Jak działają poduszki powietrzne?
Decydując się na zakup nowego samochodu, jedną z rzeczy do rozważenia są wbudowane funkcje bezpieczeństwa, od regulowanego zagłówka, hamulców antyblokadowych, kontroli trakcji i pasów bezpieczeństwa. Kolejną cechą bezpieczeństwa w większości samochodów, która pomaga zminimalizować fizyczny efekt zderzenia jest poduszka powietrzna.
Celem poduszki powietrznej jest amortyzacja głowy i szyi przed urazami podczas ruchu do przodu, który występuje podczas kolizji. Zapobiega ona uderzeniu głową w deskę rozdzielczą, ale przy wszystkich wiadomościach dotyczących wycofywania poduszek powietrznych nasuwa się pytanie: "jak działają poduszki powietrzne?", "co się stanie, jeśli nie będą działać prawidłowo?", "jak bezpieczne są poduszki powietrzne?" i "skąd wziął się ten pomysł?".
Okazuje się, że poduszka powietrzna jest prostym, ale sprytnym elementem bezpieczeństwa. Muszą się one nadmuchać znacznie szybciej niż trwa zderzenie samochodu przy prędkości ponad 200mph (300km/h). Jesteśmy ciekawi, przyjrzyjmy się bliżej, jak one działają.
We wszystko, co robimy, zaangażowana jest energia - a jazda samochodem jest jedną z tych czynności. Jak większość rzeczy, energia podlega pewnym precyzyjnym prawom fizyki. Prawa ruchu są tym, co umożliwia pojazdowi poruszanie się i zatrzymywanie. Musimy przyjrzeć się masie i prędkości, aby lepiej zrozumieć, jak ważne jest to zagadnienie - nie martw się, nadal możesz zrozumieć, jak działają poduszki powietrzne, nawet jeśli nie zrozumiesz tej części.
Każdy poruszający się obiekt ma masę; oznacza to, ile materii zawiera dany obiekt. To również przyczynia się do tego, ile waży. Obiekt w ruchu ma również prędkość; jest to związane z prędkością, ale jest to bardziej prędkość skupiona w określonym kierunku.
Obiekt, który posiada zarówno prędkość, jak i masę, jest nazywany obiektem posiadającym energię kinetyczną. Ilość energii kinetycznej posiadanej przez ciało zmienia się wraz z masą i prędkością obiektu, tzn. im większa prędkość i masa, tym większa energia kinetyczna.
Tak długo, jak obiekt się porusza, nie stanowi to problemu, dopóki obiekt się nie zatrzyma. Może to być spowodowane tym, że chciałeś, aby obiekt się zatrzymał, lub tym, że obiekt został zmuszony do zatrzymania się poprzez zderzenie z innym obiektem. Tak czy inaczej, energia kinetyczna obiektu musi zostać gdzieś przeniesiona, ponieważ nie może po prostu zniknąć.
To wyjaśnia, dlaczego hamulce zużywają się szybciej, gdy jeździsz zbyt szybko i zbyt często wykonujesz nagłe zatrzymania. Energia kinetyczna jest przenoszona przez klocki hamulcowe. W przypadku kolizji, energia ta jest tym, co powoduje uszkodzenia samochodu. Większość nowoczesnych samochodów jest zbudowana w taki sposób, aby pochłaniać większość energii kinetycznej podczas zderzenia, ale chociaż zmniejsza to szkody, nie uwzględnia pasażerów samochodu, którzy są obiektami posiadającymi masę i prędkość. Zanim poduszki powietrzne stały się elementem bezpieczeństwa, to właśnie pasy bezpieczeństwa zapobiegały wyrzuceniu pasażerów z samochodu.
Nie da się zaprzeczyć, że pasy bezpieczeństwa również odgrywają swoją rolę w ratowaniu życia podczas wypadku samochodowego, jednak nie zapewniały one żadnej ochrony głowy i szyi. Pasy bezpieczeństwa utrzymują Cię w fotelu i ograniczają ruchy tułowia do przodu, ale nie chronią głowy. Podczas tego ruchu głowa i szyja są wypychane do przodu i bardzo szybko cofane, co często powoduje uszkodzenie stawów i mięśni szyi.
Prędkość, z jaką porusza się pojazd, ma duże znaczenie, ponieważ przy większej prędkości ruch głowy i szyi do przodu może spowodować uderzenie w deskę rozdzielczą pojazdu. Zadaniem poduszki powietrznej jest zapewnienie miękkiej poduszki, na której głowa i szyja lądują zamiast zderzać się z deską rozdzielczą samochodu, a także zmniejszenie obrażeń głowy spowodowanych efektem wstrząsów, które występują, gdy głowa jest nagle przesuwana do przodu i do tyłu.
Jest to możliwe dzięki wyjątkowemu sposobowi działania poduszek powietrznych. Ale w jaki sposób skompresowana poduszka, która mieści się w desce rozdzielczej pojazdu, osiąga takie wyniki w zakresie bezpieczeństwa?
Działanie poduszki powietrznej polega na tym, że napełnia się ona szybciej niż głowa może uderzyć w kierownicę, co ma miejsce w razie wypadku. Początkowo poduszki powietrzne miały wykorzystywać pewien rodzaj gazu pod ciśnieniem, który nadmuchiwałby poduszkę natychmiast po zderzeniu, ale nie było to wystarczająco szybkie (wyobraź sobie, że próbujesz nadmuchać balon do pełnego rozmiaru w ciągu kilku milisekund), więc zamiast tego zastosowano eksplozje - dobrze przeczytałeś.
