11.7 C
Tehran
چهارشنبه ۱۰ آذر ۱۴۰۰

کمربند ایمنی خودرو چگونه عمل می کند؟

از دست ندهید

فیلم K132 (کی۱۳۲) ؛ این خودرو چگونه است؟

فیلم K132 (کی۱۳۲) تازه‌ترین محصول ایران خودرو  و مصاحبه با مدیرعامل ساپکو درباره این خودرو را می‌توانید در ادامه...

توسعه خودروهای برقی در روسیه ؛ دولت چقدر یارانه می دهد؟

روسیه به دنبال توسعه خودروهای برقی در این کشور است. برنامه آنها چیست؟ سهم دولت و بخش خصوصی در...

تعیین تکلیف مجلس برای خودروسازان؛ ۳۰ درصد از تولیدات را پایه گازسوز تولید کنید

خانه ملت به نقل از سخنگوی کمیسیون انرژی مجلس شورای اسلامی نوشت: باید این تعیین تکلیف مجلس ایجاد شود...

کمربند ایمنی خودرو چگونه عمل می کند؟ و استفاده از آن برای راننده و دیگر سرنشین های خودرو چقدر الزامی است؟

بیت ران – براساس گزارش اداره‌ ملی ایمنی بزرگراه‌ها آمریکا (NHTSA) استفاده از کمربند ایمنی سالانه جان ۱۳ هزار آمریکایی را نجات می‌دهد.

و نیز کمربند ایمنی در تصادفات منجر به مرگ، حدود ۷ هزار نفر از آمار متوفیان را می‌ کاهد.

البته استفاده از کمربند ایمنی در بعضی حالات نادر، می‌ تواند باعث بروز آسیب ‌های جدی و مرگ شود.

اما تقریبا همه‌ متخصصان ایمنی بر این باورند استفاده از کمربند ایمنی می‌تواند بخت زنده‌ ماندن سرنشینان در تصادفات را به ‌طورچشمگیری افزایش دهد.

با استناد به گزارش NHTSA، استفاده از کمربند ایمنی حداکثر ۵۰ درصد احتمال مرگ سرنشینان جلو را کاهش می ‌دهد.

با اندکی تأمل در این آمار و ارقام، به تأثیر شگفت ‌انگیز کمربند ایمنی در حفظ جان افراد پی می ‌بریم.

اما به ‌راستی تسمه ‌ای پارچه ‌ای چگونه می ‌تواند فاصله‌ میان مرگ و زندگی باشد؟

این قطعه‌ به ‌ظاهر ساده چگونه عمل می‌ کند؟

چه فناوری ‌ای در پسِ این حافظ جان انسان‌ها نهفته است؟

در این مقاله، سعی می‌کنیم ضمن پاسخ‌گویی به این سؤالات، سایر جنبه‌های فنی و پیشرفت‌ها در این زمینه را بررسی کنیم.

کمربند ایمنی خودرو

مفهوم تصادف و قوانین فیزیکی حاکم بر آن

ایده‌ ابتدایی استفاده از کمربند ایمنی بسیار ساده است:

این تکه تسمه‌ بافته ‌شده وظیفه دارد از پرتاب ‌شدن و حرکت ناگهانی سرنشینان به‌ سمت جلو هنگام توقف ناگهانی ناشی از تصادف جلوگیری کند.

سؤال مهم این است:

چرا هنگام تصادف یا توقف ناگهانی به‌ سمت جلو پرتاب می‌شویم؟ پاسخ کوتاه «اینرسی» است.

اینرسی تمایل جسم برای حفظ حرکت با سرعت و جهت مشخص است تا زمانی ‌که سرعت یا جهت حرکت یا هر دو به ‌واسطه‌ عاملی بیرونی دچار تغییر شود.

به‌بیان‌دیگر، اینرسی مقاومت جسم دربرابر تغییر سرعت یا جهت حرکت است.

