همه آن چیزی که باید درباره ایربگ بدانید

سالها بود که کمربند ایمنی تنها شکل ایمنی غیرفعال را در خودروهای ما فراهم می کرد. مباحثاتی درباره ایمنی آنها به ویژه در رابطه با کودکان مطرح شد اما با گذشت زمان، بسیاری از کشورها قوانین اجباری برای استفاده از کمربند ایمنی را تصویب کردند. آمارها نشان می دهد که استفاده از کمربند ایمنی جان هزاران نفر را که ممکن بود در اثر تصادف از بین بروند را نجات داده است.

تاریخچه ایربگ یا کیسه هوا

مفهوم کیسه هوا یا ایربگ(به انگلیسی Airbag) به عنوان یک بالش نرم برای فرود در هنگام تصادف مانند کمربند ایمنی سالهاست که مورد استفاده قرار می گیرد. اولین اختراع ثبت شده در مورد چنین مفهومی برای هواپیماهای مورد استفاده در طول جنگ جهانی دوم ثبت شد. در دهه 1980 ، اولین کیسه های هوایی تجاری در خودروها ظاهر شد.

کلیه خودروهای جدید فروخته شده در ایالات متحده از سال 1998 تاکنون ملزم به داشتن کیسه های هوایی در طرف راننده و مسافر شدند. همچنین کامیون های سبک در سال 1999 نیز تحت کنترل این قانون قرار گرفتند. آمار نشان می دهد تا به امروز کیسه های هوا خطر مرگ در تصادف مستقیم جلو را حدود 30 درصد کاهش داده اند. پس از مدتی نیز کیسه های هوای جانبی نصب شده در صندلی و پنل های  خودرو تولید شدند. امروزه برخی از اتومبیل ها از داشتن کیسه های هوای دوگانه به شش یا حتی هشت کیسه هوا فراتر رفته اند.

در این مقاله با علم پشت کیسه هوا، نحوه کار دستگاه، مشکلات آن و آینده این فناوری آشنا خواهید شد.

قوانین حرکت

قبل از اینکه به جزئیات بپردازیم، بگذارید دانش خود را در مورد قوانین حرکت مرور کنیم. نخست می دانیم که اجسام در حال حرکت دارای مومنتوم یا تکانه هستند که حاصل ضرب جرم و سرعت آن جسم است. تا زمانی که یک خارجی به جسمی وارد نشود، آن جسم با سرعت و جهت فعلی خود حرکت می کند. اتومبیل ها از چندین جزء از جمله شاسی یا بدنه، اشیاء داخل اتومبیل و البته مسافر را تشکیل می دهند. اگر این اشیاء مهار نشوند، آنها با هر سرعتی که خودرو در حال حرکت است، به حرکت خود ادامه می دهند، حتی اگر ماشین با برخورد متوقف شود.

متوقف کردن حرکت یک شیء نیاز به اعمال نیرو در یک دوره زمانی خاص دارد. هنگامی که یک اتومبیل تصادف می کند، نیروی مورد نیاز برای متوقف کردن اجسام درون آن بسیار بزرگ است زیرا سرعت خودرو به دلیل تصادف در یک بازه زمانی خیلی کوتاه تغییر کرده است در حالی که این اتفاق برای سرنشینان خودرو رخ نداده است؛ همچنین زمان زیادی نیز برای این کار وجود ندارد. هدف از هر سیستم مهار اضافی، کمک به متوقف کردن مسافر و کاهش حداکثری صدمه وارده به آنهاست.

کاری که یک کیسه هوا یا ایربگ می خواهد انجام دهد این است که سرعت مسافر را با صدمه اندک یا بدون آسیب رساندن به وی به صفر برساند. محدودیت هایی که کیسه هوا در هنگام عمل باید در درون خود داشته باشد بسیار زیاد است. کیسه هوا در فاصله ای به اندازه فاصله بین مسافر و فرمان یا مسافر و داشبورد قرار دارد و در کسری از ثانیه، فرصت انجام وظیفه دارد. این محدودیت هم به لحاظ مکان و هم به لحاظ زمان در هنگام  وقوع حادثه بسیار با ارزش است.

ایربگ چگونه کار می کند؟

هدف از کیسه هوا، کاهش سرعت حرکت رو به جلوی مسافر، تا حد ممکن در کسری از ثانیه است. سه قسمت در کیسه هوا وجود دارد که به تحقق این شاهکار کمک می کند:

خود کیسه هوا که از مواد نایلونی نازک ساخته شده است و در قسمت فرمان، داشبورد، صندلی و درب خودرو تعبیه شده است.

