Hoe airbags werken

  • Vova Krasen
  • 0
  • 4020
  • 88
De geactiveerde airbag in de overblijfselen van een Enzo Ferrari. Zie meer foto's van autoveiligheid. Michael Tullberg / Getty Images

Jarenlang was de vertrouwde veiligheidsgordel de enige vorm van passieve terughoudendheid in onze auto's. Er waren debatten over hun veiligheid, vooral met betrekking tot kinderen, maar na verloop van tijd nam een ​​groot deel van het land verplichte veiligheidsgordelwetten aan. Statistieken hebben aangetoond dat het gebruik van veiligheidsgordels duizenden levens heeft gered die mogelijk verloren waren gegaan bij aanrijdingen.

Net als bij veiligheidsgordels bestaat het concept van de airbag - een zacht kussen om tegen te landen bij een botsing - al jaren. Het eerste patent op een opblaasbaar noodlandingsapparaat voor vliegtuigen werd aangevraagd tijdens de Tweede Wereldoorlog. In de jaren 80 verschenen de eerste commerciële airbags in auto's.

Sinds modeljaar 1998 moeten alle nieuwe auto's die in de Verenigde Staten worden verkocht, zowel aan bestuurders- als passagierszijde airbags hebben. (Lichte vrachtwagens vielen in 1999 onder de regel.) Tot op heden laten statistieken zien dat airbags het risico op overlijden bij een directe frontale botsing met ongeveer 30 procent. Daarna kwamen zij-airbags op de stoel en in de deur. Tegenwoordig gaan sommige auto's veel verder dan dubbele airbags, maar hebben ze zes of zelfs acht airbags. Airbags hebben een deel van dezelfde controverse opgeroepen waarmee het gebruik van veiligheidsgordels in de beginjaren gepaard ging, en zijn het onderwerp van serieus onderzoek en tests van de overheid en de industrie..

In dit artikel leer je over de wetenschap achter de airbag, hoe het apparaat werkt, wat de problemen zijn en waar de technologie vandaan komt.

Bewegingswetten

Laten we, voordat we naar de details kijken, onze kennis van het bewegingswetten. Ten eerste weten we dat bewegende objecten dat hebben momentum (het product van de massa en de snelheid van een object). Tenzij een buitenkant dwingen inwerkt op een object, zal het object blijven bewegen met zijn huidige snelheid en richting. Auto's bestaan ​​uit meerdere objecten, waaronder het voertuig zelf, losse objecten in de auto en natuurlijk passagiers. Als deze objecten niet worden vastgehouden, blijven ze in beweging met elke snelheid waarmee de auto rijdt, zelfs als de auto wordt gestopt door een aanrijding.

Om het momentum van een object te stoppen, moet kracht worden uitgeoefend gedurende een bepaalde periode. Wanneer een auto crasht, is de kracht die nodig is om een ​​object te stoppen erg groot omdat het momentum van de auto onmiddellijk is veranderd, terwijl de passagiers dat niet hebben - er is niet veel tijd om mee te werken. Het doel van elk aanvullend beveiligingssysteem is om de passagier te helpen stoppen en hem of haar zo min mogelijk schade toe te brengen.

Wat een airbag wil, is de snelheid van de passagier met weinig of geen schade tot nul verlagen. De beperkingen waaraan het moet werken, zijn enorm. De airbag heeft de ruimte tussen de passagier en het stuur of dashboard en een fractie van een seconde om mee te werken. Zelfs die kleine hoeveelheid ruimte en tijd is echter waardevol als het systeem de passagier gelijkmatig kan vertragen in plaats van zijn of haar beweging abrupt te stoppen.

In het volgende gedeelte bekijken we de onderdelen van een airbag en zien we hoe deze wordt opgeblazen.

