آشنایی کامل با ایربگ خودرو

اختراع ایربگ، یا همان کیسهٔ هوا برای نخستین بار در سال ۱۹۵۱ ثبت گردید و ۲ سال بعد، به وسیله مهندسین Walter Linderer از آلمان و John Hetrick از آمریکا منتشر گردید. نخستین ایربگ نیز در سال ۱۹۷۰ به جهت بالا بردن سطح ایمنی مسافرت بر روی اتومبیل‌ها نصب گردید. امروزه سطح ایربگ به حدی بالا رفته است که یک اتومبیل ایمن از نظر ایربگ باید برای مسافران جلو، زانوی راننده، جانبی، سقف و حتی کیسه هوای خارجی برای حفاظت از عابران نیز تدارک دیده شده باشد. (آشنایی کامل با ایربگ خودرو)

چرا این‌قدر مهم هستند؟

در صورت تصادف از جلو، اتومبیل با کم نمودن سرعت یا توقف سرعت شدید روبرو می‌شود، بدن مسافران نیز در جهت حرکت اتومبیل با سرعت زیاد پرتاب می‌شود، عقب نگه‌داشتن اولیه بدن از نیم تنه بالا به عهدهٔ سامانه‌های ایمنی اولیه همچون کمربند ایمنی پیش کِشنده است، اما دیگر بخش‌های بدن، از جمله سر، دست‌ها و پاها هنوز هم با شدت، رو به جلو حرکت می‌نمایند، کارکرد کیسه هوا به گونه‌ای است که در زمان تشخیص تصادف، با توزیع سریع فشار هوا در کیسه‌ای فشرده‌شده، منبسط می‌گردد و جلوی برخورد بدن انسان با قطعات سخت اتاق، همچون داشبورد و فرمان را می‌گیرد و تا حد زیادی میزان خطر صدمه را کم می‌کند.

اجزاء و قطعات ایمنی مربوط کیسهٔ هوا

برای نمونه، ما از یک فورد EcoSport، اجزاء و مکانیزم ایربگ را برایتان توضیح می‌دهیم.
فورد EcoSport شش ایربگ دارد، دو سنسور در کنار درب‌ها، در پایین ستون B نصب گردیده است، کمربند ایمنی هوشمند و سامانه تشخیص سوئیچ، سنسور شدت ضربه، سامانه جمع‌بندی ابزار و ادوات (شامل نمایش اطلاعات ایربگ بر روی سامانه)، و ماژول کنترل جلوگیری از برخورد (RCM).

RCM شامل الگوریتم‌های از قبل تعریف شده است که شدت حادثه را پیش‌بینی می‌نماید و بعد از آن تصمیم می‌گیرد که ایربگ چگونه و با چه شدتی باز گردد. این سامانه به سوئیچ‌ها و شتاب سنج‌های نصب گردیده در بدنهٔ اتومبیل متصل است که از راه کنترل شبکه (CAN) و گذرگاه‌های کنترلی با استفاده از سیگنال‌های مخصوصی به‌عنوان ورودی به الگوریتم‌ها در کامپیوتر مرکزی دستور می‌دهد و بعد از آن عمل باز شدن را در کسری از ثانیه انجام می‌دهد.
هنگامی که یک تصادف شناسایی گردد، سیگنال تشخیص ضربه، به وسیله RCM به بقیه واحدهای کنترلی فرستاده می‌شود که روشن شدن چراغ‌های خطر، باز نمودن درب‌های اتومبیل، غیرفعال نمودن سامانه سوخت‌رسانی و یا قطع جریان باتری و حتی ارسال تماس اضطراری در صورت اتصال به اینترنت نیز در پی آن حادثه انجام خواهد شد.

ایربگ، یک کیسهٔ پلیمری نازک است که به شکل تا خورده و فشرده شده در محفظهٔ مخصوصی نگه‌داری می‌شود؛ در لایه‌های این کیسه از پودر نشاستهٔ ذرت و نوعی گچ فرانسوی به اسم پودر تالک سفید رنگ به منظور روان کنندهٔ و جلوگیری از چسبندگی لایه‌های کیسه هوا استفاده می‌گردد. در مدل‌های اولیهٔ ایربگ از هوای فشرده استفاده می‌شد که بعد از مدت کمی، معلوم شد که فرآیند انبساط و باز شدن کیسه، بیش از حد طولانی است و در اکثر حوادث کاربردی ندارد.
در طرح‌های بعدی، به وسیله یک واکنش شیمیایی موفق شدند فشار و سرعت باز شدن را خیلی بهبود ببخشند. واکنش سدیم آزید (NaN3)، نیترات پتاسیم (KNO3) و دی‌اکسید سیلیکون (SiO2) که برای تولید گاز نیتروژن، در سوخت جامد به وسیله یک چاشنی عمل می‌نماید و در صدم ثانیه آن‌ها را به شکل کامل باز و منبسط می‌کند؛ دستیابی به این واکنش شیمیایی، انقلابی در ایمنی ایربگ ها به پا نمود، به گونه‌ای که کل زمان این فرآیند، از شروع تصادف تا باز شدن کامل ایربگ ها را فقط در ۰٫۰۴ ثانیه ممکن کرد.

