Konská sila: Čo predstavuje a prečo je dôležitá?
Konská sila je termín často používaný na označenie výkonu motora. Jedna konská sila (PS) zodpovedá sile potrebnej zdvihnúť 4500 kilogramov na vzdialenosť jedného metra za jednu minútu.
Tento článok preskúma konskú silu ako jednotku na meranie výkonu motora, jej význam, výpočet a rozdiel medzi rôznymi typmi konských síl.
Obsah
História konskej sily v skratke
Tento termín prvýkrát vytvoril škótsky vynálezca James Watt koncom 18. storočia, aby pomohol predávať svoj vylepšený parný stroj. Svoj nápad založil na knihe The Miner's Friend, ktorú napísal anglický vynálezca a inžinier Thomas Savery.
Koncom 18. storočia dávalo zmysel merať výkon parného stroja v konských silách, pretože hodnota doslova znamenala počet koní, ktoré motor mohol nahradiť. Pre potenciálnych kupcov tak bolo veľmi jednoduché pochopiť výkon motora.
Odkiaľ teda pochádza číslo 33 000 libier na jednu stopu za minútu, ktoré definuje jednú konskú silu? Watt pozoroval koňa, ktorý otáčal mlynské koleso 144-krát za hodinu, respektíve 2,4-krát za minútu. Započítaním polomeru kolesa a vzdialenosti, ktorú kôň prekonal za jednu minútu, vypočítal jednu konskú silu ako 32 572 ft-lb/min. O rok neskôr toto číslo štandardizovali Watt a Matthew Boulton na 33 000 stôp za minútu.
Výpočet konskej sily
P = (T x N) / k
P - Konská sila (výsledok výpočtu)
T - Krútiaci moment, ktorý môže byť buď v librách-stopách (ft-lb) alebo v palcoch-librách (in-lb)
N - Otáčky za minútu
k - Konštanta, ak je krútiaci moment (T) v librách-stopách, potom sa rovná 5252; ak je krútiaci moment v palcoch-librách, rovná sa 63 025
Význam konskej sily
Konská sila je dôležitým parametrom a často aj predajným argumentom pre nové osobné a nákladné autá v automobilovom priemysle. Mnohých samozrejme priťahuje vyšší výkon, keďže takéto autá sú považované za prémiovejšie a lepšie.
Treba však podotknúť, že konská sila je len jedným z faktorov určujúcich výkon vozidla. Ďalšie faktory, ako je krútiaci moment, aerodynamika a hmotnosť, môžu výrazne ovplyvniť celkový výkon vozidla.
Pokiaľ ide o meranie výkonu, existuje niekoľko rôznych metód, ktoré možno použiť. Najbežnejšou metódou je použitie dynamometra, zariadenia, ktoré meria výkon motora pri zaťažení. Táto metóda poskytuje pomerne presné meranie výkonu motora a výrobcovia automobilov a tuneri ju často používajú na optimalizáciu výkonu svojich motorov.
Prečo sa pri meraní výkonu motora uprednostňuje konská sila pred wattmi?
V skratke je to nepraktické. Ide o to, že väčšina motorov a strojov, aj tých menej výkonných, má výkon, ktorý sa bez problémov dokáže vyšplhať na päťciferné číslo vo wattoch. Jedna konská sila (PS) je 735,5 wattov. Pozor, ak sa jedná o konskú silu v imperiálnych jednotkách (HP) ide o 746 wattov.
Metrická konská sila
Medzi konskými silami používanými v USA (norma SAE) a konskými silami používanými v Európe je rozdiel. Metrická konská sila (PS) je 98,6 % jednej konskej sily (HP - Horsepower) v imperiálnych jednotkách, respektíve – o 1,4 % menšia. Európska únia definuje kilowatty (kW) ako oficiálnu jednotku, no aj napriek tomu sa v bežnej komunikácii uprednostňuje termín konská sila. Jednoducho povedané, 1 metrická konská sila = 0,986 imperiálnej konskej sily.
