Кто придумал «лошадиную силу»

Автомобили давно заменили деревянные кареты, но мы до сих пор продолжаем измерять мощность двигателя в лошадиных силах. Откуда пошла эта странная единица измерения и почему бы нам не избавиться от нее?

Немного истории

Лошадиная сила, пожалуй, одна из самых ироничных единиц измерения в наше время. Официально мощность определяется в ваттах, но для измерения силы двигателей автомобилей мы по старинке применяем «лошадки». Это, по крайней мере, необычно, ведь мы же не применяем для определения силы света яркость свеч или замеряем расстояние локтями.

История создания понятия «лошадиной силы» берет свое начало в конце 18 века. В 1760-х г. известный шотландский физик и изобретатель Джеймс Ватт решил модифицировать действующую паровую машину Ньюкомена. Паровая установка, созданная несколькими десятилетиями ранее, использовалась для откачки воды из шахт. Ватт понял, что машину можно существенно улучшить и сделать более производительный. В ходе многочисленных экспериментов Ватт заменил металлический поршневой цилиндр на деревянный, смазанным льяльным маслом. Также ученый уменьшил цикл хода воды и внес значительные изменения в конструкцию паровой машины. В результате улучшенный двигатель Ватта оказался в четыре раза эффективнее паровой установки Ньюкомена. Изобретение ученого положило начало промышленной революции сперва в Англии, а затем и во всем мире.

Маркетинговый ход

Сначала Ватт решил продавать свой новый двигатель по схеме роялти. Он предлагал покупателем возвращать ему треть денег, сэкономленных на топливе. Но схема не задалась, и Ватт попробовал пойти на весьма необычный маркетинговый ход. В то время большинство работ выполнялись с помощью лошадей. Поэтому, чтобы люди заинтересовались в разработке ученого, Ватт придумал единицу измерения - лошадиные силы, которая была интуитивно понятна и фермерам и бизнесменам. Чтобы определить, работу скольких лошадей мог бы заменить один паровой двигатель, ученый провел несколько экспериментов на угольных шахтах.

В то время в Англии для поднятия воды из шахты использовались бочки объемом 1 баррель (приблизительно 159 л.). Такой вес могли вытащить только две средние тяговые лошади со средней скоростью 2 мили/час. Таким образом, одна лошадь равнялась одному баррелю, умноженному на одну милю/час. Если это значение перевести в энергию, то мы получим приблизительно 45 тысяч джоулей или 746 ватт. Так и пошло, что 1 л.с. стала равняться примерно 746 ваттам. Конечно, эта величина весьма условная, ведь все лошади разные, да и угол подъема и сила трения в опытах не учитывалась. Удивительно, но после придуманной Ваттом величины его паровые двигатели действительно стали продаваться намного эффективнее. В 1882 г. была принята мировая единица измерения мощности - «Вт», но до сих пор, по привычке, люди продолжают измерять мощность двигателя в лошадиных силах. Согласитесь, так намного удобнее?

ИСТОРИЯ

На самом деле все началось с того, как Джеймс Уатт в 1782 году изобрёл паровую машину двойного действия. В отличии от первых паровых машин - эта получилась на редкость экономичной и легко управляемой. Но как любое изобретение - машина оставалась бесполезной для изобретателя, если нет коммерческого использования машины. Необходим был пиар изобретения.

Свое изобретение он предлагал использовать для выкачивания воды из шахты. Но как объяснить прижимистым шахтовладельцам, что им предлагают купить и в чем преимущества этого нового приспособления?

Наблюдая за традиционным источником энергии — лошадью, Уатт пришел к выводу, что в среднем за минуту она поднимает груз в 180 фунтов на 181 фут. Округлив расчеты в фунто-футах за минуту, он решил, что лошадиная сила будет равна 33 000 этих самых фунто-футов в минуту.

