Ремень безопасности
Реме́нь безопа́сности — средство пассивной безопасности, предназначенное для удержания пассажира автомобиля (или иного транспортного средства) на месте в случае аварии либо внезапной остановки. Применение ремня безопасности предотвращает перемещение пассажира по инерции, и, соответственно, возможные его столкновения с деталями интерьера транспортного средства или с другими пассажирами (так называемые вторичные удары), а также гарантирует, что пассажир будет находиться в положении, обеспечивающем безопасное раскрытие подушек безопасности. Помимо этого, ремни безопасности при аварии немного растягиваются, тем самым поглощая кинетическую энергию пассажира и дополнительно тормозя его движение, и распределяют усилие торможения на бо́льшую поверхность. Растяжение ремней безопасности осуществляется с помощью устройств удлинения и амортизации, снабжённых энергопоглощающими технологиями. Возможно также использование в ремнях безопасности устройств натяжения.
Ремни безопасности уменьшают риск гибели водителя и пассажиров переднего и заднего сиденья в зависимости от типа аварии от 2 (лобовое и боковое столкновения) до 5 раз (переворачивание)[1]. В России согласно Правилам дорожного движения использование ремней безопасности обязательно для водителя и всех пассажиров оборудованного ремнями безопасности транспортного средства, в том числе находящихся на заднем сиденье[2].
По оценке ФАА, ремни безопасности в самолётах снижают на 20% вероятность летального исхода и на 88% риск серьёзных травм пассажиров в случае аварийной посадки[3].
История
В начале XIX века ремни безопасности предложил использовать английский изобретатель Джордж Кэйли.
В 1885 году в США был выдан первый патент на подобное приспособление.
В 1903 году Луис Рэно изобрёл пятиточечный ремень безопасности.
В 1909 году в Англии было изобретено устройство безопасности, состоявшее из спиральной пружины большого диаметра и лямок. Назначение устройства — удерживать пассажира на автомобильном сиденье.
В 1913 году впервые в истории авиации ремень применил Адольф Пегу, однако до 1930-х годов ремни в самолётах не использовались.
В начале 1920-х годов ремнями безопасности начали пользоваться автогонщики. Но так как существовавшие в то время ремни безопасности были неудобными для каждодневного использования они не получили широкого распространения на серийных автомобилях.
В конце 1950-х годов инженер по безопасности шведской автомобильной компании Volvo Нильс Болин, ранее работавший над катапультными креслами в Saab AB, разработал трёхточечный ремень безопасности. После года тестов Болин установил, что лучше всего пассажира удерживает в кресле ремень, протянутый через плечо к бедру, который к тому же можно застегнуть одной рукой. Новый ремень Volvo представила в 1959 году[4].
В 1957 году Швеция стала первой в мире страной, узаконившей использование ремней безопасности.
В 1961 году примеру шведов последовал американский штат Висконсин.
1 апреля 1970 года власти Франции обязали автопроизводителей устанавливать ремни безопасности на передних сиденьях новых автомобилей. В том же году сделали установку ремней безопасности обязательной Республика Берег Слоновой Кости и австралийский штат Виктория.
В СССР начиная с 1970 года все новые легковые автомобили оборудовались местами крепления ремней, но массовый выпуск ремней безопасности налажен только в конце 1974 года.
Обязательное применение ремней узаконено в 1979 году.
Со временем конструкция ремней безопасности совершенствовалась, в частности они стали саморегулирующимися, а устанавливать их стали не только на передних, но и на задних сиденьях.
Типы
По числу мест крепления к каркасу ремни безопасности делят на двух-, трёх-, … и многоточечные (обычно шеститочечные):
Бедренные
Были введены в автомобилях «Nash Motors» в 1949 году.
Поясные
До недавнего времени применялись многими производителями автомобилей на задних пассажирских сиденьях; также применяются на некоторых автобусах. Широко применяются на самолётах, поскольку, удерживая пассажира в кресле, тем не менее обеспечивают возможность свободного принятия позы для безопасной посадки.
