एक हजार साल पहले लोगों ने ब्रेक कैसे लगाया? ब्रेक सिस्टम का विकास
ऐसा कहा जाता है कि एक हजार साल पहले, जब प्राचीन लोग घोड़ा-गाड़ी चलाते थे, तो वे अनिवार्य रूप से हर चीज के लिए मैन्युअल प्रयास पर भरोसा करते थे: वे ईंधन भरने के लिए पंप करते थे, मुड़ने के लिए खींचते थे, अपने मुंह से हॉर्न बजाते थे और अपने पैरों से ब्रेक लगाते थे - ठीक है, घोड़े के पैर. आख़िरकार, खून और आँसुओं से सीखे गए अनगिनत सबक के बाद, लोगों को एहसास हुआ कि ढलान पर जाते समय, केवल घोड़े के पैरों पर निर्भर रहने से न केवल घोड़ा थक जाता है, बल्कि चालक भी खतरे में पड़ जाता है।
इस प्रकार, सबसे प्रारंभिक ब्रेक प्रणाली का जन्म हुआ। लोग पहिये के साथ घर्षण पैदा करने, ब्रेकिंग बल प्रदान करने के लिए ब्रेक पैड के रूप में लकड़ी के टुकड़े का उपयोग करते थे। हालाँकि ब्रेक लगाने पर कभी-कभी लकड़ी से धुआं निकलता था, लेकिन धीमी गति से चलने वाली गाड़ियों के लिए यह पर्याप्त थी। वास्तव में, समान संरचनाओं वाले ब्रेक सिस्टम आज भी देखे जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, साइकिल रिम ब्रेक, टायर की सतह को पीसने से लेकर पहिया रिम को पीसने तक विकसित हुए हैं, लेकिन सिद्धांत समान रहता है।
18वीं शताब्दी में भाप इंजन के उद्भव के बाद से, वाहन की शक्ति मानव और जानवर से मशीन में स्थानांतरित हो गई, और गति में वृद्धि हुई, लेकिन ब्रेकिंग सिस्टम में थोड़ा बदलाव देखा गया। 20वीं सदी की शुरुआत तक, चाहे वह घोड़े से खींची जाने वाली गाड़ी हो, ट्रेन हो, या शुरुआती ऑटोमोबाइल हो, ब्रेक सिस्टम उसी तरह काम करता था जैसे पहले गाड़ियों में इस्तेमाल किया जाता था। नतीजा? समतल ज़मीन पर भी दुर्घटनाएँ होती रहती हैं। शुक्र है, 1900 में, विल्हेम मेबैक नामक एक प्रतिभाशाली व्यक्ति ने पहला ऑटोमोबाइल ड्रम ब्रेक डिजाइन किया। क्या वह परिचित लगता है? आज भी, कुछ ट्रक और कम कीमत वाली यात्री कारें अभी भी ड्रम ब्रेक का उपयोग करती हैं।
संयोगवश, ठीक दो साल बाद 1902 में, एक अन्य प्रतिभाशाली व्यक्ति, फ्रेडरिक विलियम लैंचेस्टर ने पहला डिस्क ब्रेक डिज़ाइन किया, जो आज 80% से अधिक कारों में इस्तेमाल किया जाने वाला ब्रेकिंग सिस्टम है, जिसमें Xiaomi SU7 भी शामिल है। आप सोच सकते हैं कि ड्रम ब्रेक की तुलना में डिस्क ब्रेक बहुत बाद में आए, लेकिन ऐसा नहीं है। ब्रेक पैड सामग्री के लिए डिस्क ब्रेक की उच्च आवश्यकताएं होती हैं। शुरुआती डिस्क लोहे से और पैड तांबे से बने होते थे, जो जल्दी खराब हो जाते थे। नाश्ते, बीयर, ताश और ब्रेक पैड के तीन सेट के साथ एक पारिवारिक सड़क यात्रा पर निकलने की कल्पना करें-निराशाजनक, है ना? इसलिए, सामग्री प्रौद्योगिकी की सीमाओं के कारण, डिस्क ब्रेक लोकप्रिय नहीं हुए।
हालाँकि, ड्रम ब्रेक के भी अपने मुद्दे हैं। उनका डिज़ाइन स्वाभाविक रूप से गर्मी अपव्यय को सीमित करता है, जिससे उनमें थर्मल क्षय होने का खतरा होता है। यह आधुनिक ड्रम ब्रेक के लिए भी सत्य है। लेकिन जैसे-जैसे सामग्री प्रौद्योगिकी में सुधार हुआ, डिस्क ब्रेक ने फिर से ध्यान आकर्षित करना शुरू कर दिया। शुरुआती ब्रेक पैड एस्बेस्टस से बने होते थे, लेकिन एस्बेस्टस में एक घातक दोष था: यह पर्यावरण के अनुकूल नहीं था। पहनने से एस्बेस्टस के रेशे सांस के जरिए अंदर जा सकते हैं और फेफड़ों को अपरिवर्तनीय क्षति पहुंचा सकते हैं, यही कारण है कि एस्बेस्टस की छत की टाइलें, जो एक समय मेरे बचपन में आम थीं, अब उपयोग नहीं की जाती हैं। इसके अतिरिक्त, एस्बेस्टस ऊष्मा का कुचालक है, इसलिए ब्रेक लगाने से होने वाले घर्षण के बाद इसे ठंडा करना कठिन था।
