Раскрываем тайны вопроса лошадиная сила: сколько и как измеряется мощность?
Что такое лошадиные силы и почему в них измеряется мощность.
Лошадиная сила является внесистемной единицей измерения мощности, которая в основном используется в автомобильной промышленности на Земле. На английском языке этот термин звучит как «horse power».
Термин «лошадиная сила» был введен шотландским изобретателем Джеймсом Ваттом. В конце XVII века этот термин не касался двигателей внутреннего сгорания. Первый успешный образец которых был создан гораздо позже. Николаус Отто в Германии совершил этот прорыв только через 90 лет, в 1876 году.
1 л.с. = 75 кгс*м/с = 735,499 Вт
На деле, вопрос лошадиных сил более сложный, чем может казаться на первый взгляд. Термин, хотя и широко используется, постепенно теряет свою актуальность.
Важнейшим показателем двигателя является его мощность, выраженная в лошадиных силах, а также скорость вращения. Это означает, насколько быстро двигатель может достигнуть максимальных оборотов и поддерживать их в зависимости от мощности двигателя.
Таким образом, крутящий момент и лошадиные силы составляют основной конгломерат, где лошадиные силы представляют собой мощность, а крутящий момент – силу, умноженную на расстояние. Итак, лошадиная сила не является силой в традиционном понимании, а скоростью, с которой прикладывается усилие, тогда как крутящий момент является той силой, которая приводит в движение колеса через обороты коленчатого вала.
Независимо от терминологии, эти два показателя вместе формируют значение оборотов двигателя в минуту, что, в свою очередь, определяет общую мощность двигателя.
Вопрос: Кто ввел термин «лошадиная сила»?
Вернемся к Джеймсу Уатту. Он выбрал термин «лошадиная сила» как ориентир для измерения мощности, чтобы наглядно продемонстрировать преимущества своего парового двигателя по сравнению с традиционными источниками энергии. Его методика базировалась на том, что два коня могли вращать колесо мельницы с частотой 144 оборота в час, перемещая механизм с грузом в 180 килограммов со скоростью примерно 3,6 км/ч при радиусе колеса 3,7 метра. Таким образом, одна лошадь создавала тягу в 76 килограммов со скоростью 1 метр в секунду, что, по современным меркам, равно 746 ваттам.
Следует отметить, что ученый прибег к определенному уклонению. Он взял за исходный показатель не среднестатистического, а очень сильного коня. По сути это была не столько сила в ее классическом понимании, сколько уровень производительности. Однако целью Уатта не являлось достижение максимальной точности в расчетах. Реклама двигателя, который мог заменить от трех до четырех лошадей, а также обоснование экономической выгоды для мельников. Ведь паровой двигатель не требовал кормления или лечения, работая на паровой тяге и показывая высокую надежность.
Идея возникла у изобретателя в 1763 году, когда он ремонтировал макет паровой машины Томаса Ньюкомена. Во время этого процесса он заменил металлический цилиндр на деревянный, повысив его прочность с помощью льняного масла и закалки в печи. Эта конструкция стала легче, что позволило уменьшить циклические потери воды, поднимавшейся жерновами.
Изобретение произвело фурор. Демонстрационные выступления двигателя Уатта получили преимущество над лошадьми. Это привело к стремительному росту продаж его парового двигателя.
Почему лошадиные силы измеряются в ваттах
В течение десятилетий, в честь изобретателя Джеймса Уатта, была названа единица измерения мощности двигателей, которая используется и сегодня – ватт. Однако для обозначения мощности применяется критерий количества лошадиных сил. Согласно которому одна лошадиная сила равна 735 ваттам или 0,735 киловаттам.
Одна лошадиная сила определяется как мощность, необходимая для подъема груза весом 75 килограммов на высоту 1 метра в секунду. Значение было получено в результате измерений, проведённых Уаттом на угольных шахтах. 75 килограммов соответствовало весу одной партии поднимавшегося из шахты угля.
Разновидности лошадиных сил
Интересно, что на основе выводов Уатта со временем возникло множество разных типов лошадиных сил. Среди них: британская, водная, электрическая и метрическая. Во избежание путаницы, на Генеральной конференции по мерам и весам в 1960 году была утверждена единая Международная система единиц (SI).
Количество лошадиных сил у коня
Стоит отметить, что все лошади разные. Один конь не всегда имеет 1 лошадиную силу. Это зависит от породы, размера, веса и здоровья животного. В среднем считается, что лошадь может иметь от 0,3 до 3 лошадиных сил. Максимальная мощность лошади может достигать 24 лошадиных сил.
Наименьшую мощность показывают маленькие лошади – пони. Наибольшие показатели наблюдаются у крупных пород, которые могут иметь три и более лошадиных сил. В среднем считается, что здоровое животное весом около 500 килограммов способно выдать 1 лошадиную силу в течение длительного времени.
Однако это еще не все. Оказывается, что средняя здоровая лошадь производит около 10 лошадиных сил, а во время рывка может достигать невероятной мощности в 15 лошадиных сил. Эти выводы были опубликованы недавно учеными из Университета Калгари.
Примечательно, что реальные показатели лошадиной силы с физической точки зрения демонстрируют сильные мужчины и спортсмены. К примеру, велогонщики на старте могут достигать показателя рывка в 1,2 лошадиные силы. После этого во время гонки снижают мощность. В отличие от человека, лошадь способна поддерживать высокий уровень силы в течение нескольких часов.
Количество лошадиных сил в двигателе
Если взять за основу, один крепкий конь способен выдать 10 условных единиц лошадиной силы. В двигателе с мощностью 100 лошадиных сил практически их будет в 10 раз меньше. К примеру, если гоночная Ferrari имеет примерно 500 лошадиных сил, то «реальных лошадей» в ней будет 50.