Koňská síla

Fyzická jednotka
Název jednotky Koňská síla
Symbol jednotky
Fyzikální veličina (y) Napájení
dimenze
Systém Technický měřicí systém
V jednotkách SI
Pojmenoval podle Průměrný výkon pracovního koně
Odvozený od Kilopond metr , druhý
Ilustrace jednoty koňské síly

Síla kůň je jednotka technického celku systému pro množství síly . Jako symbol jednotky se používá PS .

Je definována jako síla, která je na Zemi potřebná k zvednutí hmotnosti 75 kilogramů během jedné sekundy do výšky jednoho metru a odpovídá přibližně 0,735 kilowattům .

Dnes se měrná jednotka výkonu považuje za zastaralou.

Výkon se vrací k koňské jednotce představené Jamesem Wattem . Definice koňské síly a koňské síly jsou podobné, s tím rozdílem, že koňská síla zvedne 550 lb za ​​sekundu o 1 stopu, což odpovídá přibližně 0,746 kilowattům.

V mezinárodním systému jednotek (SI ) je dnes místo koňské síly standardizován jednotkový watt (po Jamesi Wattovi). Watt byl předepsán jako měrnou jednotku pro napájení 1. ledna 1950 ve Švýcarsku , 1970 v NDR a od 1. ledna 1978 ve Spolkové republice Německo . Watt se v elektrotechnice používá od počátku 20. století.

použití

Ačkoli koňská síla není oficiální právní jednotkou v metrologii v Německu od roku 1978 kvůli směrnici 80/181 / EHS , stále se používá především ve spalovacích motorech , zejména v motorových vozidlech . Podle směrnice 2009/3 / ES je další používání PS stále povoleno. Jediný výkon PS a všech ostatních jednotek, které nejsou jednotkami SI, již není v celé EU povolen v obchodních a oficiálních jednáních. Zde je třeba zdůraznit jednotku SI (zde watt nebo její desetinný násobek ). V německém právu, tento požadavek byl realizován v § 3 na jednotce vyhlášky.

historický vývoj

Historicky byla koňská síla chápána jako průměrná využitelná nepřetržitá síla pracovního koně . V průběhu zavádění parních strojů se ukázalo jako výhodné zavést pohonnou jednotku srovnatelnou s koňským pohonem, aby mohly být odpovídajícím způsobem navrženy nové pohony.

V literatuře existují různé výroky o tom, co si James Watt vybral jako referenci pro svou jednotku. Je rozšířené, že si jako referenční hodnotu vybral výkon pit pit koně , protože chtěl pronajmout své parní stroje provozovatelům dolů . Za předpokladu, že silný kůň je dvakrát tak silný jako pit pony, dospěl k závěru, že silný kůň vytáhne za sekundu 550 angloamerických liber za nohu , neboli 33 000 stop za minutu. Další verze příběhu říká, že jako základ používal koně, kteří pomocí lan a kladek několik dní vytahovali z boxů pytle uhlí. Kůň by během desetihodinové směny zvedl v průměru 330 anglo-amerických liber uhlí rychlostí 100 stop za minutu, což je také 33 000 stop za minutu. Jiné zdroje předpokládají, že Watt určil svou jednotku pomocí typického koňského kolíku. Kůň o průměru 24 stop táhne silou 180 liber ( lb f ) a může provést 144 ran, neboli 2,4 za minutu. Kůň tak běžel rychlostí 181 stop za minutu (55 metrů za minutu). Watt tuto vzdálenost znásobil silou 180 liber a přišel s 32 580 ft × lb f / min. To bylo zaokrouhleno na 33 000 ft x lb f / min.

33 000 ft × lb f / min odpovídá 550 ft × lb f / s nebo ekvivalent 76,04 kp · m / s (kp je kilopond , tj. Hmotnost 1 kg). Se zavedením metrického systému v kontinentální Evropě se výkon změnil na hodnotu 75 kg · m / s, a proto se výkon od Horsepower liší.

definice

1 PS je definován v DIN 66036 jako síla, která musí být poskytnuta k pohybu tělesa o hmotnosti m = 75 kg proti gravitačnímu poli Země (se standardním zrychlením 9,80665 m / s²) rychlostí 1 m / s.

1 hp = 75 kpm / s = 735,49875 W.

Tažné zvíře by musel působit tažnou silou 490 N při rychlosti chůze (5,4 km / h).

Pro srovnání, nepřetržitý výkon dospělé, průměrně velké osoby se udává jako 0,14 PS (100 W), i když s odpovídajícím tréninkem je možné 440 W za hodinu a 910 W za 6 sekund (odpovídá přibližně 1,2 PS) i tady.

