مجله مجازی تیونر

كیسه های هوا هم مانند كمربند ایمنی در سال های اولیه ، موضوع تحقیقات و آزمون های جدی دولتی و صنعتی هستند . در این مقاله به كیسه های هوا و اینكه آنها چگونه كار می كنند، مشكلات آنها چیست و تكنولوژی آنها به چه سمتی پیش می رود خواهیم پرداخت . 

در ادامه ی مطلب با ما همراه باشید...

طی سال های طولانی كمربندهای ایمنی تنها وسیله مهاركننده كنش پذیر در خودروها بوده اند . در عین حال در این مدت بحث های زیادی در مورد ایمنی آنها بخصوص در مورد كودكان مطرح شده است ، ولی به مرور زمان در اكثر كشورها كمربندهای ایمنی شامل مقررات اجباری شده اند . آمار و ارقام نشان می دهد كه استفاده از كمربندهای ایمنی جان هزاران نفر را در تصادفات نجات داده است . كیسه های هوا نیز طی سالهای طولانی در حال توسعه بوده اند . ایده استفاده از یك بالش نرم در برابر برخورد ، بسیار جذاب بوده و اولین ثبت اختراع در مورد یك وسیله قابل انبساط برای فرود آمدن در آن در هنگام تصادف برای هواپیماها طی جنگ جهانی دوم انجام شده است ! در دهه ۸۰ اولین كیسه هوای تجاری شده در خودروها ظاهر شد . از سال ۱۹۹۸، وجود كیسه های هوا در هر دو سمت راننده و سرنشین جلو در آمریكا الزامی شده است ( كامیونت های سبك نیز از سال ۱۹۹۹ تحت این قانون درآمدند ) . تاكنون آمار نشان داده كه كیسه های هوا ریسك مرگ را در تصادفات روبرو حدود ۳۰ درصد كاهش داده است . استفاده از كیسه های هوای نصب شده در صندلی و درها جدیدتر است . اگر چه آنها به گستردگی كیسه های هوای نصب شده در فرمان و داشبورد مورد استفاده قرار نمی گیرند . برخی از كارشناسان بر این عقیده اند كه طی سالیان آتی تعداد كیسه های هوای خودروها از دو به شش تا هفت خواهد رسید .

اصول اولیه : 

پیش از پرداختن به اصول خاص بهتر است به مرور اطلاعات خود درباره قوانین حركت ( نیوتن ) بپردازیم . اول اینكه ما می دانیم كه اجسام در حال حركت دارای اندازه حركت ( مومنتوم ) ( حاصلضرب جرم و ساعت یك جسم )هستند . در صورتیكه یك نیروی خارجی بر جسم وارد نشود آن جسم به حركت خود با سرعت و جهت خود ادامه خواهد داد . خودروها از اجسام متعددی تشكیل شده اند كه شامل خود خورد و اجسام مهار نشده درون آن و البته سرنشینان می شود . اگر این اجسام مهار نشوند ، حتی در صورت توقف خودرو در اثر تصادف ، آنها با سرعتی كه خودرو دارد به حركت خود ادامه می دهند .  متوقف كردن یك جسم دارای مومنتوم مستلزم اعمال نیرو به آن در یك دوره زمانی است . وقتی یك خودرو دچار تصادف می شود ، نیروی موردنیاز برای متوقف كردن اجسام بسیار زیاد است چرا كه مومنتوم در لحظه تغییر كرده در حالی كه برای سرنشینان این طور نبوده است و وقت زیادی نیز برای این كار وجود ندارد. هدف هر سیستم مهاركننده كمكی ، كمك به متوقف كردن سرنشین با ایجاد كمترین آسیب ها به وی است . كاری كه یك كیسه هوا انجام می دهد كاهش سرعت سرنشین به صفر با كمترین یا بدون آسیب است . محدودیت هایی كه كیسه هوا با آنها درگیر است ، زیاد است . كیسه هوا باید در كسری از ثانیه در فضای بین سرنشین و فرمان یا داشبورد عمل كند . برای آنكه سیستم بتواند به جای آنكه سرنشین را بصورت ناگهانی متوقف كند ، حركت آن را آرام كند ، حتی كوچكترین مقدار فضا و زمان ارزشمند است . در كیسه هوا سه قسمت وجود دارد كه می تواند به انجام این كار بزرگ یاری دهد : 

▪ كیسه كه از پارژه نایلونی نازكی ساخته شده كه درون فرمان یا داشبورد ( و اخیراً درون صندلی و در ) تا می شود و قرار می گیرد. 

▪ سنسور كه وسیله ای است كه به كیسه فرمان باد شدن را می دهد . باد شدن در صورتی رخ می دهد كه برخوردی با نیروی با نیروی معادل برخورد یك دیوار آجری با سرعت ۱۰ تا ۱۵ مایل بر ساعت ( ۱۶ تا ۲۴ كیلومتر بر ساعت ) ایجاد شود . وقتی تغییر جرم باعث بسته شدن اتصال برقی شود ، سوئیچ مكانیكی زده شده و به سنسور پیام می دهد كه تصادف رخ داده است . سنسور اطلاعات را از یك شتاب سنج كه درون میكروچیپ قرار دارد دریافت می كند . سیستم بادكننده كیسه هوا موجب واكنش آزید سدیم ( Na N۳ ) با نیترات سدیم ( Propellant ) جامد را مشتعل كرده و به سرعت می سوزد تا حجم بزرگی از گاز را برای باد كردن كیسه هوا به وجود بیاورد . به این ترتیب كیسه هوا از قسمت ذخیره شده خود با سرعت ۲۰۰ مایل بر ساعت ( ۳۲۲ كیلومتر بر ساعت ) یعنی سریعتر از یك چشم بر هم زدن از هم باز می شود . یك ثانیه بعد ، برای آنكه سرنشین بتواند حركت كند ، گاز به سرعت از سوراخ های درون كیسه تخلیه شده و كیسه را از حالت باد شدن در می آورد.

