سالها، کمربند ايمني، تنها وسيله محافظت در داخل اتومبيل بود. اختلاف نظرهايي در مورد امنيت آنها به خصوص براي کودکان وجود داشت ولي با گذشت زمان قوانين استفاده اجباري از کمربند ايمني در کشورهاي مختلف وضع شد. آمارها نشان مي‌دهد استفاده از کمربند ايمني جان هزاران نفر که ممکن بود در تصادفات جان خود را از دست دهند، حفظ کرده است.
کيسه هاي هوا چندين سال است که در حال توسعه هستند. اولين ثبت اختراع در مورد بالشهاي باد شونده، مربوط به سقوط هواپيماهاست که در طي جنگ جهاني دوم به ثبت رسيده است. در دهه 80 (1980) اولين کيسه هوا براي اتومبيل‌ها ساخته شد.
پس از سال 1998، تمام اتومبيل هاي تازه ملزم به داشتن کيسه هاي هوا در سمت راننده و مسافر گرديدند. آمارها نشان مي‌دهد، استفاده از کيسه هوا در اتومبيل‌ها باعث کاهش 30 درصدي خطر مرگ در تصادفات رو در رو مي‌گردد.

اصول مهم
قبل از پرداختن به مشخصات کيسه هوا، اجازه دهيد مروري بر برخي قوانين حرکت داشته باشيم. مي‌دانيم هر جسمي که حرکت مي‌کند اندازه حرکت دارد  . تا زماني که هيچ نيروي خارجي به جسم وارد نشود، جسم با همان سرعت اوليه و در همان راستا به حرکت خود ادامه مي‌دهد. ماشين شامل اجزاي مختلف است: خود ماشين، اشياء داخل ماشين و به خصوص مسافران. و اگر از آنها محافظت نشود، به حرکت خود ادامه خواهند داد حتي اگر ماشين متوقف شود و يا سرعتش کاهش يابد.
متوقف کردن يک جسم نياز به وارد کردن نيرو در يک مدت زمان معين دارد. در هنگام تصادف اتومبيل، براي توقف اشياء داخل اتومبيل به نيرويي نياز داريم زيرا اندازه حرکت اتومبيل تغيير کرده ولي اندازه حرکت اشياء داخلي تغيير نکرده است و در ضمن براي اين کار زمان چنداني هم در اختيار نداريم.
هدف از استفاده از وسايل محافظتي در داخل اتومبيل، کمک به توقف مسافرين با کمترين آسيب مي‌باشد.
استفاده از کيسه هوا هم براي به صفر رساندن سرعت مسافرين با کمترين آسيب و يا بدون آسيب مي‌باشد. کيسه هوا بايد بين راننده و فرمان اتومبيل قرار گيرد و در کسري از ثانيه عمل کند.

 

هر کيسه هوا از 3 قسمت مهم تشکيل شده است:
• خود کيسه هوا که از پارچه نايلوني و سبک ساخته شده و در بين فرمان يا داشبورد جاسازي شده است و جديداً در صندلي و درها جاسازي شده اند.

 

• حسگر (سنسور) که وسيله اي است که به کيسه فرمان مي‌دهد تا پر از گاز شده و باد شود. باد شدن زماني صورت مي‌گيرد که نيروي معادل با نيروي برخورد، به ديوار آجري با سرعت 16 تا 24 کيلومتر بر ساعت وارد شود. در اثر برخورد يک جزء در اين سيستم تغيير مکان داده و باعث بسته شدن يک مدار الکتريکي شده و به سنسور فرمان مي‌دهد که تصادف اتفاق افتاده است. سنسور، اطلاعات لازم را از شتاب سنج دريافت مي‌کند.
• سيستم باد کننده، با ترکيب تري نيتريد سديم  و نيترات پتاسيم  ، گاز نيتروژن توليد مي‌کند. جريان گاز نيتروژن گرم، کيسه را باد مي‌کند.
سيستم کيسه هوا، سوخت جامدي را که سريعاً مي‌سوزد، مشتعل کرده و مقادير زيادي گاز براي باد کردن کيسه ايجاد مي‌کند.
کيسه سريعاً و با سرعتي در حدود 322Km/h سريعتر از چشم به هم زدن از محل خود خارج مي‌شود. . يک ثانيه بعد، گاز سريعاً از سوراخهاي ريزي که در کيسه تعبيه شده خارج مي‌شود تا شما بتوانيد دوباره حرکت کنيد.

