اغلب ما تصور می کنیم که انفجار اتفاق بسیار وحشتناکی است، اما همیشه اینطور نیست. هرروز انفجارها جان مردم را نجات می دهند! اگر روزی از بد ماجرا تصادف کنید، با یک انفجار کنترل شده، یک کیسه هوا از درون داشبورد بیرون می آید و با گرفتن ضربه ناشی از تصادف، باعث کاهش آسیب وارده به بدن شما میشود. مکانیزم عملکرد کیسه های هوا بسیار ساده اما هوشمند است، زیرا آنها با سرعتی بیش از 300 کیلومتر بر ساعت باز می شوند و هیچ ماشینی نمی تواند با این سرعت تصادف کند. در ادامه به نحوه کار ایربگ یا کیسه هوا می پردازیم.
کیسه های هوا با فداکاری عروسک های به کار گرفته شده در تست تصادف، جان بسیاری از مردم را نجات داده اند. از سال 1949 از این عروسک ها برای تست تصادف که بخشی از مراحل طراحی خودرو بود استفاده میشد. اگر نمیتوانستیم با این عروسک ها نوآوری های ایمنی را آزمایش کنیم، هرگز قادر به استفاده عملی از آنها در خودروها نبودیم.
چرا تصادفات رانندگی آسیب زننده هستند؟
مانند همه اتفاقات دیگر در دنیا، تصادفات رانندگی هم از قوانین فیزیک و به طور خاص قوانین حرکت تبعیت میکنند. هر چیزی که حرکت میکند دارای جرم ( به بیان خیلی دم دستی و ساده یعنی یک جسم از چه مقدار ماده تشکیل شده و با سنگینی و وزن آن جسم ارتباط نزدیکی دارد) و سرعت ( کمابیش همان تندی است اما در یک جهت مشخص) است.
همچنین به شما توصیه می کنیم: آموزش انسیس فلوئنت (Ansys Fluent 18)
هر چیزی که دارای جرم و سرعت باشد، دارای انرژی جنبشی است و هرچقدر خودروی شما سنگین تر باشد و با سرعت بالاتری حرکت کند، انرژی جنبشی بیشتری دارد. حال اگر ناگهان بخواهید خودرو را متوقف کنید یا با چیزی برخورد کنید، این مسئله مشکل ساز می شود. زیرا این مقدار انرژی جنبشی خودروی شما باید به جسم دیگری انتقال پیدا کند یا جایی مصرف شود. بااینکه خودروها طوری طراحی شده اند که موقع تصاف مچاله شوند و ضربات را جذب کنند، اما انرژی آنها همچنان برای راننده و مسافرین بسیار خطرناک است.
هر چقدر سرعت حرکت شما بالاتر باشد، توقف سخت تر خواهد بود. زیرا انرژی جنبشی شما متناسب با مجذور سرعت است. هرچی انرژی جنبشی بالاتری داشته باشید، موقع توقف انرژی بیشتری باید از دست بدهید. اگر یک تصادف باعث توقف خودروی شما شود، هرچه سرعت خودرو بیشتر بوده باشد، تصادف شدیدتر و احتمال آسیب یا فوت شما بالاتر است. کیسه های هوا کمک میکنند بدن شما آهسته تراز حرکت بازایستد و به این ترتیب خطر آسیب یا مرگ را کاهش میدهند. ( نمودار مربوط به خودرو با مجموع وزن 1500 کیلوگرم)
مشکل این است که افراد داخل خودرو هم دارای جرم و سرعت هستند و حتی اگر خودرو توقف کند، بدن آنها تمایل به ادامه حرکت دارد. بر طبق این قانون پایه ای فیزیک ( با عنوان قانون اول حرکت نیوتون، که به نام فیزیکدان برجسته انگلیسی آقای آیزاک نیوتون نام گذاری شده است)، اجسام متحرک تا زمانی که چیزی (نیرویی) آنها را متوقف کند، تمایل به ادامه حرکت دارند.
