Cum funcționează airbag-urile

Airbag-ul desfășurat în interiorul rămășițelor unui Enzo Ferrari. Vezi mai multe poze cu siguranța mașinii. Michael Tullberg / Getty Images

Ani de zile, centura de siguranță a oferit singura formă de reținere pasivă în mașinile noastre. Au existat dezbateri cu privire la siguranța lor, în special în ceea ce privește copiii, dar de-a lungul timpului, o mare parte a țării a adoptat legi obligatorii pentru centurile de siguranță. Statisticile au arătat că utilizarea centurilor de siguranță a salvat mii de vieți care s-ar fi putut pierde în coliziuni.

La fel ca centurile de siguranță, conceptul de airbag - o pernă moale pentru a te împiedica într-un accident - este de mai mulți ani. Primul brevet de pe un dispozitiv gonflabil de aterizare pentru avioane a fost depus în timpul celui de-al doilea război mondial. În anii 80, primele airbag-uri comerciale au apărut în automobile.

Începând cu anul model 1998, toate mașinile noi vândute în Statele Unite au fost solicitate să aibă airbag-uri atât pe partea șoferului, cât și pe partea pasagerului. (Camioanele ușoare au intrat în regulă în 1999.) Până în prezent, statisticile arată că airbag-urile reduc riscul de a muri într-un accident frontal direct cu aproximativ 30 la sută. Apoi au venit airbag-urile laterale montate pe scaun și pe ușă. Astăzi, unele mașini depășesc cu mult airbag-urile duale de a avea șase sau chiar opt airbag-uri. După ce au evocat unele din aceleași controverse care au folosit centura de siguranță în primii ani, airbag-urile fac obiectul unor cercetări și teste serioase ale guvernului și industriei..

În acest articol, veți afla despre știința din spatele airbag-ului, cum funcționează dispozitivul, care sunt problemele sale și de unde pleacă tehnologia de aici.

Legile mișcării

Înainte de a privi specificul, să trecem în revistă cunoștințele noastre despre legile mișcării. În primul rând, știm că obiectele în mișcare au impuls (produsul masei și viteza unui obiect). Doar dacă afară forta acționează asupra unui obiect, obiectul va continua să se miște cu viteza și direcția actuală. Mașinile constau din mai multe obiecte, inclusiv vehiculul în sine, obiecte libere în mașină și, desigur, pasageri. Dacă aceste obiecte nu sunt restricționate, acestea vor continua să se miște cu orice viteză cu care se deplasează mașina, chiar dacă mașina este oprită de o coliziune.

Oprirea impulsului unui obiect necesită acționarea forței După o perioadă de timp. Când o mașină se prăbușește, forța necesară pentru a opri un obiect este foarte mare, deoarece impulsul mașinii s-a schimbat instantaneu, în timp ce pasagerii nu au avut loc - nu există prea mult timp pentru a lucra. Scopul oricărui sistem suplimentar de reținere este de a ajuta la oprirea pasagerului în timp ce face cât mai puține daune pentru el sau ea.

Ceea ce vrea să facă un airbag este să încetinească viteza pasagerului la zero, cu pagube mici sau deloc. Restricțiile în care trebuie să funcționeze sunt enorme. Airbag-ul are spațiul dintre pasager și volan sau tabloul de bord și o fracțiune de secundă pentru a lucra. Chiar și acea cantitate minima de spațiu și timp este valoroasă, însă, dacă sistemul poate încetini pasagerul uniform, în loc să forțeze oprirea bruscă a mișcării sale.

În secțiunea următoare, vom analiza părțile unui airbag și vom vedea cum se umflă.

