বেঞ্জের ইঞ্জিনের আগে কী ঘটেছিল?

কার্ল বেঞ্জের 1886 সালের Patent-Motorwagen ইতিহাসে অটোমোবাইলের জন্ম হিসেবে স্থান পেয়েছে; কিন্তু সেই কিংবদন্তি ইঞ্জিনে পৌঁছানোর পথটি ছিল পূর্ণ এক অধ্যবসায় ও পরীক্ষা-নিরীক্ষার গল্প। 1806 সালে de Rivaz-এর হাইড্রোজেনচালিত যান, 1826 সালে Samuel Brown-এর উচ্চতা আরোহণ, Lenoir-এর Hippomobile এবং Otto-র চার-স্ট্রোক চক্র ছাড়া Benz-এর পেট্রোল ইঞ্জিন কখনও হতো না। এই তো সেই শৃঙ্খলের শুরু থেকে শেষ পর্যন্ত গল্প।

বিস্ফোরণে পিস্টন ঠেলার ধারণা কীভাবে জন্মল?

বাষ্পীয় ইঞ্জিন 19. শতকের শুরুতে সর্বত্র ছিল: কারখানা, জাহাজ, এমনকি প্রথম সড়ক যানগুলোও চালাচ্ছিল। কিন্তু একটি সমস্যা ছিল - বাষ্প বয়লার ভারী ছিল, গরম হতে ঘণ্টা লাগত। আর যদি জ্বালানি বয়লারে বাইরে না হয়ে সিলিন্ডারের ভেতরেই পোড়ে? অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনের ধারণা ঠিক এই প্রশ্ন থেকেই জন্মল। অর্থাৎ আগুনকে ইঞ্জিনের নিজের কাছে নিয়ে যাওয়া, হাঁড়ি চুলায় না রেখে চুলাটা হাঁড়ির নিচে বসানোর মতো।

এই ধারণাটি প্রথম গুরুত্বসহকারে বাস্তবায়ন করলেন তোপধারী অফিসার François Isaac de Rivaz। অস্ত্র ও বারুদের জগৎ থেকে আসা কারও পক্ষে ভাবা কঠিন ছিল না যে বিস্ফোরণ পিস্টন ঠেলাতে পারে; তোপও কিন্তু তেমনভাবেই কাজ করে। 1804 থেকে যে ইঞ্জিনের ওপর কাজ করছিলেন, 1807 সালে তা একটি যানে স্থাপন করলেন এবং ইতিহাসের প্রথম অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনচালিত যান সংক্ষিপ্ত দূরত্ব অতিক্রম করল।

হাইড্রোজেন বেলুনে, ইগনিশন ভোল্টা ব্যাটারিতে

De Rivaz-এর ইঞ্জিনে আজকের দৃষ্টিতে অবিশ্বাস্য রকম আধুনিক ধারণা ছিল: জ্বালানি হিসেবে হাইড্রোজেন, ইগনিশনের জন্য বৈদ্যুতিক স্ফুলিঙ্গ। হাইড্রোজেন-অক্সিজেন মিশ্রণ একটি বেলুনে সংরক্ষিত থাকত, ভোল্টা ব্যাটারি স্ফুলিঙ্গ সৃষ্টি করত, পিস্টন উপরে উঠে যেত। পরবর্তী অংশটি যান্ত্রিকভাবে কষ্টকর ছিল: ভালভগুলো হাতে খুলতে ও বন্ধ করতে হতো, কোনো টাইমিং প্রক্রিয়া ছিল না। নিচে নামা পিস্টন, পাল্লাযুক্ত একটি উইঞ্চ ব্যবস্থার মাধ্যমে চাকাগুলো ঘুরিয়ে দিত।

ফরাসি বংশোদ্ভূত এই সুইস উদ্ভাবক 30 জানুয়ারি 1807-এ প্যারিসে 731 নম্বর প্যাটেন্টটি পেলেন; Valais প্রদেশেও রেজিস্ট্রেশন করালেন। একনিষ্ঠ প্রকৌশলীর মতো উন্নয়ন চালিয়ে যান এবং 1813 সালে এক বিশাল যন্ত্র তৈরি করলেন: ছয় মিটার দৈর্ঘ্যের, দুই মিটার ব্যাসের চাকাসহ, প্রায় এক টন ওজনের একটি যান। Vevey-তে 300 কেজি মাল এবং চারজন যাত্রী নিয়ে 9% ঢালু পথে 26 মিটার পথ গেল - গতি ছিল 3 কিমি/ঘণ্টা । প্রতিটি স্ট্রোকে মাত্র 4-6 মিটার এগোত; উঠে হেঁটে যাওয়াই আমার দ্রুত হতো - এমন বলা কঠিন ছিল না।

