نگاهی به فناوری کیسه های هوا و فرایند تکامل آن ها - وبلاگ سارا

به گزارش وبلاگ سارا، مجله دانشمند - خشایار مریدپور: قرن بیستم شاهد عرضه فناوری های جالب و جدید بسیاری بود که خیلی از آن ها در زمان خود از شگفتی های علم محسوب می شدند. اما بعضی از این اختراع ها هم توانسته اند بدون آنکه سروصدای زیادی به پا نمایند، در بهبود زندگی میلیون ها انسان تأثیرگذار باشند. ایربگ یا کیسه هوای ایمنی خودرو ها را قطعاً باید یکی از همین اختراع ها بدانیم که با ایده ای ساده توانسته در این سال ها جان هزاران انسان را نجات دهد. در واقع موفقیت این فناوری در کاهش مرگ ومیر ناشی از تصادفات جاده ای به حدی بود که امروزه تقریباً تمام خودروسازان از آن ها به صورت استاندارد در محصولات خود استفاده می نمایند. انواع جدید این کیسه های هوا هم در درها، ستون ها، روی کمربند ایمنی و حتی بیرون از خودرو عمل می نمایند و می توانند صدمات ناشی از هر نوع برخوردی را به طور قابل ملاحظه ای کاهش دهند.

اما این کیسه های نایلونی چگونه در کسری از ثانیه عمل نموده و با جذب انرژی برخورد، باعث نجات جان سرنشینان می شوند؟ فناوری این کیسه ها در طول نزدیک به 45 سال حضور آن ها در صنعت خودرو، دستخوش چه تغییراتی شده و آینده آن چطور خواهد بود؟ در ادامه به آنالیز این پرسش ها پرداخته و همچنین بعضی از مهم ترین فناوری های ایمنی در خودرو های جدید را آنالیز می کنیم.

اختراعی که برای صاحبش سودی نداشت

کیسه هوای ایمنی یا همان ایربگ ها جزو فناوری های جدید نیستند و ریشه های اصلی این فناوری را می توان تا سال 194 دنبال کرد، اما به صورت مستقل نخستین بار در سال 1951 توسط یک مهندس آمریکایی به نام جان هتریک در آمریکا ثبت اختراع شد. تنها سه ماه بعد، یک مهندس آلمانی به نام والتر لیندر هم پیروز به ثبت اختراع سیستم مشابهی در آلمان شد. جالب آنکه هر دوی این سیستم ها با استفاده از هوای فشرده کار می کردند و در ادامه تعیین شد توانایی واکنش در زمان مناسب در شرایط برخورد را ندارد. در نتیجه ایربگ های فعلی که بر اساس واکنش های شیمیایی و پالس های الکتریکی عمل می نمایند، ابداع و وارد بازار شدند. هر چند این فناوری امروزه به صورت گسترده در تمامی خودرو ها به کار می رود، اما باید ایربگ را نمونه کلاسیک از اختراع هایی دانست که در عین داشتن ارزش عملی بالا، سودی برای سازنده اش ندارد. اولین استفاده تجاری از این فناوری بیست سال بعد و پس از انقضای حقوق انحصاری مخترع آن، توسط فورد در آمریکا به صورت آزمایشی انجام شد. البته در کشور های دیگر از جمله ژاپن هم فناوری کیسه های هوای ایمنی به صورت موازی در حال رشد و توسعه بود.

ساخت حسگر مکانیکی لوله و توپی توسط یک مهندس آمریکایی به نام الن برید باعث تسریع فرایند تجاری شدن کیسه های هوا در صنعت خودرو شد. این حسگر ها که در سال 1967 فراوری شدند و از یک توپی فلزی تشکیل شده که با نیروی الکترومغناطیسی به یک لوله متصل شده است. انفجار آزید سدیم (NaN3) به جای تخلیه هوای فشرده می توانست در کمتر از 30 میلی ثانیه ایربگ را فعال کند. این حسگر ها از فناوری ساده ای برخوردارند، اما می توانند در شرایط تعریف شده شدت برخورد را به خوبی تشخیص داده و باعث فعال شدن ایربگ ها شوند.