Расчёты Уатта относились к мощности лошади, усреднённой за большое время. Кратковременно лошадь может развивать мощность около 1000 кгс·м/с, что соответствует 9,8 кВт или 33 475 BTU/ч (котловая лошадиная сила).

И вот для того чтобы оценить мощность новых двигателей, предприняли следующее. Запрягли лошадь в обычный водоподъемный насос, работающий на конной тяге, и посмотрели, сколько она поднимет за день воды. Затем присоединили к этому же насосу паровой двигатель и посмотрели, какой результат получится за день его работы. Поделили второе количество на первое и на этих цифрах объяснили шахтовладельцам, что насос заменяет N-ное число лошадей. Полученная в результате первого эксперимента мощность стала мерилом и получила название "лошадиная сила".

На самом деле мощность, которую средняя лошадь способна развивать сколько-нибудь долгое время, меньше полученной Уаттом величины. Или погонщик работал очень хорошо, или лошадь попалась очень «натренированная». Конечно, лошади бывают разные и невозможно ожидать, что и тяжеловоз и арабский скакун разовьют одинаковую мощность. И все же, когда лошадь создает такую мощность? На этот вопрос в журнале «American scientist» один из авторов предложил следующий вариант: мощность в одну лошадиную силу развивает лошадь массой 750 килограммов, перепрыгивающая через препятствие шириной и высотой в 183 сантиметра.

При этом следует немного знать историю вопроса. В шахту не могла поместиться полноразмерная лошадь. Для работ использовались пони!

В качестве единицы мощности Уатт в свое время предложил такую единицу, как «лошадиная сила». Данная единица мощности устраивала шахтовладельцев, но совершенно не устраивала физиков. В 1882 году Британская ассоциация инженеров решила присвоить его имя единице мощности. Это был первый в истории техники случай присвоения собственного имени единице измерения.

Варианты определений лошадиной силы

В большинстве европейских стран, в том числе в России, лошадиная сила определяется как 75 кгс·м/с, то есть, как мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. В таком случае 1 л. с. составляет ровно 735,49875 Вт, что иногда называют метрической лошадиной силой (обозначение нем. PS , фр. ch , нидерл. pk ), хотя она не входит в метрическую систему единиц.

В США и Великобритании мер в автомобильной отрасли чаще до сих пор приравнивают лошадиные силы к 745,69987158227022 Вт (обозначение англ. hp ), что равно 1,013869665424 метрической лошадиной силы.

В США также используются электрическая лошадиная сила и котловая лошадиная сила (используются в промышленности и энергетике).

Соотношения

Мощность двигателя

Для мощностей автомобильных двигателей есть не только разные единицы измерения, но и разные способы измерения, дающие разные результаты. Стандартный способ измерения мощности, принятый в Европе, использует киловатты. Если же мощность дана в лошадиных силах, то способы измерения в разных странах могут отличаться (даже если используются одни те же лошадиные силы).

В США и Японии используют свои стандарты определения лошадиных сил двигателя, но они уже давно практически полностью унифицированы с другими. И в Америке, и в Японии существуют два вида показателей:

Измерение нетто

Измерение мощности двигателя нетто (англ. netto , net ) предусматривает стендовое испытание двигателя, оборудованного всеми вспомогательными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами: генератором, глушителем, вентилятором и пр.

Измерение брутто

Обозначается англ. bhp . Измерение мощности двигателя брутто (англ. brutto , gross ) подразумевает стендовое испытание двигателя, не оборудованного всеми дополнительными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами: генератором, насосом системы охлаждения и так далее.

Такой показатель мощности может давать значение выше мощности нетто на 10—20 % и более, чем в своё время (до установления нового федерального стандарта в 1972 году) широко пользовались североамериканские производители автомобилей, завышая рейтинги мощности двигателей.

Кроме всего прочего необходимо учитывать, что производители двигателей производят замеры мощности на том виде топлива, на которое двигатель расчитан. То есть если при проектировании двигатель расчитывался на рабочее топливо АИ-95, то и заявленную мощность он выдаст на АИ-95 (конечно-же не Российского производства).

