Zračni jastuci

Iznimno važni, ali ne i svemoćni

Iako na cestama stradava (nažalost) previše ljudi, da povećanje broja vozila nije pratio razvoj sustava sigurnosti, brojke bi bile zastrašujuće, a jedan od najvažnijih sustava koji pomaže smanjenju broja stradalih su - zračni jastuci

Statistike pokazuju da se djelovanjem pojasa i jastuka ozljede prsnog koša smanjuju 65 posto, a ozljede glave 75 posto

Na svjetskim cestama danas je oko 1,5 milijardi motornih vozila (ne računajući oko 600 milijuna motocikala), a svake godine u prometu smrtno strada čak 1,2 milijuna osoba.

Za usporedbu, u Europi (EU, Švicarska, Norveška i V. Britanija) je oko 320 milijuna motornih vozila (putničkih, dostavnih, kamiona i autobusa), odnosno više od 20 posto ukupnog broja vozila na svijetu.

Unatoč tolikom broju vozila, broj poginulih u Europi je manji od 20.000, odnosno manje od dva posto ukupnog broja smrtno stradalih u svijetu.

U automobilu bez zračnih jastuka i sigurnosnih pojaseva, udarac u prepreku pri brzini od 60 km/h je gotovo sigurno smrtonosan

Kako kaže izreka, jedan poginuli je tragedija, a 20.000 je statistika, ovdje je statistika (ako je to uopće moguće reći jer je riječ o ljudskim životima) vrlo dobra, jer ako bi broj stradalih bio u u istom omjeru s brojem vozila, imali bismo više od 250.000 mrtvih.

Razloga zašto tome nije tako je mnogo, ali se prije svega radi o kvalitetnijoj infrastrukturi koja je među najboljima u svijetu te u prosjeku najkvalitetnijem i najmodernijem voznom parku s vozilima koja su opremljena velikim brojem sigurnosnih sustava.

Sustavi sigurnosti

Za početak moderni sustavi aktivne sigurnosti sprječavaju da se nesreća uopće dogodi, a ako do nje ipak dođe, na scenu stupaju sustavi pasivne sigurnosti.

Tipična izvedba vozačkog jastuka pri čemu je generator plina ustvari eksploziv čijim se trenutačnim izgaranjem stvara velika količina plina

Prije svega, konstrukcija modernih automobila izvedena je radi očuvanja prostora u kojem borave putnici, dok je ostatak karoserije deformabilan kako bi se potrošilo što više energije sudara.

Sudar u osnovi znači naglo zaustavljanje, a kako tijela nastoje zadržati stanje u kojem se nalaze - nakon što se automobil zaustavi udarom u prepreku - tako se tijela osoba u vozilu nastavljaju gibati brzinom koju je vozilo imalo u trenutku sudara.

Ako se vozilo kreće brzinom od oko 70 km/h (oko 20 m/s), u slučaju sudara tijelo će brzinom od 20 m/s udariti u prvu prepreku na koju naiđe, što je u pravilu upravljač ili armaturna ploča. Uz to, ispitivanja su pokazala da je u automobilu bez zračnih jastuka i sigurnosnih pojaseva, udarac u prepreku pri brzini od 60 km/h gotovo sigurno smrtonosan.

Složeni sustav senzora mjeri usporenje vozila u svim smjerovima, kontrolira položaj osoba u vozilu u odnosu na jastuk te na osnovu tih informacija aktivira, odnosno ne aktivira zračni jastuk

Upravo stoga su najvažnije komponente sustava pasivne sigurnosti - zračni jastuci i sigurnosni pojasevi - koji djeluju zajedno te samo u tom slučaju imaju odgovarajuće djelovanje.

Drugim riječima, ako vaš automobil ima osam zračnih jastuka, uopće vam neće pomoći ako pritom niste vezali sigurnosni pojas. Statistike pokazuju da se djelovanjem pojasa i jastuka ozljede prsnog koša smanjuju 65 posto, a ozljede glave 75 posto.

Zračni jastuci

Prvi pokušaji upotrebe zračnih jastuka datiraju još iz 60-ih godina, a prva komercijalna upotreba dogodila se 1981., a otad je uslijedio brz razvoj različitih vrsta jastuka pa ih danas nalazimo posvuda u automobilu.

Zbog potrebe za većom količinom plina, suvozački jastuk kombinira generator i spremnik plina

U osnovi postoje dvije osnovne izvedbe zračnog jastuka - s generatorom plina ili sa spremnikom komprimiranog zraka. Generator plina je ustvari eksploziv (natrijev azid, NaN₃ s malim dodatkom željeznog oksida Fe₃O₃) čijim naglim izgaranjem (eksplozijom) nastaju velike količine plina koji potom napuhava jastuk.

Izgaranje se događa gotovo trenutačno, odnosno za manje od 50 milisekundi, a kao posljedica nastaju dušik i natrijev oksid (prah koji prati otvaranje jastuka).

Ovakvi sustavi koriste se za vozački jastuk jer u stupu upravljača nema dovoljno prostora za spremnik komprimiranog zraka. Vozački jastuci su obujma od 35 do 70 litara.

