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.
Что измеряют в лошадиных силах
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.
Что такое лошадиная сила
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.
Стандартные единицы измерения мощности
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.
Метрическая лошадиная сила
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.
Таблица лошадиных сил
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.
Отличие расчета лошадиных сил в Америке и Великобритании
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:
- поставив автомобиль на динамометрический стенд - самый точный вид диагностики;
- установив в него дополнительное электронное оборудование (что целесообразно только для транспортных средств, нуждающихся в постоянном контроле этого показателя, так как обслуживание и покупка специальной техники обойдутся недешево);
- или проверив с помощью приложения, закачанного на ноутбук, который через кабель подключается к автомобилю и производит замеры во время тестовых заездов.
Особенности определения брутто и нетто мощности двигателя
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.).
Паровые машины, построенные Д. Папеном, Т. Севери, И. Ползуновым, Т. Ньюкоменом, начали работать на шахтах ещё задолго до Д.Уатта. Они различались конструктивно, но главное в них было то, что движение поршня вызывалось попеременным нагреванием и охлаждением рабочего цилиндра. Из-за этого они были медленными и потребляли очень много топлива.
Произведя целых ряд глубоких исследований и опытов, Уатт в 1769 году предложил (и запатентовал) производить охлаждение пара в отдельном резервуаре — конденсаторе, сообщающемся с рабочим цилиндром. Это сразу сократило расход топлива в четыре раза и убыстрило работу машины в десятки раз.
В 1784 году Уатт запатентовал паровую машину двойного действия. В ней пар через золотник действовал попеременно то на одну, то на другую сторону поршня. Это ещё вдвое увеличило мощность машины, а главное — позволило преобразовывать поступательное движение поршня во вращательное движение махового колеса. С него вращение стало возможно передавать с помощью ремней на различные станки и механизмы, что существенно расширило область применения паровых машин, и с этого момента маховик ускорил движение.
Одним из важных механизмов в паровой машине двойного действия был механический центробежный регулятор, который обеспечивал стабильность её вращения и позволял регулировать число оборотов.
Фото: ru.wikipedia.org
К концу 80-х годов XVIII века конструкция , как универсального двигателя для промышленности и транспорта, была окончательно доработана и в последующие 100 лет являлась основной движущей силой развития капиталистического производства.
Уатт сконструировал и ряд приборов, связанных с паровой машиной: ртутный открытый манометр, ртутный вакуумметр в конденсаторе, водомерное стекло в котлах, индикатор давления. Изобрел копировальные чернила (1780), установил состав воды (1781). В есть и такие важные изобретения, как первый в мире паровой молот и паровое отопление. Сконструировал он и несколько счетных машин, копировальных прессов. Являлся членом Лондонского королевского общества (1785), Парижской академии наук (1814).
Интересно, что в свое время в качестве единицы мощности Уатт предложил такую единицу, как «лошадиная сила ». Эта единица измерения дожила и до наших дней. Но в Англии, где Уатта почитают как пионера промышленной революции, решили иначе.
В 1882 г. Британская ассоциация инженеров решила присвоить его имя единице мощности. Теперь имя Джеймса Уатта можно прочесть на любой электрической лампочке. Это был первый в истории техники случай присвоения собственного имени единице измерения. С этого случая и началась традиция присвоения собственных имен единицам измерения.
Понятие «лошадиная сила автомобиля» было введено ещё в 18 веке Джеймсом Уаттом. Это параметр, показывающий мощность автомобиля, сравниваемую с силой лошади.
1 лошадиная сила или л.с. равна мощности, необходимой для подъёма 75-килограммового груза на высоту один метр за 1 секунду. В некоторых случаях принято переводить л.с. в киловатты - тогда 1 лошадиная сила будет равна 735,5 Вт или 0,735 кВт.
Для определения мощности в л.с. конкретного автомобиля, надо перевести кВт, указанные в паспортных данных, в лошадиные силы. Делается это так: приведённые значения в киловаттах просто делятся на 0,735. Итоговое значение и будет означать лошадиные силы определённого автомобиля.
Несколько примеров для сравнения.
- Ниссан Микра с двигателем, объёмом 1 л, имеет показатель мощности 48 кВт. Чтобы определить параметр в лошадиных силах, надо разделить 48/0,735. Получается 65,3 или округлённо - 65 лошадей.
- Спортивная версия известного Фольксваген Гольф с мотором TSI на 2.0 л имеет мощность 155 кВт. Разделив число на 0,735, получаем значение в л.с. - 210.
