Un affettuoso abbraccio che ci salva la vita

Fig. 1

Di quale abbraccio parliamo? Che cosa può salvarci la vita?

La foto ci fornisce un indizio, stiamo per descrivere l’azione dell’airbag che è un dispositivo di sicurezza passivo, installato all’interno del volante, della plancia, dei sedili o del padiglione di un’automobile per proteggere i passeggeri dagli urti in caso di incidente stradale.

Cosa accade nel corso di un urto? 

La prima azione che compiamo salendo su un’auto è quella di allacciare la cintura di sicurezza; tale dispositivo, in caso di una brusca frenata, trattiene il nostro torace, ma lascia libera la testa e durante un urto le accelerazioni raggiungono valori anche 100 volte superiori all’accelerazione di gravità g. Di conseguenza per il conducente e il passeggero seduto davanti con tali accelerazioni è inevitabile battere il capo contro il volante o contro il cruscotto.

Due calcoli possono aiutare a comprendere meglio la situazione.

La nostra testa ha una massa di 5-6 kg e con un urto subisce un’accelerazione di circa 1000 m/ s ²; dalla legge fondamentale della dinamica si ricava

Abbiamo idea del significato di tale valore?

Una forza di 5000/6000 N corrisponde al peso di un carico di 500/600 kg sulla nostra testa!

Per attutire l’impatto ecco l’abbraccio salvifico di un cuscino gonfiabile che si apre davanti a noi.

Come funziona un airbag?

L’airbag, al momento di un violento urto, si gonfia in seguito ad una piccola esplosione, che produce azoto; l’esplosione è attivata da un microprocessore collegato con i sensori d’urto e gli airbag  di questo tipo sono detti pirotecnici. Il mercato propone anche un’altra alternativa, quella degli airbag ibridi. 

In questo secondo tipo, dopo l’urto, si attiva una seconda capsula che contiene del gas inerte precompresso che va a gonfiare il sacco; l’apertura risulta più veloce di quella dei pirotecnici e per questo motivo gli airbag ibridi sono utilizzati come airbag laterali, quando lo spazio fra occupante e porte è limitato e il pallone deve aprirsi il più velocemente possibile.

Altro fattore a vantaggio degli airbag ibridi è che necessitano di una quantità di carica minore di quelli pirotecnici per cui la loro produzione risulta meno costosa.

L’airbag aperto è un gonfio pallone che, come un cuscino, evita alla testa e ad altre parti vitali del corpo di andare a sbattere su elementi contundenti presenti nell’abitacolo.

Ma stiamo attenti, l’airbag riduce la probabilità di danni irreparabili, solo se la sua azione è parallela all’uso delle cinture di sicurezza. Se in una vettura sono presenti airbag e si viaggia senza cinture, l’abbraccio dell’airbag non solo sarà sostanzialmente inefficace, ma diventerà pericoloso e addirittura mortale!

Entriamo ulteriormente nei dettagli.

Il pallone dell’airbag, fatto di nylon, si gonfia molto rapidamente in una decina di millesimi di secondo (10 ms); è resistente ed elastico ed è dotato di fori posteriori attraverso i quali il gas esce lentamente subito dopo aver gonfiato il pallone, rendendo più morbida la superficie d’impatto.

Nel caso di urto ad alta velocità l’airbag non può assorbire completamente la quantità di moto residua nel corpo, ma la riflette parzialmente e di conseguenza la testa del passeggero è respinta all’indietro contro il sedile. A questo punto diventa fondamentale la presenza del poggiatesta che ferma il rimbalzo del capo, impedendo al collo di piegarsi e spezzarsi, fornendo al cranio un morbido piano d’appoggio.

Quanto vale l’accelerazione del moto di espansione dell’airbag e la sua velocità finale?

 La rapida espansione del gas si completa in 10-15 millesimi di secondo; supponendo un’espansione del cuscino di 20 cm possiamo calcolare il valore dell’accelerazione 

Un valore enorme… circa 400 volte l’accelerazione gravitazionale terrestre.