 

	کيسه هوا و سيستم باد کننده تعبيه شده در فرمان اتومبيل
کيسه هوا و سيستم باد کننده تعبيه شده در فرمان اتومبيل

 

آيا به ماده پودر مانند که در هوا پخش شد دقت نموديد؟
اين پودر، پودر تالک مي‌باشد که سازندگان کيسه هوا براي نرم و قابل انعطاف نگه داشتن کيسه‌ها در زماني که استفاده نمي شوند، مورد استفاده قرار مي‌دهند.
در هر برخوردي، اصل کار و انرژي بايد صدق کند و اين بدان معني است که کار لازم جهت متوقف کردن راننده برابر با انرژي جنبشي راننده است. هر چه مسافت توقف کوتاه تر باشد، ضربه وارده نيز بيشتر است. کمربند ايمني با بيشتر کردن مسافت توقف راننده باعث کاهش يافتن ضربه وارده مي‌شود.

 

تفاوت کيسه هوا و کمربند ايمني از نقطه نظر نيروي وارده:
هر چند متوسط نيروهاي وارده به راننده اي که از کمربند ايمني مناسب استفاده مي‌کند و يا از کيسه هوا استفاده مي‌کند يکسان است، ولي کيسه هوا طبق اصل پاسکال، فشار يکساني به تمام نقاطي که با آن در تماس هستند وارد مي‌کند.

 

همان نيرو که توسط کمربند ايمني مناسب به راننده وارد مي‌شود، اين بار توسط کيسه هوا، در يک سطح بزرگتر پخش شده و فشار کمتري به بدن وارد مي‌شود.

 