Maximální výkon domácího koně se může značně lišit v závislosti na plemeni , úrovni tréninku nebo situaci: může krátkodobě vyprodukovat 24 hp, zatímco ve skutečnosti může během pracovního dne vyprodukovat průměrně přibližně 1 hp užitečného výkonu.

Přepočet PS ↔ kW

1 HP = 75 m × kp / s = 0,73549875 kW

Pro obvyklou konverzi platí následující:

  • 1 kW = 1,36 hp; 1 hp = 0,735 kW.

Pro hrubý výpočet platí následující:

  • 1 kW = 4/3 HP; 1 HP = 3/4 kW.

Standardy pro stanovení výkonu

Údaje o výkonu, zejména u motorů vozidel, nejsou vždy mezinárodně srovnatelné, protože byly použity různé metody měření. Například v Německu byl udáván výkon, který motor dává instalované převodovce („DIN-PS“, měřeno podle DIN 70020). V Itálii byl použit „ Cuna-PS “ (bez vzduchového filtru a tlumiče), který byl o 5 až 10% vyšší než výstup DIN. Ve Spojených státech byl výkon motoru stanoven podle norem SAE J1995 a J245 až do 70. let. Výkon motoru byl stanoven bez činnosti ventilátoru , vodního čerpadla , alternátoru , vzduchového filtru a tlumiče . Výkon stanovený podle norem SAE je o 10 až 25% vyšší než výkon stanovený podle DIN 70020.

DIN 70020

Výkon motorů motorových vozidel byl měřen na setrvačníku podle DIN 70020 a uváděn v PS (DIN PS) nebo později v kW.

Podle DIN 70020 „Konstrukce motorových vozidel; Společné podmínky; Definice a vysvětlení “ze srpna 1954 byl čistý výkon měřen„ na spojce řadového motoru ve všech částech včetně sacího a výfukového systému za normálních provozních podmínek “a uveden v koňských silách. Maximální užitečný výkon, který může motor nepřetržitě dodávat bez překročení přípustného tepelného napětí, byl specifikován jako trvalý výkon a ten, který může motor dodávat po dobu nejméně 15 minut jako krátký výkon; poté musí být schopen pokračovat ve správné práci s nepřetržitým napájením. Normální provozní podmínky zahrnují sériové úpravy a komerční palivo; Během zkoušky musí být motorem poháněn ventilátor, vodní čerpadlo, ventilátor chladicího vzduchu, palivové čerpadlo, vstřikovací čerpadlo a nezatížený alternátor. Naměřený výkon se převede na 760  Torr (= 1013 mbar) a 20 ° C, vlhkost se nebere v úvahu. Pro opakované kontroly je přípustná odchylka ± 5%. Efektivní výkon musí být vždy specifikován v souvislosti s přidruženou rychlostí v 1 / min.

V únoru 1957 byla tato norma rozdělena, specifikace výkonu, rychlostí a zrychlení přišla v části 3. Podmínky měření užitečného výkonu zůstaly nezměněny, trvalý výkon byl přejmenován na „největší užitečný výkon“ a musí být dosažen v „ tepelný ustálený stav “, krátká síla zmizela.

V prosinci 1973 byla část „Výkon“ normy DIN 70020-3 nahrazena předstandardním vydáním normy DIN 70020-4 z června 1972, které poskytuje referenční stav 25 ° C a 1 000 mbar namísto 20 ° C a 1013 mbar = 760 torr. Tyto nové nákupní podmínky vedly ke snížení nominálního výkonu o 2 až 4%. Aby se zabránilo této konkurenční nevýhodě a nevýhodám při dodržení minimálního výkonu motoru požadovaného v § 35 StVZO , vrátila se DIN v listopadu 1976 s vydáním normy DIN 70020-6 „Konstrukce motorových vozidel; Power “zpět na staré referenční hodnoty, doporučující jednotky kW nebo PS pro čistý výkon a min −1 pro rychlosti. Tato norma byla pro účely mezinárodní harmonizace nahrazena v dubnu 1997 DIN ISO 1585 „Silniční vozidla - metoda pro stanovení čistého výkonu motorů (ISO 1585: 1992)“.

ECE-PS

ECE R 24 je další standard, který se velmi blíží DIN 70020. Měření se však týkají pouze vznětových motorů a liší se v závislosti na připojení chladicího ventilátoru.

Cuna-PS

Výkon italské kuny byl použit před zavedením kW v Itálii a je založen na kg a m (tedy metrických). Při určování výkonu motoru podle normy Cuna je výkon motoru stanoven bez vzduchového filtru a tlumiče.