Scopul unui airbag este de a încetini mișcarea înainte a pasagerului cât mai uniform într-o fracțiune de secundă. Există trei părți dintr-un airbag care ajută la realizarea acestui obiectiv:

• sac el însuși este confecționat dintr-o țesătură subțire, din nailon, care este pliată în volan sau pe tabloul de bord sau, mai recent, în scaun sau în ușă.
• senzor este dispozitivul care spune sacului să umfle. Inflația se întâmplă atunci când există o forță de coliziune egală cu a alerga într-un zid de cărămidă la 10-15 km pe oră (16 până la 24 km pe oră). Un întrerupător mecanic este răsturnat atunci când există o schimbare de masă care închide un contact electric, spunând senzorilor că s-a produs un accident. Senzorii primesc informații de la un accelerometru încorporat într-un microcip.
• Airbag-ul sistem de inflație reacționează azida de sodiu (NaN3) cu azotatul de potasiu (KNO3) pentru a produce gaz de azot. Exploziile calde ale azotului umflă airbagul.

Airbagul și sistemul de umflare păstrate în volan. Vezi mai multe imagini de siguranță auto.

Eforturi timpurii de adaptare a airbag-ului pentru utilizare în mașini ridicate împotriva prețurilor prohibitive și obstacolelor tehnice care implică depozitarea și eliberarea gaz comprimat. Cercetătorii s-au întrebat:

• Dacă era suficient loc într-o mașină pentru un recipient cu gaz
• Indiferent dacă gazul va rămâne conținut la presiune mare pentru viața mașinii
• Modul în care geanta poate fi făcută pentru a se extinde rapid și în mod fiabil la o varietate de temperaturi de funcționare și fără a emite un breton de despicare a urechii

Sistemul de inflație folosește un propulsor solid și un aprindător.

Aveau nevoie de o modalitate de a declanșa o reacție chimică care ar produce azot care ar umfla punga. Mic umflatoare cu propulsie solidă a venit la salvare în anii ’70.

Sistemul de inflație nu este diferit de un racelor solid (vezi cum funcționează motoarele rachetelor pentru detalii). Sistemul airbag se aprinde a propulsor solid, care arde extrem de rapid pentru a crea un volum mare de gaz pentru a umfla sacul. Geanta apoi literalmente exploziile de la locul său de stocare la până la 200 km / h (322 km / h) - mai rapid decât clipirea unui ochi! O secundă mai târziu, gazul se disipează rapid prin găuri minuscule din pungă, astfel dezumflă geanta astfel încât să vă puteți mișca.

Chiar dacă întregul proces se întâmplă numai o douăzeci și cinci de secunde, timpul suplimentar este suficient pentru a ajuta la prevenirea rănilor grave. substanță pudră eliberat din airbag, apropo, este amidonul obișnuit sau pulberea de talc, care este utilizat de către producătorii de airbag pentru a menține pungile flexibile și lubrifiate în timp ce sunt în depozitare.

În continuare, vom analiza unele dintre precauțiile de siguranță asociate airbag-urilor, în special în ceea ce privește copiii.

Încă din primele zile ale airbag-urilor auto, experții au avertizat că airbag-urile trebuie utilizate în tandem cu centurile de siguranță. Centurile de siguranță erau încă complet necesare, deoarece airbag-urile funcționau numai în coliziuni frontale care se ridicau la mai mult de 10 km / h (6 km / h). Doar centurile de siguranță ar putea ajuta la glisarea laterală și la prăbușire (deși airbag-urile laterale devin tot mai frecvente acum), coliziunile din spate și impacturile secundare. Chiar pe măsură ce tehnologia avansează, airbag-urile sunt eficiente numai atunci când sunt utilizate cu o centură de siguranță în poală / umăr.

