Лошадиная сила (л. с.) - это внесистемная единица измерения мощности. В настоящее время в России она официально выведена из употребления (стандартной единицей СИ для выражения мощности является ватт), но все равно продолжает широко использоваться в автоиндустрии как показатель мощности двигателей.
В 1789 году шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт ввел термин «лошадиная сила», чтобы показать, работу скольких лошадей способны заменить его паровые машины.
Следует знать, что лошадиная сила - это не максимальный, а усредненный показатель мощности лошади, которую она может поддерживать длительное время. Кратковременно среднестатистическая лошадь может развивать мощность около 1000 кг*м/с, то есть мощность одной лошади равна 13,3 лошадиных сил.
1. Лошадиная сила (735,49875 Вт). Обозначается как: hp (это netto мощность двигателя, измеряется с использованием вспомогательных агрегатов двигателя, таких как: глушитель, генератор), bhp (это брутто мощность двигателя, измеряется без использования дополнительных агрегатов).
Также можно встретить и другие обозначения: PS (нем.), CV (фр.), pk (нид.).
В англоязычных странах чаще до сих пор приравнивают лошадиные силы к 745,6999 Вт, что примерно равно 1,014 европейской лошадиной силы.
2. Ватт
Поскольку описание ватта выходит за рамки данной статьи, то здесь мы его касаться не будем.
Лошадиная сила является условной и неоднозначной единицей измерения мощности.
В России и почти во всех европейских странах, лошадиная сила определяется как 75 кг*м/с (метрическая лошадиная сила), то есть, как мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. В таком случае 1 л. с. составляет ровно 735,49875 Вт.
Максимальную мощность, которую способна развивать лошадь, принято называть котловой лошадиной силой. Вы можете с легкостью рассчитать и свою максимальную мощность. Для этого нужно замерить время t, за которое вы вбежите на лестницу высотой h и подставить в формулу: m*h/t, где m - масса вашего тела.
Для определения мощности двигателя используются специальные стенды, подробнее об этом написано ниже.
Мощность двигателя замеряют в основном для оценки эффективности тюнинга.
Для определения мощности двигателя существует только один точный способ: снять его с автомобиля и установить на специальный стенд. Снятие и установка двигателя - довольно трудозатратный и дорогой процесс, который по силам только автопроизводителям и серьезным гоночным командам.
Для менее точного замера мощности используют динамометрические мощностные стенды (такие как на фото), позволяющие снять показания «с колес». Влияние на результат могут оказать: давление в шинах, их сцепные свойства, температура шин (во время замера протектор сильно нагревается) и даже степень притяжки автомобиля страховочными стропами.
Прогретый автомобиль трогается на первой передаче, разгоняется до 40–50 км/ч, после чего включается последняя передача, педаль газа нажимается до упора и начинается имитация разгона. По достижении максимальных оборотов (с момента начала падения мощности, видимого на мониторе), включается нейтральная передача.
Результат измерения выводится в виде графика, на котором отображена зависимость мощности от оборотов двигателя (синяя кривая - в лошадиных силах).
Для того, чтобы иметь представление о диапазоне мощности двигателей, ознакомьтесь со следующим рисунком:
Лошадиная сила - единица измерения, не имеющая единого стандарта в мире, хотя в большинстве стран и придерживаются одного ее числового значения. Лошадиная сила не входит в общепринятую Международную систему измерения, а в России было отменено ее официальное применение. Между тем данная мера используется не только в быту, но и на государственном уровне.
В лошадиных силах - то количество механической работы, которое производится за определенный отрезок времени. Самый распространенный показатель - килограммы на метр в секунду. Используется в основном в отношении транспортных средств и некоторых других механизмов.
В России из расчета на одну лошадиную силу вычисляется налог на транспорт, а в документах на средства передвижения, оборудованные двигателем, эта единица измерения часто используется для указания его мощности.
Эта мера была введена в обиход в конце 18-го века в Англии. Технический прогресс и повсеместное применение паровых машин выявили необходимость в общем стандарте определения их работоспособности.
Методом практических измерений, произведенных при работе, совершаемой живым конем в определенных условиях, вычислил, что за 1 секунду 1 лошадь способна переместить на расстояние в 1 метр груз весом 75 кг - этот показатель и был принят за одну лошадиную силу.
В Международной системе измерения официальной единицей для определения мощности утвержден Ватт (1 киловатт = 1000 ватт). Эта мера будет одинаковой во всем мире.
В ваттах измеряется мощность как скорость передаваемой энергии или как количество произведенной за определенное время работы.
В связи с единым мировым стандартом многие производители автомобилей, а также других транспортных средств и механизмов в документах на технику указывают мощность двигателя в ваттах. Однако в нашей стране каждая лошадиная сила в автомобиле влияет на сумму транспортного налога, поэтому удобнее знать уровень мощности двигателя своей машины именно в этих единицах.
