ایمنی غیرفعال خودرو: خودروهای مدرن چگونه در تصادف از شما محافظت می‌کنند

ایمنی خودرو به‌طور متعارف به دو نوع تقسیم می‌شود — فعال و غیرفعال. ایمنی فعال به سیستم‌ها و تجهیزاتی اشاره دارد که در وهلهٔ نخست به خودرو کمک می‌کنند از برخورد جلوگیری کند. ایمنی غیرفعال، در مقابل، توانایی خودرو برای محافظت از جان و سلامت سرنشینان آن هنگام وقوع تصادف است. هر خودروی مدرن برای به حداقل رساندن آسیب در یک تصادف، به ترکیبی از سیستم‌های کلیدی ایمنی غیرفعال، از جمله کمربندهای ایمنی، کیسه‌های هوا و مناطق مچاله‌شونده، تکیه می‌کند.

در یک تصادف چه اتفاقی برای خودرو و سرنشینان آن می‌افتد؟

در یک برخورد از جلو، خودرو مچاله می‌شود و به‌طور ناگهانی متوقف می‌گردد — اما سرنشینان به دلیل اینرسی به حرکت رو به جلوی خود ادامه می‌دهند و به سمت فرمان، داشبورد و شیشهٔ جلو پرتاب می‌شوند. شاید به نظر برسد که فضای کافی درون کابین برای رسیدن به سرعت‌های خطرناک وجود ندارد، اما نیروهای درگیر حیرت‌انگیزند. شتاب کاهنده می‌تواند به ده‌ها g برسد و برخورد را معادل پریدن از بالای یک ساختمان بلند کند.

برای زنده و بی‌آسیب نگه‌داشتن سرنشینان در یک تصادف جدی، سرعت آن‌ها باید تا حد امکان به‌تدریج و به‌نرمی کاهش یابد — درست مانند شیوه‌ای که در آن از تشک‌های چندلایه برای کاهش ضربهٔ سقوط از ارتفاع استفاده می‌شود. دستیابی به این هدف درون خودرو مستلزم آن است که ساختار بدنه دو کار به‌ظاهر متناقض را هم‌زمان انجام دهد: آن‌قدر سفت باشد که از سرنشینان محافظت کند و آن‌قدر انعطاف‌پذیر باشد که انرژی تصادف را جذب کند.

مناطق مچاله‌شونده و سلول ایمنی سفت

بدنهٔ خودروهای مدرن این چالش را از طریق یک فلسفهٔ طراحی دوبخشی حل می‌کند:

• سلول سرنشین سفت: قاب ساختاری که راننده و سرنشینان را احاطه کرده است تا حد امکان سفت ساخته می‌شود. در آن از فولاد فوق‌مستحکم استفاده شده و میله‌های تقویتی در درها تعبیه شده‌اند تا از فروریختن آن‌ها به سمت داخل هنگام برخورد جلوگیری کنند.
• مناطق تغییرشکل برنامه‌ریزی‌شده: بخش‌های جلویی (محفظهٔ موتور) و عقبی (صندوق عقب) خودرو به‌گونه‌ای مهندسی شده‌اند که به‌صورت کنترل‌شده مچاله شوند و انرژی تصادف را پیش از رسیدن به کابین جذب و پراکنده کنند.

این رویکرد پیشرفتی نسبتاً جدید است. خودروهای قدیمی‌تر چنین مهندسی‌ای نداشتند — کل بدنه به‌طور یکنواخت مچاله می‌شد، به این معنا که احتمال فروریختن کابین درست به‌اندازهٔ سپر بود. امروزه دیدن یک خودروی مدرن با جلوی کاملاً نابودشده در حالی که محفظهٔ سرنشین تا حد زیادی سالم مانده است، امری رایج است.

موتور نیز در یک برخورد از جلو خطر جدی‌ای ایجاد می‌کند. برای جلوگیری از رانده‌شدن آن به داخل کابین — که می‌تواند کشنده باشد — خودروهای مدرن از پایه‌های موتور و ساختارهای دیوارهٔ آتش‌بند با طراحی ویژه استفاده می‌کنند که در صورت وقوع تصادف شدید، موتور را به سمت پایین و دور از سرنشینان هدایت می‌کنند.

برخوردهای از عقب و پشت‌سری‌ها

برخوردهای از عقب خطرات جدی خاص خود را دارند — به‌ویژه ضربهٔ شلاقی و آسیب‌های گردن که بر اثر پرتاب ناگهانی سر به عقب ایجاد می‌شوند. برای مقابله با این مسئله دو نسل از فناوری پشت‌سری توسعه یافته است:

• پشت‌سری‌های استاندارد: حرکت سر به عقب را محدود می‌کنند تا از کشیدگی بیش از حد گردن جلوگیری شود.
• پشت‌سری‌های فعال: در لحظه‌ای که برخورد از عقب تشخیص داده می‌شود به‌طور خودکار به جلو حرکت می‌کنند و با ایجاد تکیه‌گاه آنی برای سر، حرکت خطرناک را عملاً از بین می‌برند.