Плечевые
Проходят от бедра к плечу. Применялись в автомобилях 1960-х годов, но не были очень удачными, поскольку при аварии пассажир мог легко выскользнуть из-под такого ремня.
Трёхточечные
Трёхточечный ремень сочетает в себе плечевой и поясной ремни, но при этом представляет собой единый отрезок ремня, по которому перемещается пряжка, что обеспечивает удобство пристёгивания или отстёгивания. При аварии усилие торможения распределяется по значительной поверхности груди, плеч и бедренного пояса, что значительно облегчает перенесение соударения. Трёхточечный ремень был изобретён Нильсом Болином, и впервые был применён в серийном автомобиле Volvo PV 544 в 1959 году[5].
До 1980-х годов трёхточечные ремни преимущественно использовались только на передних сиденьях автомобилей; задние сиденья были оборудованы либо поясными, либо плечевыми ремнями безопасности. Однако свидетельства в пользу того, что поясные ремни могут привести к смещению позвонков и параличу («синдром ремня безопасности») привели к пересмотру правил безопасности практически во всех развитых странах, и было принято требование оборудования трёхточечными ремнями всех сидений. С 1 сентября 2007 года все новые автомобили, продаваемые в США, оснащаются трёхточечными ремнями.
Помимо изменений в правилах, «синдром ремня безопасности» привёл к ряду судебных процессов. В частности, в Лос-Анджелесе процесс завершился вердиктом жюри присяжных оштрафовать компанию Ford на 45 миллионов долларов.
Пристёгивать трехточечными ремнями детей и вообще людей с небольшим торсом не рекомендуется, так как при типичных габаритах сиденья и положении точек крепления верхний сегмент ремня будет проходить в опасной близости к горлу пристёгнутого.
Трехточечные ремни бывают также двух видов: инерционные и неинерционные.
Инерционные: это именно те ремни, которые мы сейчас привыкли видеть практически на всех более-менее современных автомобилях. В непристёгнутом состоянии инерционный ремень втягивается специальным устройством, и, таким образом, располагается вдоль стенки салона. Чтобы пристегнуться инерционным ремнём, нужно вытянуть его и закрепить в замке для ремня. После отстегивания такой ремень автоматически возвращается на своё место.
Неинерционные: такие ремни автоматически в отстегнутом состоянии не убираются, а остаются лежать на сиденье. Есть существенная разница в том, как правильно пристегнуться инерционным ремнём и неинерционным. Если инерционный ремень автоматически подстроит свою длину и будет плотно удерживать человека сам, то для неинерционного ремня необходимо предварительно подобрать длину лямки. В пристёгнутом состоянии длина должна быть такой, чтобы между лямкой и грудной клеткой помещалась ваша ладонь. Не нужно ни слишком ослаблять ремень, ни слишком затягивать, так как это может привести к травмам.
Также существуют ремни с преднатяжителем. Преднатяжитель срабатывает во время аварии: он регулирует силу удержания человека ремнём.
Многоточечные
Применяются в пилотских кабинах самолётов и вертолетов, гоночных автомобилей и т. д. В гоночных автомобилях пяти- и шеститочечные ремни безопасности служат, помимо основного назначения, в качестве дополнительного средства боковой поддержки, удерживая тело водителя на водительском сиденье. В настоящее время в отдельных сериях таких как NASCAR, NHRA, USAC часто используют восьми-девяти и даже десятиточечные ремни безопасности. это связано с особыми видами перегрузок, обычных для этих автогонок.
В самолётах гражданской авиации пилоты обычно пристёгиваются четырёхточечными ремнями, а в военных — пяти- и шеститочечными. В космических кораблях также применяются многоточечные ремни безопасности. В автомобильных детских удерживающих устройствах (автолюльках и автокреслах) для пристёгивания ребёнка к устройству часто используют пятиточечные ремни.