Per calcolare la velocità finale raggiunta dall’espansione utilizziamo la seguente legge del moto uniformemente accelerato.

A quale velocità di urto si apre l’airbag?

La velocità dell’urto è un fattore importante per determinare l’apertura dell’airbag e le case costruttrici indicano una velocità limite di circa 50 km/h.

Mettiamo in chiaro alcuni punti. 

É  vero che ad una velocità superiore ai 50 km/h in caso di urto l’airbag si dovrebbe aprire, ma solo se si tratta di un veicolo nuovo. Come molte altre parti dell’auto, l’airbag è una parte che andrebbe sostituita al trascorrere del tempo per cui un airbag con età superiore ai 10 anni non sarà efficiente come quello di un’auto nuova. 

Il problema dell’airbag è che  può essere usato una sola volta e, dopo il primo urto, deve essere sostituito. Diversamente da un paracadute non può essere ripiegato e inserito nuovamente nell’apposito vano.

Non si deve dimenticare, inoltre, che il comando di apertura viene dato dai sensori d’urto, che devono funzionare bene e innescare il processo di apertura solo se necessario. Non sono pochi i casi in cui auto parcheggiate e urtate da qualche parcheggiatore maldestro hanno visto i loro airbag aprirsi inutilmente, a causa di sensori tarati troppo sensibilmente!

Un po’ di storia

L’invenzione dell’airbag è datata 1952 a cura di John W. Hetrick che ne depose il brevetto negli Stati Uniti l’anno successivo e sviluppò l’idea dopo un incidente che lo coinvolse con la sua famiglia. Hetrick propose la sua invenzione a tutte le Case americane: nessuna gli rispose, ma tutte incuriosite  cominciarono a sperimentare in proprio dei dispositivi identici a quello ideato dall’ingegnere Hetrick.

Il brevetto arrivò a scadenza nel 1970 e, guarda caso,  tre anni dopo la  General Motors decise di utilizzare l’airbag su alcune versioni della Chevrolet “Impala”. Ciò significa che Hetrick non ebbe alcun guadagno per la sua geniale intuizione!

L’airbag entrò a far parte degli accessori di un’automobile solo nel 1973 e la prima vettura su cui venne montato fu l’americana Oldsmobile Toronado,  seguita da altri modelli della Buick e della Cadillac.

Ma gli americani, in quegli anni non erano pronti per un dispositivo di sicurezza come l’airbag. La prima accoglienza del mercato non fu positiva e l’opinione pubblica era particolarmente scettica. Le case automobilistiche lottavano in tutti i modi contro l’introduzione degli airbag, giudicati costosi e inutili. Inoltre i dispositivi di quegli anni accusavano alcuni malfunzionamenti che portavano ad attivazioni spontanee e non richieste.  Queste ragioni contribuirono alla scarsa popolarità degli airbag, tanto che nel 1977 vennero rimossi dalla lista degli optional della Toronado.

La prima auto europea a rendere disponibile “il cuscino salvavita” fu la Mercedes Serie S (W126) del 1981, con il nome di SRS – Supplemental Restraint System. 

Oggi, a oltre mezzo secolo dalla sua invenzione, l’airbag è presente su tutte le auto moderne, diventando un elemento indispensabile per la sicurezza dell’auto.

È del 2006 la prima utilizzazione dell’airbag anche in campo motociclistico e la si deve alla Honda che ha installato l’airbag sul suo modello turismo di punta, la Honda Goldwing.

Certo, l’ingegnere Hetrick non ebbe alcun riconoscimento economico  per la sua geniale intuizione, ma  non c’è dubbio che sia lui il padre “spirituale” degli airbag.

Solo a lui vanno il merito e la nostra riconoscenza per aver contribuito a salvare ogni giorno decine di vite in tutto il mondo!