Принцип работы ремня безопасности в машине

14.05.202315.05.2023 admin 0 Comments

Ремень безопасности. Устройство, принцип работы, виды ремней безопасности

Сегодня большой процент автомобилистов относится к ремню безопасности довольно спокойно и, даже, скептически. Это связано с тем, что в современном мире слишком много всего, в том числе и средств защиты – человек невольно начинает недооценивать то, что давно ему известно и стало уже чем-то обыденным.

На самом деле, ремень безопасности является отличным средством защиты, именно поэтому уступает прочим разработкам и уже около двух столетий служит людям.

Ремень безопасности – это средство пассивной защиты водителя, пассажиров и транспортного средства. Его основной функцией является удерживание пассажира в максимально статичном положении при совершении экстренного торможения (по причине ДТП или просто резкого торможения).

Из-за довольно пассивного отношения к ремням люди забывают о том, как правильно пристегивать ремень и иногда, даже, в принципе это делать. О нюансах «взаимодействия» с ремнем безопасности, о его предназначении и устройстве расскажем в этой статье.

Принцип работы ремня безопасности

Ремень безопасности должен фиксировать тело пассажира в постоянном месте в стабильном положении. Тело во время езды передвигается, а неудачный маневр водителя или какой-либо занос могут спровоцировать аварию, которая благодаря ремню не должна отразиться на пассажирах или отразиться в меньшей степени. Поэтому ремень нужно уметь правильно фиксировать и иметь, собственно, тот ремень, который является более надежным и подходящим именно вам.

Ремни безопасности изготавливаются из растягивающего волокна, которое способно поглощать возникшую дополнительно (во время маневрирования) кинетику за счет противодействия двух тел. При рассматривании системы ремней безопасности нельзя забывать также и о энергопоглощающем устройстве, которое представлено в виде амортизаторов и удлинителей.

Устройство ремня безопасности

Многие производители включают в устройство подобных приспособлений различные условности, лишние и смежные элементы, которые по своей сути не несут никакого смысла и никаких функций не выполняют. В действительности сам по себе ремень безопасности имеет довольно простую конструкцию, в которую входят:

Лямки, как правило, изготавливают из синтетического материала. Главным требованием к ним является то, чтобы материал был высокого уровня прочности.

Работу втягивающего устройства ремня безопасности осуществляет храповый механизм. Функциональность аварийной блокировки осуществляет чувствительный элемент. В его основе лежит обычный металлический шарик. При его смещении катушка фиксируется системой рычажков. Некоторые устройства вместо шарика оснащены маятником.

Система натяжения ленты работает благодаря маховику, который зафиксирован на оси катушки. Он представляет собой маленький диск, обеспечивающий плавность процесса. В момент аварии этому диску приходится преодолевать силу трения. При этом параллельно образуется давление на винтовую поверхность.

По итогу всех вышеперечисленных действий диск смещается, и храповик блокируется.

Функция болтов – надежное крепление всего устройства во время движения. Они состоят из твердого сплава, который способен выдерживать крупные нагрузки. Для максимальной надежности их прикрепляют к каркасу машины.

Виды ремней безопасности

Прототип устройства ремня безопасности существует давно. Ему прошлось пройти свою эволюцию, которая привела к тому, что на сегодняшний день мы имеем несколько разновидностей ремней безопасности, имеющих одинаковую основу, но отличных в мелочах и некоторых функциях.

Перечислим виды ремней безопасности:

Видео спасает ли ремень безопасности

Источник

Принцип работы ремня безопасности

Ремень безопасности. Устройство, принцип работы, виды ремней безопасности

Ремень безопасности – это средство пассивной защиты водителя, пассажиров и транспортного средства. Его основной функцией является удерживание пассажира в максимально статичном положении при совершении экстренного торможения (по причине ДТП или просто резкого торможения).

Принцип работы ремня безопасности

Ремни безопасности изготавливаются из растягивающего волокна, которое способно поглощать возникшую дополнительно кинетику за счет противодействия двух тел.

Устройство ремня безопасности

Виды ремней безопасности

Видео: спасает ли ремень безопасности

Составные элементы и их назначение

Крепеж

Зачастую точки крепления устанавливаются на элементах кузова. Дело в том, что тело человека в момент инерционного смещения вперед создает значительную нагрузку на ремень. Если точки будут вкручены в сиденье, то из-за сильной нагрузки конструкция может не выдержать и спинка подастся вместе с телом.

