Pitanja koja traže odgovor (15): zašto se zračni jastuk ne otvara u svakom sudaru?

Aktivira ga intenzitet udara! Zračni jastuk neće se napuhati ako udarac nije dovoljno silovit, jer je manje opasno ako se triput ne otvori kad treba, nego jedanput kad ne treba

Danas je nemoguće kupiti novi automobil bez zračnog jastuka, poznatijeg pod izvornim nazivom Airbag. Najveći broj ima ih barem dva, a podosta i četiri ili čak i više. Kratka rekapitulacija jastuka: vozački, suvozački, dva bočna (u sjedalima ili vratima), bočne zračne zavjese naprijed te bočne zavjese straga. Na ove se mogu nabrojati i još neki prilično egzotični poput jastuka za koljena…

Zračni jastuk se proizvodi u desetak vrsta, a primarna mu je uloga naći se između tijela vozača (ili putnika) te dijelova automobila koji ga okružuju te ublažiti njihov, često silovit, susret. No s druge strane bilo bi prilično neugodno da se zbog benignog udarca prilikom parkiranja aktiviraju svi jastuci jer bi troškovi servisa bili golemi, a ono što je još važnije, aktiviranje zračnog jastuka u nekoj situaciji može biti opasno.

Sustav je u osnovi jednostavan, ako postoje zračni jastuci trebaju postojati i odgovarajući senzori koji registriraju udarac, odnosno njegov intenzitet, što je moguće utvrditi iznosom usporenja. Ako se vozilo kreće brzinom 72 km/h (20 m/s) i udari u prepreku te se zaustavi u desetinki sekunde, usporenje će biti 200 m/s2 odnosno nešto više od 20 g (vršne vrijednosti mogu biti i više).

Za one koji ne znaju, g je gravitacijsko usporenje od 9,81 m/s2, koje množenjem s masom (u kilogramima), stvara silu (u njutnima). Dakle, udarac treba biti dovoljno jak da bi se zračni jastuk aktivirao. Zračni su jastuci prešli dugi put od prve ugradnje kad su se samo trebali napuhati dovoljno brzo jer su, uz sve pozitivne, uskoro pokazale i negativne strane. Kasnije se ta granica pomicala do čak 60 g u 1998., jer je otvaranje jastuka postalo dio složenog algoritma koji je u obzir uzimao sve faktore dobivene od sklop različitih senzora.

Naime, ako se vozila na autocesti ‘kvrcnu’, u malo opasnoj situaciji, a otvore se zračni jastuci, tada oni mogu prouzročiti pogibeljni ishod, blokirajući pogled i funkcioniranje vozača. Usto, zračni jastuk može ozlijediti osobu, pogotovo dijete i osobu nižeg rasta, pogotovo ako je preblizu zračnom jastuku. U pravilu se jastuk ne bi smio aktivirati ako je osoba bliže od 20 cm. Napredak tehnologije dodatno komplicira izvedbu, jer sad su uz senzore ubrzanja potrebni i senzori za osobe na sjedalima.

U prvom koraku senzor treba registrirati sjedi li uopće netko na suvozačkom sjedalu i treba li uopće aktivirati jastuke. Ako nema suvozača ne treba aktivirati ni pirotehničke zatezače pojasa (prvi su sustavi zatezali pojase koji uopće nisu bili vezani). To je lakši dio, u sljedećoj fazi treba se odrediti položaj i težinu osobe koja sjedi te udaljenost od jastuka. Senzori negativnog ubrzanja (usporenja) osim intenziteta trebaju utvrditi vrstu udarca odnosno koju jastuke aktivirati.

U slučaju frontalnog udarca otvorit će se samo prednji jastuci, a u složenijim (višestruki udar, prevrtanje…) aktiviraju se svi. Prvi američki propisi iz 1974. o otvaranju jastuka definirali su usporenje od 36 g, kao granicu na kojoj se airbag mora otvoriti, bez obzira na ostale okolnosti. Može se, ipak, reći da će usporenje od 40 do 50 g gotovo sigurno dovesti do aktiviranja airbaga.

