Сейчас автомобили комплектуются значительным количеством систем и средств безопасности. Направлены они на предотвращение потери контроля на авто во время нештатных ситуаций (активные системы) и максимально возможное снижение травмирования пассажиров при ДТП (пассивные средства).
Начиналось же все с ремней безопасности, которые «перекочевали» на автотранспорт с авиации. Первые прототипы ремней появились практически с началом самой автомобильной эры. В 1903 году была предложена первая версия такой системы безопасности на авто, но тогда она не прижилась. Более активно ими стали интересоваться в 50-х годах прошлого века. Причем поначалу ремни предлагались только в качестве опции и лишь немного спустя – как штатное оборудование.
Стоит отметить, что в одно время конструкторы пытались заменить ремни на другую систему – подушки безопасности. Но впоследствии оказалось, что от самостоятельного использования подушек толку мало, а вот в сочетании с ремнями они достаточно серьезно повышают безопасность.
В общем, ремни безопасности – одно из самых «старых», но при этом эффективных средств предотвращения травмирования, то есть они относятся к пассивной системе.
ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ РЕМЕНЬ БЕЗОПАСНОСТИ
Основная конструкция ремня безопасности состоит из:
- лямок;
- замка;
- болтов крепления;
- втягивающего устройства.
Для производства лямок чаще всего служит синтетический материал. Главное к нему требование – высокий уровень прочности. Втягивающее устройство ремня безопасности работает на основе храпового механизма. Аварийная блокировка происходит за счёт чувствительного элемента.
Основой чувствительного элемента является простой металлический шарик. Когда он смещается, катушка фиксируется системой рычажков. В некоторых конструкциях вместо шарика используется маятник.
Отдельно нужно рассказать о системе, отвечающей за постепенное натяжение ленты. Это происходит благодаря маховику. Он установлен на оси катушки. Это небольшой диск, который обеспечивает плавность процесса. Но если происходит авария, образуется рывок, из-за которого диску приходится преодолевать силу трения. Параллельно возникает давление на винтовую поверхность.
Устройство ремня безопасности позволяет обеспечить безопасность пассажиров во время столкновений. Но даже у них есть определённый предел эффективности. На скорости более 200 километров в час от ремней будет мало пользы.
Болты в устройстве ремней безопасности отвечают за надёжное крепление всей конструкции во время езды. Они делаются из твёрдого сплава, способного выдержать серьёзные нагрузки. Причём крепятся они к каркасу автомобиля, чтобы обеспечить максимальную надёжность.
Спасают ли ремни безопасности?
«Нет ничего более ужасного, чем судьба водителя, который в момент дорожного происшествия оказался не пристегнутым ремнем безопасности. Вот как развиваются события, когда водитель на скорости 80 км/ч совершает наезд на какое-либо неподвижное препятствие.
Спустя 0,026 секунды после удара вдавливается бампер; сила, в тридцать раз превышающая вес автомобиля, останавливает его движение на линии передних сидений, тогда как его пассажиры — если они не пристегнуты ремнями безопасности — продолжают двигаться в салоне автомобиля со скоростью 80 км/ч.
Спустя 0,039 секунды водитель вместе с сиденьем стремительно движется вперед на 15 сантиметров.
Спустя 0,044 секунды он грудной клеткой ломает руль.
Спустя 0,050 секунды скорость падает настолько, что на автомобиль и на всех пассажиров начинает действовать сила тяжести, в 80 раз превышающая их собственный вес.
Спустя 0,068 секунды водитель с силой в 9 тонн ударяется о приборный щиток.
Спустя 0,092 секунды водитель и сидящий рядом с ним пассажир одновременно врезаются головами в переднее ветровое стекло автомобиля и получают смертельные повреждения черепа.
Спустя 0,100 секунды повисший на руле водитель отбрасывается назад; он уже мертв.
Спустя 0,110 секунды автомобиль начинает слегка откатываться назад.
Спустя 0,113 секунды сидящий за водителем пассажир — если он также не пристегнут — оказывается с ним на одной линии, наносит ему новый удар и одновременно сам получает смертельные повреждения.
Спустя 0,150 секунды наступает полная тишина; осколки стекла и обломки железа падают на землю. Место столкновения окутывает облако пыли. Все произошло менее чем за две десятых доли секунды».