А Японские двигателестроители производят испытания и замеры мощности на топливе с максимальным октановым числом, доступным в свободной продаже. А в Японии на АЗС в свободной продаже топливо с октановым числом 100 !

ВОПРОС: За какие ЛОШАДИ мы платим налоги?

Всем известна устаревшая единица мощности «лошадиная сила» , которую сейчас заменила стандартная единица системы СИ – ватт.

Клиника - http://z-clinic.ru/services/xirurgiya . Сосудистый хирург королев.

Однако до сих пор ее широко применяют, например, в автомобильной индустрии. Ученые же редко используют эту единицу из-за ее неоднозначного толкования.

Так что же такое «лошадиная сила»? В справочниках по физике указано, что лошадиная сила равна 75 кгс*м/с, что составляет ровно 735,49875 Вт. Чтобы представить себе, когда лошадь развивает такую мощность, нужно обратиться к истории возникновения этой единицы.

«Лошадиную силу» впервые предложил Джеймс Уатт, изобретатель парового двигателя. Свое изобретение он предлагал использовать для выкачивания воды из шахты. Но как объяснить прижимистым шахтовладельцам, что им предлагают купить и в чем преимущества этого нового приспособления? И вот для того чтобы оценить мощность новых двигателей, предприняли следующее. Запрягли лошадь в обычный водоподъемный насос, работающий на конной тяге, и посмотрели, сколько она поднимет за день воды. Затем присоединили к этому же насосу паровой двигатель и посмотрели, какой результат получится за день его работы. Поделили второе количество на первое и на этих цифрах объяснили шахтовладельцам, что насос заменяет N-ное число лошадей. Полученная в результате первого эксперимента мощность стала мерилом и получила название "лошадиная сила".

Анекдот в тему:
- Что такое одна лошадиная сила?
- Это сила одной лошади высотой один метp и весом один килогpамм.
- Позвольте, да где же вы видели такую лошадь?
- Ее трудно увидеть. Она хpанится в палате меp и весов под Паpижем!

Метки: единица мощности; сила; история

Паровые машины, построенные Д. Папеном, Т. Севери, И. Ползуновым, Т. Ньюкоменом, начали работать на шахтах ещё задолго до Д.Уатта. Они различались конструктивно, но главное в них было то, что движение поршня вызывалось попеременным нагреванием и охлаждением рабочего цилиндра. Из-за этого они были медленными и потребляли очень много топлива.

Произведя целых ряд глубоких исследований и опытов, Уатт в 1769 году предложил (и запатентовал) производить охлаждение пара в отдельном резервуаре — конденсаторе, сообщающемся с рабочим цилиндром. Это сразу сократило расход топлива в четыре раза и убыстрило работу машины в десятки раз.

В 1784 году Уатт запатентовал паровую машину двойного действия. В ней пар через золотник действовал попеременно то на одну, то на другую сторону поршня. Это ещё вдвое увеличило мощность машины, а главное — позволило преобразовывать поступательное движение поршня во вращательное движение махового колеса. С него вращение стало возможно передавать с помощью ремней на различные станки и механизмы, что существенно расширило область применения паровых машин, и с этого момента маховик ускорил движение.

Одним из важных механизмов в паровой машине двойного действия был механический центробежный регулятор, который обеспечивал стабильность её вращения и позволял регулировать число оборотов.
Фото: ru.wikipedia.org

К концу 80-х годов XVIII века конструкция , как универсального двигателя для промышленности и транспорта, была окончательно доработана и в последующие 100 лет являлась основной движущей силой развития капиталистического производства.