- В паспортных данных отечественной «Нивы» указано 58 кВт, что равно 79 л.с. Часто это значение округляют, и указывается значение в 80 л.с.
Существует и другой способ вычисления лошадей. Практически на любом крупном СТО имеется специальная установка, легко определяющая, сколько лошадиных сил в автомобиле. Машину поднимают на платформу, фиксируют, педаль акселератора выжимают до упора. За несколько минут компьютер рассчитает значение.
Принято различать 2 системы измерения: отечественную и европейскую. Обе приравнивают л.с. к 75 кг х м/с.
Таким образом, лошадиная сила в автомобиле равна разделённому значению кВт на 0,735. Киловатт - это метрическая единица измерения лошадиной силы. По-научному она сравнима с работой, производимой за 1 секунду при поднятии груза массой 75 кг на высоту один метр. Всё это с учётом земного притяжения.
Современный автомобиль считается высокоэффективным, если его двигатель имеет большую мощность по отношению к массе транспортного средства. Или так: чем легче кузов, тем больше параметр мощности позволит ускорить автомобиль.
Это хорошо видно ниже на примере высокопроизводительных авто.
- Додж Випер мощностью 450 л.с. имеет полную массу в 3,3 т. Соотношение мощность/вес составляет 0,316, разгон до сотни - 4.1 с.
- Феррари 355 Ф1 мощностью 375 л.с. - полная масса 2,9 т, соотношение - 0,126, разгон до сотни - 4,6 с.
- Шелби Сериес 1 мощностью 320 л.с. - полная масса 2,6 т, соотношение - 0,121, разгон до сотни - 4,4 с.
Некоторые автомобильные издания пишут, что цена автомобиля определяется только «лошадками» под капотом. Так ли это? И почему в техданных автомобиля прописывают крутящий момент или КМ?
КМ - это следствие оказания воздействия на рычаг, знакомый всем по урокам физики. Соответственно, выводится и термин измерения в Нм. В ДВС роль рычага исполняет коленвал, а сила или энергия рождается при сгорании горючего. Она действует на поршень, создающий КМ.
Получается, что величина КМ тоже имеет важное значение, как и мощность. Только последний параметр подразумевает уже другую работу, совершённую за единицу времени. Она показывает, сколько раз в единицу времени ДВС создаёт КМ. Мощность обусловливается амплитудой вращения силовой установки или оборотами, а значит, зависит от КМ. Собственно поэтому она и рассчитывается в киловаттах.
Теперь непосредственно о влиянии.
- Мощность автомобиля требуется для форсирования определённых сопротивлений. Чем она выше, тем больше машина способна передюжить. В этом случае противодействующими силами выступают силы трения и качения колёс, сопротивление встречного воздуха и т. д.
- КМ влияет на возможности автомобиля непосредственно, ведь рядом с параметром «лошадей» всегда пишутся обороты, от которых зависит оптимальная мощность.
Таким образом, хвалёные лошадиные силы автомобиля ничто без крутящего момента, ведь именно последний показатель определяет динамику разгона, влияет на достижение двигателем апогея мощности.
Лошадиная сила непосредственно влияет и на транспортный налог, определяемый законом страны. Чем она выше, тем больше надо будет платить за машину.
Вычислить налог на автомобиль или ТН можно и своими силами, пользуясь следующей формулой: л.с. автомобиля х актуальную ставку и компоненту, выводимую отношением срока владения транспортным средством к общему количеству месяцев в году.
Пример 1.
Лада Веста оснащена двигателем, развивающим 105 л.с. Если владелец проживает в Москве, то ставка налога на сегодня составляет 12 рублей. Из этого получается, что стоимость ТН за 1 год будет равна:
- 12х105=1260 рублей.
Пример 2.
Фольксваген Гольф, оснащенный двигателем на 2.0 TSI GTI с КМ 152 кВт, обладает мощностью 207 л.с. Рассчитываем налог:
- 12х207=2484 рубля.
Пример 3.
Топовый автомобиль Феррари GTB купе имеет под капотом 270 лошадей. Соответственно, налог будет составлять:
- 12х270=3240 рублей.
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.
Основные единицы измерения мощности двигателей и их обозначение
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.
Методика замера
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:
- 0-100 л. с. - малолитражные автомобили;
- 100-200 л. с. - автомобили с двигателем средней мощности;
- 200-500 л. с. - спортивные автомобили;
- 500 л. с. и более - гоночные болиды и суперкары.
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»!
