, чтобы охватывать все эти сценарии. То есть внутри этой тонкой тканевой полосы скрыта система принятия решений, написанная физикой столкновений.

Скрытая инженерия за стойками B и C

Yan perde airbagi camı perde gibi örterken B direğinin önünden iner; çünkü direğin içindeki kablolama, açılımı bozabilir.

Ты когда-нибудь задумывался, где спрятана шторка безопасности? Длинный тканевый мешок ждёт, сложенный вдоль потолочной рейки над дверями, за обшивкой потолка и накладками стоек. Поскольку он расположен над передними и задними дверями на обеих потолочных рейках, он одновременно защищает головы пассажиров как передних, так и задних сидений. При срабатывании он раскрывается вниз, и его тканевое тело расширяется, как шторка без стекла, закрывая оконный проём.

Самая тонкая деталь связана со стойкой B. Шторка спускается вниз перед стойкой B; а не за ней. Причина проста: через стойку B проходит проводка, и если шторка переплетётся с ней, раскрытие будет нарушено. Инженеры разработали для этого специальные решения; такие как запатентованные структуры "pillar ramp", удерживающие канал раскрытия подушки вдали от проводов. В следующий раз, когда коснёшься стойки B своего автомобиля, знай: внутри скрыта система, которая выглядит пассивной, но каждая её миллисекуна спланирована.

Почему при перевороте шторка остаётся надутой 10 секунд?

При обычном боковом ударе шторка сдувается в течение секунд; её работа завершена. При перевороте ситуация совершенно иная. Если автомобиль переворачивается, шторы должны срабатывать не только в момент первого контакта, ведь кувырок длится секунды, и машина может перевернуться несколько раз. Поэтому срабатывающие при перевороте шторные подушки безопасности надуваются в первые 10–20 мс столкновения, но затем могут оставаться надутыми 10 секунд и более. При переворотах с несколькими оборотами они надуваются жёстче обычного, чтобы держать проём окна закрытым и не дать пристёгнутым пассажирам выпасть через окно.

Насколько хорошо работает эта способность? В федеральных стандартных тестах, где совместно оцениваются шторные подушки, срабатывающие при перевороте, и ремни безопасности, было подсчитано 99% снижение вероятности выброса пассажира при перевороте. Читать эту цифру, глядя на ту тонкую ткань за стойкой крыши, - на мой взгляд, одно из самых впечатляющих достижений автомобильной инженерии. И ещё один интересный момент: такое поведение при перевороте в США специально не требовалось, но автомобили с 2018 года уже выполняют условие предотвращения выброса пассажиров через боковые окна именно этими шторами. То есть регулятор приоткрыл дверь, а инженеры её заполнили.

Но и у переворотов есть свои границы, надо быть честным. Тесты на вращение и полномасштабные испытания на переворот показали, что срабатывающие при перевороте шторы не могут полностью предотвратить движение пристёгнутого пассажира вверх и наружу; кроме того, датчик переворота может срабатывать без необходимости даже при лёгких наклонах. Поскольку подушки рассчитаны на одно надувание, при многоступенчатой аварии та же штора не защитит от второго удара.

Насколько эффективна шторная подушка безопасности - и достаточно ли её одной?

Пусть говорят цифры. Боковые подушки с защитой головы снижают риск гибели при боковом столкновении у водителя легкового автомобиля на 37%, у водителя SUV - на 52%. Комбинация шторной и туловищной подушек снижает риск гибели при близких боковых ударах на 31%, комбинированные подушки «голова/туловище» единым элементом - на 25%. Только в США по оценкам, к 2012 году боковые подушки безопасности спасли 2252 жизни. С 2003 года все автомобили, получившие высший балл в боковых краш-тестах, оборудованы боковыми подушками с защитой головы; а с 2008 года шторная подушка безопасности является обязательным условием в австралийских испытательных программах. В Европе удар о стойку проводится на скорости 32 км/ч, а деформируемые энергопоглощающие зоны надутых шторных подушек дополнительно оцениваются.

Но ключевая фраза здесь такова: Шторная подушка сама по себе недостаточна; необходимо, чтобы структура салона сохраняла целостность при столкновении. Подушка кладёт «матрас» между головой и внешним миром; но если стена за этим матрасом сминается и вдавливается внутрь, никакая ткань не поможет. Кроме того, данные ударных испытаний о стойке не показали, что смонтированные на сиденьях подушки «грудь/голова» столь же эффективны, как штора. Штора - наиболее доказанный формат боковой защиты.

Тип подушкиСценарий срабатыванияВремя сохранения надутого состояния
Фронтальная подушкаФронтальное столкновениеКороткое, при перевороте не срабатывает
Стандартная боковая шторная подушкаБоковое столкновениеСдувается в течение секунд
Шторная подушка с датчиком переворота (RSCA)Боковое столкновение и переворот10 секунд и более
Внешняя боковая подушка безопасности (precrash, в серийном производстве отсутствует)Приближающийся боковой удар - под дверьюРаскрывается до столкновения

Если посмотреть в будущее: В 2020 году были добавлены новые боковые тесты для столкновений дальней стороной (far-side); подушки far-side снижают риск отклонения головы и перелома рёбер. Один поставщик также нацелен на встречу с приближающимся боковым ударом с помощью внешней боковой подушки с сенсорами precrash, раскрывающей под дверьми подушку размером с койку; пока не в серийном производстве, но концепция означает вынесение логики шторки за пределы автомобиля.

Ты пристёгиваешься? Шторка работает на тебя

Главная задача шторки подушки безопасности в сценарии переворота - предотвратить выбрасывание пассажиров, особенно пристёгнутых ремнём безопасности. То есть ремень и шторка - команда; один удерживает тебя в кресле, другая закрывает проём окна. Отрадны и данные об отсутствии повышенного риска травм у детей до 15 лет от раскрытия боковой подушки; боковые подушки и так меньше и раскрываются с меньшей энергией, чем фронтальные.

Практический вывод из этого прост: пристёгивайся, не крепи твёрдые предметы к обшивке потолка и стойкам, правильно выравнивай подголовник кресла у окна. Ты не можешь управлять миллисекундами в момент аварии, но инженеры уже 30 лет занимаются именно этим - и статистика говорит, что это работает. Как думаешь, это изменит твой следующий взгляд на стойку B автомобиля? По-моему, определённо изменит.

Источники