Termino „arklio jėgos“ kilmė

Lenktynės tarp Peterio Cooperio lokomotyvo „Tom Thumb“ ir arklio traukiamo geležinkelio vežimo, 1829 m. Spaudinių rinkėjas / Getty Images

Šiandien tapo žinoma, kad terminas arklio galios reiškia variklio galią. Priėjome prielaidą, kad automobilis su 400 arklio galių varikliu važiuos greičiau nei automobilis su 130 arklio galių varikliu. Tačiau su visa pagarba kilniam arkliui kai kurie gyvūnai yra stipresni. Kodėl, pavyzdžiui, šiandien nesigiriame savo variklio galia?

Jamesas Wattas tobulina garo variklį

škotų inžinierius Džeimsas Vatas septintojo dešimtmečio pabaigoje žinojo, kad jam sekasi gerai, kai sugalvojo gerokai patobulintą pirmojo komercinio garo variklio versiją. Tomas Newcomenas buvo sukurtas 1712 m. Pridėjus atskirą kondensatorių, Watt konstrukcija pašalino nuolatinius anglies švaistymo aušinimo ir pakartotinio šildymo ciklus, reikalingus Newcomen garo varikliui.

Wattas buvo ne tik patyręs išradėjas, bet ir atsidavęs realistas. Jis žinojo, kad norėdamas klestėti dėl savo išradingumo, jis turėjo iš tikrųjų parduoti savo naują garo mašiną – daugybei žmonių.

Taigi, Wattas grįžo į darbą ir šį kartą sugalvojo paprastą būdą, kaip paaiškinti savo patobulinto garo variklio galią taip, kad jo potencialūs klientai galėtų lengvai suprasti.

Paaiškinimas, kaip varikliai pakeitė arklius

Žinodamas, kad dauguma žmonių, kurie turėjo Newcomen garo variklius, naudojo juos užduotims, susijusioms su sunkių daiktų traukimu, stūmimu ar kėlimu, Watt prisiminė ištrauką iš ankstyvos knygos, kurioje autorius apskaičiavo galimą mechaninių variklių, kuriuos būtų galima panaudoti pakeisti, galią. arkliai tokiems darbams.

Savo 1702 m. knygoje 'Miner's Friend' anglų išradėjas ir inžinierius Tomas Saveris yra parašęs: Kad galėtų padaryti variklis, kuris pakels tiek vandens, kiek du arkliai, vienu metu dirbantys tokį darbą, ir kuriam nuolat reikia laikyti dešimt ar dvylika arklių, kad padarytų tą patį. Tada aš sakau, kad toks variklis gali būti pakankamai didelis, kad galėtų atlikti darbus, kurių reikia, kai dirba aštuoni, dešimt, penkiolika ar dvidešimt arklių, kad būtų nuolat prižiūrimas ir laikomas tokiam darbui...

Sukurti terminą „10 arklio galių“

Atlikęs labai apytikslius skaičiavimus, Wattas nusprendė teigti, kad tik vienas iš jo patobulintų garo mašinų gali pagaminti pakankamai galios, kad pakeistų 10 vežimėlį traukiančių arklių arba 10 arklio galių.

Voila! Vato garo variklių verslui išaugus, jo konkurentai pradėjo reklamuoti savo variklių galią arklio galiomis, todėl terminas tapo standartiniu variklio galios matu, vartojamu ir šiandien.

Bandydamas apskaičiuoti vieno arklio galią, Wattas pradėjo stebėdamas, kaip dirba malūnai. Pririšti prie stipinų, pritvirtintų prie malūno centrinės mašinos pavaros veleno, arkliai suko veleną vaikščiodami 24 pėdų skersmens ratu maždaug 144 kartus per valandą. Wattas apskaičiavo, kad kiekvienas arklys stūmė 180 svarų jėga.

Tai paskatino Wattą apskaičiuoti, kad viena arklio galia prilygsta vienam arkliui, atliekančiam 33 000 pėdų svarų darbo per minutę. Kad padarytų tokią išvadą, Wattas pavaizdavo vieną arklį, kuris per 60 sekundžių iš 1000 pėdų gylio šulinio dugno pakelia 33 svarų kibirą vandens. Wattas padarė išvadą, kad toks darbo kiekis prilygsta vienai arklio galiai.

Iki 1804 m. Watt garo variklis pakeitė Newcomen variklį, todėl buvo išrastas pirmasis garu varomas lokomotyvas.

O, ir taip, terminas vatas, kaip standartinis elektros ir mechaninės galios matavimo vienetas, naudojamas beveik kiekvienoje šiandien parduodamoje lemputėje, buvo pavadintas to paties Jameso Watto garbei 1882 m.

Ironiška, tačiau vienas vatas neprilygsta vienai arklio galiai. Vietoj to 1000 vatų (1,0 kilovatų) prilygsta 1,3 arklio galios, o 60 vatų lemputė sunaudoja 0,08 arklio galių arba 1,0 arklio galių prilygsta 746 vatams.