Het doel van een airbag is om de voorwaartse beweging van de passagier in een fractie van een seconde zo gelijkmatig mogelijk te vertragen. Er zijn drie onderdelen van een airbag die helpen om deze prestatie te bereiken:

  • De zak zelf is gemaakt van een dunne, nylon stof, die in het stuur of dashboard of, meer recentelijk, de stoel of deur is gevouwen.
  • De sensor is het apparaat dat de zak vertelt om op te blazen. Opblazen vindt plaats wanneer er een botskracht is die gelijk is aan het tegen een bakstenen muur aanlopen met 10 tot 15 mijl per uur (16 tot 24 km per uur). Een mechanische schakelaar wordt omgedraaid wanneer er een massaverschuiving is die een elektrisch contact sluit en de sensoren vertelt dat er een crash heeft plaatsgevonden. De sensoren ontvangen informatie van een versnellingsmeter ingebouwd in een microchip.
  • De airbag is inflatiesysteem reageert natriumazide (NaN3) met kaliumnitraat (KNO3) om te produceren stikstofgas. Hete stikstofstoten blazen de airbag op.
De airbag en het opblaassysteem opgeslagen in het stuur. Bekijk meer afbeeldingen van autoveiligheid.

Vroege pogingen om de airbag aan te passen voor gebruik in auto's stuitten op onbetaalbare prijzen en technische hindernissen met betrekking tot de opslag en het vrijgeven van gecomprimeerd gas. Onderzoekers vroegen zich af:

  • Als er in een auto genoeg ruimte was voor een gasfles
  • Of het gas gedurende de levensduur van de auto onder hoge druk zou blijven
  • Hoe de tas zo gemaakt kan worden dat hij snel en betrouwbaar uitzet bij verschillende bedrijfstemperaturen en zonder een oorverdovende knal
Het opblaassysteem maakt gebruik van een stevig drijfgas en een ontsteker.

Ze hadden een manier nodig om een ​​chemische reactie op gang te brengen die de stikstof zou produceren die de zak zou opblazen. Klein inflators met vaste stuwstof kwam in de jaren zeventig te hulp.

Het opblaassysteem lijkt op een solide raketaanjager (zie Hoe raketmotoren werken voor details). Het airbagsysteem ontsteekt a solide drijfgas, die extreem snel verbrandt om een ​​grote hoeveelheid gas te creëren om de zak op te blazen. De tas dan letterlijk barst vanaf de opslaglocatie met een snelheid tot 200 mph (322 km / u) - sneller dan een oogwenk! Een seconde later verdwijnt het gas dus snel door kleine gaatjes in de zak leeglopen de tas zodat je kunt bewegen.

Ook al vindt het hele proces alleen plaats in een vijfentwintigste van een seconde, de extra tijd is voldoende om ernstig letsel te voorkomen. De poederachtige substantie komt trouwens vrij uit de airbag, gewoon maizena of talkpoeder, dat door de fabrikanten van airbags wordt gebruikt om de tassen buigzaam en gesmeerd te houden terwijl ze worden opgeslagen.

Vervolgens zullen we enkele van de veiligheidswaarschuwingen bekijken die verband houden met airbags, vooral waar het kinderen betreft.

Sinds de begintijd van auto-airbags, hebben experts gewaarschuwd dat airbags samen met veiligheidsgordels moeten worden gebruikt. Veiligheidsgordels waren nog steeds absoluut noodzakelijk omdat airbags alleen werkten bij front-end botsingen die plaatsvonden bij meer dan 10 mph (6 km / u). Alleen veiligheidsgordels kunnen helpen bij zijwaartse bewegingen en botsingen (hoewel zijairbags steeds vaker voorkomen), kop-staartbotsingen en secundaire botsingen. Zelfs naarmate de technologie vordert, zijn airbags nog steeds alleen effectief wanneer ze worden gebruikt met een heup- / schoudergordel.

