اسب بخار به توان خروجی موتورها اشاره دارد و در واقع قدرت لازم برای انجام کار در واحد زمان است. این مقدار با توان مورد نیاز برای جابجایی ۵۵۰ پوند به اندازه یک فوت در یک ثانیه یا توان مورد نیاز برای جابجایی ۳۳۰۰۰ پوند به اندازه یک فوت در یک دقیقه محاسبه میشود.
اگر بخواهیم در واحد متریک این عبارات را بیان کنیم، به زبان سادهتر یک اسب بخار برابر با قدرت لازم برای بلند کردن ۷۵ کیلوگرم (میانگین وزن یک انسان معمولی) به اندازه یک متر در زمان یک ثانیه خواهد بود. با این حال، برای درک کامل مفهوم اسب بخار، باید به اسکاتلند در دهه ۱۷۷۰ سفر کنیم و نگاهی به دیگهای بخار، ماشینآلات و صنعت ساخت نوشیدنی آن زمان بیندازیم.
تاریخچه اسب بخار
اصطلاح "اسب بخار" توسط جیمز وات، مخترع اسکاتلندی ابداع شد که اغلب به اشتباه به عنوان مخترع موتور بخار شناخته میشود، هرچند او به طور قابل توجهی این فناوری را بهبود بخشیده است. اینکه او چگونه به اصطلاح "اسب بخار" رسید، نیازمند کمی مطالعات ریاضی، کمی مشاهده و کمی گمراهسازی ذهنی است!
زمانی که وات در سال ۱۷۷۶ طرح موتورهای بخار موجود را بازطراحی کرد تا عملکرد آنها را به طور چشمگیری بهبود بخشد و مصرف سوخت را کاهش دهد (این موتورها عمدتا با زغال سنگ کار میکردند)، او نیاز داشت تا قابلیتهای موتور جدید خود را به بازاری که هنوز به طور همهجانبه تحت سلطه اسبها بود، بفهماند. بنابراین، او فکر کرد چه راهی بهتر از اینکه نشان دهد موتورهای او در مقایسه با ماشینآلات اسب کش مانند آسیابهای آرد چقدر بهتر عمل میکنند.
جالب است بدانید موتور بخار جیمز وات، اختراعی که انقلاب صنعتی را به همراه آورد، اصطلاحی را نیز به وجود آورد که ما هنوز از آن استفاده میکنیم.
اسب بخار چگونه توان موتور را اندازهگیری میکند؟
محاسبات مختلف معمولا فقط برای ریاضیدانان جالب است، اما محاسبه برخی از اعداد اجتنابناپذیر هستند. وات رابطهای بین مقدار وزنی که یک اسب در یک ثانیه به ارتفاع یک فوت از روی زمین بلند میکند را تبیین کرد. امروزه میگوییم که یک اسب بخار برابر است با بلند کردن ۵۵۰ پوند وزن توسط یک اسب (یا هر منبع قدرت دیگر) به ارتفاع یک فوت در یک ثانیه. این عددی است که وات به طور میانگین به آن رسید، زیرا او متوجه شد که اسبها از نظر قدرت با هم متفاوت هستند.
اسب بخار چگونه توان موتور را اندازهگیری میکند؟ممکن است به نظر زیاد برسد، اما توان دربازکنهای پارکینگ خانگی هم از این مقدار اسب بخار بیشتر دارند. البته دربازکن درب پارکینگ معمولی یک خانه مسکونی نیم اسب بخار است، اما مدلهای ۱ اسب بخار و ۲ اسب بخار نیز موجود هستند.
اسب بخار معیاری از سرعت انجام کار است و با گشتاور (تورک) که معیاری از مقدار نیروی اعمال شده برای انجام آن کار است، تفاوت دارد. در موتور خودرو، میتوانید تصور کنید که اسب بخار بالاتر مشخصهای است که سرعت کار بالاتر را پس از حرکت حفظ میکند، در حالی که گشتاور رقمی است که باعث میشود ماشین به سرعت از حالت سکون حرکت کند.
به عبارت دیگر، موتورهایی که اسب بخار بالا و گشتاور پایین دارند نسبت به موتورهایی با اسب بخار پایین و گشتاور بالا، از حالت سکون کمتر قدرتمند به نظر میرسند و شتاب اولیه پایینی دارند. با این حال، موتور با اسب بخار بالاتر هنگامیکه به سرعت برسد، شتاب بیشتری خواهد داشت و میتواند سرعتهای بالاتری را به ثبت برساند.
نقش اسب بخار در خودروها
معمولا اسب بخار را در کاتالوگ خودروها و در قسمت ارقام مرتبط با قدرت موتور مشاهده میکنید. اول از همه باید بدانید که ارقام ذکر شده به حداکثر توان اشاره دارد. به عنوان مثال، تویوتا کورولا SE مدل ۲۰۲۰ با گیربکس دستی شش سرعته در دور موتور ۶۶۰۰ دور در دقیقه، ۱۶۹ اسب بخار قدرت تولید میکند. به عبارت دیگر، با افزایش سرعت موتور به ۶۶۰۰ دور در دقیقه، اسب بخاری که تحویل میدهد به حداکثر ۱۶۹ میرسد و سپس با افزایش بیشتر سرعت دوران موتور، اسب بخار کمی کاهش مییابد.
