Лошадиная сила история возникновения. Лошадиные силы

Лошадиная сила: что за единица измерения и откуда она взялась?

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?

Лошадиная сила история возникновения. Лошадиные силы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Лошади́ная си́ла (л. с.) — единица измерения мощности . Учёные очень редко пользуются этой единицей из-за её неоднозначного определения, но несмотря на это, она получила широкое распространение, особенно в автомобильной индустрии.

Стандартной единицей системы СИ для измерения мощности является ватт.

Лошадиная сила впервые предложена Джеймсом Уаттом, оценивающим мощность своих паровых двигателей . Предполагалось, что лошадь может поднимать в среднем 33 000 фунт-футов в минуту (например, 330 фунтов (150 кг) со скоростью 100 футов (30 м) в минуту), что равняется 745,69987158227022 Вт. Эту единицу до сих пор применяют в англоязычных странах (обозначение HP).

В большинстве европейских стран, в том числе в России, лошадиная сила определяется как 75 кгс·м/с, что составляет ровно 735,49875 Вт (иногда это называют «метрическая лошадиная сила»; обозначение PS (нем.), CV (фр.), pk (нид.)).

Существуют и другие определения лошадиной силы.

Как появилась «лошадиная сила»

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

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.

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!

Лошадиная сила

В мире существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила». В России, как правило, под лошадиной силой имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», равная примерно 735 ваттам.

В настоящее время в России формально лошадиная сила выведена из употребления, однако до сих пор применяется для расчёта транспортного налога. В России и во многих других странах она всё ещё очень широко распространена в среде, где используются двигатели внутреннего сгорания (автомобили, мотоциклы, тракторная техника, мотокосы, триммеры).

В Международной системе единиц (СИ) официально установленной единицей измерения мощности является ватт.

В английской («Имперской») системе мер, единицей измерения мощности считается фунто-фут в секунду, но в реальности в Англии он уже не используется, а в США — используется исключительно редко.

Содержание

Варианты лошадиной силы

В большинстве европейских стран, в том числе в России [1] , лошадиная сила определяется как 75 кгс·м/с, то есть, как мощность, затрачиваемая для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду при стандартном ускорении свободного падения (9,80665 м/с²) [2] . 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 в автомобильной отрасли чаще до сих пор приравнивают лошадиные силы к 745,69987158227022 Вт (обозначение англ. hp [3] ), что равно 1,013869665424 метрической лошадиной силы.

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

Соотношения

Для вычисления мощности двигателя в киловаттах следует использовать соотношение 1 кВт = 1,3596 л.с. (1 л.с. = 0,73549875 кВт)

История

Приблизительно в 1789 году шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт ввел термин «лошадиная сила», чтобы показать, работу скольких лошадей способны заменить его паровые машины [4] . В частности утверждается, что одну из первых машин Уатта купил пивовар, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос. [5]

В это время в Англии для поднятия из шахт угля, воды и людей использовались бочки (BARREL) объемом от 140,9 до 190,9 л. типовая barrel с грузом весила 400 фунтов (1 фунт – 0,4095 кг), т.е. 1 баррель = 163,8 кг. Естественно, что вытащить такую бочку могли только две лошади за канат, перекинутый через блок. Усилие средней рабочей лошади в течение 8 часов работы составляет 15% от ее веса или 75 кг при весе лошади в 500 кг. За 8 часов лошадь с таким усилием может пройти 28,8 км со скоростью 3,6 км/час (1 м/с). Наблюдая за традиционным источником энергии — лошадью, Уатт пришел к выводу, что бочку весом 160 кг могут вытягивать из шахты только две лошади со скоростью 2 мили/час (3,6 км/час). В этом случае лошадиная сила в английских мерах принимает вид 1 hp = 1/2 barrel * 2 mill/h = 1 barrel*mill/h. То же самое в более мелких единицах составляет 180 фунтов на 181 фут. Округлив расчеты в фунто-футах за минуту, он решил, что лошадиная сила будет равна 33 000 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). По другим данным — до 15 л.с. в пике.

На Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации в 1882 году была принята новая единица измерения мощности – Ватт (обозначение: Вт, W), названая в честь Джеймса Уатта (Ватта), создателя универсальной паровой машины. До этого при большинстве расчётов использовались введённые Джеймсом Уаттом лошадиные силы.

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 и 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 (brake horsepower) . 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.

Источники:

http://sci-hit.com/2018/12/loshadinaya-sila-chto-za-edinica-izmereniya-i-otkuda-ona-vzyalas.html
http://lokotskoy.ru/loshadinaya-sila.html
http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/11088