Применение ремней безопасности
В большинстве стран правилами дорожного движения узаконено требование обязательно использовать ремни безопасности (при условии, что транспортное средство оборудовано ими). В России Правила дорожного движения требуют обязательное использование ремней безопасности для водителя и всех пассажиров, в том числе находящихся на заднем сиденье:
Водитель механического транспортного средства обязан: …При движении на транспортном средстве, оборудованном ремнями безопасности, быть пристёгнутым и не перевозить пассажиров, не пристёгнутых ремнями.Пункт 2.1.2 Правил дорожного движения[2]
Нарушение этого правила влечет наложение административного штрафа в размере 1000 руб[6].
Детские автокресла
Штатные ремни безопасности рассчитаны на габариты взрослого человека. Их использование без дополнительных приспособлений для фиксации детей при аварии может привести к перелому позвоночника, так как детские шейные позвонки ещё не окрепли и при столкновении не способны удержать тяжёлую голову. Дети на штатных сиденьях, пристёгнутые обычными трехточечными ремнями безопасности, получают травмы в пять раз чаще, чем дети, сидящие в детских сиденьях, подобранных по росту и комплекции[1].
В России при перевозке детей в возрасте до 12 лет обязательно использовать детские автокресла или бустеры, которые позволяют без вреда использовать ремень безопасности. Нарушение влечет штраф 3000 руб.
Использование вместе с подушкой безопасности
Использование ремней безопасности обязательно при наличии рядом с местом водителя или пассажира хотя бы одной подушки безопасности. Алгоритм раскрытия подушек разрабатывается в предположении, что водитель (пассажир) во время их раскрытия пристёгнут ремнём. Поэтому срабатывание подушек в момент неконтролируемого резкого смещения тела человека при аварии может привести к непредсказуемым последствиям. Например, при фронтальном ударе непристёгнутый водитель получит раскрывающейся подушкой безопасности удар в голову, по силе превосходящий удар о переднюю панель. В некоторых современных автомобилях раскрытие подушек безопасности при непристёгнутых ремнях блокируется.
В других транспортных средствах
Применяться в самолётах, космических кораблях, поездах - ремни безопасности для верхних полок, в аттракционах, машинках в парке развлечений, в автобусах, грузовиках.
Эффективность ремней безопасности
Около 70 % спасений в критичных авариях обеспечивают именно ремни (для сравнения: подушки безопасности — 20 %)[1].
Применение ремня безопасности уменьшает риск гибели водителя:
- При фронтальном (лобовом) столкновении — в 2,3 раза.
- При боковом — в 1,8 раза.
- При опрокидывании — в 5 раз. При опрокидывании автомобиля ремни позволяют избежать ударов о внутренние части автомобиля, фиксируя положение пассажиров[1].
Применение ремней безопасности снижает вероятность гибели и получения тяжёлых травм для пассажиров:
- Переднего сидения — на 40-50 %.
- Заднего сидения — на 25 %.
Для наибольшей эффективности необходимо пристёгиваться водителю и всем пассажирам — непристёгнутый пассажир во время аварии начинает на большой скорости перемещаться по салону и своим телом может нанести тяжёлые травмы водителю и другим пассажирам[1].
Устройства удлинения и амортизации в ремнях безопасности автомобилей. Краткая характеристика применения
Ежегодно на дорогах гибнет 30 тыс. россиян[7]. Необходимость применения устройств удлинения и амортизации в ремнях безопасности можно подтвердить следующим примером.
В телевизионной программе «Разрушители мифов» (01/03/11, ТV3) эксперты провели показ ряда публичных испытаний автомобилей. Легковой автомобиль на скорости 80 км/час осуществил лобовое столкновение с препятствием. При этом перегрузка, зафиксированная в этом столкновении, достигла 58g. Передняя часть автомобиля была смята на величину, достигающую 1 м.
В данном случае возникает проблема применения в ремнях безопасности более эффективных технологий защиты человека от лобовых столкновений и многократных опрокидываний. Возникающие при этом перегрузки необходимо снизить многократно с использованием новейших технологий. Эти технологии могут быть реализованы устройствами удлинения и амортизации или комбинированными технологиями безопасности.
