Pedeorelha | Come funzionano gli airbag

Rudolf Cole
0
1425
117

L'airbag dispiegato all'interno dei resti di un Enzo Ferrari. Guarda altre foto sulla sicurezza dell'auto. Michael Tullberg / Getty Images

Per anni, le affidabili cinture di sicurezza hanno rappresentato l'unica forma di ritenuta passiva nelle nostre auto. Ci sono stati dibattiti sulla loro sicurezza, soprattutto in relazione ai bambini, ma nel tempo gran parte del paese ha adottato leggi obbligatorie sulle cinture di sicurezza. Le statistiche hanno dimostrato che l'uso delle cinture di sicurezza ha salvato migliaia di vite che avrebbero potuto essere perse in caso di collisioni.

Come le cinture di sicurezza, il concetto di airbag - un morbido cuscino contro cui atterrare in caso di incidente - esiste da molti anni. Il primo brevetto su un dispositivo gonfiabile di atterraggio per aeroplani fu depositato durante la seconda guerra mondiale. Negli anni '80, i primi airbag commerciali apparvero nelle automobili.

Dall'anno modello 1998, a tutte le auto nuove vendute negli Stati Uniti è stato richiesto di disporre di airbag su entrambi i lati del conducente e del passeggero. (Gli autocarri leggeri sono entrati in regola nel 1999.) Ad oggi, le statistiche mostrano che gli airbag riducono il rischio di morire in un incidente frontale diretto di circa 30 percento. Poi vennero gli airbag laterali montati sul sedile e sulle portiere. Oggi, alcune auto vanno ben oltre il doppio airbag per avere sei o addirittura otto airbag. Avendo evocato alcune delle stesse controversie che circondavano l'uso delle cinture di sicurezza nei suoi primi anni, gli airbag sono oggetto di seri test e ricerche governative e industriali.

In questo articolo, imparerai la scienza dietro l'airbag, come funziona il dispositivo, quali sono i suoi problemi e dove va la tecnologia da qui.

Leggi del moto

Prima di esaminare le specifiche, esaminiamo la nostra conoscenza del leggi del moto. In primo luogo, sappiamo che gli oggetti in movimento hanno quantità di moto (il prodotto della massa e la velocità di un oggetto). A meno che un esterno vigore agisce su un oggetto, l'oggetto continuerà a muoversi alla sua velocità e direzione attuali. Le auto sono costituite da diversi oggetti, incluso il veicolo stesso, oggetti sciolti nell'auto e, naturalmente, passeggeri. Se questi oggetti non vengono trattenuti, continueranno a muoversi a qualunque velocità l'auto stia viaggiando, anche se l'auto viene fermata da una collisione.

Fermare lo slancio di un oggetto richiede un'azione forzata per un periodo di tempo. Quando un'auto si schianta, la forza necessaria per fermare un oggetto è molto grande perché lo slancio dell'auto è cambiato istantaneamente mentre i passeggeri no - non c'è molto tempo per lavorare. L'obiettivo di qualsiasi sistema di ritenuta supplementare è di aiutare a fermare il passeggero provocandogli il minor danno possibile.

Ciò che un airbag vuole fare è rallentare la velocità del passeggero a zero con pochi o nessun danno. I vincoli entro i quali deve lavorare sono enormi. L'airbag ha lo spazio tra il passeggero e il volante o il cruscotto e una frazione di secondo con cui lavorare. Anche quella minuscola quantità di spazio e tempo è preziosa, tuttavia, se il sistema può rallentare il passeggero in modo uniforme anziché forzare una brusca interruzione del suo movimento.

Nella sezione successiva, esamineremo le parti di un airbag e vedremo come si gonfia.

L'obiettivo di un airbag è rallentare il movimento in avanti del passeggero nel modo più uniforme possibile in una frazione di secondo. Ci sono tre parti in un airbag che aiutano a realizzare questa impresa:

Il sacchetto essa stessa è costituita da un sottile tessuto di nylon, che viene ripiegato sul volante o sul cruscotto o, più recentemente, sul sedile o sulla porta.
Il sensore è il dispositivo che dice alla borsa di gonfiarsi. L'inflazione si verifica quando c'è una forza di collisione pari a correre contro un muro di mattoni a 10-15 miglia all'ora (da 16 a 24 km all'ora). Un interruttore meccanico viene attivato quando si verifica uno spostamento di massa che chiude un contatto elettrico, segnalando ai sensori che si è verificato un incidente. I sensori ricevono informazioni da un file accelerometro integrato in un microchip.
L'airbag sistema di inflazione reagisce la sodio azide (NaN3) con il nitrato di potassio (KNO3) per produrre Gas di azoto. Getti caldi di azoto gonfiano l'airbag.

