نگاهی به فناوری کیسه‌های هوا و روند تکامل آن‌ها

مجله دانشمند – خشایار مریدپور: قرن بیستم شاهد عرضه فناوری‌های جالب و جدید بسیاری بود که خیلی از آن‌ها در زمان خود از شگفتی‌های علم محسوب می‌شدند. اما برخی از این اختراع‌ها هم توانسته‌اند بدون آنکه سروصدای زیادی به‌پا کنند، در بهبود زندگی میلیون‌ها انسان تأثیرگذار باشند. ایربگ یا کیسه هوای ایمنی خودرو‌ها را قطعاً باید یکی از همین اختراع‌ها بدانیم که با ایده‌ای ساده توانسته در این سال‌ها جان هزاران انسان را نجات دهد. در واقع موفقیت این فناوری در کاهش مرگ‌ومیر ناشی از تصادفات جاده‌ای به حدی بود که امروزه تقریباً تمام خودروسازان از آن‌ها به صورت استاندارد در محصولات خود استفاده می‌کنند. انواع جدید این کیسه‌های هوا هم در درها، ستون‌ها، روی کمربند ایمنی و حتی بیرون از خودرو عمل می‌کنند و می‌توانند صدمات ناشی از هر نوع برخوردی را به‌طور قابل ملاحظه‌ای کاهش دهند.

اما این کیسه‌های نایلونی چگونه در کسری از ثانیه عمل کرده و با جذب انرژی برخورد، باعث نجات جان سرنشینان می‌شوند؟ فناوری این کیسه‌ها در طول نزدیک به ۴۵ سال حضور آن‌ها در صنعت خودرو، دستخوش چه تغییراتی شده و آینده آن چطور خواهد بود؟ در ادامه به بررسی این پرسش‌ها پرداخته و همچنین برخی از مهم‌ترین فناوری‌های ایمنی در خودرو‌های جدید را بررسی می‌کنیم.

اختراعی که برای صاحبش سودی نداشت

کیسه‌هوای ایمنی یا همان ایربگ‌ها جزو فناوری‌های جدید نیستند و ریشه‌های اصلی این فناوری را می‌توان تا سال ۱۹۴ دنبال کرد، اما به صورت مستقل نخستین بار در سال ۱۹۵۱ توسط یک مهندس آمریکایی به نام جان هتریک در آمریکا ثبت اختراع شد. تنها سه ماه بعد، یک مهندس آلمانی به نام والتر لیندر هم موفق به ثبت اختراع سیستم مشابهی در آلمان شد. جالب آنکه هر دوی این سیستم‌ها با استفاده از هوای فشرده کار می‌کردند و در ادامه مشخص شد توانایی واکنش در زمان مناسب در شرایط برخورد را ندارد. در نتیجه ایربگ‌های فعلی که بر اساس واکنش‌های شیمیایی و پالس‌های الکتریکی عمل می‌کنند، ابداع و وارد بازار شدند. هر چند این فناوری امروزه به صورت گسترده در تمامی خودرو‌ها به کار می‌رود، اما باید ایربگ را نمونه کلاسیک از اختراع‌هایی دانست که در عین داشتن ارزش عملی بالا، سودی برای سازنده‌اش ندارد. اولین استفاده تجاری از این فناوری بیست سال بعد و پس از انقضای حقوق انحصاری مخترع آن، توسط فورد در آمریکا به صورت آزمایشی انجام شد. البته در کشور‌های دیگر از جمله ژاپن هم فناوری کیسه‌های هوای ایمنی به صورت موازی در حال رشد و توسعه بود.

ساخت حسگر مکانیکی لوله و توپی توسط یک مهندس آمریکایی به نام الن برید باعث تسریع روند تجاری شدن کیسه‌های هوا در صنعت خودرو شد. این حسگر‌ها که در سال ۱۹۶۷ تولید شدند و از یک توپی فلزی تشکیل شده که با نیروی الکترومغناطیسی به یک لوله متصل شده است. انفجار آزید سدیم (NaN۳) به جای تخلیه هوای فشرده می‌توانست در کمتر از ۳۰ میلی‌ثانیه ایربگ را فعال کند. این حسگر‌ها از فناوری ساده‌ای برخوردارند، اما می‌توانند در شرایط تعریف شده شدت برخورد را به خوبی تشخیص داده و باعث فعال شدن ایربگ‌ها شوند.

