HP, IHP, SHP, ITD

Techniczne zagadnienia okrętowe

Moderatorzy: crolick, Marmik

pd
Posty: 127
Rejestracja: 2007-01-23, 20:45

HP, IHP, SHP, ITD

Post autor: pd »

Z powodu dyskusji o tekście o Scharnhorście popełniłem krótkie wyjaśnienie skąd się wzięły powyższe skróty:

W chwili pojawienia się pierwszych maszyn parowych pojawiło się bardzo praktyczne pytanie, jak porównywać nowe urządzenia zarówno pomiędzy sobą, jak i z dominującym ówcześnie "silnikiem" - koniem. Różni inżynierowie zaproponowali obliczanie "końskiego ekwiwalentu" maszyny parowej, czyli liczby koni, które mogła zastąpić i nazwali tę wielkość "horse-power" danej maszyny. Dominująca na przełomie XVIII i XIX wieków pozycja firmy Boulton & Watt sprawiła, że ostatecznie przyjęto definicję Watta mówiącą, ze maszyna o wydajności równej koniowi ma podnosić masę 33000 lbs na wysokość jednej stopy w ciągu minuty. Celowo unikam współczesnego pojęcia "moc", bo w przeciwieństwie do układu SI definicja operowała nie abstrakcyjnym systemem wielkości i jednostek, ale konkretami uchwytnymi zarówno dla inżyniera jaki i mniej biegłego w technice inwestora. Horse-power nie był jednostką w współczesnym rozumieniu tego słowa, ale wielkością mierzoną, a właściwą "jednostką" było uśrednione zwierzę i wynik pomiaru wyrażano w liczbie niemianowanej ("Horse-power of machine equals 100"). Taki zapis przetrwał w literaturze anglosaskiej bardzo długo. Współczesna definicja hp=550 ft*lbs/s mimo iż równoważna sformułowaniu Watta odwołuje się do nieistniejącego wtedy aparatu pojęciowego pozwalającego konstruować jednostki pochodne jako funkcje jednostek podstawowych.

W Niemczech po wprowadzeniu w XIX w. miar metrycznych upowszechniła się nieco inna definicja Pferdstärke mówiąca o masie 4500kg podnoszonej w ciągu minuty na wysokośc metra (albo 75 kG*m/s). Polski KM jest identyczny z niemieckim PS. Użyte wyrażenie siły przez ciężar było mało precyzyjne i zależało od lokalnego przyciągania ziemskiego. W chwili, gdy angielski "funt siły" i kontynentalny "kilogram siły" zostały unormowane, okazało się że hp i PS dzieli różnica ok. 2%.

Pomiar rzeczywistej mocy maszyny nie zawsze był tak prosty jak w przypadku napędów pomp i maszyn wyciągowych. Aby rozwiązać ten problem, pojawiły się rozmaite formuły pozwalające w prosty sposób obliczyć przybliżoną moc na podstawie łatwych do zmierzenia rozmiarów cylindrów, średniej prędkości tłoków itp, w tym "moc nominalna" Admiralicji (N.H.P. - ktrórej faktycznym mymiarem był stosunek objętości do czasu). W 1826 została ujawniona zasada działania indykatora, kreślącego wykres ciśnienia w cylindrze. Indykator był używany do celów diagnostycznych, przede wszystkim do kontroli pracy rozrządu, ale pozwalał też na dosyć prosty pomiar rzeczywistej mocy oddawanej w silniku przez parę. W czasie prób odbiorczych zbierano wykresy dla wszystkich cylindrów, potem całkowano numerycznie (ręcznie, później z użyciem planimetru) co dawało pracę wykonaną w cyklu i dzielono przez obroty maszyny w jednostce czasu. Tak obliczoną moc nazywano indykowaną (I.H.P.). Ze względu na duże mechaniczne straty w cylindrach i ślizgowych łożyskach silnika moc indykowana była dla dobrze utrzymanego silnika ok. 15-20% większa od mocy dostępnej w punkcie wyprowadzenia napędu.

Wraz z użyciem napędu parowego na wodzie pojawił się dużo trudniejszy problem z określeniem mocy napędu wymaganej aby projektowana jednostka osiągnęła założona prędkość. Tym problemem zajął się w II połowie XIX wieku W. Froude i jego następcy. Froude zapoczątkował systematyczne pomiary modeli jednostek w basenie pomiarowym, sformułował prawa skalowania dla oporu kadłubów poruszających się po powierzchni wody i wprowadził pojęcie "mocy efektywnej".

