В одной из статей канала «Андрей Юрьевич Болдин 1965» говорилось о сомнительно больших паспортных мощностях ДВС (и других роторных движков) по количеству Лошадиный Сил (ЛС) и соответствующих килоВаттов. Кратко повторим основания для таких сомнений и выявим причины общепринятых ОШИБОК.
Рассмотрим это на примере современного трактора BELARUS-510. Он комплектуется двигателем Д-244. При номинальных оборотах 1700об/мин=28об/сек крутящий момент на валу 270Нм (может быть измерен при торможении цилиндра по радиусу 1м). Скорость на образующей цилиндра В=3,14*2*28=176м/с. Тогда мощность ДВС:
Мд=270*176=47,5кВт. С учётом механических потерь в трансмиссии, ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ паспортная мощность трактора на колёсах Мк=42кВт. Из неё можно рассчитать повышенный вращающий момент на колесах, исходя из понижающей обороты коробки скоростей («Золотое правило механики»). Но это необязательно. Доступен простой прямой анализ мощностей.
Сначала напомним, что ЛС=740Вт, т.е. реальная Лошадь, когда пашет корпусным (крупным конским) плугом со скоростью 1м/с развивает усилие 74кГс. Наш трактор поставляется со сцепкой ПКМП-3-40Р из 3 трёх корпусных плугов, и пашет со скоростью 7км/час=2м/с. Соответственно, мощность трактора Мт в 3 раза больше 1ЛС по числу плугов и одновременно в 2 раза больше по скорости, т.е.: Мт=3*2*1ЛС=6ЛС.
А что нам обещает паспортная мощность на колёсах Мк=42кВт=42000Нм/с=У*2м/с???. Из Мк получается Усилие тяги на сцепке плугов У=21000Н=2100кГс. По количеству ЛС это будет 2100кГс/74кГс=28ЛС. Ну пусть, с учётом возможно повышенного усилия для большей скорости пахоты 2100/100=21ЛС. Это почти в 4 ЧЕТЫРЕ раза больше фактической мощности трактора Мт=6ЛС.
Источником такого вопиющего несоответствия является ТЕОРЕТИЧЕСКИ (энергетически) и методически (вопреки «Золотому правилу механики» - ЗПМ) ОШИБОЧНАЯ методика определения мощностей двигателей путём торможения вала силами трения и сопротивления. По совсем формальному подходу паспортная мощность трактора Мк=42кВт=57ЛС (или неважно Мд=47,5кВт) на порядок ЗАВЫШЕНА относительно фактической мощности трактора Мт=6ЛС при полном «газе» и номинальных оборотах ДВС. Трактор НЕ может со скоростью 2м/с тянуть больше 3 плугов, или тянуть 3 плуга с большей скоростью на более быстрой Передаче. На практике пахоты (не на испытательном стенде с пересчётами измерений) тяговое усилие (вращающий момент на колёсах) кратно меньше определяемого из Паспорта. По ЗПМ повышение оборотов к валу ДВС должно сопровождаться пропорциональным уменьшением крутящего момента на валу. Поэтому фактический крутящий момент должен быть кратно меньше паспортного 270Нм.
Тогда в чём же корень ОШИБКИ Стандартов. Если обороты колёс и (что особенно важно) обороты вала ДВС – это БЕЗ сомнительные ясные измерения, то якобы конкретные показания динамометров торможения вала – «вещь в себе». Здесь доказано, что они не соответствуют энергетическому физическому смыслу. Динамометры «накапливают» энергетически мнимую силу на высоких скоростях - проскальзывания тормозной ленты, или аэродинамического сопротивления, или тормозящего электрогенератора. Причём, у конструктивно сверх высоко оборотистых двигателей (например, турбинных) - удельная энергия торможения маленькая, а динамометры показывают значительную силу. Поэтому умножение силы на растущие обороты даёт ещё БОЛЕЕ завышенные РАСЧЁТНЫЕ паспортные мощности двигателей.
Как теперь навести порядок в мощностях роторных двигателей. Базовыми мощностями надо считать Лошадиные Силы. Испытуемый ДВС устанавливается на трактор, и проверяется – сколько N корпусных плугов и с какой скоростью V может тянуть трактор. Тогда основой для определения мощности ДВС будет мощность в ЛС: М=N*740Н*V/740Вт=ЧислоЛС. Такой же явной силой противодействия двигателю может быть вес поднимаемого груза на малой скорости. Для этого применяется лебёдка на выходном валу редуктора от ДВС. Потери мощности в редукторе учитываются по формуле КПД=(0,97)^n, где степень (n) выражает количество пар передач. Точные вес Р груза и его скорость подъёма дают (с поправкой от КПД редуктора) мощность любого двигателя в ЛС: М=(Р*V/740Вт)/КПД=ЧислоЛС.
А дальше идёт самое интересное – как соотнести ЧислоЛС конкретного ДВС с величиной мощности в Ватт=Н*м/с по размерностям СИ. На стандартизованных стендах торможения вала - динамометры дают пусть энергетически некорректную, но конкретную цифру силы (крутящего момента), а также обороты вала. На примере ДВС трактора Д-244 это Мд=47,5кВт. Как было доказано выше, НЕЛЬЗЯ формально поделить на Ватты Лошадиной Силы: 47500Вт/740Вт=64ЛС для мнимой мощной мощности в табуне ЛС. Объективное соотношение: по трактору мощность Мт=6ЛС (точнее, немного больше для самого ДВС) эквивалентна «паспортной» мощности Мк=42кВт. Отсюда, двигательная 1ЛС это НЕ величина 740Вт, а оценочно (но РЕАЛЬНО на практике) одна 1ЛС=42000Вт/6=7000Вт=7кВт.
Рассмотренный ДВС трактора Д-244 имеет 1700об/мин. Другие роторные двигатели могут выдавать обороты в десятки тысяч об/мин. Их паспортные мощности в много-много тысяч ЛС числятся только на бумаге. На стендах «измеренные» килоВатты таких движков надо переводить в ЛС даже не делением на 7кВт, а на значительно больший коэффициент. Кстати, аналогично (но ещё бахвальнее и также ошибочно) у физиков и технарей получаются МиллионыЛС реактивных двигателей. Хотя по единственно нужной тяге в сравнении с 74кГс одной Лошадиной Силы – их реальная мощность всего СотниЛС. Как для ракет и не только, в целом формулы механической Мощности и Работы по догматической и альтернативным концепциям – это темы специальных обсуждений.