Друзья привет, с вами Вик. Добро пожаловать на первую публикацию в блоге и она, внезапно, не связана с гоночными играми. Получилось так, что этот материал был наиболее подготовлен в формате статьи, чем текстовые версии опубликованных ранее на YouTube канале обзоров.
Повод для данного рассказа, тем не менее, появился благодаря одной из основных гоночных игр, которую я снимаю на Youtube канале – это Gran Turismo 4.
Пару раз в комментариях под роликами о GT4 меня спрашивали про то, как расшифровываются единицы мощности, доступные для выбора в игре, одинаковы ли они и какие из них правильнее выбрать. Эти вопросы вполне объяснимы, ведь практически во всех гоночных играх возможность выбирать обозначения единиц мощности, указываемых в характеристиках двигателя имеющихся машин, отсутствует, т.е. разработчики сами определяют, что мощность обозначается либо в лошадиных силах, либо реже в киловаттах. Но в GT4, независимо от региона выпуска, имеется широкий выбор обозначений единиц мощности, используемых в разных странах.
В данном материале я поведаю про такую единицу как лошадиная сила применимо к мощности двигателей внутреннего сгорания. Вы узнаете - откуда взялся и чему равен эталон лошадиной силы, одинакова ли она во всех странах, как она измеряется на автомобильных двигателях, как соотносится с киловаттами, а также как сокращённо обозначается в разных странах. Статья будет полезна всем, кто интересуется автомобилями, и, вероятно, разрешит некоторые из терзающих Вас, вопросов.
Начнём с истории. Впервые лошадиную силу, как единицу измерения мощности, применил и ввёл в обиход шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт.
Шотландия, как всем известно – часть Великобритании, прошу держать этот факт в голове, потому что он нам понадобится в дальнейшем при рассмотрении темы. Уатт занимался доработкой паровых машин и ему, разумеется, надо было как-то наглядно показать потенциальным покупателям, насколько эти паровые машины эффективны. Но как это сделать? Использовать какие-то абстрактные единицы, с которыми работают учёные – это, по понятным причинам, не вариант. Да и не было введено ещё толком таких единиц в конце 18-го века. Другое дело, если сравнить работу паровой машины с чем-то очевидным и знакомым каждому. Например, лошадью - основной тяговой рабочей единицей на протяжении не одного тысячелетия.
Собственно, Уатт и решил выражать мощность своих паровых машин через лошадиные силы. Однако, изначально нужно было отталкиваться от какого-то эталона, т.е. выразить эту самую лошадиную силу. Путём экспериментов и расчётов, Уатт пришёл к выводу, что мощность в одну лошадиную силу эквивалентна лошади, осуществляющей своими силами работу по вертикальному подъёму груза массой 32 572 фунта на высоту 1 фут за одну минуту. Число 32 572 можно округлить до 33000, что и было сделано.
Следует принять во внимание, что в действительности достоверно неизвестно насколько эти величины соответствовали возможностям реальной лошади из эксперимента. И вопрос об объективности такого расчёта спорен до сих пор.
Но, тем не менее, данный стандарт в 33 000 фунт-футов-силы в минуту, соответствующий силе одной лошади, был принят, а новоиспечённая единица мощности стала активно использоваться в технике. Лошадиная сила получила столь широкую известность и распространение, что не забыта вплоть до настоящего времени. В обиходе она по-прежнему является самой распространённой единицей измерения мощности ДВС. И даже производители автомобилей указывают мощность выпускаемых моделей, в том числе и в лошадиных силах, хотя они не входят в международную систему единиц СИ, принятую к использованию в качестве основной и официальной в науке и технике в подавляющем большинстве стран мира.
Вернёмся теперь к выведенному Уаттом эталону лошадиной силы. Как я думаю, Вы уже поняли, что при расчёте он использовал британские или, как их ещё называют, имперские единицы массы и длины, т.е. фунт и фут соответственно, которые были общеприняты в Британии и США. Но в большинстве стран континентальной части Европы в конце 18-го ‒ начале 19-го века была принята метрическая система мер, которая впоследствии переросла в международную систему единиц СИ.
В метрической системе основными единицами измерения в механике являются ‒ килограмм и метр. Соответственно, эталон лошадиной силы Джеймса Уатта не мог быть принят в странах континентальной Европы в изначальном виде, так как был выведен с использованием британских единиц массы и длины. Если перевести 33 000 фунт-футов-силы в минуту в метрическую систему, то получится 76,04 килограмм-силы на метр в секунду. Согласитесь, что число не очень-то красивое и удобное. И в метрической системе эталон лошадиной силы был установлен равным 75 килограммам-силы на метр в секунду, т.е. немногим меньше по абсолютной величине, чем в британской системе мер.
