Jak airbagy fungují

Nasazený airbag uvnitř zbytků Enzo Ferrari. Prohlédněte si další obrázky týkající se bezpečnosti automobilů. Michael Tullberg / Getty Images

Po celá léta poskytoval spolehlivý bezpečnostní pás jedinou formu pasivního omezení v našich vozech. Diskutovalo se o jejich bezpečnosti, zejména pokud jde o děti, ale postupem času většina zemí přijala závazné zákony o bezpečnostních pásech. Statistiky ukázaly, že používání bezpečnostních pásů zachránilo tisíce životů, které by při nehodách mohly být ztraceny.

Stejně jako v případě bezpečnostních pásů existuje koncept airbagu - měkkého polštáře, proti kterému má při nárazu přistát - již mnoho let. První patent na nafukovací nárazové přistávací zařízení pro letadla byl podán během druhé světové války. V 80. letech se v automobilech objevily první komerční airbagy.

Od modelového roku 1998 jsou všechny nové vozy prodávané ve Spojených státech povinny mít airbagy na straně řidiče i spolujezdce. (Lehké nákladní automobily spadaly pod pravidlo v roce 1999.) Statistiky ukazují, že airbagy snižují riziko úmrtí při přímém nárazu zepředu asi o 30 procent. Pak přišly boční airbagy namontované na sedadle a na dveře. Dnes, některá auta jdou daleko za duální airbagy k mít šest nebo dokonce osm airbagů. Po vyvolání některých stejných sporů, které obklopovaly používání bezpečnostních pásů v prvních letech, jsou airbagy předmětem seriózního vládního a průmyslového výzkumu a zkoušek.

V tomto článku se dozvíte o vědě za airbagem, o tom, jak zařízení funguje, jaké jsou jeho problémy a odkud odtud technologie vychází..

Zákony pohybu

Než se podíváme na specifika, podívejme se na naše znalosti zákony pohybu. Nejprve víme, že pohybující se objekty mají hybnost (součin hmotnosti a rychlosti předmětu). Pokud není venku platnost působí na objekt, objekt se bude i nadále pohybovat svou současnou rychlostí a směrem. Auta se skládají z několika předmětů, včetně samotného vozidla, volných předmětů v autě a samozřejmě z cestujících. Pokud tyto objekty nejsou omezeny, budou pokračovat v pohybu jakoukoli rychlostí, po které auto jede, i když je vozidlo zastaveno kolizí.

Zastavení hybnosti objektu vyžaduje zásah síly po určitou dobu. Když dojde k havárii automobilu, je síla potřebná k zastavení objektu velmi velká, protože hybnost automobilu se okamžitě změnila, zatímco cestující to nemají - není příliš času na práci. Cílem každého doplňkového zádržného systému je pomoci zastavit cestujícího a přitom mu co nejméně poškodit.

Airbag chce udělat, aby zpomalil rychlost cestujícího na nulu s malým nebo žádným poškozením. Omezení, v nichž musí fungovat, jsou obrovské. Airbag má mezeru mezi spolujezdcem a volantem nebo přístrojovou deskou a zlomek vteřiny pro práci. I toto malé množství prostoru a času je však cenné, pokud systém dokáže cestujícího spíše zpomalit, než aby náhle zastavil jeho pohyb..

V další části se podíváme na části airbagu a uvidíme, jak se nafoukne.

Cílem airbagu je zpomalit pohyb dopředu cestujícího co nejrovnoměrněji za zlomek vteřiny. K dosažení této funkce pomáhají airbagy tři části:

• Taška sám je vyroben z tenké nylonové tkaniny, která je složena do volantu nebo přístrojové desky, v poslední době do sedadla nebo dveří.
• senzor je zařízení, které říká, že se má nafouknout. K nafouknutí dochází, když dojde ke srážkové síle, která se rovná spuštění do cihlové zdi rychlostí 16 až 24 km za hodinu. Mechanický spínač se převrátí, když dojde k hromadnému posunu, který uzavře elektrický kontakt a sdělí senzorům, že došlo k havárii. Senzory přijímají informace od akcelerometr vestavěný do mikročipu.
• Airbag nafukovací systém reaguje azid sodný (NaN3) s dusičnanem draselným (KNO3) za vzniku plynný dusík. Horké výbuchy dusíku nafouknou airbag.

Airbag a nafukovací systém uložené ve volantu. Prohlédněte si další obrázky týkající se bezpečnosti automobilu.

