Skąd wzięły się konie mechaniczne?
Gdy kupujemy samochód, jednym z najważniejszych parametrów branych pod uwagę jest moc silnika. Podawana jest ona w koniach mechanicznych. Jednak co to za jednostka i skąd się wzięła? Czy zawsze oznacza tę samą wartość?
W Polsce, podobnie jak niemal we wszystkich krajach na świecie, obowiązuje układ SI, czyli tak zwany system metryczny. Z tego powodu parametry urządzeń powinny być podawane w jednostkach tego układu (podstawowych lub pochodnych). W przypadku mocy są to waty. Dlatego, gdy zajrzymy do rubryki P.2 w dowodzie rejestracyjnym, moc silnika podawana jest w kilowatach (kW). Jednak przeglądając broszury reklamowe lub czytając artykuły o samochodach, poznamy tę wartość w koniach mechanicznych (KM). Skąd ta różnica?
Odpowiedź jest prosta – z tradycji. Jednostka, jaką są konie mechaniczne, towarzyszy nam od przeszło 200 lat i zdążyliśmy się do niej przyzwyczaić. W odniesieniu do silników spalinowych w samochodach na co dzień kilowatów używa się w niewielu krajach (m.in. w Australii), natomiast w większości miejsc przeczytamy o koniach mechanicznych. Co właściwie oznacza to pojęcie i skąd się wzięło?
Konie mechaniczne powstały jako chwyt marketingowy. W czasie, gdy silniki parowe były nowością, podawanie ich mocy w obowiązujących jednostkach miary (niezależnie, czy mowa o systemie metrycznym czy imperialnym), nie mówiło wiele potencjalnym nabywcom tej technologii. Trzeba było je przyrównać do czegoś znanego. Już w 1702 roku Thomas Savery porównywał możliwości swojego silnika do pracy koni. O swoim urządzeniu pisał, że wykonuje pracę, do której potrzebne by były dwa konie, a biorąc pod uwagę fakt, że zwierzęta muszą pracować na zmianę, to nawet kilkukrotnie więcej. Nie była to jeszcze konkretna jednostka miary, ale pozwalała w przybliżeniu określić możliwości silnika.
Gdy lata później James Watt udoskonalił silnik parowy, postanowił skorzystać z podobnego porównania. On jednak podszedł do tematu bardziej metodycznie i postanowił dokładnie określić moc konia. Wg Watta koń był w stanie obrócić kieratem o promieniu 12 stóp (3,7 m) 144 razy w ciągu godziny. Siłę zwierzęcia określił na równowartość 800 N (180 lbf – funtów-siły). Uzyskany wynik został w końcu zaokrąglony do 33 000 ft x lbf/min. i do dziś jednostka ta znana jest jako koń mechaniczny.
Czasopismo „Pupular Mechanics” z 1912 roku przywołuje nawet szczegóły powstania tej jednostki porównującej pracę silnika parowego do konia. Jednym z pierwszych klientów Jamesa Watta miał być piwowar, którego zamówienie mówiło, aby silnik był w stanie wypompować ze studni tyle wody, ile do tej pory zapewniał jeden koń oddelegowany do tej pracy. Zatem moc konstrukcji mechanicznej miała zostać określona na podstawie ilości wypompowanej wody. Jak głosi opowieść, klientem był sprytny Szkot, który do pracy podczas mierzenia tej wartości dostarczył swojego najsilniejszego konia, pracującego najmocniej jak się da przez 8 godzin. Wynik osiągnięty przez to zwierzę był o jedną trzecią lepszy niż w przypadku przeciętnego konia, ale silnik dostarczony przez Watta był jeszcze bardziej wydajny. W ten sposób tłumaczony jest fakt, że w rzeczywistości możliwości jednego konia mechanicznego są większe od zwierzęcia. Trzeba jednak pamiętać, że jednostka ta dotyczy stałej i długotrwałej pracy. Jak pokazały badania z końca XX
wieku, chwilowo koń jest w stanie dostarczyć moc równoważną niemal 15 KM. Jednak naukowcy stwierdzili też, że w przypadku pracy ciągłej jednostka jest bliska rzeczywistości.
Możliwe, że ta historia zawiera w sobie tylko ziarno prawdy, ale pewne jest, że powstanie konia mechanicznego wynikało z potrzeby przyrównania możliwości silnika parowego do pracy wykonywanej przez żywego konia. Później, w naturalny sposób, jednostka ta została przeszczepiona do silników spalinowych. W końcu takie motory też zastępowały konie, a nie należy również zapominać, że u zarania motoryzacji automobile z silnikami parowymi były bardzo popularne, zatem konie mechaniczne już były wykorzystywane do podawania mocy pojazdów.
Czy zawsze koń mechaniczny oznacza tę samą moc? Niezupełnie. Jednostka określona przez Watta opiera o imperialny system miar i nazywana jest imperialnym koniem mechanicznym. W przeliczeniu na jednostki SI wynosi on w przybliżeniu 745,7 wata. W przypadku metrycznego konia mechanicznego (używanego też w Polsce), został on określony jako 75 kgf x m/s, czyli około 735,5 wata. Oznacza to, że wartość w jednostkach metrycznych (KM lub PS) jest nieco wyższa niż w imperialnych (hp lub bhp).
Konie mechaniczne, podobnie jak jednostki w starożytności, powstały poprzez porównanie do pewnej naturalnej wartości. Dziś jednak już w Polsce nie mierzymy długości na łokcie, ale konie mechaniczne zostaną z nami na dłużej. Wszyscy zdążyli się przyzwyczaić do tej jednostki i wiedzą, jaką mocą jest 100 KM (czego nie można powiedzieć np. o 100 kW). Nikomu nie przeszkadza fakt, że w dokumentach i przepisach używane są jednostki układu SI. Można powiedzieć, że w pewnym sensie historia się powtarza, gdyż stosowanie koni mechanicznych znowu ma sens z powodów marketingowych (choć przyczyna jest zupełnie inna). W końcu lepiej brzmi, że samochód ma 150 KM niż 110 kW.
Szymon Jasina, Wirtualna Polska