В конце 19-го века была введена новая более универсальная единица мощности. Эта единица получила название «Ватт», в честь Джеймса Уатта. А впоследствии единица «ватт» была введена и в международную систему СИ. Механическая мощность в ваттах выводится через килограмм, метр и секунду, т.е. с использованием трёх основных единиц системы СИ с, у которых есть природные эталоны.
Поэтому ватт является наиболее универсальной единицей мощности, так как его величина одна и одинакова для всех в мире. А вот величина лошадиной силы в Британии и Америке пусть и незначительно, но отличается от таковой в Европе.
В переводе на ватты, 1 лошадиная сила, принятая в Британии и Америке, или как её ещё называют ‒ механическая лошадиная сила, составит при округлении до десятых долей 745,7 ватта.
А 1 лошадиная сила, принятая в Европе, так называемая ‒ метрическая лошадиная сила (потому что выведена с использованием единиц метрической системы), при округлении до десятых долей равна 735,5 ватт.
После выражения лошадиной силы в ваттах становится понятно, что для представления мощности автомобильных двигателей последние сами по себе малы. При использовании ватта, числовые значения мощности будут содержать в себе много знаков, поэтому удобнее использовать киловатты, так как в этом случае количество знаков сокращается в большинстве своём до двух-трёх. Именно киловатт в настоящее время и является основной международной единицей выражения мощности автомобильных двигателей. А вот лошадиная сила официально признана устаревшей и её использование без указания мощности в киловаттах не разрешается. Однако в обиходе многим автомобилистам всё ещё трудно перестроиться на киловатты, поэтому лошадиные силы не выходят из употребления, и к тому же всё еще используются во многих странах при расчёте транспортного налога. Однако думаю, что окончательный повсеместный выход из употребления лошадиных сил ‒ это лишь вопрос времени, и рано или поздно он свершится.
Теперь давайте разберемся, как киловатты соотносятся с лошадиными силами. 1 киловатт равен 1,3596 метрической лошадиной силы и 1,341 механической лошадиной силы. На самом деле знаков после запятой у обеих значений гораздо больше, но для упрощения их можно округлить до сотых долей, получив 1,36 в случае метрических л.с. и 1,34 в случае механических л.с. Таким образом, умножая мощность в киловаттах на 1,36 или на 1,34 вы сможете легко перевести их в метрические или соответственно механические лошадиные силы.
Ну и один из самых интересных моментов – это обозначение размерностей единиц мощности ДВС в разных странах. Я не буду пытаться охватывать вообще все существующие обозначения, а остановлюсь на самых основных и известных, которые как раз представлены на выбор в Gran Turismo 4. Наиболее понятной в части написания из 7-ми имеющихся единиц в игре является, разумеется, киловатт, обозначаемый как kW. Данное сокращенное обозначение стандартизовано на международном уровне, и как мы уже знаем, киловатт одинаков везде. Наверняка в процессе решения школьных задач по физике все сталкивались с его сокращенным написанием, а также встречали обозначение kW в документации и маркировке различных электрических приборов.
С лошадиными силами ситуация несколько запутаннее. Все остальные шесть сокращённых обозначений в Gran Turismo 4, помимо киловатта, относятся к лошадиным силам. Однако, как всё это расшифровывается и в какой стране используется, давайте выяснять.
Все мы понимаем, что в русском языке лошадиные силы сокращённо пишутся как л.с., в других странах ситуация с сокращённым написанием аналогичная.
На английском языке лошадиные силы пишутся как horsepower и, таким образом, сокращённо будут обозначаться HP. Мы также уже знаем, что в англоязычных странах эталон лошадиной силы был выведен с использованием британской системы мер. Соответственно, когда вы видите, что мощность автомобиля указана в НР, то это имеются в виду механические лошадиные силы, принятые изначально в Британии и США. В основном, такое обозначение лошадиных сил характерно как раз для США, где до сих пор на всех уровнях официально используется британская система мер.
