مهندسی خودرو (کیسه هوا)

طی سالیان طولانی کمربندهای ایمنی تنها وسیله مهارکننده کنشپذیر در خودروها بودهاند. در عین حال در این مدت بحثهای زیادی در مورد ایمنی آنها بخصوص در مورد کودکان مطرح شده است، ولی به مرور زمان در اکثر کشورها کمربندهای ایمنی شامل مقررات اجباری شدهاند. آمار و ارقام نشان میدهد که استفاده از کمربندهای ایمنی جان هزاران نفر را در تصادفات نجات داده است. کیسههای هوا طی سالیان طولانی در حال توسعه بودهاند. ایده استفاده از یک بالش نرم در برابر برخورد، بسیار جذاب بوده و اولین ثبت اختراع در مورد یک وسیله قابل انبساط برای فرود آمدن در آن در هنگام تصادف برای هواپیماها طی جنگ جهانی دوم انجام شده است! در دهه 80 اولین کیسه هوای تجاری شده در خودروها ظاهر شد. از سال 1998 ، وجود کیسه های هوا در هر دو سمت راننده و سرنشین جلو در آمریکا الزامی شده است(کامیونت های سبک نیز از سال 1999 تحت این قانون در آمدند). تاکنون آمار نشان داده که کیسههای هوا ریسک مرگ را در تصادفات روبرو حدود 30 درصد کاهش داده است. استفاده از کیسههای هوای نصب شده در صندلیو درها جدیدتر است ، اگرچه آنها به گستردگی کیسههای هوای نصب شده در فرمان و داشبورد مورد استفاده قرار نمیگیرند. برخی از کارشناسان بر این عقیدهاند که طی سالیان آتی تعداد کیسههای هوای خودروها از دو به شش تا هفت خواهد رسید. کیسههای هوا هم مانند کمربند ایمنی در سالهای اولیه، موضوع تحقیقات و آزمونهای جدی دولتی و صنعتی هستند. در این مقاله به دانش پشتکیسههای هوا و اینکه آنها چگونه کار میکنند، مشکلات آنها چیست و تکنولوژی آنها به چه سمتی پیش میرود خواهیم پرداخت پیش از پرداختن به اصول خاص آنها بهتر است به مرور دانش خود درباره قوانین حرکت (نیوتن) بپردازیم. اول اینکه ما می دانیم که اجسام در حال حرکت دارای اندازه حرکت (مومنتوم) (حاصلضرب جرم و سرعت یک جسم) هستند. در صورتی که یک نیروی خارجی بر جسم وارد نشود آن جسم به حرکت خود با سرعت و جهت خود ادامه خواهد داد. خودروها از اجسام متعددی تشکیل شده اند که شامل خود خودرو و اجسام مهار نشده درون آن و البته سرنشینان می شود. اگر این اجسام مهار نشوند، حتی در صورت توقف خودرو در اثر تصادف، آنها با سرعتی که خودرو دارد به حرکت خود ادامه می دهند. متوقف کردن یک جسم دارای مومنتوم مستلزم اعمالنیرو به آن در یک دوره زمانی است. وقتی یک خودرو دچار تصادف می شود، نیروی مورد نیاز برای متوقف کردن اجسام بسیار زیاد است چرا که مومنتوم در لحظه تغییر کرده در حالی که برای سرنشینان اینطور نبوده است و وقت زیادی نیز برای اینکار وجود ندارد. هدف هر سیستم مهار کننده کمکی، کمک به متوقف کردن سرنشین با ایجاد کمترین آسیبها به وی است. کاری که یک کیسه هوا انجام می دهد کاهش سرعت سرنشین به صفر با کمترین یا بدون آسیب است. محدودیتهایی که کیسه هوا با آنها درگیر است زیاد است. کیسه هوا باید در کسری از ثانیه در فضای بین سرنشین و فرمان یا داشبورد عمل نماید. برای آنکه سیستم بتواند به جای آنکه سرنشین را بصورت ناگهانی متوقف کند ، حرکت آن را آرام نماید حتی کوچکترین مقدار فضا و زمان ارزشمند است در کیسه هوا سه قسمت وجود دارد که می توان به انجام این کار بزرگ یاری دهد . کیسه که از پارچه نایلونی نازکی ساخته شده که درون فرمان یا داشبورد ( و اخیرا درون صندلی و در) تا می شود و قرار می گیرد.سنسور که وسیلهای است که به کیسه فرمان باد شدن را می دهد. باد شدن در صورتی رخ میدهد که برخوردی با نیروی معادل برخورد با یک دیوار آجری با سرعت 10 تا 15 مایل بر ساعت ( 16 تا 24 کیلومتر بر ساعت) ایجاد شود. وقتی یک تغییر جرم باعث بسته شدن یک اتصال برقی شود، یک سوئیچ مکانیکی زده شده و به سنسور پیام می دهد که یک تصادف رخ داده است. سنسور اطلاعات را از یک شتاب سنج که درون میکرو چیپ قرار دارد دریافت می کند