Лошадиная сила
Обозначение: HPСША, Великобритания, Весь мир (автомобили)
Что такое Лошадиная сила (HP)?
Формальное определение
Лошадиная сила (обозначение: л.с., международное: HP или hp) — единица измерения мощности. Наиболее распространённое определение — механическая лошадиная сила — равно точно 550 фут-фунтам в секунду, что составляет приблизительно 745,7 Вт или 0,7457 кВт.
Существует несколько вариантов. Механическая (имперская) л.с. = 745,7 Вт. Метрическая л.с. (PS, от немецкого Pferdestärke) = 735,5 Вт. Электрическая л.с. = 746 Вт (точно). Котловая л.с. ≈ 9809,5 Вт.
Мощность как понятие
Лошадиная сила измеряет скорость выполнения работы. Двигатель мощностью 200 л.с. может производить работу в 200 раз быстрее, чем, по оценке Уатта, одна лошадь. В автомобильном контексте л.с. определяет потенциал ускорения и максимальную скорость, а крутящий момент (Н·м) — тяговое усилие на низких скоростях.
Этимология
Маркетинговый гений Джеймса Уатта
Термин «лошадиная сила» был введён Джеймсом Уаттом около 1782 года как маркетинговый инструмент для продажи паровых машин. Уатту нужен был способ выразить мощность двигателей в понятных заказчикам терминах — владельцам шахт и фабрик, использовавшим лошадей.
Уатт провёл эксперименты на лондонской пивоварне, определив, что тяжеловозная лошадь может поддерживать скорость работы около 33 000 фут-фунтов в минуту. Он намеренно завысил оценку, чтобы его паровые машины всегда превосходили заявленные характеристики.
Международные варианты
Концепция переведена на многие языки буквально: немецкое Pferdestärke (PS), французское cheval-vapeur (CV), итальянское cavallo vapore, испанское caballo de vapor, японское 馬力 (барики).
История
Эксперименты Уатта
Около 1782 года Уатт ввёл понятие лошадиной силы для продажи улучшенных паровых машин. Его расчёты давали около 32 572 фут-фунтов в минуту, что он округлил до 33 000 — намеренно завышая лошадь, чтобы его двигатели всегда превосходили ожидания.
Промышленная революция и автомобили
Лошадиная сила быстро стала стандартной единицей для оценки паровых машин. С появлением автомобилей в конце XIX века л.с. стала главной единицей мощности двигателей. Patent-Motorwagen Карла Бенца (1886) развивал около 0,75 л.с. За десятилетия мощность выросла до сотен л.с.
Переход к киловаттам
С 1990-х годов наблюдается постепенный переход к выражению мощности в киловаттах, особенно в ЕС. Директива 80/181/EEC предписала указывать мощность двигателя в кВт как основную единицу. Однако культурная привязанность к л.с. остаётся сильной — автомобильный маркетинг по-прежнему акцентирует внимание на цифрах в лошадиных силах.
Современное применение
Автомобильная промышленность
Лошадиная сила остаётся доминирующей единицей мощности двигателей в мировой автопромышленности. Современные легковые автомобили: 100–300 л.с. Спорткары: 400–800 л.с. Гиперкары: свыше 1500 л.с. В России мощность двигателя в л.с. определяет ставку транспортного налога.
Промышленные двигатели
Электродвигатели в США оцениваются в л.с. В Европе и России — преимущественно в кВт. Подвесные лодочные моторы универсально оцениваются в л.с.
Авиация
Поршневые авиадвигатели оценивают в л.с. Cessna 172 имеет двигатель 180 л.с. Истребитель P-51 Mustang времён Второй мировой — 1490 л.с.
Применение в быту
Покупка автомобиля
При выборе автомобиля л.с. — один из первых параметров. Городские автомобили: 70–120 л.с. Семейные седаны: 150–250 л.с. Спортивные седаны: 300–500 л.с. Однако масса автомобиля важна не менее — отношение мощности к массе (л.с. на тонну) лучше характеризует динамику.
Транспортный налог в России
В России ставка транспортного налога напрямую зависит от мощности двигателя в лошадиных силах. До 100 л.с. — минимальная ставка. От 250 л.с. — максимальная. Это делает л.с. единицей, имеющей прямое финансовое значение для российских автовладельцев.
Лодки и мототехника
Подвесные моторы: от 5 л.с. (маленькие рыбацкие) до 600+ л.с. (мощные катера). Мотоциклы: от 10 л.с. (скутеры) до 200+ л.с. (спортбайки). Газонокосилки: 10–30 л.с.
В науке и промышленности
Динамометрия
Мощность двигателя измеряется на динамометрическом стенде. Мощность рассчитывается как: л.с. = (крутящий момент в фут·фунтах × об/мин) / 5252. В метрической системе: кВт = (Н·м × об/мин) / 9549.
Термодинамика
В термодинамическом анализе тепловых двигателей индикаторная мощность (IHP) вычисляется по давлению в цилиндре, а тормозная мощность (BHP) — по выходному валу. Разница — потери на трение.
Гидравлика
Гидравлическая мощность = (давление × расход) / константа. Расчёт важен при проектировании гидравлических прессов, экскаваторов, авиационных систем управления.
Интересные факты
Джеймс Уатт намеренно завысил мощность лошади. Реальная лошадь может поддерживать лишь около 0,7 л.с. в течение рабочего дня, хотя в короткие моменты способна развить до 15 л.с.
Bugatti Chiron Super Sport 300+ развивает 1578 л.с. и стал первым серийным автомобилем, преодолевшим барьер 300 миль/ч (490 км/ч).
Самый мощный двигатель внутреннего сгорания — судовой дизель Wärtsilä RT-flex96C — развивает 109 000 л.с. Он высотой с четырёхэтажное здание.
Человек способен поддерживать мощность около 0,1 л.с. (75 Вт) длительное время. Элитные велогонщики Тур де Франс поддерживают 0,5 л.с. часами и выдают пики свыше 2 л.с.
Ракета Сатурн-5 при старте развивала мощность примерно 160 миллионов л.с. — это приблизительно суммарная мощность всех автомобилей в США.
Электромоторы выдают максимальный крутящий момент с нулевых оборотов, поэтому Tesla Model S Plaid (1020 л.с.) разгоняется до 100 км/ч менее чем за 2 секунды.
Таблица конвертаций
| Единица | Значение | |
|---|---|---|
| Ватт (W) | 745,7 | Конвертировать → |
| Киловатт (kW) | 0,7457 | Конвертировать → |
| BTU в час (BTU/h) | 2 544,43 | Конвертировать → |
| Фут-фунт в секунду (ft·lb/s) | 550 | Конвертировать → |
| Метрическая л.с. (PS) | 1,01387 | Конвертировать → |