Кіріспе
Қуат бірлігі әр түрлі мәндермен. Жылқы күші (а.к.) – қуатты өлшеу бірлігі, немесе жұмыс атқару жылдамдығы, көбінесе қозғалтқыштар мен моторлардың қуатына қатысты қолданылады. Қуаттың әртүрлі стандарттары мен түрлері бар. Бүгінде қолданылатын екі кең таралған анықтама – императорлық жылқы күші, ол шамамен 745,7 ваттқа тең, және метрикалық жылқы күші, ол шамамен 735,5 ваттқа жуық. Бұл термин 18-шы ғасырдың соңында шотланд инженері Джеймс Уатт бу машиналарының қуатын жұмыс аттарының күшімен салыстыру үшін қабылдаған. Кейіннен ол басқа типтегі поршенді қозғалтқыштардың, сондай-ақ турбиналардың, электр моторларының және басқа да машиналардың қуатын қамту үшін кеңейтілді. Бірліктің анықтамасы географиялық аймақтарға байланысты өзгерген. Қазір көптеген елдер қуатты өлшеу үшін СИ жүйесіндегі ваттты пайдаланады. 2010 жылғы 1 қаңтарда ЕО-ның 80/181/ЕЭК директивасын енгізумен бірге, ЕО-да жылқы күші тек қосымша бірлік ретінде қолдануға рұқсат етілді.
Horsepower (hp) is a unit of measurement of power, or the rate at which work is done, usually in reference to the output of engines or motors. There are many different standards and types of horsepower. Two common definitions used today are the imperial horsepower, which is about 745.7 watts, and the metric horsepower, which is approximately 735.5 watts. The term was adopted in the late 18th century by Scottish engineer James Watt to compare the output of steam engines with the power of draft horses. It was later expanded to include the output power of other types of piston engines, as well as turbines, electric motors and other machinery. The definition of the unit varied among geographical regions. Most countries now use the SI unit watt for measurement of power. With the implementation of the EU Directive 80/181/EEC on 1 January 2010, the use of horsepower in the EU is permitted only as a supplementary unit.
Тарих
Бу машинасының дамуы аттың қуатын оны алмастыратын қозғалтқыштардың қуатымен салыстыруға мүмкіндік берді. 1702 жылы Томас Севери «Шахташының досы» еңбегінде былай деп жазды: «Екі жылқы бір уақытта бірлесіп жұмыс істегенде көтере алатын су көлемін көтере алатын қозғалтқыш жасауға болады, ал мұндай жұмыс үшін әдетте он немесе он екі жылқы ұстау қажет. Онда мен былай деймін, мұндай қозғалтқышты сегіз, он, он бес немесе жиырма жылқыны жұмысқа орналастыруға және оларды үнемі ұстап тұруға қажетті жұмысты атқару үшін жеткілікті үлкен етіп жасауға болады». Бұл идеяны кейін Джеймс Уотт өзінің жетілдірілген бу қозғалтқышын таңдау үшін пайдаланды. Ол бұрын Ньюкоменнің ескі бу машиналарынан көмірді үнемдеудің үштен бірін роялти ретінде алуға келіскен еді. Бұл роялти схемасы бұрыннан бар бу машиналары жоқ, бірақ олардың орнына жылқыларды пайдаланған клиенттер үшін тиімді болмады. Уотт ат бір сағатта (немесе минутына 2,4 рет) диірмен дөңгелегін 144 рет айналдыра алатынын анықтады. Дөңгелектің радиусы 4 метр болғандықтан, жылқы бір минутта 2,4 × 2π × 12 фут қашықтықты жүзеді. Уотт аттың қандай күшпен тарта алатынын бағалады. «Инженерлік тарих» журналында Джон Смитон аттың бір минутта шығара алатынын бағалағандығы айтылады. Джон Дезагульерс бұрын минутына ұсынған, ал Тредгольд минутына ұсынған. «Уотт 1782 жылы тәжірибе жүзінде «пивоханалық жылқының» бір минутта шығаратын қуатын анықтады». Көпке тараған аңыз бойынша, бұл құрылғы Ватттың алғашқы клиенттерінің бірі, сыра қайнатушы, аттың күшімен тең болатын қозғалтқышты сұраған кезде пайда болды. Ол өзінің ең күшті атын таңдап, оны шегіне дейін жүргізді. Аңыз бойынша, Уотт бұл сынақты қабылдап, сыра қайнатушының атынан да күшті машина жасады. Осы машинаның қуаты ат күші ретінде қабылданды. 