Какой газ заполняет подушку безопасности: Чем наполняют подушки безопасности airbag в автомобилях — VPM

Содержание

Чем наполняют подушки безопасности airbag в автомобилях

Александр Никоненко

(17.08.2020)

Система безопасности каждого автомобиля устроена таким образом, что воздушные подушки airbag в обычное время совершенно незаметны. Спрятанные внутри обшивки сидений или под специальные крышки с маркировкой «SRS» или «Airbag», они находятся в спящем режиме, а в нужный момент за доли секунды наполняются газом, чтобы принять на себя удар от столкновения, уберегая вас от травм.

Очень хорошо, если вам в своей жизни никогда не придётся побывать в аварии и «познакомиться» с подушкой безопасности, увидев её в работе. Но неужели вам никогда не было интересно – из чего состоит подушка безопасности, как и чем она наполняется в случае ДТП? Чтобы узнать об этом, вам совершенно не нужно разбирать airbag в своём автомобиле – достаточно просто прочитать эту статью.

Из чего состоит подушка безопасности airbag

Датчики, фиксирующие и оценивающие силу удара, и блок управления, подающий команду к срабатыванию подушки безопасности, находятся в разных местах. А сама airbag состоит всего из 2-х деталей, и поэтому в режиме ожидания занимает очень мало места:

Оболочка. Тончайшая сверхпрочная нейлоновая ткань, изготовленная по аналогу парашютной, и сложенная по тому же принципу. Оболочка подушки безопасности, благодаря надёжности ткани и оптимальному сложению, наполняется мгновенно, и выдерживает сильнейшие кратковременные нагрузки. Для большей прочности нейлон пропитан силиконом, а чтобы ткань airbag не слипалась и не слёживалась, её пересыпают тальком. В нейлоне обязательно делаются миниатюрные клапаны, через которые примерно через 1 сек. после надувания начинает понемногу выходить газ, чтобы люди, находящиеся в автомобиле, не оказались заблокированы объёмной воздушной подушкой, и могли двигаться.

Газогенератор. Это устройство состоит из камер, в которых находится твёрдое топливо, 1-го или 2-х пиропатронов, и фильтров. Когда в пиропатрон поступает сигнал тревоги от блока управления, он взрывается, воспламеняет заряд, и сгорающее топливо выделяет газ, который и наполняет подушку безопасности airbag. В новейших автомобилях газогенератор airbag обеспечивает двухэтапное наполнение: первый пиропатрон надувает её на 80%, а второй подключается только в том случае, если сила удара требует дополнительной жёсткой фиксации.

Какой газ заполняет подушки безопасности

Газ для наполнения подушек безопасности должен отвечать таким требованиям:

Очень быстро вырабатываться;
Быть безопасным для здоровья;
Не взрываться и не загораться.

Такой газ нашёлся не сразу

, и учёным пришлось перебрать несколько вариантов, пока они не подобрали самый оптимальный:

Самые первые airbag пытались надувать обычным сжатым воздухом, нагнетаемым с помощью компрессоров. Но установленные в автомобиль устройства не справлялись с задачей в достаточно короткий срок, и от этой идеи пришлось отказаться в пользу генераторов газа.
Так как принцип действия надувания воздушных подушек airbag с помощью газогенератора напоминает запуск космической ракеты, для него сначала хотели использовать ракетное топливо. Но оно оказалось слишком опасным, и автомобиль мог взорваться.
Некоторое время газогенераторы заправлялись таблетками нитроцеллюлозы, которые молниеносно выделяли достаточное количество безопасного для здоровья газа. Но сейчас от них почти полностью отказались из-за их взрывоопасности.

И, наконец, в современной системе airbag для надувания подушек безопасности стали применять азот. Натриевая кислота, или азид натрия в таблетках (NaN3), мгновенно возгорается, и за 20-50 миллисекунд наполняет подушку безопасности газообразным азотом, не обладающим взрывоопасными и пожароопасными свойствами. Все примеси, которые могут принести вред здоровью человека, отсеиваются при фильтрации. Подушка безопасности airbag надувается только чистым азотом, и когда он начинает сквозь отверстия поступать в автомобиль, им можно дышать без опасений.

