Coixí de seguretat

De Viquipèdia
Salta a: navegació, cerca
Bossa d'aire desinflada en un SEAT Ibiza. La bossa d'aire s'infla en uns 0,3 segons.

Un coixí de seguretat, dit sovint també amb el mot anglès airbag (bossa d'aire), és un sistema de protecció dels ocupants dels vehicles. Consisteix en un inflable que s'activa de cop quan el vehicle pateix un xoc. D'aquesta manera, els ocupants, amb la inèrcia, no xoquen contra elements durs del vehicle, sinó amb una bossa d'aire. Per bé que el coixí de seguretat es desinfla ràpidament, amorteix el cop i evita lesions.

Els coixins de seguretat s'activen amb un petit explosiu. N'hi ha de davanters i de laterals.

La seva finalitat és de donar protecció als cossos dels ocupants del vehicle en el moment d'una col·lisió respecte al xoc contra objectes interiors del vehicle com el volant o una finestra. El coixí d'aire està dissenyat perquè només s'infli en xocs frontals de moderats a severs i suplementen la protecció que ofereix els cinturons de seguretat. La majoria dels dissenys de coixins d'aire s'inflen mitjançant un procés pirotècnic i només funcionen una vegada. Es considera un aparell passiu, ja que no requereix l'acció humana per a activar-se, en contrast amb el cinturó de seguretat que es considera un mecanisme actiu.[1][2][3] Els coixins de seguretat no són una alternativa a l'ús del cinturó de seguretat.

Els primers coixins de seguretat en vehicles de passatgers aparegueren a la dècada de 1970 però no van ser àmpliament utilitzats fins a les acaballes de la dècada de 1980.

Invenció[modifica]

Un vehicle Buick Electra de 1975 amb un sistema de coixí d'aire ACRS

Walter Linderer va dissenyar un coixí de seguretat l'any 1951 i el va patentar a Alemanya el novembre de 1953, aproximadament tres mesos després que la patent dels Estats Units de John Hetrick[4] El sistema de Linderer estava basat en l'aire comprimit, més tars es va comprovar que el sistema d'aire comprimit no s'inflava prou de pressa davant un impacte.[5][6]

El sistema dissenyat per l'enginyer i membre de la United States Navy John W. Hetrick, es basava en l'aire comprimit dels torpedes però les principals companyies d'automòbils no volgueren invertir en aquest sistema.[7][8]

Va ser al Japó on Yasuzaburou Kobori, el 1963, va inventar el sistema de coixins de seguretat que actualment es fa servir .[9]

Un pas important es va donar l'any 1967 quan Allen K. Breed inventà un component pràctic per detectar un xoc amb un sensor electromecànica que podia inflar un coixí d'aire en 30 mil·lisegons. L'azida de sodi va substituir l'aire comprimit per l'inflament.[6] Breed Corporation then marketed this innovation first to Chrysler.

El 1974, la General Motors va fer que el sistema ACRS o "Air Cushion Restraint System" estigués disponible de forma regular com una opció en alguns Cadillac Buicks,[10] i models Oldsmobile models.[11]

El desenvolupament dels coixins de seguretat coincidí amb l'interès internacional per la legislació en la seguretat de l'automòbil.

Funcionament[modifica]

Un ACU d'un Geo Storm

El disseny d'un airbag és conceptualment simple; una unitat central de control d'airbag (ACU) un tipus d'ECU)[12] monitoreja un gran nombre de sensors relacionats dins del vehicle incloent sensors d'impacte acceleròmetres, i sensors de pressió a les portes,[13][14] sensors de velocitat la volant, giròscops, sensors de pressió dels frens i sensors d'ocupació dels seients. Quan el llindar requerit es compleix o s'excedeix la unitat de control del coixí d'aire activarà la ignició d'un propel·lent generador de gas el qual ràpidament inflarà el coixí d'aire que està fet amb nylon.

Quan ja s'ha produït el xoc, el coixí de seguretat es desinfla deixant escapar el gas de manera controlada pels petits forats que té. Típicament el coixí de seguretat comença a desinflar-se, en un xoc frontal, en de 15 a 30 mil·lisegons des del xoc i l'inflat és des dels 60 a80 mil·lisegons del contacte del vehicle.

Un coixí de seguretat conté una mescla d'azida de sodi (NaN3), KNO3, i SiO2. Un coixí de seguretat típic conté uns 50-80 grams de NaN3.Dins uns 40 mil·lisegons des de l'impacte, tots aquests components reaccionen en tres reaccions químiques separades per a produir gas nitrogen. Aquestes reaccions ordenades aón:

(1) 2 NaN3 → 2 Na + 3 N2 (g)

(2) 10 Na + 2 KNO3 → K2O + 5 Na2O + N2 (g)

(3) K2O + Na2O + 2 SiO2 → K2O3Si + Na2O3Si (vidre silicat)

La primera reacció química és la descomposició del NaN3 sota condicions d'alta temperatura fent servir un impuls elèctric. Aquest impuls genera els 300°C de temperatura requerits per la descomposició del NaN3 el qual produeix metall Na i gas N2. La segona reacció mostra més producció de gas N2. És molt important que els materials usat en la reacció no siguin higroscòpics perquè l'absorció d'humitat podria fer fallar el sistema. La reacció final serveix per elminar el K2O i Na2O produïts. Es produeix SiO2 que dóna un vidre silicat inofensiu i estable.

