Izvor izraza 'konjska moč'

Dirka med lokomotivo 'Tom Thumb' Petra Cooperja in železniškim vagonom s konjsko vprego, 1829. Print Collector / Getty Images

Danes je postalo splošno znano, da se izraz konjske moči nanaša na moč motorja. Prišli smo do domneve, da bo avto z motorjem s 400 konjskimi močmi šel hitreje od avtomobila s 130 konjskimi močmi. A z vsem spoštovanjem do plemenitega konja so nekatere živali močnejše. Zakaj se na primer danes ne hvalimo z volovsko ali bikovsko močjo našega motorja?

James Watt izboljša parni stroj

Škotski inženir James Watt je vedel, da mu gre dobro v poznih 1760-ih, ko je prišel do močno izboljšane različice prvega komercialno dostopnega parnega stroja Thomas Newcomen zasnoval leta 1712. Z dodajanjem ločenega kondenzatorja je Wattova zasnova odpravila nenehne cikle hlajenja in ponovnega segrevanja, ki so zahtevali Newcomenov parni stroj.

Watt je bil poleg tega, da je bil uspešen izumitelj, tudi predan realist. Vedel je, da mora, če hoče uspeti s svojo iznajdljivostjo, dejansko prodati svoj novi parni stroj – številnim ljudem.

Tako se je Watt vrnil k delu, tokrat da bi izumil preprost način za razlago moči svojega izboljšanega parnega stroja na način, ki bi ga njegove potencialne stranke zlahka razumele.

Razlaga, kako so motorji zamenjali konje

Ker je vedel, da je večina ljudi, ki so imeli v lasti Newcomenove parne stroje, te uporabljala za opravila, ki vključujejo vlečenje, potiskanje ali dvigovanje težkih predmetov, se je Watt spomnil odlomka iz zgodnje knjige, v kateri je avtor izračunal potencialno izhodno energijo mehanskih motorjev, ki bi jih lahko uporabili za zamenjavo konji za takšna dela.

V svoji knjigi The Miner's Friend iz leta 1702, angleški izumitelj in inženir Thomas Savery je zapisal: Tako da motor, ki bo dvignil toliko vode, kot jo lahko naredita dva konja, ki hkrati delata skupaj pri takem delu, in za katerega je treba stalno hraniti deset ali dvanajst konjev, da delajo isto. Potem pravim, da je takšen motor lahko dovolj velik, da opravi delo, ki je potrebno za uporabo osmih, desetih, petnajstih ali dvajsetih konj, ki jih je treba nenehno vzdrževati in hraniti za opravljanje takega dela ...

Kovanje izraza '10 konjskih moči'

Potem ko je opravil nekaj zelo grobih izračunov, se je Watt odločil trditi, da lahko samo eden od njegovih izboljšanih parnih strojev proizvede dovolj moči, da nadomesti 10 konjev, ki vlečejo voziček - ali 10 konjskih moči.

Voila! Ko se je Wattov posel s parnimi stroji močno povečal, so njegovi konkurenti začeli oglaševati moč svojih motorjev v konjskih močeh, tako da je izraz postal standardna mera moči motorja, ki se uporablja še danes.

Pri poskusu izračuna moči enega samega konja je Watt začel z opazovanjem mlinskih konj pri delu. Privezani na napere, pritrjene na osrednjo pogonsko gred stroja, so konji vrteli gred s hojo v krogu s premerom 24 čevljev, približno 144-krat v eni uri. Watt je ocenil, da je vsak konj potiskal s silo 180 funtov.

To je vodilo Watta do izračuna, da je ena konjska moč enakovredna enemu konju, ki opravi 33.000 čevljev-funtov dela v eni minuti. Da bi prišel do tega zaključka, si je Watt zamislil enega samega konja, ki je v 60 sekundah dvignil 33-kilogramsko vedro vode z dna 1000 čevljev globokega vodnjaka. Ta količina dela, je zaključil Watt, je enaka eni konjski moči.

Do leta 1804 je Wattov parni stroj nadomestil Newcomenov motor, kar je vodilo neposredno k izumu prve parne lokomotive.

Oh, in da, izraz vat, kot standardna merska enota električne in mehanske moči, ki se pojavlja pri skoraj vsaki žarnici, ki se danes prodaja, je bil leta 1882 poimenovan v čast istega Jamesa Watta.

Ironično pa je, da en vat ni enak eni konjski moči. Namesto tega je 1000 vatov (1,0 kilovat) enako 1,3 konjske moči, 60-vatna žarnica pa porabi 0,08 konjske moči ali 1,0 konjska moč je enaka 746 vatom.