Het duurde niet lang voordat we erachter kwamen dat de kracht van een airbag mensen kan verwonden die er te dicht bij staan. Onderzoekers hebben vastgesteld dat de risicozone voor bestuurdersairbags de eerste is 2 tot 3 inch (5 tot 8 cm) inflatie. Als u zich dus 25 cm van uw bestuurdersairbag bevindt, heeft u een duidelijke veiligheidsmarge. Meet deze afstand van het midden van het stuur tot je borstbeen. Als u momenteel op minder dan 25 cm afstand zit, kunt u uw rijpositie op de volgende manieren aanpassen:

  • Schuif uw stoel zo ver mogelijk naar achteren terwijl u de pedalen nog steeds comfortabel kunt bereiken.
  • Laat de rugleuning van uw stoel iets achterover leunen. Hoewel auto-ontwerpen variëren, kunnen de meeste bestuurders de afstand van 10 inch bereiken, zelfs met de bestuurdersstoel helemaal naar voren, door de rugleuning van de stoel iets achterover te leunen. Als het achterover leunen van de stoel het moeilijk maakt om de weg te zien, kunt u uzelf rechtop zetten door het stoelverhogingssysteem van uw auto te gebruiken (niet alle auto's hebben dit!) Of een stevig, niet-glad kussen om hetzelfde effect te bereiken..
  • Richt de airbag op uw borst, in plaats van op uw hoofd en nek, door uw stuur naar beneden te kantelen (dit werkt alleen als uw stuur verstelbaar is).

De regels zijn anders voor kinderen. Een airbag kan ernstig letsel of zelfs de dood van een kind dat er te dicht bij zit of naar het dashboard wordt geslingerd tijdens een noodstop ernstig verwonden of zelfs doden. Deskundigen zijn het erover eens dat de volgende veiligheidspunten belangrijk zijn:

  • Kinderen van 12 jaar en jonger moeten vastgegespt rijden in een goed geïnstalleerd, aan hun leeftijd aangepast autostoeltje op de achterbank.
  • Baby's in naar achteren gerichte kinderzitjes (jonger dan één jaar en met een gewicht van minder dan 10 kg) mogen nooit op de voorstoel van een auto met een passagiersairbag rijden..
  • Als een kind ouder dan één jaar op de voorstoel moet rijden met een airbag aan de passagierszijde, moet hij of zij in een naar voren gericht kinderzitje, een stoelverhoger of een goed passende heup- / schoudergordel zitten. zo ver mogelijk naar achteren worden verplaatst.

Lees Autostoelen: snelle feiten voor meer informatie over autostoeltjes voor kinderen.

In bepaalde speciale gevallen kunnen autobezitters de mogelijkheid vragen om hun airbags te deactiveren. In het volgende gedeelte bespreken we de stappen die u moet nemen als u uw airbag wilt deactiveren.

Als reactie op bezorgdheid over kinderen - en anderen, vooral kleinere mensen - die worden gedood of ernstig gewond raken door slecht werkende of te krachtige airbags, heeft de National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) in 1997 een laatste regel uitgevaardigd om autofabrikanten toe te staan ​​lagere -aangedreven airbags. Deze regel staat airbags toe depowered met 20 tot 35 procent. Bovendien mochten vanaf 1998 reparatiewerkplaatsen en dealers installeren aan / uit schakelaars waarmee airbags kunnen worden uitgeschakeld. Voertuigeigenaren konden nu (door de NHTSA) worden geautoriseerd om aan / uit-schakelaars voor een of beide airbags in hun auto te installeren als zij (of andere gebruikers van hun auto) in een of meer van deze specifieke risicogroepen vielen:

  • Voor zowel bestuurders- als passagierszijde - Personen met medische aandoeningen waarbij de risico's van het activeren van de airbag groter zijn dan het risico van een botsing zonder airbag
  • Voor de bestuurderszijde (naast medische aandoeningen) - Degenen die zichzelf niet kunnen positioneren om hun auto op ten minste 10 inch (25,4 cm) van het midden van de afdekking van de bestuurdersairbag te plaatsen
  • Voor de passagierszijde (naast medische aandoeningen) - Personen die een baby moeten vervoeren in een naar achteren gericht kinderzitje op de voorstoel omdat de auto geen achterbank heeft, de achterbank te klein is voor een achterwaarts gericht kinderzitje of omdat het is noodzakelijk om de medische toestand van een kind constant in de gaten te houden
  • Voor de passagierszijde (naast medische aandoeningen) - Personen die kinderen tussen één en 12 jaar oud op de voorstoel moeten vervoeren omdat (a) de auto geen achterbank heeft, (b) de voertuigeigenaar meer kinderen moet vervoeren dan in de achterbank of (c) omdat het noodzakelijk is om de gezondheid van een kind constant in de gaten te houden

