چه کسی میل لنگ را بازنشسته کرد؟ داستان استارت برقی

کرانک را چه کسی بازنشسته کرد؟ پاسخ کوتاه: استارتر برقی که توسط Charles F. Kettering توسعه یافت و Cadillac Model Thirty که این فناوری را در سال 1912 به عنوان تجهیزات استاندارد ارائه کرد. این دو، خودرو را از ماشینهایی که فقط افراد قوی و خوششانس میتوانستند با دست روشن کنند، به ماشینی تبدیل کردند که همه میتوانستند با کلید روشن کنند. امروز هیچ رانندگی که کلید را میزند و راه میافتد، بار سنگین مشکلی را که آنها حل کردند بر دوش ندارد.

چرا کرانک دستی اینقدر خطرناک بود؟

قبل از استارتر برقی، روشن کردن خودرو یک آزمون فیزیکی بود. راننده باید میلهای فولادی را که در سوراخ کرانک جلوی خودرو جا میشد، در برابر مقاومت لحظه تراکم با قدرت عضلانی خودش میچرخاند. این کار علاوه بر جنبه مکانیکی، ریسک هم داشت: اگر موتور روشن نمیشد، عقب برمیگشت و کرانک ناگهان در جهت معکوس شروع به چرخش میکرد. برای کسی که دستش در پایینترین نقطه یا خیلی نزدیک به آن بود، این یعنی بازوی شکسته، مچ شکسته یا شانه دررفته.

فهرست آسیبها گسترده بود: شکستگی استخوان، دررفتگی مفصل، آسیب زانو و کمر درد. این نوع حوادث آنقدر رایج بود که در میان کاربران خودرو در آن دوران تقریباً عادی تلقی میشد. علاوه بر این، مشکل فقط افراد ضعیف را تحت تأثیر قرار نمیداد؛ هیچکس نمیتوانست لحظه عقب نشینی موتور را پیشبینی کند.

مرگ Byron Carter: رویداد کاتالیزوری

لحظه عینیت یافتن این خطر، در زمستان 1908 در دیترویت رخ داد. Byron Carter، بنیانگذار Cartercar، هنگام کمک به رانندهای گرفتار شده، تلاش کرد موتوری را روشن کند که راننده فراموش کرده بود آوانس شمع را عقب ببرد. کرانک عقب جست و فک Carter را شکست. عوارض ناشی از آسیب به ذاتالریه منجر شد و Carter درگذشت.

این مرگ در این داستان جایگاه حیاتی دارد: Henry Leland، رئیس Cadillac، دوست صمیمی Carter بود. Leland که تکان خورده بود، به تیمش مأموریت داد مکانیزم خودروشنی امنی توسعه دهند. تعریف یک نیاز مهندسی به این شکل نمایشی و شخصی، سرعت نتیجه را تعیین کرد.

Charles Kettering و Delco: ایده بزرگ موتور کوچک

Charles F. Kettering در 29 اوت 1876 در شهر Loudonville ایالت اوهایو به دنیا آمد. دوران حرفهای او در National Cash Register Company آغاز شد؛ جایی که در توسعه اولین دستگاه صندوق ثبت با موتور برقی مشارکت کرد و همراه با Edward A. Deeds شرکت Dayton Engineering Laboratories Company، یعنی Delco را تأسیس کرد. این پیشینه تصادفی نبود: بینشی که از مهندسی صندوق ثبت به دست آمده بود، پایه طراحی استارتر را نیز شکل میداد.

این بینش این بود: چرخاندن موتور در واقع یک وظیفه کوتاه‌مدت است. چند ثانیه تلاش بالا کافی است؛ قدرت دائمی لازم نیست. به همین دلیل یک موتور کوچک و سبک می‌تواند با چرخه وظیفه کوتاه، یک موتور خودروی غول‌پیکر را بچرخاند. همان‌طور که یک مهندس ماشین که کادانس را خوب تنظیم کرده باشد فوراً می‌بیند، این انتخاب ساده پارامترها راه‌حل کل مسئله بود.

Leland برای بهبود طراحی‌ای که مهندسان Cadillac توسعه داده بودند اما عملاً برای قرارگرفتن در خودرو بیش از اندازه بزرگ بود، به Kettering مراجعه کرد. تیم کار را تا فوریه 1911 جا داد. در 27 فوریه 1911، Kettering یک موتور Cadillac را در دیترویت با فشردن یک دکمه روشن کرد. در 15 ژوئن 1911 درخواست ثبت اختراع ایالات متحده با شماره 1150523 ارائه شد؛ این اختراع در سال 1915 تأیید شد. در ژوئیه 1911، Cadillac تصمیم گرفت این سیستم را در مدل 1912 استفاده کند و در نوامبر Delco سفارشی به تعداد 12000 قطعه دریافت کرد.

