關于汽車保護傘

李嘉泉　麥燕強　周國祥

一、課題背景

1952年，美國賓夕法尼亞州工程師約翰·赫特里特在一次交通事故后萌發了設計安全裝置的想法，最終，安全氣囊的雛型產生了。不斷的完善使得安全氣囊挽救了許多人的生命。但對于安全氣囊，我們了解的并不多，因此，我們在好奇心的驅使下決定以團體的力量來對其進行探究，擴大視野，增長知識。

二、研究國的

1．對汽車安全氣囊有一個初步了解；

2．對未來汽車安全氣囊的展望；

3．提出安全氣囊在其他領域的應用的創新設想；

4．增長知識，擴大視野；

5．在探究中學會團結、學習、創新和提高解決問題的能力。

三、研究的過程和方法

1．審定并提出方案：關于汽車的保護傘一安全氣囊的探究；

2．通過查閱資料和調查訪問，了解汽車安全氣囊的基本原理等；

(1)通過圖書館、書店和互連網收集有關安全氣囊的資料；

(2)通過網上論壇和遠程對話等形式向專家請教和探討有關問題；

(3)到汽車維修中心請教專業人士：

(4)“運用頭腦風暴法”在小組內討論，提出自己的觀點。

3．對未來安全氣囊的用途和改善提出設想和可行性建議。

四、汽車安全氣囊的奧妙

1．安全氣囊的功能

在乘員使用安全帶的情況下，氣囊有助于減輕胸、頭和面部在碰撞時受傷的嚴重性。當汽車發生前碰撞時，首先是汽車要停止運動，車內乘員在慣性力作用下仍以原來速度繼續向前運動。如果此時裝在轉向盤或儀表板內的氣囊充氣彈出，它就可以保護乘員減少其與車內物相碰的可能性，更均勻地分散頭、胸的碰撞力，吸收乘員的運動能量，從而起到補充安全帶效果的作用。因此氣囊主要在緩沖前碰撞或近似前碰撞嚴重性方面，提供補充保護作用。實際事故統計表明，僅有10％左右的事故能使氣囊充氣。

2．氣囊在車內的標識

駕駛員氣囊放在轉向盤轂內，有一個完整光潔的裝飾外罩；乘客氣囊則藏在儀表板內，在發生前碰撞或近似前碰撞事故時，固裝在組件內的氣囊以規定方式沖破外罩充氣膨脹。

在轉向盤外殼和儀表板上刻有“Air Bag”或縮寫“SRS”(輔助乘員保護系統)或“SIR”(輔助充氣保護系統)，表明該車裝有氣囊。

裝有駕駛員用氣囊的轎車儀表板上有一個指示燈，向駕駛員表明氣囊系統狀態，汽車用戶手冊上說明了該指示燈的功能。

3．氣囊系統的工作原理

典型的氣囊系統包括三個組成部分，在發生足夠嚴重的前碰撞或近似前碰撞事故時(相當于以大于16km／h的速度與一剛性壁正面碰撞)，車上的探測碰撞點火裝置主動將突然減速信號傳遞給氣體發生器的引爆裝置，使相關物質(生成氮氣，在乘員前方氣囊充氣，充滿氣囊所用時間不到0．05秒。氣囊充氣前折疊在轉向盤轂內和儀表板內，充氣時先將保護外罩自動充開。氣囊的側面有排氣孔，當乘員碰壓膨脹的氣囊時，囊內氮氣排出，原來較熱的氣體在排出后快速冷卻，吸收乘員向前運動的能量。

五、對未來汽車安全氣囊的設想

1．把安全氣囊應用于保護汽車本身

現代汽車安全氣囊只用于保護車內乘客，對汽車本身并無保護作用，我們提出把氣囊安裝在汽車車身周圍，并用智能電腦控制或者由駕駛者本身控制。當汽車發生的意外已不能避免時，駕駛者或者電腦就可以及時打開安全氣囊，打開的氣囊可避免汽車其他物體的直接碰撞，而氣囊吸收這一過程產生的能量，保護了駕駛者及車輛的安全。其次，我們還可以利用氣囊來挽救落水的汽車，汽乍意外掉入水中時，在智能電腦的控制下迅速打開安全氣囊，這樣汽車就能漂浮在水面上，駕駛者就有足夠的時間逃生，汽車也不會被毀壞，這就達到了保護汽車的安全和駕駛者的安全的雙重目的。

2．把安全氣囊運用到船、飛機等交通工具上

船本身的保護設施并不完善，兩船相撞的意外也時有發生。船在水上的行動并不靈敏，一些時候，兩船相撞的事故似乎不可避免。為此，我們設想把安全氣囊安裝在輪船上，在發生相撞時，能夠利用安全氣囊來緩解船的相撞力，把意外造成的傷亡減少到最低。1967年，蘇聯宇航員科馬洛夫乘坐的聯盟1號飛船返回地面時，因降落傘未打開，成為航天殉職的宇航員，這時的飛船作自由落體運動，其速度多快是可想而知的。假設，聯盟1號上裝有大型的安全氣囊，如果降落傘不能打開，可以打開安全氣囊，飛船著陸時，安全氣囊可以吸收飛船在這一運動過程中的能量以保護飛船不被撞毀，宇航員也就可能幸免罹難。

3．安全氣囊在衣服上的利用

人口老齡化正在成為當今世界的人口問題之一，這就意味著我們的社會中的老年人將越來越多，關注老年人的身體健康也就顯得比較重要了。根據老年人的身體狀況我們設想在老年人的衣服上裝上安全氣囊，氣囊由同時裝在衣服上的微型電腦控制，當老人行走時意外滑倒時，微型電腦立即做出反應，打開安全氣囊……那老人就再也不用當心骨折等致命的傷害了，甚至可以像年輕人一樣歡快地行走。

4．根據網槍的原理制造安全氣囊槍

近來經常看到警察在抓罪犯時用的一種新式武器網槍，此槍可以用發射用高新材料制成的特殊子彈，在其接近目標時形成一張網把罪犯網住。那么我們完全可以用同樣原理制成發射安全氣囊槍，當看到兩車有相撞危險或高空墮物或人時，向其落點發射氣囊彈，達到保護人員生命財產安全的目的，同樣救生員也可以向落水者發射救生氣囊彈，對溺水者進行遠距離救護，用最短的時間挽救生命。

5．用納米材料制成更先進的安全氣囊

現在安全氣囊受制造材料的強度和性能的限制，應用范圍還不夠廣泛，如果能夠結合現代高科技納米技術，尋找新一代的高強度、高彈性、小體積、小質量新型材料制成安全氣囊，使其有著更廣泛的應用，使安全氣囊不但能保護人類的安全，還能在更多情況下保護財產安全，讓安全氣囊真正成為人類生命和財產安全的保護神。

(指導老師周兆富)