Сколько киловатт в лошадиной силе и наоборот: формулы и как высчитать? Термин лошадиная сила.

ИСТОРИЯ

На самом деле все началось с того, как Джеймс Уатт в 1782 году изобрёл паровую машину двойного действия. В отличии от первых паровых машин - эта получилась на редкость экономичной и легко управляемой. Но как любое изобретение - машина оставалась бесполезной для изобретателя, если нет коммерческого использования машины. Необходим был пиар изобретения.

Свое изобретение он предлагал использовать для выкачивания воды из шахты. Но как объяснить прижимистым шахтовладельцам, что им предлагают купить и в чем преимущества этого нового приспособления?

Наблюдая за традиционным источником энергии — лошадью, Уатт пришел к выводу, что в среднем за минуту она поднимает груз в 180 фунтов на 181 фут. Округлив расчеты в фунто-футах за минуту, он решил, что лошадиная сила будет равна 33 000 этих самых 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).

И вот для того чтобы оценить мощность новых двигателей, предприняли следующее. Запрягли лошадь в обычный водоподъемный насос, работающий на конной тяге, и посмотрели, сколько она поднимет за день воды. Затем присоединили к этому же насосу паровой двигатель и посмотрели, какой результат получится за день его работы. Поделили второе количество на первое и на этих цифрах объяснили шахтовладельцам, что насос заменяет N-ное число лошадей. Полученная в результате первого эксперимента мощность стала мерилом и получила название "лошадиная сила".

На самом деле мощность, которую средняя лошадь способна развивать сколько-нибудь долгое время, меньше полученной Уаттом величины. Или погонщик работал очень хорошо, или лошадь попалась очень «натренированная». Конечно, лошади бывают разные и невозможно ожидать, что и тяжеловоз и арабский скакун разовьют одинаковую мощность. И все же, когда лошадь создает такую мощность? На этот вопрос в журнале «American scientist» один из авторов предложил следующий вариант: мощность в одну лошадиную силу развивает лошадь массой 750 килограммов, перепрыгивающая через препятствие шириной и высотой в 183 сантиметра.

При этом следует немного знать историю вопроса. В шахту не могла поместиться полноразмерная лошадь. Для работ использовались пони!

В качестве единицы мощности Уатт в свое время предложил такую единицу, как «лошадиная сила». Данная единица мощности устраивала шахтовладельцев, но совершенно не устраивала физиков. В 1882 году Британская ассоциация инженеров решила присвоить его имя единице мощности. Это был первый в истории техники случай присвоения собственного имени единице измерения.

Варианты определений лошадиной силы

В большинстве европейских стран, в том числе в России, лошадиная сила определяется как 75 кгс·м/с, 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, 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 мер в автомобильной отрасли чаще до сих пор приравнивают лошадиные силы к 745,69987158227022 Вт (обозначение англ. hp ), что равно 1,013869665424 метрической лошадиной силы.

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

Соотношения

Мощность двигателя

Для мощностей автомобильных двигателей есть не только разные единицы измерения, но и разные способы измерения, дающие разные результаты. Стандартный способ измерения мощности, принятый в Европе, использует киловатты. Если же мощность дана в лошадиных силах, то способы измерения в разных странах могут отличаться (даже если используются одни те же лошадиные силы).

В США и Японии используют свои стандарты определения лошадиных сил двигателя, но они уже давно практически полностью унифицированы с другими. И в Америке, и в Японии существуют два вида показателей:

Измерение нетто

Измерение мощности двигателя нетто (англ. netto , net ) предусматривает стендовое испытание двигателя, оборудованного всеми вспомогательными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами: генератором, глушителем, вентилятором и пр.

Измерение брутто

Обозначается англ. bhp . Измерение мощности двигателя брутто (англ. brutto , gross ) подразумевает стендовое испытание двигателя, не оборудованного всеми дополнительными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами: генератором, насосом системы охлаждения и так далее.

