V minulosti byly bezpečnostní pásy jedinou obrannou linií. Pracovali. O těchto zákonech se diskutovalo zejména ve věcech týkajících se dětí, ale nakonec zvítězily donucovací zákony. Informace jsou samozřejmé. Otroctví vytáhlo tisíce lidí ze záhrobí.
Pak přišly airbagy. Představte si měkký polštář, který čeká na zásah. Tato myšlenka není nová. Během druhé světové války si inženýři patentovali nafukovací podvozek pro letadla. Ale až v 80. letech se tato zařízení stala součástí každodenního řízení.
Nyní je to požadavek. Počínaje rokem 1998 musela být všechna vozidla prodávaná ve Spojených státech vybavena dvojitými předními airbagy. Nákladní auta následovala v roce 1999. Statistiky nelžou. Přední airbagy snižují riziko úmrtí při čelní srážce přibližně o 30 %. To je důležité.
Ale nezůstali jsme jen u toho. Přibyla také ochrana proti bočnímu nárazu. Polštář připevněný k sedadlu. Na dveřích visel polštář. Některá moderní auta mají v jedné karoserii šest, osm nebo i více airbagů. Stejně jako bezpečnostní pásy před nimi, airbagy se setkaly se skepsí. Teď? To je předmětem velké pozornosti ze strany vlády a průmyslu.
To je věda. A mechanika. Budoucnost teprve přijde.
Zákony pohybu
Na učebnice zatím zapomeňte. Podívejte se na rychlost. Je to součin hmotnosti a rychlosti. Je to docela jednoduché. Pohybující se objekt se pohybuje, dokud ho něco nezastaví. Pokud je to auto, vlastníte auto. Jsou tam volné předměty. Dokud existujete, existujete.
Pokud nemáte zapnutý bezpečnostní pás, pokračujte v jízdě. I když auto havaruje a zastaví. Vaše tělo se nezastaví.
Zastavit tuto dynamiku vyžaduje sílu. Ale tady je problém. Síla musí trvat určitou dobu.
Nehoda se stane rychle. Auto okamžitě zastaví. Vy nevíte. Na reakci prakticky nebyl čas. Účelem doplňkového zádržného systému (SRS) je snížit rychlost na nulu. V tomto procesu by vám nemělo nic ublížit.
Pravděpodobnost rozvinutí airbagu je nízká. Trvá to méně než sekundu. A prostor mezi vaším obličejem a volantem je omezený. Pokud ho donutíte zastavit, můžete se zranit. Můžete přežít, pokud je zpomalení plynulé. Všechno je to o té rovnováze.
Dále se podíváme na komponenty. A způsob, jakým se polštář naplní během milisekund.
Nafouknutí airbagu
Jak airbagy vlastně fungují
Cílem není zastavit vás náhle. Tím se zároveň vše zpomalí. Za méně než 1 sekundu.
Tento problém řeší tři komponenty. Pracují společně, aby zabránily uživateli narazit na palubní desku.
Balení je velmi jednoduché. Tenká nylonová tkanina. Pečlivě se složí a umístí na nové místo, například do volantu, na palubní desku, sedadlo nebo dveře. Tam čeká. Tiše.
Snímač určuje okamžik provozu. Nafukování začíná, když síla nárazu odpovídá nárazu do cihlové zdi v rychlosti 16–24 km/h. Mechanická spojka se mění. Dochází k dramatické změně. Elektrické kontakty se uzavřou. Systém pochopí, že došlo ke kolizi.
Je založen na vestavěném akcelerometru mikročipu. Měří zpomalení. Když je dostatečně silný, signál zmizí.
Nafukovací systém přebírá hlavní práci. Smíchá azid sodný (NaN3) a dusičnan draselný (KNO3). Tato reakce produkuje dusík. Horký vzduch z plynu rychle naplní polštář.
Airbagy umí víc než jen nafukování. Systém to spočítá za vás.
Co když je srážka příliš měkká? Nic se neděje. Co když je to příliš silné? Plyn naplní polštář během milisekund. Pak se rychle vyfoukne. Posouváte se dopředu. Pomalu. Pod kontrolou.
To je důvod, proč jsou airbagy navrženy tak, aby se nafoukly při srážce. Nejsou to štíty. Jedná se o polštář s časovačem.