আরও খারাপ, কেউ তাকে গুরুত্ব দেয়নি। সে যুগের বৈজ্ঞানিক মহল দাবি করত অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিন কখনও বাষ্প ইঞ্জিনকে অতিক্রম করতে পারবে না। ইতিহাস সঠিক কাকে বলে দেখাবে, কিন্তু তার জন্য অর্ধেক শতাব্দী লেগে যাবে। একটি নোট: একই বছর, 1807 সালে, Niepce ভাইরা পানির জেট দিয়ে নৌকা চালাতে পারা Pyreolophore-এর প্যাটেন্ট করান - কোন নকশাটি সত্যিকারের প্রথম তা আজও বিতর্কিত।

Samuel Brown এবং ঢালুর বিরুদ্ধে অনড় চ্যালেঞ্জ: 1826-এর গ্যাস ইঞ্জিন

পরের পদক্ষেপটি এলো ইংল্যান্ড থেকে। প্রকৌশলী Samuel Brown, 1823 সালের 4 ডিসেম্বর অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনের জন্য প্যাটেন্ট পান। তার পদ্ধতিটি Rivaz-এর থেকে আলাদা ছিল: তিনি একটি পুরনো Newcomen বাষ্প ইঞ্জিনকে গ্যাস জ্বালানির জন্য খাপ খাওয়ান। তার ইঞ্জিন হাইড্রোজেনে চলত এবং পৃথক দহন চেম্বার ব্যবহার করত; আসলে এক অর্থে ভ্যাকুয়ামের উপর ভিত্তি করে তৈরি গ্যাস-ভ্যাকুয়াম ধরনের একটি নকশা ছিল।

Brown-এর প্রদর্শনীটি ইঞ্জিনের ইতিহাসের অন্যতম সাহসী মার্কেটিং কাণ্ড ছিল। 1826 সালের 27 মে তিনি তার ইঞ্জিন একটি ওয়াগনে বসিয়ে লন্ডনের Shooter's Hill ঢালু পথ উপরে উঠলেন। আজ একটি গাড়ির ছবি তুলে চূড়ায় দাঁড় করানোর মতো মনে হলেও, সে যুগে এর কোনো তুলনীয় উদাহরণ ছিল না - এটি ছিল এক অভূতপূর্ব কীর্তি। তবুও Brown-এর যানটিকে ব্যবহারিক একটি অটোমোবাইল বলা যায় না - সেটি ছিল একটি প্রদর্শনী, একটি প্রমাণের চেষ্টা। কিন্তু প্রমাণটি ছিল পূর্ণ: দহন যখন সিলিন্ডারের ভেতরে ঘটে, তখন যানটি সত্যিই চলতে পারে।

Étienne Lenoir: প্রথম বাণিজ্যিক সাফল্য এবং Hippomobile

এখান থেকে ব্যাপারটা গুরুতর হয়ে ওঠে। বেলজিয়ান-ফরাসি প্রকৌশলী Étienne Lenoir 1858-1860 সালের মধ্যে তৈরি করা তার ইঞ্জিন দিয়ে প্রথম বাণিজ্যিক সাফল্য অর্জনকারী অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিন তৈরি করেন। এটি ছিল সংকোচনহীন, স্পার্ক প্লাগ দিয়ে দহন ঘটানো একটি টু-স্ট্রোক গ্যাস ইঞ্জিন, এবং 1860 সালটি ছিল Lenoir-এর ইঞ্জিন প্রথম অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিন হিসেবে স্বীকৃত হওয়ার বছর। প্যারিসে এই ইঞ্জিনগুলোর সত্যিকারের চাহিদা ছিল; 1865 সাল পর্যন্ত প্রায় 143টি ইঞ্জিন বিক্রি হয়, আর কিছু হিসাবে যানবাহন-নিরপেক্ষ ইঞ্জিনসহ মোট সংখ্যা 350-400 পর্যন্ত পৌঁছায় - পার্থক্যের কারণ কী গণনা করা হয়েছে তার উপর: যানবাহনের ইঞ্জিন নাকি সব Lenoir গ্যাস ইঞ্জিন।

