کیسه‌های هوا (Airbags) یکی از مهم‌ترین سیستم‌های ایمنی غیرفعال (Passive Safety) در خودروهای مدرن هستند که نقش حیاتی در محافظت از سرنشینان در هنگام وقوع تصادف ایفا می‌کنند. این سیستم‌ها به عنوان ابزاری مکمل، در کنار کمربندهای ایمنی عمل می‌کنند تا با فراهم کردن یک بالشتک محافظ نرم و سریع، نیروهای وارده بر بدن سرنشین را کاهش داده و از برخورد آن‌ها با اجزای سخت داخل کابین (مانند فرمان، داشبورد، شیشه‌ها یا ستون‌ها) جلوگیری کنند. کیسه‌های هوا نقش محوری در کاهش آمار جراحات و تلفات در تصادفات در سطح جهانی دارند و به جزء ضروری خودروهای امروزی تبدیل شده‌اند.
مفهوم، تعریف و نقش محوری کیسه‌های هوا در ایمنی غیرفعال خودرو
مفهوم کیسه‌های هوا در فراهم کردن یک لایه حفاظتی قابل باد شدن (بادی) در لحظه وقوع تصادف برای جذب انرژی حرکت سرنشین و کاهش فشار بر بدن او است. تعریف کیسه هوا در واقع یک سیستم مهارکننده (Restraint System) است که از یک کیسه پارچه‌ای منعطف تاشده، یک واحد تولید گاز (بادکننده یا Inflator) و مجموعه‌ای از حسگرها و واحد کنترل الکترونیکی تشکیل شده است.
نقش محوری در ایمنی غیرفعال خودرو این سیستم در این است که به طور چشمگیری خطر جراحات شدید (به‌ویژه در نواحی سر، گردن و قفسه سینه) و مرگ و میر در انواع مختلف تصادفات (به‌خصوص برخوردهای شدید از جلو و جانبی) را کاهش می‌دهد. کیسه‌های هوا برای حداکثر اثربخشی باید همراه با کمربند ایمنی استفاده شوند؛ کمربند ایمنی سرنشین را در موقعیت صحیح نسبت به کیسه هوا نگه می‌دارد.
اجزای اصلی سیستم کیسه هوا و نحوه عملکرد آنی آن در هنگام برخورد
سیستم کیسه هوا خودرو از چندین اجزای اصلی تشکیل شده است که با هماهنگی بسیار سریع در هنگام تصادف عمل می‌کنند. اجزای اصلی سیستم کیسه هوا شامل:
- کیسه پارچه‌ای (Airbag Cushion/Bag): کیسه‌ای از جنس پارچه‌های سبک و مستحکم (معمولاً نایلون) که در حالت عادی به صورت فشرده در داخل ماژول کیسه هوا (مانند داخل فرمان یا داشبورد) قرار گرفته است و در هنگام فعال شدن با گاز پر می‌شود.
- واحد بادکننده (Inflator): این واحد حاوی مواد شیمیایی پیشران (Propellant) است. با فعال شدن، واکنش شیمیایی سریعی در آن رخ داده و حجم زیادی گاز (معمولاً نیتروژن) در مدت زمان بسیار کوتاه (چند میلی‌ثانیه) تولید می‌شود تا کیسه هوا را باد کند.
- حسگرهای تصادف (Crash Sensors): در نقاط مختلف خودرو (جلو، جانبی، زیر خودرو) نصب شده و شتاب‌گیری شدید ناشی از برخورد را تشخیص می‌دهند. این حسگرها اطلاعاتی درباره شدت و جهت تصادف به واحد کنترل ارسال می‌کنند.
- واحد کنترل کیسه هوا (Airbag Control Unit/ECU): مغز سیستم کیسه هوا. این واحد سیگنال‌ها را از حسگرهای تصادف دریافت کرده، آن‌ها را تحلیل می‌کند و با استفاده از الگوریتم‌های پیچیده، تصمیم می‌گیرد که آیا تصادف به اندازه کافی شدید هست که نیاز به فعال شدن کیسه‌های هوا باشد، کدام کیسه‌ها باید فعال شوند، و چه زمانی فعال شوند. این واحد همچنین بر وضعیت کمربندهای ایمنی و حضور سرنشین (در برخی سیستم‌ها) نظارت می‌کند.
