نحوه عملکرد ایربگ

در سال ۱۹۶۹، با پدید آمدن یک اختراع نوظهور به نام “AirBag” غوغایی در دنیای علم به وجود آمد که انقلابی در ایمنی خودرو به پا کرد؛ اما این کیسه‌های هوا، در دو دهه بعدی موردشک و تردید قرار گرفتند، نه به خاطر دانش پشت آن بلکه به خاطر بار روانی آن: مقامات نگران بودند که محافظت وعده داده‌شده این کیسه های هوا، این جرئت را به رانندگان بدهد که از کمربند ایمنی استفاده نکنند. در سال ۱۹۸۴ به گزارش PopSci ، هنوز استفاده از ایربگ امری نادر بود: ” بیشتر خودروسازان با نصب ایربگ در خودروهایشان شدیداً مخالفت دارند، تنها مرسدس در یکی از خودروهایش از ایربگ استفاده کرده است.”

ایده‌ای که باعث ایجاد ایربگ ها شده، از بررسی اتفاقات فیزیکی رخ‌داده در تصادفات بهره گرفته است. مثلاً در برخورد شاخ‌به‌شاخ دو خودرو، معمولاً ماشین به‌سرعت متوقف می‌شود، درحالی‌که بدن سرنشینان طبق قانون دوم نیوتون به ادامه حرکت تمایل دارند. طبق این قانون، اندازه حرکت جسم باقی می‌ماند مگر آنکه توسط یک عامل و نیروی خارجی (معمولاً فرمان، داشبورد و یا شیشه جلوی اتومبیل) متوقف شود. ایربگ جلوی ضربه را نمی‌گیرد، بلکه تأثیر آن را از طریق بسط دادن آن در یک دوره زمانی بیشتر کاهش می‌دهد. هم‌چنین کیسه هوا تأثیر ضربه را روی ناحیه بزرگ‌تری از بدن پخش می‌کند و از تمرکز کل آسیب به تنها یک نقطه از بدن (پیشانی، چانه و یا گردن) جلوگیری می‌کند. به همین خاطر است که ایربگ باد می‌کند و سریعاً خالی می‌شود تا اندازه حرکت راننده را به‌آرامی از ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت به صفر برساند.

در سیستم یک ایربگ پنج بخش اصلی وجود دارد: شتاب سنج، مدار، یک المان گرم‌کننده، بخش انفجار و در آخر خود کیسه.

شتاب سنج چگونگی تغییر در سرعت خودرو را پیگیری می‌کند. زمانی که خودرو با خودرویی دیگر- یا دیوار و یا باجه تلفن یا هر چیز دیگری – اصابت کند، شتاب سنج مدار را به راه می‌اندازد. سپس مدار یک جریان الکتریکی به المان گرم‌کننده می‌فرستد. این المان از همان نوعی است که حتی در توستر ها هم به کار رفته است، با این تفاوت که بسیار سریع‌تر داغ می‌شود.

گرم شدن المان باعث ایجاد احتراق می‌شود و قرص‌های جامد سدیم آزید (NaN_۳) منفجر می‌شوند. حاصل این انفجار حجم بالایی از گاز نیتروژن می‌باشد که کیسه خالی هوای جاسازی‌شده در ستون فرمان یا داشبورد و یا هر جای دیگر ماشین را با سرعت پر می‌کند. تمامی این اتفاقات در مدت ۲۰ تا ۳۰ میلی‌ثانیه رخ می‌دهد.

بخش‌های یک ایربگ

علم مکانیک به کار رفته در ایربگ بسیار ساده می‌باشد. سطح کیسه دارای منافذ ریزی می‌باشد که از طریق آن‌ها کیسه با همان سرعتی که پرشده، خالی می‌شود. هدف این است که در زمان اصابت سر راننده با ایربگ، کیسه در حال خالی شدن باشد تا بتواند تأثیر ضربه را جذب کند. در غیر این صورت اگر سر راننده با کیسه پرشده اصابت کند به عقب برمی‌گردد و گردن شخص می‌شکند.

گاهی یک پودر سفیدرنگ از کیسه خارج می‌شود که این پودر، آرد زرت و یا پودر تالک است که برای حفظ انعطاف‌پذیری و کشش کیسه می‌باشد. (درست مثل یک باند لاستیکی که با گذشت زمان خشک‌شده و ترک می‌خورد، برای کیسه‌های هوا هم همین اتفاق می‌تواند رخ دهد.) امروزه سطح ایربگ ها با یک ‌لایه از سیلیکون پوشیده شده که دیگر نیاز کیسه های هوا به وجود پودر تالک و آرد ذرت را از بین برده است.