EquipmentCheck | Lawinenairbag-Rucksäcke

Mechanische Systeme

Mechanische Lawinenairbags zeichnen sich durch ihre einfache Handhabung aus, da sie nicht eingeschaltet werden müssen. Sie bestehen aus einem manuellen Auslöser, der durch Ziehen an einem Griff aktiviert wird. Durch entweder mechanische oder pyrotechnische Auslösung öffnet sich die Gaskartusche und das komprimierte Gas (Luft, Stickstoff, Argon oder Kohlendioxid) strömt dann in den Airbag und bläst ihn auf.

Bei mechanischen Auslösesystemen wird der Airbag durch einen Handgriff mit Drahtzugsystem aktiviert: Ein Zug am Auslösegriff spannt ein Kabel, das eine Feder auslöst. Diese treibt eine Nadel an, die die Kartusche ansticht und so das Gas freisetzt, das den Airbag füllt.

Bei der pyrotechnischen Auslösung ist im Griff ein Sprengkörper enthalten, der durch das Ziehen eine winzige Explosion auslöst. Ein Metallstift, der durch den Sprengkörper angeschoben wird, durchsticht schließlich die Kartusche und das Gas tritt aus. Nach einer solchen Auslösung müssen sowohl die Kartusche als auch der Auslösegriff ersetzt werden. Pyrotechnische Auslösemechanismen werden mittlerweile nur noch in ABS  Lawinen Rucksäcken verbaut.

Die meisten mechanischen Airbag Systeme haben neben der Kartusche noch eine Venturi-Düse, welche bei einer Airbag-Auslösung zusätzlich Luft von außen ansaugt. Der Venturi-Effekt tritt auf, wenn sich bei einer Verengung die Geschwindigkeit des Gases erhöht und der Druck dadurch sinkt. Dies lässt sich mit der Bernoulli-Gleichung beschreiben. Aufgrund dieses geringeren Drucks wird Luft von außen angesaugt. Etwa ein Drittel des gefüllten Airbags besteht aus dem Gas der Kartusche, während zwei Drittel mit Umgebungsluft gefüllt sind.

Die Kartuschen haben üblicherweise einen Druck zwischen 200 und 300 bar und bestehen je nach Hersteller aus Aluminium, Stahl oder Carbon. Manche Hersteller bieten sogar sowohl eine teurere, leichtere Kartusche aus Carbon als auch eine billigere, schwerere Variante aus Stahl oder Aluminium an. Aber was ist nun der Unterschied zwischen Luftdruck, komprimierten Stickstoff, Argon oder Kohlendioxid Systemen? Luftdruck Systeme sind am einfachsten und daher am günstigsten wieder zu befüllen. Die meisten Gasdruck-Kartuschen hingegen werden komplett ausgetauscht oder müssen vom Hersteller wieder befüllt werden. Abgesehen davon sind Luftdruck Systeme funktionsgleich zu Gasdruck Systemen. Bezüglich der Wahl des Gases in der Kartusche stellt sich die Frage, wie sich die Überlebenschancen bei einer Verschüttung verringern, wenn der Airbag zwar ausgelöst, aber dann beschädigt wird. In einer Atemhöhle könnte man dann entweder normale Luft oder ein Gas wie Kohlendioxid, Stickstoff oder Argon einatmen – Gase, die den Sauerstoffgehalt verringern können. Unter solchen Umständen könnten Luftdrucksysteme einen Vorteil gegenüber Gasdrucksystemen bieten. Unter den Gasdrucksystemen haben Kohlendioxid Systeme noch eine besondere Eigenschaft.  Kohlendioxid liegt, im Gegensatz zu anderen Gasen, bei erhöhtem Druck in flüssiger Form vor. Dies spart deutlich an Volumen, wodurch kleinere Kartuschen verwendet werden können – ein klarer Vorteil hinsichtlich Packmaß und Gewicht. Bei Kohlendioxid-basierten Systemen kann es unter kalten Bedingungen bei schneller Dekompression zu teilweisem Gefrieren des Kohlendioxids kommen. Dabei setzt sich Trockeneis in der Kartusche ab, was den Aufblasvorgang behindern kann. Das Alpride 2.0 System ist das einzige auf dem Markt, das Kohlendioxid nutzt. Dieses Problem wurde jedoch gelöst, indem Kohlendioxid mit Argon kombiniert wird – einem Gas, das weniger leicht einfriert. So bleibt der Airbag auch bei niedrigen Temperaturen zuverlässig funktionsfähig.

