آشنايي با سيستم ايربگ (كيسه هوا)

كيسه هوا Air Bag
سالهاي بسيار زيادي كمربند ايمني تنها وسيله محافظت از انسان در خودرو بود. بحث هاي زيادي در مورد ايمني سرنشين خودرو به خصوص كودكان وجود داشت و كشورها موظف بودند از قوانين و استانداردهاي مربوط به كمربند ايمني پيروي كنند. امار نشان ميدهد كمربندهاي ايمني تا كنون جان صدها هزار نفر را در سوانح رانندگي از مرگ نجات داده اند.

همانندكمربند ايمني مفهوم ايربگ نيز يا كيسه هوا نيز سالها قبل بوجود امده است. اولين نوعكيسه هاي قابل باد شدن در خلال جنگ جهاني دوم و در سال ۱۹۸۰ در هواپيماها و هنگامفرود به كار گرفته شد. اما ايربگ هاي تجاري اولين بار در خودروها مورد استفاده قرارگرفتند. اتومبيلهايي كه بعد از سال ۱۹۹۸ توليد شدند همگي موظف به استفاده از ايربگبراي دريافت استاندارد شده اند

لازم است هم در قسمت راننده و هم قسمت سرنشينكناري از ايربگ استفاده شود. امروزه امار نشان داده است كه استفاده از ايربگ درتصادف هاي مستقيم از رو به رو تا ۳۰% احتمال مرگ را كاهش ميدهد
بعدها ايربگهاي جانبي در صندلي ها و درهاي خودرو جاسازي شدند.خودرو هاي مدرن امروزي ديگر ازتنها ۲ ايربگ استفاده نميكنند بلكه تعداد زيادي ايربگ روبه رو و جانبي در اينخودروها به كار رفته است.همانطور كه در ساليان گذشته مطالعات زيادي در مورد كمربندايمني انجام ميگرفت امروزه دولت ها و خودروسازان مطالعات و ازمونهاي بسياري در موردايربگ ها انجام ميدهند

قوانين حركت

قبل از مطالعه جزئيات ايربگ ها بايد ابتدا قوانين حركت را مرور نمائيم.ميدانيم اجسام متحرك داراي مومنتوم (اندازه حركت) هستند.مومنتوم در اثر جرم و سرعت بوجود ميايد.
تا هنگامي كه نيروي خارجي به جسم وارد نشود جسم در راستاي قبلي و با همان سرعت به حركت خود ادامه ميدهد.خودرو از جرمهاي متعددي تشكيل شده است .
وزن خودرو و اجسام داخل ان و همينطور مسافرين از ان جمله اند.اگر وسيله اي براي مهار وجود نداشته باشد در هنگام تصادف اين اجرام مايل هستند با سرعتي كه اتومبيل در حال حركت بوده است به حركت رو به جلوي خود ادامه دهند.
كاهش مومنتوم اجسام بايد در يك بازه زماني انجام گيرد.در هنگام تصادف نيروي وارده براي توقف مسافران بسيار زياد است. همچنين زمان كمي براي اعمال اين نيرو وجود دارد. هدف همه وسايل و تجهيزات ايمني به كار رفته اين است كه هنگام به كارگيري كمترين اسيب و جراحت ممكن را به فرد وارد نمايد.
آنچه ايربگ بايد انجام دهد اين است كه سرعت سرنشين خودرو را به ارامي به صفر برساند تا وي اسيب نبيند. ايربگ فضايي ميان راننده و فرمان و سرنشين كنار با داشبورد ايجاد ميكند .

غيرفعال نمودن كيسه هوا
براي پاسخ به نگراني در مورد كودكان و ساير سرنشينان اتومبيل به خصوص سرنشيناني كه از نظر جثه كوچكتر هستند از لحاظ قدرت زياد ايربگ كه موجب اسيب يا مرگ انها مي شد سازمان NHTSA در سال ۱۹۹۷ قوانيني تصويب كرد كه به خودروسازان اجازه ميداد از ايربگ هاي ضعيف تري استفاده كنند. اين قانون به شركتها اجازه داد از ايربگ هايي با قدرت ۳۵%_۲۰% كمتر استقاده نمايند.