Po koniec XIX wieku inżynier przystępując do wyboru napędu dla śrubowego parowca zlecał wykonanie w skali modelu kadłuba "gołego" (naked hull). Pomiar oporu modelu po skalowaniu dawał tzw. moc efektywną (E.H.P.). Następnie projektant korygował E.H.P. przez uwzględnienie kolejno oporu dodatków (appendages, czyli stępek przeciwprzechyłowych, sterów, wałów i wsporników śrub itp.), obniżenie sprawności srub pracujących w wodzie zaburzonej przez kadłub i sprawność śrub pracujących w wodzie niezaburzonej. To dawało moc wymaganą na końcu wału do napędu śruby, czyli Shaft Horse-Power (S.H.P.). Po uwzględnieniu 2-3% strat na łożyskach wału i 15% strat mechanicznych w maszynie otrzymywał wymaganą moc indykowaną, zwykle około dwukrotnie większą od mocy efektywnej. Wylicznia przepływu energii można ciągnąć dalej przez wymiary cylindrów, parametry pary, powierzchnię ogrzewalną kotła, rozmiar rusztu, aż do zapasu paliwa. Z rozmaitymi modyfikacjami taka metoda projektowania obowiązuje do dziś.

Po wprowadzeniu turbin wrócił problem pomiaru mocy. Z pomocą przyszły momentomierze, zwykle mierzące skręcenie elementu wału (torsjometry). Sama idea była stara, ale praktycznie użyteczne torsjometry weszły do użycia w latach 1905-8. Moc mierzona na wale była określana jako S.H.P., mimo iż różniła się nieznacznie od zdefiniowanej przez Froudego mocy przekazywanej na śrubę. Moc mierzona stanowisku diagnostycznym (hamowni) producenta bywała czasem określana jako Brake Horse-Power. Dla silników spalinowych początkowo kontynuowano praktykę mierzenia mocy indykowanej, później zastąpione przez pomiar mocy na wyprowadzeniu napędu, którą czasem określano także jako S.H.P., ale w praktyce brytyjskiej przyjeło się B.H.P. dla silników i S.H.P. dla turbin, co pozwalało na łatwe odróżnienie jednostek wyposażonych w napęd turbinowy i dieslowski.

Koń mechaniczny od dawna nie był już "równoważną liczbą koni", a stał się jednostką mocy co prowadziło do zamieszania pomiędzy wielkością mierzoną a jednostką. W okresie z grubsza I połowy XX w. obok zapisu niemianowanego np. IHP=1000, SHP=850 był równolegle używany mylący zapis power=1000ihp czy 850shp, który sugerował użycie nieistniejacych jednostek (właściwą jednostka był hp). Dopiero upowszechnienie układu SI uporządkowało nazewnictwo.

To jest barbarzyński skrót i nie gwaranuję ścisłości pierwszeństwa i dat. Jeśli kogoś interesuje do czego powyższe liczby służyły w praktyce, powinien zajrzeć do podręcznika architektury okrętowej, rozdziały o oporze i obliczaniu napędów, najlepiej zarówno współczesnego jak i z epoki.
Awatar użytkownika
pothkan
Posty: 4479
Rejestracja: 2006-04-26, 23:59
Lokalizacja: Gdynia - morska stolica Polski
Kontakt:

Post autor: pothkan »

Więcej takich tekstów by się przydało :) Właśnie po to, żeby nie musieć grzebać w podręcznikach technicznych (nie dla każdego to frajda), a zarazem uzyskać taką podstawę wiedzy, aby ewidentnych "baboli" samemu nie stawiać.

To tak na marginesie, że odczuwam niedobór artykułów o dużym walorze edukacyjnym - coś w stylu p. Gerlacha o artylerii okrętowej (a kiedyś był świetny o mitach-bzdurach, i krótki o tonażu) czy Napoleona o statkach od starożytności do renesansu.

Wracając do tematu: jak to dokładnie jest z róznicą i poprawnością zapisów HP: X / X hp ? Np. patrząc na Jane'sy z różnych lat - mniej więcej do końca lat 60. XX w. moc i prędkość są podawane w formie I.H.P. 1,500 = 20 kts (przykład; dla motorowców tak samo, oczywiście z B.H.P.; czasem po H.P. jest dwukropek), zaś potem (i współcześnie) 1500 bhp = 20 kts.

