لإنقاذ الأرواح: هكذا تم تطوير الوسادة الهوائية للسيارة

بقلم: ماور هوفاف

تعتبر الوسائد الهوائية من أهم وسائل السلامة في السيارة، وربما من أهم الاختراعات في تاريخ النقل بشكل عام. فهي تنقذ آلاف الأشخاص كل عام، وتعتبر أحد الأسباب الرئيسية للانخفاض المستمر في عدد ضحايا الطرق.

المركبات المصنعة اليوم مجهزة بعدد من ملحقات السلامة التي يتطلبها القانون، مثل أحزمة الأمان ومثلثات التحذير. ومع مرور السنين، تمت إضافة آليات حماية أكثر تطوراً، والتي تساهم بشكل كبير في سلامة الركاب، مثل الوسائد الهوائية ونظام منع قفل العجلات. تتكامل هذه الآليات في معظم المركبات المنتجة اليوم وتؤثر على كل من سلامة القيادة وتكاليف صيانة المركبة، بما في ذلك التأمين الإلزامي والتأمين الشامل والمزيد - في صناعة السيارات والصناعات المحيطة بها، بما في ذلك تأمين السيارةأدركت أن وجود أنظمة الحماية في السيارة يقلل من فرص تعرضها لحادث.

איך זה עובד؟
الوسادة الهوائية هي في الواقع كيس قابل للنفخ مصنوع من النايلون الصلب، متصل بآلية تتضمن خزان غاز مضغوط. أثناء وقوع حادث سيارة، يؤدي الانقلاب أو الاصطدام إلى تباطؤ مفاجئ في سرعة السيارة ويقوم نظام الاستشعار برصد ذلك وتقدير شدة الاصطدام. إذا كان التأثير شديدًا، تتسبب الآلية في انفجار متحكم فيه يملأ الوسادة بالغاز في جزء من الثانية. وبهذه الطريقة، تمنع الوسادة السائق والركاب من الاصطدام بعجلة القيادة والزجاج الأمامي والأشياء الأخرى داخل السيارة وخارجها. وبعد بضعة أجزاء من الألف من الثانية، يبرد الغاز وتنكمش الوسادة جزئيًا، مما يتيح للركاب مساحة للتحرك والتنفس.

الحيلة الأولى
أول اختراع في هذا المجال تم تسجيله عام 1951 على يد مهندس صناعي أمريكي يدعى جون هيتريك. طور الخدعة اختراعه بناءً على خبرته في أنظمة الهواء المضغوط في الطوربيدات منذ فترة خدمته في البحرية الأمريكية، وقد فعل ذلك من أجل توفير الحماية لعائلته إثر حادث سيارة تورط فيه أفراد الأسرة.

لذلك كانت الحيلة الأولى هي تقديم طلب للحصول على براءة اختراع لـ "وسادة الأمان في المركبات". نوع من الوسائد القابلة للنفخ تعتمد على نظام الهواء المضغوط، ويتم إطلاقها عن طريق نابض يتم تفعيله من قبل السائق أو بعد الاصطدام بالمصد. تتكون آلية الوسادة الهوائية الخاصة بالخدعة من وزن ثقيل يرتكز على الزنبرك الموجود داخل الأسطوانة. عندما تتباطأ السيارة بشكل حاد، يضغط الوزن على الزنبرك، والذي بدوره يفتح صمامًا داخل أنبوب ويسمح للهواء المضغوط بالتدفق عبر الأسطوانة وملء الوسادة الهوائية.
تمت الموافقة على براءة الاختراع بالفعل في عام 1953، ولكن لسوء الحظ بالنسبة للمهندس الأمريكي وورثته، لم يتم تسجيل أول استخدام تجاري للوسادة الهوائية إلا بعد مرور 20 عامًا تقريبًا، عندما انتهت صلاحية براءة الاختراع.

تحديان علميان
كان التحديان الرئيسيان في تطوير الوسادة الهوائية هما التحديد السريع والموثوق لحالة الحادث التي تتطلب استخدام الوسائد الهوائية، وملء الوسادة الهوائية بسرعة كافية لحماية الركاب. خلال الستينيات، أجريت دراسات أظهرت أن الهواء المضغوط، كما هو الحال في براءة الاختراع، لا يمكنه نفخ الوسادة خلال 60 جزءًا من مائة من الثانية، وهو الوقت اللازم لمنع الإصابة أثناء الاصطدام. وأدت هذه الدراسات في النهاية إلى تطوير أنظمة الوسائد الهوائية الحديثة، المعتمدة على العمليات الكيميائية وأجهزة الاستشعار الإلكترونية.