علاوه بر اين در سال ۱۹۹۸ به فروشندگان و مراكز خدمات خودرو اجازه داده شد تا براي ايربگ ها كليد رددفعال يا غير فعال قرار دهند تا بتوان در مواقع لزوم ايربگ را از مدار خارج نمود.
دارندگان خودروهايي كه در معرض يكي از خطرات زير هستند ميتوانند اين كليد را روي خودروي خود نصب كنند:
براي طرف راننده و سرنشين كنار: بستگي به شرايط جسمي افراد دارد.در حالتي كه خطر اسيب ديدگي با باز شدن ايربگ افزايش مي يابد از اين حالت استفاده ميكنند.
براي طرف راننده: كساني كه نتوانند فاصله حداقل ۱۰ اينچ را از مركز فرمان

حفظ كنند.
براي طرف مسافر: كساني كه در طول سفر در صندلي جلو نوزاد حمل ميكنند به دليل اينكه خودرو صندلي عقب ندارد و يا اينكه با كودك را تحت نظر داشته باشند

براي طرف مسافر: كساني كه در طول سفر در صندلي جلو كودك ۱ تا ۱۲ سال حمل ميكنند به دليل اينكه
الف:خودرو صندلي عقب ندارد
ب: تعداد كودكان بيشتر است
ج: بايد كودك را تحت نظر داشته باشند.
گروهي از پزشكان در كنفرانسي كه درباره ايربگ و غيرفعال ساختن آن برگزار شد طي گزارشي خواهان مجوز قطع ايربگ در موارد ضروري شدند:
موارد عمومي دستور قطع ايربگ كه بيان شد عبارتند از:
كساني كه مشكل قلبي دارند

كساني كه عينك ميزنند
كساني كه مبتلا به ورم گلو هستند
كساني كه مبتلا به اسم (تنگي نفس) هستند
كساني كه جراحي در ناحيه سينه داشته اند
كساني كه جراحي گردن داشته اند
افراد مسن
كساني كه اراي ورم مفاصل هستند
خانمهاي باردار

باز شدن ايربگ
هدف ايربگ اين است كه بتواند سرعت حركت رو به جلو سرنشين را تا حد ممكن به ارامي كاهش دهد تا كمتريت اسيب ممكن به سرنشين وارد شود و عمل باز شدن ايربگ بايد در كسري از ثانيه انجام گيرد.

سه قسمت در ايربگ وجود دارند كه به تحقق اين امر كمك ميكنند:
ايربگ از يك لايه نازك نايلوني تشكيل شده است كه به صورت تاشده درداخل فرمان و داشبورد و اخيرا داخل در نيز تعبيه شده اند.
سنسور: وسيله اي است كه زمان باز شدن ايربگ را مشخص ميكند. زماني كه نيروي تصادف معادل برخورد با يك ديوار اجري با سرعت ۲۴-۱۶ كيلومتر باشد ايربگ باز ميشود.سنسورها اطلاعات را از يك شتاب سنج دريافت ميكنند

سيستم باز كننده ايربگ از واكنش NAN3 با نيترات پتاسيم KNO3 براي توليد گاز نيتروژن استفاده ميكند.جريان نيتروژن داغ باعث باد شدن كيسه هوا ميشود.

تلاشهاي اوليه با مشكلات زياد از جمله قيمت بالا و مشكلات فني همراه بود. چگونگي باز شدن و همچنين تا شدن مجدد كيسه هوا از اين جمله هستند. محققان نگران بودند كه:
– آيا در اتومبيل فضاي كافي جهت محفظه گاز وجود دارد؟
– آيا گاز ميتواند در تمام طول عمر خود با فشار بالا در محفظه بماند؟
– كيسه هوا چگونه ساخته شود تا بتواند به سرعت باز شود و در دماهاي كاركرد مختلف قابل اطمينان باشد و صداي باز شدن نيز به گوش صدمه وارد نكند؟