Замок

Замок обеспечивает разъемную точку крепежа. Работа замка очень проста – на язычке, расположенном на ремне, проделывается отверстие, а в замке используется штифт. При установке язычка штифт заходит в отверстие и обеспечивает надежную фиксацию. Для разъединения надо нажать на специальную клавишу замка, чтобы втянуть штифт и высвободить язычок.

Инерционные катушки

Она обеспечивает автоматическое сматывание ленты, чтобы он не мешал. Вытянуть обратно можно плавным движением. Но при попытке быстрого разматывания механизм блокирует катушку.

— при отстегивании лента сама сматывается

— катушка самостоятельно регулирует натяжку

— блокировка катушки при резком разматывании.

— блокировка катушки происходит не сразу, и длина ремня все же немного увеличивается, из-за чего туловище успевает набрать небольшое ускорение. А это повышает вероятность травмирования.

Ограничители

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.

Преднатяжители

Преднатяжители 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.

Система ремней безопасности с натяжителями

Натяжитель ремня безопасности сматывает ремень безопасности при столкновении в обратном направлении. Это помогает уменьшить свободу прилегания ремня безопасности (зазор между ремнем безопасности и телом). Таким образом, с помощью ремня безопасности заранее предотвращается перемещение пассажира вперёд (относительно движения автомобиля).

Натяжное устройство ремня безопасности улучшает степень натяжения и повышает защиту против выскальзывания из-под ремня. Это достигается за счет немедленного срабатывания натяжного устройства ремня безопасности во время первоначального удара. Максимальное перемещение водителя или пассажира в переднем направлении должно равняться приблизительно 1 см, а продолжительность процесса механического натяжения должно составлять 5 мс (максимальное значение – 12 мс).

Кроме механических натяжных устройств в настоящее время многие производители оборудуют автомобили пиротехническими натяжителями.

Рис. Пиротехнический натяжитель: 1 – ремень безопасности; 2 – пиротехнический патрон; 3 – поршень

Они срабатывают, когда встроенный в систему датчик, регистрирует превышение ранее заданного порога замедления, свидетельствующего о начале столкновения. При этом включается детонатор пиротехнического патрона. При взрыве патрона выделяется газ, давление которого действует на поршень, соединенный с ремнем безопасности. Поршень быстро перемещается и натягивает ремень. Обычно время срабатывания устройства составляет не более 25 мс после начала удара.

В зависимости от конструкции и принципа действия существуют следующие типы натяжителей ремней безопасности:

Источник

Как работает ремень безопасности с точки зрения биомеханики

Сегодня ни у кого нет сомнений, что стремление украинских законодателей повысить штрафы за не пристегнутый ремень безопасности является своевременным и обоснованным. Однако, карающие методы борьбы с нарушениями ПДД – это лишь один из способов решения вопроса.

Ведь с любой проблемой следует справляться не только наказаниями, но и разумным стимулированием, и разъяснительной работой. А вот с этим в Украине пока дела обстоят плохо.

К примеру, проходя курсы на право управления автомобилем, сдавая экзамены и получая права мы почти ничего, кроме общих фраз, не слышим о том, как работает автомобильный ремень безопасности, какое физическое явление он помогает преодолеть, и почему может спасать жизни в авариях. Просто слова о его пользе, к сожалению, мало наглядны и осязаемы. Сложно представить, как кусок ткани способен стать преградой между жизнью и смертью.

Так давайте разберемся в этом вопросе, минуя малопонятные призывы, и сосредоточившись на наглядном объяснение его применения с точки зрения биомеханики.

Опасная инерция

Всем известно, что основной принцип работы автомобильного ремня безопасности – в его способности при ДТП удержать водителя/пассажира от удара о приборную доску и от вылета через лобовое стекло. То есть, автомобильный ремень безопасности является средством, воздействующим на инерцию движения тела человека, когда машина резко останавливается.

В нормальном состоянии в авто мы находимся в равновесии. При резком старте наше тело автоматически отклоняется назад, а при неожиданном торможении рывком движется вперед. Этот физический процесс называется инерцией. Определение такой инерции звучит, как свойство тела при отсутствии внешнего воздействия продолжать прямолинейно двигаться.

К примеру, люди, находящиеся в автомобиле, едущем со скоростью 80 км/ч, вместе с машиной движутся с той же скоростью. При резкой остановке авто, скорость машины падает, а вот скорость движения человека остается прежней, и тело по инерции продолжает двигаться вперед.

