Что такое одна лошадиная сила?
Но что означает
лошадиная сила с точки зрения мощности? В этой статье Вы узнаете, что
означает 1 л.с., и как она применяется в жизни.
Понятие лошадиная сила ввел ученый Джеймс Ватт (James Watt). Ватт жил с
1736 по 1819 годы. Его самая известная работа касалась паровых
двигателей. Мы вспоминаем его каждый день, говоря о 60-ваттовых
лампочках освещения.
История рассказывает, что Ватт работал с пони, поднимая уголь из шахты,
и захотел определить силовые характеристики этих животных. Он
определил, что одна пони в среднем делает 22,000 фут-фунтов работы за 1
мин. Затем он увеличил это значение на 50 % и получил значение 33,000
фут-фунт работы. Именно эта произвольно выбранная единица работы прошла
через века до наших дней и теперь используется применительно к машинам,
электропилам и даже пылесосам.
Что означает 1 л.с.
Ватт
рассуждал, что одна лошадь может делать 33,000 фут-фунт работы каждую
минуту. Одна лошадь в среднем может поднимать в переводе на привычные
нам единицы измерения 150 кг угля с 30 м за 1 мин, или 15 кг с 300 м за
1 мин, или 1500 кг с 3 м за 1 мин. Всего должно быть 4500 кг-м за 1 мин.
Что означает 1 л.с.: Ватт рассуждал, что одна лошадь может делать
33,000 фут-фунт работы каждую минуту. Одна лошадь в среднем может
поднимать в переводе на привычные нам единицы измерения 150 кг угля с
30 м за 1 мин, или 15 кг с 300 м за 1 мин, или 1500 кг с 3 м за 1 мин.
Всего должно быть 4500 кг-м за 1 мин.
Вы можете пойти дальше и просчитать, что лошадь не сможет сдвинуть
15000 кг на 30 см за 1 мин. Можно попробовать лошадь заставить сдвинуть
1,5 кг на 3000 м за одну мин, что равно скорости 180 км/ч, что
невозможно для лошади. Но эта задача легко решается при помощи системы
блоков. Таким образом, можно создать систему блоков, позволяющую лошади
двигаться с комфортной скоростью и приемлемым усилием независимо от
веса в ведре.
Одна л.с. переводится в другие единицы измерения:
Британская 1 л.с. = 746 Ватт. Если взять одну лошадь с мощностью 1 л.с.
и поставить ее на барабан, то она сможет приводить в действие
генератор, производящий 746 Ватт. В международной классификации
традиционная лошадиная сила — это 736 Ватт или 75 кг.м/с.
1 британская л.с. в час выдает 2,545 BTU (British thermal units). Если
взять 746 Ватт и подавать их на электрический нагреватель в течение
часа, мы произведем 2,545 BTU (где BTU – количество энергии,
необходимое для нагрева 1 фунта воды на 1 градус Фаренгейта за час).
1 BTU = 1,055 Джоуля, или 252 г-калорий или 0.252 пищевых калорий. Лошадь, производящая 1 л.с., сжигает 641 калории в час.
Измерение мощности
Если мы хотим измерить мощность автомобиля, мы должны отправиться на
мощностной стенд. Мощностной стенд дает нагрузку на двигатель и
измеряет мощность, которую развивает двигатель против внешней нагрузки.
Вы легко можете представить, как работает мощностной стенд: Вы заводите
двигатель на месте, ставите нейтральную передачу и топите педаль газа в
пол. Без ограничителя оборотов двигатель раскрутился бы так быстро, что
в итоге произошел бы взрыв. А это плохо, поэтому при замере на стенде
Вы подаете нагрузку на работающий на полную мощность двигатель и
измеряете, с какой нагрузкой двигатель справляется на разных скоростях.
Вы можете закрепить двигатель к мощностному стенду, дать полный газ и
дать нагрузку, при которой двигатель будет находиться на 7000 об/мин.
