Стальной маховик крутится, и по его ободу пробегает блик, какой бывает только на хорошо начищенном металле; от него ходит взад-вперёд шток, загоняя поршень в цилиндр. Справа внизу шагает лошадь, перебирая ногами в своём ритме и обмахиваясь хвостом, — та самая, которую однажды запрягли не в телегу, а в метрологию. По мерной рейке снизу ползёт латунная полоса и всякий раз доходит до красной отметки: это и есть тридцать три тысячи фунто-футов в минуту, назначенные Уаттом.
Паспорт единицы
Вне СИ · величина: мощность лист 1/1 · ред. 2026-09Лошадиная сила hp · л. с.
Внесистемная единица · величина: мощность · 745,6999 Вт либо 735,49875 Вт
Первая в истории единица, придуманная отделом продаж
У Джеймса Уатта была прекрасная машина и скверная задача: объяснить владельцу пивоварни, зачем ему покупать железный ящик, если в сарае и так стоит лошадь. Говорить о джоулях в секунду было бессмысленно — джоуля ещё не изобрели, да и владелец пивоварни в нём не нуждался. Уатт поступил иначе: он померил, сколько работы делает мельничная лошадь за минуту, назвал это лошадиной силой и стал писать в договорах, что его машина заменяет двадцать.
Приём сработал так хорошо, что пережил и паровые машины, и самого изобретателя, и метрическую систему, и даже прямой запрет: в Европе с девяносто второго года мощность полагается указывать в киловаттах, но в скобках рядом упрямо стоят лошади, потому что покупатель хочет знать не работу в секунду, а сколько у него коней под капотом.
Отдельная прелесть в том, что настоящая лошадь на такую мощность не способна. Уатт округлил замеры вверх, и с запасом: живая лошадь в долгой работе выдаёт примерно семь десятых киловатта, то есть заметно меньше одной уаттовой силы, зато в коротком рывке — раз в пятнадцать больше. Так что единица названа в честь животного, которое ей не соответствует ни на длинной дистанции, ни на короткой.
По-русски пишут «л. с.» — строчными, с пробелом между буквами и точками после каждой. Английская механическая лошадь — hp, немецкая и метрическая — PS, французская — ch, голландская — pk, и все они, кроме первой, означают одно и то же число. Итальянцы пишут CV, что окончательно путает дело, поскольку во Франции этими же буквами обозначают налоговую лошадь, не имеющую к мощности почти никакого отношения.
Механическая лошадь на десять с лишним ватт сильнее метрической, и на трёхстах силах разница выходит уже в четыре лошади — ровно столько, сколько нужно, чтобы поспорить в интернете. Котловая лошадиная сила больше обеих в тринадцать раз, потому что меряет не вал, а испарение воды. Налоговая же лошадь не меряет ничего: это формула от диаметра цилиндров, придуманная казначейством.
01 · Определение
момент на валу · обороты · поднятый грузМеханическая лошадиная сила есть мощность, при которой груз весом тридцать три тысячи фунтов поднимается на один фут за минуту, что в единицах системы составляет семьсот сорок пять и семь десятых ватта. Метрическая устроена так же, только считает в килограммах-силах: семьдесят пять килограммов на метр за секунду, то есть семьсот тридцать пять с половиной ватта.
Откуда взялись эти тридцать три тысячи, известно точно. Уатт наблюдал за лошадьми, ходившими по кругу у ворота пивоварни, и вывел, что такая лошадь тянет с силой около ста восьмидесяти фунтов, проходя примерно сто восемьдесят футов в минуту. Произведение давало тридцать две с половиной тысячи, но круглое число выглядело в договоре солиднее, и цифру подняли до тридцати трёх.
На валу машины ту же мощность считают через крутящий момент и обороты, и в этой паре кроется вся разница характеров. Мотор мотоцикла и тепловозный дизель могут выдавать одинаковые киловатты, но первый берёт оборотами при скромном моменте, а второй — чудовищным моментом при оборотах, на которых мотоцикл ещё не завёлся. Лошадь, кстати, устроена по дизельному образцу: момент у неё превосходный, а обороты — четыре в минуту.