Časné úsilí o přizpůsobení airbagu pro použití v automobilech naráželo na neúměrné ceny a technické překážky spojené s ukládáním a uvolňováním stlačený plyn. Výzkumníci uvažovali:

• Kdyby v autě byl dostatek prostoru pro plynový kanystr
• Zda plyn zůstane pod vysokým tlakem po celou dobu životnosti automobilu
• Jak by bylo možné vyrobit vak, aby se rychle a spolehlivě rozpínal při různých provozních teplotách a aniž by vyzařoval třesk

Nafukovací systém používá pevný pohon a zapalovač.

Potřebovali způsob, jak zahájit chemickou reakci, která by produkovala dusík, který by nafoukl vak. Malý nafukovače pevného paliva přišel k záchraně v 70. letech.

Nafukovací systém není na rozdíl od pevného posilovače raket (podrobnosti viz Jak fungují motory raket). Systém airbagů se zapálí a pevná pohonná látka, který hoří velmi rychle a vytváří tak velké množství plynu pro nafouknutí vaku. Taška pak doslova praskne ze svého úložiště rychlostí až 200 km / h (322 km / h) - rychlejší než mrknutí oka! O sekundu později se plyn rychle rozptýlí drobnými otvory ve vaku deflace tašku, abyste se mohli pohybovat.

I když celý proces se děje pouze dvacet pětina sekundy, další čas je dostatečný, aby zabránil vážnému zranění. prášková látka Mimochodem, uvolněný z airbagu, je pravidelný kukuřičný škrob nebo mastkový prášek, který výrobci airbagů používají k udržení poddajnosti a mazání sáčků během skladování.

Dále se podíváme na některá bezpečnostní upozornění spojená s airbagy, zejména pokud jde o děti.

Od prvních dnů auto airbagů, odborníci varovali, že airbagy mají být použity společně s bezpečnostními pásy. Bezpečnostní pásy byly stále zcela nezbytné, protože airbagy fungovaly pouze při čelních srážkách při rychlosti vyšší než 6 km / h. Pouze bezpečnostní pásy by mohly pomoci při bočních nárazech a nárazech (ačkoli se nyní běžně vyskytují boční airbagy), při nárazech zezadu a sekundárních nárazech. I když se technologie vyvíjí, airbagy jsou stále účinné pouze v případě, že jsou používány s bezpečnostním pásem na břiše / rameni.

Netrvalo dlouho a dozvěděli se, že síla airbagu může ublížit těm, kteří jsou k němu příliš blízko. Vědci zjistili, že riziková oblast airbagů řidiče je první 2 až 3 palce (5 až 8 cm) nafouknutí. Umístěním 10 palců (25 cm) od airbagu řidiče získáte jasný prostor pro bezpečnost. Změřte tuto vzdálenost od středu volantu k hrudní kosti. Pokud v současné době sedíte méně než 10 palců, můžete upravit polohu při řízení těmito způsoby:

• Posuňte své sedadlo co nejvíce dozadu a pohodlně sešlápněte na pedály.
• Lehce sklopte opěradlo sedadla. Ačkoli se designy automobilů liší, většina řidičů může dosáhnout vzdálenosti 10 palců i se sedadlem řidiče úplně dopředu lehkým sklopením opěradla sedadla. Pokud sklopení sedadla ztěžuje výhled na silnici, můžete se zvednout pomocí systému zvedání sedadel vašeho auta (ne všechna auta mají toto!) Nebo pevného, ​​neklouzavého polštáře, abyste dosáhli stejného účinku..
• Namiřte airbag směrem k hrudi, namísto hlavy a krku, nakloněním volantu dolů (funguje to pouze v případě, že je volant nastavitelný).

Pravidla se liší děti. Airbag může vážně zranit nebo dokonce zabít nenapnuté dítě, které sedí příliš blízko nebo je při nouzovém brzdění hozeno směrem k přístrojové desce. Odborníci se shodují, že jsou důležitá následující bezpečnostní místa:

• Děti ve věku do 12 let by se měly připoutat na řádně nainstalované autosedačce odpovídající věku podle zadních sedadel.
• Kojenci na dětských sedačkách směřujících dozadu (mladší než jeden rok a vážící méně než 20 liber / 10 kg) by nikdy neměli jezdit na předním sedadle automobilu, který má airbag na straně spolujezdce..
• Jestliže dítě starší jednoho roku musí jezdit na předním sedadle s airbagem na straně spolujezdce, mělo by být v dětské sedačce směřující dopředu, v pomocné sedačce nebo správně připevnit břišní / ramenní pás a sedadlo by mělo sedět být posunut co nejdále zpět.