Такой показатель мощности может давать значение выше мощности нетто на 10—20 % и более, чем в своё время (до установления нового федерального стандарта в 1972 году) широко пользовались североамериканские производители автомобилей, завышая рейтинги мощности двигателей.

Кроме всего прочего необходимо учитывать, что производители двигателей производят замеры мощности на том виде топлива, на которое двигатель расчитан. То есть если при проектировании двигатель расчитывался на рабочее топливо АИ-95, то и заявленную мощность он выдаст на АИ-95 (конечно-же не Российского производства).

А Японские двигателестроители производят испытания и замеры мощности на топливе с максимальным октановым числом, доступным в свободной продаже. А в Японии на АЗС в свободной продаже топливо с октановым числом 100 !

ВОПРОС: За какие ЛОШАДИ мы платим налоги?

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.

Почему под капотом автомобиля «лошадиная сила»? Термин «лошадиная сила» прочно обосновался в нашей жизни. Мы используем его в восторженных тонах, рассказывая про новый автомобиль, или наблюдая за работой тяжелого экскаватора. Каждый из нас, скорее всего, туманно, но что-то знает об этом термине.

Но Уатт пошел по пути сравнения и предложил одному из шахтовладельцев воочию понаблюдать за результатами работы паровой машины и лошади. Итак, машина присоединилась к насосу, который качал воду из шахты. И соревнование началось. Наверное, не стоит говорить — кто победил в этом забеге.

Паровая машина начинает вытеснять лошадей с мест работы. По результатам соревнования Уатт высчитал, какое количество лошадей может заменить его паровой двигатель и ввел в обращение термин «лошадиная сила».

Впоследствии физики Британской Академии Наук не смогли смириться с таким обозначением мощности и официально, в 19 веке единица мощности получила имя своего изобретателя, то есть ВАТТ.

Теперь стоит отметить, что «лошадиная сила» единица мощности не постоянная, и четкого определения у нее нет. В разных странах она колеблется в тысячных и сотых долях. А это значит, что автомобиль произведенный, скажем в Японии и обладающий мотором в 200 л.с, не идентичен автомобилю французскому, хотя и там двигатель в 200 л.с.

В какой-то момент неразбериха всем надоела и в 1960 году была принята международная система измерения мощности, где были только Ватты и Киловатты. Казалось бы, всё. Но, люди консервативны, да и ассоциировать двигатель своего автомобиля с прекрасным скакуном куда приятнее, нежели просто с сухой цифрой и обозначением. Поэтому термин «лошадиная сила» так и не смог исчезнуть из словарного запаса автомобилистов.

Согласитесь, но слова о том, что у вас под капотом 250 лошадиных сил, звучат намного эффектнее, нежели рассказ о том, что у вас двигатель в 184 кВт.

Скорее всего, больше нас интересует размер транспортного налога, который уплачивается в зависимости от мощности двигателя автомобиля в лошадиных силах. Для этого используется переводной коэффициент 1 кВт = 1,35962 л.с.

Лошадиная сила

Лошади́ная си́ла (л. с.) - внесистемная единица мощности .

В мире существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила». В России, как правило, под лошадиной силой имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила », равная примерно 735 ваттам.

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

Варианты лошадиной силы

В большинстве европейских стран, в том числе в России , лошадиная сила определяется как 75 кгс · / , то есть, как мощность, затрачиваемая для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 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 745,69987158227022 Вт (обозначение англ. hp ), что равно 1,013869665424 метрической лошадиной силы.

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

Соотношения

Для вычисления мощности двигателя в киловаттах следует использовать соотношение 1 кВт = 1,3596 л.с. (1 л.с. = 0,73549875 кВт)

История

Приблизительно в 1789 году шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт ввел термин «лошадиная сила», чтобы показать, работу скольких лошадей способны заменить его паровые машины . В частности утверждается, что одну из первых машин Уатта купил пивовар, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос.