چراکه به‌ طور طبیعی اجسام دوست دارند حالت پیشین خود را حفظ کنند.

برای مثال، خودرویی با سرعت ۸۰ کیلومتربرساعت در جهتی خاص در حال حرکت است.

براساس اینرسی این خودرو به حفظ جهت و سرعت حرکت خود تمایل دارد.

در این حالت، مقاومت هوا و اصطکاک سرعت خودرو را کاهش می‌دهند.

در این شرایط، پیشرانه وظیفه‌ جبران مقاومت ‌های ذکرشده را برعهده دارد.

کمربند ایمنی

علاوه ‌بر خودرو، سرنشینان و سایر اجزای موجود در خودرو اینرسی خاص خود را دارند که با اینرسی خودرو متفاوت است.

برای درک این موضوع، تصور کنید خودرو از حالت سکون سرعت ‌گیری برای رسیدن به سرعتی خاص را شروع می‌ کند.

در این حالت، افراد و اجزای موجود در خودرو به‌طورتقریبی با شتاب و سرعتی برابر با خودرو به‌حرکت درمی ‌آیند.

در این وضعیت، تصور می ‌کنید خودرو و تمام سرنشینان و اجزای آن باید به‌ صورت شیئی واحد در نظر گرفته شوند.

لزوم کنترل اینرسی سرنشین ها در هنگام تصادف

اما درصورت برخورد خودرو با تیر چراغ برق، به ‌طور واضح مشاهده می‌ شود اینرسی خودرو و سایر اجزای موجود در آن متفاوت‌ اند.

در این حالت، تیر چراغ برق سبب می ‌شود خودرو در کسری از ثانیه به حالت سکون برسد.

اما سرنشینان تمایل دارند با سرعت قبلی (آخرین سرعت قبل از برخورد) به حرکت ادامه دهند.

بدون استفاده از کمربند ایمنی، سرنشینان با آخرین سرعت قبل از تصادف به ‌سمت جلو پرتاب می ‌شوند.

در این وضعیت، یا به فرمان یا به شیشه‌ جلو یا به صندلی سرنشینان جلو خودرو برخورد خواهند کرد.

نتیجه‌ این برخورد رسیدن به حالت سکون خواهد بود.

اما انرژی ناشی از برخورد می‌ تواند به‌راحتی سبب مرگ یا جراحات جدی شود.

به‌همین ‌دلیل، هنگام وقوع تصادف اینرسی سرنشینان باید با اعمال نیرو کنترل شود.

نیروی اعمالی باید به نواحی مشخص و با اندازه‌ ای کنترل‌ شده به سرنشینان وارد شود تا خود سبب بروز آسیب نشود.

برای مثال، درصورت برخورد سر سرنشینان با شیشه‌ جلو، نیروی زیادی به ‌صورت متمرکز به سر وارد خواهد شد.

که نتیجه‌ آن بخورد آسیب‌ های جدی به سرنشین است.

کمربند ایمنی با اعمال نیروی بازدارنده بر نواحی کم ‌خطرتر بدن، ضمن توزیع نیروی حاصل از برخورد، مدت زمان اعمال نیرو را افزایش می‌ دهد.

این کار باعث می شود تا توزیع نیروی لحظه‌ ای کاهش یابد و بخش ‌های حیاتی بدن را از آسیب جدی حفظ کند.

نقش کمربند ایمنی حین برخورد

در بخش قبل، دریافتیم هنگام تصادف، خودرو در کسری از ثانیه متوقف می‌شود.

درنتیجه‌ وجود اینرسی، سرنشینان به حفظ سرعت قبلی تمایل دارند.

ولی باید با اعمال نیرویی اینرسی سرنشینان مهار شود.

وظیفه‌ کمربند ایمنی این است که با توزیع نیروی حاصل از برخورد در نقاط با آسیب‌پذیری کمتر، از پرتاب‌شدن سرنشینان جلوگیری کند.