Конечно, на автомобиль и людей начинает действовать сила сопротивления воздуха и трения, которые уменьшают скорость, но мощность работающего двигателя частично компенсирует эту потерю энергии.

Если тело человека в этот момент механически ничего не останавливает, разгоняемое своей массой, оно начинает резко ударяться о части салона автомобиля или вылетает из него.

Вот как развиваются события, когда водитель на скорости 80 км/ч совершает наезд на неподвижное препятствие.

Период времени (в секундах)	Сила, воздействующая на автомобиль и человека, находящегося в нем
0,026 – 0,039	На линию передних сидений воздействует сила, в 30 раз превышающая вес автомобиля
0,044 – 0,05	Водитель вместе с сиденьем движется вперед со скоростью 80 км/ч, и с огромной силой ударяется грудной клеткой о руль
0,05 – 0,07	Скорость авто снижается, на него и пассажиров действует сила, в 80 раз превышающая их собственный вес
0,07 – 0,09	Водитель и сидящий рядом с ним пассажир с силой в 9 тонн бьется о лобовое стекло
0,1 – 0,2	После чего они оба либо вылетают из автомобиля, либо резко отбрасываются назад, где сталкиваются с сидящими сзади не пристегнутыми пассажирами (если они есть в автомобиле)

И все это происходит за 2 секунды.

Замедленная съемка этого видео демонстрирует, что происходит с человеком, который не пристегнут ремнем безопасности, в момент столкновения автомобиля с препятствием

Как видите, в момент аварии все силы физики действуют против людей, находящихся в машине. При ударе головой о лобовое стекло, вся мощь останавливающей силы сосредотачивается на одной из наиболее уязвимых частей человеческого тела.

В зависимости от условий аварии, стекло либо останавливает движение тела путем сАмого губительного воздействия на голову, либо разбивается, позволив человеку пролететь несколько метров и столкнуться с еще более опасной поверхностью – асфальта/дерева/столба/другого авто. При подобном вылете из автомобиля в трех случаях из четырех человек гибнет.

При этом, любому человеку, изучавшему физику в школе, известно – сила инерция зависит от массы тела. Чем легче объект, тем меньшее расстояние он преодолеет, движимый инерцией. А чем он тяжелее, тем большей инерции подвергнется. То есть, вес человека, попавшего в ДТП и не пристегнутого ремнем безопасности, оказывает прямое воздействие на силу получаемых им травм. И они часто в итоге оказываются несовместимыми с жизнью.

Как работает автомобильный ремень безопасности

Автомобильный ремень безопасности выступает тем внешним фактором, который оказывая механическое воздействие, примерно в 4-5 раз снижает инерцию тела, поглощая собой часть его кинетической энергии. В результате, и сила удара, которому подвергается человек в момент аварии, снижается в несколько раз.

Типичный современный трехточечный ремень безопасности состоит из одной эластичной ленты, разделенной на плечевую и поясную часть. Такая конструкция существует для того, чтобы при аварии усилие торможения не концентрировалось на одном небольшом участке тела человека, а распределялось по самым обширным и прочным – грудному и тазобедренному отделу. При таком распределении, сила удара рассеивается, и значит наносит телу меньше физического ущерба.

Кроме того, благодаря эластичности и некоторой растяжимости, автомобильный ремень безопасности гасит инерцию движения тела не резко, а плавно, чем также снижает силу травматического воздействия.

Без ремня безопасности подушка безопасности не спасает

Некоторые люди почему-то считают, что, если в автомобиле есть подушка безопасности, то можно не использовать ремень безопасности. Между тем, это очень вредное заблуждение.

Поскольку в момент аварии каждая секунда на счету, эйрбэг наделен способностью выстреливать из руля, торпедо, двери или сиденья со скоростью почти 300 км/ч. А теперь представьте, что произойдет с головой и позвоночником человека, не пристегнутого ремнем безопасности, если он также с большой скоростью инерции двинется навстречу этой подушке! Не останавливаемый ремнем, человек головой крайне резко и с невероятной силой врежется в подушку. Минимум это приведет к тяжелейшей черепно-мозговой травме, в худшем – разорвет шейные позвонки.

Так что, без применения ремня безопасности, подушка безопасности не только не спасет, а, напротив, нанесет непоправимый вред человеку.