Další informace o dětských autosedačkách naleznete v části Autosedačky: Rychlá fakta.

V některých zvláštních případech mohou majitelé automobilů požádat o možnost deaktivace airbagů. V další části si probereme kroky, které byste měli podniknout, pokud chcete mít deaktivovaný airbag.

V reakci na obavy, že děti - a další, zejména menší lidé - jsou zabity nebo vážně zraněny nefunkčním nebo příliš silným airbagem, vydala Národní správa bezpečnosti silničního provozu (NHTSA) v roce 1997 konečné pravidlo, které výrobcům automobilů umožnilo používat nižší -pohonové airbagy. Toto pravidlo umožňuje, aby byly airbagy depowered o 20 až 35 procent. Kromě toho bylo od roku 1998 povoleno instalovat opravny a prodejci vypínače které umožňují deaktivaci airbagů. Majitelé vozidel by nyní mohli mít povolení (podle NHTSA) k zapnutí / vypnutí spínačů instalovaných pro jeden nebo oba airbagy v autě, pokud by (nebo jiní uživatelé jejich vozu) spadali do jedné nebo více z těchto specifických rizikových skupin:

• Pro řidiče i spolujezdce - Jednotlivci se zdravotním stavem, při kterých nebezpečí nafouknutí airbagu převyšuje riziko nárazu při absenci airbagu
• Pro stranu řidiče (kromě zdravotních potíží) - Ti, kteří se nemohou umístit, aby řádně ovládali svá auta nejméně 10 palců (25,4 cm) zpět od středu krytu airbagu řidiče
• Pro stranu spolujezdce (kromě zdravotních stavů) - Jednotlivci, kteří potřebují přepravovat dítě v dětském zádržném systému směřujícím dozadu na předním sedadle, protože vozidlo nemá zadní sedadlo, zadní sedadlo je příliš malé na to, aby pojalo dětskou sedačku směřující dozadu nebo protože je nutné neustále sledovat zdravotní stav dítěte
• Pro stranu spolujezdce (kromě zdravotních podmínek) - Jednotlivci, kteří potřebují nosit na předním sedadle děti od jednoho do 12 let, protože a) vozidlo nemá zadní sedadlo, b) majitel vozidla musí mít více dětí, než se vejde do zadní sedadlo nebo (c), protože je nutné neustále sledovat zdraví dítěte

Pokud si přejete, aby byl do vašeho automobilu nainstalován vypínač, potřebujete kopii brožury NHTSA, „airbagy a vypínače: informace pro informované rozhodnutí“ a přiložený formulář, Žádost o vypínač airbagu. Najdete je na webových stránkách NHTSA a také v klubech AAA, prodejcích nových automobilů a státních odděleních motorových vozidel. NHTSA vám pošle autorizační dopis, který můžete vzít do opravny. (Než se s tím vším setkáte, měli byste se poradit s prodejcem automobilů nebo v opravně, aby zjistili, zda je pro vaše auto k dispozici vypínač.) Některé přepínače zapnutí / vypnutí lze nalézt a použít, pokud jsou splněny federální požadavky - spínače musí být ovládány klíčem a musí být vybaveny výstražnými světly, které signalizují, zda jsou vaky vypnuty nebo zapnuty.

Je zřejmé, že i když máte možnost jej vypnout, airbag by měl být ponechán zapnutý pro řidiče, kteří mohou sedět nejméně 10 palců zpět. Pro ty, kteří to nemohou (i s výše uvedenými návrhy), je možné tašku vypnout. Skupina lékařů na Národní konferenci o lékařských indikacích pro deaktivaci airbagů považovala zdravotní stavy běžně uváděné v dopisech NHTSA za možné ospravedlnění vypnutí airbagů. Nedoporučovali však vypínání airbagů za relativně běžných podmínek, jako například:

• kardiostimulátory
• brýle
• angina
• emfyzém
• astma
• amputace prsu
• předchozí operaci zad nebo krku
• Pokročilý věk
• osteoporóza
• artritida
• těhotenství

Obecně řečeno nemůžete deaktivovat airbag bez instalace přepínače zapnutí a vypnutí. Pokud však pro váš vůz ještě není k dispozici přepínač zapnutí / vypnutí (od výrobce vozidla), společnost NHTSA povolí deaktivaci airbagu případ od případu za vhodných podmínek. Nikdy se nepokoušejte tašku vypnout sami - pamatujte, že to není měkký polštář! Zabalí vás do zdi a může vám ublížit, když nevíte, co děláte.