কিন্তু Lenoir-কে ইতিহাসে লিখে রাখা জিনিসটি ইঞ্জিনের চেয়ে বরং তার উপর চড়ে চলা যানটিই ছিল। 1863 সালে তিনি Hippomobile উপস্থাপন করেন: নিজের ইঞ্জিন বহন করা তিন চাকার একটি যান। তার ইঞ্জিনটি ছিল এক সিলিন্ডারের, 2543 cc আয়তনের এবং মাত্র 1,5 hp ক্ষমতার। প্রথম সংস্করণে জ্বালানি ছিল পানির তড়িৎ বিশ্লেষণে উৎপাদিত হাইড্রোজেন; পরে পেট্রোলজাত একটি জ্বালানিতে চলে যাওয়া হয় এবং একটি আদিম কার্বুরেটর যোগ করা হয়। এমনকি কিছু মতে, বিতর্কিত ভাবে হলেও, এটিকে প্রথম অটোমোবাইল বলা হয়। এদিকে জ্বালানি পরিবর্তনটি এক চমৎকার বিড়ম্বনা: প্রথম হাইড্রোজেন যানের ধারণা 1806 সালে ফিরে যায়, Lenoir পরে পেট্রোলজাত জ্বালানিতে ফিরে যান এবং আজ হাইড্রোজেন ইঞ্জিন আবার আলোচনায় - ইতিহাস মাঝে মাঝে একেবারে পূর্ণ বৃত্ত আঁকে।

সমস্যাটি কিন্তু শুরু থেকেই স্পষ্ট ছিল: Lenoir ইঞ্জিন ছিল অদক্ষ। সংকোচন না থাকায় জ্বালানির বেশিরভাগই নষ্ট হয়ে যেত, প্রায় অর্ধেকই অপচয় হতো। এভাবে ভাবুন: ভেতর থেকে দহনের ধারণাটি সঠিক ছিল, কিন্তু দহনের আগে মিশ্রণটি সংকুচিত করা দরকার - নইলে বিস্ফোরণ দুর্বল হয়ে থাকে। এই দুর্গম সীমা অতিক্রম করার মানুষটি অন্য পাশে, কোলনে কাজ শুরু করেছিলেন এমনকি তখনই।

Otto এবং Langen: দক্ষতার বিপ্লব এবং চার-স্ট্রোক চক্র

1864 সালে Nicolaus Otto এবং Eugen Langen, কোলনে বিশ্বের প্রথম অন্তর্দহন ইঞ্জিন কোম্পানি N. A. Otto & Co. প্রতিষ্ঠা করেন। তিন বছর পর, 1867 সালে, তাঁরা তাঁদের ফ্রি-পিস্টন অ্যাটমসফেরিক ইঞ্জিনটি উপস্থাপন করেন। এই ইঞ্জিনের কর্মপদ্ধতি ছিল বেশ চতুর: দহন পিস্টনটিকে উপরে ছুড়ে দিত, পরে পিস্টন ভ্যাকুয়াম প্রভাবে নিচে নামার সময় কাজ করত। প্যারিসের 1867 ওয়ার্ল্ড এক্সপোতে এটি গ্র্যান্ড প্রাইজ জিতে নেয় এবং সেই দিন পর্যন্তর সবচেয়ে দক্ষ গ্যাস ইঞ্জিনের খেতাব অর্জন করে। এছাড়া এটিই প্রথম ইঞ্জিন যা সফলভাবে ব্যাপক উৎপাদনে যুক্ত হয় - এর প্রায় 0.5 অশ্বক্ষমতার একটি সংস্করণ এখনও কর্মক্ষম অবস্থায় আছে, যা নিজেই এক অভিযান্ত্রিক বিজয়।

