Légzsákok működése

2007.09.26. 15:12
0 hozzászólás

Fizika light, fizikusok ne figyeljenek: egy mozgásban lévő test megállításához a mozgással ellentétes irányú ellenerő szükséges. Az autóknál a megálláshoz szükséges energiát a fékek, a kerekek és az út egymás közt intézik. Rosszabb esetben fák, oszlopok, vagy egy másik autó.

Tovább nehezíti a helyzetet, hogy az autóban lévő rögzítetlen tárgyak, mint térkép, kalap vagy bekötetlen utasok különálló tárgyként viselkednek, mivel ők egy másik inerciarendszerben léteznek.

Ennek veszélyességét viszonylag hamar felmérték az autógyártók, és kifejlesztették a biztonsági övet, kezdetben szíj, majd 1958-tól (Volvo) hárompontos kivitelben. Az utcai autókban alkalmazott hárompontos öv használata ugyan egyszerű, de nem rögzíti 100%-os biztonsággal a testet, a karosszéria esetleges begyűrődései pedig tovább csökkentik az utazók túlélési esélyeit. Esetenként a testek olyan erővel csapódnak előre, hogy a biztonsági öv ellenére is a kormánykeréken vagy a műszerfalon csattannak a szervek. Az ilyen ütközéseknél enyhítheti a fájdalmat és a károkat a kiegészítő rögzítő rendszer (SRS Supplementary Restraint System), vagy mindennapi nevén légzsák.

Az első ilyen berendezéseket vadászpilóták számára, a II. világháború során kezdték el fejleszteni, majd az 50-es években az autóipar is bekapcsolódott a kutatásokba, de a légzsák csak 30 év elteltével lett általánosan elfogadott biztonsági berendezés a közúti közlekedésben. Széria alkalmazása csak az elmúlt tíz évre jellemző, az USA-beli szabályozás értelmében az új modelleken 1998 óta kötelező a vezető és utasoldali légzsák beszerelése.

A kiegészítő rendszer három részből áll. A párna vékony, nejlon alapú anyagból készül, és olyan precizitással hajtogatják a kormánykerékbe, a műszerfalba, vagy újabban akár az ülésbe, tetőoszlopokba, mint ejtőernyős a sporteszközét. A képeken látható, katapultáláskor levegőben szálló hintőpor az, aminek látszik: ez biztosítja a zsák rugalmasságát, és akár évtizedeken keresztül is képes meggátolni az anyag összerohadását.

Szenzorok jelzik a zsáknak a felfújódás megfelelő pillanatát, ami egy 16 és 24 km/h közötti téglafalnak ütközés erejével egyenlő. A szenzorokat oly módon alakítják ki, hogy hirtelen lassulás hatására záródjon áramkörük, azután jelezzenek a központi modulnak: itt az ideje kinyílni. Ekkora ütést persze kézzel is mérhetünk a karosszériára, így a szenzorok funkció szerint két csoportra oszlanak, az elsőbe tartozók az ütközés tényét érzékelik, a többi ennek mértékét vizsgálja, és súlyossága alapján dönt a légzsák nyitásának szükségességéről.

Amennyiben a központi egység megkapja a jelet a nyitásra, elektromos impulzus útján hozza működésbe a zsák alatt elhelyezett minirakétát. Az áram begyújtja az itt található nátrium-azid - kálium nitrát keveréket, melyek reakciójából nitrogéngáz keletkezik, a heves reakció pedig szép keményre fújja a nejlonzsákot. A hajtóműben az említetteken kívül némi homokot találunk, ami a robbanásból visszamaradó vegyületekkel üveget képez, megakadályozva a légzsák begyulladását.

A nyolcvanas években komoly vita folyt az SRS előnyeiről és veszélyeiről. A folyamatos finomításnak köszönhetően végül a berendezés mellett voksolók győztek. Ehhez azonban komoly munkát kellett végezni, hiszen a gyártók számára sem volt kétséges: a másodperc tört része alatt több, mint 300 km/h sebességgel kicsapódó zsák elég komoly horzsolásokat okozhat. A teszteléseken megállapították, hogy a vezetőoldali légzsák kockázati távolsága 5-8 cm, tehát ha a kormánykerék közepe és mellcsontunk között legalább 20-25 centi hely van, nem lehet baj. Bár a különböző autók ülései különböző módokon és mértékben állíthatók, az alábbi útmutató alapján mindenki megtalálhatja a számára legbiztosabb pozíciót.

