Přeskočit na obsah

Cookies 🍪

Tato stránka používá cookies, které vyžadují souhlas.

Dozvědět se více

Tato stránka je také k dispozici v English.

Zur Powderguide-Startseite Zur Powderguide-Startseite
Vybavení

EquipmentCheck | Batoh

Co se skrývá za různými systémy?

09. 01. 2025
Teja Stüwe
Nebezpečí lavin nás milovníky zimních sportů provází, ale moderní vybavení, jako je lavinový batoh s airbagem, může výrazně zvýšit šance na přežití v nouzi. Různé vědecké studie zkoumaly, jak účinné lavinové airbagy skutečně jsou. Ve studii o účinnosti lavinových airbagů, kterou provedli Haegeli et al. (2014)[1], bylo zjištěno, že nafouknutý airbag může zabránit přibližně polovině všech úmrtí obětí laviny, které zasáhne lavina o velikosti 2 nebo větší. Zjištěná míra nenasazení airbagu činí 20 %, a je tedy limitujícím faktorem airbagu.

Základy

Lavinové airbagy využívají takzvaný efekt brazilského ořechu (známý také jako efekt müsli): Při protřepávání směsi stoupají větší částice, například para ořechy, nahoru, zatímco menší částice, například arašídy, sklouzávají dolů. Zjednodušeně lze vysvětlit, že jakmile se směs protřepe nebo pohne, malé částice spadnou do mezer mezi většími částicemi. Tento jev je snadno pozorovatelný - jeho přesné fyzikální pozadí však zůstává záhadou, která vědce dodnes mate. Batoh využívá právě tohoto efektu. Nafouknutím zvětšíte svůj vlastní objem, a tím i pravděpodobnost, že zůstanete na povrchu laviny. Při nošení lavinového airbagu byste si však měli být vědomi toho, že tento efekt nemusí v určitých situacích vůbec fungovat, a proto nezvyšuje vaše šance na přežití. Můžete se vžít do pozice brazilského oříšku a krátce zvážit, zda nyní máte oproti "oříškům" výhodu, či nikoliv. Příkladem situací, ve kterých airbag neposkytuje žádnou výhodu, jsou terénní nástrahy, jako jsou hluboké jámy nebo příkopy. Batoh s airbagem v takových případech nepomůže, protože terén sbírá sníh v prohlubních nebo za překážkami. V důsledku toho může být uživatel i přes vztlak zasypán nebo uvězněn. Dalším příkladem jsou laviny z mokrého sněhu: Zde největší nebezpečí nespočívá ani tak v zasypání, jako spíše v síle laviny, která může způsobit vážná mechanická zranění, zlomeniny kostí nebo vnitřní poranění.

Lze rozlišovat mezi různými typy airbagových balonů. Většina systémů používá mono airbag, který se liší objemem v závislosti na modelu. V současné době však byly vyvinuty i dvoukomorové systémy. Společnost ABS představila takzvaný TwinBag, u kterého se nafukují dva samostatné balónky airbagu. Také Arva Reactor má systém dvojitých airbagů se dvěma samostatnými komorami. Pokud je jeden z airbagů poškozen, druhý nadále poskytuje ochranu. Společnost Mammut vyvinula takzvaný Ochranný airbagový systém, který chrání oblast hlavy a poskytuje tak dodatečnou ochranu proti úrazu, aby se zabránilo mechanickým zraněním.

Lavinové airbagové systémy lze také rozdělit na mechanické a elektronické systémy. Mechanické systémy se dále dělí na systémy s tlakem plynu a systémy s tlakem vzduchu. V případě elektronických systémů se rozlišují systémy napájené z baterií a superkondenzátorů. Základní fyzikální principy těchto systémů rozhodují o výhodách a nevýhodách na nich založených, proto stojí za to nahlédnout do jejich zákulisí.

Mechanické systémy

Mechanické lavinové airbagy se vyznačují snadným použitím, protože se nemusí zapínat. Skládají se z ručního spouštěče, který se aktivuje zatažením za rukojeť. Buď mechanická, nebo pyrotechnická aktivace otevře plynovou kartuši a stlačený plyn (vzduch, dusík, argon nebo oxid uhličitý) pak proudí do airbagu a nafoukne jej.

U mechanických aktivačních systémů se airbag aktivuje rukojetí se systémem vytahování drátů: Zatažením za rukojeť se napne lanko, které spustí pružinu. Ta pohání jehlu, která propíchne kazetu a uvolní plyn, který airbag naplní.