1993 жылы Р. Д. Стивенсон және Р. Ж. Вассерсуг Nature журналында аттың ең жоғары және тұрақты жұмыс жылдамдықтарын өлшеу және есептеу туралы хат алмасу жариялады. 1926 жылы Айова штатының жәрмеңкесінде жасалған өлшеулерге сілтеме жасай отырып, олар бірнеше секунд ішінде ең жоғары қуаттың шамамен екенін өлшегенін және тұрақты белсенділік үшін жылқыға шаққандағы жұмыс жылдамдығының 19 және 20 ғасырлардағы ауыл шаруашылығы кеңестерімен сәйкес келетінін, сондай-ақ басқа омыртқалы жануарлардың тұрақты белсенділігі үшін жұмсалатын базалық мөлшерден шамамен төрт есе жоғары жұмыс жылдамдығына сәйкес келетінін байқады және бірнеше сағат бойы. Ямайкалық спринтер Усайн Болт 2009 жылы 9,58 секундтық спринттегі әлемдік рекордын 0,89 секундқа жеткізді. 2023 жылы инженерлер тобы динометрді өзгертіп, аттың қанша ат күшіне ие екенін өлшеуге мүмкіндік берді. Бұл атқа өлшенді.
So that an engine which will raise as much water as two horses, working together at one time in such a work, can do, and for which there must be constantly kept ten or twelve horses for doing the same. Then I say, such an engine may be made large enough to do the work required in employing eight, ten, fifteen, or twenty horses to be constantly maintained and kept for doing such a work
The idea was later used by James Watt to help market his improved steam engine. He had previously agreed to take royalties of one third of the savings in coal from the older Newcomen steam engines. This royalty scheme did not work with customers who did not have existing steam engines but used horses instead. Watt determined that a horse could turn a mill wheel 144 times in an hour (or 2.4 times a minute). The wheel was 12 feet (4 m) in radius; therefore, the horse travelled 2.4 × 2π × 12 feet in one minute. Watt judged that the horse could pull with a force of So:
Engineering in History recounts that John Smeaton initially estimated that a horse could produce per minute. John Desaguliers had previously suggested per minute, and Tredgold suggested per minute. "Watt found by experiment in 1782 that a 'brewery horse' could produce per minute." A common legend states that the unit was created when one of Watt's first customers, a brewer, specifically demanded an engine that would match a horse, and chose the strongest horse he had and driving it to the limit. In that legend, Watt accepted the challenge and built a machine that was actually even stronger than the figure achieved by the brewer, and the output of that machine became the horsepower. In 1993, R. D. Stevenson and R. J. Wassersug published correspondence in Nature summarizing measurements and calculations of peak and sustained work rates of a horse. Citing measurements made at the 1926 Iowa State Fair, they reported that the peak power over a few seconds has been measured to be as high as and also observed that for sustained activity, a work rate of about per horse is consistent with agricultural advice from both the 19th and 20th centuries and also consistent with a work rate of about four times the basal rate expended by other vertebrates for sustained activity. and for a period of several hours. The Jamaican sprinter Usain Bolt produced a maximum of 0.89 seconds into his 9.58 second sprint world record in 2009. In 2023 a group of engineers modified a dynometer to be able to measure how much horsepower a horse can produce. This horse was measured to .
