كيس الهواء ما هو؟ وكيف يعمل؟

هو وسيلة أمان تتألف من كيس قماشي كبير ينتفخ بالهواء ويقوم بحماية الرأس والجزء العلوي من جسم راكب السيارة، أثناء حوادث الاصطدام الأمامية التي تدفع بجسم السائق والركاب إلى الأمام داخل العربة عند حدوثها.
إن انتفاخ كيس الهواء بسرعة أثناء هذا النوع من الحوادث يصد اندفاع رأس السائق والراكب الأمامي باتجاه لوحة قيادة السيارة، مما يقي أو يخفف من الأضرار الجسدية التي قد تطرأ من جراء هذا الاصطدام .
هناك مصطلح آخر يستخدم بدلاً من كيس الهواء وهو نظام التقييد التكميلي SRS" supplemental restraint system" ، وهناك مصطلح آخر يستخدم وهو النظام التكميلي القابل للنفخ"SIR" supplemental inflatable restraint .

تاريخ أكياس الهواء:
وسائل الأمان التي تعمل بشكل أوتوماتيكي في السيارات، مثل أكياس الهواء، وأحزمة الأمان التي تلتف تلقائياً حول الركاب، تعرف باسم أنظمة التقييد "الأمان" السلبية(passive restraint systems) ، وهي مطلوبة كمواصفات أساسية في جميع السيارات التي تباع حالياً في الولايات المتحدة الأمريكية والكثير من دول العالم.
في عام 1993 بدأت أكياس الهواء تنتشر في السيارات ولكن من جهة السائق فقط، أما في طرازات سيارات عام 1998 فقد بدأت أكياس الهواء تتوزع ليستفيد منها باقي ركاب السيارة، ففي بداية عام 1999 أصبحت القوانين في الولايات المتحدة الأمريكية تفرض على الصانعين تزويد الشاحنات الصغيرة والفانات أيضاً بأكياس هواء مزدوجة.
تعود براءة اختراع أول كيس هواء عام 1953 إلى المهندس الأمريكي جون هيتريك، حيث استعمل في ذلك الكيس الهواء المضغوط كي يفتح.
أكياس الهواء لا تقدم الحماية الكافية لوحدها دون أحزمة الأمان، فحزام الأمان يلعب الدور الأهم في إيقاف اندفاع الجزء العلوي من جسم الراكب أو السائق باتجاه لوحة القيادة (أثناء حوادث الاصطدام الأمامي) وكيس الهواء يمنع اصطدام الرأس، بكل الأحوال فإن أكياس الهواء تخفف إن لم نقل تمنع الأذى الحاصل من جراء اصطدام رأس السائق أو الراكب الأمامي بلوحة قيادة السيارة أو الزجاج الأمامي.
وقد تولت شركة مارتين مارياتا (Martin Marietta) التي تعرف الآن باسم مؤسسة لوكيد مارتين، عملية تجربة وتطوير أكياس الهواء في حقبة الستينيات، وقد كان النظام في ذلك الوقت موجهاً لحماية الطيارين ورواد الفضاء من الحوادث المفاجئة، ولكن النظام لم ينتج تجارياً في ذلك الوقت.
في بداية حقبة السبعينيات عملت كل من شركة فورد وشركة إتون (Eaton) معاً على تطوير نظام أكياس هواء للاستخدام في السيارات ولم ينتج هذا النظام تجارياً أيضاً. وقد أدى قرار فيدرالي أمريكي يقضي بإجبار صانعي السيارات بتزويدها بأنظمة أمان للحالات الطارئة بدفع مؤسسة جنرال موتورز إلى تقديم أول كيس هواء عام 1973. ومع ذلك تم تزويد 1000 وحدة من سيارات شيفروليه إمبالا بهذا النظام فقط. في عام 1974 عرضت GM أكياس الهواء كميزة اختيارية مقابل 225$ في جميع سياراتها، ولكن لم تبع إلا 10.000 سيارة مزودة بهذا النظام خلال الأعوام الثلاثة التي تلت هذا العرض، وتوقف بذلك عرض أكياس الهواء في السيارات.
إلى أن قامت شركة مرسيدس في عام 1984 وحتى عام 1986 بتقديم هذا العرض كتجهيز في جميع الموديلات المخصصة للبيع ضمن الولايات المتحدة الأمريكية.
عندما بدأت الحكومة الفدرالية الأمريكية بجعل أكياس الهواء ميزة إجباري في حقبة التسعينيات من القرن الماضي، كان على الصناع الأمريكيين تزويد سياراتهم بأكياس هواء قادرة على حماية شخص بالغ يزن 70 كغ، �ولا يرتدي حزام الأمان أثناء حادث اصطدام بسرعة 56 كم/س، ولكن قوة فتح الكيس أدت في بعض الأحيان إلى أضرار مميتة بالنسبة للأطفال وصغار السن. حصلت حوالي 80 حالة وفاة بعد ذلك في حوادث سرعات منخفضة بسبب انفتاح أكياس الهواء وكان جميع الضحايا من الأطفال بسبب تأثرهم بصدمة الكيس.
لذلك لا يجب على الأطفال تحت سن 12 عام الجلوس في المقعد الأمامي لسيارة مزودة بأكياس هواء لمرافق السائق، كذلك بالنسبة للبالغين الذين يبلغ طولهم أقل من 165 سم، يجب عليهم المحافظة على مسافة لا تقل عن 25 إلى 30 سم بين رؤوسهم وبين المقود أثناء قيادتهم لسياراتهم المزودة بأكياس هواء.
في عام 1998 تم إنتاج الجيل الثاني من أكياس الهواء التي تفتح بقوة أقل، وقد كان الهدف منها تقليل مخاطر الأذى الحاصل بسبب كيس الهواء في حوادث السرعات المنخفضة، قانون أمريكي جديد فرض على الصانعين تزويد سياراتهم بنظام لإيقاف عمل أكياس الهواء الأمامية في حال جلوس طفل صغير على مقعد مرافق السائق.