کمربندهای ایمنی: مهم‌ترین تجهیز ایمنی غیرفعال

وقتی صحبت از محافظت از سرنشینان در یک تصادف می‌شود، هیچ تجهیزی بنیادی‌تر از کمربند ایمنی نیست. کمربندهای ایمنی که از صنعت هوانوردی به عاریت گرفته شده‌اند، از زمان ورودشان به دنیای خودرو تحول چشمگیری یافته‌اند. این تحول به این صورت رخ داد:

• کمربندهای دونقطه‌ای: نخستین کمربندهای ایمنی خودرو، سرنشین را در یک نقطهٔ کششی روی شکم یا سینه نگه می‌داشتند. بهتر از هیچ، اما بسیار دور از حالت ایده‌آل.
• کمربندهای سه‌نقطه‌ای: طراحی‌ای که اکنون فراگیر است و نیروهای تصادف را به‌طور یکنواخت‌تری در سینه، شانه و کمر توزیع می‌کند و خطر آسیب‌های ستون فقرات و اندام‌های داخلی را به‌شدت کاهش می‌دهد. ترکیب اثربخشی و سهولت استفادهٔ آن، این کمربند را به استاندارد خودروهای شخصی در سراسر جهان تبدیل کرد.
• کمربندهای چندنقطه‌ای (۴، ۵ و ۶ نقطه‌ای): در ورزش‌های موتوری برای نگه‌داشتن محکم راننده در صندلی تحت شرایط شدید استفاده می‌شوند، هرچند برای رانندگی روزمره بیش از حد محدودکننده‌اند.

کمربندهای ایمنی مدرن بسیار پیچیده‌تر از یک تسمهٔ ساده هستند. از نوآوری‌های کلیدی می‌توان به این موارد اشاره کرد:

• قرقره‌های اینرسیایی: به کمربند اجازه می‌دهند در شرایط عادی آزادانه حرکت کند، به‌طور خودکار با هر اندازهٔ بدنی تطبیق یابد و به فرد امکان می‌دهد به‌راحتی موقعیت خود را تغییر دهد — اما به‌محض تشخیص یک کاهش سرعت ناگهانی، فوراً قفل می‌شوند.
• پیش‌کشنده‌های پیروتکنیک: خرج‌های انفجاری کوچکی که در یک تصادف منفجر می‌شوند، کمربند را در عرض چند هزارم ثانیه محکم می‌کشند و سرنشین را پیش از آنکه نیروهای برخورد اثر بگذارند، محکم به صندلی برمی‌گردانند.

کیسه‌های هوا: خط دوم دفاع

کیسه‌های هوا بی‌گمان دومین اختراع مهم ایمنی غیرفعال پس از کمربندهای ایمنی هستند. این مفهوم — باد کردن یک کیسهٔ تاشده در کسری از ثانیه هنگام برخورد — نخستین بار در سال ۱۹۵۳ به ثبت رسید، هرچند فناوری لازم برای کارکرد قابل‌اعتماد آن تا دو دههٔ بعد وجود نداشت.

کیسهٔ هوا چگونه کار می‌کند؟

کلید مؤثر بودن یک کیسهٔ هوا سرعت است. مهندسان پیش از انتخاب نهایی یک سیستم پیروتکنیک — که امروزه همچنان استاندارد است — روش‌های مختلف باد کردن را آزمودند. نحوهٔ کار آن به این صورت است:

• حسگرهای تصادف یک برخورد را تشخیص می‌دهند و در عرض چند هزارم ثانیه جریان الکتریکی را فعال می‌کنند.
• این جریان یک قرص فشردهٔ آزید سدیم (NaN3) — یک ترکیب بلوری — را تا بالای ۳۳۰ درجهٔ سانتی‌گراد گرم می‌کند.
• آزید سدیم به‌سرعت به گاز نیتروژن و فلز سدیم تجزیه می‌شود.
• گاز نیتروژن آزادشده کیسهٔ هوا را تنها در ۰٫۰۲۵ تا ۰٫۰۵ ثانیه (۲۵ تا ۵۰ هزارم ثانیه) باد می‌کند.
• کیسه ضربهٔ وارد بر سرنشین را می‌گیرد و سپس تقریباً بلافاصله خالی می‌شود و به او اجازه می‌دهد پس از تصادف آزادانه حرکت کند.

یکی از عوارض جانبی این باد شدن سریع در فضایی بسته، یک جهش فشار ناگهانی است که می‌تواند به پردهٔ گوش آسیب بزند یا باعث ضربهٔ مغزی شود. سازندگان این خطر را با محدود کردن سرعت باز شدن کیسهٔ هوا و استفاده از کیسه‌هایی با حجم نسبتاً کوچک مدیریت می‌کنند، هرچند بسته به فرد و اندازهٔ خودرو همچنان مقداری خطر باقی می‌ماند.