Метрлік ат күші (PS, KM, cv, hk, pk, k, ks, ch)
Осы анықтаманы көрсету үшін қолданылатын әртүрлі бірліктер (PS, KM, cv, hk, pk, k, ks және ch) ағылшын тілінде ат күші деп аударылады. Британдық өндірушілер көбінесе қозғалтқыштың түпнұсқасына қарай метрикалық және механикалық ат күштерін араластырып қолданады. DIN 66036 стандарты бойынша бір метрикалық ат күші – бір секунд ішінде 75 килограммдық массаны Жердің гравитациялық күшіне қарсы бір метр биіктікке көтеруге жұмсалатын қуат: 75 кг × 9.80665 м/с² × 1 м / 1 с = 75 кгф (килограмм-күш)⋅м/с = 1 PS. Бұл 735,49875 Вт-қа тең, яғни империялық ат күшінің 98,6%-ы. 1972 жылы ЕЭҚ директиваларында PS ресми қуат өлшеу бірлігі ретінде киловаттқа алмастырылды. Метрикалық ат күшінің басқа атаулары: итальяндық cavallo vapore (cv), голландтық paardenkracht (pk), француздық cheval vapeur (ch), испандық caballo de vapor және португалдық cavalo vapor (cv), орыс лошадиная сила (л. с.), шведтік hästkraft (hk), фин тіліндегі hevosvoima (hv), эстондық hobujõud (hj), норвегиялық және даниялық hestekraft (hk), венгр lóerő (LE), чех коňská síla және словак konská sila (k немесе ks), серб-хорват konjska snaga (KS), болгар конска сила, македон коњска сила (KC), поляк koń mechaniczny (KM), словен konjska moč (KM), украин кінська сила (к. с.), румындық cal putere (CP) және неміс Pferdestärke (PS). 19 ғасырда француздар CV немесе ат күшінің орнына өздерінің жеке бірліктерін қолданған. 100 кгф⋅м/с стандартына негізделген бұл бірлік понселет деп аталды және p деп белгіленді.
Салықтық ат күші
Салықтық немесе фискалдық ат күші – салық салу мақсатында автокөліктің сызықты емес есептелуі. Салықтық ат күшінің көрсеткіштері бастапқыда қозғалтқыштың көлемімен шамалы байланысты болған, бірақ 2000 жылдан бастап көптеген елдер шығарындыларға негізделген жүйелерге көшті, сондықтан бұл көрсеткіштер ескі көрсеткіштермен тікелей салыстырылмайды. Citroën 2CV француздық фискалдық ат күшінің көрсеткіші бойынша "deux chevaux" (2CV) деп аталды.
Электрлік күш
Электр моторларының тақташаларында олардың шығыс қуаты көрсетіледі, емес, кіріс қуаты (моторды іске қосу үшін жұмсалатын қуат емес, білікке берілетін қуат). Бұл шығыс қуаты әдетте ватт немесе киловаттпен беріледі. АҚШ-та шығыс қуаты ат күшімен көрсетіледі, ол осы мақсат үшін дәл 746 Вт деп анықталады.
Оқпанның ат күші
Шахталық ат күші (shp) — винт шахтасына, турбина шахтасына немесе автомобильдік беріліс қорабының шығыс шахтасына берілетін қуат. Шахталық ат күші турбошахталық және турбовинттік қозғалтқыштар, өнеркәсіптік турбиналар және кейбір теңіздік қолданыстар үшін жиі қолданылатын рейтинг. Турбовинттік қозғалтқыштарды бағалау үшін кейде эквивалентті ат күші (eshp) қолданылады. Ол турбинаның қалған газды шығару арқылы туындаған реактивтік итермесінен алынған қуатты қамтиды. Бір бірлік ат күшінен шамамен бірлік реактивтік итерме туындайды деп есептеледі.