কিন্তু Otto-র মনে আরও বড় একটি ধারণা ছিল। 1861 সালে তিনি তাঁর প্রথম ইঞ্জিনটি তৈরি করেন এবং সেই বছরের শেষ নাগাদ চার-স্ট্রোক চক্রের ধারণায় পৌঁছান। 1876 সালে তিনি অবশেষে ইন্ধন সংকুচিত করা প্রথম অন্তর্দহন ইঞ্জিনটি বাস্তবায়ন করেন - আজও তাঁর নামে পরিচিত Otto চক্র। পার্থক্য কী? মিশ্রণটি সংকুচিত করা বিস্ফোরণের শক্তি বহুগুণ বাড়িয়ে দেয়। একটি সহজ উপমা দিলে: একই বেলুন হালকা ফোলানোর বদলে শেষ পর্যন্ত ফুলিয়ে ফাটানোর মতো। প্রথম পরীক্ষাগুলিতে ইঞ্জিন কয়েক মিনিট পরেই নষ্ট হয়ে যায় এবং Otto-Langen অংশীদারিত্ব ভেঙে যায়, কিন্তু ধারণাটি টিকে গিয়েছিল। সংকোচনহীন পুরনো নকশাগুলি দ্রুত পরিত্যক্ত হয়; Lenoir-এর সময় থেকে চলে আসা অদক্ষতার সমস্যাটি সমাধান হয়ে গিয়েছিল।

Delamare-Deboutteville: চার চাকায় পৌঁছানোর প্রাথমিক প্রয়াসগুলি

1876-এর পর পালা এসেছিল এই ইঞ্জিনটিকে কোনো যানবাহনে সঠিকভাবে বসানোর। ফরাসি Édouard Delamare-Deboutteville 1881 সালে Lenoir এবং Otto-র কাজ অধ্যয়ন করে তাঁর প্রথম চার-স্ট্রোক অন্তর্দহন ইঞ্জিনটি তৈরি করেন। 1883 সালে Léon Malandin-এর সঙ্গে তিনি Otto-র চার-স্ট্রোক ইঞ্জিনের ভিত্তিতে একটি দহন ইঞ্জিন উন্নয়ন করেন এবং একই বছর পেট্রোলে চলা অন্তর্দহন ইঞ্জিনসহ একটি যানবাহন নকশা করেন।

সবকিছু সবসময় মসৃণভাবে যায়নি: প্রথম প্রচেষ্টায় গাড়িটি দুই ভাগ হয়ে যায় - হ্যাঁ, আক্ষরিক অর্থেই। কিন্তু ফ্রান্সে আজ এই জুটিকে প্রথম চার-চাকার অটোমোবাইলের উদ্ভাবক হিসেবে স্মরণ করা হয়। এটি দেখায় যে অগ্রণীতার বিতর্ক কতটা সূক্ষ্ম: নাম ও পেটেন্ট পাওয়া এবং দিনের আলোয় এসে ব্যবহারযোগ্য হওয়ার মধ্যে গুরুতর পার্থক্য রয়েছে।

Benz-এর পেটেন্ট পর্যন্ত শেষ পদক্ষেপ: 1886

Karl Benz-এর গল্পটি আসলে 1886-র সাত বছর আগে শুরু হয়। তাঁর প্রথম স্থির পেট্রল ইঞ্জিনটি ছিল এক-সিলিন্ডারের দুই-স্ট্রোক ইঞ্জিন, যা প্রথমবার 1879 সালের নববর্ষের দিনে চালু হয়। পেট্রোলের ধারণাটি কীভাবে জন্ম নিল, সে গল্প এতটাই দৈনন্দিন যে নিখুঁত: এলদিভেন পরিষ্কার করার সময় বেঞ্জ দেখল, বেনজিনের একটি বাটি স্ফুলিঙ্গে জ্বলে উঠেছে - তখন সে ভাবল, এই উদ্বায়ী তরলটি ইন্ধন হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে। একটি রান্নাঘরের দুর্ঘটনাই, দেখা যাচ্ছে, অটোমোবাইল যুগ শুরু করা ইন্ধনটি খুঁজে দিল।

