Единица измерения «лошадиная сила» знакома каждому автомобилестроителю и не только им. Но что она значит на самом деле? Идея измерять мощность двигателей в лошадях возникла не случайно, но как эта метрика соотносится с возможностями реальных лошадей? Кажется, что за одной лошадиной силой скрывается просто одна лошадь, но на практике все гораздо сложнее.
Введена лошадиная сила (horsepower) была шотландским инженером Джеймсом Уаттом, который прославился разработкой универсальной паровой машины. Существует распространенное мнение, что он придумал паровой двигатель, но на самом деле его работа была доработкой устройства, созданного Томасом Ньюкоменом. Тем не менее, именно его изобретение стало основой промышленной революции в Англии.
Паровая машина Ньюкомена была слишком неэкономной и неэффективной, поэтому, чтобы убедить промышленников инвестировать в свою модель, Уатт предложил выгодную схему оплаты: они платили бы ему треть сэкономленных средств от использования его парового двигателя. Однако когда Уатту потребовалось построить механизм для мельницы двух лондонских пивоваров, его схема не сработала, поскольку они использовали лошадей для вращения жерновов.
Для того чтобы привлечь на свою сторону сторонников проверенной временем технологии, Уатт создал «лошадиные силы». Он изучал работу мельничного механизма и обнаружил, что обычная лошадь может двигать колесо радиуса 12 футов (3,7 м) 144 раза в час, что соответствует 2,4 раза в минуту.
Зная это, Уатт подсчитал, что животное может развивать тяговое усилие в 180 фунт-сил, что примерно равно 800 ньютонам. Мощность, в свою очередь, определяется как работа, выполненная за единицу времени. Уатт установил мощность лошади на уровне 32 572 фут-фунтов в минуту, округлив это значение до 33 000 фут-фунтов сил в минуту (44 742 Дж). Таким образом, одна лошадиная сила составляет примерно 745,7 Вт.
Затем Уатт рассчитала мощность своего устройства, учитывая площадь поршня в квадратных дюймах, среднее избыточное давление пара в фунтах на квадратный дюйм и скорость поршня в футах в минуту. В итоге он пришел к выводу, что его машина производит 10 лошадиных сил.
С началом промышленной революции мерой мощностью стала лошадиная сила, введенная Уаттом. Долгое время эта единица использовалась повсеместно, однако из-за различий между отдельными животными результаты у различных механиков отличались. Инженеры и физики, такие как Джон Смитон и Томас Тредголд, стремились определить стандартизированную лошадиную силу в вакууме, но все их попытки приводили к разным результатам.
Примечательно, что на Втором Конгрессе Британская Научная Ассоциация в 1882 году, спустя 63 года после смерти Уатта, была принята современная единица мощности — ватт, названная в его честь и задумавшаяся заменить лошадиную силу.
Лошадиные силы живут в различных формах, включая метрические, которые применяются в большинстве европейских стран. Для расчета силы лошади важно понимать, что значение, равное 75 кгс·м/с (735,5 Вт), лишь приблизительно соответствует реальной производительности лошади. Исследования показывают, что максимальная сила, которую может развить лошадь, достигает 18 000 Вт (около 24 л.с.), хотя на практике эта цифра для большинства лошадей будет значительно ниже.
В 2023 году команда инженеров-энтузиастов занималась модификацией автомобильного динамометра для измерения мощности лошади. В результате их работы, их тяжеловоз продемонстрировал всего лишь 5,7 л.с. (или 4,3 кВт).Кстати, для интересующихся: обычный человек в состоянии продолжительное время трудиться, развивая мощность около 0,1 л.с., а при кратковременных максимальных усилиях — до 1,2 л.с. Спортсмены, проходящие специализированную подготовку, могут ненадолго развивать до 2,5 л.с. и поддерживать мощность на уровне 0,35 л.с. в течение нескольких часов. А ямайский спринтер Усэйн Болт зафиксировал свою максимальную мощность на уровне 3,5 л.с., но лишь на протяжении 0,89 секунды.
Теперь подведем итоги. Одна лошадь может генерировать максимум 24 лошадиные силы, что эквивалентно 6,85 Усэйнам Болтам.
Подписывайтесь на канал, ставьте лайки