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Questo accadrebbe in un incidente ad alta velocità se non ci fosse l'airbag, anche se il conducente avesse allacciato la cintura di sicurezza.
È una grande sfida ingegneristica fermare il corpo umano da un'alta velocità in un intervallo di tempo di 100 millisecondi senza causare gravi danni al corpo. Impariamo di più su questa tecnologia salvavita comprendendo il meccanismo di gonfiaggio degli airbag, che avviene in modo interessante grazie a un'esplosione chimica.
Le cinture di sicurezza hanno il compito di limitare il movimento del corpo umano. Tuttavia, durante gli incidenti, tali cinture esercitano una grande forza sulla zona toracica e possono causare lesioni agli organi interni. Per evitare questa enorme forza sul torace, le cinture di sicurezza moderne rilasciano leggermente la cintura con l'aiuto di una barra di torsione. Questa azione consente al busto di muoversi leggermente in avanti, ma una volta che la barra di torsione ha completato il rilascio, il movimento del busto viene arrestato. Fermiamoci un attimo e analizziamo la fisica dell'incidente nel dettaglio.
È importante notare che la cintura di sicurezza arresta il movimento del busto, escludendo il collo e la testa. Quando solo il busto viene bloccato e il collo e la testa no, puoi immaginare cosa succede. La testa si muove in un perfetto movimento pendolare in un incidente ad alta velocità. La devastazione può essere orribile anche con la cintura di sicurezza.
Ecco perché gli ingegneri hanno ideato gli airbag. Gli airbag hanno un effetto ammortizzante e, allo stesso tempo, impediscono di colpire il cruscotto.
Il primo tentativo di gonfiare l'airbag utilizzando un sistema ad aria compressa fu un fallimento. Questo design aveva due problemi principali: uno – la molla non era in grado di determinare accuratamente l'impatto, due – l'aria compressa non riusciva a riempire l'airbag abbastanza velocemente da prevenire i danni causati dall'incidente. Per queste ragioni, non furono utilizzati commercialmente.
Il fondatore di Joyson Safety Systems, il signor Allen K. Breed, sviluppò alcune invenzioni rivoluzionarie per risolvere questi problemi. In primo luogo, migliorò la precisione del sensore utilizzando un sensore a sfera in tubo. In questo sensore, una sfera di acciaio è mantenuta in posizione con l'aiuto di un magnete. Quando si verifica una collisione, l'auto decelera molto rapidamente, ma la sfera si separa dal magnete a causa della sua inerzia. La sfera si muove in avanti per chiudere il circuito e invia un segnale all'inflatore.
La seconda e la sua più grande innovazione fu l'uso di esplosivi chimici anziché aria compressa. Breed utilizzò un composto chimico chiamato azoturo di sodio per questo scopo. La particolarità dell'azoturo di sodio è che se questo solido viene attivato da una temperatura superiore ai 300 gradi Celsius, si converte rapidamente e direttamente in stato gassoso. I 50 grammi di azoturo di sodio generavano circa 70 litri di azoto. Questo composto è inserito in un cilindro ermetico all'interno del volante. Il segnale elettrico inviato dal sensore a sfera passa attraverso un dispositivo pirotecnico. È un filo resistente sottile. Quando la corrente lo attraversa, genera una temperatura superiore ai 300 gradi Celsius. Ciò provoca l'esplosione dell'azoturo di sodio e la generazione rapida di gas azoto, che riesce a gonfiare il sacco entro 30 millisecondi. Queste due innovazioni resero gli airbag utilizzabili commercialmente.
Questo design brevettato della Breed Corporation fu introdotto da Chrysler nei loro modelli Dodge Daytona nel 1988. Fu un grande successo e tutti gli altri produttori di auto iniziarono a implementare tecnologie airbag simili.
È una grande sfida ingegneristica fermare il corpo umano da un'alta velocità in un intervallo di tempo di 100 millisecondi senza causare gravi danni al corpo. Impariamo di più su questa tecnologia salvavita comprendendo il meccanismo di gonfiaggio degli airbag, che avviene in modo interessante grazie a un'esplosione chimica.
Le cinture di sicurezza hanno il compito di limitare il movimento del corpo umano. Tuttavia, durante gli incidenti, tali cinture esercitano una grande forza sulla zona toracica e possono causare lesioni agli organi interni. Per evitare questa enorme forza sul torace, le cinture di sicurezza moderne rilasciano leggermente la cintura con l'aiuto di una barra di torsione. Questa azione consente al busto di muoversi leggermente in avanti, ma una volta che la barra di torsione ha completato il rilascio, il movimento del busto viene arrestato. Fermiamoci un attimo e analizziamo la fisica dell'incidente nel dettaglio.