اسب بخار مشخصه مهمی است که خریداران باید به آن توجه کنند، زیرا به طور مستقیم با عملکرد خودرو ارتباط دارد. برای یک خودروی خاص، یک موتور با اسب بخار و گشتاور بیشتر، شتاب بیشتری خواهد داشت. پس اگر به طور ویژه در بزرگراهها و جادههای بین شهری خلوت تردد میکنید تر از خودرویی داشته باشید که اسب بخار بیشتری دارد و میتواند سرعتهای بالاتری را برای شما فراهم بیاورد.
فرمولهای ریاضی اسب بخار
یک اسب بخار برابر با 33000 فوت پوند کار در دقیقه است. معادله محاسبه اسب بخار عبارت است از:
اسب بخار = گشتاور x دور در دقیقه / 5252
تفاوت بین اسب بخار hp و bhp چیست؟
همانطور که اشاره کردیم، توان خروجی موتورها معمولاً از طریق نوعی واحد اندازهگیری به نام "اسب بخار" که اغلب به اختصار "hp" نامیده میشود، به اطلاع افراد میرسد. با این حال، ممکن است با عددی به نام "bhp" نیز مواجه شوید. این عدد معمولا کمی با عدد اسب بخار متفاوت است که دلیل آن را ادامه ذکر میکنیم.
اسب بخار hp در مقابل اسب بخار ترمزی bhp
اسب بخار hp و اسب بخار ترمزی bhp هر دو برای اندازهگیری قدرت موتور طراحی شدهاند. با این حال، نحوه محاسبه ارقام متفاوت است و این امر منجر به اعداد مختلف میشود. اسب بخار یا hp موتور در نبود برخی از قطعات سیستم اندازهگیری میشود، در حالی که اسب بخار ترمزی با حضور تمام اجزای مهم سیستم نظیر گیربکس، واترپمپ و دینام اندازهگیری میشود. در نتیجه، اندازهگیریهای اسب بخار ترمزی شامل افت اصطکاکی بیشتری میشود که عدد پایینتر را نتیجه میدهد.
معمولا bhp عددی است که در اروپا محاسبه و استفاده میشود، در حالی که hp در ایالات متحده بیشتر استفاده میشود.
دینامومتر چگونه اسب بخار و اسب بخار ترمز اندازهگیری میشوند؟
اسب بخار با استفاده از ابزاری به نام دینامومتر ساده اندازهگیری میشود، در حالی که bhp از دینامومتر نوع ترمزی استفاده میکند. دینامومتر نوعی ترمز مکانیکی است که بارهای متغیری را به موتور در حال کار اعمال میکند. این دستگاه برای ایجاد باری طراحی شده است که با نیازهای مختلف سرعت و گشتاور خودرو مطابقت داشته باشد. از این دادهها میتوان اسب بخار موتور را محاسبه کرد.
لازم به ذکر است که نتیجهگیری فوق از بهترین اطلاعاتی که توانستیم پیدا کنیم، گردآوری شده است. منابع دیگر تعاریف جایگزینی ارائه میدهند، برخی از آنها بیان میکنند که hp هم دارای افتهایی است که از آن کسر میشود و معمولا کمتر از bhp است.
یک منبع دیگر اسب بخار را خروجی یک سیستم مکانیکی یا الکتریکی ذکر میکند، در حالی که اسب بخار ترمزی bhp فقط خروجی موتور ( دقیقا عکس آنچه ما در بالا بیان کردیم) است. در این تعریف، hp کارایی یک سیستم کامل را تعیین میکند، در حالی که bhp فقط برای موتور است.
علاوه بر این، نوعی اندازهگیری به نام اسب بخار چرخ هم وجود دارد که افراد اغلب به جای bhp از آن استفاده میکنند و خودش میتواند به سردرگمی ما در این حوزه بیشتر کمک کند. به هر حال به طور معمول آنچه ما در بالا توضیح دادیم فرق بین اسب بخار و اسب بخار ترمزی بوده و بین اکثر منابع مشترک است.
سخن پایانی
اسب بخار معیاری برای سنجش توان موتور است و امروزه بیشتر برای بیان حداکثر قدرت موتور در دور مشخص ارائه میشود. البته باید به این نکته هم دقت داشته باشید که عدد نوشته شده در کاتالوگ خودرو معمولاً میزان توان خود موتور و نه قدرتی که به چرخها میرسد را ارائه میدهد. این بدان معنی است که اگر یک خودرو ۱۰۰ اسب بخار قدرت دارد، احتمالاً توان به نسبت کمتری در نهایت به سر چرخهای محرک خودروی شما میرسد. به عنوان مثال اگر موتور پژو ۴۰۵ حدود ۱۰۰ اسب بخار قدرت داشته باشد، احتمالاً در بهترین حالت چیزی حدود ۸۰ اسب بخار به چرخهای محرک ماشین انتقال پیدا خواهد کرد.
همچنین در حالی که اسب بخار hp و اسب بخار ترمز bhp، هر دو برای اندازهگیری قدرت موتور استفاده میشوند، نحوه محاسبه آنها کمی متفاوت است و این امر منجر به ارائه اعداد مختلف میشود. اسب بخار ترمزی معمولاً در اروپا استفاده میشود، در حالی که اسب بخار hp در ایالات متحده استفاده میشود. اسب بخار برای خریداران خودرو مهم است، زیرا به طور مستقیم با عملکرد خودرو مرتبط است و به طور کلی یک موتور با اسب بخار و گشتاور بیشتر، شتاب و قابلیت عملکردی بهتری خواهد داشت.
شاید مطالب زیر هم برای شما مفید باشد:
اسب بخار یا گشتاور، کدامیک مهم تر است
نویسنده حسین باباپور