Қозғалтқыштың қуатын сынау стандарттары
Автомобиль қозғалтқышының қуаты мен айналым моментін қалай өлшеу және түзету керектігін анықтайтын бірнеше түрлі стандарттар бар. Түзету коэффициенттері қуат пен айналым моментінің өлшемдерін стандартты атмосфералық жағдайларға келтіру үшін қолданылады, бұл қозғалтқыштарға қоршаған ауаның қысымы, ылғалдылығы және температурасының әсерін ескере отырып, оларды дәлірек салыстыруға мүмкіндік береді. Кейбір стандарттар төменде сипатталған.
SAE жалпы қуаты
1972 жылғы модельге дейін американдық автокөлік өндірушілері өз қозғалтқыштарын тежегіш ат күші (bhp) арқылы бағалап, жарнамалаған, ол Автомобиль инженерлері қоғамының (SAE) стандарттарына (J245 және J1995) сәйкес өлшенген тежегіш ат күшінің бір түрі болды. Бұл стандарт аксессуарларсыз (мысалы, динамо/генератор, радиатор желдеткіші, су сорғысы) жабдықталған сынақ қозғалтқышын талап етеді. Сертификация алу үшін сынақ сөзбен келтілген SAE стандартына сәйкес келуі керек, ISO 9000/9002 сертификаты бар мекемеде жүргізілуі керек және SAE бекіткен үшінші тарап куәгері болуы тиіс. Honda және Toyota сияқты бірнеше өндірушілер дереу жаңа жүйеге көшті. Toyota Camry 3.0 л 1MZ FE V6 қозғалтқышының көрсеткіші өндірістегі қозғалтқыштардағы барлық калибровка мен аксессуарлармен бірдей болуы керек еді. Бұл DIN 70020 стандартына ұқсас, бірақ сынақ кезінде қозғалтқыш желдеткішін қосу шарттарымен ерекшеленеді, бұл қозғалтқыштан аз қуат жұмсалуына себеп болады.
Еуропа экономикалық комиссиясы R85
ECE R85 – таза қуатты өлшеуге қатысты ішкі жану қозғалтқыштарын мақұлдауға арналған БҰҰ стандарты.
80/1269/ЕЭК
1980 жылғы 16 желтоқсандағы 80/1269/ЕЭК – автокөліктің қозғалтқыш қуатына қатысты Еуропалық Одақтың стандарты.
Халықаралық стандарттау ұйымы
Халықаралық стандарттау ұйымы (ISO) қозғалтқыш күшін өлшеу үшін бірнеше стандарттар жариялайды. ISO 14396 стандарты, ISO 8178 стандарты бойынша газ шығарындыларын сынауға ұсынылғанда, поршеньді ішкі жану қозғалтқыштарының қуатын анықтау үшін қосымша талаптар мен әдістемелерді белгілейді. Ол жол пайдалануына арналған автокөліктердің қозғалтқыштарын қоспағанда, құрлықта, теміржолда және теңізде пайдаланылатын поршеньді ішкі жану қозғалтқыштарына қолданылады. ISO 1585 – жол көліктеріне арналған қозғалтқыштың таза қуатын сынау кодексі. ISO 2534 – жол көліктеріне арналған қозғалтқыштың жалпы қуатын сынау кодексі. ISO 4164 – мопедтерге арналған қозғалтқыштың таза қуатын сынау кодексі. ISO 4106 – мотоциклдерге арналған қозғалтқыштың таза қуатын сынау кодексі. ISO 9249 – жер қазу машиналарын (жер жұмыстарына арналған машиналар) арналған қозғалтқыштың таза қуатын сынау кодексі.
Жапондық өнеркәсіптік стандарт D 1001
JIS D 1001 – жапондық таза және жалпы қозғалтқыш қуатын сынау кодексі, ол ұшқышпен тұтандырылатын, дизельді немесе жанармаздай шашылатын қозғалтқыштары бар автомобильдер мен жүк көліктеріне арналған.