Лошадиная сила

Лошадиная сила (русское обозначение: л. с.; международное: hp, PS, CV, ch) — это внесистемная единица измерения мощности. Первоначально была введена для оценки эффективности паровых машин и сравнения их с тягловой силой лошадей. В настоящее время в большинстве стран мира вытеснена единицей Международной системы единиц (СИ) — ваттом (Вт), однако продолжает широко использоваться в технике, особенно при указании мощности двигателей внутреннего сгорания в автомобилестроении, мотоциклостроении и судостроении.

Определение и стандарты

Лошадиная сила не является единой величиной, принятой во всём мире. Существует несколько различных стандартов, которые отличаются друг от друга численным значением. Основные из них:

• Метрическая лошадиная сила (PS, CV, ch, л. с.): Определяется как мощность, необходимая для подъёма груза массой 75 килограммов на высоту 1 метр за 1 секунду при стандартном ускорении свободного падения (9,80665 м/с²). В пересчёте в ватты: 1 метрическая л. с. = 735,49875 Вт. Этот стандарт является наиболее распространённым в Европе, включая Россию, и в большинстве стран Азии.
• Механическая (имперская) лошадиная сила (hp): Используется в странах с английской системой мер, в первую очередь в Великобритании и США. Определяется как мощность, необходимая для подъёма 550 фунтов на высоту 1 фут за 1 секунду. 1 механическая л. с. = 745,69987158227022 Вт. Таким образом, она примерно на 1,4 % больше метрической.
• Электрическая лошадиная сила: Используется для измерения мощности электродвигателей. Равна ровно 746 Вт. Этот стандарт был принят в 1930-х годах для унификации расчётов в электротехнике.
• Котловая лошадиная сила (boiler horsepower): Историческая единица, применявшаяся для оценки мощности паровых котлов. Она значительно больше остальных и равна 9,8095 кВт или 13,33 механической л. с. В современной практике практически не используется.

В технической документации на автомобили, особенно ввозимые из США или Японии, часто указывается мощность в bhp (brake horsepower — тормозная лошадиная сила). Это не отдельный стандарт, а способ измерения мощности на маховике двигателя (без учёта потерь в трансмиссии), в отличие от мощности на колёсах (whp). Измеряется в тех же единицах, что и механическая л. с.

История возникновения

Термин «лошадиная сила» был введён шотландским инженером Джеймсом Уаттом (James Watt) в конце XVIII века. Уатт занимался усовершенствованием паровой машины Ньюкомена и искал способ наглядно продемонстрировать потенциальным покупателям, сколько лошадей сможет заменить его новый двигатель. В то время лошади были основным источником механической энергии в промышленности и сельском хозяйстве.

Проведя серию наблюдений за работой лошадей на пивоварне, Уатт установил, что одна лошадь способна поднимать груз массой 180 фунтов (около 81,6 кг) на высоту 181 фут (около 55,2 м) за одну минуту. Перемножив эти значения, он получил 32 580 фут-фунтов в минуту. Для удобства расчётов Уатт округлил это число до 33 000 фут-фунтов в минуту. Впоследствии, при переходе на метрическую систему, было принято значение 75 кгс·м/с.

Важно отметить, что расчёт Уатта был усреднённым и не учитывал, что лошадь может развивать бо́льшую мощность в течение короткого времени. Реальная длительная мощность здоровой лошади составляет около 0,5–0,7 л. с. Таким образом, введённая единица была скорее маркетинговым ходом, позволившим наглядно сравнить мощность паровой машины с привычным для людей источником энергии.

Измерение и применение

В автомобилестроении

В России и странах СНГ мощность двигателя автомобиля традиционно указывается в лошадиных силах (л. с.). Это значение используется не только для технических характеристик, но и для расчёта транспортного налога. Согласно Налоговому кодексу РФ, налоговая ставка зависит от количества лошадиных сил, что делает эту единицу юридически значимой.

При этом в технической документации и официальных регистрационных документах мощность может указываться как в кВт, так и в л. с. Для пересчёта используется соотношение: 1 кВт = 1,3596 л. с. (метрической). В паспорте транспортного средства (ПТС) мощность обычно указывается в кВт, а для налогообложения пересчитывается в л. с. с округлением до целого числа.

В других отраслях

Помимо автотранспорта, лошадиная сила применяется для характеристики:

• Мотоциклов и скутеров.
• Сельскохозяйственной техники (тракторов, комбайнов).
• Судовых двигателей (как маломерных, так и крупных судов).
• Стационарных двигателей (генераторов, насосов, компрессоров).
• Электродвигателей (часто в старых каталогах или для бытовой техники).

Критика и тенденции

Несмотря на широкую распространённость, использование лошадиной силы подвергается критике по нескольким причинам:

1. Неоднозначность: Существование нескольких стандартов (метрическая, механическая, электрическая) может приводить к путанице, особенно при международном обмене техникой. Например, двигатель, указанный как «300 л. с.», может иметь разную реальную мощность в зависимости от того, какой стандарт использовал производитель.
2. Устаревшая природа: Единица основана на устаревшей технологии (лошадиная тяга) и не является частью Международной системы единиц (СИ), которая рекомендована к применению во всех областях науки и техники.
3. Неточность: Изначальное определение было условным и не отражало реальную мощность лошади.

В научной и инженерной среде, а также в официальных документах Международной организации законодательной метрологии (МОЗМ) рекомендуется использовать ватт и его производные (киловатт, мегаватт). Тем не менее, в автомобильной промышленности и в сознании потребителей лошадиная сила остаётся доминирующей единицей для оценки мощности, особенно в контексте «спортивности» и «динамики» автомобиля. Производители часто указывают мощность в обеих единицах, чтобы удовлетворить требования разных рынков.

Интересные факты

• Самый мощный серийный автомобиль в мире (по состоянию на 2024 год) — электрический гиперкар Rimac Nevera — развивает мощность около 1914 л. с. (метрических).
• В некоторых странах, например в Германии, мощность двигателя в паспорте транспортного средства указывается исключительно в киловаттах, а лошадиные силы приводятся только в рекламных материалах.
• Понятие «лошадиная сила» используется в филателии: на многих почтовых марках, посвящённых автомобилям или паровым машинам, указывается мощность в л. с.

Источники

1. Налоговый кодекс Российской Федерации (часть вторая), глава 28 «Транспортный налог».
2. ГОСТ 8.417-2002 «Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин».
3. «История паровой машины» — сборник материалов по истории техники.
4. Международная система единиц (СИ). Брошюра SI (9-е издание, 2019).
5. Техническая документация автопроизводителей (BMW, Mercedes-Benz, Toyota, Rimac Automobili).