نحوه عملکرد آنی در هنگام برخورد بدین صورت است: حسگرها تصادف را تشخیص می‌دهند -> واحد کنترل سیگنال را دریافت و تحلیل می‌کند -> اگر شدت کافی بود، واحد بادکننده مربوط به کیسه(های) مناسب در کسری از ثانیه فعال می‌شود -> گاز به سرعت کیسه را باد می‌کند و آن را بین سرنشین و اجزای خودرو قرار می‌دهد -> سرنشین به داخل کیسه باد شده حرکت کرده و انرژی جنبشی‌اش جذب می‌شود -> کیسه هوا بلافاصله پس از باد شدن کامل (یا اوج برخورد) شروع به خالی شدن از طریق سوراخ‌های کوچک روی سطح خود می‌کند تا سرنشین در آن محبوس نماند.
انواع مختلف کیسه‌های هوا در خودروها و هدف از قرارگیری آن‌ها در نقاط گوناگون
سیستم کیسه هوا در خودروهای مدرن از چندین انواع مختلف کیسه‌های هوا برای محافظت از سرنشینان در برابر انواع مختلف تصادفات بهره می‌برد. هدف از قرارگیری آن‌ها در نقاط گوناگون، فراهم کردن پوشش حفاظتی بهینه برای بخش‌های آسیب‌پذیر بدن در انواع مختلف برخورد است:
- کیسه‌های هوای جلو (Frontal Airbags): رایج‌ترین نوع. برای محافظت از سر و قفسه سینه راننده (در داخل غربیلک فرمان) و سرنشین جلو (در داشبورد) در برخوردهای شدید از جلو طراحی شده‌اند.
- کیسه‌های هوای جانبی (Side Airbags): معمولاً در کناره‌های پشتی صندلی‌های جلو تعبیه شده‌اند و برای محافظت از قفسه سینه و لگن سرنشینان جلو (و گاهی عقب) در برخوردهای از جانب عمل می‌کنند.
- کیسه‌های هوای پرده‌ای (Curtain Airbags) یا محافظ سر جانبی: از سقف خودرو در امتداد پنجره‌ها باز می‌شوند و برای محافظت از سر و گردن سرنشینان جلو و عقب در برخوردهای شدید جانبی و واژگونی طراحی شده‌اند.
- کیسه‌های هوای زانویی (Knee Airbags): معمولاً در زیر فرمان و زیر داشبورد قرار دارند و برای محافظت از زانوها و ساق پا و همچنین کمک به مهار بهتر پایین تنه سرنشین در برخوردهای از جلو عمل می‌کنند.
- کیسه‌های هوای صندلی عقب: در برخی خودروها برای محافظت از سرنشینان عقب در برخوردهای از جلو.
- کیسه‌های هوای کمربند ایمنی: نوارهایی از کیسه هوا که در داخل کمربند ایمنی تعبیه شده و در هنگام تصادف باد می‌شوند تا فشار کمربند بر روی قفسه سینه را توزیع کرده و جراحات ناشی از کمربند را کاهش دهند.
- کیسه‌های هوای میانی (Center Airbags): در برخی خودروها بین صندلی‌های جلو تعبیه شده‌اند تا در برخوردهای جانبی از برخورد سر راننده و سرنشین جلو به یکدیگر جلوگیری کنند.
اهمیت آماری کیسه‌های هوا در کاهش شدت جراحات و تلفات در تصادفات در سطح جهانی
کیسه‌های هوا به طور آماری ثابت کرده‌اند که یکی از مؤثرترین فناوری‌ها در کاهش پیامدهای تصادفات هستند. اهمیت آماری کیسه‌های هوا در کاهش شدت جراحات و تلفات در تصادفات در سطح جهانی قابل توجه است. شواهد آماری جهانی از سوی نهادهای ایمنی ترافیک و تحقیقات تصادفات نشان‌دهنده کاهش چشمگیر (اغلب ده‌ها درصد) در آمار جراحات شدید (به‌خصوص در ناحیه سر، قفسه سینه) و مرگ و میر در انواع مختلف تصادفات (مانند برخوردهای از جلو و جانبی) در خودروهایی است که مجهز به سیستم‌های کیسه هوا (همراه با کمربند ایمنی) هستند، در مقایسه با خودروهای فاقد این سیستم‌ها. این آمارها دلیل اصلی اجباری شدن نصب کیسه‌های هوا در بسیاری از بازارهای خودرو در سراسر جهان بوده است.