عبارت SRS روی داشبورد به چه معنی است؟

هر چند در ابتدای امر، به کیسه های هوای ایمنی به عنوان جانشینی برای کمربند های ایمنی نگریسته می شد، اما به زودی تعیین شد که این سیستم باید در کنار کمربند های ایمنی و به صورت مکمل برای کاهش صدمات تصادف به کار رود. به همین دلیل هم بسیاری از خودروسازها، از جمله بنز که برای نخستین بار آن را در کنار کمربند های ایمنی به عنوان یک سیستم کمکی به کار برد، از نام SRS یا (Supplement Restraint System) به معنی سیستم نگهدارنده کمکی برای ایربگ های خود استفاده می نمایند. در سال 1981 شرکت بنز سیستم ایربگ را در سری شاخص کلاس S خود معرفی کرد که در آن حسگر ها پیش کشش کافی در کمربند ها ایجاد می کردند تا حرکت سرنشین ها در زمان تصادف به حداقل برسد. این ویژگی که اکنون در تمام خودرو ها با عنوان کمربند های قفل کن وجود دارد، باعث می گردد تا در کنار آزادی عمل برای سرنشین ها از وجود کشش مناسب در کمربند به هنگام تصادف اطمینان حاصل گردد. البته ایربگ به سرعت تبدیل به یک آپشن معمول در خودرو های سواری نشد و حتی تا میانه های دهه 90 میلادی بیشتر خودرو های فراوری انبوه نهایتاً تنها یک ایربگ برای سرنشین داشتند. این فرایند به سرعت تغییر کرد و امروزه به سختی می توان یک خودروی فراوری انبوه در دنیا پیدا کرد که حداقل دو ایربگ برای راننده و سرنشین جلو نداشته باشد.

آینده کیسه های ایمنی هوا

همان طور که گفتیم سابقه درخشان این فناوری در حفظ جان سرنشین های خودرو در تصادف های شدید باعث توسعه فناوری و تجاری سازی مطلوب این اختراع مفید در این سال ها و گسترش محسوس به کارگیری آن در انواع خودرو ها شده است. حسگر های جدید می توانند با دقت و سرعت بیشتری شدت و جهت برخورد را تشخیص دهند و بسته به شرایط، انواع ایربگ های سرنشین، پرده ای و سقفی را فعال نمایند.

البته توسعه فناوری ایربگ ها به داخل خودرو محدود نبوده و برای مثال ولوو چند سال پیش از یک طرح مفهومی رونمایی کرد که به نوعی ایربگ برای عابر پیاده محسوب می گردد. با فعال شدن این سیستم یک کیسه هوا زیر درپوش موتور فعال می گردد و با افزایش فاصله کاپوت با موتور و تغییر زاویه آن باعث کاهش صدمات وارده به عابر پیاده می گردد. در یک طرح جالب دیگر هم ایربگ های خارجی برای خودرو ها پیشنهاد شده که می توانند در هنگام تصادف باعث کاهش خسارات وارده به سرنشین ها و خودرو ها شوند.

همچنین نسل جدیدی از ایربگ های سرنشین از جمله ایربگ های نصب شونده روی کمربند های ایمنی در حال توسعه هستند که می توانند باعث کاهش بیشتر صدمات وارده در تصادف های شدید شوند. کیسه های هوا در کنار سایر سیستم های ایمنی از جمله کمربند، پایدارنماینده الکترونیکی، سیستم ترمز ضد قفل، ترمز اضطراری اتوماتیک و رادار های نوری و رادیویی می تواند باعث افزایش ایمنی و کاهش تلفات در تصادف های جاده ای گردد. همچنین نمی توان از این نکته غافل شد که تا زمانی که خودرو های خودران در تمام دنیا تبدیل به شکل اصلی حمل و نقل نشوند، آموزش، سلامت و مهارت رانندگان، مهم ترین و تأثیرگذارترین عامل در افزایش ایمنی و کاهش تصادفات جاده ای است.