بخشی از مقاله
طراحی و ساخت قرص سوخت ایربگ (کیسه هوا) اتومبیل
چکیده
این اختراع مربوط به قرص سوخت، براي تجهیزات ایمنی پیروتکنیک مانند مدول هاي ایربگ و مبدل هاي گازي میکرو و جرقه زن (گیرانه) می باشد. این قرص هاي سوخت ، داراي شکلی استوانه اي است و با پرس خشک یک ترکیب سوختی پودري، ایجاد می گردد. قرصهاي پیشرانه پیروتکنیکی وزنی در حدود پنج و نیم گرم دارند. در این تحقیق 25 فرمول با مواد پیروتکنیکی شامل سدیم آزید (SA)، اکسید مس (CuO)، آلومینیوم پرکلرات (AP)، اکسید آهن (Fe2O3) و دي اکسید سیلسیوم (SiO2) و بایندر پلی استري (PB) طراحی شد. نمونه ها در محفظه احتراق محترق گردیدند، گازهاي خروجی از جمله میزان N2 که معمول ترین گاز به منظور باد کردن کیسه هواي خودرو است، بوسیله دستگاه آنالیز گاز اندازه گیري شد.
استفاده از مقادیر کاتالیزوري اکسید آهن، و اکسید سیلسیوم موجب افزایش سرعت سوزش و در نتیجه افزایش مقدار گاز N2 گردید. زمان سوزش قرص هاي تولید شده، 30 میلی ثانیه برآورد گردید، که با زمان مناسب براي هدف موردنظر تطبیق داشت. سوخت بهینه طراحی شده داراي توانائی تولید حجم گاز زیاد، دماي احتراق کم، تولید گازهاي غیرسمی، ذرات جامد کم در محصولات احتراق، سرعت سوزش بالا، افروزش ساده و سریع و نهایتاً عمر مناسب می باشد.
کلمات کلیدي
ایربگ، مبدل هاي گازي، پیشرانه پیروتکنیکی، دي اکسید سیلسیم، بایندر پلی استري، زمان سوزش
-1 مقدمه
سیســتم کیســه هـــوا یکــی از جدیـــدترین سیســتم هـــایی اســـت کـــه در اکثـــر خودروهـــایی کـــه اســـتانداردهاي جهـــانی را رعایـــت مـــی نماینـــد بکـــار مـــی رود . کیســـه هـــوا نقـــش
بســـیاري در تصـــادفات بـــازي مـــی نمایـــد در حـــال حاضـــر کمربنــد ایمنــی، کمربنــد ســفت کــن و کیســه هــوا مــوثرترین سیســـتم هـــاي محافظـــت در هنگـــام تصـــادف شـــدید بشـــمار مــــی رونــــد. وقتــــی ســــرعت اتومبیــــل از 40 کیلــــومتر در ســـاعت بیشـــتر باشـــد، کمربنـــد بـــه تنهـــایی کـــافی نیســـت .
تحقیقـــات پـــس از حـــوادث راننـــدگی نشـــان داده اســـت کـــه در 68 درصــد مــوارد کیســه هــوا ســطح خــوبی را تــامین مــی کنــد . بــر اســاس بررســی هــاي بــه عمــل آمــده، پــیش بینــی مــی شــود کــه اگــر خودروهــا در سرتاســر جهــان بــه کیســه هــوا مجهــز شــوند، تعــداد مقتــولان حــوادث راننــدگی در هــر سال بیش از 50000 نفر کاهش می یابد.[1]
روشـــی کـــه امـــروزه بـــراي ســـاخت کیســـه هـــوا متـــداول تراســـت مجتمـــع کـــردن اجـــزاي لازم بصـــورت یـــک واحـــد اســت. بـــدین ترتیــب مقـــدار سیمکشــی و اتصـــالات کـــاهش و اعتمادپـــذیري سیســـتم افـــزایش مـــی یابـــد . نـــوع سیســـتم پـــایش را نیـــز بایـــد در کیســـه هـــوا تعبیـــه کـــرد، زیـــرا ایـــن کیســه را نمــی تــوان امتحــان کــرد و اصــولا فقــط یکبــار کــار می کند .[2]
-2 کیسه هوا
وقتی خودرویی با سرعت حدود 35 کیلومتر در ساعت با سر تصادف کند رویدادهاي زیر به ترتیب رخ می دهند (شکل.(1
شکل.1 طرزکار کیسه هوا
١- پــــیش از برخــــورد راننــــده در وضــــعیت عـــــادي نشسته است.