Więc czy nie jest to po prostu kwestia zapisu? Kiedyś pisało się H.P.: X, a obecnie X hp - i chyba można tak samo pisać w odniesieniu do dawnych okrętów? Podobnie zresztą, jak z kropką w skrótowcach - po wojnie wyszła z użycia (przykład z naszego języka - dziś PKP, kiedyś P.K.P.).

Być może źle zrozumiałem, i niepoprawny jest tylko zapis power = X hp (z tego co zauważyłem, raczej znak równości używa się w formie moc = prędkość).
pd
Posty: 127
Rejestracja: 2007-01-23, 20:45

Post autor: pd »

najpierw dyskusja z samym soba:
odwołuje się do nieistniejącego wtedy aparatu pojęciowego pozwalającego konstruować jednostki pochodne jako funkcje jednostek podstawowych.
Pierwszy krok w tym kierunku zrobił L. Euler w połowie XVIIIw.
w praktyce brytyjskiej przyjeło się B.H.P. dla silników i S.H.P. dla turbin, co pozwalało na łatwe odróżnienie jednostek wyposażonych w napęd turbinowy i dieslowski.
To wynikało po części stąd, że silnik spalinowy był dostarczony jako kompletny zespół i pod warunkiem zasilania opdowiednim paliwem jego moc zmierzona przez producenta była równa mocy rozwijanej w miejscu instalacji. Natomiast praca turbiny była uzależniona od współdziałania z kotłem i kondensatorem i realnie rozwijana moc mogła być zmierzona dopiero po uruchomieniu całego układu.
pothkan pisze:
Wracając do tematu: jak to dokładnie jest z róznicą i poprawnością zapisów HP: X / X hp ? Np. patrząc na Jane'sy z różnych lat - mniej więcej do końca lat 60. XX w. moc i prędkość są podawane w formie I.H.P. 1,500 = 20 kts (przykład; dla motorowców tak samo, oczywiście z B.H.P.; czasem po H.P. jest dwukropek), zaś potem (i współcześnie) 1500 bhp = 20 kts.

Więc czy nie jest to po prostu kwestia zapisu?
Odpowiedź zależy od tego, do kogo skierowany jest dany tekst. Dla ludzi z pokolenia, powiedzmy, D. K. Browna wszystkie te formy były zrozumiałe i naturalne i ich użycie zależało od drugorzędnych kwestii stylu czy dostępnego miejsca. Dla współczesnego inżyniera zapis powinien być zrozumiały, bo używa go starsza literatura, czy też zbierane przez wiele dziesięcioleci bliblioteki pomiarów modeli itp.. Techniczny język angielski jest przy tym luźniejszy i bardziej konserwatywny niż polszczyzna, bo kraje kręgu "niemieckiego" przeszły reformę metryczną wcześniej i pełniej niż Anglosasi.

Problem pojawia się gdy po tekst sięga osoba nieprzygotowana, przyzwyczajona do dzisiejszego zracjonalizowanego metrycznego układu jednostek i sposobów reprezentacji danych, która może pewne formy zinterpretować jako istnienie "jednostek" shp, ihp, czy bhp. Dlatego podręczniki są zwykle pisane bardziej rygorystycznym i językiem. Teksty popularyzatorskie powinny być, w rzeczywistości bywa różnie.
Kiedyś pisało się H.P.: X, a obecnie X hp - i chyba można tak samo pisać w odniesieniu do dawnych okrętów?
To jest decyzja autora. Każdy wybór - wierność oryginałowi, czy łatwiejsze i pewniejsze zrozumienie przez współczesnego czytelnika ma swoje zalety i wady.

Być może źle zrozumiałem, i niepoprawny jest tylko zapis power = X hp
On jest mylący ze wględu na podobienstwo do współcześnie stosowanego zapisu z jednostką za wartością liczbową.

Język jest narzędziem porozumiewania się i nie ma w nim kryterium "obiektywanej poprawności". Współczesna metrologia pomaga dostarczając pewnego standardu, zrozumiałego teoretycznie na całym świecie. Jeśli ktoś chce z niego zrezygnować, powinien to robić świadomie.
Awatar użytkownika
Teller
Posty: 405
Rejestracja: 2004-07-31, 17:25
Lokalizacja: Bielsko-Biała

Post autor: Teller »