Watt pasigedo tikrosios „arklio galios“

Vertindamas savo garo mašinas 10 arklio galių, Wattas padarė nedidelę klaidą. Savo matematiką jis grindė Šetlando ar duobės ponių galia, kurie dėl savo mažo dydžio paprastai buvo naudojami vežimams tempti per anglies kasyklų šachtas.

Tuo metu gerai žinomas skaičiavimas, kad vienas duobė ponis galėjo nugabenti vieną vežimėlį, pripildytą 220 svarų anglies, 100 pėdų aukštyn kasyklos šachta per 1 minutę arba 22 000 svarų pėdų per minutę. Tada Watt klaidingai padarė prielaidą, kad įprasti arkliai turi būti bent 50% stipresni už ponius, todėl viena arklio galia yra lygi 33 000 svarų pėdų per minutę. Tiesą sakant, standartinis arklys yra tik šiek tiek galingesnis nei pitponis arba lygus maždaug 0,7 arklio galios, matuojant šiandien.

Pirmasis Amerikoje pagamintas garvežys

Pirmosiomis Amerikos geležinkelių laikais garvežiai, kaip ir tie, kurių pagrindas buvo Watt garo variklis, buvo laikomi pernelyg pavojingais, silpnais ir nepatikimais, kad būtų galima patikėti žmonių vežimui. Galiausiai, 1827 m., Baltimorės ir Ohajo geležinkelio įmonė, B&O , buvo suteikta pirmoji JAV chartija, skirta gabenti tiek krovinius, tiek keleivius naudojant garo varomus lokomotyvus.

Nepaisant chartijos, B&O sunkiai rado garo variklį, galintį važiuoti per stačias kalvas ir nelygų reljefą, todėl bendrovė buvo priversta daugiausia pasikliauti arklių traukiamais traukiniais.

Į pagalbą atėjo pramonininkas Peteris Cooperis, kuris pasiūlė nemokamai B&O suprojektuoti ir pastatyti garvežį, kuris, jo teigimu, padarys arklių traukiamus vagonus pasenusius. Cooperio kūryba, garsioji Tomas Nykštys tapo pirmuoju amerikiečių pagamintu garvežiu, važinėjančiu komerciniu būdu valdomu viešuoju geležinkeliu.

Baltimorės ir Ohajo ankstyvojo garo variklio kopija, Tomas Thumbas šalia modernaus dyzelinio lokomotyvo. Wikimedia Commons / Viešasis domenas

Kaip suprojektavo Cooper, „Tom Thumb“ buvo keturių ratų (0-4-0) lokomotyvas su vertikaliu anglimi kūrenamu vandens katilu ir vertikaliai sumontuotais cilindrais, kurie varė vienos iš ašių ratus. Maždaug 810 svarų sveriantis lokomotyvas pasižymėjo daugybe improvizacijų, įskaitant katilų vamzdžius, pagamintus iš šautuvų vamzdžių.

Žinoma, už akivaizdaus Cooperio dosnumo buvo motyvas. Jam tiesiog priklausė akras žemės, esančios palei B&O siūlomus maršrutus, kurių vertė eksponentiškai išaugtų, jei geležinkelis, varomas jo Tomo Thumbo garvežiais, pavyktų.

Žirgas prieš garo lenktynes

1830 m. rugpjūčio 28 d. Kuperio Tomo Thumbo veikimas buvo išbandytas B&O trasose už Baltimorės, Merilando valstijos, kai šalia gretimų bėgių sustojo arklio traukiamas traukinys. Nepagarbiai žvilgtelėjęs į garu varomą mašiną, arklio traukiamo traukinio vairuotojas metė Tomą Nykštį į lenktynes. Matydamas, kad laimėjimas tokiame renginyje yra puiki ir nemokama reklaminė vitrina savo varikliui, Cooperis nekantriai sutiko ir lenktynės prasidėjo.

„Tom Thumb“ greitai išsiveržė į didelę ir augančią persvarą, tačiau nutrūkus vienam iš jo pavaros diržų ir sustojus garvežiui, lenktynes ​​laimėjo senas patikimas arklio traukiamas traukinys.

B&O priima garvežius

Kol jis pralaimėjo mūšį, Cooperis laimėjo karą. B&O vadovus taip sužavėjo jo variklio greitis ir galia, kad jie nusprendė pradėti naudoti jo garvežius visuose savo traukiniuose.

Nors „Tom Thumb“ keleivius vežė bent iki 1831 m. kovo, „Tom Thumb“ niekada nebuvo pradėtas naudoti reguliariai ir 1834 m. buvo išgelbėtas dalimis.

B&O išaugo ir tapo vienu didžiausių ir finansiškai sėkmingiausių geležinkelių Jungtinėse Valstijose. Puikiai pasipelnęs iš garo variklių ir žemės pardavimo geležinkeliams, Peteris Cooperis mėgavosi ilga investuotojo ir filantropo karjera. 1859 m. Cooperio paaukoti pinigai buvo panaudoti atidaryti Cooperio mokslo ir meno pažangos sąjunga Niujorke .