Не исключено, что в ближайшем будущем учёные разработают ещё более эффективную систему безопасности для автомобилей, или изобретут принципиально новый состав для того, чтобы наполнить им эирбег. Но на сегодняшний день систему airbag можно назвать практически совершенной

, о чём говорит высокий процент спасшихся при ДТП только благодаря вовремя наполнившейся воздушной подушке.

ЧЕМ ЗАПОЛНЕНА ПОДУШКА БЕЗОПАСНОСТИ? | ОТДЕЛ ГИБДД УМВД РОССИИ ПО ГОРОДУ БРЯНСКУ

Подушка безопасности служит для замедления движения пассажира вперед, при столкновении за считанные секунды. Она сделана из нейлоновой ткани, и уложена в приборную доску, руль, сиденье или дверь. Там установлен датчик устройства, который и сообщает подушке, когда необходим ее надув. О том, каким газом заполняется подушка безопасности, принцип ее действия, а также меры предосторожности при использовании воздушных подушек, расскажет данная публикация.

Надув начинается при силе столкновения, равносильной столкновению со стеной на скорости 16-24 км/ч.

При столкновении происходит массовый сдвиг, который закрывает электрический контакт, после этого срабатывает механический переключатель. Это и сообщает датчикам об аварии.

Система наддува подушки смешивает нитрат калия и азид натрия. В итоге выделяется газ, который взрывом надувает подушку безопасности.

Система наддува схожа с ракетным ускорителем. Она поджигает твердое топливо, которое быстро горит, создает большие объемы газа, и они раздувают подушку. Подушка вырывается из своего места в мгновение ока, со скоростью 322 км/ч. После этого газ рассеивается через маленькие отверстия в камере, сдувая подушку, чтобы можно было двигаться.

Весь процесс занимает 1/25 секунды, но дополнительное время обязательно для предотвращения серьезных травм. Порошкообразное вещество, которое высвобождается из подушки — это тальк или кукурузный крахмал.

Оно используется, чтобы подушка была гибкой, и для смазки, когда подушка лежит в своем хранилище.

Дальше рассмотрим меры предосторожности, которые связаны с подушками безопасности, где говорится о детях.

Главные меры предосторожности, которые связаны с подушками безопасности.

С первого использования подушек безопасности предупреждали, что подушки должны использоваться вместе с ремнями безопасности. Ремни безопасности были необходимы, потому что подушки безопасности работали лишь в случае фронтального совпадения. При боковой аварии или заносе помогут только ремни безопасности. Хотя в настоящее время распространены боковые подушки безопасности, их значительно эффективнее использовать вместе с ремнями безопасности.

Сила подушки может повредить тому, кто окажется близко от нее. Самыми опасными считаются 5-8 см наддува подушки. Располагаться надо на 25 см от подушки. Если расстояние от центра руля до груди меньше 25 см, надо настроить водительское место. Опустите немного спинку сиденья. Подвинуть водительское сиденье назад, так, чтобы вам было удобно доставать до педалей.

Также надо убедиться, что подушка «нацелена» на грудь, а не на шею или голову.

Для детей правила эксплуатации воздушных подушек отличаются.

Если ребенок не пристегнут ремнем безопасности, или сидит близко к подушке безопасности, подушка может ранить, или убить ребенка.

Условия, необходимые для безопасности ребенка:

Детям до 12 лет нужно ездить в специальных детских сиденьях, которые соответствуют возрасту ребенка.

Младенцы до 1 года, находящиеся в детском кресле, не должны ездить на переднем сиденье автомобиля, где на пассажирской стороне находится подушка безопасности.

Ребенок старше 1 года, который вынужден ехать на переднем сиденье, должен сидеть в детском кресле. Сиденье надо откинуть насколько это возможно.

Увлекательная химия подушек безопасности | Office for Science and Society

Леонардо Де Винчи был очарован полетами и мечтал о различных летательных аппаратах. Однако он был достаточно реалистичен, чтобы учитывать риски, и думал, что храбрецы, которые пристегнули крылья, должны также пристегнуть мешки с воздухом, чтобы защитить себя на случай, если они упадут с неба, как камень.