5 секунд между жизнью и смертью

Сегодня все эксперименты и жизненный опыт доказали – благодаря использованию ремня безопасности ежедневно в мире в страшнейших авариях остаются живы тысячи людей. Процесс пристегивания ремня занимает не более 5 секунд, но именно столько потраченного времени уйдет у вас на создание барьера между жизнью и смертью.

Источник

Автомобильные ремни безопасности: защита, проверенная десятилетиями

Несмотря на высокую скорость развития современных технологий, главным средством пассивной защиты водителя и пассажиров в автомобиле остаются ремни безопасности. Фиксируя положение тела во время сильных ударов, это проверенное десятилетиями устройство помогает избежать тяжелых травм, которые очень часто бывают несовместимы с жизнью. Согласно статистике, в 70% случаев людям удается выжить в серьезных авариях именно благодаря ремням безопасности.

Факты из истории и современности

Считается, что первый ремень безопасности изобрел и запатентовал в 1885 году американец Эдвард Клэгхорн. Первоначально устройство применялось для пассажиров, путешествующих в открытых каретах. Позже ремнем стали пользоваться и кучеры. Однако в автомобилестроении ремни безопасности стали появляться гораздо позже. В начале ХХ века их пытались внедрить в качестве дополнительной опции, но задумка так и не прижилась.

Сегодня ремни безопасности являются неотъемлемой частью любого автомобиля

Массово укомплектовывать свои автомобили ремнями безопасности первой начала компания Форд: в 1948 году сразу в нескольких моделях данной марки были установлены новые устройства.

В своем современном виде ремни безопасности появились в машинах только в 1959 году, когда их начал устанавливать шведский концерн Volvo.

В современных транспортных средствах ремни безопасности являются неотъемлемой частью. Во время движения пристегиваться ими необходимо не только водителю, но и каждому из пассажиров, находящемуся в салоне автомобиля. При нарушении этого правила водителя ждет штраф в размере 1 000 рублей (на основании п.12.6 КоАП РФ).

Однако вовсе не денежные взыскания, а забота о собственной безопасности обязывает водителей и пассажиров пользоваться проверенным годами средством пассивной безопасности. В случае лобового столкновения ремни исключают возможность:

При сильном боковом ударе машина может перевернуться. Известны случаи, когда непристегнутые люди вылетали через боковые окна, а затем были придавлены кузовом автомобиля. Если ремни безопасности использованы по назначению, то такой ситуации не произойдет.

Любой незафиксированный предмет в салоне автомобиля представляет опасность при столкновении для других пассажиров. Исключением не являются люди и домашние животные.

Устройство и принцип работы

На первый взгляд, конструкция ремня безопасности может показаться предельно простой. Тем не менее устройство современных ремней включает в себя довольно большой перечень элементов, в число которых входят:

Полный перечень элементов зависит от механизма работы ремня. В общей сложности выделяют три принципа действия устройств:

Виды современных ремней безопасности

По мере того как ремни безопасности начали внедрять в автомобилестроение, производители стали предлагать разные виды данных устройств. В итоге в современных автомобилях можно встретить несколько категорий ремней:

Правила эксплуатации

Использование ремня безопасности является максимально простым и удобным для водителя и пассажиров. Однако даже у этого незамысловатого устройства есть свои правила и нюансы эксплуатации.

Многие автомобилисты стараются ослабить ремень, чтобы он не сковывал движения. Однако неоправданно слабое натяжение значительно снижает тормозящее действие устройства, из-за чего его эффективность значительно снижается.

Данные статистики гласят: если человек проигнорирует необходимость использования ремня безопасности в автомобиле, то в случае аварии риск серьезных травм возрастет:

Дорога бывает совершенно непредсказуемой, поэтому в любой момент ремни безопасности могут спасти вашу жизнь.

Источник

Устройство и виды ремней безопасности

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.

Составные части, используемые в конструкции

Основным элементом этого средства является лента, изготовленная из волокон полиэстера. Этот материал отличается высокими показателями на разрыв и способна выдерживать громадные нагрузки. Из этой ленты формируется лямка, которая удерживает водителя в определенном положении и не дает телу податься вперед при фронтальном столкновении. Это в свою очередь исключает вылет пассажира из авто, столкновение с лобовым стеклом, рулем, передней панелью.

Помимо этого, устройство ремня безопасности современных моделей включает в себя еще ряд элементов:

Но все эти элементы появились в конструкции ремня безопасности не сразу. История этих средств очень обширна, о чем говорит немалое количество существующих видов.

