Hestekraft

1 hestekraft er effekten som trengs for å løfte 75 kg 1 meter opp i løpet av 1 sekund

Hestekraft (hk) er en enhet for måling av effekt, men er ikke en SI-enhet. En metrisk hestekraft er lik 735,49875 watt, mens en britisk hestekraft er lik 745,69987158227022 watt, altså litt mer. Hestekrefter brukes i dag stort sett bare av historiske årsaker, og da hovedsakelig til å angi effekten av motorer, spesielt bilmotorer, og er i ferd med å fases ut til fordel for kilowatt. En tommelfingerregel er at 1 kilowatt = 1,36 (metriske) hestekrefter. I vitenskapelig sammenheng brukes måleenheter i SI-systemet der watt er angitt som måleenhet for effekt.

Historie

James Watt innførte begrepet hestekraft.
Maleri av Thomas Lawrence i 1812

Enheten hestekraft ble først brukt av James Watt som eksperimentelt fastslo at en hest som da ble benyttet i de engelske gruvene, gjennomsnittlig var i stand til å heise en last på 22 000 pund en fot opp i løpet av ett minutt. For å være sikker på at dampmaskinene hans skulle yte det han lovet, ganget han dette tallet med 1,5 og fikk 33 000 pundfot/minutt. Dette tilsvarer omkring 75 kg én meter opp på ett sekund.

Denne enheten ble så benyttet ved beregning av hvor mange hester en dampmaskin kunne erstatte. En seks hestekrefters dampmaskin kunne således erstatte seks hester. Det er i ettertid blitt bemerket at få hester er i stand til å levere så mye som en hestekraft over tid slik at James Watts dampmaskiner faktisk erstattet flere hester enn det ble lovet.

Målemetoder

Nominelle hestekrefter - nhk

Ytelsen til dampmaskiner ble til å begynne med oppgitt i nominelle hestekrefter (nhk). Begrepet ble først brukt av James Watt da han noterte seg at gjennomsnittlig sylindertrykk i løpet av et arbeidsslag var 7 psi. Han kalkulerte også gjennomsnittlig stempelhastighet til å være $128\cdot {\sqrt[{3}]{\texttt {slaglengde}}}$. Disse tallene brukte Watt til å sette opp en formel som i dampmaskinens barndom ble ansett for å være en realistisk angivelse av ytelsen. Watts utregning var som følger: Stempelarealet i kvadrattommer multiplisert med 7 (gjennomsnittlig sylindertrykk i psi), multiplisert med gjennomsnittlig stempelhastighet i fot per minutt (128 • tredjeroten av slaglengden i fot), dividert på 33 000 pundfot per minutt:

$nhk={\frac {Areal_{stempel}\cdot 7{\texttt {psi}}\cdot (128\cdot {\sqrt[{3}]{\texttt {slaglengde}}})}{33000lbf}}$

Nominelle hestekrefter er altså ikke en angivelse av virkelig ytelse, men et kalkulert tall som er basert på dampmaskinens indre dimensjoner.

Dette var en standard som ble innført av Royal Agricultural Society of England (RASE) i 1840-årene for at gårdbrukere enkelt skulle kunne sammenligne ytelsen til en dampmaskin med ytelsen til en hest. Mot slutten av 1800-tallet var dampmaskinene videreutviklet og forbedret, og høyere stempelhastigheter og sylindertrykk gjorde at nominelle hestekrefter ble stadig mer misvisende. Allikevel ble begrepet fortsatt brukt i kommersiell sammenheng til langt inn på 1900-tallet.

Nominelle hestekrefter kan ikke uten videre omregnes til virkelig ytelse.

Indikerte hestekrefter - ihk

Indikator for måling av sylindertrykk i dampmaskin

For å gi et mer realistisk tall på dampmaskinens ytelse ble det mer og mer vanlig å oppgi reelt sylindertrykk. Dette ble målt ved hjelp av en indikator oppfunnet av Watt i 1780-årene. For å kompensere for variabler som formelen for nominelle hestekrefter ikke tok i betraktning, ble en ny formel satt opp. I stedet for tallkonstanter for sylindertrykk og stempelhastighet, ble reelle verdier lagt inn. Sylindertrykket ble avlest av en indikator koblet til sylinderen, og dette ga opphavet til navnet indikerte hestekrefter.

Formelen er: P•L•A•N / 33 000 (1 hestekraft i pundfot):

$ihk={\frac {P\cdot L\cdot A\cdot N}{33000lbf}}$

• P – Gjennomsnittlig sylindertrykk i psi
• L – Slaglengden i fot
• A – Stempelarealet i kvadrattommer
• N – Stempelslag per minutt

Indikerte hestekrefter ga et tall som var mye nærmere virkelig ytelse. Det angir kraften den ekspanderende dampen utøver inne i sylinderen, men tar ikke med i betraktningen indre friksjon og andre energi-tap i maskinen. Forholdet mellom nominelle og indikerte hestekrefter varierer sterkt, men en grov tilnærming kan brukes som tommelfingerregel:

• Skipsmaskiner før 1820: 1 nhk = 1 ihk
• 1820 - 1840: 1 nhk = 2 ihk
• 1840 - 1860: 1 nhk = 3,5 til 4 ihk
• Compound dampmaskin: 1 nhk = 8 ihk ( = 7 bhk)

Bremsede hestekrefter - bhk (bhp)

(Engelsk: Brake horsepower eller Shaft horsepower) Selv om indikerte hestekrefter var en mer realistisk verdi enn nominelle, var den fremdeles unøyaktig. For å få et nøyaktigere tall på avgitt ytelse, ble et dynamometer (opprinnelig en friksjonsbremse) koblet til dampmaskinens drivaksel. Denne metoden ble også videreført ved måling av ytelsen til interne forbrenningsmotorer (diesel-, olje- og bensinmotorer). Bhk angir avgitt effekt på veivaksling, og er lavere enn ihk. Dette betyr at den gir ytelsen for selve maskinen eller motoren, og at den ikke tar hensyn til tap i gir og overføringer.