Pokud jde o vypínače instalované z výroby, NHTSA umožňuje výrobcům automobilů instalovat vypínače airbagu spolujezdce u nových vozidel za omezených okolností - pouze pokud vozidlo nemá zadní sedadlo nebo je-li zadní sedadlo příliš malé na to, aby bylo možné umístit dětskou sedačku směřující dozadu. A výrobci v současné době nemají povoleno instalovat vypínače pro airbag řidiče do nového vozidla. Proč tato pravidla? NHTSA se rozhodla proti široce rozšířeným továrním vypínačům ze strachu, že se stanou standardním vybavením všech nových vozidel - dokonce i těch, která kupují lidé, kteří nejsou v ohrožených skupinách. Rovněž viděli integraci vypínačů do nových automobilů (a následný přepracování přístrojových desek) jako něco, co by odvrátilo zdroje od vývoje bezpečnějších a vyspělejších systémů airbagů..

Činnosti zaměřené na udržování a zlepšování životaschopných výhod airbagů jsou v plném proudu. Nové testy sponzorované NHTSA využívají vylepšená „fiktivní“ kritéria zranění založená na nových znalostech a výzkumu.

Až donedávna byla většina kroků v automobilové bezpečnosti nárazem vpředu a vzadu, i když 40 procent Všechna vážná zranění způsobená nehodami jsou důsledkem bočních nárazů a 30 procent všech nehod je kolizemi bočních nárazů. Mnoho výrobců automobilů reagovalo na tyto statistiky (a výsledné nové standardy) posílením dveří, zárubní a podlahových a střešních částí. Ale auta, která v současné době nabízejí boční airbagy představují novou vlnu ochrany cestujících. Inženýři říkají, že navrhování účinných bočních airbagů je mnohem obtížnější než navrhování předních airbagů. Důvodem je to, že velká část energie při nárazu zepředu je absorbována nárazníkem, kapotou a motorem a trvá přibližně 30 až 40 milisekund, než dorazí k cestujícímu v automobilu. Při bočním nárazu oddělují cestující od jiného vozidla pouze relativně tenké dveře a několik palců. To znamená, že boční airbagy namontované na dveřích se musí začít používat pouhým způsobem pět nebo šest milisekund!

Inženýři společnosti Volvo experimentovali s různými způsoby montáže bočních airbagů a zvolili instalaci opěradla sedadla, protože to chrání cestující všech velikostí bez ohledu na to, jak je sedadlo umístěno. Toto uspořádání jim umožňuje umístit a spouštění mechanického senzoru na bocích sedáků pod řidičem a předním spolujezdcem. Zabrání se tak nafouknutí airbagu na nepoškozené straně vozidla. Instalace celého balíčku airbagů na opěradlo sedadla také nabízí výhodu v tom, že zabráníte zbytečnému nasazení, které by mohlo být způsobeno kolizemi s chodci nebo jízdními koly. To vyžaduje kolizi asi 12 mph (19 km / h) pro aktivaci bočních airbagů.

Inženýři BMW se rozhodli airbagy namontované na dveřích. Dveře mají více prostoru, což umožňuje větší pytel, který poskytuje větší krytí.

hlavový airbag, nebo Nafukovací trubková struktura (ITS), vypadá trochu jako velká klobása a na rozdíl od jiných airbagů je navržena tak, aby zůstala nafouknutá po dobu asi pěti sekund, aby byla zajištěna ochrana proti druhému nebo třetím nárazům. Při práci s bočním airbagem má ITS při některých bočních srážkách poskytovat lepší ochranu. Další možností ochrany hlavy při bočních nárazech je hlavový airbag.

To vše jasně ukazuje, že věda o airbagech je stále nová a rychle se vyvíjí. V této oblasti můžete očekávat mnoho pokroků, protože designéři přicházejí s novými nápady a poučují se z reálných dat o haváriích.

Další informace o airbagech a souvisejících tématech naleznete v odkazech na následující stránce.

Související články

• Jak funguje Crash Testing
• Jak NASCAR Safety funguje
• Jak bezpečnostní pásy fungují
• Jak fungují „Čelisti života“
• Jak fungují pneumatiky
• Jak brzdy fungují
• Jak fungují protiblokovací brzdy
• Jak bezpečnostní sklo funguje?
• Sedadla v autě: Rychlá fakta

Další skvělé odkazy

• Discovery Channel: „MythBusters“
• Airbagy: Jak fungují
• Airbagy a děti
• Vypnutí airbagu
• Nafukovače
• Airbagy: Konstrukce a design