در زمان تصادف، ضربه توسط سنسور تعبیه شده در خودرو و یا توسط یونیت ایربگ تشخیص داده شده و مورد بررسی و آنالیز قرار می گیرد، چنانچه مقدار ضربه در حدی باشد که لازم باشد تا کیسه هوا عمل کند، دستور عمل کردن ایربگ به آن ایربگ صادر می شود و ولتاژی به آن ارسال می گردد که موجب می شود تا آن یونیت ایربگ تحریک شده و عمل نماید.

سیستم تورمی کیسه هوا بر اثر واکنش سدیم آزید (NaN3) با نیترات پتاسیم (KNO3) برای تولید گاز نیتروژن عمل می کند. انفجارهای گرم نیتروژن کیسه هوا را باد می کند.

تلاش های اولیه برای استفاده از ایربگ در درون خودرو با موانعی همچون  بحث هزینه آن و موانع فنی مانند ذخیره و رها سازی گاز فشرده مورد استفاده در آن به همراه بود. محققان از خود می پرسیدند:

- آیا فضای کافی در درون خودرو برای قرار دادن محفظه گاز وجود دارد؟

- آیا گاز می تواند تا پایان عمر خودرو در فشار بالا محبوس بماند؟

- چگونه می توان کیسه ای ساخت که به سرعت و در دماهای مختلف بدون ایجاد صدای انفجار مهیب، عمل کند؟

آنها به دنبال راهی برای ایجاد یک واکنش شیمیایی برای تولید نیتروژن جهت باد کردن کیسه هوا بودند. در همین زمان بود که باد کننده های کوچک با سوخت جامد در دهه 1970 به نجات آنها آمد.

این سیستم باد کردن  شبیه تقویت کننده موشک های جامد است. سیستم کیسه هوا یک پیشراننده جامد را آتش می زند که به سرعت می سوزد تا حجم زیادی از گاز را برای باد کردن کیسه ایجاد کند. کیسه پس از آن به معنای واقعی کلمه از محل نصب خود با سرعتی تا حدود حداکثر 322 کیلومتر در ساعت خارج می شود که سریعتر از پلک زدن است! در کسری از ثانیه ، گاز به سرعت از طریق سوراخ های کوچکی که بر روی کیسه هوا تعبیه شده است،خارج می شود.

با وجود اینکه کل فرآیند فقط در یک بیست و پنجم ثانیه انجام می شود ، این زمان اضافی برای جلوگیری از صدمات جدی کافی است. ماده ریزی که از کیسه هوا آزاد می شود، پودر معمولی ذرت یا تالکوم است که توسط سازندگان کیسه هوا برای قابل انعطاف نگه داشتن و نرم کار کردن کیسه ها استفاده می شود.

اولین خودروهای مجهز به ایربگ رنو

شرکت خودروسازی رنو فرانسه که همواره امنیت و راحتی راننده و سرنشینان خودرو را از اولویت های اصلی خود می داند در سال 1993 خودروهای رنو کلیو، رنو 19 و رنو سافران را به کیسه هوای راننده تجهیز کرد. البته این تنها آغاز راه بود و این شرکت 5 سال بعد محصولات خود را با کیسه های هوای سمت راننده و سرنشین جلو به بازار عرضه کرد.

نکات ایمنی کیسه هوا

از روزهای اولیه استفاده از کیسه های هوای خودکار کارشناسان هشدار داده اند که از کیسه های هوا به صورت هماهنگ با کمربند ایمنی استفاده شود. کمربند ایمنی هنوز کاملاً ضروری بود زیرا کیسه های هوا فقط در برخوردهای از جلو که در سرعت بیش از 6 کیلومتر در ساعت رخ می داد کار می کردند. تنها کمربند ایمنی می تواند به هنگام لغزش، تصادفات از بغل و تصادف از عقب به کمک سرنشینان بیاید اگرچه امروزه استفاده از کیسه های هوای جانبی در حال گسترده تر شدن است. حتی با پیشرفت تکنولوژی، کیسه های هوا فقط در صورت استفاده از کمربند ایمنی موثر هستند.

طولی نکشید که رانندگان متوجه شوند که نیروی آزاد شده از کیسه هوا می تواند به کسانی که بسیار نزدیک آن هستند آسیب برساند. محققان مشخص کرده اند که منطقه خطر برای کیسه های هوای راننده 5 تا 8 سانتی متراول زمان باز شدن ایربگ است. بنابراین رانندگان با قرار گرفتن در فاصله 25 سانتی متری  از کیسه هوای راننده ، حاشیه ایمنی کاملی را برای خود ایجاد می کنند. این فاصله باید از مرکز فرمان تا استخوان سینه راننده باشد.