این واکنش به‌قدری سرعت فرآیند انبساط را بالا برده است که چشم انسان به‌طور طبیعی قادر به مشاهده نمودن صحنهٔ باز شدن نخواهد بود، چراکه سرعت پلک زدن انسان بین ۰٫۱ تا ۰٫۳ ثانیه است. از سویی دیگر، هرچه سرعت برخورد به سرعت فرآیند انبساط ایربگ ها نزدیک‌تر باشد احتمال خطر خیلی بالا می‌رود پس مسلماً هرچه شتاب اتومبیل بیشتر باشد خطر آسیب‌دیدگی فرد بیشتر است، چرا که در سرعت‌های بالا عمل باز شدن ایربگ ها، دیرتر از زمانی است که فرد با داشبورد برخورد می‌نماید.

ایربگ دارای منفذهای کوچکی است که بعد از باز شدن، سریعاً از حالت انبساط درآمده و به مسافران اجازهٔ خروج زود هنگام از اتومبیل را می‌دهند. لذا در حال حاضر مهندسین در تلاش هستند، ترکیبات جایگزینی برای واکنش شیمیایی کنونی ارائه دهند که همان کارکرد ولی با خطر مواد سمی کمتر را داشته باشد.

پس طرز کار ایربگ را به طور مختصر بیان می‌کنیم:

در جلوی اتومبیل دو سنسور بکار رفته که در دو طرف اتومبیل و بخش محفظه چرخ‌ها قرار گرفته‌اند و به‌وسیله سیم به واحد کنترل مرکزی ارتباط دارند. در هنگام اصابت ضربهٔ شدید، یک سنسور الکترومکانیکی به کار می‌افتد و به دستگاه کنترل مرکزی هشدار می‌دهد. دستگاه کنترل مرکزی، جریان مدار پر شده خازنی را برای سوزاندن سوخت جامدی که در محفظه ایربگ قرار دارد به کار می‌اندازد. بخار حاصل از گاز تولید شده به سرعت کیسه را پر می‌نماید.

همزمان با آن کمربند ایمنی سفت شونده، که اکثراً دارای ماده منفجره است، در هنگام تصادف، پیستون درون سیلندر آن، در اثر انفجار کشیده شده و کمربند را محکم می‌نماید و راننده را به صندلی می‌چسباند. این سنسور دارای محفظه‌ای است که در درون آن، یک ساچمه قرار دارد، این ساچمه، در حالت معمولی به وسیله مگنت جذب شده، از حرکت باز می‌ماند. در هنگام ضربه، برق مگنت قطع شده، ساچمه به سوی ترمینال‌ها حرکت می‌کند و به مدار دستگاه محترق کننده سوخت وصل می‌گردد.

پیشرفت و توسعه در بازار جهانی

فناوری ایربگ، به منظور گسترش در وسایل نقلیه، باید تحت نظارت و تنظیم مقررات سازمان‌های ایمنی باشد، به‌عنوان نمونه ایمنی اتومبیل باید مطابق کمیسیون اقتصادی اروپا (ECE) و قوانین و مقررات سازمان ملی تصادفات آن یعنی EuroNCAP آزمایش شده، تائید شود و بعد از رتبه‌بندی ایمنی در صنعت اتومبیل سازی فروخته شوند.
با توجه به تبلیغات گستردهٔ EuroNCAP، سازندگان مجبور شده‌اند برای بالا بردن رتبهٔ ایمنی وسایل نقلیه خود، امتیاز خود را به رتبه‌های بالاتر در تست‌های تصادف به دست بیاورند.
به‌عنوان نمونه، آزمایش‌های انجام شده در ماه اوت ۲۰۱۲ در سازمان NCAP به شرح زیر است:

تأثیر جلو خودرو به خودرو: تصادف در ۶۴ کیلومتر/ساعت در ۴۰ درصد هم‌پوشانی.

