نقش کیسه هوا در جلوگیری از صدمات تصادفات

اصول مهم
قبل از پرداختن به مشخصات کیسه هوا، اجازه دهید مروری بر برخی قوانین حرکت داشته باشیم. می‌دانیم هر جسمی که حرکت می‌کند اندازه حرکت دارد  . تا زمانی که هیچ نیروی خارجی به جسم وارد نشود، جسم با همان سرعت اولیه و در همان راستا به حرکت خود ادامه می‌دهد. ماشین شامل اجزای مختلف است: خود ماشین، اشیاء داخل ماشین و به خصوص مسافران. و اگر از آنها محافظت نشود، به حرکت خود ادامه خواهند داد حتی اگر ماشین متوقف شود و یا سرعتش کاهش یابد.متوقف کردن یک جسم نیاز به وارد کردن نیرو در یک مدت زمان معین دارد. در هنگام تصادف اتومبیل، برای توقف اشیاء داخل اتومبیل به نیرویی نیاز داریم زیرا اندازه حرکت اتومبیل تغییر کرده ولی اندازه حرکت اشیاء داخلی تغییر نکرده است و در ضمن برای این کار زمان چندانی هم در اختیار نداریم.هدف از استفاده از وسایل محافظتی در داخل اتومبیل، کمک به توقف مسافرین با کمترین آسیب می‌باشد.استفاده از کیسه هوا هم برای به صفر رساندن سرعت مسافرین با کمترین آسیب و یا بدون آسیب می‌باشد. کیسه هوا باید بین راننده و فرمان اتومبیل قرار گیرد و در کسری از ثانیه عمل کند.

هر کیسه هوا از 3 قسمت مهم تشکیل شده است:
• خود کیسه هوا که از پارچه نایلونی و سبک ساخته شده و در بین فرمان یا داشبورد جاسازی شده است و جدیداً در صندلی و درها جاسازی شده اند.

• حسگر (سنسور) که وسیله ای است که به کیسه فرمان می‌دهد تا پر از گاز شده و باد شود. باد شدن زمانی صورت می‌گیرد که نیروی معادل با نیروی برخورد، به دیوار آجری با سرعت 16 تا 24 کیلومتر بر ساعت وارد شود. در اثر برخورد یک جزء در این سیستم تغییر مکان داده و باعث بسته شدن یک مدار الکتریکی شده و به سنسور فرمان می‌دهد که تصادف اتفاق افتاده است. سنسور، اطلاعات لازم را از شتاب سنج دریافت می‌کند.
• سیستم باد کننده، با ترکیب تری نیترید سدیم  و نیترات پتاسیم  ، گاز نیتروژن تولید می‌کند. جریان گاز نیتروژن گرم، کیسه را باد می‌کند.سیستم کیسه هوا، سوخت جامدی را که سریعاً می‌سوزد، مشتعل کرده و مقادیر زیادی گاز برای باد کردن کیسه ایجاد می‌کند.کیسه سریعاً و با سرعتی در حدود 322Km/h سریعتر از چشم به هم زدن از محل خود خارج می‌شود. . یک ثانیه بعد، گاز سریعاً از سوراخهای ریزی که در کیسه تعبیه شده خارج می‌شود تا شما بتوانید دوباره حرکت کنید.

آیا به ماده پودر مانند که در هوا پخش شد دقت نمودید؟
این پودر، پودر تالک می‌باشد که سازندگان کیسه هوا برای نرم و قابل انعطاف نگه داشتن کیسه‌ها در زمانی که استفاده نمی شوند، مورد استفاده قرار می‌دهند.در هر برخوردی، اصل کار و انرژی باید صدق کند و این بدان معنی است که کار لازم جهت متوقف کردن راننده برابر با انرژی جنبشی راننده است. هر چه مسافت توقف کوتاه تر باشد، ضربه وارده نیز بیشتر است. کمربند ایمنی با بیشتر کردن مسافت توقف راننده باعث کاهش یافتن ضربه وارده می‌شود

 

تفاوت کیسه هوا و کمربند ایمنی از نقطه نظر نیروی وارده:هر چند متوسط نیروهای وارده به راننده ای که از کمربند ایمنی مناسب استفاده می‌کند و یا از کیسه هوا استفاده می‌کند یکسان است، ولی کیسه هوا طبق اصل پاسکال، فشار یکسانی به تمام نقاطی که با آن در تماس هستند وارد می‌کند.

همان نیرو که توسط کمربند ایمنی مناسب به راننده وارد می‌شود، این بار توسط کیسه هوا، در یک سطح بزرگتر پخش شده و فشار کمتری به بدن وارد می‌شود.