في تلك السنوات تطور المخترع الأمريكي آلان بريد جهاز استشعار دقيق يكتشف سلسلة من التغييرات في الركوب، والذي كان أساس أول نظام إلكتروني للوسائد الهوائية. يشتمل النظام الإلكتروني على مجموعة من أجهزة الاستشعار في الجزء الأمامي من السيارة، عندما تستشعر أي ارتطام ترسل إشارة إلكترونية إلى خزان الصوديوم المقيّد (الصلب) ويحدث انفجارًا صغيرًا، مما يحول الصوديوم المكبل إلى غاز النيتروجين الذي يملأ الوسادة الهوائية خلال 30 جزء من مائة من الثانية. ولتفعيل الآلية، يجب على أجهزة الاستشعار أولاً اكتشاف سلسلة من التغييرات في السيارة، بما في ذلك التوقف المفاجئ، وسرعة العجلة، ووضعية الكرسي، والضغط على الفرامل، والمزيد. في نفس الوقت الذي يتم فيه تحرير الوسادة الهوائية، يمكن لبعض أجهزة الاستشعار قفل حزام الأمان والأبواب.

انقلاب الوسادة الهوائية
في عام 1967، بدأت شركة مرسيدس بنز في تصميم الوسائد الهوائية بسبب زيادة عدد حوادث الطرق وبسبب القانون الجديد في الولايات المتحدة الأمريكية الذي يقضي بتركيب أنظمة الحماية في المركبات. لكن المنافسة كانت قوية وحققتها شركتا السيارات فورد وجنرال موتورز في سباق الدفاع عن السيارات. وهكذا، في أوائل السبعينيات، بدأ عملاقا السيارات، الشهيران آنذاك والآن، في بيع السيارات ذات الوسائد الهوائية.
فقط في عام 1981، قدمت مرسيدس-بنز لأول مرة سيارة تجمع بين الوسائد الهوائية ونظام الاستشعار الإلكتروني. وفي نهاية الثمانينات، تم بالفعل تضمين الوسائد الهوائية كإضافة قياسية في سيارات فورد وكرايسلر. في عام 80، أنتجت شركة TRW أول وسادة هوائية منتفخة بالغاز.
وقد تم تسجيل معلم مهم آخر في عام 1991، عندما قرر المشرع الأمريكي أن كل سيارة يتم تصنيعها في المستقبل اعتبارا من عام 1998 فصاعدا يجب أن تحتوي على وسادتين هوائيتين أماميتين على الأقل. والواقع أنه منذ أوائل التسعينيات، تم تركيب الوسائد الهوائية في كل المركبات تقريباً في الولايات المتحدة وخارجها. وحتى في أوروبا، حيث لم يُسمع عن الوسائد الهوائية تقريبًا حتى التسعينيات، بدأ استخدام أنظمة الحماية هذه على نطاق واسع على الفور تقريبًا. وهي خطوة ساهمت خلال العشرين سنة الماضية في الانخفاض المستمر في عدد ضحايا حوادث الطرق.

التطلع إلى المستقبل: حزام قابل للنفخ، وسادة هوائية للمشاة
وعانت الوسادة الهوائية في بداية رحلتها من مشاكل تشغيلية مؤسفة إلى حد ما، شملت حالات انفتحت فيها عن طريق الخطأ بسبب أخطاء في آلية اكتشاف الحوادث. ولكن مع تطور أنظمة استشعار إلكترونية أكثر دقة وتقدماً، اختفت هذه المشاكل. كما تم توسيع استخدامها: إذا كانت السيارات في الماضي مجهزة بوسائد هوائية أمامية فقط، فإن معظمها اليوم يأتي بوسائد هوائية أمامية ووسائد هوائية جانبية وتحت المقعد وخلفه وحتى على سطح السيارة.

على الرغم من حداثة عمر الوسادة الهوائية، منذ ولادتها، تمكنت صناعة السيارات من إدخال عدد لا بأس به من التطورات والابتكارات في هذا المجال - من بين أمور أخرى، تم تطوير وسادة هوائية بارتفاع الكاحل، مصممة لمنع إصابات الأطراف السفلية في هذا الحدث من حادث. كما تم تطوير وسادة هوائية أمامية مركزية، وظيفتها منع الركاب من الاصطدام ببعضهم البعض؛ ابتكار آخر مثير للاهتمام هو حزام الأمان القابل للنفخ، والذي يجمع بين الوسادة الهوائية وحزام الأمان، وهو مصمم لحماية الركاب في المقعد الخلفي من إصابات الأضلاع والرقبة؛ وأخيرًا، في السنوات الأخيرة، قدمت فولفو ابتكارًا يمكنه أيضًا حماية المشاة في حوادث الطرق - وسادة هوائية للسيارة تفتح للخارج. في حالة وقوع حادث، تفتح الوسادة خلال بضعة أجزاء من الألف من الثانية وتقلل من شدة التأثير على المشاة.

لقد قطعت الوسادة الهوائية شوطا طويلا خلال 70 عاما من وجودها. من براءة اختراع تعتمد على الهواء المضغوط الذي يتم تشغيله بواسطة زنبرك، إلى آلية إلكترونية متقدمة وآمنة، تعمل في بضعة أجزاء من الألف من الثانية. وبالنظر إلى المستقبل، فمن المؤكد أنه قد يلهم المزيد من التطورات في مجال السلامة والحماية، وفي صناعة السيارات بشكل عام.