Почему мы измеряем мощность в лошадиных силах?

Что такое Лошадиные силы

Лошадиная сила (русское обозначение: л. с.; английское: hp; немецкое: PS; французское: CV) — внесистемная единица мощности. В мире существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила». В Украине, как правило, под лошадиной силой имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», равная точно 735,49875 ваттам.

Самобеглые повозки давным-давно заменили лошадей, но мы всё равно продолжаем измерять мощность их моторов в лошадиных силах. Но зачем? Почему бы не избавиться от этого архаизма?

В настоящее время в Украине формально лошадиная сила выведена из употребления, однако до сих пор применяется для расчёта транспортного налога и ОСАГО. В Украине 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.

Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) в своих рекомендациях относит метрическую лошадиную силу к единицам измерения, «которые должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются».

Эталоны лошадиной силы

В Украине величина лошадиной силы установлена равной 735,499 Вт.

В большинстве европейских стран лошадиная сила определяется как 75 кгс·м/с, то есть как мощность, затрачиваемая при равномерном вертикальном поднимании груза массой в 75 кг со скоростью 1 метр в 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 745,69988145 Вт (обозначение англ. hp), что равно 1,01386967887 метрической лошадиной силы.

В США также используются электрическая лошадиная сила и котловая лошадиная сила (Boiler horsepower — используются в промышленности и энергетике).

Соотношения

Название Формула Мощность в ваттах
Метрическая лошадиная сила ≡ 75 кгс·м/с = 735,49875 Вт (точно)
Механическая лошадиная сила
= Индикаторная лошадиная сила
≡ 33 000 фут·lbf/мин
= 550 фут·lbf
= 745,69987158227022 Вт
Электрическая лошадиная сила ≡ 746 Вт
Котловая лошадиная сила ≡ 33 475 BTU/ч = 9809,5 Вт

Лошадиная сила, безусловно, является одной из самых ироничных единиц измерения. Её присутствие в механической форме практически устранило необходимость использования «биологических» лошадиных сил, вот только мощность любых автомобилей мы по-прежнему измеряем в старых добрых «лошадях». Представьте, если бы мы до сих пор оценивали яркость лампочки в свечах! Так откуда же появился этот термин?

Оказывается, его придумал Джеймс Ватт — знаменитый шотландский инженер и изобретатель. В 1763 году его попросили отремонтировать действующий макет паровой машины Ньюкомена. Макет был оснащен двухдюймовым цилиндром и имел рабочий ход поршня в шесть дюймов. После серии экспериментов Ватт заменил металлический цилиндр на смазанный льняным маслом и высушенный в печи деревянный, а также уменьшил количество поднимаемой за один цикл воды.

Макет заработал, а изобретатель убедился в неэффективности паровой машины и внёс в конструкцию многочисленные усовершенствования, которые подняли производительность более чем в четыре раза. Как результат, работы Ватта положили начало промышленной революции сначала в Англии, а затем и во всём мире. Но чтобы паровые машины хорошо продавались, покупателям нужно было наглядно и доступно объяснить их достоинства.

К примеру, продемонстрировать, работу скольких лошадей способны заменить эти самые паровые машины. В то время в Англии для поднятия из шахт угля, воды и людей использовались бочки объёмом от 140,9 до 190,9 л. Один баррель весил 172,4 килограмма, а вытащить такую бочку могли две лошади за канат, перекинутый через блок. Усилие средней лошади в течение 8 часов работы составляет 15% от её веса или 75 килограмм-сил при массе лошади в 500 кг.

Ватт пришел к выводу, что бочку массой 180 килограммов могут вытянуть из шахты две лошади со скоростью 2 мили/ч. Тогда, умножив ½ барреля на 2 мили/ч, получим, что одна лошадиная сила равна 1 баррель · миля/ч. Округлив расчеты в фунто-футах за минуту, изобретатель решил, что лошадиная сила будет равна 33000 фунто-футов в минуту. В большинстве европейских стран и России лошадиная сила определяется как 75 кгс·м/с, то есть как мощность, затрачиваемая при равномерном вертикальном подъёме груза массой в 75 кг со скоростью 1 м/с и стандартном ускорении свободного падения.

В таком случае 1 л.с. составляет ровно 735,49875 ватт — эту величину ещё называют «метрической лошадиной силой». На Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации в 1882 году была принята новая единица измерения мощности — «ватт», названная, собственно, в честь Джеймса Ватта. Но вместо виртуальных ваттов мы предпочитаем использовать старые добрые лошадиные силы. Согласитесь, так гораздо понятнее.