В это время в Англии для поднятия из шахт угля, воды и людей использовались бочки (BARREL) объемом от 140,9 до 190,9 л. типовая barrel с грузом весила 400 фунтов (1 фунт - 0,4095 кг), т.е. 1 баррель = 163,8 кг. Естественно, что вытащить такую бочку могли только две лошади за канат, перекинутый через блок. Усилие средней рабочей лошади в течение 8 часов работы составляет 15% от ее веса или 75 кг при весе лошади в 500 кг. За 8 часов лошадь с таким усилием может пройти 28,8 км со скоростью 3,6 км/час (1 м/с). Наблюдая за традиционным источником энергии - лошадью, Уатт пришел к выводу, что бочку весом 160 кг могут вытягивать из шахты только две лошади со скоростью 2 мили/час (3,6 км/час). В этом случае лошадиная сила в английских мерах принимает вид 1 hp = 1/2 barrel * 2 mill/h = 1 barrel*mill/h. То же самое в более мелких единицах составляет 180 фунтов на 181 фут . 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). По другим данным - до 15 л.с. в пике.

На Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации в 1882 году была принята новая единица измерения мощности - Ватт (обозначение: Вт, W), названая в честь Джеймса Уатта (Ватта), создателя универсальной паровой машины. До этого при большинстве расчётов использовались введённые Джеймсом Уаттом лошадиные силы.

Мощность двигателя

Для мощностей автомобильных двигателей есть не только разные единицы измерения, но и разные способы измерения, дающие разные результаты. Стандартный способ измерения мощности, принятый в Европе, использует киловатты. Если же мощность дана в лошадиных силах, то способы измерения в разных странах могут отличаться (даже если используются одни и те же лошадиные силы).

В США и Японии используют свои стандарты определения лошадиных сил двигателя, но они уже давно практически полностью унифицированы с другими. И в Америке, и в Японии существуют два вида показателей:

Измерение нетто

Измерение мощности двигателя нетто (англ. netto , net ) предусматривает стендовое испытание двигателя, оборудованного всеми вспомогательными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами: генератором, глушителем, вентилятором и пр.

Измерение брутто

Если мощность меньше 100 л. с., то, например, в Московской области платится 7 рублей/л. с. в год, а если чуть больше - уже 29 рублей/л. с. в год. Причем, от 101 л.с. до 150 л.с. ставка налога одинакова. Таким образом, из-за разных значений мощности цена меняется с менее чем 700 до нескольких тысяч рублей в год. Этот факт приводит к досадным курьёзам. Так, мощность южнокорейского автомобиля Hyundai Accent равна строго 75 кВт, то есть 102 л. с. Для американского автовладельца получилась бы ещё более обидная цифра 100,7 hp, но в США налог не зависит от лошадиных сил. В США некоторые налоги (дорожный, экологический) включены в цену бензина, кроме того, ежегодно надо платить personal property tax, прямо пропорциональный цене автомобиля.

В прошлом в некоторых странах (например, в Великобритании, Германии, Бельгии, Франции, Испании) транспортный налог зависел от мощности в лошадиных силах. В одних странах отказались от использования мощности при налогообложении (например, в Великобритании в сороковых годах вместо мощности стали использовать размеры автомобиля), в других (например, во Франции), вместо лошадиных сил стали использовать киловатты. От тех времён остались выражения «Caballo fiscal» и «Cheval fiscal».

В России многие автовладельцы, в основном дальнобойщики , в своих техпаспортах занижали реальную мощность мотора, чтобы снизить налоговые затраты. Однако, в настоящее время налоговые органы обычно берут информацию о мощности не из техпаспортов, а из общих баз данных (в которых, впрочем, отсутствуют данные о многих сравнительно экзотических моделях или комплектациях автомобилей, чем и пользуются их владельцы).

См. также

Примечания

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.

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.