کیسه هوا ماشین چطور کار میکند؟ معجزه ای که زندگی شما را نجات میدهد!

انفجار! ما به انفجارها به عنوان چیزهای وحشتناک و خطرناک فکر می کنیم – اما همیشه اینطور نیست. هر روز انفجارها به نجات جان مردم کمک می کنند. اگر به اندازه کافی بدشانس باشید که تصادف کنید، یک انفجار با دقت کنترل شده (امیدواریم) می تواند کیسه هوا را از داشبورد بیرون بیاورد، ضربه را کاهش داده و به کاهش آسیب به بدن شما کمک کند. کیسه‌های هوا بسیار ساده هستند، اما به طرز شگفت‌انگیزی هوشمندانه هستند، زیرا باید با سرعت بیش از 300 کیلومتر در ساعت (200 مایل در ساعت) باز شوند – سریع‌تر از تصادف یک ماشین! بیایید نگاهی دقیق تر به نحوه کار آنها بیندازیم.

آثار هنری: کیسه‌های هوا به لطف فداکاری فداکارانه آدمک‌های تست تصادف، که یکی از ویژگی‌های طراحی خودرو از زمانی که اولین ساختگی، سیرا سام، درایو آزمایشی اصلی خود را در سال 1949 انجام داد، جان‌ها را نجات می‌دهند. اگر نمی‌توانستیم نوآوری‌های ایمنی جدید را آزمایش کنیم. با آدمک‌ها، ما هرگز نمی‌توانستیم آن‌ها را به صورت واقعی در ماشین‌هایمان مستقر کنیم.

سوال عجیب؟ چرا تصادفات اتومبیل باعث آسیب می شود؟

مانند هر چیز دیگری در جهان، تصادفات اتومبیل توسط قوانین فیزیک – و به طور خاص، قوانین حرکت کنترل می شوند. هر چیزی که حرکت می کند جرم دارد (به عبارت دیگر، این به این معنی است که یک جسم چقدر “مواد” دارد و ارتباط نزدیکی با میزان سنگینی آن دارد) و سرعت (به طور ضعیف، این همان سرعت است، اما دقیقاً به معنای سرعت در یک جسم در جهت معین). هر چیزی که جرم و سرعت داشته باشد، انرژی جنبشی دارد و هر چه ماشین شما سنگین‌تر باشد و سریع‌تر بروید، انرژی جنبشی بیشتری دارد. تا زمانی که ناگهان بخواهید متوقف شوید خوب است یا تا زمانی که با چیزی تصادف نکنید. سپس تمام انرژی باید به جایی برود. حتی اگر خودروها برای مچاله شدن و جذب ضربه طراحی شده اند، انرژی آنها همچنان خطر بزرگی برای راننده و سرنشینان دارد.

نمودار: هر چه سریع‌تر بروید، توقف آن سخت‌تر می‌شود. این به این دلیل است که انرژی جنبشی شما با مجذور سرعت شما (سرعت شما × سرعت شما) افزایش می یابد. هرچه انرژی جنبشی بیشتری داشته باشید، قبل از توقف باید بیشتر از دست بدهید. اگر یک تصادف ماشین شما را در زمان معینی متوقف کند، هرچه انرژی بیشتری داشته باشید، برخورد شدیدتر و احتمال مجروح شدن یا کشته شدن شما بیشتر می شود. کیسه های هوا به بدن شما کمک می کنند تا با سرعت بیشتری متوقف شود و خطر آسیب دیدگی و مرگ را کاهش دهد. [نمودار بر اساس یک وسیله نقلیه با وزن کل 1500 کیلوگرم.]

مشکل اینجاست که افراد داخل یک ماشین در حال حرکت نیز جرم و سرعت دارند و حتی اگر ماشین متوقف شود، تمایل دارند به حرکت خود ادامه دهند. این یک قانون اساسی فیزیک است (معروف به اولین قانون حرکت نیوتن، پس از فیزیکدان برجسته انگلیسی سر آیزاک نیوتن که اولین بار آن را بیان کرد) که چیزهایی که در حال حرکت هستند تمایل دارند تا زمانی که چیزی (نوعی نیرویی) آنها را متوقف کند به حرکت خود ادامه دهند. خودروها برای چندین دهه کمربند ایمنی دارند، اما نوعی حفاظت نسبتاً  کم هستند. بزرگتری مشکل این است که آنها فقط بدن شما را مهار می کنند. وزن سر شما 3 تا 6 کیلوگرم  – به اندازه چندین کیسه شکر – است و اصلاً مهار نمی شود. بنابراین حتی اگر بدن شما محکم بسته شده باشد، همان قانون اساسی فیزیک می گوید که سر شما به حرکت خود ادامه می دهد و به فرمان یا شیشه جلو برخورد می کند. اینجاست که کیسه هوا وارد می شود.

کیسه هوا چگونه کمک می کند

کیسه هوا به درستی به عنوان یک سیستم مهار مکمل (SRS) یا مهار بادی مکمل (SIR) شناخته می شود. کلمه “تکمیلی” در اینجا به این معنی است که کیسه هوا برای کمک به محافظت از کمربندهای ایمنی به جای تعویض آنها طراحی شده است (تکیه به کیسه هوا برای محافظت از شما بدون بستن کمربند ایمنی بسیار خطرناک است).