Fyzika spouštění
První pokusy o instalaci airbagů do automobilů narážely na náklady a technické potíže. Hlavním problémem byl stlačený plyn. Jeho skladování. Uvolnění. Zajištění bezpečného provozu.
Výzkumníci museli klást složité otázky.
Je opravdu možné nainstalovat plynovou láhev do auta bez zničení interiéru? Dokáže válec udržet tlak déle než deset let, aniž by unikal nebo explodoval? A co je nejdůležitější: jak naplníte airbag dostatečně rychle, abyste zachránili život, aniž byste při výbuchu rozbili čelní sklo?
Vážné problémy představují i změny teplot. Chladné počasí zpomaluje chemické reakce. Teplo je zrychluje. Najít kompromis, který funguje od -20 °F do 120 °F, se může zpočátku zdát nemožné.
Řešením není pouhé zvětšení velikosti balónku. Tohle je chemie. Přesněji řečeno, tuhé raketové palivo, které hoří za vysokých teplot a vysokou rychlostí.
Do popředí se dostávají pevná paliva
Plynové lahve byly odmítnuty. Jsou těžké, drahé a zabírají příliš mnoho místa. Průmysl přešel na tuhá paliva. Představte si petardu uvnitř modulu.
Když senzor detekuje kolizi, elektrický signál aktivuje zapalovač. Squib zapálí palivo. To není “kouř” v tradičním slova smyslu. Zde je stručný popis procesu.
Reakcí vzniká dusík. Čistý dusík. Inertní. Ve srovnání s jinými vedlejšími produkty je bezpečné inhalovat ve vysokých koncentracích.
Objem plynu se okamžitě zvětší. Polštář se plní. Za méně než 0,03 sekundy.
Proč dusík? Nereaguje s jinými látkami. Nepodporuje spalování. Je jen… přítomný. Rozšiřující se.
Výzvou je zvládnout toto rozšíření. Pokud se polštář naplní příliš rychle, můžete si pohmoždit žebra. Příliš pomalé a nebude to účinné.
Inženýři tento problém vyřešili pomocí systému uvolňování plynu. Malý otvor v zadní části airbagu umožňuje únik plynu, když cestující na airbag zatlačí. Tím se rána zmírní. Přeměna tuhé bariéry na dynamický tlumič.
Cena a složitost
Přechod na pevná paliva řeší nejen fyzické problémy. Dramaticky snížil náklady.
Není potřeba ocelových vysokotlakých lahví. Nejsou potřeba žádné složité ventily. Vše, co potřebujete, je plastové tělo, nafukovací jednotka a samotný polštář.
Výroba se zjednodušila. Moduly lze lisovat a montovat na stejné výrobní lince jako jiné díly vozidel.
Ale není to ideální. Palivo musí být přesně dávkováno. Příliš mnoho a dopad bude přehnaný. Příliš málo a polštář nebude fungovat.
Stabilita je klíčová. Každý jednotlivý blok musí správně fungovat.
První neúspěchy daly průmyslu důležitou lekci. Jednoduchost vítězí. A pokud jde o bezpečnost, jednoduchost funguje pokaždé.
Výbušný faktor
Pamatujete na ohlušující ránu, které se výzkumníci obávali? To je pravda.
Pokud jste někdy sledovali video z nárazového testu, slyšeli jste ho. Ostrý „pop“ zvuk. Jako výstřel.
Byl to zvuk zapalování paliva a roztrhávání obalu polštáře.
Moderní design tento efekt zjemňuje. Modul je potažen materiálem pohlcujícím zvuk. Sekvence střelby byla upravena tak, aby se minimalizoval akustický šok.
Je však hlučný.
Ale jak se to srovnává se zlomeninou lebky nebo zlomeninou krku? Na hluku nezáleží.
Vývoj od plynových lahví k nafukovacím zařízením v pevné fázi byl zlomový. Z luxusního prototypu se airbagy staly standardní výbavou.
Musí najít způsob, jak spustit chemickou reakci, která produkuje dusík pro inflaci. V 70. letech 20. století tento problém vyřešila nafukovací zařízení na tuhé raketové palivo.
Tento systém připomíná pevný raketový posilovač. Pevné palivo se velmi rychle vznítí a hoří. V důsledku toho se tvoří velké množství plynu. Tento plyn způsobí, že polštář exploduje z místa uložení. Dokáže jet rychlostí až 200 mph (322 km/h). Je to rychlejší než mrknutí oka. Během jedné sekundy unikne plyn malými otvory. Polštář vyfoukne. Můžete se znovu hýbat.