Die Druckkartuschen mechanischer Lawinenairbags werden bei Flugreisen als Gefahrengut eingestuft. Laut IATA (International Air Transport Association)-Richtlinien darf pro Person ein Lawinenairbag-Rucksack mit Kartusche im Flugzeug transportiert werden. Der Rucksack muss so verpackt sein, dass eine unbeabsichtigte Auslösung ausgeschlossen ist, und die Airbags müssen mit Druckentlastungsventilen ausgestattet sein. In einigen Fällen ist zudem eine vorherige Anmeldung erforderlich. Eine Ausnahme gilt für Flüge in die USA und nach Kanada sowie innerhalb dieser Länder: Hier muss die Kartusche vor dem Flug vollständig entleert werden. Elektronische Lawinenairbag-Rucksäcke können hingegen ohne Anmeldung und ohne Einschränkungen transportiert werden.

Ein wichtiger psychologischer Aspekt bei mechanischen Lawinenairbags ist, dass die wiederkehrenden Kosten für das Auslösen eines Airbags dazu führen könnten, dass der Benutzer in einer Notsituation zögert. Dies ist besonders problematisch, wenn man sich bei einer möglichen Lawine unsicher ist, ob sie tatsächlich eine Verschüttung verursachen wird oder ob es sich nur um harmlosen Lockerschnee handelt, der mit rutscht.

Superkondensatorbetriebe Systeme

In Superkondensatorbetriebenen Systemen wird die Energie elektrostatisch gespeichert und beim Auslösen des Airbags in elektrische Energie umgewandelt, die dann durch den Hochgeschwindigkeitslüfter in mechanische Energie verwandelt wird, um den Airbag aufzublasen.

Es gibt verschiedene Arten von Superkondensatoren. In Lawinenairbag-Systemen werden jedoch sogenannte Doppelschichtkondensatoren verwendet. Ein Doppelschichtkondensator speichert Energie elektrostatisch durch die Bildung einer Doppelschicht an den Grenzflächen zwischen Elektrodenmaterial und Elektrolyten.  Im Vergleich zu Batterien gleicher Masse besitzen Superkondensatoren nur etwa 10 % der Energiedichte. Ihre Leistungsdichte hingegen ist etwa zehn- bis hundertmal höher, was bedeutet, dass Superkondensatoren deutlich schneller auf- und entladen werden können. Eine schnelle Entladung ist ideal für Anwendungen in Airbags. Zudem sind Superkondensatoren deutlich leichter als herkömmliche Batterien und weniger temperaturempfindlich, da die Energie elektrostatisch statt chemisch gespeichert wird. Dadurch können sie in einem breiten Temperaturbereich eingesetzt werden, ohne dass ihre Leistung beeinträchtigt wird. Superkondensatoren haben einen stabileren Lade- und Entladezyklus, da keine chemische Reaktion stattfindet, was ihnen eine lange Lebensdauer verleiht. Sie können Millionen von Ladezyklen durchlaufen, ohne Leistung zu verlieren. Durch ihre begrenzte Energiespeicherkapazität wird jedoch pro Ladeeinheit nur eine begrenzte Anzahl von Aktivierungen ermöglicht. Daher benötigen superkondensatorbetriebene Systeme zusätzlich eine Batterie, die einerseits den Ladezustand des Superkondensators aufrechterhält und andererseits den Superkondensator nach Auslösen des Airbags erneut laden kann, um so mehrmaliges Auslösen zu ermöglichen.

Derzeit gibt es drei Superkondensatorbetrieben Syteme auf dem Markt. Das Alpride E1, das Alpride E2 und das Litric System. Wobie Alpride E2 die neuere und verbesserte Variante von Alride E1 ist. Das Alpride E2-System besteht aus drei Doppelschichtkondensatoren sowie zwei AA-Batterien. Dadurch kann der Airbag bis zu drei Monate lang ohne Aufladen verwendet werden. Nach dem Auslösen des Airbags kann der Superkondensator innerhalb von 40 Minuten von den AA-Batterien (oder innerhalb 20 Minuten mit Stromanschluss) wieder aufgeladen werden.

Das Litric System besteht aus neun Doppelschichtkondensatoren und einer nicht entfernbaren, wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterie. Litric gibt eine Betriebsdauer von 90 Stunden an, ohne dass eine Wiederaufladung erforderlich ist. Die Aufladung kann nur mit einem Stromanschluss erfolgen und benötigt 25 Minuten.

Vorteile superkondensatorbetriebener Lawinenairbag Systeme

• Leichter als batteriebetriebene Systeme

• Einfaches und kostenloses Testen

• Schnelles Laden und Entladen

• Lange Lebensdauer

• Weniger temperaturempfindlich

• Keine Einschränkungen bei Flugreisen

Nachteile superkondensatorbetriebener Lawinenairbag-Systeme

• Teurer als mechanische Systeme

• Geringe Auswahl

• Begrenzte Energiespeicherung

• benötigt zusätzliche Batterie

Die folgende Tabelle bietet eine Übersicht über die aktuellen elektronischen Lawinenairbag-Systeme (Stand 2024) und ihre Zuordnung zu batterie- oder superkondensatorbetriebenen Systemen sowie deren Systemgewicht.