Кто придумал «лошадиную силу»? Что такое лошадиная сила.

1 кВт равен 1,3596 л.с. при вычислении мощности двигателя.
1 л.с. равна 0,7355 кВт при вычислении мощности двигателя.

История

Лошадиная сила (л.с.) это внесистемная единица мощности, которая появилась примерно в 1789 году с приходом паровых машин. Изобретатель Джеймс Уатт ввел термин «лошадиная сила» чтобы наглядно показать насколько его машины экономически выгоднее живой тягловой силы. Уатт пришел к выводу, что в среднем за минуту одна лошадь 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. Конечно расчеты брались для большого промежутка времени, потому что кратковременно лошадь может "развивать" мощность около 1000 кгс·м/с, что примерно равно 13 лошадиным силам. Такую мощность называют - котловая лошадиная сила.

В мире существует несколько единиц измерения под названием "лошадиная сила". В европейских странах, России и СНГ, как правило, под лошадиной силой имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», равная примерно 735 ватт (75 кгс·м/с).

В автомобильной отрасли Великобритании и США наиболее часто л.с. приравнивают к 746 Вт, что равно 1,014 метрической лошадиной силы. Также в промышленности и энергетике США используются электрическая лошадиная сила (746 Вт) и котловая лошадиная сила (9809,5 Вт).

Лошадиная сила

Лошади́ная си́ла (л. с.) - внесистемная единица мощности .

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.

Варианты лошадиной силы

В большинстве европейских стран, в том числе в России , лошадиная сила определяется как 75 кгс · / , 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) . 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 ), 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 . В частности утверждается, что одну из первых машин Уатта купил пивовар, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос.

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

Если мощность меньше 100 л. с., то, например, в Московской области платится 7 рублей/л. с. в год, а если чуть больше - уже 29 рублей/л. с. в год. Причем, от 101 л.с. до 150 л.с. ставка налога одинакова. Таким образом, из-за разных значений мощности цена меняется с менее чем 700 до нескольких тысяч рублей в год. Этот факт приводит к досадным курьёзам. Так, мощность южнокорейского автомобиля Hyundai Accent равна строго 75 кВт, то есть 102 л. с. Для американского автовладельца получилась бы ещё более обидная цифра 100,7 hp, но в США налог не зависит от лошадиных сил. В США некоторые налоги (дорожный, экологический) включены в цену бензина, кроме того, ежегодно надо платить personal property tax, прямо пропорциональный цене автомобиля.

В прошлом в некоторых странах (например, в Великобритании, Германии, Бельгии, Франции, Испании) транспортный налог зависел от мощности в лошадиных силах. В одних странах отказались от использования мощности при налогообложении (например, в Великобритании в сороковых годах вместо мощности стали использовать размеры автомобиля), в других (например, во Франции), вместо лошадиных сил стали использовать киловатты. От тех времён остались выражения «Caballo fiscal» и «Cheval fiscal».

В России многие автовладельцы, в основном дальнобойщики , в своих техпаспортах занижали реальную мощность мотора, чтобы снизить налоговые затраты. Однако, в настоящее время налоговые органы обычно берут информацию о мощности не из техпаспортов, а из общих баз данных (в которых, впрочем, отсутствуют данные о многих сравнительно экзотических моделях или комплектациях автомобилей, чем и пользуются их владельцы).

См. также

Примечания

Крестным отцом знаменитой единицы «лошадиная сила» был великий английский изобретатель 18 века Джеймс Уатт , член Лондонского Королевского общества и Парижской академии наук.

Долгие годы бился Уатт над усовершенствованием паровых машин , и именно благодаря его работам, к 19 веку вся промышленность перешла на новую «тягловую силу» - паровые машины! Шахты, мануфактуры, пароходы, паровозы, автомобили, самолеты и даже паровые мотоциклы – везде использовались пыхтящие паровые двигатели, заставлявшие бойко крутиться колеса и валы механизмов! Детище Дж. Уатта - паровой молот занял ведущее место на металлообрабатывающих предприятиях, пришла эра парового отопления, тоже изобретенного Дж. Уаттом! Технический прогресс наступал, так откуда взялась допотопная уже и по тем временам единица мощности «лошадиная сил»?

