Kako zračne blazine rešujejo življenja?

Danes je nov osebni avtomobil brez zračnih blazin nemogoče kupiti, vsak ima vsaj dve ali štiri, nekateri celo več. V avtomobilu poznamo voznikovo, sovoznikovo, bočne (v vratih ali sedežu), bočne zavese spredaj in stranske zavese zadaj. Nekaj je tudi bolj eksotičnih, na primer zračna blazina za kolena, vsem pa je skupna naloga, da se nekako spravijo med človeka in dele avtomobila. S tem ublažijo neljubo in pogosto silovito srečanje. Po drugi strani bi bilo precej neprijetno, če bi se na račun nežnega udarca na parkirišču odprle vse blazine. Stroški servisa bi bili astronomski, še bolj pomembno je, da bi lahko takšna aktivacija blazin človeka močno poškodovala. Sistem je v osnovi preprost, in če obstajajo zračne blazine, morajo obstajati tudi pripadajoči senzorji, ki registrirajo intenziteto udarcev, kar lahko razberejo iz moči pojemka. Če se vozilo premika s hitrostjo 72 km/h (20 m/s) in se zaleti v oviro ter ustavi v desetinki sekunde, je pojemek 200 m/s2 oziroma nekaj več kot 20 g. G je oznaka za gravitacijski pojemek 9,81 m/s2, kar, pomnoženo z maso (v kilogramih), daje silo (v njutonih).

Torej, udarec mora biti dovolj močan, da se zračna blazina aktivira. Zračne blazine pa so do danes od prve vgradnje opravile že zelo dolgo razvojno pot, saj je bila njihova naloga le, da se dovolj hitro napihnejo. Poleg pozitivnih so se kmalu pokazale tudi negativne plati. Namreč, če se dve vozili razmeroma nežno zaletita na avtocesti, zračne blazine pa se sprožijo, to lahko ovira voznikovo zmožnost reševanja usodne situacije. Poleg tega lahko zračna blazina poškoduje otroke in manjše ljudi, zlasti če je preblizu. Praviloma se blazina ne bi smela aktivirati, če je oseba bližje od 20 centimetrov. Napredek tehnologije izvedbo še dodatno zakomplicira, saj so poleg senzorjev za pospeške potrebni tudi senzorji za potnike na sedežih. V prvem koraku mora senzor ugotoviti, ali je sploh kdo na sovozniškem sedežu in ali je blazino sploh treba sprožiti. Če sovoznika ni, ni nobene potrebe po sprožitvi niti pirotehničnih zategovalcev varnostnih pasov (prvi sistemi izjem niso poznali). To je lažji del naloge, saj je v naslednji fazi treba za potnika ugotoviti položaj, težo in oddaljenost od varnostne blazine. Senzorji negativnega pospeška (pojemka) morajo poleg intenzivnosti ugotoviti tudi vrsto udarca oziroma katere blazine sploh aktivirati. V primeru čelnega trčenja se odpre le sprednja blazina, v bolj zapletenih (verižno trčenje, prevračanje …) pa se sprožijo vse. Prvi ameriški predpisi iz leta 1974 so mejo, ko se mora zračna blazina nujno odpreti, definirali pri 36 g. Kasneje so to mejo pomaknili na 60 g (leta 1998), saj je odpiranje blazine del zapletenega algoritma, ki je upošteval vse faktorje. Vseeno lahko rečemo, da bo pojemek med 40 in 50 g skoraj zagotovo pripeljal do sprožene blazine.

Pri tem je treba imeti v mislih, da gre za ekstremne pojemke in da se v večini primerov blazina sproži mnogo prej. Če to prevedemo v jezik hitrosti udarca v stoječo oviro, se bo nad 20 km/h zračna blazina skoraj gotovo sprožila. Kljub temu hitrost udarca ni edini (čeprav je najpomembnejši) faktor za aktiviranje. Pod kakšnimi obremenitvami je telo, so najbolje pokazale meritve pojemkov na občutljivih delih telesa v določenih situacijah. Pri trku vozila pod kotom 45 stopinj v betonski zid je povprečni pojemek znašal 12 g, na glavo pa je delovala obremenitev do 180 gramov (pri okoli 20 gramih že lahko izgubimo zavest). Ker trajanje tovrstne obremenitve traja približno eno milisekundo, so lahko posledice pogubne. Analiza nezgode, v kateri je umrla princesa Diana, je pokazala, da se je pri obremenitvi 110 g aorta odtrgala od srca.

Sistem za upravljanje z zračnimi blazinami se vseskozi izboljšuje in tako postaja vse bolj učinkovit, s tem pa so možnosti nepotrebnega sproženja manjše. Ob tem je treba poudariti, da so zračne blazine učinkovite in minimalno rizične izključno v primeru uporabe varnostnih pasov. Rešile so že več sto tisoč življenj, a niso vsemogočne.

Ključ je v merjenju pojemka

Razvoj varnostnih sistemov je za seboj potegnil tudi razvoj senzorjev. Prve izvedbe so vključevale mehanske senzorje, ki so delovali na principu inercije. Sestavljeni so bili iz magnetne vzmeti in kroglice, ki se je ob določenem pojemku ločila od vzmeti in ustvarila kontakt na drugi strani. Danes so v uporabi preprostejši, natančnejši in občutno manjši piezo-električni senzorji, ki pod pritiskom ali ob močnem pospeševanju spustijo električni tok, količina tega pa je enaka pospešku (pojemku). Območje merjenja sega od pet do 2000 g. Dodatna prednost piezo senzorja je, da lahko meri v smeri vseh treh osi namesto ene pri mehanskih.

Napredek v ultrazvočnih senzorjih

Za optimalno delovanje zračnih blazin je izjemno pomembno, kje se oseba nahaja v odnosu na blazino. Jaguar je prvi vgradil sistem ultrazvočnih senzorjev (delujejo podobno kot parkirni senzorji), ki iz različnih kotov pokrivajo sovoznikov prostor. Z obdelavo informacij iz vseh senzorjev v nadzorni enoti se tvori zelo natančna informacija o višini in položaju sedenja sovoznika. Na osnovi teh informacij sistem odloča, ali in s kakšno močjo bo aktiviral zračno blazino.