استفاده از کیسه هوا بدین معنی نیست که نیازی به بستن کمربند ایمنی نداریم، چون کمربند ایمنی باعث می‌شود تا راننده از جای خود بیرون نیفتد در حالی که کیسه هوا باعث می‌شود ضربه وارده به راننده کاهش یابد.غیر فعال کردن: در پاسخ به ملاحظات مرتبط با کودکان و سایر سرنشینان خصوصا افراد ریز جثه که در صورت استفاده نامناسب یا کیسه های هوای بسیار قوی ، در معرض خطر مرگ یا آسیب‌دیدگی قرار دارند، اداره ملی ایمنی بزرگراههای آمریکا (NHTSA) در سال ۱۹۹۷ قانونی را تصویب کرد که براساس آن سازندگان را مجاز می کرد که از کیسه های هوای با قدرت کمتر استفاده کنند. این قانون اجازه می‌دهد که کیسه‌های هوا ۲۰ تا ۳۵ درصد کاهش قدرت داده شوند. علاوه بر آن از سال ۱۹۹۸ تعمیرگاهها و فروشگاههای لوازم یدکی مجاز شدند کلیدهای روشن/ خاموش روی خودرو قرار دهند که امکان غیرفعال‌سازی کیسه‌های هوا را می‌دهد. در آمریکا در صورتی که دارندگان خودرو در یکی از گروههای ریسک زیر قرار بگیرند، توسط اداره ملی ایمنی بزرگراههای آمریکا (NHTSA) اجازه خواهند داشت کلید روشن/ خاموش را برای یک یا هر دو کیسه هوای خود نصب کنند: ▪در هردو طرف راننده و سرنشین جلو- در مورد افراد با شرایط پزشکی که در مورد آنها ریسک استفاده از کیسه هوا بیشتر از ریسک برخورد در صورت استفاده نکردن از آن است. ▪در سمت راننده- ( علاوه بر شرایط پزشکی)، کسانی که در صورت رعایت فاصله حداقل۱۰ اینچی (۲۶ سانتیمتری) از مرکز کیسه هوای راننده ، نمی توانند بدرستی از خودرو خود استفاده کنند . ▪برای سرنشین جلو- (علاوه بر شرایط پزشکی) افرادی که بدلیل عدم وجود صندلی عقب در خودرو یا کوچک بودن فضای آن برای قرار گیری یک صندلی کودک رو به عقب یا بدلیل نیاز به مراقبت دائم شرایط سلامت یک کودک ، لازم است یک کودک را درون صندلی کودک رو به عقب روی صندلی سرنشین جلو قرار دهند. ▪برای سرنشین جلو- ( علاوه بر شرایط پزشکی)، افرادی که لازم است کودکان یک تا ۱۲ ساله را در صندلی جلو بنشانند بدلیل : الف) عدم وجود صندلی عقب در خودرو - ب) اجبار به حمل کودک بیش از گنجایش صندلیهای عقب کودک.- ج) نیاز به مراقبت دائم شرایط سلامت یک کودک در امریکا برای نصب یک کلید غیر فعال سازی کیسه هوا روی خودرو نیاز به دریافت مجوز از اداره ملی ایمنی بزرگراههای آمریکا(NHTSA) است. پس از دریافت این مجوز دارنده خودرو می‌تواند خودرو خود را برای نصب این کلید به تعمیرگاه ببرد. چنین کلیدهایی باید مجهز به یک چراغ هشدار‌دهنده باشند که وضعیت فعال یا غیر فعال بودن کیسه هوا را نشان دهد. واضح است که حتی اگر امکان غیرفعال کردن کیسه هوا وجود دارد، در مورد رانندگانی که امکان قرار گرفتن در فاصله حداقل ۱۰ اینچ را دارند، کیسه هوا باید فعال باشد. در مورد افرادی که حتی با رعایت موارد ذکر شده نمی‌توانند این حداقل فاصله را ایجاد نمایند، کیسه هوا می‌تواند غیرفعال شود. گروهی از پزشکان در کنفرانس ملی توصیه‌های پزشکی برای غیرفعال کردن کیسه هوا شرایط پزشکی که عموما در مقالات گزارش می‌شوند را به عنوان دلایل احتمالی غیرفعال کردن کیسه هوا مورد بررسی قرار داده اند. با این وجود غیرفعال کردن کیسه هوا برای شرایط نسبتا عادی مانند: وجود ضربان ساز(Pacemaker) در قلب، عینک، دردهای موضعی، نفخ (Emphysema)، آسم، جراحی سینه، جراحی پشت یا گردن، سن بالا، پوکی استخوان ، آرتروز یا بارداری توصیه نمی شود. عموما بدون نصب یک کلید روشن/ خاموش نمی توان کیسه هوا را غیر فعال نمود. به هر حال نباید هرگز شخصا اقدام به غیر فعال کردن کیسه هوا کرد. باید به خاطر داشت که کیسه هوا فقط یک بالش نرم نیست بلکه کیسه ای است که با ضربه باز می شود و اگر ندانید که چه می کنید می تواند به شما آسیب برساند. اداره ملی ایمنی بزرگراه های آمریکا (NHTSA) بجز در شرایط خاص ، تنها در حالتی که صندلی عقب وجود نداشته باشد یا فضای آن برای قراردادن یک صندلی ایمنی رو به عقب کودک کافی نباشد مجوز نصب کلید غیر فعال سازی کیسه هوا را برای خودروهای نو نمی دهد. در حال حاضر در آمریکا سازندگان خودرو مجوز نصب کلید غیرفعال‌سازی کیسه هوا را برای صندلی راننده در خودروهای نو ندارند چرا که برای اداره ملی ایمنی بزرگراه های آمریکا (NHTSA) این بیم وجود دارد که در این صورت این کلید در تمامی خودروهای نو حتی در خودروهایی که توسط افراد در گروههای ریسک قرار نمی گیرند جزو تجهیزات استاندارد خودرو در آید. همچنین مواردی از یکپارچه‌سازی این کلیدها در داشبورد خودرو مشاهده شد که احتمال انحراف منابع از توسعه سیستمهای ایمن‌تر و پیشرفته‌تر کیسه هوا رابوجود می‌آورد.