در بخش جلو و عقب خودرو، فضاهایی وجود دارند که وظیفه‌‌شان جذب ضربات تصادف ازطریق خُردشدن و تغییر شکل است.

هنگام تصادف، بخشی از نیرو صرف خُردکردن و تغییرشکل این فضاها می‌ شود و بقیه‌ نیرو به کابین خودرو و سرنشینان وارد می ‌شود.

کمربند ایمنی

کمربند ایمنی معمولی با توزیع نیرو روی دو بخش مجزا، وظیفه‌ی خود را انجام می‌ دهد.

بخشی در ناحیه‌ فوقانی بدن (دور کمر) قرار می ‌گیرد و بخش دیگر از شانه تا روی قفسه‌ی سینه امتداد می ‌یابد.

کمربند ایمنی محکم به بدنه‌ اصلی خودرو متصل می ‌شود تا از عملکرد مناسب آن مطمئن شود.

درصورت استفاده‌ صحیح از کمربند ایمنی، هنگام تصادف بخش بزرگی از نیروی بازدارنده به ناحیه‌ میانی بدن و قفسه‌ سینه وارد خواهد شد.

در اغلب مواقع بدون آسیب سبب حفظ جان سرنشینان می ‌شود.

با این کار، نیروی بازدارنده در سطح زیادی از بدن توزیع می‌شود.

کمربند ایمنی خودرو

اهمیت راحتی سرنشین ها

به‌همین ‌دلیل، اندازه‌ نیروی اعمالی در‌مقایسه ‌با حالتی کمتر است که نیروی بازدارنده بر ناحیه ‌ای کوچک نظیر سر متمرکز می ‌شود.

به‌علاوه، الیاف استفاده‌شده در کمربند ایمنی قابلیت کشسانی بسیار اندکی دارند.

که این موضوع هنگام بروز تصادفات شدید ممکن است بخشی از نیروی تصادف را جذب کند و سبب کش ‌آمدن کمربند شود.

درنتیجه‌ آن، از میزان نیروی اعمالی به سرنشینان کاسته شود.

ساده ‌ترین نوع کمربند ایمنی را می ‌توان در بعضی از ترن‌ های هوایی یافت.

در این کمربندها، تسمه‌ تنیده ‌شده ‌ای از الیاف با استحکام فراوان به بدنه‌ ترن پیچ و با بسته ‌شدن آن، سرنشین محکم و با حداقل آزادی به صندلی فشرده می ‌شود.

این حالت ایمنی زیادی دارد؛ اما راحتی سرنشینان را تحت‌تأثیر قرار می ‌دهد.

خوشبختانه کمربند ایمنی به ‌کاررفته در خودروها قابلیت باز و جمع شدن دارد.

این کمربندها به مکانیزم ویژه ای مجهزند.

بر این اساس می‌ توانند با تغییر طول سبب ایجاد آزادی حرکتی مناسب شوند و سرنشین را همواره ایمن روی صندلی حفظ کنند.

مکانیزم استفاده‌شده در کمربند ایمنی

در کمربند ایمنی معمولی، تسمه‌ کمربند به مکانیزمی جمع ‌کننده متصل است.

هسته‌ مرکزی این مکانیزم از قرقره‌ای تشکیل شده است که فنر پیچشی گشتاور موردنیاز برای چرخاندنش را فراهم می‌ کند.

این مکانیزم سبب می ‌شود برای بستن کمربند ایمنی مجبور شوید آن را بکشید تا همیشه طول بهینه‌ کمربند برای حفاظت حداکثری از سرنشین حفظ شود.

کمربند ایمنی

با کشیدن کمربند ایمنی، قرقره به‌ صورت پادساعت‌ گرد می‌ چرخد.

درنتیجه‌ آن، فنر پیچشی نیز به‌ صورت پادساعت‌گرد جمع می ‌شود.

انرژی پتانسیل فنر سبب چرخش ساعت‌ گرد قرقره و جمع ‌شدن تسمه‌ کمربند می ‌شود.