ایده اصلی این است که کیسه هوا به محض اینکه خودرو شروع به کاهش سرعت در تصادف کرد، باد می شود و با فشار دادن سر به آن باز می شود. این مهم است: اگر کیف خالی نمی‌شد، سرتان از آن بیرون می‌رفت و وضعیت بهتری نداشتید.

کیسه هوا چقدر موثر است؟

کیسه‌های هوا ایده خوبی به نظر می‌رسند، اما دانشمندان شواهد محکمی را دوست دارند: آیا مدرکی وجود دارد که نشان دهد این کیسه‌ها مرگ و میر را کاهش می‌دهند؟ در سال 1995، آدریان لوند و سوزان فرگوسن یک مطالعه عمده در مورد تصادفات جاده ای در طول هشت سال از سال 1985 تا 1993 منتشر کردند. آنها دریافتند که کیسه های هوا باعث کاهش 23 تا 24 درصدی در تصادفات رو به رو و 16 درصدی در تصادفات مختلف می شود. در مقایسه با خودروهایی که فقط دارای کمربند ایمنی هستند.

بدیهی است که این یک پیشرفت بزرگ است، اما توجه به این نکته مهم است که کیسه های هوا مواد انفجاری شدیدی هستند که خطرات خود را ایجاد می کنند. بزرگترین خطر برای کودکان خردسال است، اگرچه بزرگسالان نیز با خطر اندکی آسیب به چشم و کاهش شنوایی روبرو هستند. اگر کیسه هوا جان شما را نجات می دهد، احتمالاً خطر آسیب جزئی را هزینه ای می دانید که ارزش پرداخت آن را دارد. با این وجود، مطالعه خطرات احتمالی کیسه‌های هوا بسیار مهم است تا بتوانیم آنها را تا حد ممکن ایمن و مؤثر کنیم. کیسه‌های هوای مدرن (که از اواخر دهه 1990 نصب شده‌اند) با نیروی کمتری نسبت به طرح‌های قدیمی پرتاب می‌شوند، و شواهد قانع‌کننده‌ای وجود دارد که نشان می‌دهد این امر مرگ‌های تصادفی را، به‌ویژه در میان کودکان، کاهش داده است، بدون اینکه ایمنی مسافران به خطر بیفتد.

کیسه های هوا چگونه کار می کنند

هنگامی که یک ماشین به چیزی برخورد می کند، سرعت آن بسیار سریع شروع به کاهش (از دست دادن سرعت) می کند.

یک شتاب سنج (تراشه الکترونیکی که شتاب یا نیرو را اندازه گیری می کند) تغییر سرعت را تشخیص می دهد.

اگر کاهش سرعت به اندازه کافی زیاد باشد، شتاب سنج مدار کیسه هوا را فعال می کند. ترمز معمولی نیروی کافی برای انجام این کار ایجاد نمی کند.

مدار کیسه هوا جریان الکتریکی را از یک عنصر گرمایشی (کمی شبیه یکی از سیم‌های توستر) عبور می‌دهد.

عنصر گرمایش یک ماده منفجره شیمیایی را مشتعل می کند. کیسه های هوای قدیمی از سدیم آزید به عنوان ماده منفجره استفاده می کردند. جدیدترها از مواد شیمیایی مختلف استفاده می کنند.

همانطور که ماده منفجره می سوزد، مقدار زیادی گاز بی ضرر (معمولاً نیتروژن یا آرگون) تولید می کند که در یک کیسه نایلونی که پشت فرمان بسته بندی شده است سرازیر می شود.

با منبسط شدن کیسه، پوشش پلاستیکی از روی فرمان خارج می شود و جلوی راننده باد می شود. کیسه با یک ماده گچی مانند پودر تالک پوشیده شده است تا به نرمی باز شود.

راننده (به دلیل ضربه به جلو حرکت می کند) به کیسه فشار می آورد. این باعث می شود که کیسه باد را خالی کند زیرا گاز موجود در آن از سوراخ های کوچک اطراف لبه های آن خارج می شود. تا زمانی که خودرو متوقف شود، کیسه باید کاملا خالی شده باشد.

کیسه هوا را چه کسی اختراع کرد؟

اگر به صورت آنلاین به جستجو بپردازید، متوجه خواهید شد که افراد متفاوتی در اختراع کیسه هوا نقش دارند. چه کسی اول به آنها فکر کرد؟ در ایالات متحده، به نظر می رسد که جان دبلیو. هتریک از نیوپورت، پنسیلوانیا بوده است که پس از تصادفی که در آن اتومبیل خود را از جاده منحرف کرد و برای جلوگیری از برخورد با سنگ، تقریباً دخترش را پرتاب کرد، به این ایده رسید. از طریق شیشه جلو هتریک پتنت خود را برای مونتاژ بالشتک ایمنی برای وسایل نقلیه خودرویی در 5 آگوست 1952 ثبت کرد. در همین حین در اروپا، یک مخترع آلمانی به نام والتر لیندرر در اکتبر 1951، حدود 10 ماه قبل از هتریک، حق ثبت اختراع کیسه هوا (DE896312C: دستگاهی برای محافظت از افراد در وسایل نقلیه در برابر صدمات در صورت برخورد) به ثبت رسانده بود، اگرچه به طور رسمی سه مورد نام برده شد.

منبع: کیسه هوا چطور کار میکند؟