Вы записываете, какой груз был максимальным для двигателя на этих
оборотах. Далее можно добавить еще нагрузку и заставить двигатель
опуститься до 6,500 об/мин. Записываем эту нагрузку. Теперь еще больше
усиливаем нагрузку, чтобы двигатель работал на 6,000 об/мин и т.д. То
же самое можно начать с холостых оборотов и двигаться вверх. На самом
деле мощностные стенды измеряют крутящий момент (в фунтах-футах или
привычно нам Ньютон-метр), а чтобы перевести крутящий момент в
мощность, его просто умножают на обороты (об/мин)/5,252.
График мощности
Если
расставить значения мощности двигателя на разных оборотах на графике с
осями мощность и об/мин, мы получим мощностную кривую двигателя.
Типичная кривая спортивного двигателя выглядит так (график мощности
300-сильного двигателя Mitsubishi 3000 твин-турбо)
Крутящий момент
Представьте, что у Вас в руках большой гаечный ключ с рукояткой 0,5 м,
и Вы прикладываете усилие 20 Ньютонов. Вы прикладываете вращающую силу
или крутящий момент в 10 Нм к болту. Те же 10 Нм можно получить,
прикладывая усилие 2 Н к плечу 5 м или 200Н к плечу 5 см.
Аналогично, если мы прикрепляем вал к двигателю, двигатель прикладывает
крутящий момент к валу. Мощностной стенд измеряет этот крутящий момент.
График мощности
Если расставить значения мощности двигателя на разных оборотах на
графике с осями мощность и об/мин, мы получим мощностную кривую
двигателя. Типичная кривая спортивного двигателя выглядит так (график
мощности 300-сильного двигателя Mitsubishi 3000 твин-турбо):
На графике хорошо виден пик мощности и значение оборотов двигателя, при
котором он достигается. У двигателя есть также пик крутящего момента на
определенных оборотах. Вы часто встречаете это в рекламных проспектах
автомобилей "320 л.с. @ 6500 об/мин, 400 Нм @ 5000 об/мин". Когда
говорят, что двигатель "хорошо крутится внизу", это значит, что пик
крутящего момента приходится на невысокие обороты, например, 2,000 или
3,000 об/мин.
Второй важный вывод, следующий из мощностного графика, это обороты
двигателя при максимальной мощности. Чтобы быстро ускориться, Вы должны
держать обороты двигателя в диапазоне, где находится максимальная
мощность. Вот почему часто приходится переходить на передачу вниз, тем
самым увеличиваются обороты двигателя, что приближает Вас к пику
мощности. Если Вы хотите "выстрелить" со светофора, надо поднять
обороты двигателя до оборотов максимальной мощности, а затем бросить
сцепление, чтобы вся мощь сразу пошла на колеса.
Лошадиные силы в спортивных машинах
"Спортивная машина" – это машина обладающая большой мощностью при малом
весе. Дело в том, что чем больше вес машины, тем больше мощность нужна
для ее ускорения. Для данной мощности для достижения максимального
ускорения надо снижать вес машины.
Таблица ниже приводит характеристики спортивных машины (и обычных для сравнения).
Мощность
Вес (фунты )
Мощность:Вес
0-60 миль/ч (с)
Цена в США
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 twin-turbo
320
3,740
0.086
5.8
$45,000
Ford Escort
110
2,470
0.045
10.9
$12,000
Вы видите четкую связь между соотношением мощность-вес и временем
ускорения 0-60, более высокое соотношение характерно для более быстрой
машины. Интересно, но связь между ценой и скоростью не столь очевидна.
Viper в данной таблице выглядит очень привлекательным вложением в
мощность!
Если Вам нужна быстрая машина, то обращайте внимание на соотношение
мощность-вес. Нужна максимальная мощность и минимальный вес. Поэтому,
чтобы ездить быстро, уберите лишние предметы из багажника.
