Čo je to airbag a ako funguje


  • 0
  • 27.9.2013
  • Marcel Janco
  • airbagMožno sa to nezdá, ale airbag sa začal sériovo montovať do automobilov už pred viac ako 33 rokmi. Veľkosériovú premiéru mal vo vozidle Mercedes-Benz W126, ktoré bolo predchodcom neskoršej triedy S.

    História airbagu má však podstatne dlhšie korene. Vozidlový airbag vynašiel v roku 1952 John W. Hetrick, pričom inšpiráciu hľadal v leteckom priemysle, kde sa podobné zariadenia používali už od 40. rokoch minulého storočia. Systém ale nemal spoľahlivý detektor nárazu. Ten vyvinul až v roku 1967 americký vynálezca Allen Breed. Prvé skúšobné vozidlá s airbagom boli Chevrolet Caprice a Impala z roku 1972, ktoré sa vyrobili v obmedzenom množstve 1000 kusov. Do sériovej podoby sa dostali až s vozidlom Oldsmobile Toronado, ale len ako príplatková bezpečnostná výbava. Keďže príplatok bol značný a marketingová podpora pomerne slabá, nezaznamenal airbag výraznejší komerčný úspech.

    Rozmach airbagov nastal až v roku 1980, kedy ho automobilka Mercedes zaradila ako súčasť sériovej výbavy pre svoj ​​špičkový model W126. V roku 1987 bolo Porsche 944 turbo prvým automobilom so sériovo montovaným airbagom vodiča a spolujazdca. V roku 1995 zaviedlo Volvo vo svojom modeli 850 ako súčasť sériovej výbavy bočné airbagy a v roku 1998 sa ako súčasť sériovej výbavy objavili hlavové airbagy vo vozidlách BMW. Airbag počas svojej existencie neraz dokázal svoju opodstatnenosť, čo dokazujú aj výsledky štúdie americkej National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA). Podľa nej len v Amerike zachránil vzduchový vak od začatia používania až do januára 2009  28 244 ľudských životov, z čoho bolo 23 127 vodičov a 5 117 spolujazdcov na predných sedadlách. Zaujímavosťou je, že až 60 % z nich nebolo pripútaných. Iná štúdia NHTSA zase hovorí, že pravdepodobnosť smrteľného zranenia pri použití kombinácie bezpečnostného pásu a airbagu klesá o 61 % oproti situácii, keď havaruje nepripútaný vodič v aute bez airbagu. Najlepšej účinnosti pri ochrane cestujúcich pri náraze dosahuje airbag v spojení so zapnutými bezpečnostnými pásmi. Pri nepripútaní je účinnosť airbagov podstatne znížená a za určitých okolností dokonca aj životu nebezpečná!

    Úlohou airbagu je minimalizácia kinetickej energie vyplývajúcej z pohybu cestujúceho voči ostatným častiam vozidla pri náraze. Inými slovami povedané, airbag zaisťuje čo najrovnomernejšie spomalenie rýchlosti hlavy a hrudníka pasažierov a zabraňuje ich kontaktu s ostatnými časťami interiéru v prípade vzniku dopravnej nehody. Hybnosť vozidla sa v prípade nárazu prudko mení, pričom najvýraznejšia zmena hybnosti nastáva pri náraze do statickej-stojacej prekážky, napríklad do steny, kedy sa zmení na nulovú v priebehu zlomku sekundy. Pri čelnom náraze uplynie čas približne 25-50 milisekúnd (podľa rýchlosti), kedy absorbuje väčšinu energie predná časť vozidla (nárazník, výstuhy, predné čelo, atď). Až po uplynutí tejto doby dôjde k prudkej zmene hybnosti posádky. V praxi to znamená, že tesne po náraze zostáva posádka istý čas bez pohybu v pokoji a pohne sa až keď predná časť vozidla prestane absorbovať energiu nárazu. Aktiváciu airbagov je preto potrebné vykonať už pred uplynutím tejto doby.