Nu a durat mult să afle că forța unui airbag îi poate răni pe cei care sunt prea aproape de el. Cercetătorii au stabilit că zona de risc pentru airbag-urile șoferului este prima 2 - 3 inci (5 - 8 cm) de inflație. Așadar, așezarea la 25 cm de airbag-ul șoferului vă oferă o marjă clară de siguranță. Măsurați această distanță de la centrul volanului până la sânul tău. Dacă în prezent stai la mai puțin de 10 centimetri distanță, poți ajusta poziția de conducere în următoarele moduri:

• Deplasați-vă scaunul în spate cât mai mult, atingând pedalele confortabil.
• Înclinați ușor partea din spate a scaunului. Deși designul mașinii variază, majoritatea șoferilor pot atinge distanța de 10 inci chiar și cu scaunul șoferului până la capăt, ușor înclinând spatele scaunului. Dacă înclinarea scaunului îți este greu să vezi drumul, te poți ridica folosind sistemul de ridicare a scaunelor (nu toate mașinile au acest lucru!) Sau o pernă fermă, care nu alunecă pentru a obține același efect..
• Îndreptați airbag-ul spre piept, în loc de cap și gât, înclinând volanul în jos (acest lucru funcționează numai dacă volanul este reglabil).

Regulile sunt diferite pentru copii. Un airbag poate răni grav sau chiar ucide un copil neîngrijit care stă prea aproape de el sau este aruncat spre bord în timpul frânării de urgență. Experții sunt de acord că următoarele puncte de siguranță sunt importante:

• Copiii în vârstă de 12 ani și mai puțin ar trebui să meargă pe un scaun de mașină, adecvat vârstei instalat în scaunul din spate.
• Bebelușii aflați pe scaune pentru copii cu fața din spate (sub un an și cu o greutate mai mică de 20 de kilograme / 10 kg) nu trebuie să se plimbe niciodată pe scaunul din față al unei mașini care are un airbag lateral pentru pasageri.
• În cazul în care un copil de peste un an trebuie să se plimbe pe scaunul din față cu un airbag din partea pasagerului, acesta trebuie să se afle într-un scaun de siguranță pentru copii cu față în față, un scaun de rapel sau o centură de umăr / umăr adecvată, iar scaunul trebuie fii mutat cât mai departe înapoi.

Pentru mai multe informații despre scaunele pentru mașini pentru copii, citiți Scaune auto: fapte rapide.

În anumite cazuri speciale, proprietarii de mașini pot solicita posibilitatea de a dezactiva airbag-urile. În secțiunea următoare, vom discuta pașii de făcut dacă doriți să aveți airbag-ul dezactivat.

Ca răspuns la îngrijorările cu privire la copii - și la alții, în special la persoane mai mici - fiind uciși sau răniți grav prin airbag-uri defectuoase sau excesiv de puternice, Administrația Națională de Siguranță a Traficului Autostrăzilor (NHTSA) a emis, în 1997, o regulă finală pentru a permite producătorilor de automobile să folosească mai puțin -airbag-uri cu putere. Această regulă permite ca airbag-urile să fie depowered cu 20 până la 35 la sută. În plus, începând cu 1998, magazinele de reparații și dealerii au fost autorizați să instaleze întrerupătoare de pornire / oprire care permit dezactivarea airbag-urilor. Proprietarii de vehicule ar putea fi acum autorizați (de către NHTSA) să introducă întrerupătoare de pornire / oprire instalate pentru unul sau ambii airbag-uri în mașina lor, dacă aceștia (sau alți utilizatori ai mașinii lor) s-ar încadra într-unul sau mai mulți dintre aceste grupuri de risc specifice:

• Pentru ambele părți ale șoferului și ale pasagerilor - Persoanele cu afecțiuni medicale în care riscurile de desfășurare a airbagului depășesc riscul de impact în absența airbag-ului
• Pentru partea șoferului (în afară de condițiile medicale) - Cei care nu se pot poziționa pentru a-și opera în mod corespunzător mașinile cu cel puțin 25,4 cm înapoi de centrul capacului airbagului șoferului
• Pentru partea pasagerilor (în afară de condițiile medicale) - Persoanele care trebuie să transporte un bebeluș într-o reținere pentru copii orientată spre spate pe scaunul din față, deoarece mașina nu are scaun din spate, scaunul din spate este prea mic pentru a găzdui un scaun pentru copii orientat în spate sau pentru că este necesar să monitorizați în permanență starea medicală a copilului
• Pentru partea pasagerilor (în afară de condițiile medicale) - Persoanele care trebuie să poarte copii între un și 12 ani pe scaunul din față, deoarece (a) mașina nu are scaun din spate, (b) proprietarul vehiculului trebuie să transporte mai mulți copii decât se pot încadra în bancheta din spate sau (c) deoarece este necesar să monitorizați permanent starea de sănătate a copilului