बाद में, सेमी-मेटैलिक ब्रेक पैड विकसित किए गए, कठोरता बढ़ाने के लिए एस्बेस्टस की जगह स्टील वूल का इस्तेमाल किया गया। लेकिन अब ऊष्मा चालन बहुत अच्छा था। तापमान तेज़ी से बढ़ा, और ब्रेक सिस्टम गर्म रहा, जिससे रबर के हिस्से, जैसे सील और होज़, तेज़ी से पुराने होने लगे। उच्च तापमान ने ब्रेक द्रव में पानी को भी वाष्पित कर दिया, जिससे ब्रेक नरम महसूस होने लगे। इसके अलावा, धातु-पर-धातु घर्षण के कारण कम गति पर शोर होता था, और बारिश होने पर ब्रेक आसानी से जंग खा जाते थे।
इन कमियों के कारण, ब्रेक पैड की एक नई पीढ़ी विकसित की गई: कम धातु वाली सामग्री। जैसा कि नाम से पता चलता है, इन पैड्स में धातु की मात्रा कम थी। हालाँकि वे उतने टिकाऊ नहीं थे, उनका ब्रेकिंग प्रदर्शन अर्ध-धातु पैड से बेहतर था, और वे शांत थे, अक्सर उन कारों में उपयोग किया जाता था जो आराम को प्राथमिकता देते हैं। अंततः, सिरेमिक-आधारित ब्रेक पैड उभरे, जिनमें सुदृढीकरण के लिए सिरेमिक फाइबर का उपयोग किया गया। ये उच्च-स्तरीय पैड गर्मी प्रतिरोधी हैं, स्थिर घर्षण और कम शोर प्रदान करते हैं। इसके अलावा, क्योंकि उनमें धातु की कमी होती है, वे पहियों पर साफ करने में मुश्किल ब्रेक डस्ट नहीं छोड़ते हैं। नकारात्मक पक्ष? वे महंगे हैं.
लेकिन सिरेमिक ब्रेक सबसे महंगे भी नहीं हैं। इससे भी उच्च स्तरीय विकल्प है: कार्बन-आधारित ब्रेक। ये दो किस्मों में आते हैं: कार्बन-सिरेमिक और कार्बन-कार्बन। एक कार्बन और सिरेमिक फाइबर का मिश्रण है, जबकि दूसरा पूरी तरह से कार्बन से बना है। दोनों उत्कृष्ट तापीय चालकता, उच्च तापमान प्रतिरोध, मजबूत ब्रेकिंग बल और हल्के वजन प्रदान करते हैं, जो उन्हें अधिक टिकाऊ बनाते हैं। इसीलिए कार्बन-आधारित ब्रेक आमतौर पर रेस कारों, हाई-एंड स्पोर्ट्स कारों और हवाई जहाजों पर पाए जाते हैं। हालाँकि, रोजमर्रा के ड्राइवरों के लिए, वे लागत के कारण वास्तव में प्रासंगिक नहीं हैं।
डिस्क ब्रेक की इस सारी चर्चा के बाद, आपको आश्चर्य हो सकता है कि क्या ड्रम ब्रेक के पास अभी भी वापसी करने का मौका है। उत्तर है नहीं-वे सीधे तौर पर बहिष्कृत हैं। ड्रम ब्रेक भारी होते हैं, उनमें गर्मी का अपव्यय कम होता है, और तेज़, निरंतर ब्रेक लगाने में कम प्रभावी होते हैं। वे एबीएस जैसी आधुनिक तकनीक के अनुकूल भी नहीं हैं। जैसा कि कहा गया है, ड्रम ब्रेक की अपनी ताकत होती है। एक फायदा उनकी मजबूत ब्रेकिंग शक्ति है। दो ब्रेक जूतों में से एक ब्रेक ड्रम के घूर्णन का अनुसरण करता है जबकि दूसरा उसके विपरीत चलता है। ब्रेक लगाते समय, रोटेशन के विपरीत चलने वाला जूता स्व-ब्रेकिंग प्रभाव पैदा करता है, जैसे-जैसे आप जोर से दबाते हैं, ब्रेक कसता जाता है। यह एक संरचनात्मक लाभ है. ड्रम ब्रेक भी लागत प्रभावी हैं, क्योंकि उनके डिज़ाइन में हाल के वर्षों में महत्वपूर्ण बदलाव की आवश्यकता नहीं है। घर्षण सामग्रियों में अद्यतन के अलावा, उनका उत्पादन अपेक्षाकृत सस्ता रहा है।