Каждый раз, перечитывая эти строки из книги известного французского эксперта по безопасности движения Кристиана Жерондо (Christian Gerondeau) «La Mort Inutile», мы ловим себя на мысли, что этого кошмара вполне можно избежать, если воспользоваться примитивным, в сущности, приспособлением — ремнем безопасности. Идея таких ремней далеко не нова. Первый патент на подобное приспособление был выдан в США еще в 1885 г. Спустя 15 лет ремни были опробованы на одном из аэропланов американских ВВС. В Старом Свете конструкторы также работали над решением этой проблемы. В 1909 г. в Англии было создано уникальное устройство, состоявшее из спиральной пружины большого диаметра и лямок. Назначение устройства — удерживать пассажира на автомобильном сиденье. В начале 20-х годов ремнями безопасности начали оборудовать гоночные автомобили. Казалось, что до повсеместного их распространения остался всего один шаг, ведь многое из того, что начинало использоваться на спортивных автомобилях, в скором времени появлялось и на серийных. Привязных ремней это не коснулось. Чтобы перекочевать на серийные машины, им потребовалось аж три десятка лет, ибо только в 50-е годы ими стали оснащаться отдельные модели авто из америки и Швеции.
Виды ремней безопасности в машину
Автомобильные ремни безопасности по типам крепления бывают:
- двухточечные;
- трехточечные;
- четырехточечные.
Для гоночных болидов разработаны усиленные пяти- и шеститочечные ремни, но в серийных автомобилях они не нашли пока применения из-за трудностей установки.
Существует еще деление ремней безопасности по принципам срабатывания. Выделяют следующие виды:
- статические;
- динамические;
- опережающие.
Плюсы и минусы разных ремней безопасности
Двухточечные ремни безопасности пока еще можно встретить на заднем сидении некоторых автомобилей. Ими оборудовались устаревшие российские модели машин. Встречаются как поясные, так и плечевые варианты таких ремней.
Поясные выглядят как страховочные ремни в креслах самолетов. Они не стесняют движений, но могут стать причиной тяжелых травм позвоночника и даже привести к параличу.
Плечевые закрепляются диагонально. Верхняя точка располагается на центральной стойке боковой части салона. Нижняя представляет собой замок, установленный между пассажирским и водительским сидениями. Такой вид ремней недостаточно надежен, так как человек может «вынырнуть» из него при аварии.
Трехточечные ремни безопасности устанавливаются практически на всех современных автомобилях. V-образная диагонально-поясная конструкция способствует равномерному распределению энергии инерционного движения между частями торса.
Четырехточечными ремнями безопасности оборудуются спортивные модели авто, сидения которых имеют четыре точки крепления. Вместе с пяти- и шеститочечными они представляют группу наиболее надежных ремней безопасности, но не могут быть установлены на обычные автомобили из-за конструктивных особенностей.
Статические ремни безопасности не устанавливаются на современные модели автомобилей. Широкая лямка, составляющая основу такого ремня, представляет собой кусок синтетической ленты определенной длины, которая регулируется вручную. Такая конструкция не отвечает современным требованиям безопасности.
Динамические ремни безопасности оснащены специальным механизмом, который равномерно удлиняет их или сматывает при плавных движениях пассажира. При резком рывке происходит фиксация ремня, за счет чего тело человека плотно удерживается в сидении.
Механизм опережающих ремней тесно связан и работает в комплексе со всеми остальными системами безопасности машины. Электроника, которой оборудован автомобиль, на основании показаний датчиков заранее подтягивает страховочные ремни и надежно фиксирует их при возникновении опасных ситуаций. Если машина успешно минует опасность, ремни возвращаются в обычный режим работы. Этим наиболее передовым и надежным на сегодняшний день механизмом оснащаются самые современные автомобили.
Составные элементы и их назначение
Отметим, что не все составляющие могут входить в конструкцию средств безопасности на тех или иных моделях.
Крепеж
Начнем с точек крепления. Зачастую они устанавливаются на элементах кузова. Обусловлено это тем, что тело человека в момент инерционного смещения вперед создает значительную нагрузку на ремень. В случае использования точки крепления, вмонтированной в сиденье, из-за сильной нагрузки конструкция может не выдержать, и спинка подастся вместе с телом. В случае с креплением к кузову, то этого не произойдет.