٢- در حـــدود 15 میلـــی ثانیـــه پـــس از برخـــورد خـــودرو بــه شــدت شــتاب منفــی پیــدا مــی کنــد و کیســه هــوا در استانه راه اندازي قرار می گیرد .
-3 مشـــتعل ســـاز ســـوخت موجـــود در بـــاد کننـــده را مشتعل می کند.
- 4 پــس از حــدود 30 میلــی ثانیــه تــاي کیســه هــوا بــاز مــی شــود در ایــن لحظــه بــا مچالــه شــدن بخــش هــاي از جلــو خــودرو راننــده بــه جلــو پرتــاب شــده و کمربنــد ایمنــی بسته به نوع آن قفل یا سفت شده است.
- 5 در حـــدود 40 میلـــی ثانیـــه پـــس از برخـــورد کیســـه هـــوا کـــاملا بـــاد شـــده اســـت و انـــدازه حرکـــت راننـــده را جذب می کند .
-6 در حـــدود 120 میلـــی ثانیـــه پـــس از برخـــورد راننـــده بــه عقــب بــر مــی گــردد و بــا کیســه هــوا از ســوراخ هــاي جانبی آن خالی می شود تا راننده دید پیدا کند .
کیســه هــواي سرنشــین نیــز بــه همــین ترتیــب کــار مــی کنــد کیســه هــوا را بــه صــورتهاي مختلــف نصــب مــی کننــد و متـــداول تـــر از همـــه نصـــب همـــه اجـــزا در وســـط فلکـــه فرمـــان اســـت بـــه هـــر حـــال اســـاس کـــار تفـــاوتی نمـــی کند.[3]
1-2 اجزا و مدار کیسه هوا
اجزاي اصلی سیستم کیسه هوا عبارت اند از -1 کیسه هواي راننده و سرنشین -2 چراغ هشدار دهنده -3 کلیدهاي صندلی سرنشین -4 باد کننده آتشی -5مشتعل ساز -6 حسگرهاي ضربه
-7 واحد کنترل الکتریکی
کیســـه هـــوا از پارچـــه نـــایلونی ســـاخته شـــده اســـت و از داخــل اســتر دارد پــیش از ان کــه کیســه هــوا بــاد شــود تــا شــده اســت و زیــر درپــوش مناســبی قــرار دارد ایــن پوشــش بــا خطــوط گسســت خاصــی طراحــی شــده اســت در اطــراف کیســـه هـــوا ســـوراخ هـــاي تعبیـــه شـــده اســـت کـــه پـــس از عمــل کــردن کیســه بــه ســرعت بــاد آن را خــالی مــی کننــد حجـــم کیســـه هـــواي راننـــده در حـــدود 60 لیتـــر و حجـــم کیسه هواي سرنشین در حدود 160 لیتر است.[4]
شکل دقیق هر دو کیسه هوا و مکانیسم عملکرد آنها در زیر آورده شده است (شکل:(2
شکل .2 نماي برش خورده از محفظه هاي احتراق سمت شاگرد (سمت بالا) و راننده (سمت پایین)
محفظه هاي احتراق پیروتکنیک در دو نوع ساخته می شوند، یکی سمت شاگرد و دیگري سمت راننده .[5] در شکل 2 نماي برش خورده از محفظه هاي احتراق سمت شاگرد و راننده نمایش داده شده است.
-2-2 اجزاي محفظه احتراق سمت راننده
در شکل 3 اجزاي محفظه احتراق سمت راننده نمایش داده شده است . مطابق شکل، محفظه احتراق بصورت دو زمانه بوده و دو آغاز گر و دو محفظه سوخت جداگانه دارد .[6]
شکل .3 اجزاي محفظه احتراق سمت راننده
کیســه هــواي سرنشــین نیــز بــه همــین ترتیــب کــار مــی کنــد کیســه هــوا را بــه صــورتهاي مختلــف نصــب مــی کننــد و متـــداول تـــر از همـــه نصـــب همـــه اجـــزا در وســـط فلکـــه فرمان است به هر حال اساس کار تفاوتی نمی کند.