Kiedy czujniki w pojeździe wykrywają nagłą utratę prędkości pojazdu, uruchamiają obwód poduszki powietrznej, który wysyła prąd elektryczny do elementu grzejnego. Kiedy element grzejny jest rozgrzany do czerwoności, następuje zapłon chemicznego materiału wybuchowego, który wydziela ogromną ilość nieszkodliwego gazu wypełniającego nylonową poduszkę powietrzną.
Poduszka powietrzna jest zaprojektowana z małymi otworami, które pomagają jej opróżnić się, gdy tylko głowa wejdzie w kontakt z nią. Bez tej konstrukcji problem nagłego ruchu do przodu nie zostałby rozwiązany, ponieważ głowa po prostu odbiłaby się w kierunku zagłówka.
A więc, jak szybko nadmuchuje się poduszka powietrzna? Krótka odpowiedź brzmi: wystarczająco szybko, aby zamortyzować głowę. Ale jest to jeszcze bardziej szalone, niż myślisz. Wyobraź sobie, co musi się stać, aby zamortyzować głowę kierowcy lub pasażera samochodu jadącego z prędkością 45mph.
Z wyjątkiem ostatniego, wszystkie te elementy muszą się wydarzyć w czasie rzeczywistym - zanim głowa uderzy w worek. Prawdą jest, że pas bezpieczeństwa również pomaga zmniejszyć prędkość w przypadku zderzenia, a to daje poduszce powietrznej trochę czasu na napełnienie się, ale nie umniejsza to w niczym geniuszu tej konstrukcji. Również dlatego należy używać pasów bezpieczeństwa - nawet w samochodzie wyposażonym w poduszkę powietrzną, ponieważ obie te funkcje działają równolegle. Albo jeszcze lepiej, po prostu patrz gdzie jedziesz i lepiej odczytuj warunki drogowe.
Poduszki powietrzne są klasyfikowane jako uzupełniające nadmuchiwane urządzenie przytrzymujące (SIR) lub uzupełniający system przytrzymujący (SRS). Oznacza to, że poduszki powietrzne mają współpracować z pasami bezpieczeństwa w celu zapewnienia Ci ochrony i nie należy polegać wyłącznie na nich. Jeśli poduszki powietrzne i pasy bezpieczeństwa są używane prawidłowo, śmiertelność w zderzeniach czołowych spadła o około 24%.
Szybkie wyszukiwanie w Internecie daje wiele wyników, w których różne osoby przypisują sobie zasługę wymyślenia tego pomysłu. Ale kto pierwszy wpadł na pomysł wprowadzenia poduszki powietrznej? Wydaje się, że pomysł ten po raz pierwszy przyszedł do głowy Johnowi W. Hetrickowi z Newport w Pensylwanii po tym, jak rozbił swój samochód w wąwozie, prawie wystrzeliwując swoją córkę przez przednią szybę podczas próby ominięcia skały. 5 sierpnia 1952 r. złożył on wniosek o patent na zespół poduszki bezpieczeństwa dla pojazdów samochodowych, który został przyznany 18 sierpnia 1953 r. jako patent USA nr 2,649,311.
Kilka miesięcy przed patentem Hetricka, Niemiec o nazwisku Walter Linderer zgłosił patent na poduszkę powietrzną, który został przyznany po patencie Hetricka. Z dostępnych informacji wynika, że obaj wynalazcy wpadli na ten pomysł niezależnie od siebie. Od tamtej pory inni wynalazcy i inżynierowie próbowali udoskonalić ten pomysł, na przykład Allen K. Breed (1927-2000) wymyślił różne sposoby na wywołanie eksplozji w momencie zderzenia.
Choć jest to bardzo rzadkie, poduszki powietrzne czasami nie uruchamiają się wtedy, kiedy powinny, a innym razem, jak w przypadku poduszek powietrznych Takata, eksplozja wytwarza zbyt dużą siłę, która powoduje pęknięcie i wysyła kawałki ostrego metalu w kierunku głowy kierowcy lub pasażera.
Weźmy na przykład przypadek 35-letniego mężczyzny z Teksasu, który zginął w Hondzie Accord z 2002 roku. Wykrwawił się na śmierć w wyniku czołowego zderzenia z innym samochodem, ponieważ odłamki z eksplozji poduszki powietrznej rozerwały mu tchawicę, przecięły żyłę szyjną i tętnicę szyjną. Jak szybko jechał? Nieco ponad 30mph. Według raportu policji, jedna z kobiet w Orlando wyglądała, jakby została postrzelona w twarz.
Choć prawdą jest, że nowoczesne poduszki powietrzne zostały przeprojektowane tak, aby zapalały się z mniejszą siłą niż wcześniej, a także poprawiono edukację kierowców w zakresie ich używania, to nadal nie zaleca się umieszczania fotelików dziecięcych ustawionych tyłem do kierunku jazdy na przednim siedzeniu w pojazdach, w których znajduje się poduszka powietrzna. Gwałtowna eksplozja wiąże się z niewielkim ryzykiem utraty słuchu i urazu oczu u dzieci.
Teraz już wiesz, jak działają poduszki powietrzne, dlaczego są instalowane i jak skutecznie z nich korzystać. Moim zdaniem to fantastyczne, że nie są one uruchamiane za każdym razem, gdy gwałtownie hamujesz lub zatrzymujesz się na światłach - byłoby to co najmniej irytujące. To tylko jeden z przykładów tego, jak technologia jest wdrażana, aby uczynić jazdę bezpieczną dla nas wszystkich.
You May Also Like:
