سه شنبه, ۱۲ تیر, ۱۴۰۳ / 2 July, 2024
كیسه های هوای خودرو چگونه كار می كنند
كیسههای هوا هم مانند كمربند ایمنی در سالهای اولیه، موضوع تحقیقات و آزمونهای جدی دولتی و صنعتی هستند. در این مقاله به كیسههای هوا و اینكه آنها چگونه كار میكنند، مشكلات آنها چیست و تكنولوژی آنها به چه سمتی پیش میرود خواهیم پرداخت.
طی سالهای طولانی كمربندهای ایمنی تنها وسیله مهاركننده كنشپذیر در خودروها بودهاند. در عین حال در این مدت بحثهای زیادی در مورد ایمنی آنها بخصوص در مورد كودكان مطرح شده است، ولی به مرور زمان در اكثر كشورها كمربندهای ایمنی شامل مقررات اجباری شدهاند. آمار و ارقام نشان میدهد كه استفاده از كمربندهای ایمنی جان هزاران نفر را در تصادفات نجات داده است.
كیسههای هوا نیز طی سالهای طولانی در حال توسعه بودهاند. 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 كیسههای هوا در هر دو سمت راننده و سرنشین جلو در آمریكا الزامی شده است (كامیونتهای سبك نیز از سال ۱۹۹۹ تحت این قانون درآمدند). تاكنون آمار نشان داده كه كیسههای هوا ریسك مرگ را در تصادفات روبرو حدود ۳۰ درصد كاهشداده است. استفاده از كیسههای هوای نصب ده در صندلی و درها جدیدتر است. اگر چه آنها به گستردگی كیسههای هوای نصب شده در فرمان و داشبورد مورد استفاده قرار نمیگیرند. برخی از كارشناسان بر این عقیدهاند كه طی سالیان آتی تعداد كیسههای 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 میدانیم 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 شدهاند كه شامل خود خورد و اجسام مهار نشده درون آن و البته سرنشینان میشود. اگر این اجسام مهار نشوند، حتی در صورت توقف خودرو در اثر تصادف، آنها با سرعتی كه خودرو دارد به حركت خود ادامه میدهند.
متوقف كردن یك جسم دارای مومنتوم مستلزم اعمال نیرو به آن در یك دوره زمانی است. وقتی یك خودرو دچار تصادف میشود، 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 آسیبها به وی است.
كاری كه یك كیسه هوا انجام میدهد كاهش سرعت سرنشین به صفر با كمترین یا بدون آسیب است. محدودیتهایی 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 میتواند 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 میشود و قرار میگیرد.
▪ سنسور كه وسیلهای است كه به كیسه فرمان باد شدن را میدهد. باد شدن در صورتی رخ میدهد 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 میدهد كه تصادف رخ داده است. سنسور اطلاعات را از یك شتابسنج كه درون میكروچیپ قرار دارد دریافت میكند.
سیستم بادكننده كیسه هوا موجب واكنش آزید سدیم (Na N۳) با نیترات سدیم (Propellant) جامد را مشتعل كرده و به سرعت میسوزد 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 میشود. یك ثانیه بعد، برای آنكه سرنشین بتواند حركت كند، گاز به سرعت از سوراخهای درون كیسه تخلیه شده و كیسه را از حالت باد شدن در میآورد.
● كیسه هوا و سیستم بادكننده ذخیره شده در فرمان:
گرچه همه این فرآیند تنها در یك بیست و پنجم ثانیه رخ میدهد ولی زمان اضافی ایجاد شده برای جلوگیری از یك جراحت جدی كافی است. ماده پودری كه از كیسه هوا آزاد میشود 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 جرقهزن استفاده میكند.
● 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.
تلاشهای 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 میشود 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 گوشخراشی ایجاد شود؟
نیاز به مجموعه واكنشهای شیمیایی وجود داشت كه نیتروژن ایجاد كند و كیسه را باد كند. بادكنندههای پیشران جاد (Propellant Inflators- Solid) در دهه ۱۹۷۰ به كمك این ایده آمدند.