Omregningstabell kW/DIN-hk/SAE-hk

Effekt	kW	DIN-hk	SAE-hk
100 kW	100	135,962162	134,102209
100 DIN-hk	73,549875	100	98,6320071
100 SAE-hk	74,569987	101,386967	100

Andre hestekrefter

Begrepet kjelehestekrefter (boiler horsepower) er en angivelse av hvor mye varmeenergi en kjele er i stand til å avgi i løpet av en gitt tidsenhet. 1 kjelehestekraft er 33 468 Btu (British thermal unit) per time. Enheten ble brukt for å lettere anslå hvor stor dampmaskin en kjele var istand til å drive.

Skattehestekrefter

Motorytelse har vært brukt som grunnlag for skattelegging av biler siden forrige århundreskifte, etter varierende regler i forskjellige land. I en del land ble det brukt/brukes kalkulert ytelse i stedet for målt ytelse (bhk).

Storbritannia

RAC horsepower rating ble beregnet av Royal Automobile Club i 1907 etter invitasjon fra den britiske regjering og innført til skatteberegning i 1910. Formelen var

${\frac {D\times D\times n}{2.5}}$

hvor $D$ er sylinder-diameter (eller boring) i inches og $n$ antall sylindre

Formelen tok ikke hensyn til slaglengde

Beskatning etter motorytelse opphørte fra 1. januar 1947.

USA

I USA ble den samme formel brukt til beregning av motorytelser, men ikke til beskatning. Beregningen ble gjort for å sammenligne biler fra forskjellige produsenter. Formelen ble tatt i bruk fra 1907 og er kjent som A.L.A.M rating (Association of Licensed Automobile Manufacturers), fra 1913 NACC rating (National Automobile Chamber of Commerce).

Frankrike

CV (cheval fiscal) er en enhet for kalkulert motorytelse som brukes ved beregning av beskatning. Målt motorytelse betegnes ch (chevaux vapeur).

Frankrike innførte kalkulert motorytelse like etter 1900 da motorer ennå var ustabile og målt ytelse var usikker. Med kalkulert ytelse ble like kjøretøy beskattet likt.

Fra 1. januar 1913 ble ny beregningsmåte tatt i bruk:

$CV=n\times D^{2}\times L\times \omega \times K$

• n er antall sylindre
• D er sylinderdiameter i cm
• L er slaglengde i cm
• $\omega$ er turtall pr sekund
• K er en konstant for sylinderantall: 1-sylindret 0,00020 / 2-sylindret 0,00017 / 4-sylindret 0,00015 / 6 eller flere sylindre 0,00013)

Denne beregningsmåten ga noe høyere cv-verdier enn tidligere beregningsmåte.

Fra 1957 ble beregningsmåten endret ved at konstanten K har samme verdi for alle sylinderantall:

Fra 1978 gjaldt en ny beregningsmåte:

$CV=m\left(0{,}0458{\frac {V}{K}}\right)^{1{,}48}$

• m er motortype: 1 for Ottomotor og 0,7 for dieselmotor
• V er sylindervolum
• K er en aritmetrisk middelverdi av 4 hastighetskoeffisienter

Fra 1998 benyttes målt motorytelse i beregningen.

Tyskland

Skatt på motorkjøretøy etter motorytelse (PS eller pferdestärke) ble innført i Tyskland fra 7. juni 1906. Ytelsen ble kalkulert, ikke målt. Hubraum-PS var den første beregningsmåten. Sylindervolum ble omregnet til skattehester etter en tabell):

Volum i cm³	PS (motorsykkel)	PS (Bil)
175	1+1⁄2
250	2+1⁄4
500	3+1⁄2
750	6
1000	8	4
1500		6
2000		8
2600		10
4000		16

Fra 1. juli 1922 til 31. mars 1928 ble en annen beregningsmåte kalt Steuer-PS benyttet. Ytelsen ble beregnet for 4-takts-motorer etter en formel som omfattet både boring og slaglengde.:

$K=n\times D^{2}\times I\times s$

hvor N=0,3; i=antall sylindre; d=sylinderdiameter (boring) i centimeter; s=slaglengde i meter.

For 2-takts motorer ble samme formel brukt, men da med N=0,45.

For utenlandske motorkjøretøy ble skattehester beregnet etter en tabell:

Sitte- plasser	Åpent karosseri	Lukket karosseri
1–2	07 PS	09 PS
3–4	12 PS	14 PS
5–6	16 PS	18 PS

Skattelegging etter kalkulert motorytelse opphørte fra april 1928.

Norge

Beskatning etter kalkulert motorytelse ble innført fra 1. april 1913 og ble opphevet fra 20. februar 1926.

For 4-takts-motorer ble ytelsen beregnet etter formelen:

$N=0,3\times D^{2}\times I\times s$

hvor i=antall sylindre; d=sylinderdiameter (boring) i centimeter; s=slaglengde i meter.

For 2-taktsmotor og dampmotor ble kalkulert motorytelse beregnet til 75% av bhk.

Andre land

Skattelegging etter kalkulert motorytelse brukes i en rekke andre land, bl. a. Belgia, Spania og Sveits.

Eksterne lenker

• Michael McCarthy - Iron and Steamship Archaeology, Googlebooks (engelsk) Besøkt 16. mars 2015
• Richard Garr's Paxman History Pages (engelsk) Besøkt 16. mars 2015