Pritom treba imati na umu da se radi o ekstremnim usporenjima i da će u većini situacija jastuk otvoriti i znatno prije. Aktiviranje je u 15 – 30 milisekundi nakon udara, a za napuhivanje vozačevog i suvozačevog zračnog jastuka treba dodatnih 60 – 80 ms.

Ako to prevedemo na jezik brzine udarac u postojanu prepreku brzinom većom od 20 km/h uključit će jastuk(e). Ipak, brzina udarca nije jedini (premda je najvažniji) faktor za aktiviranje zračnih jastuka. Kakva opterećenja tijelo trpi, najbolje su pokazala mjerenja usporenja na osjetljivim dijelovima tijela u određenim situacijama.

Udarcem vozila pod kutem od 45 stupnjeva u betonski zid prosječno je usporenje vozila bilo 12 g, ali su vršna opterećenja glave vozača iznosila i do 180 g (opterećenje od 20 g već izaziva gubitak svijesti). Premda trajanje ovako ekstremnog opterećenja traje oko jedne milisekunde, posljedice mogu biti fatalne. Analiza nesreće u kojoj je poginula princeza Diana pokazale je da se pri opterećenju od 110 g aorta otrgnula od srca. Sustav upravljanja zračnim jastucima svakim danom se sve više usavršava, tako da postaju sve efikasniji, ali i sigurniji od nepotrebnog aktiviranja.

Važno je naglasiti da su zračni jastuci učinkoviti i minimalno rizični isključivo uz ispravno vezivanje sigurnosnih pojaseva. Spasili su stotine tisuća života, ali ipak nisu ni svemogući, niti bezopasni. Razvoj sigurnosnih sustava donio i razvoj senzora. Prve izvedbe uključivale su mehaničke senzore koji su radili na inercijskom principu. Sastojali su se od opruge magneta i kuglice koja bi se pri određenom usporenju odvojila od magneta i napravila kontakt na drugoj strani.

Danas se koriste jednostavniji, precizniji te znatno manji piezo-električni senzori koji pod pritiskom ili snažnim ubrzanjem induciraju struju, a količina struje je ekvivalentna ubrzanju (usporenju). Područje mjerenja negativnog ubrzanja ide od 5 g pa do 500 g ili čak 2000 g. Dodatna prednost piezo-senzora je da mogu mjeriti usporenja u sve tri osi ta razliku od mehaničkih koji su mogli samo u jednoj.

Treba istaknuti da će jastuci otvoriti ako senzori registriraju temperaturu od 200 Celzijevih stupnjeva, što je prevencija da se u požaru aktivira eksploziv, koji se nalazi u sklopu zračnog jastuka. Aktiviranje je opasno.Za optimalno djelovanje zračnog jastuka iznimno je važno gdje se osoba nalazi u odnosu na jastuk. Jaguar je prvi ugradio sustav ultrazvučnih senzora (djeluju slično parking senzorima) koji iz različitih kuteva pokrivaju suvozačko područje.

Obrađivanjem informacija iz svih senzora u upravljačkoj jedinici dobiva se vrlo precizna informacija o visini te položaju u kojem suvozač sjedi. Na osnovi tih informacija se odlučuje hoće li se i kojom snagom aktivirati jastuk. To je presudno važno.

Zanimljivo:
• natrijev azid, NaN3, sol koja svojstvima inicijalnog eksploziva u 60 – 80 ms napuhuje airbag, može izazvati smrtonosne ozljede
• 110 g presječnog, ne vršnog usporenja, koje pomnoženo s masom stvara inercijsku silu, nitko ne može preživjeti, jer se aorta otrgne od srca
• Takata, najveći proizvođač zračnih jastuka, upravo je bankrotirala, pod pritiskom milijunskih otkaza i tužbi, zbog nepouzdanog sustava aktiviranja