Celá tato sekvence trvá pouze jedna dvacetipětinu sekundy. Sotva je dost času na záchranu vašeho života. Prašková hmota uvnitř? Jedná se o kukuřičný škrob nebo mastek. Výrobci ho používají k tomu, aby byl polštář při skladování pružný.
Pochopení sil a umístění airbagů
Odborníci již od začátku upozorňují, že airbagy vyžadují použití bezpečnostního pásu. Tato technologie funguje pouze při čelních srážkách při rychlostech vyšších než 10 mph (6 km/h). Bezpečnostní pásy chrání před sekundárními nárazy, zadními nárazy a sekundárními kolizemi. I s nejnovější technologií funguje pouze při použití s bederním/hrudním pásem.
Pokud je vzdálenost příliš malá, může aplikovaná síla způsobit poškození. Výzkumníci identifikovali první 2–3 palce (5–8 cm) nafouknutí jako rizikovou zónu pro airbagy řidiče. Vyžaduje 10 palců (25 cm) volného prostoru. Změřte vzdálenost od středu volantu k hrudní kosti.
Pokud sedíte blíže, upravte svou polohu.
- Posuňte sedadlo co nejvíce dozadu, dokud nedosáhnete na pedály.
- Lehce nakloňte opěradlo sedadla. Většina aut to umožňuje. To pomáhá zajistit 10 palců vůle.
- Pokud je volant nastavitelný, sklopte jej dolů. Polštář tak nasměrujete spíše k hrudi než k hlavě.
Bezpečnostní pravidla pro děti a deaktivace airbagů
Pro děti se pravidla mění. Airbag může zranit nebo zabít nepřipoutané dítě sedící příliš blízko. Nebezpečí také hrozí, pokud je dítě při nouzovém brzdění vymrštěno dopředu.
Postupujte přesně podle těchto pokynů:
- Děti do 12 let musí jezdit na zadním sedadle. Používejte správně nainstalovaný dětský zádržný systém odpovídající věku.
- Pokud je zadní dětská sedačka (pro děti do 1 roku a vážící méně než 10 kg) vybavena airbagem, nikdy ji neumisťujte na sedadlo předního spolujezdce.
- Pokud je vaše dítě starší 1 roku a sedí na předním sedadle, použijte přední dětskou sedačku, podsedák nebo vhodný bezpečnostní pás. Posuňte sedadlo co nejvíce dozadu.
Někteří majitelé mohou požadovat vypnutí airbagu. To je vysvětleno níže.
V roce 1997 byl Národní úřad pro bezpečnost silničního provozu (NHTSA) postaven před krutou realitu. Airbagy nejen zachraňují životy, ale zabily i malé lidi. Krátké ovladače. Síla spouště byla pro všechny v kabině příliš vysoká. Proto bylo vydáno konečné pravidlo. Umožňuje výrobcům snížit míru aktivace airbagů o 20 až 35 procent. Méně násilné. Bezpečnější pro zranitelné cestující.
Ale to nestačí pro všechny. Někteří lidé nemohou sedět dost daleko. Některé mohou vyžadovat dětské sedačky zády ke směru jízdy, pokud zadní sedadla nejsou k dispozici nebo nejsou praktické. Otevřela se tak cesta k instalaci vypínačů (on/off).
Nejedná se o standardní vybavení. Jedná se o speciální zařízení určená pro specifické rizikové skupiny. Nemohl jsi jen tak přepnout, protože jsi byl nervózní. Vyžaduje se povolení.
Kdo má právo se odpojit?
Pravidla jsou přísná. Abyste obdrželi schvalovací dopis od NHTSA, musíte být v jedné z následujících skupin. Bez tohoto dopisu by opravna práce neprovedla.
Pro řidiče a spolujezdce:
Zdravotní stav, kdy riziko airbagu převyšuje riziko samotné srážky. Hovoříme o závažných deformacích hrudníku nebo jiných fyzických vadách, kdy je nebezpečnější síla nárazu polštáře.
Strana řidiče:
Mluvíme zde o geometrii. Pokud nejste alespoň 10 palců (25,4 cm) od středu krytu airbagu řidiče, abyste mohli bezpečně ovládat vozidlo, můžete mít nárok na výjimku. Zdravotní problémy spojené s tímto prostorovým omezením.