Dacă doriți să instalați un comutator on-off instalat în mașina dvs., aveți nevoie de o copie a broșurii NHTSA, a „airbag-urilor și a comutatoarelor de pornit: Informații pentru o decizie informată” și formularul însoțitor, Cerere pentru airbag comutator de deconectare. Le puteți găsi pe site-ul web NHTSA, precum și la cluburile AAA, dealerii de mașini noi și departamentele de autovehicule de stat. NHTSA vă va trimite o scrisoare de autorizare pe care o puteți lua la un atelier de reparații. (Înainte de a vă deranja cu toate acestea, ar trebui să consultați distribuitorul auto sau atelierul de reparații pentru a vedea dacă este disponibil un întrerupător de pornire pentru mașina dvs.) reamenajează întrerupătoarele de pornire poate fi găsit și utilizat dacă sunt îndeplinite cerințele federale - comutatoarele trebuie să fie operate de o cheie și echipate cu lumini de avertizare pentru a indica dacă pungile sunt oprite sau pornite.

Evident, chiar dacă aveți opțiunea de a-l opri, airbag-ul ar trebui să fie lăsat pornit pentru șoferii care pot sta cu cel puțin 10 centimetri în spate. Pentru cei care nu pot (chiar și cu sugestiile enumerate mai sus), geanta poate fi dezactivată. Un grup de medici la Conferința națională privind indicațiile medicale pentru dezactivarea airbag-urilor au considerat condițiile medicale raportate în mod scris în scrisori către NHTSA drept justificare posibilă pentru oprirea airbag-urilor. Cu toate acestea, nu au recomandat să opriți airbag-urile pentru condiții relativ obișnuite, cum ar fi:

• stimulatoare cardiace
• ochelari de vedere
• anghină
• emfizem
• astm
• mastectomie
• chirurgie anterioară sau la nivelul gâtului
• varsta inaintata
• osteoporoza
• artrită
• sarcină

În general, nu puteți dezactiva airbag-ul fără să instalați un întrerupător de pornire. Cu toate acestea, în cazul în care nu este încă disponibil un comutator de închidere a reamenajării (de la producătorul vehiculului) pentru autoturismul dvs., NHTSA va autoriza dezactivarea airbag-ului de la caz la caz în condiții adecvate. Nu încercați niciodată să dezactivați singur geanta - amintiți-vă, aceasta nu este o pernă moale! Are un pachet de perete și te poate răni când nu știi ce faci.

În ceea ce privește întrerupătoarele oprite instalate din fabrică, NHTSA permite instalarea producătorilor de automobile întrerupătoare de pornire airbag pasager în vehicule noi, în circumstanțe limitate - numai dacă vehiculul nu are scaun din spate sau dacă scaunul din spate este prea mic pentru a se potrivi cu un scaun de siguranță pentru copii orientat în spate. În prezent, producătorii nu au voie să instaleze întrerupătoare de pornire pentru airbag-ul șoferului în niciun vehicul nou. De ce aceste reguli? NHTSA a decis împotriva comutatoarelor de oprire instalate pe fabrică, de teamă că vor deveni echipamente standard în toate vehiculele noi - chiar și în cele achiziționate de persoane care nu sunt grupuri cu risc. De asemenea, aceștia au văzut integrarea întrerupătorilor opriți în mașini noi (și reproiectarea ulterioară a panourilor de instrumente) ca ceva care ar devia resursele de la dezvoltarea sistemelor de airbag mai sigure și mai avansate..