Watt je zamudil pravo 'konjsko moč'

Pri oceni svojih parnih strojev na 10 konjskih moči je Watt naredil rahlo napako. Svojo matematiko je utemeljil na moči Shetlandskih ali jamskih ponijev, ki so jih zaradi svoje majhne velikosti običajno uporabljali za vleko vozičkov skozi jaške premogovnikov.

Takrat je bil dobro znan izračun, da bi lahko en pit pony vlekel en voziček, napolnjen z 220 lb premoga, 100 čevljev navzgor po rudniškem jašku v 1 minuti ali 22.000 lb-ft na minuto. Watt je nato napačno domneval, da morajo biti navadni konji vsaj 50 % močnejši od pit ponijev, tako da je ena konjska moč enaka 33.000 lb-ft na minuto. Pravzaprav je standardni konj le malo močnejši od pit ponija ali enak približno 0,7 konjske moči, kot je izmerjeno danes.

Prva ameriška parna lokomotiva

V zgodnjih dneh ameriške železnice so parne lokomotive, tako kot tiste, ki temeljijo na Wattovem parnem stroju, veljale za prenevarne, šibke in nezanesljive, da bi jim zaupali prevoz človeških potnikov. Končno je leta 1827 železniška družba Baltimore in Ohio, B&O , je dobil prvi ameriški čarter za prevoz tovora in potnikov s parnimi lokomotivami.

Kljub čarterju se je B&O trudil najti parni stroj, ki bi lahko vozil po strmih hribih in neravnem terenu, zaradi česar se je podjetje moralo zanašati predvsem na vlake s konjsko vprego.

Na pomoč je priskočil industrialec Peter Cooper, ki je ponudil načrtovanje in izdelavo parne lokomotive, za katero je trdil, da bo brez plačila za B&O zastarela. Cooperjeva kreacija, slavna Tom Thumb je postala prva ameriška parna lokomotiva, ki vozi po komercialno upravljani javni železnici.

Replika zgodnjega parnega stroja Baltimore & Ohio, Tom Thumb poleg sodobne dizelske lokomotive. Wikimedia Commons / javna last

Kot je zasnoval Cooper, je bila Tom Thumb štirikolesna (0-4-0) lokomotiva z navpičnim vodnim kotlom na premog in navpično nameščenimi cilindri, ki so poganjali kolesa na eni od osi. Za lokomotivo, ki je tehtala približno 810 funtov, je bila značilna množica improvizacij, vključno s kotlovnimi cevmi, izdelanimi iz puškinih cevi.

Seveda je za Cooperjevo navidezno velikodušnostjo obstajal motiv. Pravkar je imel v lasti hektar na hektar veliko zemljišče, ki se nahaja vzdolž predlaganih poti B&O, katerih vrednost bi eksponentno rasla, če bi železnica, ki jo poganjajo njegove parne lokomotive Tom Thumb, uspela.

Konjska proti parni dirki

28. avgusta 1830 je bil Cooperjev Tom Thumb na testiranju zmogljivosti na tirih B&O zunaj Baltimora v Marylandu, ko se je vlak s konjsko vprego ustavil poleg na sosednjih tirih. Strojevodja vlaka s konjsko vprego je nespoštljivo pogledal stroj na parni pogon in izzval Tom Thumb na dirko. Ker je Cooper na zmago na takem dogodku gledal kot na odlično in brezplačno reklamno izložbo za svoj motor, ga je nestrpno sprejel in dirka se je začela.

Tom Thumb je hitro dosegel veliko in naraščajočo prednost, toda ko se je zlomil eden od njegovih pogonskih jermenov in se je parna lokomotiva ustavila, je stari zanesljivi vlak s konjsko vprego zmagal na dirki.

B&O prevzema parne lokamotive

Medtem ko je izgubil bitko, je Cooper zmagal v vojni. Vodje B&O so bili tako navdušeni nad hitrostjo in močjo njegovega motorja, da so se odločili, da bodo začeli uporabljati njegove parne lokomotive na vseh svojih vlakih.

Čeprav je prevažal potnike vsaj do marca 1831, palec Tom Thumb ni bil nikoli dan v redni komercialni promet in so ga leta 1834 rešili za dele.

B&O je zrasel in postal ena največjih in finančno najuspešnejših železnic v Združenih državah. Peter Cooper je bogato zaslužil s prodajo svojih parnih strojev in zemljišč železnici, zato je imel dolgo kariero vlagatelja in filantropa. Leta 1859 je bil denar, ki ga je podaril Cooper, uporabljen za odprtje Cooper Union za napredek znanosti in umetnosti v New Yorku .