Benz Patent-Motorwagen -এর জন্য 1886 সালের 29 জানুয়ারি গ্যাস ইঞ্জিনে চলা যানবাহনের পেটেন্টের আবেদন করা হয় এবং পেটেন্ট প্রাপ্ত হয়। এক-সিলিন্ডারের চার-স্ট্রোক পেট্রল ইঞ্জিনটি প্রায় 0.55 kW (0.75 hp) উৎপাদন করত, সর্বোচ্চ গতি ছিল 16 কিমি/ঘণ্টা । De Rivaz-এর 3 কিমি/ঘণ্টার তুলনায় এই সংখ্যাগুলি বিপ্লবী, কিন্তু আজকের মানদণ্ডে ঠোঁট কাঁপানোর মতো নয়; আসল ব্যাপারটা ছিল গতি নয়, সমন্বয়। হালকা চেসিস, শক্তিশালী কিন্তু ছোট একটি ইঞ্জিন এবং পেট্রোল-ভিত্তিক জ্বালানি - এবং ইঞ্জিনের আউটপুট ফ্লাইহুইলের সাথে ভারসাম্যপূর্ণ করা। এসব কিছু একসাথে মিলে প্রথমবারের মতো ব্যবহারযোগ্য একটি অটোমোবাইলের জন্ম হলো। বেশিরভাগ ইতিহাসবিদ এই পেটেন্টটিকেই অটোমোবাইলের জন্ম হিসেবে মেনে নেন। অল্প সময়ের মধ্যেই গটলিব ডাইমলারও মঞ্চে যোগ দিলেন; অনেকে তাকেই ব্যবহারিক অন্তর্দহন ইঞ্জিন তৈরিকারী প্রথম ব্যক্তি মনে করেন এবং 1889 সালে V-আকৃতির দুই সিলিন্ডারের চার-স্ট্রোক ইঞ্জিন উদ্ভাবন করে তিনি পথটিকে আরও এক ধাপ এগিয়ে নিলেন।

চেইনটির পুরোটা দেখলে আমরা কী দেখতে পাই?

প্রতিটি নাম একটি নির্দিষ্ট দায়িত্ব বহন করত: de Rivaz আগুনকে সিলিন্ডারে ঢুকিয়ে দিলেন, Brown চলাচল সম্ভব তা প্রমাণ করলেন, Lenoir বিক্রয়যোগ্য ইঞ্জিন দেখালেন, Otto দক্ষতার সমাধান করলেন, Delamare-Deboutteville চার চাকায় উত্তরণ ঘটালেন, আর Benz সবকিছু একটি যানের মধ্যে একত্রিত করলেন। এদের কেউই একে অপরের অনুপস্থিতিতে সফল হতো না - পেটেন্টের ইতিহাস একজন উদ্ভাবকের নাম বহন করলেও, সেই ইঞ্জিন আসলে আশি বছরের সম্মিলিত পরিশ্রমের ফসল ছিল।

এজন্যই পরবর্তী গাড়ির চাবি ঘুরিয়ে ইঞ্জিন চালু হওয়ার শব্দ শুনলে এক সেকেন্ড থেমে ভেবে দেখুন: সেই শব্দটি 1807 সালে একটি হাইড্রোজেন বেলুন দিয়ে শুরু হওয়া অত্যন্ত দীর্ঘ একটি গল্পের শেষ কড়ি। এই চেইনে আপনার কাছে কোন ধাপটি সবচেয়ে সাহসী মনে হয়েছে? আমার প্রিয় হলো Benz-এর এক বাটি বেঞ্জিন দুর্ঘটনা থেকে পেট্রোল জ্বালানির ধারণাটি বের করে আনা - তবে de Rivaz-এর সেই হাইড্রোজেনচালিত গাড়ি, যা কোনো সিরিয়াসতা পায়নি, তাকেও অবিচার করা ঠিক হবে না।

তথ্যসূত্র

• De Rivaz engine
• Samuel Brown (engineer)
• Samuel Brown (of Brompton)
• First Auto | The Engines of Our Ingenuity - University of Houston
• Hippomobile
• Étienne Lenoir
• Birth of an idea: Etienne Lenoir and the internal combustion engine
• Otto engine
• Otto-Langen Atmospheric Engine
• Otto (1832) - Energy Kids
• Forerunners to the automobile
• Delamare-Deboutteville
• Benz Patent Motor Car
• 1886 Benz Patent Motorwagen Replica
• Benz Patent-Motorwagen
• The History of the Automobile - Gas Engines