عبارت SRS روی داشبورد به چه معنی است؟

هر چند در ابتدای امر، به کیسه‌های هوای ایمنی به عنوان جانشینی برای کمربند‌های ایمنی نگریسته می‌شد، اما به زودی مشخص شد که این سیستم باید در کنار کمربند‌های ایمنی و به صورت مکمل برای کاهش صدمات تصادف به‌کار رود. به همین دلیل هم بسیاری از خودروسازها، از جمله بنز که برای نخستین بار آن را در کنار کمربند‌های ایمنی به‌عنوان یک سیستم کمکی به‌کار برد، از نام SRS یا (Supplement Restraint System) به معنی «سیستم نگهدارنده کمکی» برای ایربگ‌های خود استفاده می‌کنند. در سال ۱۹۸۱ شرکت بنز سیستم ایربگ را در سری شاخص کلاس S خود معرفی کرد که در آن حسگر‌ها پیش‌کشش کافی در کمربند‌ها ایجاد می‌کردند تا حرکت سرنشین‌ها در زمان تصادف به حداقل برسد. این ویژگی که اکنون در تمام خودرو‌ها با عنوان کمربند‌های قفل‌کن وجود دارد، باعث می‌شود تا در کنار آزادی عمل برای سرنشین‌ها از وجود کشش مناسب در کمربند به هنگام تصادف اطمینان حاصل شود. البته ایربگ به سرعت تبدیل به یک آپشن معمول در خودرو‌های سواری نشد و حتی تا میانه‌های دهه ۹۰ میلادی اکثر خودرو‌های تولید انبوه نهایتاً تنها یک ایربگ برای سرنشین داشتند. این روند به سرعت تغییر کرد و امروزه به سختی می‌توان یک خودروی تولید انبوه در جهان پیدا کرد که حداقل دو ایربگ برای راننده و سرنشین جلو نداشته باشد.

آینده کیسه‌های ایمنی هوا

همان‌طور که گفتیم سابقه درخشان این فناوری در حفظ جان سرنشین‌های خودرو در تصادف‌های شدید باعث توسعه فناوری و تجاری‌سازی مطلوب این اختراع مفید در این سال‌ها و گسترش محسوس به‌کارگیری آن در انواع خودرو‌ها شده است. حسگر‌های جدید می‌توانند با دقت و سرعت بیشتری شدت و جهت برخورد را تشخیص دهند و بسته به شرایط، انواع ایربگ‌های سرنشین، پرده‌ای و سقفی را فعال کنند.

البته توسعه فناوری ایربگ‌ها به داخل خودرو محدود نبوده و برای مثال ولوو چند سال پیش از یک طرح مفهومی رونمایی کرد که به نوعی ایربگ برای عابر پیاده محسوب می‌شود. با فعال شدن این سیستم یک کیسه هوا زیر درپوش موتور فعال می‌شود و با افزایش فاصله کاپوت با موتور و تغییر زاویه آن باعث کاهش صدمات وارده به عابر پیاده می‌شود. در یک طرح جالب دیگر هم ایربگ‌های خارجی برای خودرو‌ها پیشنهاد شده که می‌توانند در هنگام تصادف باعث کاهش خسارات وارده به سرنشین‌ها و خودرو‌ها شوند.

همچنین نسل جدیدی از ایربگ‌های سرنشین از جمله ایربگ‌های نصب شونده روی کمربند‌های ایمنی در حال توسعه هستند که می‌توانند باعث کاهش بیشتر صدمات وارده در تصادف‌های شدید شوند. کیسه‌های هوا در کنار سایر سیستم‌های ایمنی از جمله کمربند، پایدارکننده الکترونیکی، سیستم ترمز ضد قفل، ترمز اضطراری خودکار و رادار‌های نوری و رادیویی می‌تواند باعث افزایش ایمنی و کاهش تلفات در تصادف‌های جاده‌ای شود. همچنین نمی‌توان از این نکته غافل شد که تا زمانی که خودرو‌های خودران در تمام جهان تبدیل به شکل اصلی حمل و نقل نشوند، آموزش، سلامت و مهارت رانندگان، مهم‌ترین و تأثیرگذارترین عامل در افزایش ایمنی و کاهش تصادفات جاده‌ای است.