استفاده از کيسه هوا بدين معني نيست که نيازي به بستن کمربند ايمني نداريم، چون کمربند ايمني باعث مي‌شود تا راننده از جاي خود بيرون نيفتد در حالي که کيسه هوا باعث مي‌شود ضربه وارده به راننده کاهش يابد.
غير فعال کردن:
در پاسخ به ملاحظات مرتبط با کودکان و ساير سرنشينان خصوصا افراد ريز جثه که در صورت استفاده نامناسب يا کيسه هاي هواي بسيار قوي ، در معرض خطر مرگ يا آسيب‌ديدگي قرار دارند، اداره ملي ايمني بزرگراههاي آمريکا (NHTSA) در سال ???? قانوني را تصويب کرد که بر اساس آن سازندگان را مجاز مي کرد که از کيسه هاي هواي با قدرت کمتر استفاده کنند. اين قانون اجازه مي‌دهد که کيسه‌هاي هوا ?? تا ?? درصد کاهش قدرت داده شوند. علاوه بر آن از سال ???? تعميرگاهها و فروشگاههاي لوازم يدکي مجاز شدند کليدهاي روشن/ خاموش روي خودرو قرار دهند که امکان غيرفعال‌سازي کيسه‌هاي هوا را مي‌دهد. در آمريکا در صورتي که دارندگان خودرو در يكي از گروههاي ريسک زير قرار بگيرند، توسط اداره ملي ايمني بزرگراههاي آمريکا (NHTSA) اجازه خواهند داشت کليد روشن/ خاموش را براي يک يا هر دو کيسه هواي خود نصب کنند: ?در هردو طرف راننده و سرنشين جلو- در مورد افراد با شرايط پزشکي که در مورد آنها ريسک استفاده از کيسه هوا بيشتر از ريسک برخورد در صورت استفاده نکردن از آن است. ?در سمت راننده- ( علاوه بر شرايط پزشکي)، کساني که در صورت رعايت فاصله حداقل ?? اينچي (?? سانتيمتري) از مرکز کيسه هواي راننده ، نمي توانند بدرستي از خودرو خود استفاده کنند . ?براي سرنشين جلو- (علاوه بر شرايط پزشکي) افرادي که بدليل عدم وجود صندلي عقب در خودرو يا کوچک بودن فضاي آن براي قرار گيري يک صندلي کودک رو به عقب يا بدليل نياز به مراقبت دائم شرايط سلامت يک کودک ، لازم است يک کودک را درون صندلي کودک رو به عقب روي صندلي سرنشين جلو قرار دهند. ?براي سرنشين جلو- ( علاوه بر شرايط پزشکي)، افرادي که لازم است کودکان يک تا ?? ساله را در صندلي جلو بنشانند بدليل : الف) عدم وجود صندلي عقب در خودرو - ب) اجبار به حمل کودک بيش از گنجايش صندليهاي عقب کودک.- ج) نياز به مراقبت دائم شرايط سلامت يک کودک در امريکا براي نصب يک کليد غير فعال سازي کيسه هوا روي خودرو نياز به دريافت مجوز از اداره ملي ايمني بزرگراههاي آمريکا (NHTSA) است. پس از دريافت اين مجوز دارنده خودرو مي‌تواند خودرو خود را براي نصب اين کليد به تعميرگاه ببرد. چنين کليدهايي بايد مجهز به يک چراغ هشدار‌دهنده باشند که وضعيت فعال يا غير فعال بودن کيسه هوا را نشان دهد. واضح است که حتي اگر امکان غيرفعال کردن کيسه هوا وجود دارد، در مورد رانندگاني که امکان قرار گرفتن در فاصله حداقل ?? اينچ را دارند، کيسه هوا بايد فعال باشد. در مورد افرادي که حتي با رعايت موارد ذکر شده نمي‌توانند اين حداقل فاصله را ايجاد نمايند، کيسه هوا مي‌تواند غيرفعال شود. گروهي از پزشکان در کنفرانس ملي توصيه‌هاي پزشکي براي غيرفعال کردن کيسه هوا شرايط پزشکي که عموما در مقالات گزارش مي‌شوند را به عنوان دلايل احتمالي غيرفعال کردن کيسه هوا مورد بررسي قرار داده اند. با اين وجود غيرفعال کردن کيسه هوا براي شرايط نسبتا عادي مانند: وجود ضربان ساز (Pacemaker) در قلب، عينک، دردهاي موضعي، نفخ (Emphysema)، آسم، جراحي سينه، جراحي پشت يا گردن، سن بالا، پوکي استخوان ، آرتروز يا بارداري توصيه نمي شود. عموما بدون نصب يک کليد روشن/ خاموش نمي توان کيسه هوا را غير فعال نمود. به هر حال نبايد هرگز شخصا اقدام به غير فعال کردن کيسه هوا کرد. بايد به خاطر داشت که کيسه هوا فقط يک بالش نرم نيست بلکه کيسه اي است که با ضربه باز مي شود و اگر ندانيد که چه مي کنيد مي تواند به شما آسيب برساند. اداره ملي ايمني بزرگراه هاي آمريکا (NHTSA) بجز در شرايط خاص ، تنها در حالتي که صندلي عقب وجود نداشته باشد يا فضاي آن براي قراردادن يک صندلي ايمني رو به عقب کودک کافي نباشد مجوز نصب کليد غير فعال سازي کيسه هوا را براي خودروهاي نو نمي دهد. در حال حاضر در آمريکا سازندگان خودرو مجوز نصب کليد غيرفعال‌سازي کيسه هوا را براي صندلي راننده در خودروهاي نو ندارند چرا که براي اداره ملي ايمني بزرگراه هاي آمريکا (NHTSA) اين بيم وجود دارد که در اين صورت اين کليد در تمامي خودروهاي نو حتي در خودروهايي که توسط افراد در گروههاي ريسک قرار نمي گيرند جزو تجهيزات استاندارد خودرو در آيد. همچنين مواردي از يکپارچه‌سازي اين کليدها در داشبورد خودرو مشاهده شد که احتمال انحراف منابع از توسعه سيستمهاي ايمن‌تر و پيشرفته‌تر کيسه هوا را بوجود مي‌آورد.