А как поступил бы в наше время человек, пытающийся внедрить что-то новое, и неизвестное? Как убедить предпринимателя, что без твоего изобретения ему не обойтись?

Так и Джеймс Уатт пытался доказать преимущества использования своих паровых машин перед привычными лошадками, на которых «держалась» вся техника того времени.

Через столько лет трудно уже достоверно определить, с хозяином какого предприятия договаривался Уатт о замене лошадей на паровые машины, какие это были лошади: маленькие пони или рослые росинанты, но договор был заключен.

Дж. Уатту надо было доказать, что за одинаковое время его машина выполнит отнюдь не меньшую работу по подъему грузов, чем сильная лошадь! Думаете, хозяин доверил испытания Уатту? Отнюдь! Он сам в течение 8 часов из-под кнута поддерживал «рабочий дух» бедной лошади, чем довел ее до полного изнеможения. И все-таки за это же время паровая машина Уатта выполнила работу в 4 раза большую, что позволило изобретателю гордо объявит, что мощность его машины составляет 4 лошадиных силы!

Вот таким образом и появилась единица мощности «лошадиная сила».

Так сколько же это - 1 лошадиная сила?

Измерив общий вес поднятого лошадью груза и высоту, на которую он был поднят за какое-то время, Уатт рассчитал мощность работавшей лошади. Оказалось, что за 8 часов работы в «нечеловеческих» условиях, лошадь подняла на высоту одного метра около 2000000 кг груза, что в секунду составило 75 килограммов.

Вспомним формулы механической работы и мощности: A= FxS и N= A/t.

Единица мощности «лошадиная сила» соответствует мощности машины, поднимающей каждую секунду груз массой 75 кг на высоту в 1 метр.




А как сильна на самом деле лошадь?

Позднее оказалось, что без отдыха лошадь в таком темпе долго продержаться не сможет. При длительной нормальной работе мощность лошади составляет всего одну треть лошадиной силы, т.е. на самом деле 1 лошадиная сила значительно больше той мощности, которую средняя лошадь способна развивать хотя бы в течении одной минуты.

А если лошадь поднапрячь! Тогда мы можем замерить пиковую мощность, т.е. верхний предел мощности лошади. Измеренная пиковая мощность лошади за несколько секунд составляет около 14,9 л.с , (иногда ее называют «котловой « л.с.).

А мощность скаковой лошади – около 10 л.с.!

Как одна из основных единиц, «лошадиная сила продержалась до середины 20-го века.

В октябре 1960г. на XI Генеральной конференции по мерам и весам была введена новая единая Международная система единиц СИ. В честь великого ученого Джеймса Ватта единица мощности в этой системе была названа Ваттом (вт). А лошадиная сила стала внесистемной единицей.

1 л.с. = 736 ватт.

В мире существует несколько единиц измерения под названием "лошадиная сила", и величины единиц лошадиной силы в разных странах отличаются друг от друга.

В большинстве европейских стран и в России 1 л. с. составляет ровно 735,49875 Вт (иногда ее называют «метрическая лошадиная сила», а в англоязычных странах до сих пор лошадиную силу считают равной 745,6999 Вт (около 1,014 европейской лошадиной силы).
Обозначается лошадиная сила, как PS (Pferdestärke) в Германии, как CV (cheval-vapeur) во Франции, как hp (horsepower) в Англии.
Прошло более двухсот лет с возникновения единицы «лошадиная сила», а она до сих пор находит широкое применение. Так например, по-прежнему мощность автомобильных двигателей измеряют в лошадиных силах.

