یکی از مفاهیم مهم و مورد توجه در رابطه با خودروها را باید مفهوم اسب بخار دانست. اما این مفهوم چیست و از کا می‌آید؟ در این مقاله به این پرسش پاسخ می‌دهیم.

به گزارش خودروم، صنعت خودروسازی جهان از آغاز شکل‌گیری خود توانست با نبوغ مهندسین و ایده‌پردازان مطرح جهان مفاهیمی جدید را برای پیشرفت خود ایجاد کند. مفاهیمی که امروزه نقش بسیار مهمی در مباحث مرتبط به خودرو و کاربرد آن دارند و حتی ملاکی برای خرید خودروهای گوناگون هستند. مانند اسب بخار که به عنوان مفهومی کلیدی از ابتدای شکل‌گیری مورد تأکید خودروسازان بوده و بر رسیدن به ارقام بالایی از این مفهوم رقابت‌هایی جدی در جریان است. اما به راستی اسب بخار چیست و از کجا می‌آید؟ چه کسی این مفهوم را خلق نمود و معنی حقیقی آن چیست؟ در این مقاله به این سوألات پاسخ می‌دهیم.

تاریخچه

توماس ساوری به عنوان مخترع و مهندسی انگلستانی اولین تجربه بکارگیری سیستم به نام پمپ بخار را در کارنامه خود دارد. او روشی انقلابی برای بکارگیری بخار به عنوان نیرویی برای پمپاژ آب در معدن اختراع نمود. ساروی در کتابی به نام دوست معدنچی می‌نویسد که توسعه بخار دلیلی برای مقایسه قدرت اسب‌ها با موتور به عنوان جایگزین‌ آنها بود. به طوری که موتورهای بخار به اندازه ۱۰ تا ۱۲ اسب آماده کار می‌کردند و این رقم با افزایش حجم موتور افزوده می‌شد.

اما جیمز وات به عنوان مخترع، مهندس مکانیک و شیمیدانی اهل اسکاتلند به مفهوم اسب بخار توجه بیشتری نشان داد. جیمز وات مشخص نمود که یک اسب قادر به چرخاندن آسیاب به میزان ۱۴۴ بار در یک ساعت است. آسیاب مورد نظر او ۳,۷ متر شعاع داشت و به این ترتیب وات به میزان دقیق مسافت پیمایش اسب در یک دقیقه پی برد و با محاسباتی نیروی اسب را معادل با ۸۰۰ نیوتن قرار داد. این اتفاق بسیار مهم بود و سبب تلاش در بازنگری در نظریه وات توسط جان اسمیتون، دساگولیزر و سایر مهندسین شد. اما وات در سال ۱۷۸۲ با یک آزمایش قدرت اسب را معادل با ۴۳۹۲۹ ژول قرار می‌دهد.

ادامه راه جیمز وات

ولی این پایان راه نبود و در سال ۱۹۹۳ دو دانشمند دیگر با محاسبه و اندازه‌گیری مقادیر مرتبط به فعالیت اسب، حداکثر توان را در طی چند ثانیه معادل ۱۴,۹ اسب‌بخار یا ۱۱,۱ کیلووات قرار دادند. بنابراین اسب بخار معادل ۰,۷۵ کیلووات به ازای هر اسب بود و این میزان با سایرداده‌های مرتبط با قرن ۱۹ و ۲۹ یکسان است. هنگام به کارگیری تجهیزات با نیروی انسانی نیز متوجه می‌شویم که یک انسان سالم به طور خلاصه معادل ۱,۲ اسب بخار نیرو تولید می‌کند. ورزشکاران قادر به تولید توانی ۲,۵ اسب بخاری هستند. البته یوسن بولت جامائیکایی با قدرت ۳,۵ اسب بخار رکورد جهانی دوی ۱۰۰ متر جهان را در سال ۲۰۰۹ شکست.

توضیح مفهوم به زبان ساده

برای درک بهتر این موضوع که اسب بخار چیست و چه کاربردی دارد؛ این مفهوم را به زبان ساده برای شما توضیح می‌دهیم. برای خرید یک خودروی جدی به ویژگی‌ها و جنبه‌های مختلفی از اتومبیل توجه می‌کنیم. چیزهایی مانند میزان مصرف سوخت، پیشرانه، امکانات و… که با مراجعه به منابع معتبری مانند سایت خودروم در دسترس ما هستند. در این مسیر اسب بخار یکی از مؤلفه‌های مهم خریداران خودرو در ایران است. اما اغلب ما از چیستی آن اطلاع چندانی نداریم.