Při pyrotechnickém spouštění obsahuje rukojeť výbušné zařízení, které po zatažení spustí malý výbuch. Kovový kolík, na který tlačí výbušné zařízení, nakonec propíchne kartuši a plyn unikne. Po takovém spuštění je nutné vyměnit jak kartuši, tak rukojeť spouště. Pyrotechnické spouštěcí mechanismy se dnes používají pouze u ABS lavinových batohů. Venturiho efekt nastává, když se při zúžení zvýší rychlost plynu, což způsobí pokles tlaku. Tento jev lze popsat pomocí Bernoulliho rovnice. Díky tomuto nižšímu tlaku je vzduch nasáván zvenčí. Přibližně třetinu nafouknutého airbagu tvoří plyn v kazetě, zatímco dvě třetiny jsou naplněny okolním vzduchem.

Kazety mají obvykle tlak mezi 200 a 300 bary a jsou vyrobeny z hliníku, oceli nebo karbonu, v závislosti na výrobci. Někteří výrobci dokonce nabízejí jak dražší, lehčí kartuše z uhlíku, tak levnější, těžší verzi z oceli nebo hliníku. Jaký je však rozdíl mezi systémy s tlakovým vzduchem, stlačeným dusíkem, argonem nebo oxidem uhličitým? Tlakové vzduchové systémy jsou nejjednodušší, a proto je jejich plnění nejlevnější. Naproti tomu většinu tlakových plynových kartuší musí výrobce kompletně vyměnit nebo doplnit. Kromě toho jsou tlakovzdušné systémy funkčně shodné se systémy s tlakovými plyny. S ohledem na volbu plynu v kartuši vyvstává otázka, jak se snižuje šance na přežití v případě zasypání, pokud je airbag nasazen, ale následně poškozen. V dýchací dutině byste pak mohli vdechovat buď normální vzduch, nebo plyn, jako je oxid uhličitý, dusík nebo argon - plyny, které mohou snížit obsah kyslíku. Za těchto okolností mohou mít systémy s přetlakovým vzduchem výhodu oproti systémům s přetlakovým plynem. Mezi systémy s přetlakovými plyny mají systémy s oxidem uhličitým ještě jednu zvláštní vlastnost. Na rozdíl od jiných plynů je oxid uhličitý pod tlakem v kapalném stavu. Tím se výrazně ušetří objem, což umožňuje použití menších kartuší - jasná výhoda z hlediska velikosti a hmotnosti balení. V systémech na bázi oxidu uhličitého může oxid uhličitý v chladných podmínkách při rychlé dekompresi částečně zmrznout. To způsobí, že se v kazetě usadí suchý led, který může bránit procesu nafukování. Systém Alpride 2.0 je jediným systémem na trhu, který využívá oxid uhličitý. Tento problém však byl vyřešen kombinací oxidu uhličitého s argonem - plynem, který méně snadno zamrzá. Díky tomu zůstává airbag spolehlivě funkční i při nízkých teplotách.

Tlakové kazety mechanických lavinových airbagů jsou při letecké přepravě klasifikovány jako nebezpečné zboží. Podle směrnic IATA (Mezinárodní asociace leteckých dopravců) může být v letadle přepravován jeden batoh lavinového airbagu s patronou na osobu. Batoh musí být zabalen tak, aby se zabránilo neúmyslnému spuštění, a airbagy musí být vybaveny přetlakovými ventily. V některých případech je rovněž vyžadováno předchozí oznámení. Výjimka platí pro lety do USA a Kanady a v rámci těchto zemí: zde musí být kazeta před letem zcela vypuštěna. Elektronický batoh s lavinovými airbagy lze naproti tomu přepravovat bez registrace a bez omezení.

Důležitým psychologickým aspektem mechanických lavinových airbagů je skutečnost, že opakované náklady na nasazení airbagu by mohly způsobit, že uživatel v nouzové situaci zaváhá. To je problematické zejména v případě, že si nejste jisti, zda případná lavina skutečně způsobí zasypání, nebo zda se jedná pouze o neškodný uvolněný sníh, který s ní sklouzne.

Jako přechod k elektronickým systémům je třeba zmínit systém ABS P.RIDE. Ačkoli je tento systém řazen do kategorie mechanických systémů, protože je vybaven tlakovou plynovou kazetou, obsahuje také elektrické komponenty, které umožňují spuštění partnera pomocí rádia. Elektrický zapalovač vytváří tlak, který způsobí propíchnutí plynové kartuše jehlou. Spouštěcí systém je napájen lithium-polymerovou baterií. Hlavní výhodou je, že výše zmíněná 20% míra nespuštění může být snížena spuštěním partnera. Tento systém má však také některé nevýhody: Všichni partneři na skialpech musí mít stejný batoh, systém obsahuje elektrické komponenty citlivé na teplotu a po náhodném spuštění může být nutné vyměnit kazetu a spouštěcí jednotku u všech partnerů.