دهه هاست که در خودروها کمربند ایمنی تعبیه شده است، اما آنها قادر به فراهم کردن محافظت کافی برای سرنشینان نیستند. بزرگترین نقص آنها این است که فقط بدن شما را محکم نگه میدارند و به هیچ عنوان سر شما را که وزنی بین سه تا شش کیلوگرم ( به اندازه چند کیسه شکر) دارد، ثابت نگه نمیدارند.
بنابراین حتی اگر بدن شما محکم به صندلی بسته شده باشد، طبق قانون اول نیوتون سر شما به حرکت ادامه میدهد و با شدت زیاد به فرمان یا شیشه جلوی خودرو برخورد میکند. اینجاست که کیسه هوا وارد عمل می شود.
کیسه هوا یا ایربگ چه نقشی دارد؟
یک عروسک تست تصادف معمولی دارای 130 حسگر متفاوت است. این عروسک که نامش آدام است، طوری طراحی شده است که مانند یک انسان عرق کند تا محققین بتوانند شرایط آب و هوایی درون خودرو را بسنجند!
کیسه های هوا با عنوان سیستم بازدارنده‌ی تکمیلی (SRS) یا سیستم بازدارنده تکمیلی بادی (SIR) شناخته میشوند که به نظر میرسد نامگذاری درست تری باشد. “تکمیلی” در اینجا به این معناست که کیسه هوا برای کمک به کمربند جهت محافظت شما طراحی شده است، نه برای اینکه جایگزین کمربند شود ( تکیه بر کیسه هوا برای محافظت، بدون بستن کمربند ایمنی میتواند بسیار خطرناک باشد).
به محض اینکه خودرو در یک تصادف شروع به کاهش سرعت می کند، کیسه هوا باد می شود و وقتی سر شما به آن برخورد میکند، خالی می شود. اگر کیسه هوا به موقع خالی نشود، سر شما بعد از برخورد با آن به شدت به عقب هل داده میشود و سر و گردن دچار آسیب می شوند.
کیسه های هوا چقدر موثر هستند؟
به نظر می رسد کیسه های هوا ایده خیلی خوبی باشند، اما دانشمندان نیاز به مدرک محکمی برای اثبات این ادعا دارند: آیا مدرکی وجود دارد که نشان دهد کیسه های هوا باعث کاهش نرخ تلفات ناشی از تصادفات رانندگی میشوند؟ در سال 1995، آدریان لوند و سوزان فرگوسن نتایج پژوهش بزرگ خود را در این رابطه منتشر کردند. آنها به مدت 8 سال از سال 1985 تا 1993 تصادفات جاده ای را که در ساعات شبانه رخ می دادند را بررسی کردند. آنها دریافتند که کیسه های هوا نرخ تلفات را در تصادفات شاخ به شاخ 23 تا 24 درصد و در همه تصادفات 16 درصد کاهش می دهند.
این پیشرفت بزرگی است، اما باید توجه داشت که شدت باز شدن کیسه های هوا زیاد است و این میتواند خطرناک باشند. بیشتر خطر کیسه های هوا متوجه کودکان است، با اینحال بزرگسالان نیز با احتمال خیلی کمی در خطر آسیب چشمی یا کاهش شنوایی قرار دارند. کیسه های هوا میتوانند جان شما را نجات دهند و پذیرفتن ریسکی ناچیز برای استفاده از آنها ممکن است عادلانه به نظر برسد. با اینحال، باید از خطرات بالقوه کیسه های هوا آگاهی داشته باشیم تا بتوانیم طراحی آنها را بهبود ببخشیم. کیسه های هوای امروزی (معرفی شده از اواخر دهه 1990) با شدت کمتری نسبت به نسل های قبل باز میشوند و طبق شواهد با این طراحی، بدون افت عملکرد حفاظتی کیسه های هوا، نرخ تلفات ناخواسته (ناشی از باز شدن کیسه های هوا) به خصوص در بین کودکان کاهش یافته است.
ایربگ چگونه کار می کند؟
- وقتی خودرو با چیزی برخورد میکند، کاهش سرعت فورا شروع می شود.
- شتاب سنج (یک چیپ الکترونیکی که میزان شتاب یا نیرو را اندازه گیری می کند) تغییر سرعت را تشخیص می دهد.