این مکانیزم علاوه ‌بر جمع ‌کردن تسمه، هنگام استفاده از کمربند ایمنی سبب محکم‌ شدن آن روی بدن می ‌شود.

مکانیزم جمع کننده‌ کمربند ایمنی به قفلی نیز مجهز است که از افزایش طول کمربند هنگام تصادف مانع می ‌شود.

مکانیزم قفل ‌کننده کمربند ایمنی به دو صورت فعال می‌شود:

نوعی از قفل‌ ها با تشخیص تغییر ناگهانی در حرکت خودرو فعال می‌شود.

و در نوع دیگر، تغییر ناگهانی در حرکت تسمه‌ کمربند آن را فعال می ‌کند.

کمربند ایمنی

در سیستم قفل نوع اول، سیستم قفل با تشخیص کاهش شتاب شدید و ناگهانی مانند حالتی که در تصادف روی می ‌دهد، سبب قفل‌ شدن کمربند می‌شود.

این عمل از افزایش طول تسمه و برخورد سرنشینان با فرمان و سایر اجزا جلوگیری می ‌کند.

بخش اصلی در این مکانیزم پاندولی (وزنه) با وزن مشخص است که به دندانه‌ ای متصل است.

هنگام وقوع تصادف، اینرسی پاندول سبب حرکت آن به ‌سمت جلو و درنتیجه‌ آن، دندانه‌ متصل به سر دیگر پاندول با دندانه ‌های قرقره درگیر می ‌شود.

با درگیرشدن دندانه ‌ها، چرخش قرقره متوقف و افزایش طول کمربند متوقف می ‌شود.

با رسیدن به حالت سکون پس از تصادف، پاندول دوباره در موقعیت تعادل قرار می ‌گیرد.

پس از آن دندانه ها از یکدیگر جدا می ‌شوند و عملکرد کمربند به حالت عادی باز می‌ گردد.

کمربند ایمنی

 

تولید نسل جدیدی از کمربندهای ایمنی

در سیستم قفل نوع دوم، سرعت چرخش قرقره عامل فعال‌ شدن قفل کمربند ایمنی است.

قطعه‌ اصلی در این مکانیزم کلاچی گریز از مرکز است.

در نمونه ‌های ساده، اهرمی متصل به فنر روی قرقره تعبیه شده است.

که در حالت چرخش عادی و آرام، قرقره کامل روی آن اهرم قرار گرفته است.

با چرخش قرقره سریع ‌تر از حد تعیین‌شده، فنر متصل به اهرم سبب می ‌شود تحت ‌تأثیر نیروی گریز از مرکز زبانه‌ اهرم به‌سمت خارج از قرقره حرکت کند.

این جابه‌ جایی کوچک کافی است تا دندانه‌ تعبیه ‌شده در خارج از قرقره با اهرم درگیر شود.

دندانه‌ یادشده را پین درون مسیری منحنی روی قطعه‌ ای متشکل از چند دندانه می لغزاند.

این لغزش تا انتهای مسیر سبب حرکت جزئی دندانه‌ ها و بالا آمدن و قفل شدن آن‌ها با دندانه ‌های قرقره می ‌شود.

تمام این اتفاقات، تنها در کسری از ثانیه رخ می ‌دهد و سبب قفل‌ شدن کمربند ایمنی و حفظ جان سرنشینان می‌ شود.

با پیشرفت فناوری و مهندسی، نسل جدیدی از کمربندهای ایمنی تولید و در خودروهای امروزی به‌ کار گرفته می ‌شود.

در این کمربندهای ایمنی، مکانیزمی کمکی به‌نام «پیش‌کشنده» سبب می ‌شود با تشخیص تصادف، کمربند ایمنی دور بدن سرنشینان محکم ‌تر شود.

کمربند ایمنی پیش‌کشنده

ایده‌ ابداع سیستم پیش ‌کشنده در کمربندهای ایمنی از آنجا شکل گرفت که گاهی تسمه‌ کمربند محکم و بهینه دور بدن سرنشینان قرار نمی ‌گیرد.