В немецком языке лошадиные силы пишутся как pferdestärke, что соответствует сокращённому наименованию – PS. А поскольку немецкоговорящие страны находятся в континентальной Европе, то там повсеместно применяется метрическая система, соответственно PS – это уже метрическая лошадиная сила. И как раз обозначение PS и было выбрано в качестве общего для метрических лошадей. Так что данное сокращение характерно не только для немецкоговорящих стран, а также в целом для регионов, где применяется метрическая система. Для России это тоже справедливо, наша 1 лошадиная сила эквивалента 1 PS. Поэтому в такой игре как Gran Turismo 4 рациональнее выбрать именно PS в качестве единиц мощности. Автопроизводители также часто указывают мощность своих моделей сразу в трёх ранее упомянутых единицах – киловаттах, механических лошадиных силах и метрических лошадиных силах. Поэтому в характеристиках можно встретить сразу три обозначения мощности – в kW, HP и PS. В качестве примера возьмём американский суперкар Saleen S7, мощность его атмосферного двигателя V8 410 кВт, 550 механических лошадиных сил и 558 метрических лошадиных сил.
Тем не менее, не стоит забывать, что английский и немецкий являются официальными языками лишь небольшого числа европейских стран. И в тех государствах, где используются языки отличные от английского и немецкого, вместе с общеевропейским сокращённым обозначением метрических лошадиных сил – PS, также могут использоваться сокращённые обозначения лошадиных сил из языка данной страны. Хотя по величине такие лошадиные силы будут всё равно эквиваленты метрической.
Но для начала вернёмся к Британии. Для неё, применимо к автомобилям, местами характерно использование краткого обозначения лошадиных сил не НР, а ВНР. Что расшифровывается как – brake horsepower. Дословно это переводится как тормозные лошадиные силы, но грамотно в русском языке это называть эффективные лошадиные силы. Слово brake указывает также на способ измерения этой мощности, потому что снимается она с маховика при работе на стенде с использованием динамометра тормозного типа или специального гидравлического тормоза. Суть эффективной мощности в том, что она отражает ту величину мощности, которая впоследствии будет затрачена непосредственно на полезную работу, т.е. привод трансмиссии и вращение колёс автомобиля.
Однако, на двигателе имеется различное навесное оборудование, вроде генератора, насоса охлаждающей жидкости, насоса гидроусилителя, компрессора кондиционера. И для работы всех этих агрегатов требуется отбор мощности, так как без большинства этих устройств нормальная эксплуатация автомобиля будет просто невозможна. Поэтому сокращение BHP как раз призвано конкретизировать, что это эффективная мощность на маховике с учётом всех потерь на трение внутри двигателя, а также отбор на работу навесного оборудования. По своей величине BHP аналогична НР, то есть это стандартная механическая лошадиная сила, принятая в США и Британии.
Но зачем же всё-таки британцы так конкретизируют какая мощность имеется в виду?
В Европе уже давно существует стандарт проведения испытаний по измерению мощности автомобильных двигателей и этот стандарт устанавливает, что двигатель должен быть полностью в сборе, со всем навесным оборудованием и системой выпуска отработавших газов. Таким образом, измерение реальной эффективной мощности происходит само собой в ходе таких испытаний. Но вот в Америке аналогичного стандарта до начала 1970-ых годов не было, поэтому автопроизводители часто указывали в характеристиках моделей показания мощности в механических лошадиных силах, измеренных на работающем двигателе без навесного оборудования, воздушного фильтра и выхлопной системы. Естественно, такие показания мощности были выше, чем на моторе, который стоял в готовой машине, и этим пользовались в маркетинговых целях, в частности, применимо к выпускавшимся маслкарам. Вследствие подобных ухищрений автопроизводителей США, в былые времена далеко не всегда мощность, обозначаемая в механических лошадиных силах, отражала реальную эффективную мощность автомобиля или как её ещё называют – мощность нетто, по аналогии с массой нетто/брутто.
А вот видя в британских автомобильных журналах уточнение в виде мощности, обозначаемой в эффективных механических лошадиных силах, все понимали, что это вот действительная честная мощность мотора. В настоящее время и в Америке имеется стандарт по замеру мощности, который регламентирует, что всё оборудование на двигателе должно присутствовать при испытаниях. Так что в наши дни, расхождений между мощностью в НР и ВНР нет, тем более эталон, как мы знаем у них одинаковый изначально, просто обозначение ВНР лучше конкретизирует какая именно мощность имеется в виду и где она снимается. Но традиция британцев указывать именно эффективные лошадиные силы вместо просто механических лошадиных сил, как это делают в США, наверное, будет жить до тех самых пор, пока сама единица лошадиная сила не выйдет из всеобщего употребления.
