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想不到吧?你的车里藏着能救命的“炸药”

安全气囊的相关设计可以追溯到20世纪50年代,工程师们最初的想法是设计一个装有压缩气体的装置,在汽车碰撞的一瞬间释放气体填充囊袋,从而起到保护缓冲的作用。但效果不好,气体填充的速度太慢了。

事实证明,气囊以最快的速度膨胀开来的唯一方法就是爆炸。

从技术上讲,它其实是一种化学反应,能够生成气体来填充囊袋,但本质上确实是爆炸。

那么问题来了,得有多快才能起到保护作用?否则头都撞上方向盘了安全气囊还没弹出来。

想不到吧?你的车里藏着能救命的“炸药”安全气囊示意图

粗略估算一下,假设你正以35英里/时(15.6米/秒)的车速在路上走着,突然一只鹿从树林里窜了出来,方向盘一转——嘭!撞树上了。

车停了下来(没有马上一撞就停但也差不多)。

再假设你开车时上半身和方向盘之间的距离≤0.5米,那么理论上来说,安全气囊必须在汽车一停下、人体因为惯性即将撞上方向盘之前弹出来。

按照以上公式来计算,距离△x为0.5米,平均速度为15.6米/秒,我们可以得出时间△t为0.032秒,仅比眨眼的时间短了0.1秒。

然而这还不是最终结果。

安全气囊的设计初衷是让人撞上气囊,而0.032秒是人体撞上方向盘的理论时间,这意味着安全气囊实际上应当在0.032秒内就充气完毕。

而且,人在往前撞的同时气囊正往外弹出,0.5米这个距离值至少还得减半,因此安全气囊的充气时间就缩短了——0.016秒。

试着在0.01秒内把气球吹起来?所以唯一的方法就是利用爆炸产生气体填满气囊。

汽车撞树时,传感器检测到碰撞并向气囊发送信号:“兄弟,我们撞车了。”于是安全气囊点燃了里面的“炸药”。

所有过程必须在人体撞上安全气囊之前完成。当然,安全带会减慢人体向前冲的速度。

但即使现在车里都有安全气囊了,小心驾驶才是王道。

【安全气囊居然是这样发明出来的!】

汽车发明一百年多来,人们在享受汽车带来的“速度与激情”的同时,也面临着人身安全问题。汽车厂商为了保护乘车人的安全,设计了多项保护措施,安全气囊就是典型的一例。

安全气囊的发明要从一场险些发生的车祸说起:

1952年的一天,美国宾夕法尼亚州工程师约翰·赫特里,开车载着妻子和孩子到郊外野炊。

汽车行至山路的一个转弯时,赫特里驾驶的车辆为了躲避障碍物紧急制动,险些发生车祸。这一瞬,惊出了他一身冷汗。

回到家里后,他仍然心有余悸。妻子谈起这件事,依然吓得浑身发抖,她对赫特里说:“亲爱的,你是工程师,也搞过发明,能发明个东西来保护乘车人的安全吗?”

赫特里把这句话记在了心上,他开始着手研究。他查阅了大量资料发现,大多车辆事故造成的人员伤亡,主要是因为二次碰撞。

当汽车与其它物体碰撞,称为一次碰撞。一次碰撞发生后,车内人员因惯性与车内构件发生碰撞,称为二次碰撞,而人们发生伤亡大多因为二次碰撞。

那么,发明一种安全装置,防止乘员与车内构件发生碰撞就可以了,他认为这个理论完全成立。

照着这个思路,他进行了深入研究论证。最初,他想到把车内靠近乘员的构件全都设计成软体的,可这个路子根本行不通。之后,他再次调整思路,思考如何在二次碰撞中最大限度地减轻伤痛。

这一次,他终于在理论和实践上都实现了突破,经过无数次实验,他发现在一次碰撞后、二次碰撞前,有一个约0.03秒的间隙,如果能有一个安全装置在这个间隙迅速反应,缓解碰撞,那么事故伤亡就会减少。

可加一个什么装置呢?只有0.03秒,貌似在这么短的时间加个安全装置,只存在理论上的可能啊!很长时间,他的研究没有进展。

想不到吧?你的车里藏着能救命的“炸药”安全气囊弹出过程

一天,他走到了一栋楼下,看到楼下围着一群人。原来,楼顶上一个女孩想要跳楼。这时,消防救援队来了,他们下了车,第一件事就是展开充气垫,然后才架起消防梯。

这本是一个救援的正常程序,可赫特里却从中受到了启发:如果在一次碰撞和二次碰撞之间也设置一个安全气垫这样的东西,那么,乘员因惯性而移动时就会扑在“气垫”上,这样就会缓解乘员受到的冲击并吸收碰撞能量,减轻乘员受到的伤害!这个垫子并不大,如果压力足够,瞬间充满气体,是很容易实现的啊!

赫特里就像发现了新大陆一样,激动地跑回了家。

此后,他循着这个思路开始设计样稿。两周后,他绘好了图纸,交给了制造商,这份图纸就是气囊的雏形。

原理是在发动机罩下装一个盛满压缩空气的储气筒,当汽车受到正面碰撞时,惯性冲击力促使一个滑动重块向前移动,从而推动储气筒向隐藏在方向盘中央以及仪表板旁的空气袋快速充气,从而减缓成员受到的碰撞伤害。

想不到吧?你的车里藏着能救命的“炸药”安全气囊系统组成

1953年8月18日,赫特里为这款“汽车缓冲安全装置”申请了专利。然而,这款发明的推广应用却很慢,经历了许多波折,大多汽车制造商以成本理由拒绝安装安全气囊。

最后,由美国参议院通过公路死伤减少条例,才确认了安全气囊的作用,规定从1995年9月1日以后制造的轿车,前排座前均应装备安全气囊,美国政府还要求1998年以后生产的轿车都要装备驾驶者和乘客用的安全气囊。

如今的安全气囊由传感器、气囊、气体发生器,以及处理器等组成,一般隐藏在车内前方(正副驾驶位),侧方(车内前排和后排)和车顶三个部位,当汽车发生的碰撞满足触发条件时,气囊就会弹出,保护乘员的安全。

目前各国生产的中高级轿车,大多数装备有安全气囊。不过,所有保护措施都是辅助性的,只有安全驾驶才是生命安全的最重要保障。

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