Activitățile care vizează menținerea și îmbunătățirea beneficiilor de salvare a vieții airbag-urilor sunt în plină desfășurare. Noile teste sponsorizate de NHTSA folosesc criterii îmbunătățite de prejudiciu „manechin” bazate pe noi cunoștințe și cercetări.

Până de curând, majoritatea pașilor făcuți în siguranța auto au avut impacturi față și spate, chiar dacă 40 la sută din toate rănile grave cauzate de accidente sunt rezultatul impacturilor secundare, iar 30 la sută din toate accidentele sunt coliziuni cu impact lateral. Mulți producători de automobile au răspuns la aceste statistici (și la noile standarde rezultate) prin îmbunătățirea ușilor, ramelor ușilor și a secțiunilor de podea și acoperiș. Dar mașinile care oferă în prezent airbaguri laterale reprezintă noul val de protecție a ocupanților. Inginerii spun că proiectarea airbagurilor laterale eficiente este mult mai dificilă decât proiectarea airbagurilor frontale. Acest lucru se datorează faptului că o mare parte a energiei dintr-o coliziune cu impact frontal este absorbită de bara de protecție, capota și motorul și durează aproape 30 până la 40 de milisecunde înainte de a ajunge la ocupantul mașinii. Într-un impact lateral, doar o ușă relativ subțire și câțiva centimetri separă ocupantul de un alt vehicul. Aceasta înseamnă că airbag-urile laterale montate pe ușă trebuie să înceapă să se desfășoare într-un simplu cinci sau șase milisecunde!

Inginerii Volvo au experimentat diferite moduri de montare airbaguri laterale și au ales instalarea în spate a scaunului, deoarece protejează pasagerii de toate dimensiunile, indiferent de modul în care este poziționat scaunul. Acest aranjament le permite să plaseze a declanșarea senzorului mecanic pe părțile laterale ale pernelor scaunului sub șofer și pasagerul din față. Acest lucru împiedică gonflarea airbagului de pe partea nedeteriorată a mașinii. Instalarea întregului pachet airbag în spătarul scaunului oferă, de asemenea, avantajul prevenirii deplasărilor inutile care ar putea fi cauzate de coliziunile cu pietonii sau bicicletele. Este nevoie de o coliziune de aproximativ 12 mph (19 km / h) pentru a declanșa airbaguri laterale.

Inginerii BMW au ales airbag-uri montate pe ușă. Ușa are mai mult spațiu, permițând o geantă mai mare care oferă mai multă acoperire.

airbag cap, sau Structura tubulară gonflabilă (ITS), arată puțin ca un cârnat mare și, spre deosebire de alte airbag-uri, este proiectat să rămână umflat timp de aproximativ cinci secunde pentru a oferi protecție împotriva impactului al doilea sau al treilea. Lucrând cu airbag-ul lateral, ITS trebuie să ofere o protecție mai bună în anumite coliziuni laterale. O altă opțiune pentru protecția capului în cazul impacturilor laterale este airbag cortina.

Toate acestea fac destul de clar faptul că știința airbag-urilor este încă nouă și în curs de dezvoltare rapidă. Vă puteți aștepta la multe progrese în acest domeniu pe măsură ce designerii vin cu idei noi și învață din datele despre accidentele din lumea reală.

Pentru mai multe informații despre airbag-uri și subiecte conexe, consultați linkurile de pe pagina următoare.

Articole similare

• Cum funcționează testarea accidentelor
• Cum funcționează siguranța NASCAR
• Cum funcționează centurile de siguranță
• Cum funcționează „fălcile vieții”
• Cum funcționează anvelopele
• Cum funcționează frânele
• Cum funcționează frânele anti-blocare
• Cum funcționează sticla de siguranță?
• Scaune auto: fapte rapide

Mai multe legături grozave

• Discovery Channel: „MythBusters”
• Airbag-uri: cum funcționează
• Airbag-uri și copii
• Dezarmarea unui airbag
• umflătoare
• Airbag-uri: construcții și design