- اگر میزان کاهش سرعت به اندازه کافی بزرگ باشد، شتاب سنج مدار کیسه هوا را فعال میکند. ترمز کردن در حالت عادی، نیروی کافی را برای این کار تولید نمی کند.
- مدار کیسه هوا یک جریان الکتریکی تولید می کند که از یک عنصر حرارتی عبور میکند ( کمی شبیه به سیم های توستر).
- عنصر حرارتی یک ماده منفجره شیمیایی را مشتعل میکند. در کیسه های هوای قدیمی از سدیم آزید به عنوان ماده منفجره استفاده می شد. در کیسه های هوای امروزی از مواد دیگری استفاده می شود.
- با مشتعل شدن ماده منفجره، حجم زیادی گاز بی ضرر تولید میشود ( معمولا نیتروژن یا آرگون) و وارد کیسه نایلونی که پشت فرمان خودرو تعبیه شده است، می شود.
- با انبساط کیسه، پوشش پلاستیکی از پشت فرمان خارج میشود و جلوی صورت راننده باد میشود. کیسه با ماده ای گچی مثل پودر تالکوم پوشانده شده است تا راحت تر باز شود.
- راننده ( که در اثر ضربه به جلو پرتاب شده) با کیسه پر از گاز برخورد می کند. این باعث میشود که گاز داخل کیسه از طریق سوراخ های کوچک دور آن تخلیه شود. تا زمان توقف خودرو، کیسه باید کاملا تخلیه شده باشد.
موضوع مرتبط: آموزش شناخت قطعات و تعمیر خودرو به زبان فارسی
مخترع کیسه هوا چه کسی است؟
طرح اصلی کیسه هوا متعلق به جان هتریک مربوط به سال 1953. سه طرح مختلف به ترتیب مکانیزم عملکرد کیسه هوا (بزرگترین طرح)، فرمان از دید راننده ( طرح پائین سمت راست) و کیسه هوا از دید سرنشین کنار راننده ( طرح بالا سمت راست) را نشان میدهند. کیسه توسط یک وزنه سنگین (آبی) که به یک فنر (زرد) درون سیلدر قرمز در سمت راست متصل است، کنترل میشود. با وارد شدن ضربه، وزنه فنر را به سمت راست هل میدهد، سوپاپ داخل لوله (فیروزه ای) باز می شود و اجازه می دهد هوای فشرده از درون سیلندر (سبز) به لوله منتهی به کیسه وارد و کیسه پر شود.
اگر در اینترنت جستجو کنید، اسامی چند مخترع مختلف به چشمتان میخورد. اما چه کسی اولین بار ایده کیسه های هوا را مطرح کرد؟ به نظر میرسد اولین کسی که چنین ایده ای به ذهنش رسید جان دبلیو هتریک از اهالی نیوپورت در پنسیلوانیا بود. او برای اجتناب از برخورد یا یک قطعه سنگ بزرگ، خودرویش را از جاده منحرف کرد و در این تصاف تقریبا دخترش از شیشه جلوی خودرو به بیرون پرتاب شد.
او اختراع خود با عنوان “کیسه هوای ایمنی برای خودروها” را در 5 آگوست 1952 ثبت کرد. با اینکه یک مخترع آلمانی به نام والتر لیندرر چند ماه پیش از هتریک طرحی موسوم به کیسه هوا را ثبت اختراع کرده بود، اما اختراع او پس از هتریک تائید شد و به نظر میرسد که هتریک و لیندرر هریک به صورت مستقل به این ایده رسیده بودند. پس از آن مخترعین زیادی این ایده را بهبود دادند.
مثلاً آلن کی برید (1927–2000) چندین روش مختلف برای انفجار گاز درون کیسه هوا پیش از وارد شدن ضربه پیشنهاد کرد. طبق آگهی فوت او که در مجله نیویورک تایمز منتشر شده بود، او اولین طرح کیسه هوای خود را در سال 1968 ارائه کرده و اختراعات زیادی در زمینه بهبود عملکرد کیسه های هوا ثبت کرده بود. همین موضوع باعث شده بود شرکت او به یکی از بزرگترین تامین کنندگان سیستم های ایمنی خودرو در دنیا تبدیل شود.
هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.