Introducere

Interesul lui Charles F. Kettering pentru știința motoarelor de automobile a crescut după ce un coleg i-a cerut ajutorul pentru o mașină pe care o construia dintr-un kit. Cu o înclinație spre invenție și afaceri, Kettering a fost un lider influent, un profesor pe tot parcursul vieții și un purtător de cuvânt entuziast și promotor al puterii progresului tehnologic.

Cum a început Charles Kettering și ce contribuții a adus la ingineria automobilelor?

Perseverența

Charles Franklin Kettering s-a născut la o fermă de lângă Loudonville, Ohio, la 29 august 1876. A fost al patrulea din cei cinci copii ai lui Jacob Kettering și Martha Hunter Kettering. A experimentat strictețea mamei sale și responsabilitățile agricole ale tatălui său, care i-au insuflat un interes pentru „tinkering” mecanic. După absolvirea liceului, Kettering a început să predea la o școală cu o singură clasă din apropiere. A plecat doi ani mai târziu pentru a intra la Colegiul din Wooster, dar din cauza unor probleme de slăbire a vederii, s-a întors la învățământ. Alți doi ani mai târziu, Kettering a intrat la Universitatea de Stat din Ohio, dar, din nou, vederea sa l-a determinat să plece. A început să lucreze cu o echipă care instala cabluri telefonice pentru a transporta această invenție recentă în toată țara. Întorcându-se din nou la Ohio State, a perseverat și, în cele din urmă, la vârsta de douăzeci și opt de ani, a obținut o diplomă în inginerie electrică. Universitatea l-a recomandat pentru un loc de muncă la National Cash Register Company (NCR) din Dayton, Ohio.

Încărcare cu energie înaltă

Angajat ca inginer experimental în 1904, prima sarcină a lui Kettering a fost motorizarea caselor de marcat; echipa sa a avut nevoie de un an pentru a inventa un motor electric aplicabil la toate modelele NCR. Lucrările ulterioare ale echipelor separate ale lui Kettering în următorii patru ani au adăugat elementele de bază ale mașinilor de contabilitate, ale registrelor cu costuri reduse și ale comunicațiilor interne ale magazinelor.

Kettering s-a căsătorit cu Olive Williams din Ashland, Ohio, în 1905, iar singurul lor copil, Eugene Williams, s-a născut la 20 aprilie 1908.

Interesul lui Kettering pentru noua știință a motoarelor de automobile a crescut atunci când un coleg, Edward Deeds, i-a cerut ajutorul pentru o mașină pe care o construia el însuși dintr-un kit. La cererea lui Deeds și cu ajutorul în timpul liber al altor prieteni de la NCR, Kettering a dezvoltat un sistem de aprindere cu scânteie de mare energie pentru a înlocui modelul cu scânteie slabă furnizat cu kitul. Plecând de la NCR în 1909, Kettering s-a concentrat pe dezvoltarea finală a acestui set de aprindere, iar demonstrațiile au fost primite favorabil. Cu acest răspuns, Kettering și Deeds au creat imediat Dayton Engineering Laboratories Company (DELCO).

Dezvoltarea unui dispozitiv electric de pornire automată a înlocuit metoda greoaie – și uneori periculoasă – de pornire a automobilului prin pornire manuală. Fiind cel mai proeminent inginer auto al vremii, Kettering s-a concentrat pe știința aplicată și pe ingeniozitate, mai degrabă decât pe contemplarea teoretică, și și-a pus la treabă personalul de cercetare. Abordarea lor experimentală a implicat o serie de încercări argumentate, dar fără o ipoteză declarată de demonstrat. Delco a început să convertească prototipul lor într-o versiune care să poată fi produsă în serie pentru a fi încorporată în modelele Cadillac din 1912.

Idee strălucitoare

În acest timp, Kettering a fost ocupat și cu o idee izvorâtă din educația și primul său loc de muncă – alimentarea cu electricitate a zonelor rurale americane pe care rețeaua de alimentare prin cablu nu le atingea. Generatorul de lumină Delco Light Generator care a rezultat a revoluționat viața rurală, oferind o sursă puternică de lumină care prelungea ziua și o sursă de energie pentru mașini acționată de un motor. Generatorul era format din baterii de stocare plumb-acid care erau încărcate și reîncărcate de la un motor pe benzină echipat cu un întrerupător electric de pornire.

Kettering și Deeds au vândut afacerea înfloritoare Delco către General Motors în 1916 și, în același an, au fondat Dayton-Wright Airplane Company cu H. E. Talbott și l-au înrolat pe Orville Wright ca și consultant aeronautic. Compania a furnizat avioane și motoare în timpul Primului Război Mondial și, în cele din urmă, a fost achiziționată de General Motors.

