Лошадиная сила

В США и Великобритании в автомобильной отрасли чаще до сих пор приравнивают лошадиные силы к 745,69988145 Вт (обозначение англ. hp[3]), что равно 1,01386967887 метрической лошадиной силы.

Нарицательная мощность (также нарицательная сила) — условная мощность паровой машины, вычисленная по эмпирической формуле, предложенной Джеймсом Уаттом. Традиционно нарицательная мощность выражалась в британских лошадиных силах, равных приблизительно 745,7 Вт.

Нарицательная мощность паровой машины могла быть вычислена в британских лошадиных силах при помощи предложенной Уаттом формулы:

${\displaystyle N=S\cdot P\cdot v/33000,}$ где:

• ${\displaystyle N}$ — нарицательная мощность в британских лошадиных силах (1 hp = 745,7 Вт);
• ${\displaystyle S}$ — площадь поршня в кв. дюймах (кв. дюйм = 6,452 см²);
• ${\displaystyle P}$ — среднее избыточное давление пара, фунты на квадратный дюйм (1 фунт на квадратный дюйм = 0,00685 МПа);
• ${\displaystyle v}$ — скорость поршня, фут/мин (фут/мин = 0,00508 м/с).

При этом вместо давления пара в цилиндре использовалось легче измеряемое среднее давление пара в котле.

Применительно к действующей в настоящее время системе единиц, формула Уатта может быть записана в виде:

${\displaystyle N=S\cdot P\cdot v=0,7793\cdot D^{2}\cdot P\cdot v,}$ где:

• ${\displaystyle N}$ — нарицательная мощность, Вт;
• ${\displaystyle S}$ — площадь поршня, м²;
• ${\displaystyle D}$ — диаметр цилиндра, м;
• ${\displaystyle v}$ — средняя скорость поршня, м/с;
• ${\displaystyle P}$ — среднее избыточное давление пара, Па.

Формула Уатта давала близкие к реальности результаты для большинства тихоходных машин, работавших на паре с невысокими давлением (0,11—0,15 МПа), построенных в конце XVIII — начале XIX вв.

На практике использовалась ещё более упрощённая формула для нарицательной мощности[4]:

${\displaystyle N=S\cdot 7\cdot 220/33000,}$ где:

• ${\displaystyle N}$ — нарицательная мощность в британских лошадиных силах (1 hp = 745,7 Вт);
• ${\displaystyle S}$ — площадь поршня в кв. дюймах (кв. дюйм = 6,452 см²);

Она была получена исходя из того, среднее избыточное давление пара, обычно получаемое в паровых машинах того времени, было равно 7 фунтам на кв. дюйм, а средняя скорость поршня — 220 футов в минуту.

Нарицательная мощность широко применялась в первой половине и середине XIX века, особенно для судовых двигателей. Это было следствием того, что, будучи отражением объективного параметра машины — диаметра поршня, она нередко говорила специалисту в данной области намного больше, чем реальная (индикаторная) мощность, которая, при отсутствии в те годы достаточно устоявшихся конструкций паровых двигателей, могла быть достигнута при весьма различных размерах, массе и конструкции машины. Нарицательная же мощность, при всей своей условности, отражала соотношение этих параметров двигателей различной конструкции с достаточной достоверностью.

Между тем, с ростом давлений и скоростей реальная мощность стала очень сильно отличаться от нарицательной мощности, вычисленной по упрощённой формуле: сначала в 2…3, а впоследствии — в 5 и более раз. Даже полная формула Уатта стала давать неверные значения, так как при высоких скоростях реальное давление пара в цилиндре было меньше, чем в котле, и к тому же сильно изменялось на разных стадиях движения поршня. Это предвидел и сам Уатт, и даже предложил использовать «индикаторы» (специальные манометры) для измерения давления в самом цилиндре на разных стадиях.

Как результат, вместо нарицательной мощности было введено понятие индикаторной мощности, вычисленной согласно измерениям с помощью индикаторов (приборов, позволяющих непосредственно измерять рабочие параметры машины, такие, как давление пара в цилиндре). Со временем во всей документации стала указываться только она, поскольку понятие нарицательной мощности потеряло всякий практический смысл.

На смену нарицательной лошадиной силы пришла индикаторная лошадиная сила (русское обозначение: и. л. с.; английское: ihp; немецкое: iPS)= британской (1 hp = 745,7 Вт).

В большинстве европейских стран европейская лошадиная сила определяется как 75 кгс·м/с, то есть как мощность, которая требуется, чтобы равномерно вертикально поднимать груз массой в 75 кг со скоростью 1 метр в секунду при стандартном ускорении свободного падения (9,80665 м/с²)[5]. В таком случае 1 л. с. составляет ровно 735,49875 Вт, что иногда называют метрической лошадиной силой, хотя она не входит в метрическую систему единиц.

В Российской Федерации для исчисления налогов для автомобилей величина лошадиной силы установлена равной 735,499 Вт[1].

В энергетике используется электрическая лошадиная сила равная 746 ватт.

Внесистемная единица измерения мощности. 1 гидравлическая лошадиная сила = 0.7457 киловатт.

В США также используются котловая лошадиная сила (Boiler horsepower — используются в промышленности и энергетике).

Мощность котла — это способность котла подавать пар в паровой двигатель. Мощность одного котла равна количеству тепловой энергии, необходимой для испарения 34,5 фунтов (15,6 кг) пресной воды при 212 ° F (100 ° C) за один час. В первые дни использования мощность котла примерно равна мощности двигателей, питаемых от котла. Котловая лошадиная сила равна 1000 кгс·м/с. или 9,8 кВт или 33 475 Btu/час. (единица измерений используется в США)

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

Подразумевает стендовое испытание двигателя, не оборудованного дополнительными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами: генератором, насосом системы охлаждения и так далее. Мощность брутто выше мощности нетто на 10–20 % и более, чем до установления федерального стандарта в 1972 году широко пользовались североамериканские производители автомобилей, завышая мощность двигателей.

Метод измерения мощности немецкого института стандартизации (Deutsche Industrie Normen, DIN) предусматривает стендовое испытания двигателя с "неотделимым" оборудованием, которое обязательно присутствует на автомобиле. Неотделимым оборудованием в данном методе считается вентилятор системы охлаждения, насос системы охлаждения, масляный и топливный насосы, и также генератор, не имеющий нагрузки. Испытания проводятся без воздушного фильтра и глушителя.

В России величина транспортного налога зависит от мощности двигателя в лошадиных силах. Пересчёт в лошадиные силы осуществляется путём умножения мощности двигателя, выраженной в кВт, на множитель, равный 1,35962 (то есть используется переводной коэффициент 1 л. с. = (1 / 1,35962) кВт). Хотя законом вопрос не урегулирован, налоговые органы советуют при таком пересчете во внесистемные единицы мощности (л. с.) округлять с точностью до второго знака после запятой[11].

Каждый регион имеет право увеличивать или уменьшать размер налога в пределах федеральных норм.

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 налог с личного имущества (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».

Помимо использования лошадиных сил в расчетах транспортного налога, в РФ также данный вид единицы мощности применяется в страховании. А именно при расчете страховой премии при обязательном страховании гражданской ответственности владельцев транспортных средств (в просторечии — «автогражданка»).