Výhody mechanických lavinových airbagových systémů

  • Lehčí než elektronické systémy

  • Levější než elektronické systémy

  • Teplotně stabilní

  • Velký dosah

Nevýhody mechanických lavinových airbagových systémů
    • Jednorázové použití

    • Výměna plynové kazety

    • Nákladové náklady

    • Omezení při cestování vzduchem

    Následující tabulka obsahuje přehled současných mechanických lavinových airbagových systémů (k roku 2024) a klasifikaci spouštěcích mechanismů a systémů tlaku vzduchu nebo plynu popsaných v článku.

    Mechanické systémy

    Systém

    Spouštěcí mechanismus

    Obsah kazety*

    Značky

    ABS Easy Tech

    mechanické

    N2

    ABS

    ABS Solid/ P.RIDE

    pyrotechnický

    N2

    ABS

    Alpride 2.0

    mechanické

    CO2 a Ar

    ABS, Scott, Black Diamond, Ferrino

    Avabag

    mechanické

    N2 nebo tlak vzduchu

    Ortovox

    Plavecký airbag 2.0

    mechanický

    tlak vzduchu

    BCA

    Odnímatelný airbagový systém 3.0/ Ochranný airbagový systém 3.0

    Mechanický

    N2 nebo tlak vzduchu

    Mamut

    Reaktor 2.0

    Mechanický

    N2 nebo Ar

    Arva

    *N2 = dusík, Ar = argon

Elektronické systémy

Elektronické airbagy musí být před použitím nabité a zapnuté. Jakmile zatáhnete za rukojeť, mechanický kabel aktivuje nafukovací mechanismus. Baterie nebo superkondenzátor napájí vysokorychlostní ventilátor, který nasává okolní vzduch do airbagu.

Systémy napájené baterií

U systémů napájených baterií se energie chemicky ukládá a při spuštění airbagu se přeměňuje na elektrickou energii, která se následně vysokorychlostním ventilátorem přeměňuje na mechanickou energii a nafoukne airbag.

Jediným systémem poháněným bateriemi, který je dnes na trhu, je systém JetForce, který se používá v batohu Black Diamond a PIEPS. Systém JetForce využívá lithium-iontovou baterii, která umožňuje čtyři a více nasazení airbagu na jedno nabití. Umožňuje také doplňování airbagu v pravidelných intervalech (přibližně každých 20 sekund), což znamená, že jeho objem může být zachován i v případě poškození. Po třech minutách se airbag vyfoukne a vytvoří pro uvězněnou osobu přibližně 200litrovou dýchací dutinu, která může poskytnout významnou výhodu při přežití. Baterie Jetforce je údajně funkční až do -30 °C, ale velmi vysoké i nízké teploty zkracují její životnost. Při nižších teplotách klesá kapacita baterií, což snižuje energetický výkon. Baterie při nízkých teplotách fungují hůře, protože chemické reakce, při nichž vzniká elektrická energie, jsou zpomaleny. Tím se zvyšuje vnitřní odpor a snižuje kapacita baterie. V systému Jetforce je tato skutečnost kompenzována instalací baterie, která je ve skutečnosti příliš velká. Čtyři nafouknutí airbagu na jedno nabití jsou ve skutečnosti zapotřebí jen zřídka. Pokud však můžete airbag na jedno plné nabití použít čtyřikrát, můžete si být jisti, že bude spolehlivě fungovat i při nízkém stavu baterie a při velmi nízkých teplotách.

Jediným dalším systémem poháněným baterií, který se nikdy nedostal na evropský trh, byl Arc'teryx Voltair. Tento systém byl napájen lithium-polymerovou baterií. Takové baterie používají polymerní elektrolyt namísto kapalného elektrolytu a mají vyšší hustotu energie než běžné lithium-iontové baterie. Společnost Arc'teryx však nyní upozorňuje, že systém Voltair by se neměl používat při teplotách nižších než -20 °C. Špatná teplotní stabilita lithium-polymerové baterie byla rozhodujícím faktorem pro stažení výrobku z trhu.

Výhody bateriových systémů lavinových airbagů

  • Snadné a bezplatné testování

  • Žádné opakované náklady

  • Vícenásobná aktivace na jedno nabití baterie

  • Airbag se vypouští, a vytvoří tak dýchací dutinu se vzduchem

  • Žádná omezení při cestování vzduchem

Nevýhody lavinových airbagových systémů na baterie

    • Těžký systém

    • Dražší než mechanické systémy

    • Malý výběr

    • Pomalé nabíjení

    • Omezená životnost baterie

    • Výkon baterie se časem zhoršuje (extrémní teploty)

    .