L'airbag e il sistema di gonfiaggio immagazzinati nel volante. Guarda altre immagini sulla sicurezza dell'auto.

I primi sforzi per adattare l'airbag per l'uso nelle auto si sono scontrati con prezzi proibitivi e ostacoli tecnici che comportano lo stoccaggio e il rilascio di gas compresso. I ricercatori si sono chiesti:

Se ci fosse abbastanza spazio in una macchina per una bombola del gas
Se il gas rimarrebbe contenuto ad alta pressione per la vita dell'auto
Come fare in modo che la borsa si espanda rapidamente e in modo affidabile a una varietà di temperature di esercizio e senza emettere un botto che spacca le orecchie

Il sistema di gonfiaggio utilizza un propellente solido e un accenditore.

Avevano bisogno di un modo per innescare una reazione chimica che avrebbe prodotto l'azoto che avrebbe gonfiato il sacco. Piccolo gonfiatori a propellente solido è venuto in soccorso negli anni '70.

Il sistema di gonfiaggio non è diverso da un solido booster a razzo (vedi Come funzionano i motori a razzo per i dettagli). Il sistema airbag si accende a propellente solido, che brucia molto rapidamente per creare un grande volume di gas per gonfiare la borsa. La borsa quindi letteralmente scoppia dal suo sito di stoccaggio fino a 200 mph (322 km / h), più veloce di un battito di ciglia! Un secondo dopo, il gas si dissipa rapidamente attraverso piccoli fori nella borsa, così sgonfiamento la borsa così puoi muoverti.

Anche se l'intero processo avviene solo in venticinquesimo di secondo, il tempo aggiuntivo è sufficiente per aiutare a prevenire lesioni gravi. Il sostanza polverosa rilasciato dall'airbag, tra l'altro, è un normale amido di mais o polvere di talco, che viene utilizzato dai produttori di airbag per mantenere i sacchetti flessibili e lubrificati mentre sono in magazzino.

Successivamente, esamineremo alcune delle precauzioni di sicurezza associate agli airbag, soprattutto per quanto riguarda i bambini.

Fin dai primi giorni degli airbag per auto, gli esperti hanno avvertito che gli airbag devono essere utilizzati in tandem con le cinture di sicurezza. Le cinture di sicurezza erano ancora completamente necessarie perché gli airbag funzionavano solo in caso di collisioni frontali che si verificavano a più di 10 mph (6 km / h). Solo le cinture di sicurezza potrebbero aiutare in caso di colpi laterali e incidenti (anche se gli airbag montati lateralmente stanno diventando più comuni ora), collisioni posteriori e impatti secondari. Anche se la tecnologia avanza, gli airbag sono ancora efficaci solo se utilizzati con una cintura di sicurezza per le spalle.

Non ci è voluto molto per capire che la forza di un airbag può ferire chi gli è troppo vicino. I ricercatori hanno stabilito che la zona a rischio per gli airbag del conducente è la prima Da 2 a 3 pollici (Da 5 a 8 cm) di gonfiaggio. Quindi, posizionarsi a 10 pollici (25 cm) dall'airbag del conducente offre un chiaro margine di sicurezza. Misura questa distanza dal centro del volante allo sterno. Se al momento ti siedi a meno di 10 pollici di distanza, puoi regolare la posizione di guida nei seguenti modi:

Spostare il sedile all'indietro il più possibile mentre si raggiungono comodamente i pedali.
Reclinare leggermente lo schienale del sedile. Sebbene il design delle auto vari, la maggior parte dei conducenti può raggiungere la distanza di 10 pollici anche con il sedile del conducente completamente in avanti reclinando leggermente lo schienale del sedile. Se reclinare il sedile rende difficile vedere la strada, puoi alzarti utilizzando il sistema di sollevamento del sedile della tua auto (non tutte le auto lo hanno!) O un cuscino solido e non scivoloso per ottenere lo stesso effetto.
Punta l'airbag verso il petto, invece che verso la testa e il collo, inclinando il volante verso il basso (funziona solo se il volante è regolabile).

Le regole sono diverse per bambini. Un airbag può ferire gravemente o addirittura uccidere un bambino slacciato che è seduto troppo vicino ad esso o viene proiettato verso il cruscotto durante una frenata di emergenza. Gli esperti concordano sull'importanza dei seguenti punti di sicurezza:

I bambini di età pari o inferiore a 12 anni devono viaggiare allacciati in un seggiolino auto adeguatamente installato e adatto all'età sul sedile posteriore.
I neonati nei seggiolini per bambini rivolti all'indietro (di età inferiore a un anno e di peso inferiore a 20 libbre / 10 kg) non devono mai viaggiare sul sedile anteriore di un'auto dotata di airbag lato passeggero.
Se un bambino di età superiore a un anno deve viaggiare sul sedile anteriore con un airbag lato passeggero, dovrebbe trovarsi su un seggiolino di sicurezza per bambini rivolto in avanti, su un rialzo o su una cintura addominale / a essere spostato il più indietro possibile.