نقش مکمل کمربند ایمنی در عملکرد کیسه‌های هوا و روند تکامل و فناوری‌های آتی سیستم ایربگ
کیسه‌های هوا به عنوان سیستم‌های مهارکننده “تکمیلی” طراحی شده‌اند و نقش مکمل کمربند ایمنی در عملکرد کیسه‌های هوا بسیار حیاتی و غیرقابل جایگزینی است. کمربند ایمنی وظیفه اصلی را در مهار سرنشین در جای خود و جلوگیری از پرتاب شدن او به جلو یا بیرون از خودرو بر عهده دارد و همچنین بخش قابل توجهی از انرژی اولیه برخورد را جذب می‌کند. کیسه هوا سپس انرژی باقی‌مانده حرکت سرنشین را جذب کرده و از برخورد او با اجزای داخلی کابین جلوگیری می‌کند. اگر سرنشین کمربند ایمنی خود را نبسته باشد، ممکن است پیش از باد شدن کامل کیسه هوا به سمت آن حرکت کرده و در اثر نیروی باد شدن خود کیسه هوا دچار جراحات جدی شود، یا حتی از خودرو به بیرون پرتاب شود. بنابراین، کیسه هوا بدون کمربند ایمنی نمی‌تواند به طور مؤثر از سرنشین محافظت کند و حتی می‌تواند خطرناک باشد.
روند تکامل و فناوری‌های آتی سیستم ایربگ به سمت افزایش هوشمندی و تطبیق‌پذیری بیشتر پیش می‌رود. این شامل کیسه‌های هوای چند مرحله‌ای (که شدت باد شدن را بر اساس شدت تصادف، سرعت خودرو و وزن سرنشین تنظیم می‌کنند)، سیستم‌های تشخیص موقعیت سرنشین (برای تنظیم باد شدن ایربگ)، ایربگ‌های ارتباطی (بین سرنشینان)، و توسعه انواع جدید ایربگ برای پوشش نقاط بیشتر در داخل و حتی خارج از خودرو (برای محافظت از عابران پیاده) است. فناوری‌های آتی بر افزایش سرعت و دقت تشخیص تصادف و بهینه‌سازی عملکرد کیسه هوا برای هر سناریوی تصادف و هر سرنشین تمرکز دارند.
نتیجه‌گیری
کیسه‌های هوا (Airbags) یکی از مهم‌ترین سیستم‌های ایمنی غیرفعال خودرو هستند که نقش محوری در حفاظت از سرنشینان در هنگام تصادف ایفا می‌کنند. مفهوم، تعریف و نقش محوری در ایمنی غیرفعال خودرو آن‌ها در فراهم کردن یک بالشتک محافظ سریع و مؤثر است. اجزای اصلی سیستم کیسه هوا و نحوه عملکرد آنی آن در هنگام برخورد بر پایه هماهنگی حسگرها، واحد کنترل و واحد بادکننده در کسری از ثانیه عمل می‌کند. انواع مختلف کیسه‌های هوا در خودروها و هدف از قرارگیری آن‌ها در نقاط گوناگون، پوشش حفاظتی گسترده‌ای را فراهم می‌آورد. اهمیت آماری کیسه‌های هوا در کاهش شدت جراحات و تلفات در تصادفات در سطح جهانی به وضوح اثبات شده و آن‌ها را به یک سیستم نجات‌بخش تبدیل کرده است. نقش مکمل کمربند ایمنی در عملکرد کیسه‌های هوا حیاتی است و روند تکامل و فناوری‌های آتی سیستم ایربگ بر افزایش هوشمندی و اثربخشی بیشتر آن‌ها تمرکز دارد. کیسه‌های هوا جزء ضروری خودروهای امروزی برای حفاظت از جان انسان‌ها در سراسر جهان هستند.