А вот интересное наблюдение на тему «Эх, прокачу»!
Будем считать, что мощность одной лошади, тянущей телегу с грузом, равна 1 л.с.
А если впрячь в одну упряжку большее число лошадей, как изменится их суммарная мощность?
Оказывается, не все так просто!

Общая мощность окажется на много меньше ожидаемой! Беспокойные лошадки будут мешать друг другу и мощность каждой из них будет тем меньше, чем больше количество лошадей в упряжке.
Просчитано, проверено и доказано!

Число лошадей упряжке - 2
Мощность каждой лошади - 0,92
Общая мощность - 1,9

Число лошадей упряжке - 3
Мощность каждой лошади - 0,85
Общая мощность - 2,6

Число лошадей упряжке - 4
Мощность каждой лошади - 0,77
Общая мощность - 3.1

Число лошадей упряжке - 5
Мощность каждой лошади - 0,7
Общая мощность - 3,5

Число лошадей упряжке - 6
Мощность каждой лошади - 0,62
Общая мощность - 3,7

Число лошадей упряжке - 7
Мощность каждой лошади - 0,55
Общая мощность - 3,8

Число лошадей упряжке - 8
Мощность каждой лошади - 0,47
Общая мощность - 3,8

Вот я здесь пишу, как лошадь …
А какова "лошадиная сила" человека?

Мощность обычного человека, измеренная в лошадиных силах, составляет всего около 0,04 л.с., и очень редко у самых-самых сильных доходит до 0,25 л.с. Но! В исключительных условиях человек на короткое время человек может развить пиковую мощность и до 1 л.с.

А вот подсчитано, что копая землю, человек совершает примерно за час такую же работу, что и человек при ходьбе, делая 5 км в час. Поэтому мощность землекопа равна самое большое 0,1 лошадиной силы, т.е. средняя мощность человека при продолжительной работе равна около 80 Вт, т.е. около 0,1 л.с.

И в заключение слова известного физика Содди:
«С некоторых точек зрения лошадь – это необычайно полезная машина. Каков её эффект, мы и не представляли себе, пока не явились автомобили, и вместо двух лошадей, обычно запрягаемых в экипаж, оказалось необходи­мым запрягать не меньше 12 или 15, иначе автомобиль останавливался бы у каждого пригорка».

Итак, да здравствует лошадь и «лошадиная сила»!

Термин "лошадиная сила" был изобретён инженером Джеймсом Ваттом. Ватт жил с 1736 по 1819 годы и является одним из самых известных и заслуженных учёных за его работу по повышению эффективности паровых двигателей. Мы также произносим его фамилию почти каждый день, когда говорим о 60-ваттных лампочках.

История гласит, что Ватт работал на угольной шахте, где уголь поднимался из шахты с помощью пони. Ватт хотел найти способ утвердить и говорить о силе, производимой этим животным. Он обнаружил, что в среднем пони могла сделать 22 000 фут-фунтов работы за одну минуту. Затем он увеличил это число на 50 процентов и привязал измерение одной лошадиной силы к 33 000 фут-фунтам работы за одну минуту. Эта произвольная единица измерения проделала свой ​​путь в течение столетий, и теперь ей измеряется производительность Вашего автомобиля, газонокосилки, цепной пилы и даже в некоторых случаях пылесоса.

Если говорить проще, то лошадиная сила измеряется следующим образом: согласно измерениям Ватта, одна лошадь может делать 33 000 фут-фунтов работы каждую минуту. Итак, представьте себе лошадь, поднимающую уголь из угольной шахты, как показано на рисунке. Лошадь с мощностью в одну лошадиную силу может поднимать 330 фунтов (~150 кг) угля на высоту 100 футов (30,5 метров) каждую минуту, или 33 фунта (15 кг) угля на 1000 футов (305 метров) в минуту - Вы можете составить любую комбинацию веса к высоте на время, которая Вам понравится. Пока делается работа на 33 000 фут-фунтов в минуту, у Вас есть ровно одна лошадиная сила.