Устройства удлинения и амортизации ремня безопасности обеспечивают возможность снижения ударной и вибрационной нагрузки на человека и частично на аппаратуру, размещённых в автомобиле. Снижение ударной и вибрационной нагрузки достигается за счёт эффективного энергопоглощения, а также изменения направления векторов кинетической энергии, воздействующих на человека.
Простейшие технические решения устройств удлинения и амортизации ремней безопасности могут быть следующими.
Устройства удлинения ремня безопасности
Устройства удлинения ремня безопасности предназначены для снижения кинетической энергии человека и реализуют следующие циклы: удлинения и фиксации ремня в случае аварии с возможностью управления энергией воздействия на человека. Возможны к реализации также циклы повторного удлинения и амортизации.
Устройства удлинения, как правило, размещены в нижней части ремня безопасности и содержат устройства, обеспечивающие удлинение ремня при заданной динамической нагрузке на определённую длину. Этим удлинением снижается ударная нагрузка на человека.
Устройства удлинения ремня безопасности могут быть выполнены в виде:
- зафиксированной петли в ленте ремня безопасности;
- свободного конца ремня безопасности, закреплённого в устройстве фиксации;
- дополнительного тросика, используемого в устройстве удлинения;
- устройства перемещения вдоль ленты ремня безопасности;
- устройства растяжения ремня безопасности;
- устройства проскальзывания ремня безопасности.
Возможны также другие технические решения, используемые в устройствах удлинения, в которых происходит удлинение ремня безопасности на заданную длину.
Простейший пример технического решения устройства удлинения может быть следующим.
Петля ремня безопасности, скреплённая прошивочными нитями
В нижней части ремня безопасности размещена петля, скреплённая специальными прошивочными нитями. Снижение нагрузки на человека обеспечивается за счёт разрыва швов при определённой нагрузке. Тем самым снижается кинетическая энергия человека и соответственно травматизм при аварии автомобиля.
Основной недостаток — это защита человека только от однократной ударной нагрузки, например, при лобовом столкновении. В случаях многократных опрокидываний автомобиля защита человека минимальна. Вместе с тем, это простейшее техническое решение используется многими автопроизводителями.
Амортизация ремня безопасности
Осуществляется с помощью упругих элементов, размещённых в устройстве фиксации, что позволяет защищать человека и аппаратуру от продолжительных ударных и вибрационных нагрузок незначительной амплитуды при езде по пересеченной местности.
Устройства амортизации могут быть выполнены в виде простейших пружин или эластичного фрагмента ленты ремня безопасности. Амортизатор одной своей частью должен быть соединён с лентой ремня безопасности, а второй своей частью — с устройством фиксации в виде обычной защелки.
Резюме
Рассмотренные в данной статье конструктивные варианты ремней безопасности, а также устройств удлинения и амортизации, фактически являются примерами принципов формирования новых направлений конструирования систем безопасности автомобиля.
См. также
Ссылки
Примечания
- Нужны ли ремни безопасности? (недоступная ссылка). Дата обращения: 15 апреля 2012. Архивировано 26 августа 2014 года.
- Пункт 2.1.2 Архивировано 14 июня 2012 года. Правил дорожного движения
- Shoulder harnesses are best. // Flight International. — 25 May 1985. — Vol. 127 — No. 3961 — P. 16 — ISSN 0015-3710.
- Сьюзан Адамс: «Малоизвестные изобретатели, изменившие мир: Нильс Болин — Трехточечный ремень безопасности» Архивная копия от 27 октября 2013 на Wayback Machine. Forbes.ua, 24.10.2013
- Volvo Cars airbag celebrates 20 years (англ.) (недоступная ссылка). Volvoclub.org.uk (26 мая 2007). Дата обращения: 29 августа 2009. Архивировано 9 октября 2009 года.
- Статья 12.6 КОАП РФ. «Нарушение правил применения ремней безопасности или мотошлемов».
- 5 Канал. Открытая студия. 01/04/11; ДТВ. Дорожные войны