Самое распространенное в мире исчисление лошадиной силы (л. с.) происходит в метрической системе. Для расчета используют килограммовые показатели веса груза, а измерение расстояния, на которое его перемещают, производят в метрах.
В таком случае одна лошадиная сила равна 735,49875 Ватт, что эквивалентно 0,74 кВт.
Один киловатт будет равен 1,36 л. с.
Зная формулу расчета, можно легко перевести цифровые показатели из одних единиц измерения в другие, но если вычислениями заниматься нет желания, можно воспользоваться сравнительной таблицей. Приведенные ниже числовые показатели актуальны для метрической системы измерения.
В связи с применением в ряде стран, например в США и Великобритании, футов и фунтов как мер длины и веса их расчет лошадиной силы будет отличаться от принятого в большей части мировых государств, в том числе и в России.
В традиционной системе измерения этих стран одна лошадиная сила будет равна 745,6999 Вт (0,746 кВт) и составлять 1,014 от метрической лошадиной силы. При равных показателях в данной единице измерения двигатель автомобилей, для оценки которых использовались футы и фунты, в процессе фактической работы окажется мощнее.
Однако в большинстве случаев мощность двигателя в сопроводительных документах указывается в кВт, поэтому пересчитать ее можно по стандартной формуле.
Часто реальные показатели мощности отличаются от заводских параметров и есть смысл произвести реальные замеры:
Благодаря своеобразной системе замера мощности двигателя, использовавшейся на заводах, производящих транспортные средства в Японии и некоторых, принадлежавших США, количество лошадиных силы в авто, изготовленных ими, отличалось от фактического при функционировании.
Дело в так называемой нетто-мощности и брутто-мощности. При измерении первого показателя учитывается расход энергии на работу сопутствующих агрегатов - системы охлаждения, генератора, ремней привода. В расчетах брутто-мощности их влияние не учитывается. Поэтому реальные показатели при разных способах замера могут существенно отличаться - на 10-25 процентов.
Машины, в документах которых мощность двигателя прописана исходя из брутто-показателя, будут слабее автомобилей с идентичными цифровыми значениями замеров нетто.
Так как в России от количества лошадиных сил в транспортном средстве зависит величина уплачиваемого за него налога, лучше выяснить реальные показатели двигателя, чтобы избежать переплаты, которая в определенных случаях может оказаться очень значимой. Особенно, если придется не просто приплюсовать несуществующие лошадиные силы для оплаты по идентичному тарифу, но и умножать их общее количество на повышенную ставку (такое может произойти в том случае, если теоретические и фактические показатели окажутся в разных ценовых группах расчета транспортной выплаты, например, по документам 155 л. с., а по факту менее 150 и т. п.).
Автомобили давно заменили деревянные кареты, но мы до сих пор продолжаем измерять мощность двигателя в лошадиных силах. Откуда пошла эта странная единица измерения и почему бы нам не избавиться от нее?
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.
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?
ИСТОРИЯ
На самом деле все началось с того, как Джеймс Уатт в 1782 году изобрёл паровую машину двойного действия. В отличии от первых паровых машин - эта получилась на редкость экономичной и легко управляемой. Но как любое изобретение - машина оставалась бесполезной для изобретателя, если нет коммерческого использования машины. Необходим был пиар изобретения.
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?
Наблюдая за традиционным источником энергии — лошадью, Уатт пришел к выводу, что в среднем за минуту она 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.
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).
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.
При этом следует немного знать историю вопроса. В шахту не могла поместиться полноразмерная лошадь. Для работ использовались пони!
В качестве единицы мощности Уатт в свое время предложил такую единицу, как «лошадиная сила». Данная единица мощности устраивала шахтовладельцев, но совершенно не устраивала физиков. В 1882 году Британская ассоциация инженеров решила присвоить его имя единице мощности. Это был первый в истории техники случай присвоения собственного имени единице измерения.
В большинстве европейских стран, в том числе в России, лошадиная сила определяется как 75 кгс·м/с, то есть, как мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. 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 мер 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).
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 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 мощности двигателя нетто (англ. netto , net ) предусматривает стендовое испытание двигателя, оборудованного всеми вспомогательными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами: генератором, глушителем, вентилятором и пр.
Обозначается англ. bhp . 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.
Кроме всего прочего необходимо учитывать, что производители двигателей производят замеры мощности на том виде топлива, на которое двигатель расчитан. То есть если при проектировании двигатель расчитывался на рабочее топливо АИ-95, то и заявленную мощность он выдаст на АИ-95 (конечно-же не Российского производства).
А Японские двигателестроители производят испытания и замеры мощности на топливе с максимальным октановым числом, доступным в свободной продаже. А в Японии на АЗС в свободной продаже топливо с октановым числом 100 !
ВОПРОС: За какие ЛОШАДИ мы платим налоги?
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»!