Strana spolujezdce:
Jsou zde dva hlavní scénáře.
1. Přeprava kojenců v dětských sedačkách po směru jízdy a proti směru jízdy. To platí v případě, že auto nemá zadní sedadlo, zadní sedadlo je na sedadlo příliš malé nebo pokud potřebujete neustále sledovat zdraví dítěte.
2. Děti ve věku 1 až 12 let musí sedět na předním sedadle. Opět pouze v případě, že nejsou zadní sedadla, počet dětí převyšuje kapacitu zadních sedadel, nebo je-li nutný stálý lékařský dohled.
Všimněte si vzoru. To nemá nic společného s pohodlím. Je to proto, že vozidla nejsou fyzicky schopna udržovat bezpečné vzdálenosti a plnit naléhavé lékařské potřeby, ani nemají prostor pro udržování standardních bezpečnostních protokolů.
Byrokratické překážky
Pokud si myslíte, že jde o prostý výlet na přepážku dílů, jste na omylu. Je nutné dodržovat určité postupy.
Nejprve budete potřebovat brožuru NHTSA Airbagy a spínače: Informace pro informovaná rozhodnutí. Kromě toho budete také potřebovat formulář Žádost o instalaci spínače airbagu (zapnuto/vypnuto) *.
Kde najdu tyto dokumenty?
– Na webu NHTSA.
– V klubu AAA.
– Prodejci nových aut.
– Státní ministerstvo motorových vozidel.
Vyplňte prosím formulář. Odešlete jej NHTSA ke kontrole. V případě přijetí obdržíte akceptační dopis. Odneste tento dopis do opravny.
Před zahájením rozsáhlého papírování si promluvte s prodejcem nebo specialistou. Zkontrolujte, zda je pro vaši konkrétní značku a model vozidla k dispozici spínač. Pokud ne, proces se může lišit.
Požadavky na upgrade
Pokud chcete nainstalovat upgradovaný vypínač (zapnuto/vypnuto), federální předpisy jsou neúprosné. Spínač musí být ovládán klíčem. Žádné bezklíčové systémy. Měl by mít také kontrolku, která indikuje, zda jsou airbagy zapnuté nebo vypnuté.
Tyto bezpečnostní funkce nejsou volitelné. Zabraňují náhodnému vypnutí. Poskytují vám informace o stavu systému pasivní bezpečnosti.
A co zdravotní stav?
To je místo, kde jsou lidé často zmateni. To, že máte zdravotní problém, neznamená, že by měl být váš airbag deaktivován.
Skupina lékařů, která se účastní Národní konference o lékařských indikacích pro vyřazení airbagů, přezkoumala záplavu dopisů zaslaných Národní správě bezpečnosti silničního provozu. Zaměřili se na běžné stížnosti. Hodně lidí odmítli.
Předpoklady (podmínky, které NEJSOU důvodem pro deaktivaci):
– kardiostimulátor;
– nošení brýlí;
– angina pectoris;
– emfyzém;
– astma;
– předchozí mastektomie;
– předchozí operace na zádech nebo krku;
– stáří;
– osteoporóza;
– artritida;
– těhotenství.
Tyto podmínky nemohou sloužit jako důvod pro odpojení. Riziko zranění při aktivaci airbagu je stále považováno za nižší než riziko srážky bez airbagu. Airbagy jsou navrženy tak, aby se nafoukly dostatečnou silou k překonání odporu. Ve většině situací je tato síla zvládnutelná.
Pravidlo 10 palců
I když je tam vypínač, nevypínejte jej, pokud to není nutné. Pokud se můžete posunout o 10 palců, zůstaňte tam, kde jste.
Airbagy jsou silná výbušná zařízení. Toto není polštář. Plynová nárazníková zóna se vytvoří v milisekundách. Při těsném kontaktu může tlak způsobit těžké zlomeniny obličeje, poranění očí a vnitřní poranění.
Pro ty, kteří nemohou zajistit tuto vzdálenost, je snížení výkonu jedinou logickou možností. Riziko zranění způsobeného airbagem je větší než riziko kolize.