Használati utasítás
1. Toljuk az ülést annyira hátra, amennyire csak lehetséges, hogy egyidejűleg a pedálokat is kényelmesen elérjük.
2. Az üléstámla hátrahajtásával szinte biztos, hogy elérjük a kellő távolságot. Amennyiben ez korlátozná a kilátást, emeljünk az ülésen, ha ez nem lehetséges, keményre tömött, nem csúszós párnával javíthatunk a helyzeten.
3. Ha akkora szerencsénk van, hogy állítható a kormánykerék, akkor igyekezzünk azt a fej vagy a nyak helyett a mellkasra irányítani.

Gyerekeknél még komolyabb a helyzet, mivel őket megnyomoríthatja vagy meg is ölheti az életvédelmi berendezés. Amikor csak lehet, helyezzük a gyermekülést a hátsó ülésre, ez a legbiztonságosabb pont. Menetiránnyal szemben elhelyezkedő ülést soha ne rakjunk az utasülésre, mert a kirobbanó légzsák ripityára töri a gyerek csigolyáit. Ha a hátsó ülés foglalt, vagy nincs, csak menetiránnyal egyező állású ülést használjunk, és az anyósülést toljuk maximális mértékben hátra. Mikor a gyerekülést már kinőtte, de a normális biztonsági övhöz még nem elég magas, ülésmagasító használata javallott, az utasülés hátratolása mellett.

Hogy az élet ne legyen túl bonyolult, bizonyos gyártók kikapcsolhatóvá teszik a légzsákjukat. Ez történhet kapcsolóval vagy kulccsal, de az aktuális állapotról mindkét esetben tájékoztat a műszerfal visszajelző fénye.

Először szerkezeti merevséget javítgattak a gyártók, megjelent az oldalvédelem általános alkalmazása, megerősítették az ajtókat, ajtókereteket, a küszöböket és a tetőt. Szerencsére több gyár is elégedetlen volt e megoldásokkal, inkább a sokkal bonyolultabb oldallégzsákok kifejlesztésébe fogott.

Az ő nevükhöz kapcsolódik az ITTR, azaz a biztonsági övbe épített légzsák megalkotása is, mely az överő-határoló és övfeszítő berendezések hasznos kiegészítője. A felfújható öv elsősorban a felsőtesten az öv által kifejtett erőhatások enyhítésére szolgál, nagyobb felületénél és puhább anyagánál fogva csökkenti a terhelés koncentrációját, mellékesen pedig a nyakat és a fejet is védi oldalütközésekben. A megoldás további előnye, hogy beszerelésének egyetlen feltétele a biztonsági öv megléte, szabadon beépíthető személy- és teherautókba egyaránt.

Lassacskán légzsákokat kapnak a gyalogosok is. Mivel a törtésteszteken az autók gázolási tulajdonságait is vizsgálják, és a teszteredmények erős marketingértékkel bírnak, egyes autógyártók a külső légzsákok fejlesztésén kezdtek dolgozni. A munka éllovasa a Ford, ők a szélvédő tövéhez építik a gázoláskor keményre dagadó, a fejsérülésekkel szemben hatékony védelmet nyújtó külső légzsákot.

Beérni látszik tehát a szorgos kutatómunka és a fejlesztésre költött milliárdok gyümölcse. A légzsákok ott vannak körülöttünk, némán, észrevétlenül figyelnek, mint a testőrök, és támadás esetén életüket feláldozva vetődnek gazdájuk és az életükre törő felforgató elemek közé. Jelenlétük megnyugtató, bár jobb őket soha nem látni. És ha minden jól megy, pár éven belül talán megszületnek az egész autót körülvevő hatalmas légpárnák, és a balesetet szenvedett sorőröknek más gondjuk nem is lesz, mint az ütközés után kihámozni az autót egy kupac rongy alól.

 

A probléma abból adódik, hogy míg a frontális ütközéseknél az energia nagy részét felveszi a kocsi orra, a lökhárító, a motorháztető valamint a motor, és így 30-40 milliszekundum is jut a légzsák aktivációjára, oldalról jövő behatás esetén ez az idő csupán 5-6 milliszekundum.