Eforturi de cercetare

În timp ce industria auto avansa în Detroit, Alfred P. Sloan de la General Motors l-a recrutat pe Kettering doi ani mai târziu pentru a conduce eforturile de cercetare ale întregii companii. Un centru, General Motors Research Corporation, a fost construit în Dayton cu acest unic scop. Kettering, un inventator prolific, a condus investigații în toate domeniile de îmbunătățire a automobilelor, punând accentul pe cele care ar fi adus beneficii directe clienților. S-au făcut progrese în materie de siguranță și în toate procesele automobilistice: frâne, angrenaje, suspensie și iluminare. Au rezultat, de asemenea, descoperiri accidentale, cum ar fi lichidul de răcire Freon, utilizat în refrigerare.

Cea mai răspândită invenție a lui Kettering a fost utilizarea plumbului tetraetil ca aditiv pentru benzină pentru a rezolva problema „ciocnirii” motorului, o stare de ardere incompletă a combustibilului care provoacă uzura rapidă a motorului. Echipa de cercetare a ajuns la soluția cu plumb după ce a verificat mai multe abordări ingenioase și diferiți aditivi candidați pe o perioadă de șapte ani până la introducerea din 1923. Aceasta a rămas în uz până când recunoașterea pericolelor sale pentru sănătate în anii 1960 – după moartea lui Kettering – a determinat trecerea la benzină fără plumb.

Kettering și-a îndreptat apoi atenția către motoarele diesel, inspirat de consumul redus de combustibil și de potențialul ridicat de putere al acestora. Experimentând motorul diesel pe propriul iaht, ajutat de fiul său, Eugene, în etapa de proiectare, Kettering a văzut rezultatul muncii sale atunci când General Motors a fabricat prima locomotivă diesel de marfă în 1939.

Lider și profesor

Cu aptitudinile sale pentru invenții și afaceri, Kettering a devenit un lider influent și un profesor pe tot parcursul vieții. A fost un purtător de cuvânt entuziast și un promotor al puterii progresului tehnologic, urmărindu-și interesele în toate ideile și metodele moderne. La General Motors, a adus o nouă abordare de învățare prin cooperare pentru educația angajaților: în 1926, Institutul General Motors (dezvoltat din Școala de meserii auto Flint YMCA) a început să instruiască angajații cu o combinație de teorie în clasă și experiență practică la locul de muncă.

Fundația Kettering pentru cercetare medicală a fost înființată în 1927, iar în 1945, Kettering s-a alăturat lui Alfred P. Sloan în fondarea Institutului Sloane-Kettering pentru tratamentul cancerului. Sora sa murise din cauza unei tumori la gât în 1944, iar soția sa, Olive, a murit doi ani mai târziu de cancer pancreatic. Așa cum îi stă bine unui membru al Societății Horatio Alger, Fundația Kettering exemplifică filozofia socială a fondatorului său privind cercetarea relației dintre democrație și public.

Mai târziu, Kettering a suferit mai multe accidente vasculare cerebrale, dar a continuat să fie consultant al General Motors pe tot parcursul vieții sale. Charles Kettering (supranumit „Boss Ket”) a murit la 25 noiembrie 1958, în casa sa din Dayton, Ohio.

Conferință radiofonică

Transcris dintr-o serie de conferințe radiofonice pe care Charles Kettering le-a ținut între septembrie 1942 și iulie 1945.

„Cercetarea nu este deloc un lucru fizic, ci doar o stare de spirit. Este un mod simplu și organizat de a încerca să realizezi ceva ce dorești să faci – atât de simplu încât oricine poate face Cercetare oriunde și oricând.

În primul rând, selectezi problema pe care ai vrea să o rezolvi, apoi enumeri cel puțin zece motive pentru care aceasta nu a fost rezolvată. Dar în alegerea acelei probleme aveți grijă să o analizați cu atenție pentru a vedea dacă merită efortul. Este nevoie de la fel de mult efort pentru a rezolva o problemă inutilă ca și una utilă. Asigurați-vă că jocul merită lumânarea.

După ce ați selectat cu atenție – și vreau să subliniez acest cuvânt „cu atenție” – problema și cele zece lucruri care se află între dumneavoastră și soluție, folosiți apoi aceeași procedură ca la rezolvarea unui rebus. Iei mai întâi obstacolele ușoare și, printr-un proces de eliminare, ajungi la unul sau două obstacole majore. În rezolvarea obstacolelor rămase s-ar putea să aveți nevoie de unele aparate simple, dar lucrurile de care veți avea probabil cel mai mult nevoie sunt răbdarea și perseverența infinită.”

„În opinia mea, o uncie de experimentare valorează cât un kilogram de teorie neexperimentată.”