È importante notare che la cintura di sicurezza arresta il movimento del busto, escludendo il collo e la testa. Quando solo il busto viene bloccato e il collo e la testa no, puoi immaginare cosa succede. La testa si muove in un perfetto movimento pendolare in un incidente ad alta velocità. La devastazione può essere orribile anche con la cintura di sicurezza.
Ecco perché gli ingegneri hanno ideato gli airbag. Gli airbag hanno un effetto ammortizzante e, allo stesso tempo, impediscono di colpire il cruscotto.
Il primo tentativo di gonfiare l'airbag utilizzando un sistema ad aria compressa fu un fallimento. Questo design aveva due problemi principali: uno – la molla non era in grado di determinare accuratamente l'impatto, due – l'aria compressa non riusciva a riempire l'airbag abbastanza velocemente da prevenire i danni causati dall'incidente. Per queste ragioni, non furono utilizzati commercialmente.
Il fondatore di Joyson Safety Systems, il signor Allen K. Breed, sviluppò alcune invenzioni rivoluzionarie per risolvere questi problemi. In primo luogo, migliorò la precisione del sensore utilizzando un sensore a sfera in tubo. In questo sensore, una sfera di acciaio è mantenuta in posizione con l'aiuto di un magnete. Quando si verifica una collisione, l'auto decelera molto rapidamente, ma la sfera si separa dal magnete a causa della sua inerzia. La sfera si muove in avanti per chiudere il circuito e invia un segnale all'inflatore.
La seconda e la sua più grande innovazione fu l'uso di esplosivi chimici anziché aria compressa. Breed utilizzò un composto chimico chiamato azoturo di sodio per questo scopo. La particolarità dell'azoturo di sodio è che se questo solido viene attivato da una temperatura superiore ai 300 gradi Celsius, si converte rapidamente e direttamente in stato gassoso. I 50 grammi di azoturo di sodio generavano circa 70 litri di azoto. Questo composto è inserito in un cilindro ermetico all'interno del volante. Il segnale elettrico inviato dal sensore a sfera passa attraverso un dispositivo pirotecnico. È un filo resistente sottile. Quando la corrente lo attraversa, genera una temperatura superiore ai 300 gradi Celsius. Ciò provoca l'esplosione dell'azoturo di sodio e la generazione rapida di gas azoto, che riesce a gonfiare il sacco entro 30 millisecondi. Queste due innovazioni resero gli airbag utilizzabili commercialmente.
Questo design brevettato della Breed Corporation fu introdotto da Chrysler nei loro modelli Dodge Daytona nel 1988. Fu un grande successo e tutti gli altri produttori di auto iniziarono a implementare tecnologie airbag simili.
Tuttavia, questo design presentava due inconvenienti principali. In primo luogo, il gas prodotto dopo l'esplosione dell'azoturo di sodio è tossico. Il metallo di sodio nei gas di scarico causa il problema. Gli scienziati riuscirono a neutralizzare questo problema aggiungendo nitrato di potassio e biossido di silicio.
Ricordi il famigerato richiamo di 67 milioni di airbag Takata? Questo incidente avvenne a causa di una proprietà notoriamente pericolosa dell'azoturo di sodio ? assorbe facilmente l'umidità. Se vi è una perdita durante la fase di progettazione o produzione, l'azoturo di sodio assorbirà umidità. Dopo l'assorbimento di umidità, quando viene attivato, il composto subisce esplosioni violente, causando la rottura degli airbag e la proiezione di schegge verso i passeggeri. Questo è esattamente ciò che accadde con gli airbag Takata. Alla fine, la società dichiarò bancarotta. Per evitare tali incidenti, l'aggiunta di un agente essiccante è utile e sono necessarie rigide misure di controllo qualità per componenti come gli airbag.
Oggigiorno, l'azoturo di sodio è stato sostituito dal nitrato di guanidina come generatore di gas. È meno tossico rispetto all'azoturo di sodio e meno esplosivo. Non è sensibile all'umidità. Ora non dobbiamo più preoccuparci di esplosioni e gas nocivi.
Anche dopo queste due modifiche al design, i sensori elettromeccanici degli airbag continuavano a presentare un problema: si attivavano occasionalmente anche quando si passava su una buca. La ragione ? gli interruttori elettrici non fornivano informazioni sul tasso di decelerazione necessario per determinare la gravità dell'impatto. Ciò significa che non potevano distinguere tra una buca e un incidente.