Но на создание современной подушки безопасности вдохновил другой камень. Этот камень находился посреди дороги, из-за него Джон Хетрик свернул и оказался в канаве в 1951. Он был благодарен за то, что его дочь, сидевшая рядом с ним, не пострадала, но понимал, что могло бы произойти, если бы она сильнее врезалась в приборную панель. По дороге домой Хетрик уже мечтал о губках и подушках, которые могли бы защитить его в случае аварии. Именно тогда в его голове всплыло воспоминание о тех днях, когда он был морским техником-торпедоносцем. Хетрик вспомнил, как однажды ему поручили работать над торпедой в ремонтной мастерской. Торпеды приводятся в движение сжатым воздухом, и по какой-то причине воздух случайно был выпущен. Это не имело большого значения, но один образ засел в памяти Хетрика. Тот брезент, который прикрывал торпеду, мгновенно катапультировался в воздух!

Вот возможное решение его проблемы с подушкой. Как насчет устройства, которое наполняло бы воздухом какую-то подушку в случае столкновения? Вскоре Хетрик придумал прототип и в 1952 году получил первый патент на то, что стало предшественником подушки безопасности. Первоначальная идея использования сжатого воздуха оказалась неосуществимой, поскольку сам воздушный баллон представлял опасность. Что, если он был поврежден в аварии и взлетел как ракета? Кроме того, в то время производители автомобилей были больше заинтересованы в привлечении клиентов огромными двигателями и хвостовыми плавниками, чем подушками безопасности. Но поскольку бойня на автомагистралях не утихала, автопроизводители поняли, что нужно что-то делать. Начали устанавливать ремни безопасности, но большинство водителей ими не пользовались. Начали серьезно рассматривать подушки безопасности, но как их можно безопасно надуть в течение нескольких миллисекунд после удара без использования сжатых газов?

Ответ можно найти в очаровательном химическом веществе под названием азид натрия, NaN3. Когда это вещество воспламеняется от искры, оно выделяет газообразный азот, который может мгновенно надуть подушку безопасности. Проблема, однако, заключается в том, что в ходе реакции также образуется металлический натрий, который вступает в реакцию с влагой с образованием гидроксида натрия, очень агрессивного вещества. Лопнувшая подушка безопасности может нанести серьезный ущерб. Однако на первый план вышла химическая изобретательность. Если к азиду натрия добавить нитрат калия и диоксид кремния, то единственными продуктами, которые образовались бы помимо азота, были бы силикат калия и силикат натрия. Оба они являются инертными, безвредными веществами.

Подушка безопасности предназначена для выпуска части газа сразу после срабатывания, чтобы помочь смягчить удар о тело. Столкновение с полностью надутой, неподатливой подушкой безопасности может привести к катастрофе. Поэтому, прежде чем широко продвигать это защитное устройство, необходимо было убедиться в безопасности содержимого. В 1970-х Mercedes решил эту проблему, поставив в машину клетку с канарейками и применив подушку безопасности. Канарейки чрезвычайно чувствительны к мельчайшим следам токсичных газов, но птицы пережили эксперимент без жертв. К концу 19Подушки безопасности 80-х годов стали обычным явлением в автомобилях и с тех пор спасли тысячи жизней.

Но, как и в случае любого другого научного достижения, здесь есть одно «но». С подушками безопасности проблем нет. Хотя химия, задействованная в сдерживании производства гидроксида натрия, умна, она не надежна. Небольшое количество едкого материала выбрасывалось из сработавших подушек безопасности, что в редких случаях вызывало серьезные травмы глаз, включая слепоту. Однако наиболее серьезной проблемой является ущерб, который может быть нанесен подушкой безопасности, когда она разгоняется с поразительной скоростью до 330 км в час. Удар по голове быстро надувающимся мешком может быть смертельным. К сожалению, более сотни человек, в основном дети и маленькие взрослые, были убиты таким образом, по иронии судьбы, иногда в столкновениях на малой скорости, когда жизни ничего не угрожало. В настоящее время проводится большое количество исследований, направленных на то, чтобы найти способы обеспечения того, чтобы подушки безопасности раскрывались только при необходимости и чтобы они развертывались наиболее безопасным способом. Это включает в себя различные датчики, которые могут измерять вес пассажиров, чтобы позволить компьютеру рассчитать, как и следует ли надувать подушку безопасности. Ни в коем случае нельзя разрешать детям сидеть на переднем сиденье автомобиля с подушкой безопасности! Некоторые исследователи даже утверждают, что лучшая защита может быть обеспечена за счет более активного продвижения ремней безопасности, чем за счет подушек безопасности.

