Skąd się wziął koń mechaniczny

Najbardziej działającym na wyobraźnię i najgłębiej zakorzenionym parametrem silników samochodowych jest ich moc, wyrażona w koniach mechanicznych. Wbrew tym statusom jest to jednocześnie jedna z mniej uniwersalnych jednostek i miara o często drugorzędnym znaczeniu. Skąd wziął się koń mechaniczny i dlaczego nadal trzyma się tak dobrze?

Konieczność opracowania nowej jednostki pojawiła się razem z "atmosferycznymi maszynami parowymi", pierwszymi, tłokowymi silnikami parowymi, które znajdowały zastosowanie przede wszystkim w kopalniach, na przykład przy pompowaniu wody. Wynalazek taki już w 1673 roku opracował udanie holenderski fizyk, Christian Huygens, a kilka lat później ulepszył go Denis Pepin. Szczególnymi zasługami na tym polu odznaczyli się także Thomas Savery (parowy podnośnik wody w 1698 roku), Thomas Newcomen (silnik parowy z wahaczem w 1711 roku, wspólnik Savery'ego) i Iwan Iwanowicz Połzunow (pierwszy, dwucylindrowy silnik parowy w 1764 roku). Z ich dorobku skorzystał James Watt, który w roku 1769 roku uzyskał patent na znacznie ulepszoną, niskociśnieniową maszynę parową z oddzielnym kondensatorem, w którym następowało skraplanie pary wodnej.

Thomas Savery

Za twórcę konia mechanicznego, a początkowo konia parowego - z angielskiego "horsepower" - uważa się Thomasa Savery'ego. Jako, że maszyny parowe zastępowały najczęściej konie oczywistym było porównanie ich do zwierząt, co służyło nie tylko zaspokojeniu ciekawości wynalazcy, ale miało także niebagatelne znaczenie reklamowe. Anglik podszedł do problemu dość luźno. Wiedząc, że do utrzymywania na chodzie kopalnianej pompy potrzeba dwóch koni założył, że do jej 24-godzinnej pracy potrzeba będzie im jeszcze od ośmiu do dziesięciu, pracujących na zmianę towarzyszy. Idąc tym tropem przyjął, że silnik spalinowy, wykonujący tę samą pracę w tym samym czasie ma moc 10-12 koni mechanicznych, ponieważ zastępuje właśnie tyle zwierząt. Z rzeczywistością nie miało to niestety wiele wspólnego.

James Watt

O wiele bardziej naukowo do problemu podszedł James Watt, który na silnikach parowych zbił fortunę, zaczynając ponownie od koni. Po kilku próbach właściwą formułę opracował w 1782 roku. Dzięki zaprzyjaźnionym inżynierom wiedział, że koń pracujący przy pompie w kopalni pokonywał po okręgu o średnicy 24 stóp (około 7,3 metrów) w ciągu jednej minuty drogę 180 stóp czyli niecałych 55 metrów. Watt jednocześnie przyjął, że koń taki uciągał swobodnie równowartość 180 funtów, czyli prawie 82 kilogramów (liczbę tą, niewiadomego pochodzenia, prawdopodobnie zawyżył na korzyść zwierząt: pomiary koni pracujących z pługami wskazywały w tamtym czasie średnią około 169 funtów, niespełna 77 kilogramów).

Zwykły koń zamiast wyczerpanych koni mechanicznych

Na drodze kolejnych obliczeń Watt otrzymał pracę, jaką wykonuje zdrowy koń w ciągu jednej minuty: wspomniane 180 funtów razy 180 stóp. Tak powstał rozpoznawany na całym świecie jeden koń mechaniczny, praca wykonana w określonej jednostce czasu właśnie: około 32,4 funtów na stopę w ciągu minuty, zaokrąglone później dla wygody do 33 tysięcy. To dzisiejsze okolice 0,74 kilowata. Silnik, który nie mógł wykonać takiej pracy w takim czasie nie był godny miana jednego konia mechanicznego. Jednostka zyskała popularność w całym przemyśle i rozpowszechniła się w kolejnych dekadach, ale jej przyjęcie było tylko początkiem "kłopotów", które przyszły wraz z rozwojem silników parowych oraz pojawieniem się silników spalinowych, elektrycznych i zasilanych nimi pojazdów.

Audi A6 Allroad Quattro

Różne jednostki obowiązujące w różnych zakątkach świata, potrzeby wynikające z wprowadzenia do obiegu nowych wynalazków i nowe sposoby pomiarów sprawiły, że koń mechaniczny nie był wszędzie taki sam. Zaczęto podawać znamionowe moce silników, uzyskiwane przy określonych warunkach, moc mierzoną na silnikach nieobciążonych pozostałymi elementami układów napędowych automobili, moc uzyskiwaną na kołach czy w końcu moc podatkową, zobowiązującą producentów i właścicieli do płacenia państwom przeróżnych danin. Ta ostatnia na przykład w Wielkiej Brytanii była obliczana jako iloczyn kwadratu średnicy cylindrów, wyrażonej w calach oraz liczby cylindrów, podzielony przez wzięty z kapelusza współczynnik 2,5. O mocy silnika nie mówiła nic.

Maserati Ghibli

Brak jednoznacznych norm sprawił, że wielu producentów samochodów zawyżało moce swoich silników, a niektórzy po prostu przestali je podawać, jak na przykład Rolls-Royce i Aston Martin (moc określana jako "wystarczająca" bardzo dobrze sprzedawała się w wyższych sferach). W kontynentalnej części Europy przyjęły się znane także w Polsce konie mechaniczne, tożsame z niemieckimi "Pferde Stärke" lub unormowanymi później, francuskimi "cheval rapeur". Korzystająca z innych jednostek Wielka Brytania promuje swoje "brake horse power" (bhp), moc uzyskiwaną według definicji poprzez mierzenie parametrów silnika na hamowni. Z kolei USA swoje "horsepower" (hp) wyraża jednostką odpowiadającą w zaokrągleniu 1,01 KM (przykładowo Dodge Viper z 2014 roku o mocy 645 hp ma prawie 654 koni mechanicznych). Pod koniec XIX wieku na cześć Watta nazwano nową jednostkę mocy: wat, czyli pracę jednego dżula wykonywaną w czasie jednej sekundy.

8,4-litrowe V10 pod maską Vipera: 645 HP albo 654 KM albo 481 kW

Koń mechaniczny został skazany na wyginięcie na początku lat siedemdziesiątych XX wieku, kiedy to za jednostkę mocy w Międzynarodowym Układzie Jednostek i Miar przyjęto wat (1 KM odpowiada w zaokrągleniu 735,5 watom). Dlatego też w dowodzie rejestracyjnym naszego samochodu czy w innych, oficjalnych dokumentach znajdziemy kilowaty (na co dzień, a nie tylko na papierze korzysta z nich między innymi Australia i Nowa Zelandia), a nie konie mechaniczne. Mimo to siła przebicia jednostki sprzed wieków jest nie do pokonania: konie mechaniczne królują w materiałach reklamowych producentów samochodów, prasie motoryzacyjnej i rozmowach o czterech kółkach. Brzmią świetnie i są znacznie większe od kilowatów (bez nich taki 1001-konny Bugatti Veyron nie byłby sobą). Mało komu przychodzi jednocześnie do głowy gloryfikowanie momentu obrotowego, który jest równie ważny, a w określonych warunkach znacznie ważniejszy, a dla którego moc jest "tylko" pochodną.

Tekst: Przemysław Rosołowski, 11.2014. Zdjęcia: Wikipedia, Audi, Maserati, Chrysler.

Prezentacje