Виды и их особенности

При этом разница между разными видами сводится только к количеству точек крепления. Но от этого параметра достаточно сильно зависит травмобезопасность.

В целом, ремни безопасности по количеству точек крепления делятся на:

Отметим, что помимо травмобезопасности ремней учитывается также и удобство их пользования, поэтому не всегда большее количество точек – лучший вариант.

Двухточечные ремни

Двухточечные – первый вариант, который массово стал использоваться на авто. Но этот тип – самый малоэффективный в плане безопасности.

На автотранспорте применялось две вариации – поясной и грудной. В первом случае ремень проходил поперечно сиденью в поясной зоне. Одна из точек крепления находилась возле порога или внизу на боковой стойке, вторая же устанавливалась между сиденьями на центральном тоннеле, и она включала в себя замок. Этот вариант плох тем, что лямка удерживала только нижнюю часть туловища, а верхняя же в случае удара из-за инерции сильно подавалась вперед, то есть травмы от ударов о переднюю панель и руль были гарантированы.

Грудной вариант двухточечного ремня проходил диагонально по грудной клетке. Такую укладку лямки обеспечивало верхнее расположение точки крепления на боковой стойке. Крепежная точка с замком оставалась на прежнем месте – между сиденьями. В этом варианте верхняя часть туловища при ДТП удерживалась, но из-за отсутствия нижней фиксации существовала вероятность «подныривания» тела под ремень, что опять же наносило серьезные травмы.

Трехточечный тип

Ремни безопасности с тремя точками крепления – один из самых оптимальных вариантов для использования, поскольку они обеспечивают должную фиксацию тела и достаточно удобны в пользовании.

Фиксация лямки в этом типе осуществляется в трех точках – верхней и нижней на боковой стойке и с замком – на центральном тоннеле. Одна из точек на стойке – концевая для лямки (к ней крепиться конец), вторая же оснащается катушкой для сматывания ремня. Что касается язычка, которым ремень фиксируется в замке, то он – подвижен и может перемещаться вдоль лямки.

После протяжки лямки и фиксации ее в замке, одна часть ее располагается диагонально и проходит по грудной клетке, а вторая – поперечно в поясничной зоне. То есть, трехточечный тип совмещает в себе одновременно оба варианта двухточечной версии.

Такое расположение ленты обеспечивает удержание верхней части тела и исключает вероятность «подныривания». Также он удобен в использовании, поскольку для укладки достаточно лишь потянуть ремень и зафиксировать его только в одной точке – с замком.

Конструкция с четырьмя точками

Ремни с четырьмя точками крепления используется по большей части на спортивных автомобилях. Распространение на массовых моделях они не получили из-за неудобства использования.

Примечательно, что точки крепления в этом варианте могут быть разными. Один из вариантов – две вертикальные лямки со статичным неразъемным креплением и одна разъединяющаяся – в поясничной зоне. Особенность этой версии заключается в том, что вертикальные ремни крепятся не к элементам кузова, а непосредственно к сиденью.

Неудобство посадки заключено в том, что сначала необходимо накинуть на плечи вертикальные ленты (по типу надевания рюкзака), а после протянуть и зафиксировать поясничный ремень.

Второй вариант отличается тем, что вертикальные лямки – не статичны и могут отсоединяться. Но для этого на их концах имеются фиксирующие язычки и устанавливаются они на специальный дополнительный замок, расположенный на поясничном ремне.

Пяти- и шеститочечные виды

Пятиточечный вариант также применяется на спортивных авто. Дополнительно она нашел применение в детских автокреслах. По сути, этот тот же самый четырехточечный ремень, но у него имеется еще одна лямка. Тянется она снизу сиденья, укладывается между ног и фиксируется в замке, который используется для крепления вертикальных ремней. Этот вариант обеспечивает надежное удержание тела и улучшенное распределение нагрузки по ремню.

Отличие шеститочечного вида заключается в том, что снизу сиденья у него идет не один, а два ремня. Фиксация тела в пяти- и шеститочечных типах ремней безопасности – очень надежная, что снижает вероятность получения травм. Но вместе с тем, они очень неудобны, поскольку пассажиру приходится сначала протянуть поясничную лямку, затем зафиксировать вертикальные, а после еще и закрепить один или два нижних. Поэтому такие типы ремней на моделях массового производства не используются.