Danys per l'ús d'airbags[modifica]

Vides salvades per coixins de seguretat i cinturons de seguretat

Els coixins de seguretat poden causar ferides o la mort dels ocupants del vehicle. Els airbags més moderns poden detectar si s'està utilitzant el cinturó de seguretat i actuar d'acord amb això.[15]

El 1990 es va informar del primer accident mortal per usar el coixí de seguretat[16] Des de l'any 2005 han disminuït les morts atribuïdes a l'airbag.

Les ferides greus són menys comunes però les morts i ferides greus poden ocórrer en els ocpants d'un vehicle molt a prop del coixí de seguretat o en contacte directe quan aquest es desinfla. També hi pot haver danys per una inadequada subjecció del cinturó de seguretat en el moment del xoc.

La tercera generació de coixins de seguretat ha millorat la tecnologia de generar gas o dels sensors que ajusten els paràmetres del desinflat al pes, mida, posició i estat de sujecció dels ocuppants i han fet reduir els casos de ferides especialment en els infants i els adults de mida petita respecte als sistemes de la primera generació de coixins de seguretat.[17]

Aplicacions aeroespacials[modifica]

Coixí d'aire del Mars Pathfinder

La indústria aeroespacial ha fet servir la tecnologia dels coixins d'aire durant dècades. La. NASA, i el US DoD han incorporat els sistemes d'airbags des de la dècada de 1960.

Prova OH-58D CABS

Sistemes d'aterratge[modifica]

El primer ús de coixins d'aire per l'aterratge va ser en els Luna 9 i Luna 13, que van aterrar a la Lluna el 1966. El Mars Pathfinder va aterrar amb un sistema nou que incloïa aerobraking, paracaigudes, i coets sòlids per la frenada.

Protecció dels ocupants[modifica]

La US Army ha incorporat airbags en els UH-60A/L[18][19] Black Hawk and OH-58D Kiowa Warrior[20] helicopter fleets. The Cockpit Air Bag System (CABS)[21] consta de coixins d'aire anteriors i laterals, i una estructura tubular inflable (només en l'OH-58D) amb una unitat sensor electrònic de xocs (ECSU).

Referències[modifica]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Coixí de seguretat Modifica l'enllaç a Wikidata
  1. «Bags, Buckles, and Belts: The Debate over Mandatory Passive Restraints in Automobiles». Jhppl.dukejournals.org. DOI: 10.1215/03616878-8-1-44.
  2. «U.S. air bag history». Motorvista.com.
  3. «U.S. patent 6272412 - Passive restraint control system for vehicles». Patentstorm.us.
  4. «Safety Cushion for Automotive Vehicles». United States Patent and Trademark Office.
  5. «The History of Airbags». About.com- New York Times Company.
  6. 6,0 6,1 Big Ideas: 100 Modern Inventions That Have Transformed Our World. Sterling Publishing Company. 
  7. Airbag History |Airbag Components |Airbag Whitepapers – Airbag Solutions
  8. The History of Airbags
  9. "Achievements of Yasuzaburou Kobori" Nonprofit Organization - Japan Automotive Hall of Fame
  10. Directory Index: Cadillac/1975_Cadillac/1975_Cadillac_Brochure
  11. Directory Index: Oldsmobile/1974_Oldsmobile/1974_Oldsmobile_Air_Cushion_Folder
  12. Airbag control unit a Audi.com Glossary
  13. Media Center at Continental.com
  14. Garcia P., "A Methodology for the Deployment of Sensor Networks", IEEE Transactions On Knowledge And Data Engineering, vol. 11, no. 4, December 2011.
  15. «NHTSA 49 CFR Parts 552, 571, 585, and 595, Docket Notice». Nhtsa.gov. [Consulta: 17 octubre 2010].
  16. «National Highway Traffic Safety Administration Air Bag Fatalities». Web.archive.org. [Consulta: 17 octubre 2010].
  17. «American Journal of Epidemiology, ''Association of First- and Second-Generation Airbags with Front Occupant Death in Car Crashes: A Matched Cohort Study'', October 4, 2005.» (PDF). [Consulta: 17 octubre 2010].
  18. «Defenselink article». Defenselink.mil. [Consulta: 17 octubre 2010].
  19. US Army Demonstrates Simula's Cockpit Air Bag System at Helios.com
  20. «FAS OH-58D article». Fas.org, 17-06-1995.
  21. «Microsoft Word - Sunset Brochure.doc» (Noia 64 mimetypes pdf.pngPDF).