●آینده کیسه‌های هوا: فعالیتهای مرتبط با بهبود مزایای ایمنی سرنشین توسط کیسه‌های هوا در حال تغییرات مستمر است. آزمونهای جدید با استفاده از مانکنهای آزمون (dummy) دارای معیارهای بهتری در مورد آسیبهای وارده به آن است. گرچه ۴۰ درصد همه جراحات جدی در تصادفات در نتیجه برخوردهای جانبی و ۳۰ درصد کل تصادفات، برخوردهای جانبی هستند، تا همین اواخر بیشتر گامها برای ایمنی خودرو در برخوردهای جلو و عقب برداشته می‌شد. بسیاری از خودروسازان در پاسخ به این آمار ( و در نتیجه استانداردهای جدید) اقدام به قویتر کردن درها، قاب درها و بخشهای کف و سقف نموده‌اند. ولی خودروهایی که از کیسه هوای جانبی استفاده کرده‌اند نماینده موج جدیدی از ایمنی سرنشین می‌باشند. کارشناسان معتقدند که طراحی کیسه‌های موثر جانبی بسیار دشوارتر از کیسه‌های هوای جلو است. این به این دلیل است که در برخورد روبرو، بیشتر انرژی برخورد توسط سپر، کاپوت و موتور جذب می شود وتقریبا ۳۰ تا ۴۰ ثانیه طولمی کشد تا ضربه به سرنشین خودرو منتقل شود. ولی در برخوردهای جانبی فقط یک در نازکو چند اینچ فاصله بین سرنشین و خودروی دیگر وجود دارد. این بدان معنا است که کیسه های جانبی هوا که روی در سوار شده اند باید در ۵ تا ۶ میلی ثانیه عمل کنند! مهندسین شرکت ولوو راههای مختلفی را برای نصب کیسه های جانبی هوا آزموده اند و نصب در پشتی صندلی را انتخاب کرده اند چرا که اینکار سرنشین را فارغ از جثه او و چگونگی قرارگیری صندلی محافظت می کند. این ترتیب به مهندسین این امکان را می دهد که یک سنسور با تحریک مکانیکی را روی کناره‌های بالشهای صندلی و زیر راننده و سرنشین جلو قرار دهند. این مانع باد شدن کیسه هوا در سمت آسیب ندیده می‌شود. نصب همه مجموعه کیسه هوا در پشتی صندلی این مزیت را نیز دارد که از فعال شدن کیسه هوا در موارد غیرضروری نظیر برخورد با عابرین پیاده یا دوچرخه‌ها جلوگیری می‌کند. در برخوردهای با سرعت حدود ۱۲ مایل بر ساعت (۱۹ کیلومتر بر ساعت) است که کیسه‌های جانبی هوا تحریک می‌شوند. مهندسان شرکتBMW کیسه‌های جانبی نصب شده روی درها را انتخاب کرده اند. در دارای فضای بیشتری است که نصب کیسه های بزرگتر را ممکن می سازد. کیسه هوای سر یا سازه‌های بادشونده تیوبی (Inflatable Tubular Structure-ITS) در همه خودروهای مدلهای سال ۱۹۹۹BMW (به جز مدل با سقف متحرک) قرار داده شده اند. این کیسه‌های سر کمی شبیه سوسیس‌های بزرگ هستند و بر خلاف کیسه‌های هوا برای آن طراحی شده‌اند که به مدت حدود ۵ ثانیه در حالت باد شده باقی بمانند و در برخی از برخوردهای جانبی حفاظت بهتری را تامین کنند.