كيف يعمل كيس الهواء؟
يوجد عدة أنواع من أكياس الهواء، كيس الهواء الخاص بالسائق موجود داخل عجلة القيادة، وهو يفتح أثناء حادث الاصطدام الأمامي لمنع اصطدام رأس السائق بعجلة القيادة، أما كيس الهواء الخاص بالراكب الأمامي (مرافق السائق) فهو موجود داخل العلبة الأمامية التي توضع مقابل الراكب الأمامي على لوحة القيادة. إن كيس الهواء المخصص لمرافق السائق أكبر من ذلك المخصص للسائق ويتخذ شكلاً آخر. تحوي بعض السيارات أكياس هواء جانبية إضافية على الأبواب أو جانب المقاعد الأمامية، كما تحتوي على أكياس الهواء الجانبية تفتح أثناء حوادث الاصطدام الجانبية.
آخر اختراعات أكياس الهواء هو أكياس الهواء العلوية "ستائر"، وهي موضوعة في سقف السيارة بجانب شبابيك السيارة من الأعلى وتضيف حماية أكبر للرؤوس أثناء حوادث الاصطدام أو الانقلاب، كما باتت بعض السيارات الحديثة تحتوي على كيس هواء لركبة السائق.
ولكن أكياس الهواء لم تحل حتى الآن مشكلة حوادث الاصطدام الخلفية، حيث أنها لا تفتح في حال اصطدمت سيارة من الأمام بسيارة أخرى من الخلف.
تصنع أكياس الهواء عادة من النايلون أو البوليستر والمطاط، يطوى الكيس حسب نوعه داخل مكانه، إن انطلاق كيس الهواء يعتمد على أوامر تأتي من حساسات إلكترونية وكهربائية للاصطدام، حيث يعتمد مبدأ عمل حساسات الاصطدام على ملاحظة البطء أو التوقف المفاجئ الناتج عن الاصطدام، فعندما يحدث الاصطدام تصدر الحساسات تعليمات معينة إلى جهاز إلكتروني مهمته وصل التيار الكهربائي إلى جهاز تسخين، يقوم بتسخين سلك مفجر موضوع ضمن علبة معدنية تحوي حبيبات من أسيد الصوديوم، يقوم السلك بعملية تسخين حبيبات الصوديوم التي ونتيجة لخواصها الكيميائية تكون غاز النيتروجين بكمية كبيرة جداً، ويدفع الغاز المنتج إلى داخل الكيس الذي ينطلق مبعداً غطاء المقود أو لوحة القيادة إلى الأعلى، كل هذا يحدث خلال أول 20 إلى 35 ميلي ثانية بعد الاصطدام.
في بعض الأحيان عند حصول حادث أثناء القيادة بسرعة تتجاوز 320 كم/س قد يؤدي اندفاع كيس الهواء المفاجئ إلى خروجه من علبته بشكل كلي، في حين أن جزءاً منه يبقى ممسوكاً داخل العلبة في حالات الحوادث التي تحصل بسرعات عادية.
بعد انفتاح كيس الهواء بقليل، يخرج غاز النيتروجين من خلال ثقوب صغيرة خلف الكيس، مما يسمح للكيس بالتقلص خلال ثوانِ، وعادة ما توضع بودرة أو مسحوق الذرة حول الكيس أثناء طيه داخل حجرته كي لا يلتصق ببعضه.

أثناء انفتاح الكيس ينطلق دخان بسيط بسبب تكون غاز النيتروجين، الدخان المتشكل بالإضافة إلى البودرة تشكل غشاءً رقيقاً أبيض اللون على فرش السيارة، وهو قابل للتنظيف. عند حصول الحادث وانفتاح أكياس الهواء يجب أن تتم عملية إصلاحها وإعادة تركيبها من قبل مختص صيانة، تكلف هذه العملية عادة ما بين 400$ إلى 1000$، في بعض الأحيان قد تحتاج السيارة إلى تركيب حساسات اصطدام وجهاز تحكم جديد بعد الحادث.