Per ulteriori informazioni sui seggiolini auto per bambini, leggi Seggiolini auto: fatti veloci.

In alcuni casi speciali, i proprietari di auto possono richiedere la possibilità di disattivare i propri airbag. Nella sezione successiva, discuteremo i passaggi da eseguire se desideri disattivare l'airbag.

In risposta alle preoccupazioni sui bambini - e altri, in particolare le persone più piccole - che vengono uccisi o gravemente feriti da airbag malfunzionanti o eccessivamente potenti, la National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) nel 1997 ha emesso una regola finale per consentire ai produttori di automobili di utilizzare meno airbag potenziati. Questa regola consente agli airbag di essere depotenziato dal 20 al 35 percento. Inoltre, a partire dal 1998, è stata autorizzata l'installazione di officine e rivenditori interruttori on / off che consentono la disattivazione degli airbag. I proprietari di veicoli potrebbero ora essere autorizzati (dall'NHTSA) a installare interruttori di accensione / spegnimento per uno o entrambi gli airbag della loro auto se loro (o altri utenti della loro auto) cadono in uno o più di questi specifici gruppi di rischio:

Sia per lato conducente che passeggero - Persone con condizioni mediche in cui i rischi di attivazione dell'airbag superano il rischio di impatto in assenza di un airbag
Per il lato guida (oltre alle condizioni mediche) - Coloro che non riescono a posizionarsi per guidare correttamente la propria auto ad almeno 25,4 cm (10 pollici) indietro dal centro della copertura dell'airbag conducente
Per il lato passeggero (oltre alle condizioni mediche) - Persone che devono trasportare un bambino in un seggiolino per bambini rivolto all'indietro sul sedile anteriore perché l'auto non ha sedile posteriore, il sedile posteriore è troppo piccolo per ospitare un seggiolino per bambini rivolto all'indietro o perché è necessario monitorare costantemente le condizioni mediche di un bambino
Per il lato passeggero (oltre alle condizioni mediche) - Persone che devono trasportare bambini di età compresa tra uno e 12 anni sul sedile anteriore perché (a) l'auto non ha il sedile posteriore, (b) il proprietario del veicolo deve trasportare più bambini di quanti ne possa contenere sedile posteriore o (c) perché è necessario monitorare costantemente la salute di un bambino

Se desideri installare un interruttore on-off nella tua auto, hai bisogno di una copia dell'opuscolo NHTSA, "airbag e interruttori on-off: informazioni per una decisione informata" e del modulo di accompagnamento, Richiesta di interruttore On-Off per airbag. È possibile trovarli sul sito Web NHTSA, nei club AAA, nei concessionari di auto nuove e nei dipartimenti statali dei veicoli a motore. L'NHTSA ti invierà una lettera di autorizzazione che potrai portare in un'officina. (Prima di preoccuparti di tutto questo, dovresti verificare con il tuo rivenditore di auto o officina di riparazione per vedere se è disponibile un interruttore di accensione / spegnimento per la tua auto.) retrofit interruttori on-off può essere trovato e utilizzato se i requisiti federali sono soddisfatti - gli interruttori devono essere azionati da una chiave e dotati di spie luminose per indicare se le borse sono spente o accese.

Ovviamente, anche se hai la possibilità di spegnerlo, l'airbag dovrebbe essere lasciato acceso per i conducenti che possono sedersi almeno 10 pollici indietro. Per chi non può (anche con i suggerimenti sopra elencati), la borsa può essere spenta. Un gruppo di medici alla Conferenza nazionale sulle indicazioni mediche per la disattivazione degli airbag ha considerato le condizioni mediche comunemente riportate nelle lettere all'NHTSA come possibile giustificazione per la disattivazione degli airbag. Tuttavia, non hanno raccomandato di disattivare gli airbag per condizioni relativamente comuni, come:

pacemaker
occhiali
angina
enfisema
asma
mastectomia
precedente intervento chirurgico alla schiena o al collo
età avanzata
osteoporosi
artrite
gravidanza

In generale, non è possibile disattivare l'airbag senza installare un interruttore on-off retrofit. Tuttavia, se un interruttore on-off per il retrofit non è ancora disponibile (dal produttore del veicolo) per la tua auto, l'NHTSA autorizzerà la disattivazione dell'airbag caso per caso in condizioni appropriate. Non provare mai a disabilitare la borsa da solo: ricorda, questo non è un cuscino morbido! Ti dà fastidio e può ferirti quando non sai cosa stai facendo.