●کیسه‌های هوشمند هوا: تا سال۹۷، ۱۹ بزرگسال و ۳۱ نوزاد در آمریکا توسط کیسه های هوا کشته شده‌اند. برخی از این مرگها در سرعتهای پایینی رخ داده که در حالت عادی معمولا منجر به مرگ نمی‌شد. وسایل ایمنی برای این طراحی نمی‌شوند که خود عامل بروز خطر باشند. برای حذف پتانسیل بروز خطر توسط کیسه‌های هوا تاکنون در مورد غیرفعال کردن صحبت شد. غیر فعال کردن کیسه‌های هوا وقتی کودکان روی صندلیهای مربوط قرار می‌گیرند این ایراد را دارد که اغلب فراموش می‌کنند در صورت نشستن یک فرد بزرگسال مجددا آن کیسه هوا را فعال کنند. یک راه دیگر حذف خطر برای کودکان هوشمند کردن کیسه‌های هوا است به این معنی که بتوانند تشخیص دهند چه کسی در مقابل آنها نشسته است.
●
انتخاب‌های موجود:برای هوشمند کردن کیسه‌های هوا راه‌های زیر وجود دارد: ▪ترازو- وجود ترازو در صندلی سرنشین این امکان را فراهم می‌کند که تنها در صورتی فعال شود که وزن سرنشین از حد مشخصی بیشتر شود. ولی این سیستم نمی‌تواند تشخیص دهد که کودک کمربند خود را بسته است یا خیر. ▪سنسور برچسب- این سنسور می تواند برچسبی را که بر روی صندلی ایمنی نوزاد نصب شده را بخواند. اگر چنین صندلی در جلو این سنسور قرار گیرد، کیسه هوا غیر فعال می شود. ▪واحد اولترا سونیک- وجود این واحد بر روی داشبورد صداهای با فرکانس بالایی تولید می کند که پژواک حاصل از آن مشخص می کند چه کسی یا چه چیزی در صندلی سرنشین قرار دارد. سیستم میدان الکتریکی- این سیستم با استفاده از آنتنهایی در صندلی خودرو میدان الکتریکی ضعیف ولی با فرکانس بالایی تولید می کند . مزیت این سیستم آن است که نه تنها تحلیل زمان واقعی سرنشین صندلی را فراهم می کند بلکه می تواند جرم را ثبت کند و حداقل به صورت تئوریک مشخص کند که آیا سرنشین توسط کمربند مهار شده یا نه.شکل زیر نمونه ای از یک کیسه هوای هوشمند را نشان می دهد: همانگونه که مشاهده میشود در این صندلی یک میدان الکتریکی ضعیف برقرار می باشد . آنتن که در زیر پارچه و یا کفی صندلی قرار دارد میدان الکتریکی را اندازه گرفته و فورا کنترل کننده کیسه هوا اطلاعات خود را از نظر اندازه و موقعیت سرنشین به روز می نماید. در همه این مدلها مشخص است که دانش کیسه های هوا هنوز جدید و تحت توسعه روزافزون است. در این زمینه باید در انتظار ایده های جدید با استفاده از داده های دنیای واقعی برخوردها بود.کیسه‌ هوا براى عابران پیاده تا 3سال آینده در اروپا