 

?آينده کيسه‌هاي هوا:
فعاليتهاي مرتبط با بهبود مزاياي ايمني سرنشين توسط کيسه‌هاي هوا در حال تغييرات مستمر است. آزمونهاي جديد با استفاده از مانکنهاي آزمون (dummy) داراي معيارهاي بهتري در مورد آسيبهاي وارده به آن است. گرچه ?? درصد همه جراحات جدي در تصادفات در نتيجه برخوردهاي جانبي و ?? درصد کل تصادفات، برخوردهاي جانبي هستند، تا همين اواخر بيشتر گامها براي ايمني خودرو در برخوردهاي جلو و عقب برداشته مي‌شد. بسياري از خودروسازان در پاسخ به اين آمار ( و در نتيجه استانداردهاي جديد) اقدام به قويتر کردن درها، قاب درها و بخشهاي کف و سقف نموده‌اند. ولي خودروهايي که از کيسه هواي جانبي استفاده کرده‌اند نماينده موج جديدي از ايمني سرنشين مي‌باشند. کارشناسان معتقدند که طراحي کيسه‌هاي موثر جانبي بسيار دشوارتر از کيسه‌هاي هواي جلو است. اين به اين دليل است که در برخورد روبرو، بيشتر انرژي برخورد توسط سپر، کاپوت و موتور جذب مي شود وتقريبا ?? تا ?? ثانيه طول مي کشد تا ضربه به سرنشين خودرو منتقل شود. ولي در برخوردهاي جانبي فقط يک در نازک و چند اينچ فاصله بين سرنشين و خودروي ديگر وجود دارد. اين بدان معنا است که کيسه هاي جانبي هوا که روي در سوار شده اند بايد در ? تا ? ميلي ثانيه عمل کنند! مهندسين شرکت ولوو راههاي مختلفي را براي نصب کيسه هاي جانبي هوا آزموده اند و نصب در پشتي صندلي را انتخاب کرده اند چرا که اينکار سرنشين را فارغ از جثه او و چگونگي قرارگيري صندلي محافظت مي کند. اين ترتيب به مهندسين اين امکان را مي دهد که يک سنسور با تحريک مکانيکي را روي کناره‌هاي بالشهاي صندلي و زير راننده و سرنشين جلو قرار دهند. اين مانع باد شدن کيسه هوا در سمت آسيب نديده مي‌شود. نصب همه مجموعه کيسه هوا در پشتي صندلي اين مزيت را نيز دارد که از فعال شدن کيسه هوا در موارد غيرضروري نظير برخورد با عابرين پياده يا دوچرخه‌ها جلوگيري مي‌کند. در برخوردهاي با سرعت حدود ?? مايل بر ساعت (?? کيلومتر بر ساعت) است که کيسه‌هاي جانبي هوا تحريک مي‌شوند. مهندسان شرکت BMW کيسه‌هاي جانبي نصب شده روي درها را انتخاب کرده اند. در داراي فضاي بيشتري است که نصب کيسه هاي بزرگتر را ممکن مي سازد. کيسه هواي سر يا سازه‌هاي بادشونده تيوبي (Inflatable Tubular Structure-ITS) در همه خودروهاي مدلهاي سال ????BMW (به جز مدل با سقف متحرک) قرار داده شده اند. اين کيسه‌هاي سر کمي شبيه سوسيس‌هاي بزرگ هستند و بر خلاف کيسه‌هاي هوا براي آن طراحي شده‌اند که به مدت حدود ? ثانيه در حالت باد شده باقي بمانند و در برخي از برخوردهاي جانبي حفاظت بهتري را تامين كنند.