Но в устройствах с четырьмя и более точками, некоторые из них все же монтируются в сиденье (вертикальных лямок). При этом отметим, что и конструкция сидений в спортивных авто – значительно жестче и рассчитана на восприятие сильных нагрузок, поэтому и допускается установка в них креплений. А вот что касается крепежа поясничной лямки, то она фиксируется к кузову.
Теперь по поводу удобства точек крепления (касается верхних). Ремни, вмонтированные в сиденье – удобны, поскольку они выходят над плечами. А вот точки на стойке могут вызвать дискомфорт. При высоком ее положении у людей низкого роста диагональная часть ремня будет проходить практически по шее, что не только неудобно, но и небезопасно. А для высоких людей низкое положение верхней точки обеспечит прохождение ремня ниже плеча, что стеснит движения руки. Поэтому верхние точки крепления на стойках производители делают регулируемыми. На крепежах, расположенных на сиденьях регулировка не требуется.
Замок
Замок обеспечивает разъемную точку крепежа. Она и обеспечивает удобство укладки лямок. Работа замка очень проста – на язычке, расположенном на ремне проделывается отверстие, а в замке используется штифт. При установке язычка штифт заходит в отверстие, тем самым обеспечивается надежная фиксация. Для разъединения необходимо лишь нажать на специальную клавишу замка, чтобы втянуть штифт и высвободить язычок.
Инерционные катушки
Эффективность ремней во многом зависит в правильном их натяжении. Ранее для этого необходимо было регулировать длину лямок «под себя» специальными петлями. Это особо не доставляло проблем водителю, поскольку ему достаточно было раз отрегулировать ремень. А вот пассажирам с разной комплекцией приходилось каждый раз проводить регулировку.
Механизм инерционной катушки
Эта проблема отпала с появлением инерционных катушек. Она обеспечивала автоматическое сматывание ленты, чтобы он не мешал. Вытянуть же его обратно можно только плавным движением. Резко размотать лямку при такой катушке не получиться, поскольку механизм при быстром разматывании блокирует ее.
Использование инерционной катушки решило сразу несколько проблемы – при отстегивании лента сама сматывается, что очень удобно. Также катушка самостоятельно регулирует натяжку, выбирая лишнюю часть ремня. Еще одно положительное качество – блокировка катушки при резком разматывании. Она не дает размотаться ремню, поэтому он «ловит» тело, не давая ему сильно уйти вперед. Но есть и негативное качество – она блокируется не сразу, и длина ремня все же немного увеличивается, из-за чего туловище успевает набрать небольшое ускорение. А это повышает вероятность травмирования.
Ограничители
Ограничители позволяют немного увеличить длину ремня, но плавно. Суть вот в чем, тело при инерционном отклонении испытывает значительные перегрузки. Если его резко остановить, что и делает ремень, то возможно получение травмы. Но если лямка немного будет увеличивать свою длину, то это позволит частично погасить энергию и повысить травмобезопасность.
Торсион катушки
Ограничитель представляет собой торсион, который выступает в роли оси для катушки. При столкновении катушка блокирует разматывание ремня, тело упирается в ремень, что создает нагрузку на ленту. При достижении определенного усилия на лямке, торсион начинает скручиваться, проворачивая катушку и отматывая ремень. Из-за этого и происходит плавное гашение усилия на ремне. Стоит отметить, что тоже самое делает и сама лямка. Полиэстеровая лента может немного растягиваться при создании значительной нагрузки на нее.
Преднатяжители
Преднатяжители появились на авто совсем недавно, но роль их значительна. Как уже отмечено, катушка блокируется не сразу, поэтому тело все же получает ускорение. Чтобы этого не допустить и применяются преднатяжители, которые натягивают ремень еще до того, как тело начинает инерционное движение. То есть он предотвращает получение ускорения. Эти устройства работают на опережение и для этого используются датчики удара, применяемые в конструкции подушек безопасности.
Работают преднатяжители так: в момент удара при столкновении датчики регистрируют его и подают сигнал на блок управления. Тот в свою очередь задействует исполнительные механизмы, и они мгновенно натягивают ленту, исключая даже малейшее смещение тела вперед. Преднатяжители бывают двух типов – пиропатронные и электроприводные.