گرچه از نظر تاریخی كیسههای 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 كیسههای هوا فقط در تصادفات روبرویی كه با سرعت بیش از ۱۰ مایل بر ساعت (۱۶ كیلومتر بر ساعت) رخ دهد عمل میكنند. در مورد برخوردها و تصادفات جانبی، تصادفات از عقب و برخوردهای ثانویه فقط كمربندهای ایمنی میتوانند كمك كنند (گرچه امروزه كیسههای جانبی هوا نیز در حال رواج هستند). با وجود پیشرفت فناوری، كیسههای هوا فقط وقتی موثر هستند كه همراه با یك كمربند شانه و ران استفاده شوند. كمربند اینمی سرنشین را در موقعیت خود نگه میدارد، در حالی كه كیسه هوا یك مانع نرم برای توقف اعضای بدن او فراهم میآورد.
كیسههای هوا جراحات منجر به مرگ را در مورد رانندگان ۱۱ درصد و در مورد سرنشینان بزرگسالان ۱۳ درصد كاهش میدهد. حفاظت ایجاد شده توسط كیسه هوا به علاوه كمربند ایمنی قابل مقایسه با هیچ نوع حفاظت دیگری نیست. مطالعات نشان میدهند كه در یك برخورد، سرنشینانی كه توسط كمربند ایمنی و كیسه هوا محافظت میشوند ۵۰ درصد كمتر از سرنشینان مهار نشده دچار آسیبهای مرگبار و جراحات جدی خواهند شد.
● ایمنی:
پس از مدت كمی دریافتند نیروی یك كیسه هوا میتواند به كسانی كه در فاصله نزدیك به آن قرار میگیرند، آسیب بزند چرا كه یك عامل ایجاد خطر در مورد كیسههای هوا امكان برخورد آنها با صورت یا گردن است. پژوهشگران دریافتهاند 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 میكند. این فاصله از مركز فرمان تا قفسه سینه اندازهگیری میشود، اگر راننده در فاصله كمتری از این فاصله قرار گیرد، باید فاصله خود را به یكی از روشهای زیر بیشتر كند:
▪ با عقب بردن صندلی تا جای ممكن به صورتیكه پاها به راحتی به پدالها برسند.
▪ با مایل نمودن پشتی صندلی به عقب. گرچه طراحی خودروها با یكدیگر متفاوت است ولی اغلب رانندگان میتوانند حتی در جلوترین حالت صندلی با مایل كردن اندك پشتی به عقب به فاصله ۱۰ اینچی دست یابند. اگر مایل كردن پشتی صندلی مانع از داشتن دید مناسب از جاده شود، میتوان با بالا بردن صندلی (در خودروهایی كه دارای این نوع تنظیم هستند) یا قرار دادن یك بالش سفت غیرلغزنده آن را اصلاح كرد.
مسعود پزشکیان سعید جلیلی انتخابات ریاست جمهوری انتخابات انتخابات ریاست جمهوری 1403 پزشکیان ایران جلیلی انتخابات ریاست جمهوری چهاردهم انتخابات ریاست جمهوری ۱۴۰۳ مناظره مجلس شورای اسلامی
قتل خودکشی سیستان و بلوچستان هواشناسی تهران خانواده آموزش و پرورش شهرداری تهران سلامت سازمان هواشناسی پلیس آتش سوزی
همراه اول بازار سرمایه دولت سیزدهم قیمت دلار خودرو قیمت طلا قیمت خودرو بازار خودرو دلار حقوق بازنشستگان بورس قیمت سکه
سینما علیرضا قربانی تخت جمشید سینمای ایران دفاع مقدس کنسرت تلویزیون رسانه ملی سید ابراهیم رئیسی
دانشگاه تهران دانش بنیان دانشگاه آزاد اسلامی ماهواره باتری
آمریکا رژیم صهیونیستی فلسطین اسرائیل غزه روسیه جو بایدن ترکیه جنگ غزه دونالد ترامپ لبنان چین
یورو 2024 فوتبال پرسپولیس استقلال فرانسه باشگاه استقلال لیگ برتر باشگاه پرسپولیس نقل و انتقالات علیرضا بیرانوند بازی لیگ برتر ایران
هوش مصنوعی نمایشگاه الکامپ سامسونگ موبایل ربات اپل گوگل ایرانسل وزیر ارتباطات
گرمازدگی آلزایمر ویتامین سکته مغزی