Ja tu kiedyś temat pochodzenia angielskiego "konia parowego" i jego związku z metrycznym koniem mechanicznym już wałkowałem (i oczywista nie mam bladego pojęcia, gdzie i przy jakiej okazji :D ). Ale opis P. pd jest bardzo ładny. No i podpisuję się (od dawna) pod żądaniem DEFINOWANIA używanych przez Autora danego tekstu jednostek -- mocy (hp versus KM, masy (tony angielskie versus metryczne), odległości (mile morskie versus mile lądowe), pojemności (galony brytyjskie versus amerykańskie). Panowie Dyskutanci sobie nie wyobrażają, jaką zmorą jest obliczenie udziału masy 'czegoś tam' w wyporności, gdy nie wiadomo, w jakich jednostkach jest ta masa podana (przykładowo cetnary po 200 lb lub po 224 lb - różnica nie w kij dmuchał), albo ilości zatankowanego paliwa (bo galon amerykański to 80 % galonu brytyjskiego). I pisz tu potem monografię -- pół tekstu to dyskusja na temat rozbieżności źródeł, nie w wyniku różnic wartości, lecz niechlujstwa panów Autorów, którym nie chce się podać, czy za jednostki przyjmują tony metryczne, czy angielskie (2240 lb).
Fear the Lord and Dreadnought
Marek T
Posty: 3270
Rejestracja: 2004-01-04, 20:03
Lokalizacja: Gdynia

Post autor: Marek T »

Teller pisze:... cetnary po 200 lb lub po 224 lb - różnica nie w kij dmuchałł ...
To jest "pikuś".
Coraz częściej zdarza mi się widzieć (lub słyszeć) amerykański "billion" tłumaczony na polski oczywiście jako ... bilion.
Awatar użytkownika
Maciej3
Posty: 4748
Rejestracja: 2008-05-16, 11:36

Post autor: Maciej3 »

Marek T pisze:
Teller pisze:... cetnary po 200 lb lub po 224 lb - różnica nie w kij dmuchałł ...
To jest "pikuś".
Coraz częściej zdarza mi się widzieć (lub słyszeć) amerykański "billion" tłumaczony na polski oczywiście jako ... bilion.
Tysiac krotna roznica, to drobiazg. Szczegolnie przy podawaniu deficytu budzetowego. Co za roznica I tak nie splaca...
Historia jest najlepszą nauczycielką życia, bo
Jeszcze nigdy, nikogo, niczego nie nauczyła.
jefe de la maquina
Posty: 787
Rejestracja: 2007-10-27, 00:01

Post autor: jefe de la maquina »

To dawało moc wymaganą na końcu wału do napędu śruby, czyli Shaft Horse-Power (S.H.P.). Po uwzględnieniu 2-3% strat na łożyskach wału i 15% strat mechanicznych w maszynie otrzymywał wymaganą moc indykowaną, zwykle około dwukrotnie większą od mocy efektywnej.pd
Moc efektywna jest to moc potrzebna do poruszenia pojazdu, kadłuba itd. Spotkałem określenie „true horsepower”. Ale czy mógłbyś wyjaśnić jak do tego doszedłeś, że moc indykowana jest zwykle dwukrotnie większa od mocy efektywnej.

Jefe
pd
Posty: 127
Rejestracja: 2007-01-23, 20:45

Post autor: pd »

jefe de la maquina pisze: Moc efektywna jest to moc potrzebna do poruszenia pojazdu, kadłuba itd. Spotkałem określenie „true horsepower”.
Terminologia przechodziła od czasu Froudego lekkie przesunięcia. Aktualnie za najbardziaj wpływową można uznać tę, którą ustala i publikuje ITTC (International Towing Tank Conference - ittc.sname.org). Współcześnie moc na wale (Shaft Power, PS) jest definiowana "na wejściu" wału (za przekładnią, jeśli taka jest zainstalowana), a moc w punkcie mocowania śruby (SHP Froudego, PD) jest określana jako Delivered Power. Moc na hamowni (Brake Power, PB) jest mierzona bez przekładni. W przypadku mocy efektywnej (Effective Power, PE)) trzeba zaznaczyć, czy chodzi o moc dla kadłuba gołego czy z dodatkami (niektórzy autorzy wprowadzają osobne oznaczenie).

Ale czy mógłbyś wyjaśnić jak do tego doszedłeś, że moc indykowana jest zwykle dwukrotnie większa od mocy efektywnej.
To nie ja, to Froude! W czasie badań przeprowadził min. kontrolowane holowanie HMS Greyhound i stwierdził, że w tym przypadku stosunek EHP/IHP wynosi maksimum 42%. Tak duże straty wynikały i wynikają głównie z niskiej sprawności śruby która w optymalnych warunkach rzadko sięga 70%, zwykle jest niższa.