-3-2 مراحل عملکرد محفظه احتراق سمت راننده
در شکل 4 مراحل عملکرد محفظه احتراق سمت راننده نمایش داده شده است. مطابق شکل، ابتدا در مرحله اول (شکل-4 بالا ) خرج اصلی منفجر شده قرص هاي اطراف محفظه را منفجر می کند و سپس اگر برخورد شدید باشد، در مرحله دوم (شکل-4 پایین) قرص-هاي تعبیه شده در مرکز محفظه احتراق منفجر میشوند.
شکل .2 مراحل عملکرد محفظه احتراق سمت راننده مرحله اول (بالا) و مرحله دوم (پایین)
-4-2 اجزاي محفظه احتراق سمت شاگرد
در شکل5 اجزاي محفظه احتراق سمت راننده نمایش داده شده است . مطابق شکل، محفظه احتراق سمت شاگرد نیز بصورت دو زمانه بوده و دو آغاز گر و دو محفظه سوخت جداگانه دارد.
شکل5
-5-2مراحل عملکرد محفظه احتراق سمت شاگرد
در شکل هاي 6 و 7 مراحل عملکرد محفظه احتراق سمت شاگرد نمایش داده شده است. مطابق شکل، ابتدا در مرحله اول (شکل(6 خرج اصلی منفجر شده و قرص هاي حلقوي را منفجر می کند و
سپس اگر برخورد شدید باشد، در مرحله دوم (شکل (7 قرص هاي کمکی نیز منفجر می شوند.
شکل. 6 مراحل عملکرد محفظه احتراق سمت شاگرد مرحله اول
شکل .7 مراحل عملکرد محفظه احتراق سمت شاگرد مرحله دوم
مـــدار پـــایش ایـــن سیســـتم یـــک چـــراغ هشـــدار دهنـــده دارد ایـــن چـــراغ راننـــده را از خرابـــی سیســـتم مطلـــع مـــی کنــــد و بخــــش مهمــــی از مــــدار پــــایش اســــت بعضــــی از ســـازندگان بـــراي افـــزایش اعتمـــاد پـــذیري سیســـتم هشـــدار دهنــده از دو چــراغ اســتفاده مــی کننــد بــا اســتفاده از کلیــد کــه در طــرف سرنشــین (طــرف شــاگرد) قــرار دارد مــی تــوان از عمــل کــردن کیســه هــواي ایــن صــندلی وقتــی سرنشــین نــدارد جلــوگیري کــرد ایــن نکتــه بــه ویــژه در مــورد کیســه هــاي هــواي برخــورد از بغــل صــدق مــی کنــد کــه در بخــش بعــد بــه اختصــار آن هــا را شــرح مــی دهــیم بــاد کننــده اتشــی
و مشــتعل ســاز را مــی تــوان بــا هــم بررســی کــرد بــاد کننــده کیســـه هـــواي راننـــده در وســـط فلکـــه فرمـــان تعبیـــه شـــده اســت ایــن بــاد کننــده حــاوي تعــدادي قــرص ســوخت اســت کــه در یــک محفظــه احتــراق قــرار دارنــد مشــتعل ســاز از خــازن هـــاي پـــر تشـــکیل مـــی شـــود کـــه جرقـــه اي بـــراي اشــتعال ســوخت ایجــاد مــی کنــد قــرص هــاي ســوخت بــه ســـرعت مـــی ســـوزند و مقـــدار معینـــی گـــاز نیتـــروژن بـــا فشــار معــین تولیــد مــی کننــد ایــن گــاز از فیلتــري مــی گــذرد
و وارد کیســـه هـــوا مـــی شـــود و آن را بـــاد مـــی کنـــد وقتـــی کیســه بــاد شــد از زیــر پوشــش خــود بیــرون مــی زنــد پــس از