Tovární vybavení a změny
Rozdíl si můžete všimnout zde. Tovární přepínače jsou povoleny za omezených okolností. Pouze v případě, že vozidlo nemá zadní sedadlo nebo je zadní sedadlo příliš malé pro dětskou sedačku používanou zády ke směru jízdy.
A co řidiči? V žádném případě. Výrobci mají zakázáno instalovat spínače airbagu řidiče na nová vozidla.
Proč? NHTSA se obává porušení pravidel. Kdyby mělo každé nové auto vypínač na palubní desce, lidé by ho kvůli pohodlí vypnuli. Položili nohy na palubní desku. Seděli příliš blízko u sebe. Možností by byly i airbagy.
Zajímají se také o inženýrské zdroje. Instalace spínačů a přepracování přístrojových desek odvádí pozornost od vývoje bezpečnějších a pokročilejších systémů airbagů. Je lepší udělat airbagy bezpečnější pro všechny, než lidem usnadnit jejich používání.
Individuální výjimky
Co když je auto staré? Co když výrobce nenabízí přepínač (zapnuto/vypnuto)?
NHTSA vydává souhlas případ od případu. I když jsou kritéria splněna, může být vydána licence, pokud na trhu nejsou žádné schválené přepínače. To není záruka. Toto je proces kontroly.
Ale platí jedno absolutní pravidlo. Nepokoušejte se airbag sami deaktivovat.
Toto není DIY projekt. Modul airbagu obsahuje výbušniny. Při nesprávném zacházení můžete zranit sebe nebo ostatní. Tento systém je založen na přesném časování a elektrické integritě. Nemáme nástroje na jeho reprodukci.
Airbagy jsou seriózní inženýrství. Mohou zachraňovat životy. Ale pro některé lidi jsou nebezpečné. Pravidla odstavení odrážejí tento rozpor. Jeho závažnost má svůj důvod. Vyvažují potřebu ochrany mnoha s potřebami přežití několika.
Budoucnost airbagů
Tím diskuse neskončila. Jak jsou senzory chytřejší a kamery se zlepšují, vyvíjejí se také airbagy. Ale to už je jiný příběh.
Matematika milisekund pro ochranu při bočním nárazu
Boční nárazy tvoří 30 % všech nehod, ale ve 40 % případů vedou k vážnému zranění. Donedávna se automobilový průmysl zaměřoval na čelní a zadní srážky. To se mění. Automobilky posílily rámy dveří a střešní konstrukce, ale skutečnou novinkou jsou boční airbagy.
Přední airbagy jsou snadné. Nárazník, kapota a motor absorbují počáteční energii. Přenesení této síly na cestujícího trvá 30–40 milisekund. Boční nárazy jsou hrozné. Žádná deformační zóna. Mezi vámi a ostatními auty jsou jen tenké dveře a pár centimetrů prostoru. Airbagy by se měly nafouknout během 5-6 milisekund. Je to rozdíl mezi životem a smrtí.
Konstrukce opěradla versus montáž na dveře
Inženýři společnosti Volvo se rozhodli, že nejlepším řešením je držák na opěradlo sedadla. Chrání cestující všech velikostí bez ohledu na polohu sedadel. Do sedáku nainstalovali mechanické čidlo, které slouží jako spoušť. Tím se zabrání nafouknutí airbagu na straně bez nárazu. Zabraňuje také planým poplachům z drobných střetů s chodci nebo cyklisty. Aby se tato zařízení aktivovala, musí ke srážce dojít při rychlosti přibližně 19 km/h.
BMW zvolilo jinou cestu. Zvolili airbagy namontované ve dveřích. Rám dveří dodává objem. To vám umožní umístit větší polštáře a pokrýt větší plochu.
Ochrana hlavy: ITS a hlavové airbagy
Největším rizikem při bočních nárazech je poranění hlavy. Hlavové airbagy jsou známé jako Inflatable Tubular Structure (ITS) a vypadají jako dlouhé klobásy. Zůstanou nafouknuté asi 5 sekund. Tím se zabrání sekundárním nebo terciárním dopadům. Fungují ve spojení s bočními airbagy k ochraně cestujících.
Další možností jsou boční hlavové airbagy. Cílem obou systémů je zabránit nárazům vaší hlavy do oken nebo zasahování součástí vozidla do interiéru. Věda v této oblasti je stále nová. Pokrok jde rychle, protože návrháři analyzují reálná data o kolizích a vylepšují tyto život zachraňující funkce.