Als u een aan / uit-schakelaar in uw auto wilt laten installeren, heeft u een kopie nodig van de NHTSA-brochure "Airbags en aan-uitschakelaars: informatie voor een geïnformeerde beslissing" en het bijbehorende formulier, Verzoek om aan / uit-schakelaar airbag. U kunt deze vinden op de NHTSA-website, maar ook bij AAA-clubs, dealers van nieuwe auto's en auto-afdelingen van de staat. De NHTSA stuurt u een machtigingsbrief die u naar een reparatiewerkplaats kunt brengen. (Voordat u zich hiermee bezighoudt, dient u bij uw autodealer of reparatiewerkplaats na te gaan of er een aan / uit-schakelaar voor uw auto beschikbaar is.) Aan / uit-schakelaars achteraf monteren kan worden gevonden en gebruikt als aan de federale vereisten wordt voldaan - schakelaars moeten worden bediend met een sleutel en zijn uitgerust met waarschuwingslampjes om aan te geven of de tassen zijn in- of uitgeschakeld.

Het is duidelijk dat zelfs als u de optie hebt om deze uit te schakelen, de airbag aan moet blijven voor bestuurders die minstens 25 cm achterover kunnen zitten. Voor degenen die dat niet kunnen (zelfs met de bovenstaande suggesties), kan de tas worden uitgeschakeld. Een groep artsen op de Nationale Conferentie over medische indicaties voor het deactiveren van airbags beschouwde de medische aandoeningen die gewoonlijk in brieven aan de NHTSA worden gerapporteerd als mogelijke rechtvaardiging voor het uitschakelen van airbags. Ze adviseerden echter niet om airbags uit te schakelen voor relatief veelvoorkomende aandoeningen, zoals:

  • pacemakers
  • bril
  • angina
  • emfyseem
  • astma
  • borstamputatie
  • eerdere rug- of nekoperatie
  • gevorderde leeftijd
  • osteoporose
  • artritis
  • zwangerschap

Over het algemeen kunt u uw airbag niet deactiveren zonder een aan / uit-schakelaar achteraf te installeren. Als er echter nog geen aan / uit-schakelaar achteraf beschikbaar is (van de voertuigfabrikant) voor uw auto, zal de NHTSA de deactivering van de airbag van geval tot geval onder de juiste voorwaarden toestaan. Probeer de tas nooit zelf uit te schakelen - onthoud dat dit geen zacht kussen is! Het pakt een klap uit en kan je pijn doen als je niet weet wat je doet.

Wat betreft in de fabriek geïnstalleerde aan / uit-schakelaars, de NHTSA staat autofabrikanten toe om te installeren Aan / uit-schakelaars passagiersairbag in nieuwe voertuigen onder beperkte omstandigheden - alleen als de auto geen achterbank heeft of als de achterbank te klein is voor een achterwaarts gericht kinderzitje. En fabrikanten mogen momenteel geen aan / uit-schakelaars voor de bestuurdersairbag in een nieuw voertuig installeren. Waarom deze regels? De NHTSA besloot tegen wijdverbreide in de fabriek geïnstalleerde aan / uit-schakelaars uit angst dat deze standaarduitrusting zouden worden in alle nieuwe voertuigen - zelfs die gekocht door mensen die niet in risicogroepen zitten. Ze zagen ook de integratie van aan / uit-schakelaars in nieuwe auto's (en het daaropvolgende herontwerp van instrumentenpanelen) als iets dat middelen zou afleiden van de ontwikkeling van veiligere, geavanceerdere airbagsystemen..

Activiteiten gericht op het behouden en verbeteren van de levensreddende voordelen van airbags zijn in volle gang. Nieuwe door de NHTSA gesponsorde tests gebruiken verbeterde "dummy" letselcriteria op basis van nieuwe kennis en onderzoek.