SAE-HP (USA)

Gross SAE

Do roku 1972 byl hrubý výkon SAE (dále jen „hrubý SAE-HP“) specifikován podle norem Společnosti automobilových inženýrů J245 a J1995 , které byly měřeny na zkušebním stavu motoru bez činnosti ventilátoru , vodního čerpadla , generátoru , vzduchu filtr a tlumič hluku . Díky této nepraktické metodě, která byla až o 25% vyšší než evropské hodnoty výkonu, mohly čisté číselné hodnoty výkon motoru přehánět.

Čistá SAE

Od roku 1972 je v USA v platnosti síťový výkon SAE („čistý SAE-HP“) podle pokynů SAE J1349 a SAE J2723, které jsou podobné DIN 70020. Číselné hodnoty brutto SAE výrazně poklesly, například u Chrysler 426 Hemi od roku 1971 z brutto 425 hp na 350 hp netto . SAE J2723 popisuje metodu, jak má být stanoven výkon spalovacího motoru a jak musí být pomocné jednotky nebo které pomocné jednotky provozovány. SAE J1349 specifikuje rovnice pro výpočet toho, jak musí být výkon motoru stanovený na zkušebním stavu převeden na referenční podmínku standardizovanou podle SAE. Referenční stavy evropské směrnice a směrnice SAE se neliší. Korekční faktor SAE však obsahuje hodnotu korekce účinnosti, takže existují malé rozdíly v hodnotách výkonu. V Evropě se ke korekci výkonu motoru automobilu používá směrnice EU 80/1269 ze dne 16. prosince 1980; příslušná směrnice pro motocykly je 95/1 / ES ze dne 2. února 1995.

Opatření pro zdanění motorových vozidel

Zdvihový objem hp

V Reichsstempelgesetz ze dne 7. června 1906 bylo v § 53 stanoveno, že motorová vozidla „mohou být používána k jízdě po veřejných komunikacích a místech pouze v případě, že bylo od příslušného orgánu po zaplacení poplatku získáno povolení typu uvedeného v tarifu. částka daně byla ". Roční částka splatného cla ve výši 25 marek na 150 marek se v Německu vyrovnala po výkonu motoru, pro který byl výtlak umístěn, ve stálém vztahu k transakci. V části 7 zákona o silničním provozu ze dne 3. května 1909 byla zahrnuta objektivní odpovědnost za provoz motorových vozidel. Pro uvedení motorového vozidla do provozu nyní existovala i pojistná povinnost, která byla prokázána poznávací značkou a přepravou průkazu.

V návaznosti na technický pokrok se vypočítaný a technicky efektivní výkon brzy značně rozcházel s modernějšími designy. Dvojitá informace se poté stala běžnou v reklamě na vozidla. Byl nabízen Mercedes s výkonem 28/60 k (od roku 1912 do roku 1920) se zdvihovým objemem 7240 cm³, se zdvihovým objemem 28 a 60 k.

Příklady zdvihového objemu motoru pro motocykly a automobily v Německu od roku 1906 do roku 1922 (výňatky):

Objemový objem
v cm³
PS
(motocykl)
HP
(auto)
175 1 1 / 2
250 2 1 / 4
500 3 1 / 2
750 6.
1000 8. 4. místo
1500 6.
2000 8.
2600 10
4000 16

British Royal Automobile Club převzal RAC Horsepower (od roku 1906 do ledna 1947), stejně jako Americká asociace licencovaných výrobců automobilů (ALAM) (kolem roku 1907) a její nástupnická organizace, Národní automobilová obchodní komora (NACC) (od roku 1913 ), pouze čtverec průměru válce a počet válců jako základ pro abstraktní výpočet výkonu:

(D = průměr válce; N = počet válců)

Konstrukce anglického motoru byla zvláště ovlivněna důrazem na druhou mocninu průměru válce jako důležitý faktor abstraktního stanovení výkonu. Motory s největším možným zdvihem a malým otvorem byly zdaněny méně, a proto upřednostňovaly, nakonec až do ledna 1947.

Daň PS

Motor Vehicle Tax Act ze dne 8. dubna 1922 zavedlo daňové vzorec pro používání motorových vozidel, který byl v platnosti od 1. července 1922 do 31. března 1928.

