وسادة هوائية

يمكن أن ترد جميع الأضرار التي تطرأ أثناء حادث ما ـ بشكل أساسي ـ إلى أحد سببين:

• اصطدام جسم الراكب بأشياء مثل مقود السيارة مما يؤدي إلى إصابات خارجية كالكدمات والوخزات.
• تسارع مفاجئ للجسم أثناء الاصطدام مؤدياً إلى إصابات داخل الجسم ككسور العظام وتمزق الأعضاء مترافق بنزيف داخلي.

في اختبارات التصادم على نماذج أوليّة، تسجّل المجسات المركّبة في الدمى القيم العظمى للتسارع، ويدل التسارع الأقل على كفاءة أفضل لمقاومة التهشم، وبالتالي على خفض احتمالات حدوث الوفاة أو الإصابة الجسيمة. ينشأ التسارع عن كمية الحركة ( الزخم ) momentum التي تنتقل بين المركبة والجسم المصدوم خلال التصادم. ولأغراض الأمان يعتبر معدل انتقال كمية الحركة إلى المركبة من أهم العوامل، والذي يعتمد بدوره على عدة متغيرات في السيارة، مثل مقاومة المواد وجساءتها stiffness و المساندات supports الإنشائية وموقع المحرك وجساءة rigidity عمود المقود وغير ذلك من المعالم التصميمية. إن جميع هذه العوامل يمكنها أن تؤثر في درجة الإصابة نتيجة حادث تصادم.

لقد صممت الأكياس الهوائية لحماية الرأس والرقبة والصدر من الاصطدام بالعجلة القيادة أو الزجاج الأمامي عند تعرض السيارة لصدمات أمامية، لكنها غير مصممة لتنتفخ في حالة الصدمات الخلفية أو الجانبية أو عند انقلاب السيارة. عند حدوث صدمة أمامية معتبرة بالنسبة إلى المجس الأمامي، يقوم المجس بإرسال إشارة كهربية تبدأ تفاعلا كيميائياً يؤدي إلى انتفاخ الكيس الهوائي بغاز نيتروجيني غير ضار .. يحدث كل ذلك بسرعة تفوق طرفة العين. ولأن الأكياس الهوائية تشتمل على فتحات فإنها تفرغ الغاز مباشرة بعد اصطدامها بالسائق، وبالتالي فهي لا تحبس السائق أو تشل حركته . أما الدخان الذي قد يرى في السيارة بعد انتفاخ الكيس الهوائي فهو الغبار أو البودرة التي تتواجد على الكيس الهوائي لتسهيل حركة انتفاخه هذا وتختلف الأكياس الهوائية فيما بينها في التصميم والأداء . فقد تختلف في سرعة التصادم التي ينتفخ الكيس عندها، أو في سرعة وقوة الانتفاخ، أو حجم وشكل الكيس الهوائي، أو الطريقة التي ينتفخ بها.

صممت الأكياس الهوائية لحماية الأرواح ولتقليل الإصابات الخطيرة، ولكي تؤدي الأكياس الهوائية وظيفتها بصورة سليمة لا بد أن تنتفخ بسرعة، وتكون قوة الانتفاخ أقصى ما تكون في أول بوصتين أو ثلاث بوصات يقطعها الكيس الهوائي بعد خروجه من خلال غطاءه بادئاً في الانتفاخ . هذه البوصات الثلاثة هي منطقة الخطر، وبعدها تقل قوة انتفاخ الكيس الهوائي. لذلك فإن الراكب القريب من الكيس الهوائي بدرجة تجعله في «منطقة الخطر» سيتعرض لطاقة انتفاخ كافية لأن تسبب له إصابة بالغة وقد تؤدي إلى وفاته في أسوأ الأحوال . لكن إذا احتاط الراكب لنفسه بأن ربط حزام الأمان وجلس على بعد كاف من غطاء الكيس الهوائي فعندها لن يتعرض لقوة الانتفاخ وسيشكل الكيس حاجز أمان له.

بالرجوع إلى قانوني الدفع والزخم

• F∆T = Pf - Pi
• P = mv

فإن الزخم النهائي للسيارة هو صفر لأن سرعتها صفر بحسب القانون وبالتالي فإن الدفع سيساوي الزخم الابتدائي. و لكن تعمل الوسائد الهوائية على توفير دفع مضاد ويكون ذلك بتقليل القوة عن طريق زيادة زمن ملامسة الجسم بالوسائد الهوائية لأن الدفع الكبير يحدث من خلال قوة كبيرة خلال زمن قصير أو قوة صغيرة خلال زمن طويل.