Kirobbanó biztonság

Napjainkban megszámlálhatatlan mennyiségű biztonsági berendezés próbálja megvédeni az autóval közlekedők életet. A korszerű gépjárművek elengedhetetlen biztonsági felszerelése a légzsák. Megfelelően nagy energiájú ütközés esetén a légzsák "kirobban", és párnaként felfogja a tehetetlenség miatt előrecsapódó emberi testet. Ütközéskor a légzsákban egy nagyon gyors kémiai reakció eredményeként nitrogéngáz képződik.

Az első szabadalmaztatások már az 50-es években megtörténtek, végül 1970-ben a Ford és a General Motors kezdett el forgalmazni légzsákkal felszerelt autókat.

A légzsákban található gázgenerátorban található vegyi anyagok reakciója során keletkező gázok töltik fel a légzsákot. Kezdetben sűrített gázt alkalmaztak, de az nem volt elég gyors. Később pirotechnikai eszközzel, gyutacsként is használt nátrium-aziddal (NaN3) működtették, ami a természetben nem fordul elő. Előállítása forró nátrium-amidból dinitrogén-oxiddal: 2NaNH2 + N2O = NaN3 + NaOH + NH3

A légzsák felfújási rendszere nátrium-azidot (NaN3) kálium-nitráttal (KNO3) reagáltat, hogy nitrogén gázt termeljen. A nitrogén forró kiáramlása fújja fel a légzsákot. A zsák akár 300km/h sebességgel is kirobbanhat.

A légzsák felfújódási folyamatának szilárd "hajtóanyaga" NaN3, KNO3 és SiO2 keveréke. Amikor a kocsi frontálisan ütközik, reakciók sorozata játszódik le a gáz generátorban, ami nitrogén gázt termel, hogy megtöltse a légzsákot és az igen mérgező NaN3-ot ártalmatlanítsa. A nátrium-azid (NaN3) 300°C-on nátrium fémmé és nitrogén gázzá (N2) tud lebomlani:    2NaN3 --> 2Na + 3N2

A sebesség csökkenését észlelő érzékelő egy elektromos impulzus segítségével gyújtja be a gáz-fejlesztő keveréket, létrehozva ezzel azt a magas hőmérsékletet, amely szükséges a NaN3 elbomlásához. Az előállított nitrogén gáz ezután megtölti a légzsákot.

A KNO3 és a SiO2 jelenlétének az a célja, hogy egy ártalmatlan anyaggá átalakítva eltávolítsa a szobahőmérsékleten erősen reaktív és potenciálisan robbanékony nátrium fémet. Először a nátrium a kálium-nitráttal (KNO3) reagálva kálium-oxidot (K2O), nátrium-oxidot (Na2O) és további nitrogén gázt termel: 10Na + 2KNO3 --> K2O + 5Na2O + N2

Ebben a második reakcióban keletkezett nitrogén szintén a légzsákot tölti fel; a végső reakcióban a fémoxidok (Na2O és K2O) szilícium-dioxiddal (SiO2) reagálnak, hogy ártalmatlan és stabilis szilikát üveget képezzenek.

Amikor a légzsák kinyílik, a légzsákban található gázgenerátorban található vegyi anyagok reakciója során keletkező gázok töltik fel a légzsákot. A légzsák kinyílását a járműben található szenzorok érzékelik, amelyek az ütközés erejétől függően aktiválják a légzsákot. A felfúvódás akkor történik meg, ha akkora ütközési erő jön létre, mint ami akkor tapasztalható, amikor például kb.16-24 km/h-val egy téglafalba belerohanunk Egy mechanikus kapcsoló átbillen, amikor egy tömeg elmozdul és egy elektromos kapcsolatot zár, ami jelzi az érzékelőnek, hogy ütközés történt. Az érzékelő egy mikrochipbe épített gyorsulásmérőtől kapja az információkat. A kirobbanást követően a zsákban lévő nyomás csökken és a zsák némileg leereszt, hogy egy puhább felületet hozzon létre, amivel "egészségesebb" az emberi testnek találkozni, mint a magas belső nyomás által létrehozott kemény felületettel. A légzsák kinyílása után a légzsákban található gázok elkezdenek lassan kiáramlani, majd a légzsák felfújt állapotából lassan visszatér az eredeti állapotába.

A légzsák "zsákját" általában poliészterből vagy nylonból készítik, amelyek nagy szakítószilárdsággal rendelkeznek.

Az első típusú légzsákok a mai modern gépjárművek két elülső légzsákkal vannak felszerelve - a vezető számára (a kormánykerékbe beépítve), és az első utasülésen utazó számára (az elülső panel felső részébe beépítve). Az ún. adaptív légzsákok az ütközési erő mértékének megfelelően két- vagy több fokozatban nyílnak ki. Az utasoldali első légzsákokat az esetek döntő többségében ki lehet kapcsolni. A legtöbb oldalsó légzsák az első ülések háttámlájába van beépítve. Bizonyos gépjármű felszereltségi változatok esetében a hátul utazók számára is be vannak építve oldalsó légzsákok. A mai modern légzsákok két kamrából állnak: egy keményebb és egy puhább kialakításúból. A keményebb a test medence részét védi, a másik a mellkast. Térd típusú légzsákok is léteznek, amelyek közül az egyik a vezető számára van beépítve a kormánykerék alá, a másik pedig az első utasülésen lévő utas számára, kesztyűtartó alá van beépítve. Függöny típusú légzsákok is vannak, amelyek az adott gépjármű modelltípusától és felszereltségi változatától függően a tető első és hátsó részében is be lehetnek építve, illetve az oszlopok közé is. Gyalogosok védelmére szolgáló légzsákok is léteznek, amelyek csökkentik a sérülés mértékét a gépjárművel történő ütközés, közúti baleset esetén.

A legújabb légzsák rendszerekben a mérgező tulajdonsága miatt már kezdik elhagyni a nátrium-azidot. Például sűrített gázt (hélium vagy argon) is használnak. Itt a pirotechnikai eszközből keletkező nagy nyomású nitrogéngáz átszakít egy membránt, kiszabadítva a palackban tárolt gázt.

Forrás:

https://club.autodoc.hu/magazin/mi-a-legzsak-leiras-es-mukodesi-elv

https://totalcar.hu/szotar/legzsakok_mukodese/

https://www.vezess.hu/top-10/2018/06/13/top-10-erdekes-tenyek-az-eletmento-legzsakokrol/#

https://www.kokel.mke.org.hu/images/docs/2006_2/2006-2kiny.pdf