?کيسه‌هاي هوشمند هوا:
تا سال??، ?? بزرگسال و ?? نوزاد در آمريکا توسط کيسه هاي هوا کشته شده‌اند. برخي از اين مرگها در سرعتهاي پاييني رخ داده که در حالت عادي معمولا منجر به مرگ نمي‌شد. وسايل ايمني براي اين طراحي نمي‌شوند که خود عامل بروز خطر باشند. براي حذف پتانسيل بروز خطر توسط کيسه‌هاي هوا تاکنون در مورد غيرفعال کردن صحبت شد. غير فعال کردن کيسه‌هاي هوا وقتي کودکان روي صندليهاي مربوط قرار مي‌گيرند اين ايراد را دارد که اغلب فراموش مي‌کنند در صورت نشستن يک فرد بزرگسال مجددا آن کيسه هوا را فعال کنند. يک راه ديگر حذف خطر براي کودکان هوشمند کردن کيسه‌هاي هوا است به اين معني که بتوانند تشخيص دهند چه کسي در مقابل آنها نشسته است.
?انتخاب‌هاي موجود:
براي هوشمند کردن کيسه‌هاي هوا راه‌هاي زير وجود دارد: ?ترازو- وجود ترازو در صندلي سرنشين اين امکان را فراهم مي‌کند که تنها در صورتي فعال شود که وزن سرنشين از حد مشخصي بيشتر شود. ولي اين سيستم نمي‌تواند تشخيص دهد که کودک کمربند خود را بسته است يا خير. ?سنسور برچسب- اين سنسور مي تواند برچسبي را که بر روي صندلي ايمني نوزاد نصب شده را بخواند. اگر چنين صندلي در جلو اين سنسور قرار گيرد، کيسه هوا غير فعال مي شود. ?واحد اولترا سونيک- وجود اين واحد بر روي داشبورد صداهاي با فرکانس بالايي توليد مي کند که پژواک حاصل از آن مشخص مي کند چه کسي يا چه چيزي در صندلي سرنشين قرار دارد. سيستم ميدان الکتريکي- اين سيستم با استفاده از آنتنهايي در صندلي خودرو ميدان الکتريکي ضعيف ولي با فرکانس بالايي توليد مي کند . مزيت اين سيستم آن است که نه تنها تحليل زمان واقعي سرنشين صندلي را فراهم مي کند بلکه مي تواند جرم را ثبت کند و حداقل به صورت تئوريک مشخص کند که آيا سرنشين توسط کمربند مهار شده يا نه. شکل زير نمونه اي از يک کيسه هواي هوشمند را نشان مي دهد: همانگونه که مشاهده مي شود در اين صندلي يک ميدان الکتريکي ضعيف برقرار مي باشد . آنتن که در زير پارچه و يا کفي صندلي قرار دارد ميدان الکتريکي را اندازه گرفته و فورا کنترل کننده کيسه هوا اطلاعات خود را از نظر اندازه و موقعيت سرنشين به روز مي نمايد. در همه اين مدلها مشخص است که دانش کيسه هاي هوا هنوز جديد و تحت توسعه روزافزون است. در اين زمينه بايد در انتظار ايده هاي جديد با استفاده از داده هاي دنياي واقعي برخوردها بود.
کيسه‌ هوا براى عابران پياده تا 3سال آينده در اروپا