    Z časového hľadiska prebieha činnosť airbagov nasledovne: V čase t=0 narazilo vozidlo do prekážky. V čase t=20-30 ms vysiela snímač zrýchlenia impulz do riadiacej jednotky, ktorá aktivuje rozbušku, pričom nasleduje chemická reakcia a vytváranie plynu. V čase približne 35-40 ms sa pretrhne vonkajší kryt airbagu a vak sa začína nafukovať. V čase t=50-70 ms by mal byť už vak plne nafúknutý. Časy úplného nafúknutia jednotlivých airbagov sa trocha líšia. Najrýchlejšie sa nafukujú airbagy umiestnené v časti vozidla, kde je krátka deformačná zóna - napr. bočné airbagy, ktorých čas plného nafúknutia je cca 55-60 ms. Naopak najdlhšie sa nafukuje spolujazdcov airbag - cca 70 ms. Po úplnom nafúknutí sa začína rýchle vyfukovanie pomocou otvorov naspodku vaku. Správne načasovanie spľasnutia airbagu je veľmi dôležité z hľadiska bezpečnosti. Náraz časti tela pasažiera musí byť načasovaný tak, aby k stretu so vzduchovým vakom došlo až po plnom nafúknutí - keď sa airbag už vyfukuje a mäkne. Airbag v plnom nafúknutí je totiž veľmi tvrdý, čo zvyšuje riziko zranenia dotyčnej osoby. Hodnota tohto času sa pohybuje v rozmedzí t=70-100 ms. Od času približne t=110-120 ms by sa malo telo cestujúceho začať pohybovať späť smerom ku sedadlu. Následne sa cestujúci vráti naspäť do sedadla a airbag úplne spľasne.

     

    Z čoho sa skladá airbag

    Vozidlový airbag je zložený:

    • z vaku,
    • generátora plynu,
    • riadiacej jednotky a snímačov zrýchlenia.

    Vak je vyrobený z polyamidovej alebo nylonovej látky. Je zošitý do presne vypočítaného tvaru a poskladaný vo volante auta, palubnej doske, sedadle, kryte stĺpiku karosérie, či strešnom tapacíre. V spodnej časti vaku sa nachádzajú otvory, cez ktoré plyn po nafúknutí vaku rýchlo unikne. Airbagy sú z dôvodu zachovania ohybnosti a plastickosti pokryté bielym kukuričným škrobom - jemným práškom.

    Generátor plynu má na starosti nafúknutie airbagu plynom. V začiatkoch sa ako zdroj plynu používali látky azid sodný (NaN3) a dusičnan draselný (KNO3), ktorých vzájomnou prudkou reakciou vznikol dusík. Ten následne nafúkol airbag. Obe látky sa však časom ukázali ako časovo a teplotne nestabilné, a tak bolo nutné vymyslieť spoľahlivejšie riešenie. Túto úlohu na seba zobrali kapsule s pevným palivom a rozbuškou. Elektronickou aktiváciou rozbušky začne intenzívne horieť pevné palivo, ktorého unikajúce spaliny majú rýchlosť viac ako 300 km/h. Množstvo pevného paliva je presne vypočítané, aby objem spalín horenia akurát naplnil dotyčný airbag.

    Riadiaca jednotka a snímače zrýchlenia. Riadiaca jednotka aktivuje jednotlivé airbagy na základe vyhodnocovania signálov od snímačov zrýchlenia, resp. spomalenia pre každý smer. Vďaka týmto snímačom sa aktivujú len potrebné airbagy.

    diagram

    Snímač nárazu sa spočiatku používal mechanicko elektrický. Zariadenie obsahovalo kovovú guličku, ktorá bola v bežnom režime stabilizovaná-priťahovaná magnetom. V prípade nárazu, kedy spomalenie prekročilo určitú hranicu sa gulička odlepila a narazila do kontaktov, ktoré sa následne spojili. Tak sa aktivoval airbag. Gulička sa mohla pohybovať v štyroch rôznych smeroch a tým pádom vyhovoval tento systém aj pre aktiváciu bočných airbagov. Postupným vývojom technológií a zvýšenému počtu airbagov začal mechanicko-elektrický systém nahradzovať čisto elektronický. Guličku nahradil elektronický akcelerometer, produkujúci pri prekročení určitej hodnoty elektronické impulzy.

    Ak pri nehode dôjde k zničeniu elektrických obvodov ešte pred aktiváciou airbagov, úlohu riadiacej jednotky ako spúšťača airbagov preberá nárazový kondenzátor. Ten v sebe ešte pred nárazom preventívne akumuluje potrebnú elektrickú energiu. Pri oprave či manipulácii s airbagmi treba mať na pamäti tento fakt a po odpojení akumulátora treba počkať približne 20 min kým sa vybije.