كیسه هوا و سیستم بادكننده ذخیره شده در فرمان :

گرچه همه این فرآیند تنها در یك بیست و پنجم ثانیه رخ می دهد ولی زمان اضافی ایجاد شده برای جلوگیری از یك جراحت جدی كافی است . ماده پودری كه از كیسه هوا آزاد می شود آرد ذرت عادی یا پودر تالك است كه توسط سازنده برای نچسبیدن تاهای كیسه به هم در هنگام ذخیره كیسه هوا استفاده شده است . سیستم بادكننده از یك پیشران جامد و یك جرقه زن استفاده می كند .

توسعه ایده :

همانطور كه گفته شد براساس مجله Scientific American ایده اولیه استفاده از بالش سریع بادشونده برای ممانعت از جراحات تصادفات قبل از آن در دهه ۱۹۸۰ توسط وزارت راه آمریكا برای استفاده از خودروها اجباری شود دارای یك پیشینه طولانی است . اولین اختراع وسیله بادشونده برای تصادفات برای هواپیماها طی جنگ جهانی دوم ثبت شده است . تلاش های اولیه برای استفاده از كیسه هوا برای خودروها با موانع قیمت بالا و مشكلات فنی مرتبط با ذخیره و آزادسازی گاز فشرده مواجه شد . پژوهشگران در جستجوی پاسخگویی به سؤالات زیر بودند : 

۱) آیا درون خودرو فضای كافی برای مخزن گاز وجود دارد ؟ 

۲) آیا می شود گاز را برای مدت زمان عمر خودرو در آن به صورت ذخیره شده نگه داشت ؟ 

۳) آیا كیسه هوا را میتوان به سرعت و با اطمینان در شرایط مختلف آب و هوایی منبسط كرد بدون آنكه صدای انفجار گوش خراشی ایجاد شود ؟ 

نیاز به مجموعه واكنش های شیمیایی وجود داشت كه نیتروژن ایجاد كند و كیسه را باد كند . بادكننده های پیشران جاد ( Propellant Inflators Solid ) در دهه ۱۹۷۰ به كمك این ایده آمدند . گرچه از نظر تاریخی كیسه های هوا در ابتدا برای استفاده توسط سرنشینان بدون كمربند ایمنی طراحی شده بود ولی در همان روزهای اولیه شروع ایده كیسه هوا برای خودروها ، كارشناسان هشدار داده بودند كه این وسیله جدید باید به صورت پشتیبان و همراه با كمربند ایمنی استفاده شود . كمربندهای ایمنی باز هم كاملاً ضروری هستند چرا كه كیسه های هوا فقط در تصادفات روبرویی كه با سرعت بیش از ۱۰ مایل بر ساعت ( ۱۶ كیلومتر بر ساعت ) رخ دهد عمل می كنند . در مورد برخوردها و تصادفات جانبی ، تصادفات از عقب و برخوردهای ثانویه فقط كمربندهای ایمنی می توانند كمك كنند ( گرچه امروزه كیسه های جانبی هوا نیز در حال رواج هستند ) . با وجود پیشرفت فناوری ، كیسه های هوا فقط وقتی موثر هستند كه همراه با یك كمربند شانه و ران استفاده شوند . كمربند اینمی سرنشین را در موقعیت خود نگه می دارد، در حالی كه كیسه هوا یك مانع نرم برای توقف اعضای بدن او فراهم می آورد.  كیسه های هوا جراحات منجر به مرگ را در مورد رانندگان ۱۱ درصد و در مورد سرنشینان بزرگسالان ۱۳ درصد كاهش می دهد . حفاظت ایجاد شده توسط كیسه هوا به علاوه كمربند ایمنی قابل مقایسه با هیچ نوع حفاظت دیگری نیست . مطالعات نشان می دهند كه در یك برخورد ، سرنشینانی كه توسط كمربند ایمنی و كیسه هوا محافظت می شوند ۵۰ درصد كمتر از سرنشینان مهار نشده دچار آسیب های مرگبار و جراحات جدی خواهند شد .

ایمنی :

پس از مدت كمی دریافتند نیروی یك كیسه هوا می تواند به كسانی كه در فاصله نزدیك به آن قرار می گیرند ، آسیب بزند چرا كه یك عامل ایجاد خطر در مورد كیسه های هوا امكان برخورد آنها با صورت یا گردن است . پژوهشگران دریافته اند كه ناحیه خطر برای كیسه هوای راننده در محدوده ۲ تا ۳ اینچی ( ۵ تا ۸ سانتیمتری ) محل باد شدن قرار دارد . بنابراین قرار گرفتن در فاصله ۱۰ اینچی ( ۲۵ سانتیمتری ) از كیسه هوای راننده ، حاشیه ایمنی مناسب را ایجاد می كند . این فاصله از مركز فرمان تا قفسه سینه اندازه گیری می شود ، اگر راننده در فاصله كمتری از این فاصله قرار گیرد ، باید فاصله خود را به یكی از روش های زیر بیشتر كند : 

▪ با عقب بردن صندلی تا جای ممكن به صورتیكه پاها به راحتی به پدال ها برسند .