Наконец, всякая паспортная лошадь имеет при себе оговорку, по какому правилу она снята. Валовая мощность прежних американских протоколов мерилась без вентилятора, генератора и глушителя, отчего в рекламных проспектах шестидесятых годов кони были заметно резвее тех, что доставались покупателю; с семьдесят второго года считают нетто — со всем навесным хозяйством, и цифры сразу поскромнели процентов на двадцать.
Кто быстрее поднимет тонну
Слева стоит лебёдка с тонным грузом, и к ней по очереди припрягают лошадь, паровую машину Уатта, автомобильный мотор и мотоциклетный: барабан вращается, трос наматывается, груз ползёт вверх тем быстрее, чем больше мощность, — а это и есть та самая картина, которой Уатт объяснял мощность покупателю, не произнося слова «ватт». Справа тот же двигатель показан парой кривых: латунная — момент, стальная — мощность, и красная точка бегает по ним вслед за ползунком оборотов. Обратите внимание, что момент и мощность достигают своего наибольшего значения в разных местах, и именно из-за этого в разговорах о моторах столько взаимного непонимания.
02 · Пересчёт
киловатты · что это значит · паспортные правилаОдна мощность в трёх разговорах
Первая вкладка раскладывает введённую мощность по всем лошадям, какие есть в природе и в законодательстве. Вторая переводит её в осязаемое: поднятый груз, вскипячённая вода, разгон автомобиля. Третья показывает, как одно и то же железо превращается в разные паспортные цифры по разным правилам испытаний.
Правило для памяти: киловатт — это примерно одна и четыре десятых лошади, а лошадь — три четверти киловатта, и обе прикидки сойдутся, пока дело не дошло до налоговой декларации.
Сравнивая два мотора по паспорту, сперва выясните, по какому правилу сняты цифры. Валовая американская мощность шестидесятых, нетто по нынешним правилам и европейская метрическая лошадь дают для одного и того же двигателя три разных числа, и спор о том, чей мотор мощнее, нередко оказывается спором о том, чей протокол снисходительнее.
| Величина | Значение | Пояснение |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Приборы измерения
тормоз Прони · гидротормоз · барабаны · индикаторЧетыре способа поймать мощность за вал
Колодка, верёвка и безмен
Самый первый и самый понятный измеритель: вал обхватывают деревянными колодками, колодки соединяют с длинным рычагом, конец рычага упирают в весы. Машина тащит колодки за собой, весы показывают силу, произведение силы на плечо даёт момент, а момент вместе с оборотами — мощность. Всё сооружение при работе нагревается, дымится и пахнет горелым деревом, зато не врёт, и потому именно оно подарило нам выражение «мощность на тормозе», которое живёт в паспортах до сих пор.
Тормоз, который не сгорает
Когда мощности перевалили за сотни киловатт, деревянные колодки перестали справляться, и тормоз сделали водяным: вал вращает крыльчатку в корпусе с водой, вода сопротивляется и нагревается, а корпус норовит провернуться и упирается в датчик силы. Прибор этот поглощает хоть тысячи киловатт, лишь бы хватало проточной воды, и умеет считать мощность дважды — по моменту и по нагреву потока, что служит превосходной взаимной проверкой.
Автомобиль, который едет, никуда не уезжая
Снимать мотор с машины ради замера — дело долгое, поэтому автомобиль загоняют на барабаны и разгоняют прямо в цехе. Прибор видит мощность на колёсах, а она меньше моторной на всё, что съели коробка, мост и подшипники, — обыкновенно процентов на пятнадцать у заднего привода и поболее у полного. Отсюда вечное разочарование владельца, увидевшего на распечатке меньше, чем написано в паспорте, и вечное утешение мастера: паспорт мерили на валу, а ездите вы колёсами.
Изобретение, которое держали в секрете
Карандаш, связанный с поршнем по одной оси и с пружиной давления по другой, чертит на бумаге замкнутую фигуру, площадь которой равна работе за цикл; умножьте на число циклов в минуту — получите мощность внутри цилиндра, ещё до всяких потерь на трение. Устройство придумали на фабрике Уатта и лет двадцать никому не показывали, справедливо считая конкурентным преимуществом: пока соперники спорили о том, чья машина лучше, здесь просто снимали диаграмму и смотрели на площадь.
05 · Правила записи
л. с. с пробелом · киловатт первым · правило испытанийСначала киловатты, лошади в скобках
Единица внесистемная, и правила обращения с ней просты: основное значение — в ваттах, лошадь рядом справочно, и всегда сказано, какая именно лошадь и по какому протоколу.
