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.
Кратковременно лошадь может развить мощность 10 - 13 лошадиных сил, но при нормальной ритмичной работе как раз около одной. Почему именно «лошадиную силу» стали использовать в качестве единицы измерения мощности? И сколько это - одна лошадиная сила?
В этом «виноват» изобретатель паровой машины англичанин Джеймс Уатт (1736-1819). Ему нужно было наглядно продемонстрировать общественности, что его машина может заменить много лошадей, а для этого следовало как-то измерить работу, которую сама лошадь может произвести в единицу времени.
Описывают такую историю. Джеймс Уатт предложил на пивоваренных производствах вместо лошадей использовать силу пара. Наблюдая за лошадьми, Уатт заметил, что лошадь могла перетащить груз весом 14,774 кг на расстояние 0.3 м за 1 минуту. Округлив 14,774 кг до 15 кг, он ввел единицу измерения мощности “лошадиная сила”. Сравнив производительность лошади и парового двигателя с помощью этой единицы, Уатт убедил пивоваров заменить лошадей на пар, и в результате эффективность пивоваренного процесса значительно возросла.
Покончено с этим «табуном» было в 1960 году — XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла единую Международную систему единиц СИ (SI). В ней мощность выражается в ваттах в честь все того же Джеймса Уатта.
Однако и сейчас есть понятие лошадиной силы. В свое время Уатт наблюдая за традиционным источником энергии — лошадью, пришел к выводу, что бочку массой 180 кг могут вытягивать из шахты две лошади со скоростью 2 мили/ч (3,6 км/ч). В этом случае лошадиная сила в английских мерах принимает вид 1 л. с. = 1/2 барреля · 2 мили/ч = 1 баррель·миля/ч (здесь баррель принят за единицу силы, а не массы). То же самое в более мелких единицах составляет 380 фунтов на 88 футов/мин. Округлив расчеты в фунто-футах за минуту, он решил, что лошадиная сила будет равна 33 000 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)
Единицы измерения в разных странах различаются, и лошадиная сила в Швеции не совсем то же самое, что в Америке, например. В Европе под одной лошадиной силой понимается мощность, необходимая для поднятия 75 килограммов на один метр за секунду или 75 килограмм-сил-метров в секунду (кгсм/с). В то же время в США одна лошадиная сила означает мощность, необходимую для поднятия 550 фунтов на один фут за секунду, что соответствует 33 тысячам фунт-сил-футов в минуту. В России, как правило, под лошадиной силой имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», равная точно 735,49875 ваттам.
Кстати, фото в начале поста из библиотеки Конгресса США, сделанное примерно в 1890-х годах на лесоповале в Мичигане.
Таким способом обычно перевозили лес весной и зимой по замёрзшему пути до ближайшей железной дороги или реки. Чтобы движение саней с грузом было более гладким, дорогу поливали водой, а лошадям, как правило, одевали на копыта специальную шипованную оснастку для лучшего сцепления с ледовым покрытием.
Если взять любую энциклопедию и посмотреть в ней, что такое лошадиная сила, то мы прочитаем, что это внесистемная единица измерения мощности, которая в России не используется. Хотя на любом сайте дилерских автосалонов мощность двигателя указывается именно в лошадиных силах.
Что же это за единица, чему она равна?
Говоря о лошадиных силах двигателя, большинство из нас представляет простую картину: если взять табун из 80-ти лошадей и автомобиль с мощностью двигателя 80 л.с., то силы их окажутся равными и никто не сможет перетянуть канат.
Если попытаться воссоздать такую ситуацию в реальной жизни, то победит все же табун лошадей, поскольку для того, чтобы двигатель смог развить такую мощность, ему нужно раскрутить коленчатый вал до определенного количества оборотов в минуту. Лошади же рвануться с места и потащат автомобиль за собой, сломав ему таким образом коробку передач.
К тому же нужно понимать, что лошадиная сила - это стандартная единица мощности, тогда как каждая лошадь - индивидуальна и некоторые особи могут быть намного сильнее других.
В оборот лошадиные силы были введены еще в 1789 году. Известный изобретатель Джеймс Уатт хотел продемонстрировать, насколько выгоднее использовать паровые машины, а не лошадей для выполнения работы. Он просто взял и посчитал, сколько энергии тратит лошадь, чтобы с помощью простейшего подъемного механизма - колеса с закрепленными на нем веревками - вытаскивать из шахты бочки с углем или выкачивать воду с помощью насоса.