Prima misiune

În 1904, prima misiune a lui Kettering la National Cash Register a fost să inventeze un înlocuitor motorizat pentru pârghia manuală pe care operatorul trebuia să o tragă pentru fiecare tranzacție de casă de marcat. Soluția sa a fost adăugarea unui mic motor electric la mașină. Exploziile scurte și puternice de energie de care avea nevoie casa de marcat nu erau posibile cu motoarele existente, așa că Kettering a conceput un aranjament de ambreiaj pentru a moderniza și a se potrivi exact cu nevoile de putere ale mișcărilor roților din casa de marcat.

Demarorator electric

Invenția lui Kettering și a lui Deeds care a dus la înființarea fabricii lor Dayton Engineering Laboratories Company (DELCO) avea asemănări de principiu cu motorul casei de marcat, în sensul că oferea un impuls scurt și intens de energie electrică. Deoarece acest dispozitiv a îmbunătățit funcționarea automobilului, succesul său a fost asigurat și permanent.

Motoarele pe benzină necesită ca pistoanele să fie în mișcare înainte de a avea loc aprinderea și, prin urmare, trebuie folosit un agent exterior pentru a le pune în mișcare. Odată pus în mișcare, forța proprie a motorului preia procesul de aprindere.

Până la acel moment, automobilele erau pornite prin acționarea manuală a manivelei: un proces care necesita forță și reflexe. Era nevoie de forță pentru a roti manivela manuală conectată la volanta mare și a pune astfel în mișcare arborele cotit și a pune în mișcare piesele motorului. Reflexele rapide erau necesare pentru ca operatorul să se dea imediat la o parte odată ce motorul pornea și să evite „reculul” periculos și puternic al manivelei de rotire atunci când motorul pornea și scotea din funcțiune nevoia de manivelă. Henry Leland, șeful Cadillac Motor Co. își pierduse un prieten care a fost rănit și mai târziu a murit din cauza unui astfel de „recul”. De îndată ce a fost disponibil, el a inclus noul demaror electric în toate modelele Cadillac.

Kettering și Deeds au recunoscut că demarorul electric avea nevoie de o energie inițială ridicată pentru a roti volantul și a pune în mișcare pistoanele motorului. Odată ce pistoanele au început să se miște, ar fi avut loc aprinderea în cilindri și motorul ar fi preluat funcționarea. Demarorul lor a folosit curentul existent, de joasă intensitate, de la bateria mașinii, l-a intensificat și a creat curentul ridicat și puterea motorului care a rotit volanul și a făcut să explodeze gazul din cilindrul motorului. Odată pornit ciclul pistonului, un releu deconecta motorul de pornire, iar motorul acționa autovehiculul și reîncărcarea bateriei, plus alte necesități de curent slab, cum ar fi iluminatul. Demarorul electric a făcut obiectul brevetului Statelor Unite nr. 1,150,523, eliberat lui Charles Kettering și Clyde Coleman.

Bucătăria motorului

Bucătăria motorului de automobil este un sunet de ciocănit sau de ping asociat cu o vibrație neobișnuită a motorului și, în consecință, cu o uzură crescută a acestuia. Este cauzat de aprinderea necontrolată a amestecului comprimat benzină/aer în pistoanele motorului. Tensiunile neregulate acumulate dăunează materialelor pistonului și ale cilindrului și au ca rezultat sunetul de ciocănit și uzura motorului.

În urma protocolului lor de cercetare sistematică de a defini mai întâi problema, Kettering și Thomas Midgley, Jr. au folosit o monografie pentru a inspecta acțiunea pistoanelor în motorul lor de test și au constatat că ciocănitul nu era cauzat de aprinderea prematură de la aranjamentul bateriei de pornire automată, ci de creșterea presiunii după aprinderea bujiei. Următorul lor pas a fost să formuleze o serie de teorii posibile și să le testeze pe fiecare dintre ele. Ei au decis că soluția consta în folosirea unui aditiv pentru benzină, așa că au propus și au încercat o varietate de aditivi, iar rezultatele lor au fost evaluate.