در هنگام تنظیم صندلی دقت کنید که تا جایی که راحت هستید و پای شما به پدال ها می رسد صندلی خود را به عقب ببرید. همچنین می توانید پشتی صندلی را کمی زاویه بدهید تا به این ترتیب فاصله بیشتری از ایربگ داشته باشید. به علاوه صندلی یا فرمان را طوری تنظیم کنید که جهت ایربگ به سمت قفسه سینه شما باشد نه به سمت سر و گردن شما.

این قوانین برای کودکان متفاوت است. کیسه هوا می تواند به کودکی که نکات ایمنی را رعایت نکرده و خیلی نزدیک به آن نشسته است آسیب جدی برساند، همچنین این امکان وجود دارد که در هنگام ترمز اضطراری، کودک به سمت داشبورد خودرو پرتاب شود. اکثر کارشناسان معتقدند که نکات ایمنی زیر برای کودکان دارای اهمیت هستند:

- کودکان 12 ساله یا کوچکتر باید در صندلی متناسب با سن خود که روی صندلی عقب خودرو به درستی بسته شده بنشینند.

- نوزادان زیر یک سال یا کمتر از 10 کیلوگرم هیچگاه نباید روی صندلی جلو سمت شاگرد قرار بگیرند.

- در صورتی که کودک یک ساله ای روی صندلی جلوی خودروی ایربگ دار قرار بگیرد حتما باید درون صندلی مخصوص نوزاد و رو به سمت ایربگ قرار داشته باشد و صندلی باید به طور کامل، عقب رفته باشد.

تا همین اواخر، بیشتر اقدامات انجام شده در ایمنی خودرو در جلو و عقب آن بوده است با وجود اینکه 40 درصد از صدمات جدی ناشی از تصادفات جانبی و 30 درصد از کل تصادفات، تصادف از کنار بوده است. بسیاری از خودروسازان با تقویت درب ها، قاب درها، کف و سقف به این آمار واکنش نشان داده اند. اما خودروهایی که در حال حاضر کیسه های هوایی جانبی را ارائه می دهند، نشان دهنده موج جدید محافظت از سرنشینان است.

مهندسین می گویند که طراحی کیسه های جانبی مؤثر بسیار دشوارتر از طراحی کیسه های هوای جلو است. این امر به این دلیل است که بخش اعظمی از انرژی ناشی از برخورد از جلو توسط سپر، کاپوت و موتور جذب می شود و تقریباً 30 تا 40 میلی ثانیه طول می کشد تا این نیرو به سرنشین خودرو منتقل شود. در یک تصادف از بغل، فقط یک درب نسبتاً نازک و چند سانتیمتر فاصله سرنشین را از وسیله نقلیه جدا می کند. این بدان معناست که کیسه های هوای جانبی باید در پنج یا شش میلی ثانیه عمل کنند!

مهندسین ولوو روشهای مختلفی را برای نصب کیسه های هوای جانبی آزمایش کرده و نصب صندلی عقب را انتخاب کرده اند زیرا این امر بدون در نظر گرفتن نحوه قرارگیری صندلی، از مسافران در هر اندازه ای محافظت می کند. این ترتیب به آنها اجازه می دهد تا یک سنسور مکانیکی تحریک کننده را در طرفین کوسن های صندلی در زیر راننده و سرنشین جلو قرار دهند. این امر باعث می شود که کیسه هوا در قسمت آسیب ندیده خودرو باد نکند. نصب کل بسته کیسه هوا در صندلی عقب همچنین مزیت جلوگیری از عملکرد غیرضروری ایربگ را که ممکن است در اثر برخورد با عابران پیاده یا دوچرخه ایجاد شود، فراهم می کند. برای عمل کردن کیسه های هوای جانبی ، تصادف با سرعتی در حدودا 19 کیلومتر در ساعت باید رخ دهد.

کیسه هوای سر یا ساختار تیوبی بادی (ITS) شبیه سوسیس بزرگی است که برخلاف سایر کیسه های هوا، به گونه ای طراحی شده است که برای حدود 5 ثانیه متورم بماند تا در برابر ضربه های دوم یا سوم از سرنشینان محافظت کند. ITS با همکاری کیسه هوا جانبی، در بعضی از برخورد های جانبی محافظت بهتری را ارائه می دهد. گزینه دیگر برای محافظت از سر در تصادفات جانبی، کیسه هوای پرده ای است.

همه این موارد کاملاً روشن می کند که علم کیسه های هوا هنوز جدید و در حال توسعه سریع است. می توان انتظار پیشرفت های بسیاری را در این زمینه داشته باشیم زیرا طراحان ایده های جدیدی را ارائه می دهند .

در مقالات آتی نحوه فعال یا غیر فعال سازی ایربگ در محصولات رنو در کشورمان مانند رنو کولئوس، رنو تالیسمان، رنو داستر و ... را آموزش خواهیم داد.