Per quanto riguarda gli interruttori on-off installati in fabbrica, l'NHTSA consente l'installazione dei produttori di automobili interruttori di attivazione / disattivazione dell'airbag passeggero nei veicoli nuovi in circostanze limitate - solo se il veicolo non ha un sedile posteriore o se il sedile posteriore è troppo piccolo per ospitare un seggiolino per bambini rivolto all'indietro. E i produttori non sono attualmente autorizzati a installare interruttori di accensione / spegnimento per l'airbag del conducente in nessun nuovo veicolo. Perché queste regole? L'NHTSA ha deciso di non utilizzare interruttori on-off installati in fabbrica per paura che diventassero apparecchiature standard in tutti i nuovi veicoli, anche quelli acquistati da persone non appartenenti a gruppi a rischio. Hanno anche visto l'integrazione di interruttori on-off nelle nuove auto (e la successiva riprogettazione dei cruscotti) come qualcosa che avrebbe distolto risorse dallo sviluppo di sistemi airbag più sicuri e avanzati.

Le attività volte a mantenere e migliorare i benefici salvavita degli airbag sono in pieno svolgimento. I nuovi test sponsorizzati dalla NHTSA utilizzano criteri di infortunio "fittizi" migliorati basati su nuove conoscenze e ricerche.

Tuttavia, fino a poco tempo fa, la maggior parte dei progressi compiuti nella sicurezza automobilistica erano negli impatti anteriori e posteriori 40 per cento di tutte le lesioni gravi dovute a incidenti sono il risultato di impatti laterali e il 30 percento di tutti gli incidenti sono collisioni con impatto laterale. Molte case automobilistiche hanno risposto a queste statistiche (e ai nuovi standard che ne derivano) rinforzando porte, telai di porte e sezioni del pavimento e del tetto. Ma le auto che attualmente offrono airbag laterali rappresentano la nuova ondata di protezione degli occupanti. Gli ingegneri dicono che progettare airbag laterali efficaci è molto più difficile che progettare airbag frontali. Questo perché gran parte dell'energia derivante da un impatto frontale viene assorbita dal paraurti, dal cofano e dal motore, e ci vogliono dai 30 ai 40 millisecondi prima che raggiunga l'occupante dell'auto. In caso di impatto laterale, solo una porta relativamente sottile e pochi centimetri separano l'occupante da un altro veicolo. Ciò significa che gli airbag laterali montati sulle portiere devono iniziare a dispiegarsi in un attimo cinque o sei millisecondi!

Gli ingegneri Volvo hanno sperimentato diversi modi di montare gli airbag laterali e hanno scelto l'installazione sullo schienale perché protegge i passeggeri di tutte le dimensioni indipendentemente da come è posizionato il sedile. Questa disposizione consente loro di posizionare un file attivazione del sensore meccanico ai lati dei cuscini dei sedili sotto guidatore e passeggero anteriore. Ciò impedisce il gonfiaggio dell'airbag sul lato non danneggiato dell'auto. L'installazione dell'intero pacchetto airbag nello schienale offre anche il vantaggio di prevenire dispiegamenti non necessari che potrebbero essere causati da collisioni con pedoni o biciclette. Ci vuole una collisione di circa 12 mph (19 km / h) per attivare gli airbag laterali.

Gli ingegneri BMW hanno scelto airbag montati sulle portiere. La porta ha più spazio, consentendo una borsa più grande che fornisce una maggiore copertura.

Il airbag per la testa, o Inflatable Tubular Structure (ITS), assomiglia un po 'a una grande salsiccia e, a differenza di altri airbag, è progettato per rimanere gonfiato per circa cinque secondi per offrire protezione contro il secondo o terzo impatto. Lavorando con l'airbag laterale, l'ITS dovrebbe offrire una migliore protezione in alcune collisioni laterali. Un'altra opzione per la protezione della testa negli impatti laterali è il airbag a tendina.

Tutto ciò rende abbastanza chiaro che la scienza degli airbag è ancora nuova e in rapido sviluppo. Puoi aspettarti molti progressi in questo campo man mano che i progettisti escogitano nuove idee e imparano dai dati sugli incidenti del mondo reale.

Per ulteriori informazioni sugli airbag e sugli argomenti correlati, consultare i collegamenti nella pagina successiva.

Altri ottimi link

Discovery Channel: "MythBusters"
Airbag: come funzionano
Airbag e bambini
Disattivazione di un airbag
Gonfiatori
Airbag: costruzione e design

Come funzionano gli airbag

Leggi del moto

articoli Correlati

Altri ottimi link