Cadillac مدل Thirty سال 1912: خودروی نقطه عطف

Cadillac مدل Thirty سال 1912 نخستین خودروی تولید انبوه با استارت برقی به‌جای دستگردان بود. اعتماد Leland چنان کامل بود که سیستم به‌عنوان تجهیزات استاندارد در تمام خودروها ارائه شد؛ نه یک قلم در فهرست آپشن، بلکه تجهیز پیش‌فرض. این سیستم با نام رسمی "سیستم استارت برقی، جرقه‌زنی و روشنایی Delco" دست‌گردان را از روش معمول روشن‌کردن موتور حذف کرد.

این موفقیت بی‌پاسخ نماند: مدل 30 به لطف استارت برقی و چراغ‌های برقی، برای بار دوم جام Dewar را کسب کرد. دریافت چنین جایزه معتبری دو بار در یک سال، نشان می‌دهد جهش چقدر بزرگ بوده است. داده‌های فنی اصلی مدل Thirty چنین بود:

طراحی اصلی Kettering چگونه کار می‌کرد؟

جزئیات فنی از نگاه امروز جالب‌اند: موتور استارت با 24 ولت کار می‌کرد در حالی که سیستم‌های شارژ و روشنایی بر اساس 6 ولت طراحی شده بودند. بسته باتری سرب-اسید در چهار جعبه 12 سلول را در خود جای داده بود و با یک کنترل‌کننده پیچیده تبدیل ولتاژ مدیریت می‌شد. سیستم اندکی بعد پیچیدگی غیرضروری را کنار گذاشت و کاملاً به 6 ولت ساده شد.

خود موتور استارت دوقطبی، جریان مستقیم و دارای گیربکس دنده بود؛ پینیون با چرخاندن یک چرخ‌دنده حلقه‌ای بزرگ روی فلایویل، موتور را می‌چرخاند. راننده استارت را با پدال کلاچ فعال می‌کرد و آمپرساعت نیز وضعیت جریان را پایش می‌کرد. یعنی عبارت "دکمه را فشار دهید" بیانی ساده‌شده بود؛ سیستم با منطق کنترلی معقولی طراحی شده بود که حتی برای کاربر سال 1912 نیز قابل‌فهم بود.

هوشمندانه‌ترین جنبه این بود که موتور استارت همزمان به‌عنوان ژنراتور جریان مستقیم، یعنی دینام نیز کار می‌کرد. این نقش دوگانه، فراتر از شارژ باتری، راه را برای روشنایی برقی و لوازم جانبی گشود. بدین‌ترتیب جایگزینی مدرن برای چراغ‌های زحمت‌کش استیلن آن دوران متولد شد.

نوآوری‌های زنجیره‌ای: باتری، دینام و چراغ‌های برقی

اگر استارت الکتریکی به‌عنوان یک اختراع تنها باقی می‌ماند، تأثیرش محدود می‌شد. سهم اصلی کترینگ این بود که یک سیستم برقی یکپارچه خودرویی طراحی کرد که خودرو را روشن می‌کرد، هنگام کار برق تولید می‌نمود و جرقه‌ی احتراق و جریان چراغ‌ها را تأمین می‌ساخت. پایه‌ی معماری برقی که امروز در خودروها به‌طور گسترده استفاده می‌شود، همان‌جا گذاشته شد.

اثر زنجیره‌ای به‌سرعت عمل کرد. برندهایی مانند Hudson، Cole، Oldsmobile و Oakland استارت Delco را به‌سرعت پذیرفتند. سیستم‌های مشابهی مانند استارت-ژنراتور North East که در سال 1915 برادران Dodge از آن استفاده می‌کردند نیز وارد بازار شدند. فشار رقابت آن‌قدر بزرگ شد که حتی هنری فورد هم نتوانست مقاومت کند: از سال 1919 استارت الکتریکی در مدل T عرضه شد؛ در خودروهای بسته استاندارد و در سایر انواع بدنه گزینه‌ای 75 دلاری. این مبلغ با تعدیل تورم تقریباً معادل 1.368 دلار است.

در مورد سرعت این همه‌گیری، تاریخ‌هایی که منابع تاریخی ذکر می‌کنند کمی متفاوت است: اظهاراتی وجود دارد که از سال 1914 تقریباً در همه‌ی مدل‌ها عرضه شده بود؛ اما تاریخ‌گذاری مطمئن‌تر و رسمی‌تر می‌گوید استارت الکتریکی با رسیدن به دهه‌ی 1920 تقریباً در هر خودروی جدید استاندارد شده بود سوال برانگیز است. این تفاوت ناشی از نابرابری در سرعت پذیرش میان برندهاست؛ هر دو تاریخ در مورد جهت ماجرا به یک نتیجه اشاره می‌کنند.

تأثیر اجتماعی: خودرو برای چه کسی یک وسیله شد؟

کمتر گفته‌شده اما ماندگارترین تأثیر استارت الکتریکی، اجتماعی بود. این فناوری که وابستگی به قدرت فیزیکی را از بین برد، دامنه‌ی افرادی که می‌توانستند «خودروی قابل‌دسترس را برانند» را به‌طور جدی گسترش داد و بازار بالقوه را بزرگ کرد. روشن کردن یک خودرو دیگر مسئله‌ی بازوی عضلانی نبود، بلکه مسئله‌ی چرخاندن یک کلید بود.