Оказалось, что одна лошадь может вытаскивать груз весом 75 килограмм со скоростью 1 м/с. Если перевести эту мощность в ватты, то получится, что 1 л.с. составляет 735 ватт. Мощность же современных автомобилей измеряют в киловаттах, соответственно 1 л.с. = 0,74 кВт.
Чтобы убедить владельцев шахты перейти с лошадиной тяги на паровую, Уатт предложил простой способ: измерить, какую работу смогут за день проделать лошади, а потом подключить паровой двигатель и посчитать, скольких лошадей он сможет заменить. Понятно, что паровой двигатель оказался более выгодным, потому что смог заменить определенное количество лошадей. Владельцы шахты поняли, что им дешевле содержать машину, чем целую конюшню со всеми вытекающими последствиями: сено, овес, навоз и так далее.
Стоит также сказать, что Уатт неправильно рассчитал силу одной лошадки. Поднимать вес 75 кг со скоростью 1 м/с способны только очень крепкие животные, кроме того долго работать в таких условиях они не смогут. Хотя есть свидетельства того, что кратковременно одна лошадь может развивать мощность до 9 кВт (9/0,74 кВт = 12,16 л.с.).
Как определяется мощность двигателя
На сегодняшний момент самый простой способ замерить реальную мощность двигателя - с помощью диностенда. Автомобиль загоняют на стенд, надежно его укрепляют, затем водитель разгоняет двигатель до максимальных оборотов и на табло отображается реальная мощность в л.с. Допустимая погрешность - +/- 0,1 л.с. Как свидетельствует практика, часто оказывается, что паспортная мощность не соответствует реальной, а это может говорить о наличии самых различных неисправностей - от некачественного топлива, до падения компрессии в цилиндрах.
Стоит сказать, что в силу того, что лошадиная сила - единица несистемная, в разных странах ее рассчитывают по-разному. В США и Англии, например, одна л.с. составляет 745 Ватт, а не 735 как в России.
Как бы там ни было, но все уже привыкли именно к этой единице измерения, поскольку она удобная и простая. Кроме того л.с. используется при расчете стоимости ОСАГО и КАСКО.
Согласитесь, если вы читаете в характеристиках автомобиля - мощность двигателя 150 л.с. - вам легче сориентироваться, на что он способен. А запись типа 110,33 кВт мало, что скажет. Хотя перевести киловатты в л.с. достаточно просто: 110,33 кВт делим на 0,74 кВт, получаем искомые 150 л.с.
Хотелось бы также напомнить, что само по себе понятие «мощность двигателя» не очень показательное, нужно еще учитывать и другие параметры: максимальный крутящий момент, обороты в минуту, вес автомобиля. Известно, что дизельные двигатели являются низкооборотистыми и максимальная мощность достигается на 1500-2500 об/мин, тогда как бензиновые разгоняются дольше, но на длинных дистанциях показывают лучшие результаты.
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.).
Термин "лошадиная сила" был изобретён инженером Джеймсом Ваттом. Ватт жил с 1736 по 1819 годы и является одним из самых известных и заслуженных учёных за его работу по повышению эффективности паровых двигателей. Мы также произносим его фамилию почти каждый день, когда говорим о 60-ваттных лампочках.
История гласит, что Ватт работал на угольной шахте, где уголь поднимался из шахты с помощью пони. Ватт хотел найти способ утвердить и говорить о силе, производимой этим животным. Он обнаружил, что в среднем пони могла сделать 22 000 фут-фунтов работы за одну минуту. Затем он увеличил это число на 50 процентов и привязал измерение одной лошадиной силы к 33 000 фут-фунтам работы за одну минуту. Эта произвольная единица измерения проделала свой путь в течение столетий, и теперь ей измеряется производительность Вашего автомобиля, газонокосилки, цепной пилы и даже в некоторых случаях пылесоса.
Если говорить проще, то лошадиная сила измеряется следующим образом: согласно измерениям Ватта, одна лошадь может делать 33 000 фут-фунтов работы каждую минуту. Итак, представьте себе лошадь, поднимающую уголь из угольной шахты, как показано на рисунке. Лошадь с мощностью в одну лошадиную силу может поднимать 330 фунтов (~150 кг) угля на высоту 100 футов (30,5 метров) каждую минуту, или 33 фунта (15 кг) угля на 1000 футов (305 метров) в минуту - Вы можете составить любую комбинацию веса к высоте на время, которая Вам понравится. Пока делается работа на 33 000 фут-фунтов в минуту, у Вас есть ровно одна лошадиная сила.