Az utasbiztonság kérdésére sokat adó gyártók különféle megoldásokat vonultattak fel az oldallégzsákok elhelyezésére. A Volvo például az ülésekbe építette a kioldószerkezetet és a légzsákot, más gyártók az ajtóba építik a berendezést. Előbbi előnye, hogy a vezető felől nyílik, azaz ebben az esetben van a legtöbb idő a felfújt állapot elérésére. Az oldallégzsák kicsi, mindössze 12 liter térfogatú, mivel ennél nagyobb párna szerencsétlen kilövése már belső sérüléseket okozhatna.

Ennél a méretnél kockázatok nélkül nyújt megfelelő védelmet, igaz ez csak a mellkasra vonatkozik, a fej védelmére további légzsákokat kell rendszerbe állítani. A fejlesztés az Autoliv és a Volvo közös munkájának eredménye, először az 1994-es modellekben került bevezetésre. A fejet is védő túlnyúlással rendelkező fej-mellkas oldallégzsák 1998-ban debütált a Renault-nál és a Fordnál. Az első, fejet védő légzsák a BMW ITS (Inflatable Tubular Structure = Felfújható tömlős rendszer) névre hallgató szerkezete volt 1997-ben. Beépítése az ajtó feletti kárpit alá történik, és baleset esetén egy kb. 15 centiméter átmérőjű, cső alakú zsák fújódik föl, mely a B-oszlop tetejétől az A-oszlop aljáig húzódik. Kifejlesztésében az amerikai Simula, egy autós és hadi biztonsági rendszerek létrehozásával foglalkozó cég segédkezett.

1997-98 óta van piacon a fejet és mellkast egyszerre óvó függönylégzsák. A tetőből lenyíló, A-oszloptól C-oszlopig végignyúló légzsák kialakításában a Mercedes volt a Volvo és az Autoliv harmadik partnere. A nyolc cellából álló szerkezet további előnye, hogy a felfújódott állapotot pár másodpercig fenntartja, így véd a szétszóródó üvegszilánkoktól, és borulásos ütközés esetén is biztonságot nyújt - ráadásul a bent elhelyezkedő utasok üléshelyzetétől és méretétől függetlenül. A laboratóriumi tesztek során megállapították, hogy a függönylégzsákok 80%-kal képesek csökkenteni az amerikai NCAP által minden összetört autón vizsgált fejsérülési kritériumot.

Már a lábakat is védik légzsákok. Az Autoliv és a Simula is dolgozott ki olyan párnázatokat, melyek a balesetekben eddig kevésbé, pusztán szerkezeti erősítésekkel bebiztosított alsó végtagokat vigyázzák. A svédek megoldása a műszerfalpanel aljára szerelt kis méretű légzsák, míg az amerikaiak a csöves rendszert építették be a térdek magasságában, keresztben a lábtérbe. A térdlégzsák nemcsak a térdeket és áttételesen a csípő és medencecsontot védi, de biztosítja a többi légzsák ideális működéséhez szükséges üléshelyzetet, mert megakadályozza, hogy a test az öv alá csússzon.

A megoldást az utóbbi időben már együtt tesztelték az Autoliv ilyen irányú fejlesztésével, a gázoláskor sűrített levegős patronok segítségével megemelkedő motorháztetővel, mely "gyűrődőzónát" biztosít a ráeső testnek. A kettős funkciójú berendezés tesztelése jelenleg folyik, de már több gyár, köztük a Honda és a Toyota is bejelentette, hogy hasonló megoldásokon dolgoznak.

A külső légzsákok fejlesztéséből a későbbiekben még a motorosok is profitálhatnak: a képen egy ilyennel szerelt bukósisak látható, ami a beépített érzékelőkkel (kormányon, lábtartó, ülés és hátsó tengely) történő kontaktus menet közbeni elvesztésekor lufit fúj a sisak köré. Streetfighterek számára alkalmatlan. A másik érdekes felhasználási terület az űrkutatás: a következő űrszonda légzsákok segítségével száll le a Marson, feltéve, hogy nem tűnik el a feneketlen világűr mélyén, mint a Polar Lander.
Öt éve még súlyos felárasnak számított az utasoldai légzsák, a közelmúlt autóipari változásai viszont e tendencia megfordulását mutatják. Ma már sok autó alapfelszereltségének része négy-hat légzsák. Az egyre szélesebb körben végzett baleseti statisztikai elemzések kimutatták, hogy az ütközések mintegy 40%-a oldalról történik, mely esetekben a karosszéria orrán és fenekén készült megerősítések és az első légzsákok nem sokat segítenek.