تاریخچهٔ کوتاهی از کیسهٔ هوا

برخلاف باور عمومی، کیسه‌های هوا از برندهای لوکس اروپایی سرچشمه نگرفتند. در اواسط دههٔ ۱۹۷۰، فورد و جنرال موتورز بیش از ۱۲٬۰۰۰ خودرو را به سیستم کیسهٔ هوا مجهز کردند — نخستین به‌کارگیری در مقیاس بزرگ در تاریخ خودروسازی. با این حال، این کیسه‌های هوای آمریکایی اولیه به‌گونه‌ای طراحی شده بودند که جایگزین کمربندهای ایمنی شوند نه آنکه مکمل آن‌ها باشند، که این امر فاجعه‌بار از آب درآمد. یک کیسهٔ هوا با سرعت ۲۷۰ تا ۳۰۰ کیلومتر بر ساعت به سمت سرنشینِ بدون کمربند باز می‌شود و موارد مستندی از شکستگی مهره‌های گردنی که خودِ کیسهٔ هوا باعث آن شده بود، سازندگان را به کنار گذاشتن این رویکرد واداشت.

این مرسدس-بنز بود که با همکاری بوش، این مفهوم را احیا و اصلاح کرد. در سال ۱۹۸۰، مرسدس نخستین سازنده‌ای شد که کیسه‌های هوا را به‌عنوان تجهیزات استاندارد روی یک خودروی تولیدی — کلاس S — عرضه کرد، با یک اصل طراحی حیاتی: کیسه‌های هوا باید همراه با کمربندهای ایمنی کار کنند، نه به‌جای آن‌ها. این بینش فناوری کیسهٔ هوا را به سیستم نجات‌بخشی که امروز می‌شناسیم تبدیل کرد. در واقع، بسیاری از خودروها هنوز به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که اگر سرنشین کمربند خود را نبسته باشد، کیسه‌های هوا اصلاً باز نشوند.

سیستم‌های مدرن کیسهٔ هوا: فراتر از فرمان

سیستم‌های کیسهٔ هوای امروزی بسیار فراتر از یک کیسهٔ تنها در فرمان هستند. یک مجموعهٔ مدرن و جامع معمولاً شامل این موارد است:

• کیسه‌های هوای جلویی: برای راننده و سرنشین جلو، که در برخوردهای از جلو از سر و سینه در برابر آسیب محافظت می‌کنند.
• کیسه‌های هوای جانبی (نصب‌شده روی صندلی): در کناره‌های صندلی‌های جلو تعبیه شده‌اند تا در یک برخورد از پهلو از تنه محافظت کنند.
• کیسه‌های هوای پرده‌ای: از ریل سقف باز می‌شوند تا از سر سرنشینان جلو و عقب محافظت کنند. برخلاف کیسه‌های هوای جلویی، کیسه‌های پرده‌ای فشار خود را چند ثانیه حفظ می‌کنند تا در طول یک رویداد واژگونی محافظت فراهم کنند — و از پرتاب‌شدن سرنشینانِ بدون کمربند به بیرون جلوگیری کنند.
• کیسه‌های هوای زانویی: که روز‌به‌روز رایج‌تر می‌شوند و از زانوها و پاها در برابر فشار داشبورد محافظت می‌کنند.
• کیسه‌های هوای سرنشینان عقب: برخی سازندگان اکنون محافظت کیسهٔ هوا را برای سرنشینان صندلی عقب نیز فراهم می‌کنند.

آیندهٔ فناوری کیسهٔ هوا نیز به همان اندازه نویدبخش است. مهندسان در حال توسعهٔ سیستم‌هایی هستند که می‌توانند کیسه‌های هوا را لحظاتی پیش از تشخیص برخورد — به‌جای حین آن — باز کنند و شدت ضربه را کاهش دهند. همچنین سیستم‌های ایمنی در حال آموزش‌دیدن برای تشخیص داده‌های فردی هر سرنشین (قد، وزن، موقعیت نشستن) هستند تا باز شدن کیسهٔ هوا را برای هر فرد خاصی که در زمان تصادف روی صندلی نشسته است، بهینه کنند.

نتیجهٔ نهایی: ایمنی غیرفعال تنها زمانی کار می‌کند که از آن استفاده کنید

مهم نیست سیستم‌های ایمنی غیرفعال خودروی شما چقدر پیشرفته باشند — مناطق مچاله‌شونده، کمربندهای پیش‌کشنده، کیسه‌های هوای چندمرحله‌ای، سیستم‌های پرده‌ای — همهٔ آن‌ها حول یک فرض بنیادین واحد مهندسی شده‌اند: اینکه راننده و تک‌تک سرنشینان کمربند ایمنی خود را بسته‌اند. بدون آن، اثربخشی همهٔ این فناوری‌ها به‌شدت کاهش می‌یابد و در برخی موارد به‌جای محافظت، خطرناک می‌شوند. همیشه کمربند ببندید. در هر سفر، هر بار.

این یک ترجمه است. می‌توانید اصل آن را اینجا بخوانید: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html