Первая ошибка чисто орфографическая, но встречается чаще всех прочих вместе взятых. Вторая лишает число смысла, потому что одно и то же железо по разным протоколам даёт разброс в пятую часть. Третья приравнивает механическую лошадь к метрической, и на мощном моторе набегает уже несколько лошадей разницы. Четвёртая — недоразумение, живущее в самом названии: сила измеряется в ньютонах, а лошадиная сила есть мощность, то есть работа за время. Пятая путает вал с колёсами. Шестая, наконец, вытаскивает на свет налоговую лошадь, которая считается по диаметру цилиндров и к настоящей мощности отношения не имеет, чем в своё время и воспользовались рекламщики.
06 · Соседние единицы
ватт · ньютон-метр · киловатт-часЛошадь окружена роднёй, которую часто с нею путают: ватт — та же величина в единицах системы, ньютон-метр — момент, из которого мощность получается умножением на обороты, а киловатт-час — уже не мощность, а количество работы, за которое приходит счёт.
Единица системы, названная в честь того же человека, который придумал лошадь. Забавно, что изобретатель обошёл собственное изобретение: ваттами меряют всё, лошадьми — только моторы.
Мощность, помноженная на время: не то, насколько машина сильна, а то, сколько работы она сделала. Счётчик в щитке считает именно эту величину, а не лошадей.
То, чем двигатель тянет, тогда как мощность — то, как быстро он при этом работает. Лошадь берёт моментом, мотоцикл оборотами, а спорят о них так, будто это одно и то же.
Из паспортов Simetrium по соседству стоят киловатт-час и мощность передатчика: в первом случае мощность превращается в счёт за электричество, во втором — в право занимать частоту, и оба листа о том, что одна и та же величина в разных руках означает совершенно разные вещи.
07 · Исторический раздел
архив · от пивоварни до налоговойКак лошадь пережила всех своих машин
{title}
{text}
За три века рядовая машина усилилась стократно, а единица осталась прежней, и в этом её главное достоинство: мерная рейка не должна расти вместе с тем, что она меряет.
Единица, у которой нет и не может быть эталона
У метра есть определение через скорость света, у килограмма — через постоянную Планка, а у лошадиной силы нет и никогда не было ничего, кроме договорённости, восходящей к одной пивоварне и нескольким усталым лошадям. Строго говоря, это не беда: единица точно выражена через ватт, и всякий стенд меряет её не хуже, чем киловатты. Беда в другом — в том, что название обещает сравнение с живым животным, а сравнения этого не выдерживает никто, включая само животное.
Замеры на лошадях делали и позже, уже без коммерческого интереса. Выходило, что в течение рабочего дня лошадь уверенно держит около семи десятых киловатта, то есть слабее уаттовой единицы примерно на треть, зато в коротком усилии, длящемся несколько секунд, развивает больше десяти. Если бы Уатт брал за образец рывок, его машины пришлось бы продавать по три лошади за штуку, и история промышленной революции звучала бы куда скромнее.
Отсюда и главный урок этого листа, приложимый далеко за пределы моторов: удачная единица — та, которую покупатель чувствует, а не та, которую строго выводит комитет. Ватт корректнее во всех отношениях, но продать двадцать лошадей оказалось проще, чем пятнадцать тысяч ватт, и рынок утвердил выбор раз и навсегда. Комитеты с тех пор дважды пытались вывести лошадь из обращения и оба раза уступили: в документах она числится справочной величиной, а в разговоре — единственной.
Каталог величин
мощность, работа и движениеБазовые единицы СИ
подсвечены килограмм, метр и секунда — из них собран ваттТабун по машинам
киловатты и лошади посчитаны из одного числа| Машина | Киловатт | Метрических л. с. | Механических hp | Чем примечательна |
|---|---|---|---|---|
| {name} | {kw} | {ps} | {hp} | {note} |
Сравните два правых столбца: разница между метрической и механической лошадью составляет чуть больше процента и потому незаметна на мотоблоке, зато на судовом дизеле превращается в добрую тысячу голов. Отсюда и обычай солидных протоколов писать сперва киловатты: они у всех одинаковые, а лошадь у каждого своя.