Per rilevare l'incidente in modo più accurato, oggi vengono utilizzati sensori MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) in combinazione con un'unità di controllo elettronica avanzata (ECU). Si tratta di un metodo basato sulla capacità elettrica e la gravità dell'impatto può essere facilmente determinata. L'ECU prende anche input dai sensori di velocità delle ruote, dai giroscopi, dai sensori di pressione dei freni e dai sensori di occupazione del sedile. L'algoritmo determina quando attivare il generatore di gas e quanto gonfiare l'airbag in base alla gravità dell'impatto. L'accenditore innesca l'esplosivo entro 2 millisecondi e riempie il sacco entro 20-30 millisecondi. L'airbag rimane completamente aperto per 100 millisecondi.
Ora l'airbag è pronto per ammortizzare l'impatto. L'airbag distribuisce la forza d'impatto su un'area più ampia. Non solo si gonfia, ma si sgonfia anche per rallentare il movimento durante l'impatto. Durante lo sgonfiamento, offre più tempo per il movimento. Si possono osservare due fori di sfiato negli airbag. L'aria fuoriesce da questi fori e l'airbag si sgonfia per rallentare il corpo.
Sai perché l'airbag non funziona in alcuni modelli di auto se non indossi la cintura di sicurezza? La velocità di gonfiaggio dell'airbag è enorme, circa 320 km/h. Durante questo gonfiaggio, se colpisci l'airbag, può risultare ancora più letale. Quindi, non dimenticare di allacciare la cintura di sicurezza affinché questa incredibile tecnologia possa funzionare correttamente. Ci vediamo la prossima volta. Grazie!
Ricordi il famigerato richiamo di 67 milioni di airbag Takata? Questo incidente avvenne a causa di una proprietà notoriamente pericolosa dell'azoturo di sodio ? assorbe facilmente l'umidità. Se vi è una perdita durante la fase di progettazione o produzione, l'azoturo di sodio assorbirà umidità. Dopo l'assorbimento di umidità, quando viene attivato, il composto subisce esplosioni violente, causando la rottura degli airbag e la proiezione di schegge verso i passeggeri. Questo è esattamente ciò che accadde con gli airbag Takata. Alla fine, la società dichiarò bancarotta. Per evitare tali incidenti, l'aggiunta di un agente essiccante è utile e sono necessarie rigide misure di controllo qualità per componenti come gli airbag.
Oggigiorno, l'azoturo di sodio è stato sostituito dal nitrato di guanidina come generatore di gas. È meno tossico rispetto all'azoturo di sodio e meno esplosivo. Non è sensibile all'umidità. Ora non dobbiamo più preoccuparci di esplosioni e gas nocivi.
Anche dopo queste due modifiche al design, i sensori elettromeccanici degli airbag continuavano a presentare un problema: si attivavano occasionalmente anche quando si passava su una buca. La ragione ? gli interruttori elettrici non fornivano informazioni sul tasso di decelerazione necessario per determinare la gravità dell'impatto. Ciò significa che non potevano distinguere tra una buca e un incidente.
Per rilevare l'incidente in modo più accurato, oggi vengono utilizzati sensori MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) in combinazione con un'unità di controllo elettronica avanzata (ECU). Si tratta di un metodo basato sulla capacità elettrica e la gravità dell'impatto può essere facilmente determinata. L'ECU prende anche input dai sensori di velocità delle ruote, dai giroscopi, dai sensori di pressione dei freni e dai sensori di occupazione del sedile. L'algoritmo determina quando attivare il generatore di gas e quanto gonfiare l'airbag in base alla gravità dell'impatto. L'accenditore innesca l'esplosivo entro 2 millisecondi e riempie il sacco entro 20-30 millisecondi. L'airbag rimane completamente aperto per 100 millisecondi.
Ora l'airbag è pronto per ammortizzare l'impatto. L'airbag distribuisce la forza d'impatto su un'area più ampia. Non solo si gonfia, ma si sgonfia anche per rallentare il movimento durante l'impatto. Durante lo sgonfiamento, offre più tempo per il movimento. Si possono osservare due fori di sfiato negli airbag. L'aria fuoriesce da questi fori e l'airbag si sgonfia per rallentare il corpo.
Sai perché l'airbag non funziona in alcuni modelli di auto se non indossi la cintura di sicurezza? La velocità di gonfiaggio dell'airbag è enorme, circa 320 km/h. Durante questo gonfiaggio, se colpisci l'airbag, può risultare ancora più letale. Quindi, non dimenticare di allacciare la cintura di sicurezza affinché questa incredibile tecnologia possa funzionare correttamente. Ci vediamo la prossima volta. Grazie!