Systémy poháněné superkondenzátory

V systémech poháněných superkondenzátory se energie ukládá elektrostaticky a při spuštění airbagu se přeměňuje na elektrickou energii, která se následně pomocí vysokorychlostního ventilátoru přemění na mechanickou energii pro nafouknutí airbagu.

Existují různé typy superkondenzátorů. V systémech lavinových airbagů se však používají tzv. dvouvrstvé kondenzátory. Dvouvrstvý kondenzátor ukládá energii elektrostaticky vytvořením dvojité vrstvy na rozhraní mezi materiálem elektrody a elektrolytem. Ve srovnání s bateriemi o stejné hmotnosti mají superkondenzátory pouze asi 10 % hustoty energie. Na druhou stranu je jejich hustota energie přibližně desetkrát až stokrát vyšší, což znamená, že superkondenzátory lze nabíjet a vybíjet podstatně rychleji. Rychlé vybíjení je ideální pro použití v airbagu. Superkondenzátory jsou také podstatně lehčí než běžné baterie a méně citlivé na teplotu, protože energie se ukládá elektrostaticky, nikoli chemicky. To znamená, že je lze používat v širokém rozsahu teplot, aniž by se snížil jejich výkon. Superkondenzátory mají stabilnější cyklus nabíjení a vybíjení, protože v nich neprobíhá chemická reakce, což jim zajišťuje dlouhou životnost. Mohou absolvovat miliony nabíjecích cyklů, aniž by ztratily výkon. Vzhledem k jejich omezené kapacitě pro ukládání energie je však na jednu nabíjecí jednotku možný pouze omezený počet aktivací. Proto systémy ovládané superkondenzátorem vyžadují také baterii, která udržuje úroveň nabití superkondenzátoru a může superkondenzátor dobíjet po spuštění airbagu, aby bylo možné provést více spuštění.

V současné době jsou na trhu tři systémy ovládané superkondenzátorem. Systém Alpride E1, Alpride E2 a systém Litric. Wobie Alpride E2 je novější a vylepšená verze systému Alride E1. Systém Alpride E2 se skládá ze tří dvouvrstvých kondenzátorů a dvou baterií AA. Díky tomu lze airbag používat až tři měsíce bez nutnosti dobíjení. Po nasazení airbagu lze superkondenzátor dobít do 40 minut z baterií AA (nebo do 20 minut pomocí přípojky).

Systém Litric se skládá z devíti dvouvrstvých kondenzátorů a nevyjímatelné, dobíjecí lithium-iontové baterie. Společnost Litric uvádí provozní dobu 90 hodin bez nutnosti dobíjení. Nabíjení lze provádět pouze pomocí elektrické přípojky a trvá 25 minut.

Výhody lavinových airbagových systémů napájených superkondenzátorem

  • Lehčí než systémy napájené bateriemi

  • Snadné a bezplatné testování

  • Rychlé nabíjení. a vybíjení

  • Dlouhá životnost

  • Méně citlivé na teplotu

  • Žádná omezení při cestování letadlem

Nevýhody lavinových airbagových systémů napájených superkondenzátory

    • Dražší než mechanické systémy

    • Omezený výběr

    • Omezené ukládání energie

    • Vyžaduje přídavnou baterii

    Následující tabulka obsahuje přehled současných elektronických systémů lavinových airbagů (k roku 2024) a jejich klasifikaci na systémy napájené baterií nebo superkondenzátorem, jakož i hmotnost systému.

Systémy napájené z baterie

Systém

provozovaný

Hmotnost systému

Značky

Jetforce

Liiontová baterie

1500g

Black Diamond, Pieps

Systémy poháněné superkapacitorem

Alpride E1

Superkapacitor,

2 baterie AA

1280 g

Black Diamond, Ferrino, Osprey, Scott

Alpride E2

Superkapacitor,

2 baterie AA

1140g

ABS, Alpride, BCA, Black Diamond, Deuter, Millet, Osprey, POC, Scott

Litr

Superkapacitor,

Li-Ion baterie

1100g

Arcteryx, Orthovox

[1] Haegeli, P., Falk, M., Zweifel, B., Procter, E., Jarry, F., Logan, S., Kronholm, K., Biskupic, M., & Brugger, H. (2014). Účinnost lavinového airbagu. Bergundsteigen

Poznámka

Tento článek byl automaticky přeložen pomocí DeepL a poté upraven. Pokud si přesto všimnete pravopisných či gramatických chyb nebo pokud překlad ztratil smysl, napište prosím mail redakci..

K originálu (Německy)

Související články

Komentáře