به ‌عبارت‌دیگر، تسمه اندکی خلاصی دارد که البته برای رفاه سرنشینان الزامی است.

شل ‌بودن اندک تسمه می ‌تواند فاصله‌ میان مرگ و زندگی را رقم بزند.

به‌ همین ‌دلیل، مهندسان با ابداع مکانیزمی درست در لحظه‌ تصادف کمربند ایمنی را تاحدممکن دور بدن سرنشینان محکم می‌ کنند.

به این ترتیب مطمئن می شوند از پرتاب افراد به‌سمت جلو جلوگیری خواهد شد.

سیستم پیش ‌کشنده معمولا با همکاری مکانیزم ‌های قفل ‌شونده‌ عمل می ‌کند.

در‌حال ‌حاضر، انواع مختلفی از مکانیزم‌ های پیش‌ کشنده استفاده می ‌شوند.

برخی از آن‌ها، تنها سبب چرخش قرقره و برخی سبب چرخش کل مکانیزم جمع‌ کننده می‌ شوند.

با‌این‌حال، هدف همه‌ آن‌ها تنگ ‌تر کردن تسمه به دور بدن سرنشین است.

کمربند ایمنی پیش‌کشنده

مکانیسم سیستم پیش ‌کشنده

اساس عملکرد سیستم پیش ‌کشنده استفاده‌ موتورهای الکتریکی سلونوییدی یا مواد پیروتکنیک برای ایجاد انفجار کنترل ‌شده است.

از میان آنچه گفته شد، مواد پیروتکنیک بیشتر به کار گرفته می ‌شود.

به ‌همین ‌دلیل، درادامه عملکرد آن را بررسی می‌کنیم.

در این سیستم، سیلندر و پیستون حاوی مواد پیروتکنیک ضمن اتصال با قرقره‌ اصلی کمربند ایمنی، ازطریق سیم‌ هایی به واحد کنترل ‌کننده‌ کیسه‌ های هوا متصل می‌ شود.

واحد کنترلی با تشخیص تصادف در کسری از ثانیه ابتدا با ارسال جریان الکتریکی به پیستون سیستم پیش‌ کشنده سبب فعال‌ شدن چاشنی و انفجار کنترل ‌شده‌ مواد پیروتکنیک می ‌شود.

و پس‌از‌آن، سیگنال بازشدن کیسه‌ های هوا را صادر می ‌کند.

درون سیلندر سیستم پیش ‌کشنده، مواد پیروتکنیک در محفظه ‌ای ایمن منفجر و سبب حرکت سریع و ناگهانی پیستون می ‌شود.

روی پیستون دندانه ‌هایی وجود دارد که با حرکت پیستون با دنده ‌های روی قرقره درگیر و سبب حرکت آن می شوند.

و درنتیجه باعث محکم ‌شدن تسمه کمربند می‌ شوند.

واضح است این سیستم درست مانند کیسه‌ های هوا پس از فعال‌ شدن باید به‌ طورکلی تعویض شود، تا دوباره قابل استفاده باشد.

محدودکننده‌ نیرو

در تصادف ‌های شدید که خودرو با سرعت بسیار زیاد دچار سانحه می ‌شود، اینرسی سرنشینان بسیار زیاد است.

درنتیجه باید نیروی بسیار بزرگی صرف غلبه بر اینرسی شود.

این میزان از نیرو در این شرایط به آن معنی است که کمربند ایمنی برای حفظ سرنشین در جای خود باید نیروی زیادی به بدن او وارد کند.

اندازه‌ این نیرو به ‌قدری است که در وضعیت خاص می ‌تواند خسارات جبران ‌ناپذیر جسمی و حتی مرگ در پی داشته باشد.

به‌ همین ‌دلیل، بعضی از کمربندهای ایمنی به مکانیزم‌ هایی مجهز شده ‌اند که می ‌توانند حداکثر نیروی اعمالی کمربند ایمنی را کنترل کنند.