کیسه‌ هوا براى عابران پیاده تا سه سال آینده در اروپا اجبارى خواهد شد و اتحادیه اروپا از تولیدکنندگان خودرو خواسته که کیسه‌ هواى مخصوص عابران پیاده طراحى کند. این کیسه پیش از فرود آمدن مصدوم معلق در هوا روى کاپوت ماشین، باز و با گاز مخصوصى پر مى‌شود.

 در اتحادیه اروپا سالانه نزدیک به 50 هزار عابر پیاده بر اثر تصادف جان خود را از دست مى‌دهند. این آمار بدون در نظر گرفتن مصدومانى است که دچار ضربه مغزى و یا آسیب‌هاى شدید بدنى شده‌اند. بالا بردن ضریب ایمنى عابران پیاده یکى از برنامه‌هاى مطرح اتحادیه اروپاست. اتحادیه اروپا درصدد است ظرف سه سال آینده میزان مرگ و میر ناشى از تصادف عابران پیاده را با اجراى طرح ”امنیت عابران پیاده“ به نصف کاهش دهد. از سال گذشته میلادى مرحله اول این طرح به اجرا درآمده است. در این مرحله تمامى کارخانه‌هاى خودروسازى موظف شده‌اند اتومبیل‌هایی تولید کنند که سپر بزرگترى دارند. این سپر بزرگ‌تر که پایین‌تر از سپرهاى معمولى قرار مى‌گیرد، شدت برخورد اتومبیل با افراد پیاده را تا حد زیادى کاهش مى‌دهد. اتحادیه اروپا همچنین از تولیدکنندگان خودرو خواسته است که کیسه‌ هواى مخصوص عابران پیاده طراحى کند. در حال حاضر طرح کیسه هواى مخصوص عابران پیاده در مرحله تست است. در موسسه کنترل کیفى خودرو در شهر آخن آلمان، در یک تصادف آزمایشى اتومبیل با سرعت 40 کیلومتر در ساعت به ماکت انسانى برخورد می‌کند. 40 کیلومتر بر ساعت، میانگین سرعتى است که سر عابر پیاده هنگام فرود به شیشه جلو ماشین برخورد مى‌کند. کیسه‌ هواى مخصوص عابران پیاده باید مانع این برخورد شود. سنسورهاى آزاد کننده کیسه درون اتومبیل قرار مى‌گیرند‌. زمان تصادف پیش از فرود آمدن مصدوم معلق در هوا روى کاپوت ماشین، این کیسه‌ باز و با گاز مخصوصى پر مى‌شود و از برخورد مصدوم به کاپوت و شیشه جلویى اتومبیل جلوگیرى مى‌کند. سرعت فرود مصدوم در تصادفات شدید گاه به 300 کیلومتر بر ساعت مى‌رسد، سرعتى که در جا جمجمه را از بین می‌برد. مدل‌هاى اولیه‌اى که در مرحله تست هستند، نقص‌هایی دارند که باید برطرف شوند. پیش از همه این که این کیسه هوا، فضاى جلوى اتومبیل را کاملأ مى‌پوشاند و دید راننده را کور مى‌کند. طرح‌هاى پیشنهادى جدید تا حدى این نقص را برطرف کرده‌اند، به عنوال مثال کیسه‌هایی که سوراخ‌هاى کوچک دارند و میدان دید راننده را کمى باز مى‌گذارند. این طرحى است که کارخانه اتومبیل سازى ژاپن، تویوتا طراحى کرده است. گذشته از این، مشکلات اولیه‌ای در طراحى کیسه‌هاى هواى مناسب و استاندارد وجود دارد؛ ولی مساله اینجاست که بسیارى از تولیدکنندگان اتومبیل به این طرح با تردید نگاه مى‌کنند. ساخت و تولید انبوه اینکیسه‌ها هزینه قابل توجهى در پى خواهد داشت. بسیارى از این تولیدکنندگان کاپوت فعال را ترجیح مى‌دهند. اما این نوع پوشش‌هاى موتور مانع از برخورد سر مصدوم به شیشه جلویى اتومیبل نمى‌شوند. علت مرگ در 80 درصد این نوع تصادفات، برخورد شدید سر مصدوم با شیشه جلویى ماشین است. البته کیسه هوا براى عابران پیاده‌اى هم که پس از تصادف به هوا پرتاب مى‌شوند و به جاى کاپوت ماشین روى آسفالت فرود مى‌آیند، فایده‌اى ندارد. کارشناسان تخمین مى‌زنند کیسه‌هاى هواى مخصوص عابر پیاده احتمال آسیب به ناحیه سر را تا 90 درصد کمتر مى‌کند و جراحات بدنى را دست کم به نصف مى‌رساند. بسیارى از کارخانه‌هاى ماشین سازى هنوز طرح اضافه کردن این کیسه‌هاى هوا را نپذیرفته‌اند. یکی از آنان مى‌گوید:” هرچند که بسیارى از کارخانه‌هاى اتومبیل سازى در تبلیغاتشان مدعى هستند که امنیت عابران پیاده را نظر گرفته‌اند، اما حاضر به پرداخت هزینه بالا در این زمنیه نیستند. باید قوانینى تصویب شود که تولید کنندگان موظف به اجراى آن باشند.“