VrDvoutaktní motory : 0,45 × počet válců × vrtání válce2 (v cm²) × zdvih pístu (vm) Čtyřdobé motory : 0,30 × počet válců × vrtání válce2 (v cm²) × zdvih pístu (vm).
Mezi

V § 3 byla stanovena výše daně, například za motocykly do 1,5 koňských sil 10  říšských marek , mělo se platit přes 4 HP 35 říšských marek. U osobních automobilů muselo být v závislosti na daňovém výkonu zaplaceno 20 až 80 říšských marek. Daň za nákladní automobily, autobusy a autokary byla vypočtena podle jejich vlastní hmotnosti (od 500 do 4000 kg); např. pro nákladní automobily nad 4000 kg 100 ℛℳ, pro autobusy nad 4000 kg 200 ℛℳ. Sazba daně byla předefinována 4. ledna 1924. Daň byla nyní významně zvýšena u automobilů s velkým výtlakem, například pro 20 zdanitelných koní 1000 ℛℳ a pro 40 zdanitelných koní 2600 ℛℳ.

U zahraničních motorových vozidel byla daňová síla vypočítána podle struktury a počtu sedadel:


místa k sezení
Otevřená
letní kapuce
Uzavřená
struktura
1-2 07 hp 09 hp
3-4 12 hp 14 hp
5-6 16 hp 18 hp

S účinností od 1. dubna 1928 se základem daně v Německé říši pro motocykly a motorová vozidla stal pouze objem válců. Každá kubická kapacita 100 cm³ byla vypočtena jako 12 ℛℳ pro automobily a 8 ℛℳ pro motocykly. Motocykly s objemem do 200 ccm byly nyní osvobozeny od daně.

Francouzský ch a životopis

Ve francouzštině znamená cheval-vapeur ( ch , pl. Chevaux-vapeur ) koňskou sílu.

Jednotka ch je však často zaměňována s klíčovou postavou cheval fiscal ( CV nebo cv , pl. Chevaux fiscaux ) používanou ve Francii a Belgii . Používá se k určení daně z vozidla nebo registračních poplatků. Vzorec a použití CV se v průběhu let několikrát změnilo; ve Francii a Belgii je to jiné.

Termín cheval-vapeur také ve francouzštině označuje jednotky měření elektřiny a topné energie.

Související jednotky

Koňská síla

Anglický nebo mechanický výkon má symbol jednotky hp (koňská síla) nebo bhp (brzdná koňská síla). Je založen na anglických jednotkách libra-síla ( lb f ) a stop ( ft ) a je také použit v průmyslových podnicích ve Spojených státech . Je definována za minutu:

1 hp = 33 000 lb f  × ft / min = 550 lb f  × ft / s

Převodní tabulka
PS hp kW
1 hp = 1 0,98632 0,735499
1 hp = 1,01387 1 0,74570
1 kW = 1,35962 1,34102 1

Poncelet

Poncelet je definován podobně koňských sil, s rozdílem v základní hmotě: 1 p = 100 kp · m / s; (1 PS = 75 kp m / s)

Informace o výkonu

Chcete-li určit, jak má být chápána specifikace PS, lze zadat různé přípony nebo předpony.

PSi

PSi se občas používá - ale ne v souladu s normami DIN - k označení, že hodnota je označena jako indexovaný (tj. Nepřímo určený) výkon kompresoru nebo pístového motoru  - zejména parního stroje nebo parní lokomotivy  .

PSw nebo WPS

Příležitostně se používá PSw nebo WPS, ale ne v souladu s normami DIN, což naznačuje, že hodnotou je výkon na hřídeli, zejména v případě turbín .

PSe

Typový štítek parního stroje, výkon uvedený v PSe.

Příležitostně se používá PSe nebo EPS, ale ne v souladu s normou DIN, k označení, kdy je dána hodnota, že výkon je efektivní výkon motoru měřený na konci hřídele.

Viz také

Portál: Technologie vozidel /  seznam témat technologie vozidel - přehled obsahu Wikipedie na téma technologie vozidel / seznam témat technologie vozidel