برای جابجایی جسمی از نقطه A به B با سرعتی مشخص ما نیازمند توان یا چیزی هستیم که در علم مکانیک به آن قدرت می‌گویند. برای اندازه‌گیری توان از واحت اسب‌بخار استفاده می‌شود. یعنی یک اسب بخار معادل توانی برای جاجایی جسمی با وزن ۷۵ کیلوگرم در مدت یک ثانیه به میزان یک متر است. یکای دیگر اندازه‌گیری توان را وات می‌نامند. اغلب برای درک بهتر مفهوم اسب بخار آن را با وات اندازه‌گیری می‌کنند. توان هر اسب بخار برابر ۷۶۴ وات یعنی معادل ۵,۷ برابر یک لامپ با انرژی ۱۰۰ وات خواهد بود.

اسب بخار ناخالص و خالص چیست؟

اعداد و قدرت اعلامی موتورها توسط خودروسازان مختلف به طور اختصاصی و در رابطه با موتور بوده و با قدرت انتقالی نهایی به چرخ‌ها متفاوت است. به عبارتی قدرت سر چرخ با انتقال نیرو از موتور توسط گیربکس، دیفرانسیل و… با کاهش اندکی مواجه می‌شود. به طوری که خودرویی مانند جک J5 اتوماتیک با ۱۴۰ اسب بخار قدرت بر روی محور جلو توانی معادل با ۱۲۰ یا ۱۳۰ اسب بخار دارد.

بنابراین انجمن مهندسان خودرو از دو استاندارد خالص و ناخالص استفاده می‌کنند. برای محاسبه این موضوع دستگاهی به منظور اندازه گیری گشتاور تولیدی موتور از میل لنگ نصب می‌شود. در مرحله بعد نیز عدد مرتبط را بر دور متور ضرب می‌کنند و عدد به دست آمده تقسیم بر ۵۲۵۲ خواهد شد. عدد نهایی حاصل از این ضرب و تقسیم، چیزی خواهد بود که به ان اسب بخار خالص گفته می‌شود. امروزه خودروسازان بر روی بروشورهای تبلیغاتی خود اعداد مرتبط با ایم مفهوم را براساس استاندارد خالص درج می‌کنند.

ارتباط حجم موتور با اسب بخار

حجم موتور بیشتر یعنی سوخت و ساز بیشتری در محفظه احتراق انجام می‌شود. بنابراین توان نهایی موتور نیز با افزایش حجم پیشرانه بیشتر می‌شود. البته شاید با چیزهایی مانند توربوشارژ و موتورهای الکتریکی برای افزایش توان دیگر به سراغ افزایش حجم موتور نرویم. اما طبیعتاً حجم موتور بیشتر یعنی توان بیشتر! البته در صورت مستهلک شدن قطعات موتور و سیستم انتقال قدرت میزان آن کاهش می‌یابد.

مقایسه گشتاور و اسب بخار

گشتاور و اسب بخار همه در ارتباط با یک خودرو همراه یکدیگر بوده و در کنار هم قرار دارند. به طوری که ترکیب این مفاهیم نیروی محرکه موتور را تعریف خواهد کرد. اما اکثر ما بیشتر به اسب بخار توجه نموده و گشتاور را عملاً نادیده می‌گیریم. به زمان ساده باید بگوئیم که گشتاور نیروی چرخشی عامل به چرخش در آمدن جسمی به دور یک محور است. این نیرو متأثر از دو عامل انرژی وارده و طول محور خواهد بود. بنابراین در موتورهای دیزلی به علت طول بیشتر میل لنگ و کورس پیستون گشتاور بیشتری را نسبت به خودروهای بنزینی شاهد هستیم. درست به همین خاطر هم در خودروهای تجاری گشتاور در دورهای پایین از اهمیت بالاتری نسبت به خودروهای سواری با اولویت سرعت و شتاب برخوردار است.