Продолжим наше знакомство с краткими обозначениями лошадиных сил в разных странах. В перечне доступных для выбора единиц мощности в Gran Turismo 4 можно заметить такие как CH, CV.
СН – это обозначение метрических лошадиных сил во Франции, по первым двум буквам слова cheval, что на французском означает «лошадь». Однако при этом, словосочетание «лошадиная сила» на французском языке пишется как cheval-vapeur. И, казалось бы, метрические лошадиные силы должны сокращённо обозначаться как раз таки CV. Тем более, увлечённые автомобилисты наверняка вспомнят легендарные классические французские автомобили Citroen 2CV или Renault 4CV, насчёт которых общеизвестно, что 2CV и 4CV расшифровываются соответственно, как 2 и 4 лошадиные силы. И в действительности это так, только вот лошадиные силы в названиях 2CV и 4CV имеются в виду не метрические, а налоговые, которые как раз и обозначаются под сокращением CV.
Налоговые лошадиные силы, в отличие от метрических, не измеряются на стенде, а рассчитываются по формуле в целях определения ставки транспортного налога. Если обратиться к характеристикам Citroen 2CV, то даже у самой ранней серийной модели type A выпуска конца 40-ых ‒ 50ых годов, мощность двигателя составляет 7 кВт или 9 л.с. Причём, в данном случае неважно механических или метрических л.с., так как при столь малой величине мощности разница между ними исчисляется десятыми долями. Из данной информации следует, что налоговые лошадиные силы не равны реальным. Столь большой разрыв частично был обусловлен неактуальной на момент выпуска 2CV формулой расчёта налоговых лошадиных сил. Первоначально она была введена в 1913 г. и записывалась в следующем виде:
То есть, согласно этой формуле количество налоговых лошадиных сил зависело в основном только от геометрических параметров цилиндров и их количества. На момент введения данной формулы налоговые лошадиные силы действительно могли более менее соотноситься с реально выдаваемыми, однако за последующие 40 лет двигатели заметно усовершенствовались в конструкции. И мощность, разумеется, зависела уже не только от геометрических параметров цилиндра, потому разница между расчётными и реальными лошадиными силами на момент выпуска 2CV была уже довольно значительной. И, несмотря на периодический пересмотр формулы, ориентироваться на расчёт по ней для вычисления реальной мощности нельзя. Она нужна исключительно для определения налоговой ставки на конкретное транспортное средство. В России в данном аспекте всё проще, так как в нашем налоговом законодательстве ставка определяется по количеству лошадиных сил, которые указаны в ПТС автомобиля. Тем не менее, всё равно не очень понятно, почему налоговые лошади во Франции обозначаются именно CV, так как во французском языке исходное словосочетание пишется как cheval fiscal.
Также возникает вопрос, если налоговые лошадиные силы обозначаются как CV и они не равны реальным, то почему это обозначение имеется в списке единиц мощности в Gran Turismo 4 и при этом в случае их выбора они эквивалентны метрическим лошадиным силам?
Объяснение этому следующее ‒ есть ряд стран, в языке которых под сокращением CV обозначаются как раз таки реальные метрические лошадиные силы, а не налоговые.
В итальянском языке лошадиные силы записываются как cavallo vapore;
в испанском ‒ caballo de vapor;
в португальском ‒ cavalo de vapor.
Таким образом, для стран, где говорят на этих языках, сокращение CV как раз актуально для обозначения реальных лошадиных сил.
Разумеется, в этой статье я упомянул не все существующие сокращённые обозначения лошадиных сил. Обозначений гораздо больше и их написание зависит, сами понимаете, от написания самого словосочетания «лошадиные силы» в конкретном языке.
Самое главное это то, что эталон у лошадиных сил не один, и измерять их можно в разных местах и при разных условиях, а также то, что сама по себе лошадиная сила не самая объективная единица для выражения мощности. Но пока она в употреблении, обо всём написанном желательно знать. Надеюсь, что данная информация была познавательной, и рассказал я её для Вас интересно, понятно и доступно.
Материал по данной теме есть в видеоформате на моём Youtube канале. Не забудьте поставить этому ролику лайк. А если Вы интересуетесь автогоночными играми, но ещё не подписаны на мой канал, то приглашаю зайти и подписаться. На нём вы найдёте много обзоров и летсплеев с комментариями по раритетным и не только гоночным играм. А на сегодня у меня всё. С Вами был Вик, до новых встреч.