webové odkazy

Wikislovník: Koňská síla  - vysvětlení významů, původu slov, synonym, překladů

Online nástroj pro převod kW na PS a naopak

Individuální důkazy

  1. Federální zákon o změně federálního zákona o vahách a měřítcích (od 1. dubna 1949) AS 1949 1531 .
  2. Prováděcí vyhláška k zákonu o metrologických jednotkách ze dne 26. června 1970, §51, odstavec 2, číslo 5, publikovaná ve Spolkovém zákonníku, část 1 (1970), č. 62, s. 981–991.
  3. Vládní tiskárna USA (Vyd.): Vztah koňské síly k Kilowattu , č. 34 a 35, 1915, s. 9.
  4. Směrnice 2009/3 / ES
  5. List kalendáře 19. ledna 2011: James Watt se narodil před 275 lety. In: Wissenschaft Aktuell. Citováno 20. srpna 2013 .
  6. Vzorce. Citováno 20. srpna 2013 .
  7. Kolik koní má kůň? In: Science Online. Citováno 20. srpna 2013 .
  8. Vládní tiskárna USA (Vyd.): Vztah koňské síly k Kilowattu , č. 34 a 35, 1915, s. 11
  9. a b Právní jednotky v Německu. (PDF; 1600 kB) Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Národní metrologický institut, červen 2015, archivovány od originálu 24. září 2015 ; Citováno dne 1. ledna 2020 (strana 7 dokumentu PDF označeného čísly stránek 12/13).
  10. ^ Základy sportovní medicíny. (PDF; 156 kB)
  11. Výkon lidské energie během opakovaného cvičení ve sprintovém cyklu: vliv tepelného stresu . PMID 10090637
  12. Kolik koní má kůň?
  13. ^ Curt Hanfland: Moderní strojírenství. Verlag der Literaturwerke „Minerva“, svazek 1, Lipsko 1928, s. 87.
  14. Odborné znalosti v automobilovém průmyslu. Holland a Josenhans Verlag, Stuttgart 1982, ISBN 3-7782-3520-6 , s. 17.
  15. Automobilový paperback. 19. vydání. Robert Bosch GmbH, 1984, ISBN 3-18-418005-0 , s. 331.
  16. Motor modelu Camaro ZL-1 COPO, který byl vyroben v roce 1969 pro závody tažných vozidel v malém počtu, dostal 430 koní, bez odhlučnění dosáhl více než 500 koní. Ve stavu dodávky byl výstup realistických 376 koní. (viz Camaro Research Group: COPO 427: The Relentless Pursuit of Acceleration )
  17. Zvláštní poznámky k nákupu ojetého vozu v USA. TÜV Süd - „Údaje o výkonu: Výkon koní amerických vozidel je uveden v čistém SAE.PS od roku 1972. Od té doby to bylo víceméně přesně stejné jako naše DIN PS. Před tím platil takzvaný hrubý SAE PS, který je podstatně vyšší než naše specifikace DIN. “
  18. ^ Reichsstempelgesetz
  19. Tarif pro Reichsstempelgesetz
  20. ^ Werner Oswald : Osobní automobily Mercedes-Benz 1886–1945. Svazek 1, Motorbuch Verlag, Stuttgart 2001, ISBN 3-613-02167-6 , s. 107.
  21. Carl Theodor Wiscott: Zdanění motorových vozidel a paliv. Vytvořit moderní silniční síť. VDI, Berlín 1928, (disertační práce TH Braunschweig)
  22. Kurt Mair: Motocykl. Heel Verlag, dotisk 2. vydání z roku 1937, ISBN 978-3-86852-307-2 , s. 97.
  23. ^ Curt Hanfland: Moderní strojírenství. Svazek 2, Verlag der Literaturwerke „Minerva“, Lipsko 1928, s. 313.
  24. ^ Victor W. Page: Brzy motocykly. Dover Publications, New York 1914. (Dotisk: 2004, ISBN 0-486-43671-3 , s. 99) (anglicky)
  25. ^ Olaf von Fersen (ed.): Století automobilové technologie. Osobní automobily. VDI Verlag, 1986, ISBN 3-18-400620-4 , s. 695.
  26. Prováděcí ustanovení zákona o dani z motorových vozidel: § 3. In: Stilke's Rechtsbibiliothek. No. 44, Berlin 1926, s. 730.
  27. Zákon o dani z motorových vozidel ze dne 8. dubna 1922 (Reichsgesetzblatt s. 396). In: Stilkeova legální knihovna. No. 44, Berlin 1926, s. 723.
  28. Prováděcí ustanovení zákona o dani z motorových vozidel. Část 10, pomocný stůl. In: Stilkeova legální knihovna. No. 44, Berlin 1926, s. 757.
  29. Prováděcí ustanovení zákona o dani z motorových vozidel. § 6. In: Stilkeova legální knihovna. No. 44, Berlin 1926, s. 732.
  30. ^ Werner Oswald: Německá auta 1920-1945. Motorbuch Verlag, Stuttgart 1983, ISBN 3-87943-519-7 .
  31. ^ Curt Hanfland: Moderní strojírenství. Svazek 2, Verlag der Literaturwerke „Minerva“, Lipsko 1928, s. 313.
  32. Automobilový paperback. 19. vydání. Robert Bosch GmbH, 1984, ISBN 3-18-418005-0 , s. 28.