Primul experiment a testat teoria conform căreia un material de culoare roșie ar putea absorbi căldura și ar putea corecta condițiile din cilindru. Iodul, fiind roșu, a fost încercat cu succes, dar o continuare cu coloranți roșii de anilină a eșuat, infirmând teoria „coloranților roșii”. În continuare, iodura de etil incoloră s-a dovedit eficientă, iar cercetările lor chimice au continuat. În timpul Primului Război Mondial, echipa a fost deturnată pentru a lucra la combustibilii pentru avioane și a testat o gamă largă de substanțe chimice pentru aplicații în aviație: etanol, substanțe aromatice din petrol, cum ar fi benzenul, olefine din petrol, eteri și parafine. Decizia lor finală a recomandat un amestec de benzen și benzină, dar sfârșitul războiului a anulat planurile de producție, iar cercetătorii s-au întors la activitățile civile. Din nou, iodul a fost cel mai bun candidat antidetonant, dar era coroziv și scump. Entuziasmul a scăzut, iar cercetările s-au împotmolit până când Kettering a dat din întâmplare peste un articol despre eficiența seleniului ca aditiv; Midgley a fost reenergizat. Noua sa abordare a fost de a crea o listă de elemente candidate și de a verifica în mod sistematic eficiența fiecăruia în motorul său de testare de laborator cu un cilindru. Lista includea telurul, arsenicul, argintul, argintul, siliciul, germaniul, plumbul și staniul.

În decembrie 1921, după șapte ani de cercetări, s-a constatat că cantități foarte mici de plumb, dizolvate în etanol și adăugate la benzină, au eliminat complet ciocănitul motorului. Puterea și eficiența motoarelor au crescut, iar tetraetilul de plumb a devenit principalul aditiv pentru benzină pentru mulți ani de acum încolo, până la conștientizarea pericolelor pe care le prezintă plumbul atmosferic.

Alte dezvoltări

Kettering a inventat generatorul de lumină Delco, care a revoluționat viața rurală prin prelungirea orelor de lumină disponibile pentru muncă și recreere. Simpla mutare a comutatorului electric pentru motorul pe benzină făcea ca bateriile să se încarce complet și să se reîncarce. În 1918, o instalație de lumină de trei kilowați putea fi alimentată de un motor cu un singur cilindru și 5 cai putere.

Un alt material dezvoltat de Midgley și Kettering cu implicații enorme a fost Freon, un grup de compuși de halocarbon care a înlocuit amoniacul toxic și dioxidul de sulf ca agent frigorific. Compresoarele frigiderelor care funcționau cu substanțe chimice neinflamabile, netoxice și inerte din punct de vedere chimic au câștigat o largă acceptare, iar utilizarea lor a extins domeniul de depozitare a alimentelor și, prin intermediul aerului condiționat, a extins confortul și orele de utilizare ale lucrătorilor.

Batentul american nr. 1.886.339 pentru diclorodifluorometan, primul freon, a fost eliberat la 31 decembrie 1928 pentru Frigidaire, divizia General Motors condusă de Kettering. Dupont Company a întreprins fabricarea comercială a freonilor, iar linia s-a extins la peste douăzeci de produse diferite, diferențiate prin lungimea lanțului de carbon alifatice și gradul de substituție cu clor și fluor. Aplicațiile lor s-au extins la propulsoare de aerosoli și inhalatoare. Utilizarea freonului a fost eliminată treptat, deoarece în anii 1970 s-a descoperit că acești compuși epuizează stratul protector de ozon al Pământului

Recunoaștere

Charles F. Kettering a fost titular sau cotitular a peste 300 de brevete. Printre subiectele lor de mare anvergură se numără: motorizarea casei de marcat, demarorul electric pentru automobile, generatorul de iluminat portabil, benzina cu plumb, refrigerantul Freon, vopseaua pentru automobile, un incubator pentru copii prematuri și un tratament pentru bolile venerice.

A primit numeroase doctorate și diplome onorifice, plus zeci de alte mențiuni și medalii.

Numele său este comemorat în Catedrala Charles F. Fundația Kettering pentru cercetare medicală, Institutul Sloan-Kettering pentru cercetarea cancerului, Spitalul Memorial Charles F. Kettering și Universitatea Kettering.

Premiul anual Charles F. Kettering, creat de Fundația General Motors pentru cercetarea cancerului, onorează cea mai remarcabilă contribuție recentă la diagnosticarea sau tratamentul cancerului.

Charles F. Kettering a fost distins în 1936 cu Medalia Franklin de către Institutul Franklin pentru știința ingineriei auto.

Credite

Prezentarea Charles F. Kettering este posibilă cu sprijinul Fundației Barra și al Unisys.

Acest site este efortul unei echipe interne de proiecte speciale de la The Franklin Institute, care lucrează sub conducerea lui Carol Parssinen, vicepreședinte senior pentru Centrul pentru Inovare în Învățarea Științei, și Bo Hammer, vicepreședinte pentru Centrul Franklin.

Membrii echipei de proiect special din cadrul departamentului de Tehnologie Educațională sunt:
Karen Elinich, Barbara Holberg, Margaret Ennis și Zach Williams.

Membrii echipei de proiect special din cadrul departamentului de Conservare sunt:
John Alviti.

Membrii Consiliului Consultativ al proiectului sunt:
Ruth Schwartz-Cowan, Leonard Rosenfeld, Nathan Ensmenger și Susan Yoon.

.