آنها بايدفرايند شيميايي طراحي ميكردند كه بتوان نيتروژن مورد نياز براي باد كردن ايربگ راتامين كند و براي اين كار به يك محرك قوي نياز بود.عملكرد اين محرك بي شباهت بهتقويت كننده در پرتاب موشك نيست.سيستم ايربگ محرك را مشتعل ميكند.اين محرك با سرعتبسيار بالا مقدار فراواني گاز براي باد شدن ايربگ توليد ميكند. سپس كيسه به سرعت ازجاي خود خارج ميشود.اين سرعت در حدود ۳۲۲ كيلومتر بر ساعت است.يعني حتي سريعتر ازيك پلك زدن! يك ثانيه بعد گاز به سرعت ار سوراخي كه در كيسه قرار دارد پراكندهميشود و شما ميتوانيد از دجاي خود حركت كنيد

در حقيقت كل فرايند عملكرد ايربگ ۱٫۲۵ ثانيه طول ميكشد.اما همين زمان كوتاه است موجب جلوگيري و يا كاهش قابل ملاحظه اسيب ديدگي ميشود.در اين قسمت ميخواهيم به مسائل و نگراني هايي كه در مورد ايمني ايربگها وجود دارد( به خصوص در مورد كودكان) بپردازيم

مسائل ايمني در مورد كيسه هاي هوا
از ابتداي بوجود امدن صنعت ايربگ متخصصان پيش بيني كرده بودند ايربگ و كمربند ايمني بايد پشت سرهم عمل كنند.وجود كمربند ايمني همچنان ضروري بود زيرا اولا ايربگ فقط در سرعتهاي خاصي عمل ميكند و ثانيا در تصادف از كنار فقط كمربند ايمني از سرنشين محافظت مي نمود.(به همين علت نصب ايربگ جانبي دردستور كار قرار گرفت) همينطور در تصادف از عقب كمربند ايمني نقش بسيار مهمي را ايفا ميكند.لذا با اينكه تكنولوژي ايربگ بسيار پيشرفت كرده است اما هنوز اين وسيله تنها زماني مفيد است كه به همراه كمربند ايمني به كارگرفته شود.

طولي نكشيد كه محققان دريافتندباز شدن ايربگ ميتواند به كساني كه در فاصله نزديكي با ان قرار داشته باشند آسيبهاي شديدي وارد نمايد.آنها به اين نتيجه رسيدند كه منطقه خطر در حدود ۸_۵ اينچي محلباز شدن ايربگ است.لذا اگر راننده ۱۰ اينچ معادل ۲۵ سانتيمتر با فرمان فاصله داشتهباشد در منطقه ايمن قرار دارد.اين فاصله را از مركز فرمان تا محل پيشاني رانندهمحاسبه ميكنند. اگر حالت فعلي صندلي شما فاصله كمتر از ۲۵ سانتيمتر ايجاد ميكنديكي از راههاي زير را هنگام رانندگي انتخاب نماييد
صندلي خود را تا جاي ممكن عقب ببريد.تا جايي كه همچنان به راحتي با پدالها ارتباط داشته باشيد پشت صندلي خودرا اندكي خم كنيد. بايد به هر صورت ممكن فاصله ۲۵ سانتيمتر را حفظ كنيد. اگر با خم شدن صندلي ديد جاده كم ميشود ميتوانيد در بعضي خودرو ها از بالابر اتوماتيك استفاده كنيد و در غير اين صورت از بالشي كه لغزنده نباشد استفاده نماييد

.
در صورتي كه از فرمانهاي تلسكوپي (قابل تنظيم) استفاده ميكنيد ايربگ را به جاي سر و گردن روي سينه خود تنظيم كنيد.
قوانين براي كودكان متفاوت است. ايربگ ميتواند موجب اسيب ديدگي شديد و حتي مرگ كودكي شود كه در صندلي جلو و بدون محافظت تسمه كمربند قراردارد. اين خطر هنگام ترمز ناگهاني و پرت شدن كودك به جلو نيز وجود دارد. محققان رعايت نكات ايمني زير را لازم ميدانند:
كودكان زير ۱۲ سال بايد توسط كمربند يا صندلي مخصوص تحت حفاظت قرار گيرند.