تأثیر جانبی خودرو به خودرو: جانبی با سرعت تأثیر در ۵۰ کیلومتر/ساعت.

تأثیر ضربه به وسیله تیرک: تیرک جامد به‌وسیله نقلیه در ستون B و در ۲۹ کیلومتر/ساعت.

حفاظت از عابر پیاده: این قسمت کارکرد کلاه سر گذاشتن را در هنگام برخورد با یک عابر پیاده ارزیابی می‌نماید.

حفاظت از کودک: سامانه پیشگیری، از جملهIsofix ، بررسی می‌گردد.

آزمایش برخورد از عقب: در هنگام برخورد از عقب اتومبیل، تا چه سطحی از صندلی مسافرت محافظت می‌شود.

ایمنی کمکی: تست NCAP نقاط اضافی برای یادآوری کمربند ایمنی، هشدار سرعت، و غیره را ارائه می‌دهد.

باید توجه داشته باشید که رتبه‌بندی و نظریه‌پردازی در مورد تصادف اتومبیل‌ها به‌طور دقیق کاری بسیار سخت است چراکه نوع تصادفات بسیار متفاوت است و غیرممکن است که برای همه تصادفات بتوان میزان صدمه را رتبه‌بندی نمود؛ پس درجه‌بندی از الگوریتم‌های تصادف و پیدا نمودن تعادل میان تشخیص درست و نادرست در تصادفات سخت برای مهندسان کار دشواری است، ولی این سازمان با استفاده از این آزمایش‌ها آستانهٔ تحمل و محافظت از مسافران را به وسیله ایربگ ها بررسی می‌کنند و در تصادف‌های مشابه، با سرعت‌هایی بالاتر و پایین‌تر میزان این محافظت را درجه‌بندی می‌نمایند.

آیندهٔ ایربگ ها

امتیازهای ایمنی کیسه هوا بدون تردید بر همگان ثابت شده است، و در طول این سالیان، از آسیب‌های جدی بسیاری جلوگیری شده و زندگی انسان‌های زیادی را نجات داده است. اما این سامانه‌ها هنوز هم به تکامل نیاز دارد و همچنان تحت نظر مهندسین در حال پردازش و توسعه است. مثلاً جدیداً، فشار تورم بعضی از ایربگ ها را می‌توان با توجه به شدت تصادف تنظیم نمود.

همچنین واکنش کمربند ایمنی را برای جلوگیری از آسیب‌ها به دلیل باد شدن بیش از حد کیسه هوا کنترل می‌گردد. تعداد ایربگ ها در وسایل نقلیه پیشرفته در حال رشد است و تا الان، به نقطه‌ای رسیده است که هنگام تصادف، گویا به وسیله یک تشکچه هوا احاطه شده‌اید.

گاهی ایربگ ها انسان را می‌کشند

بله! بچه‌های کمتر از ۱۲ سال و نوزادان در برابر آن‌ها در خطر مرگ قرار دارند. به دلیل نیروی بیش از حدی که هنگام فعال شدن ایربگ به کودکان وارد می‌شود صدمه‌های جدی و حتی مرگ را در پی دارد. به همین علت در اتومبیل‌هایی که مجهز به ایربگ هستند گزینه‌ای برای خاموش نمودن کیسه هوای مسافران جلو دارند، و وقتی که یک صندلی کودک نصب گردیده است، باید با کمربند ایمنی از کودک محافظت گردد و ایربگ سرنشین را غیرفعال نمایید. این نیز مهم است که خود راننده به اندازه کافی دور از فرمان و یا داشبورد باشد، چراکه آسیب‌هایی ناشی از کیسه هوا اجتناب‌ناپذیر است. البته این را نیز در نظر داشته باشید که صرفه‌جویی از کیسه‌های هوا در زندگی خیلی خطرناک‌تر از آسیب‌های استفاده از آن‌هاست.

علاوه بر اینکه خیلی از فناوری‌های فعال ایمنی همچون ABS، ESC، نگه‌داشتن اتومبیل بین خطوط، هشدارها و ترمز اتومات، میزان تصادفات را کاهش می‌دهند، احتیاط و رعایت مقررات رانندگی به وسیله خود انسان، تضمین بهتری برای محفوظ ماندن از خطرات و تصادفات خواهد بود. در هر حال، همواره پیشگیری بهتر از درمان است.