     

    Druhy a umiestnenie airbagov

    Čelný airbag

    Na strane vodiča je umiestnený v strede volantu. Airbag spolujazdca sa nachádza pod krytom v prístrojovej doske. V súčinnosti s bezpečnostným pásom slúži čelný airbag na ochranu hlavy a hrudníka, pred nárazom o sklo, volant resp. o prístrojovú dosku v prípade spolujazdca.

    Bočný airbag

    Nachádza sa buď v boku sedadla alebo v stĺpiku karosérie. Bočné airbagy majú za úlohu znižovať riziko poranenia panvy a dolnej časti brucha.

    Hlavový airbag

    Nachádza sa v čalúnení strechy. Bočné hlavové (záclonové) airbagy slúžia na ochranu hlavy. Ich špecialitou je, že pri prípadnom prevrátení vozidla dôkazu držať tlak až 7  sekúnd po náraze.

    Kolenný airbag

    Airbag je umiestnený pod volantom a je jeho úlohou je znižovať riziko zranenie nôh.

    Zadný závesný airbag

    Airbag je umiestnený nad zadným oknom a jeho úlohou je chrániť vzadu sediacich pasažierov pri  náraze zozadu. V prípade aktivácie sa rozvinie z čalúnenia strechy nad zadným oknom a vytvorí ochrannú bariéru v tvare  záclony.

    airbagy

     

    Aký má airbag objem a kedy sa aktivuje?

    Objem vodičovho airbagu sa pohybuje od cca 45 do 65 litrov. Pred spolujazdcom je väčší priestor, väčší je teda aj objem airbagu cca 85-100 litrov. Bočné airbagy majú spravidla objem 15-20 litrov. Objem ostatných airbagov je do veľkej miery individuálny a závisí od konštrukcie konkrétneho vozidla.

    Airbag sa spravidla aktivuje až pri zrážke v rýchlostiach nad 25 km/h. Pri náraze sú aktivované iba airbagy, ktoré sa nachádzajú v smere osi nárazu. Tolerancia sa pohybuje v rozmedzí ± 30° od osi nárazu.

     

    Dôležité informácie

    Airbag životy zachraňuje, ale v extrémnych prípadoch ich môže aj vziať. Platí to najmä pre menšie deti sediace vpredu blízko palubnej dosky. Aj keď zákon č. 315/1996 Z.z povoľuje za istých okolností sedieť vedľa spolujazdca aj deťom mladším ako 12 rokov, oveľa bezpečnejšie je posadiť takéto dieťa na zadné sedadlo. Potenciálne riziko pre malé deti sediace vpredu predstavuje aj bočný airbag. Riziko zranenia airbagom hrozí aj dospelým, ktorý sedia príliš blízko. Platí to najmä pre vodičov/vodičky, ktorí jazdia doslova nalepený na volant. Za rizikovú sa považuje vzdialenosť do 10 cm. Odporúčaná vzdialenosť od airbagu by mala byť minimálne 20 cm.

    Dôležité je byť pripútaný bezpečnostným pásom. Pri nepripútaní je účinnosť airbagov podstatne znížená a za určitých okolností dokonca aj životu nebezpečná! Bezpečnostný pás totiž drží telo v prvej fáze nárazu. Nepripútaný vodič/spolujazdec dopadne pri náraze predčasne na volant/palubnú dosku a situáciu ešte zhorší práve sa nafukujúci airbag. Bezpečnostné pásy moderného vozidla obsahujú okrem predpínačov aj obmedzovač maximálneho ťahu. Predpínač s pyrotechnickou náložou napne bezpečnostné pásy v prvej fáze nárazu, aby pevne obopli telo. Obmedzovač tlaku zase vo vrcholnej fáze nárazu mierne povolí ťah pásov, inak hrozí riziko poranenia hrudníka/ramien od príliš napnutého pásu.

    Odporúča sa:

    • vypnúť spolujazdcov airbag ak je na sedadle malé dieťa v detskej sedačke,
    • nelepiť a nepokladať predmety na miesto s airbagom,
    • v prípade spolujazdca nevykladať  nohy ruky na palubnú dosku,
    • na hlave či hrudníku by nemali byť ostré šperky a predmety,
    • pripútať sa bezpečnostným pásom cez rameno a nie inak.
    Komentáre (0)

    Pridať komentár