نوزادان هرگز نبايد درصندلي جلو خودرويي كه داراي ايربگ سرنشين كناري است قرار داده شوند.
اگر كودك بالاي ۱ سالدر صندلي جلو قرار گرفت حتما بايد توسط صندلي مخصوص يا كمربند ايمني قابل تنظيم درجاي خود مستقر شوند و صندلي تا جاي ممكن عقب برده شود

تا چندي پيش اكثر اقداماتدر زمينه ايمني درباره تصادف از روبه رو و پشت صورت ميگرفت.در صورتي كه حدود ۴۰درصد از آسيب هاي جدي در حوادث رانندگي در تصادف از پهلو بوجود مي آمد.ودر كل ۳۰درصد تصادفات از ناحيه كنار صورت مي گرفت.خودرو سازان بايد به اين آمار پاسخي ميدادند و استانداردهاي ديگري را لحاظ مي كردند. اين كار به وسيله تقويت و ضخيم سازيدرها تقويت قسمت كف و سقف و ستون هاي خودروصورت مي گرفت.اما خودروهاي مدرن به وسيلهايربگ جانبي موج جديد محافظت از سرنشين جلو را عرضه نمودند

مهندسان مي گويندطراحي و ساخت ايربگ جانبي بسيار مشكل تر از ايربگ رو به رو است.علت اين امر آن استكه در تصادف از رو به رو بخش عمده اي از انرژي و نيروي تصادف توسط سپر جلوو محفظهموتور و خود قسمت موتور جذب مي شود و در حدود ۴۰-۳۰ ميلي ثانيه طول مي كشد تا ضربهبه قسمت سرنشين وارد شود
اما در تصادف از پهلو تنها يك در قرار دارد و فاصلهبين خودروي ديگر تا سرنشين فقط چند اينچ است.
و اين يعني ايربگ جانبي بايد به طور آني و در زماني حدود ۶-۵ ميلي ثانيه عمل كند.

مهندسان شركت ولوو(volvo) راههاي مختلفي را براي نصب ايربگ جانبي آزمايش كردند و درنهايت نصب ايربگ جانبي در قسمت پشت صندلي جلو را انتخاب كردند. زيرا اين نوع نصب امكان حفاظت از سرنشين در هر ابعادي را فراهم ميكند. در اين روش سنسورهاي مكانيكي را در بالشي كه زير راننده و سرنسين كناري قرار دارد تعبيه ميكنند.اين كار باعث مي شود ايربگ طرفي كه اسيب نديده باز نشود.همچنين از باز شدن ايربگ در تصادفات جزئي مثل تصادف با دوچرخه جلوگيري مي كند.اين سنسورها در تصادفاتي با سرعت بالاي ۱۹ كيلومتر عمل ميكنند.
مهندسين شركت معتبر BMW ايربگ هاي جانبي را در قسمت درب خودرو جاسازي كرده اند.از انجايي كه اين قسمت فضاي بيشتري دارد به انها اجازه ميدهد از كيسه هاي بزرگتري استفاده كنند و از فضاي بيشتري محافظت نمايند.
ايربگ قسمت سر از سال ۱۹۹۹ بر روي تمامي خودروهاي( BMW به غير از مدلهاي كانورتيبل) نصب گرديد. ايربگ سر شبيه يك سوسيس بزرگ است و برخلاف ايربگهاي ديگر طوري طراحي شده است كه حدود ۵ ثانيه به صورت متورم باقي ميماند تا از سر در برابر ضربات احتمالي بعدي محافظت نمايد.

با تمام اين اوصاف صنعت ايربگ يك صنعت جديد است و به سرعت در راه پيشرفت گام بر مي دارد و متخصصين فراواتي بر روي اين تكنولوژي مشغول كار و پژوهش هستند.

قبل از شروع صحبت در مورد ايربگ يک يادآوري ومرور خيلي ساده در مورد قوانين حرکت :همانطور که مي دانيم هر جسم در حال حرکت داراي مومنتوم خطي است (حاصلضرب جرم جسم در سرعت آن )و نيز مي دانيم که اگر نيرويي به جسم وارد نشود جسم در همان جهت قبلي با همان سرعت به حرکت خود ادامه مي دهد.خودرو شامل چندين جسم است