Tot voor kort waren de meeste vorderingen op het gebied van autoveiligheid bij aanrijdingen van voren en van achteren, hoewel 40 procent van alle ernstige verwondingen als gevolg van ongevallen zijn het gevolg van zijdelingse aanrijdingen en 30 procent van alle ongevallen zijn aanrijdingen van opzij. Veel autofabrikanten hebben op deze statistieken (en de resulterende nieuwe normen) gereageerd door deuren, deurkozijnen en vloer- en daksecties te versterken. Maar auto's die momenteel aanbieden zij-airbags vertegenwoordigen de nieuwe golf van inzittendenbescherming. Ingenieurs zeggen dat het ontwerpen van effectieve zijairbags veel moeilijker is dan het ontwerpen van voorairbags. Dit komt doordat veel van de energie van een frontale botsing wordt geabsorbeerd door de bumper, motorkap en motor, en het duurt bijna 30 tot 40 milliseconden voordat het de inzittende van de auto bereikt. Bij een aanrijding van opzij scheiden slechts een relatief dunne deur en enkele centimeters de inzittende van een ander voertuig. Dit betekent dat in de portieren gemonteerde zij-airbags in een oogwenk moeten worden geactiveerd vijf of zes milliseconden!

De ingenieurs van Volvo experimenteerden met verschillende manieren om zij-airbags te monteren en kozen voor montage op de rugleuning, omdat dat passagiers van elke omvang beschermt, ongeacht hoe de stoel is geplaatst. Door deze opstelling kunnen ze een triggering mechanische sensor aan de zijkanten van de zitkussens onder de bestuurder en voorpassagier. Dit voorkomt dat de airbag aan de onbeschadigde kant van de auto wordt opgeblazen. Het inbouwen van het volledige airbagpakket in de rugleuning biedt ook het voordeel dat onnodige inzetten door aanrijdingen met voetgangers of fietsen worden voorkomen. Er is een botsing nodig van ongeveer 12 mijl per uur (19 km / u) om zij-airbags te activeren.

BMW-ingenieurs hebben gekozen airbags in de deur. De deur heeft meer ruimte, waardoor er een grotere tas is die meer dekking biedt.

De hoofd airbag, of opblaasbare buisvormige structuur (ITS), lijkt een beetje op een grote worst en is, in tegenstelling tot andere airbags, ontworpen om ongeveer vijf seconden opgeblazen te blijven om bescherming te bieden tegen tweede of derde botsingen. Door met de zij-airbag te werken, zou de ITS betere bescherming moeten bieden bij sommige zijdelingse aanrijdingen. Een andere optie voor hoofdbescherming bij zijdelingse aanrijdingen is de gordijn airbag.

Dit alles maakt het vrij duidelijk dat de wetenschap van airbags nog nieuw is en snel in ontwikkeling is. U kunt veel vooruitgang op dit gebied verwachten, aangezien ontwerpers met nieuwe ideeën komen en leren van echte crashgegevens.

Raadpleeg de links op de volgende pagina voor meer informatie over airbags en aanverwante onderwerpen.

gerelateerde artikelen

  • Hoe crashtests werken
  • Hoe NASCAR Safety werkt
  • Hoe veiligheidsgordels werken
  • Hoe de 'Jaws of Life' werken
  • Hoe banden werken
  • Hoe remmen werken
  • Hoe antiblokkeerremmen werken
  • Hoe werkt veiligheidsglas?
  • Autostoelen: snelle feiten

Meer geweldige links

  • Discovery Channel: "MythBusters"
  • Airbags: hoe ze werken
  • Airbags en kinderen
  • Uitschakelen van een airbag
  • Inflatoren
  • Airbags: constructie en ontwerp



Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.

De meest interessante artikelen over geheimen en ontdekkingen. Veel nuttige informatie over alles
Artikelen over wetenschap, ruimte, technologie, gezondheid, milieu, cultuur en geschiedenis. Duizenden onderwerpen uitleggen, zodat u weet hoe alles werkt