Вы, наверное, попробуете составить и такую комбинацию, чтобы, к примеру, загрузить 33 000 фунтов (15 тонн) угля в огромный контейнер и попросить лошадь поднимать его на 1 фут (30 сантиметров) в минуту, но поймёте, что лошадь физически не сможет сдвинуться с места с таким весом. Вы, вероятно, может также представить, что положите 1 фунт (450 грамм) угля в ведро и попросите лошадь поднимать его на 33 000 футов (около 838 метров) в минуту, развив, таким образом, скорость в 1183 км/ч, и лошадь, конечно же, не сможет развить такой скорости. Тем не менее, если Вы читали Архимеда, да и просто, если Вы старше 10-12 лет, то Вы знаете, что такое рычаг и что Вы легко можете изменить соотношение массы и скорости, используя рычаг. Таким образом, можно создать блок и решить систему, которая не ставит комфортное количество веса на коня или не позволяет ему (коню) двигаться с комфортной скоростью, независимо от того, сколько веса на самом деле Вам необходимо передвинуть.

Теперь мы с Вами знаем, что подразумевал Джеймс Ватт под лошадиной силой. Тем не менее, на сегодняшний день мощность измеряется несколько иным способом и может быть преобразована в другие единицы. Более того, в России официально термин "лошадиная сила" используется лишь при расчёте транспортного налога, а в других же сферах официальной единицей измерения принято считать Ватты. Сегодня также существует метрическое измерение лошадиной силы - не вдаваясь в подробности, она равна около 735,5 Ватт, или 75 кгс·м/с (работа, которая производится при поднятии груза массой 75 кг на высоту в 1 метр за 1 секунду, и всё это с учётом земного значения ускорения свободного падения).

А теперь немного о практике использования термина "лошадиная сила" и общей производительности автомобиля.

Автомобиль считается "высоко эффективным", если имеет под капотом большую мощность по отношению к общей массе автомобиля. Это имеет смысл, ведь чем меньше веса Вы имеете, тем больше мощность позволит ускорить машину. Для заданного количества энергии Вы хотите минимизировать вес, чтобы максимизировать ускорение.

В следующей таблице приведены соотношения лошадиных сил к весу у нескольких самых известных высокопроизводительных автомобилей. Вам уже понятно, что чем больше соотношение мощности к весу, тем это лучше, и Вам станет видно, что это не всегда прямо пропорционально влияет на цену автомобиля.


Мощность (л.с.)
Полная масса (кг)
Соотношение мощность/вес
Разгон 0-100 км/ч (сек)
Цена

Dodge Viper
450
3 320
0.136
4.1
$66 000

Ferrari 355 F1
375
2 975
0.126
4.6
$134 000

Shelby Series 1
320
2 650
0.121
4.4
$108 000

Lotus Esprit V8
350
3 045
0.115
4.4
$83 000

Chevrolet Corvette
345
3 245
0.106
4.8
$42 000

Porsche Carrera
300
2 900
0.103
5.0
$70,000

Mitsubishi 3000GT
320
3 740
0.086
5.8
$45,000

Ford Escort
110
2 470
0.045
10.9
$12 000

Лада Калина (Норма 1.6)
81
1 555
0.052
13.3
335 000 руб.

УАЗ Patriot (Welcome 2.7)
128
2 650
0.048
19
580 000 рублей

Вы можете видеть очень определенную корреляцию между соотношением мощности к массе и временем разгона в большинстве случаев, более высокий коэффициент указывает на более быстрый автомобиль. Интересно, что значительно меньше корреляции между скоростью и ценой. Объясняется это огромным количеством факторов, начиная от бренда автомобиля и заканчивая комплектацией конкретной спецификации.

Если Вы хотите быстрый автомобиль, Вам необходимо хорошее соотношение мощности к весу.

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.



mob_info