Suvozački jastuci su u pravilu veći, ponajprije jer položaj suvozača u sjedalu nije uvijek isti pa je nužno pokrivati veće područje. Također, zbog nedostatka uporišta (upravljača), tijelo ima veći pomak prema naprijed pa je nužna bolja zaštita.

Uz vozački i suvozački jastuk današnji automobili u pravilu imaju i bočne zračne jastuke, odnosno tzv. zračne zavjese

Ovi jastuci imaju i do 160 litara obujma, a u pravilu je riječ o hibridnim izvedbama koje uz generator plina imaju i spremnik komprimiranog zraka.

Osim prednjih, danas su u upotrebi i bočni zračni jastuci, zračne zavjese koje štite glave putnika sprijeda i straga, jastuci za koljena te čak i jastuci za petu.

Što se događa?

• 15 milisekundi nakon udarca senzori registriraju udarac, a zatim upravljačka elektronika aktivira zračni jastuk (u pravilu se radi o udarcima iznad 25 km/h),
• 25 milisekundi od udarca zračni jastuk se počinje otvarati i napuhavati brzinom višom od 200 km/h,
• 20 milisekundi kasnije jastuk je potpuno napuhan,
• ovisno o položaju tijelo će udariti u jastuk otprilike 60 milisekundi nakon udarca,
• 100 milisekundi od udarca tijelo je duboko u jastuku koji se već ispuhava.

Koliki udarac će aktivirati zračni jastuk?

Iako su zračni jastuci iznimno korisni, bilo bi loše da se zbog benignog udarca pri parkiranju aktivira neki od jastuka (ili svi), jer bi troškovi popravka bili iznimno visoki, a što je još važnije, aktiviranje zračnog jastuka u nekoj situaciji može biti opasno. Stoga postoje senzori koji registriraju snagu udarca, što se mjeri iznosom usporenja.

Jastuk koji se otvara između putnika na prednjim sjedalima je novijeg datuma te sprječava njihovo međusobno sudaranje i eventualno ozljeđivanje

Sustav je u osnovi jednostavan, ako postoje zračni jastuci, moraju postojati i odgovarajući senzori koji registriraju udarac, odnosno njegovu jačinu što se može ustvrditi iznosom usporenja.

Npr., ako se vozilo kreće brzinom od 72 km/h (20 m/s) i udari u prepreku pri čemu se zaustavi za, recimo, jednu desetinku sekunde, usporenje će biti 200 m/s², odnosno nešto više od 20 g. Za one koji ne znaju, g je usporenje od 9,81 m/s², odnosno popularna sila zemljine teže.

Drugim riječima, morate udariti dovoljno jako da bi se zračni jastuk aktivirao, ali se jastuk također ne bi trebao aktivirati ako se osoba nalazi na manje od 20 cm od jastuka. Stoga su uz senzore ubrzanja potrebni i senzori koji registriraju položaj osobe na sjedalima.

Prije svega senzor mora registrirati sjedi li uopće netko na suvozačkom sjedalu i treba li uopće aktivirati jastuk(e), odnosno pirotehničke zatezače pojasa. Senzori osim snage udarca moraju ustanoviti i vrstu udarca, odnosno koje jastuke aktivirati.

Jastuci za koljena i za petu ugrađuju se samo kod vozača, s obzirom na to da je oko njega najmanje slobodnog prostora

Primjerice, u slučaju frontalnog udarca otvorit će se samo prednji jastuci, no moguće je da se u nekim situacijama (prevrtanje) otvore čak i svi jastuci.

Kakva opterećenja tijelo trpi, najbolje su pokazala mjerenja usporenja na nekim dijelovima tijela u određenim situacijama.

Primjerice, udarac vozila pod kutom od 45 stupnjeva u betonski zid - prosječno usporenje vozila bilo je oko 12 g, ali su vršna opterećenja glave vozača iznosila i do 180 g (opterećenje od 7 g već izaziva gubitak svijesti).

Iako spase mnoge živote, jastuci nisu svemoćni, i čak u kombinaciji s vezanjem pojasa i ispravnim položajem u automobilu ako je brzina udarca (pre)visoka, posljedice mogu biti fatalne.

Mjerenje usporenja

Razvoj sigurnosnih sustava donio je i razvoj senzora. Prve izvedbe uključivale su mehaničke senzore koji su se sastojali od opruge, magneta i kuglice, koja bi se pri određenom usporenju odvojila od magneta te napravila kontakt na drugoj strani.

Eksperimentira se i s jastucima za zaštitu ostalih sudionika u prometu, kao što je jastuk koji sprječava udarac glave pješaka u poklopac motora ili vjetrobran

Danas se rabe 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 ide od 5 pa do 500 (ili čak 2.000) g.

Dodatna prednost piezo senzora je da mogu mjeriti usporenja u svim trima osima, za razliku od mehaničkih koji su mogli samo u jednoj.

Ultrazvučni senzori

Za optimalno djelovanje zračnog jastuka iznimno je važno gdje se osoba nalazi u odnosu na jastuk, osobito kod suvozačkog jastuka.

Iako se smatra da su putnici na stražnjim sjedalima manje ugroženi, pojavio se i zračni jastuk koji smanjuje mogućnost njihovih ozljeda

Najčešće se, naime, koristi 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.