Уатт сконструировал и ряд приборов, связанных с паровой машиной: ртутный открытый манометр, ртутный вакуумметр в конденсаторе, водомерное стекло в котлах, индикатор давления. Изобрел копировальные чернила (1780), установил состав воды (1781). В есть и такие важные изобретения, как первый в мире паровой молот и паровое отопление. Сконструировал он и несколько счетных машин, копировальных прессов. Являлся членом Лондонского королевского общества (1785), Парижской академии наук (1814).

Интересно, что в свое время в качестве единицы мощности Уатт предложил такую единицу, как «лошадиная сила ». Эта единица измерения дожила и до наших дней. Но в Англии, где Уатта почитают как пионера промышленной революции, решили иначе.

В 1882 г. Британская ассоциация инженеров решила присвоить его имя единице мощности. Теперь имя Джеймса Уатта можно прочесть на любой электрической лампочке. Это был первый в истории техники случай присвоения собственного имени единице измерения. С этого случая и началась традиция присвоения собственных имен единицам измерения.

Лошадиная сила (л. с.) - это внесистемная единица измерения мощности. В настоящее время в России она официально выведена из употребления (стандартной единицей СИ для выражения мощности является ватт), но все равно продолжает широко использоваться в автоиндустрии как показатель мощности двигателей.

В 1789 году шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт ввел термин «лошадиная сила», чтобы показать, работу скольких лошадей способны заменить его паровые машины.

Следует знать, что лошадиная сила - это не максимальный, а усредненный показатель мощности лошади, которую она может поддерживать длительное время. Кратковременно среднестатистическая лошадь может развивать мощность около 1000 кг*м/с, то есть мощность одной лошади равна 13,3 лошадиных сил.

Основные единицы измерения мощности двигателей и их обозначение

1. Лошадиная сила (735,49875 Вт). Обозначается как: hp (это netto мощность двигателя, измеряется с использованием вспомогательных агрегатов двигателя, таких как: глушитель, генератор), bhp (это брутто мощность двигателя, измеряется без использования дополнительных агрегатов).

Также можно встретить и другие обозначения: PS (нем.), CV (фр.), pk (нид.).

В англоязычных странах чаще до сих пор приравнивают лошадиные силы к 745,6999 Вт, что примерно равно 1,014 европейской лошадиной силы.

2. Ватт

Поскольку описание ватта выходит за рамки данной статьи, то здесь мы его касаться не будем.

Лошадиная сила является условной и неоднозначной единицей измерения мощности.

В России и почти во всех европейских странах, лошадиная сила определяется как 75 кг*м/с (метрическая лошадиная сила), то есть, как мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. В таком случае 1 л. с. составляет ровно 735,49875 Вт.

Максимальную мощность, которую способна развивать лошадь, принято называть котловой лошадиной силой. Вы можете с легкостью рассчитать и свою максимальную мощность. Для этого нужно замерить время t, за которое вы вбежите на лестницу высотой h и подставить в формулу: m*h/t, где m - масса вашего тела.

Для определения мощности двигателя используются специальные стенды, подробнее об этом написано ниже.

Мощность двигателя замеряют в основном для оценки эффективности тюнинга.

Для определения мощности двигателя существует только один точный способ: снять его с автомобиля и установить на специальный стенд. Снятие и установка двигателя - довольно трудозатратный и дорогой процесс, который по силам только автопроизводителям и серьезным гоночным командам.

Для менее точного замера мощности используют динамометрические мощностные стенды (такие как на фото), позволяющие снять показания «с колес». Влияние на результат могут оказать: давление в шинах, их сцепные свойства, температура шин (во время замера протектор сильно нагревается) и даже степень притяжки автомобиля страховочными стропами.

Методика замера

Прогретый автомобиль трогается на первой передаче, разгоняется до 40–50 км/ч, после чего включается последняя передача, педаль газа нажимается до упора и начинается имитация разгона. По достижении максимальных оборотов (с момента начала падения мощности, видимого на мониторе), включается нейтральная передача.

Результат измерения выводится в виде графика, на котором отображена зависимость мощности от оборотов двигателя (синяя кривая - в лошадиных силах).