به این وسیله میزان آسیب های ناشی از بستن کمربند ایمنی به‌ حداقل می رسد.

تصادف با کمربند ایمنی

کنترل حداکثر نیروی اعمالی به سرنشین

ایده‌ اصلی محدودکننده‌ نیرو آزادکردن طول بسیار کوتاهی از تسمه هنگام تصادف شدید است.

ساده‌ ترین راه دستیابی به این هدف تاکردن و دوخت طول کوتاهی از تسمه به‌ شکلی است که با اعمال میزان نیرویی خاص، دوخت پاره و بخش تاشده از طول تسمه آزاد شود.

دلیل این کار آن است که طول کمربند ایمنی اندکی افزایش یابد.

و درنتیجه، میزان حداکثر نیروی اعمالی به سرنشین کنترل می شود.

در سیستم‌ های پیشرفته ‌تر، میله ‌ای پیچشی در مکانیزم جمع‌ کننده تعبیه می‌شود.

این میله با اعمال میزان معینی نیرو می‌تواند دچار پیچش شود.

این میله به ‌طور مستقیم از یک ‌سو به مکانیزم قفل‌ کننده‌ کمربند ایمنی و از سوی دیگر به قرقره متصل است.

هنگام تصادف شدید که اینرسی سرنشین نیروی زیادی به تسمه‌ کمربند و درنتیجه به قرقره وارد می‌کند، میله‌ پیچشی اندکی دچار پیچش می‌شود.

و مکانیزم قفل ‌کننده را برای لحظه‌ ای آزاد می ‌کند.

در این حالت، طول تسمه اندکی افزایش می ‌یابد و حداکثر نیروی اعمالی به سرنشین کاهش می ‌یابد.

بیشتر بخوانید:

یاتاقان موتور چیست و چه کاربردی دارد؟

پلوس خودرو چیست؟ + دلایل و علایم خرابی

آیرودینامیک خودرو و هر آنچه درباره آن باید بدانید

ترمز بادی چیست و عملکرد آن در خودرو چگونه است؟

هندلینگ خودرو چیست و چه تفاوتی با کیفیت سواری دارد؟

منبع: زومیت

پاسخ دادن

دیدگاه خود را وارد کنید
لطفا نام خود را وارد کنید

آخرین اخبار

گریپ چیست؟ و چه کمکی به ایمنی خودرو می کند؟

گریپ چیست و چه کمکی به کیفیت رانندگی و ایمنی می کند؟ بیت ران - الهام زهره وند: گریپ ضریب...

آشنایی با هواپیمای جنگنده جگوار ؛ توانایی ها و...

هواپیمای جگوار یک جنگنده دو موتوره تهاجمی است که در دهه ۱۹۶۰ میلادی به طور مشترک توسط Breguet فرانسه (که امروز زیر مجموعه‌ای از...

قیمت روز محصولات بهمن ، ایران خودرو، سایپا، مدیران...

جدول قیمت روز محصولات بهمن ، ایران خودرو، سایپا، مدیران خودرو، سیف خودرو، پارس خودرو، مکس خودرو، سروش دیزل، ایلیا موتورز و کرمان موتور...
۲۲۱۲ دستگاه کامیون دست دوم وارداتی ترخیص شد

اعلام اقداماتی که واردکنندگان برای ترخیص کامیون‌ دست دوم...

معاون وزیر راه و شهرسازی اقدامات لازم برای ترخیص کامیون‌ دست دوم که باید از سوی بخش خصوصی انجام شود را اعلام کرد. بیت ران...

ایران خودروی تبریز تعطیل شد + دلایل

شرکت ایران خودروی تبریز از دو شب گذشته - هفتم آذرماه - به دلیل مسائل کارگری تعطیل شد. بیت ران -  شرکت ایران خودروی تبریز...

پست‌های مرتبط