Вы, наверное, попробуете составить и такую комбинацию, чтобы, к примеру, загрузить 33 000 фунтов (15 тонн) угля в огромный контейнер и попросить лошадь поднимать его на 1 фут (30 сантиметров) в минуту, но поймёте, что лошадь физически не сможет сдвинуться с места с таким весом. Вы, вероятно, может также представить, что положите 1 фунт (450 грамм) угля в ведро и попросите лошадь поднимать его на 33 000 футов (около 838 метров) в минуту, развив, таким образом, скорость в 1183 км/ч, и лошадь, конечно же, не сможет развить такой скорости. Тем не менее, если Вы читали Архимеда, да и просто, если Вы старше 10-12 лет, то Вы знаете, что такое рычаг и что Вы легко можете изменить соотношение массы и скорости, используя рычаг. Таким образом, можно создать блок и решить систему, которая не ставит комфортное количество веса на коня или не позволяет ему (коню) двигаться с комфортной скоростью, независимо от того, сколько веса на самом деле Вам необходимо передвинуть.
Теперь мы с Вами знаем, что подразумевал Джеймс Ватт под лошадиной силой. Тем не менее, на сегодняшний день мощность измеряется несколько иным способом и может быть преобразована в другие единицы. Более того, в России официально термин "лошадиная сила" используется лишь при расчёте транспортного налога, а в других же сферах официальной единицей измерения принято считать Ватты. Сегодня также существует метрическое измерение лошадиной силы - не вдаваясь в подробности, она равна около 735,5 Ватт, или 75 кгс·м/с (работа, которая производится при поднятии груза массой 75 кг на высоту в 1 метр за 1 секунду, и всё это с учётом земного значения ускорения свободного падения).
А теперь немного о практике использования термина "лошадиная сила" и общей производительности автомобиля.
Автомобиль считается "высоко эффективным", если имеет под капотом большую мощность по отношению к общей массе автомобиля. Это имеет смысл, ведь чем меньше веса Вы имеете, тем больше мощность позволит ускорить машину. Для заданного количества энергии Вы хотите минимизировать вес, чтобы максимизировать ускорение.
В следующей таблице приведены соотношения лошадиных сил к весу у нескольких самых известных высокопроизводительных автомобилей. Вам уже понятно, что чем больше соотношение мощности к весу, тем это лучше, и Вам станет видно, что это не всегда прямо пропорционально влияет на цену автомобиля.
|
Мощность (л.с.) |
Полная масса (кг) |
Соотношение мощность/вес |
Разгон 0-100 км/ч (сек) |
Цена |
|
|
Dodge Viper |
450 |
3 320 |
0.136 |
4.1 |
$66 000 |
|
Ferrari 355 F1 |
375 |
2 975 |
0.126 |
4.6 |
$134 000 |
|
Shelby Series 1 |
320 |
2 650 |
0.121 |
4.4 |
$108 000 |
|
Lotus Esprit V8 |
350 |
3 045 |
0.115 |
4.4 |
$83 000 |
|
Chevrolet Corvette |
345 |
3 245 |
0.106 |
4.8 |
$42 000 |
|
Porsche Carrera |
300 |
2 900 |
0.103 |
5.0 |
$70,000 |
|
Mitsubishi 3000GT |
320 |
3 740 |
0.086 |
5.8 |
$45,000 |
|
Ford Escort |
110 |
2 470 |
0.045 |
10.9 |
$12 000 |
|
Лада Калина (Норма 1.6) |
81 |
1 555 |
0.052 |
13.3 |
335 000 руб. |
|
УАЗ Patriot (Welcome 2.7) |
128 |
2 650 |
0.048 |
19 |
580 000 рублей |
Вы можете видеть очень определенную корреляцию между соотношением мощности к массе и временем разгона в большинстве случаев, более высокий коэффициент указывает на более быстрый автомобиль. Интересно, что значительно меньше корреляции между скоростью и ценой. Объясняется это огромным количеством факторов, начиная от бренда автомобиля и заканчивая комплектацией конкретной спецификации.
Если Вы хотите быстрый автомобиль, Вам необходимо хорошее соотношение мощности к весу.