Есть еще одна проблема, которую необходимо решить. Азид натрия более токсичен, чем цианид. Что в конце концов произойдет со всем азидом в машинах, направляющихся на свалку? Что делать, если канистры не снимаются? Если высвобождается азид натрия, он может реагировать с водой с образованием азотистоводородной кислоты, которая не только токсична, но и очень взрывоопасна. Азид натрия может также реагировать с металлами, такими как медь или свинец, с образованием взрывоопасных азидов меди или свинца. Просто спросите сантехников, которых вызвали в лабораторию, где использовались растворы азида натрия. Когда они вынули кусок медной трубы и бросили его в мусор, он взорвался. Неудачный и шокирующий способ узнать о химии азидов!

@JoeSchwarcz

Хотите прокомментировать эту статью? Посетите нашу страницу в ФБ!

Химия в подушках безопасности | Химия и физика

Тренды / Химия и физика / Химия в подушках безопасности

Название «подушка безопасности» может быть обманчивым, потому что подушка не совсем заполнена воздухом. Вместо этого это спасательное устройство заполнено газообразным азотом, который образуется в результате быстрой реакции соединения, известного как азид натрия.

Азид натрия является стабильной солью при температуре окружающей среды. В случае столкновения транспортных средств спусковой механизм нагревает порох, что приводит к внезапному выбросу большого количества азота в течение миллисекунд. Основываясь на химическом уравнении 2 NaN

3 —> 2 Na + 3 N ₂ , чашка соединения может легко произвести достаточно газообразного азота, чтобы заполнить стандартную подушку безопасности, объем которой составляет около 70 литров.

Но другой продукт реакции натрия не безвредный химикат. На самом деле, он настолько реактивен, что может загореться при контакте с водой. Поэтому в подушках безопасности азид натрия смешивают с замедлителями, чтобы погасить потенциально опасный натрий. В конце концов, никто не хочет быть в безопасности от столкновения с транспортным средством, но потом получить химический ожог.

Источник: Реакции ACS через Youtube

Об авторе

Даниэль Дуан

Магистр (MA/MS/другое)

Получив степень бакалавра в области фармацевтики и степень магистра в области нейрофармакологии, Даниэль является экспертом в области радиофармацевтики и радиобиологии из Оттавы, Канада. Имея многолетний опыт в биомедицинских исследованиях и разработках, Дэниел очень любит писать. Он постоянно увлечен тем, что происходит в мире науки. Он надеется заинтересовать общественность и повысить научную грамотность своими популярными новостными статьями. Повторяющиеся темы в его разделе новостей о химии и физике включают альтернативную энергию, материаловедение, теоретическую физику, медицинскую визуализацию и зеленую химию.

Вам также может понравиться

18 января 2023 г.

Химия и физика

Исследователи улучшают электронно-фотонное взаимодействие для лучшего излучения света

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature, международная группа исследователей под руководством Массачусетского технологического института …

Автор: Лоуренс Тонетти, магистр наук

06 февраля 2023 г.

Здоровье и медицина

Советы и стандарты для калибровки пипеток

Надлежащий уход за пипетками является одним из важнейших факторов, влияющих на качество вашей работы. Пипетка перформанс …

Автор: Сара Хоффман

26 января 2023 г.

Химия и физика

Одежда, доспехи и самолеты: ученые используют ретикулярную химию для улучшения взаимосвязанных молекул

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Synthesis, международная группа исследователей под руководством Калифорнийского университета …