 

کيسه‌ هوا براى عابران پياده تا سه سال آينده در اروپا اجبارى خواهد شد و اتحاديه اروپا از توليدکنندگان خودرو خواسته که کيسه‌ هواى مخصوص عابران پياده طراحى کند. اين کيسه پيش از فرود آمدن مصدوم معلق در هوا روى کاپوت ماشين، باز و با گاز مخصوصى پر مى‌شود.

 

 در اتحاديه اروپا سالانه نزديک به 50 هزار عابر پياده بر اثر تصادف جان خود را از دست مى‌دهند. اين آمار بدون در نظر گرفتن مصدومانى است که دچار ضربه مغزى و يا آسيب‌هاى شديد بدنى شده‌اند. بالا بردن ضريب ايمنى عابران پياده يکى از برنامه‌هاى مطرح اتحاديه اروپاست.
اتحاديه اروپا درصدد است ظرف سه سال آينده ميزان مرگ و مير ناشى از تصادف عابران پياده را با اجراى طرح ”امنيت عابران پياده“ به نصف کاهش دهد. از سال گذشته ميلادى مرحله اول اين طرح به اجرا درآمده است. در اين مرحله تمامى کارخانه‌هاى خودروسازى موظف شده‌اند اتومبيل‌هايي توليد کنند که سپر بزرگترى دارند. اين سپر بزرگ‌تر که پايين‌تر از سپرهاى معمولى قرار مى‌گيرد، شدت برخورد اتومبيل با افراد پياده را تا حد زيادى کاهش مى‌دهد. اتحاديه اروپا همچنين از توليدکنندگان خودرو خواسته است که کيسه‌ هواى مخصوص عابران پياده طراحى کند.
در حال حاضر طرح کيسه هواى مخصوص عابران پياده در مرحله تست است. در موسسه کنترل کيفى خودرو در شهر آخن آلمان، در يک تصادف آزمايشى اتومبيل با سرعت 40 کيلومتر در ساعت به ماکت انسانى برخورد مي‌کند. 40 کيلومتر بر ساعت، ميانگين سرعتى است که سر عابر پياده هنگام فرود به شيشه جلو ماشين برخورد مى‌کند. کيسه‌ هواى مخصوص عابران پياده بايد مانع اين برخورد شود.
سنسورهاى آزاد کننده کيسه درون اتومبيل قرار مى‌گيرند‌. زمان تصادف پيش از فرود آمدن مصدوم معلق در هوا روى کاپوت ماشين، اين کيسه‌ باز و با گاز مخصوصى پر مى‌شود و از برخورد مصدوم به کاپوت و شيشه جلويى اتومبيل جلوگيرى مى‌کند. سرعت فرود مصدوم در تصادفات شديد گاه به 300 کيلومتر بر ساعت مى‌رسد، سرعتى که در جا جمجمه را از بين مي‌برد.
مدل‌هاى اوليه‌اى که در مرحله تست هستند، نقص‌هايي دارند که بايد برطرف شوند. پيش از همه اين که اين کيسه هوا، فضاى جلوى اتومبيل را کاملأ مى‌پوشاند و ديد راننده را کور مى‌کند. طرح‌هاى پيشنهادى جديد تا حدى اين نقص را برطرف کرده‌اند، به عنوال مثال کيسه‌هايي که سوراخ‌هاى کوچک دارند و ميدان ديد راننده را کمى باز مى‌گذارند. اين طرحى است که کارخانه اتومبيل سازى ژاپن، تويوتا طراحى کرده است. گذشته از اين، مشکلات اوليه‌اي در طراحى کيسه‌هاى هواى مناسب و استاندارد وجود دارد؛ ولي مساله اينجاست که بسيارى از توليدکنندگان اتومبيل به اين طرح با ترديد نگاه مى‌کنند. ساخت و توليد انبوه اين کيسه‌ها هزينه قابل توجهى در پى خواهد داشت. بسيارى از اين توليدکنندگان کاپوت فعال را ترجيح مى‌دهند.
اما اين نوع پوشش‌هاى موتور مانع از برخورد سر مصدوم به شيشه جلويى اتوميبل نمى‌شوند. علت مرگ در 80 درصد اين نوع تصادفات، برخورد شديد سر مصدوم با شيشه جلويى ماشين است. البته کيسه هوا براى عابران پياده‌اى هم که پس از تصادف به هوا پرتاب مى‌شوند و به جاى کاپوت ماشين روى آسفالت فرود مى‌آيند، فايده‌اى ندارد.
کارشناسان تخمين مى‌زنند کيسه‌هاى هواى مخصوص عابر پياده احتمال آسيب به ناحيه سر را تا 90 درصد کمتر مى‌کند و جراحات بدنى را دست کم به نصف مى‌رساند. بسيارى از کارخانه‌هاى ماشين سازى هنوز طرح اضافه کردن اين کيسه‌هاى هوا را نپذيرفته‌اند.
يکي از آنان مى‌گويد:” هرچند که بسيارى از کارخانه‌هاى اتومبيل سازى در تبليغاتشان مدعى هستند که امنيت عابران پياده را نظر گرفته‌اند، اما حاضر به پرداخت هزينه بالا در اين زمنيه نيستند. بايد قوانينى تصويب شود که توليد کنندگان موظف به اجراى آن باشند.“

 

منبع: اطلاعات و مطالب علمي