Skratka metrickej konskej sily je PS (z nemeckého slova Pferdestärke, čo znamená „konská sila“) a imperiálna konská sila je skrátená ako HP. Ak natrafíš na výkonostné špecifikácie v Taliansku, môžeš sa stretnúť so skratkou CV (z talianskeho Cavalli Vapore) - ide o tú istú jednotku ako PS.
Prečo je medzi americkými a európskymi konskými silami rozdiel?
V USA používajú normy SAE; v Európe používajú DIN, čo znamená „Deutsche Industrie Normen“ – nemecký priemyselný štandard. Rozdiel je v tom, že konská sila SAE je sila na zdvihnutie 33 000 libier na jednu stopu za jednu minútu. DIN na druhú stranu definuje jednu metrickú konskú silu ako silu na zdvihnutie 4500 kilogramov na vzdialenosť jedného metra za jednu minútu.
Elektrická konská sila
Jedna konská sila sa rovná 735,5 wattov (W) alebo 0,7355 kilowattov (kW). V prípade imperiálnych jednotiek sa jedna konská sila rovná 746 wattov alebo 0,746 kilowattov. Medzi elektrickým a mechanickým výkonom z hľadiska konských síl nie je rozdiel.
Rozdiel medzi HP, BHP a WHP
Ako už bolo povedané, konská sila sa vzťahuje na výkon motora. Brzdný výkon (BHP) nemá nič spoločné s brzdovým systémom tvojho auta. Hodnotenie výkonu motora často zahŕňa použitie dynamometra, mechanickej brzdy, ktorá môže aplikovať premenlivé zaťaženie na bežiaci motor, preto sa používa pojem brzdný výkon.
Dynamometer umožňuje vypočítať krútiaci moment a výkon pri rôznych otáčkach motora, pričom brzdný výkon (BHP) je údaj uvedený pri daných otáčkach. Brzdný výkon je maximálny výkon bez trecích strát v hnacom ústrojenstve.
Trecie straty spôsobujú, zjednodušene povedané, stratu výkonu, t.j. aj keď má tvoje auto 200 konských síl, na ceste tento výkon jednoducho nikdy nedosiahne. V hnacom ústrojenstve a prevodovke totiž dochádza k treniu. V závislosti od prevodovky, hnacieho ústrojenstva atď. môže auto vo všeobecnosti stratiť od 15% do 25% výkonu. Napríklad pohon všetkých kolies uberá 20-25% výkonu.
Konská sila kolies (WHP)
Ide o najrelevantnejší no najmenej spomínaný údaj, pretože odráža, aký výkon môže auto dosiahnuť na ceste. WHP sa meria na kolesách pomocou dynamometra a tento výkon je vždy nižší než BHP alebo HP, pretože zohľadňuje straty spôsobené trením.
Výrobcovia automobilov majú tendenciu zdôrazňovať údaj o konských silách a úmyselne ignorovať WHP, pretože tento údaj je vždy nižší. Nižšie čísla z hľadiska výkonu dobre nepredávajú.
Koľko konských síl má človek?
Zdravý dospelý človek dokáže krátkodobo vyprodukovať výkon okolo 1,2 hp (alebo 0,89 kW) — táto hodnota klesne na jednu desatinu jednej konskej sily, ak ide o výkon počas udržateľný aspoň na niekoľko hodín.
Na druhej strane profesionálny športovec dokáže krátkodobo vyprodukovať približne 2,5 hp (1,9 kW) a na dlhší čas 0,35 hp. Napríklad Usain Bolt – jamajský šprintér – dosiahol maximálny výkon 3,5 hp (2,6 kW) počas svojho šprintu na 100 metrov v roku 2009.
Záver
Konská sila je termín bežne používaný na opis výkonu motora. Aj keď ide o dôležitý parameter pri určovaní výkonu vozidla, nejde o jediný. Ďalšie parametre, ako je krútiaci moment, aerodynamika a hmotnosť, môžu výrazne ovplyvniť celkový výkon vozidla.