در این نقطه باید به‌ویژه نسبت به رانندگان زن ارزیابی کرد. جذاب‌ترین ویژگی خودروهای برقی آن دوران این بود که به دست‌گردان نیاز نداشتند؛ این ویژگی در مرکز بازاریابی هدفمند زنان نیز قرار داشت. استارت کترینگ این مزیت را بی‌اثر کرد: دیگر خودروی احتراق داخلی هم بدون دست‌گردان روشن می‌شد. قوی‌ترین استدلال فروش خودروی برقی در آن دوران، تنها با یک قطعه باطل شده بود.

اگرچه در منابع این موضوع فقط با یک جمله مطرح می‌شود، اما زنجیره‌ی منطقی روشن است: وقتی موانع فیزیکی حذف شود، قاعده‌ی کاربران گسترش می‌یابد. موتور استارت یکی از آخرین قدم‌هایی را برداشت که خودرو را از یک اسباب‌بازی مهندسی به یک وسیله‌ی حمل‌ونقل روزمره نزدیک کرد.

امروز موتور استارت چگونه کار می‌کند؟

از دوران کترینگ تا امروز، اصل اساسی کارکرد استارت تغییر نکرده است: موتور با کابل‌های ضخیم از باتری جریان بالایی می‌کشد. این جریان آن‌قدر بزرگ است که یک کلید یا دکمه‌ی معمولی نمی‌تواند آن را قطع کند؛ خطر قوس الکتریکی جدی و آسیب ایجاد می‌شود. به همین دلیل در مدار سولنوئید وجود دارد: با سیگنال کنترلی کم‌جریان، جریان بالا را به‌طور ایمن سوییچ می‌کند. وقتی راننده سوئیچ را می‌چرخاند، در واقع این مدار کنترلی را فعال می‌کند و خط توانایی واقعی توسط سولنوئید باز می‌شود.

وقتی با نگاه یک مهندس مدرن به آن می‌کنیم، ظرافت سیستم کترینگ بهتر درک می‌شود. یک جزء واحد به معماری‌ای تبدیل شد که نیازهای استارت، شارژ و روشنایی را برآورده می‌کرد. تفکیک امروزی آلترناتور و استارتر، همان منطق در حالت پالوده و refined شده است. گامی که در 1912 برداشته شد، ستون فقرات الکتریکی خودرو را بنا نهاد.

میراث کترینگ

داستان کترینگ با اختراع به پایان نرسید. شرکت Delco در 1918 توسط جنرال موتورز خریداری شد و کترینگ به حرفه خود به عنوان مدیر تحقیقات بلندمدت GM ادامه داد. در مورد تعداد اختراعات، منابع دو دسته‌اند: بسیاری از منابع بیان می‌کنند که او دست‌کم 140 اختراع در طول زندگی خود ثبت کرده است؛ روایت دیگری می‌گوید در زمان مرگش به 186 اختراع ثبت‌شده در آمریکا رسیده بود. این است که تصور کنیم این تفاوت ناشی از روش‌های شمارش متفاوت و لحاظ شدن یا نشدن اختراعات خارجی است، معقول به نظر می‌رسد.

کترینگ در 9 ژانویه 1933 روی جلد مجله Time قرار گرفت و در 25 نوامبر 1958 در دیتون، اوهایو درگذشت. اما میراث واقعی او نه با اعداد، بلکه با سیستمی که بی‌صدا در زندگی روزمره کار می‌کند سنجیده می‌شود: امروز هر کسی که کلید را می‌چرخاند، همان آسایشی را تجربه می‌کند که مالک یک Cadillac در 1912 با فشردن یک دکمه داشت.

استارت الکتریکی یکی از کمتر گفته‌شده نقطه‌عطف‌های تاریخ خودرو است. در حالی که موضوعاتی مانند قدرت موتور، تعداد سیلندر یا آیرودینامیک تیترها را اشغال می‌کنند، این موتور کوچک که خودرو را واقعاً برای همه قابل استفاده کرد، به‌ندرت نام برده می‌شود. حال آنکه داستان آموزنده است: گاهی آنچه یک محصول را به توده‌ها می‌رساند، جزء اصلی نیست، بلکه راه‌حلی کوچک اما حیاتی است که در اطراف آن ساخته شده است.

منابع

• جهش بزرگ کادیلاک: استارتر برقی 1912
• کادیلاک 1912: استارتر خودکار
• 15 ژوئن 1911 - استارتر برقی ثبت اختراع شد
• چارلز اف. کترینگ، مخترع استارتر برقی، متولد شد
• کادیلاک مدل 30 سال 1912 - مجموعه میراث جنرال موتورز
• کادیلاک مدل Thirty
• کترینگ، چارلز
• مخترع استارتر برقی، کترینگ، آدم بدخویی نبود
• خودروهای اولیه واقعاً موجب آسیب‌های فراوان می‌شدند
• اختراع استارتر برقی خودرو