Na marginesie, dodatkowy problem który pojawia się przy prezentacji wyników pomiarów do brak niepewności. Dyskusje o różnicy pomiędzy HP i KM maja sens tylko wtedy, gdy oryginalna metoda pomiaru byłaby w stanie ją wykryć.
Awatar użytkownika
Maciej3
Posty: 4748
Rejestracja: 2008-05-16, 11:36

Post autor: Maciej3 »

Teller pisze:Ja tu kiedyś temat pochodzenia angielskiego "konia parowego" i jego związku z metrycznym koniem mechanicznym już wałkowałem (i oczywista nie mam bladego pojęcia, gdzie i przy jakiej okazji :D ). Ale opis P. pd jest bardzo ładny. No i podpisuję się (od dawna) pod żądaniem DEFINOWANIA używanych przez Autora danego tekstu jednostek -- mocy (hp versus KM, masy (tony angielskie versus metryczne), odległości (mile morskie versus mile lądowe), pojemności (galony brytyjskie versus amerykańskie). Panowie Dyskutanci sobie nie wyobrażają, jaką zmorą jest obliczenie udziału masy 'czegoś tam' w wyporności, gdy nie wiadomo, w jakich jednostkach jest ta masa podana (przykładowo cetnary po 200 lb lub po 224 lb - różnica nie w kij dmuchał), albo ilości zatankowanego paliwa (bo galon amerykański to 80 % galonu brytyjskiego). I pisz tu potem monografię -- pół tekstu to dyskusja na temat rozbieżności źródeł, nie w wyniku różnic wartości, lecz niechlujstwa panów Autorów, którym nie chce się podać, czy za jednostki przyjmują tony metryczne, czy angielskie (2240 lb).
Zupełnym przypadkiem znalazłem przy przeglądaniu antycznych tematów
Było to w "prędkości maksymalnej Yamato"
Wklejam, bo to strasznie stary temat
Termin horse power na język polski tłumaczy się jako koń parowy lub (nieco mylnie) angielski koń mechaniczny. Mylnie, gdyż jest to sensu stricto właściwy koń mechaniczny, od którego później ukuto jednostkę metryczną (i rzeczywiście w krajach anglosaskich KM jest nazywany per metric horse power).
Historia tej jednostki zaczęła się w roku 1783 gdy James Watt, twórca maszyny parowej, zaczął zastanawiać się nad sposobem pomiaru mocy, wytwarzanej przez jego wynalazek. Miało to podłoże zarówno techniczne, jak i handlowe — łatwiej było sprzedać coś, czego osiągi były możliwe do opisania na papierze w obrazowy sposób, zrozumiały nawet dla laika. Dlatego Watt postanowił porównać swoją maszynę z podstawowym zwierzęciem roboczym owej epoki, czyli koniem pociągowym. Watt skrupulatnie mierzył pracę, wykonywaną przez konie kopalniane napędzające kieraty pomp wodnych, gdyż pomiar sprowadzał się wtedy do prostego wyznaczenia ilości wody, podniesionej na określoną wysokość w określonej jednostce czasu. W wyniku tych pomiarów Watt ustalił że przeciętny koń pociągowy, pracując przez osiem godzin, jest w stanie unieść w ciągu minuty 220 funtów wody na wysokość stu stóp — czyli wywrzeć siłę 22 tysięcy funtów na dystansie jednej stopy w ciągu jednej minuty. Dosyć często w encyklopediach techniki pisze się, że Watt "dla ostrożności" przemnożył tę wartość przez 1,5 — w końcu mogło się trafić jakieś wybitnie energiczne konisko — i w rezultacie "prawdziwy" koń ma jakoby moc około 2/3 "konia mechanicznego"; można to wyczytać w wielu książkach. Rozumowanie to opiera się wprost na owym wziętym "nie wiedzieć skąd" współczynniku 1,5.
Tak naprawdę sprawy miały się nieco inaczej i ów współczynnik jednak skądś się brał. Watt, w końcu zawodowy konstruktor, doskonale wiedział że trzeba wziąć pod uwagę straty mocy, które w ówczesnych mechanizmach (zwłaszcza z napędem zwierzęcym) były dość duże. Innymi słowy, należało uwzględnić fakt, że koń podnosi nie tylko wodę, lecz również wprawia w ruch pompujące ją dość skomplikowane a przy tym toporne ustrojstwo, w dodatku niezbyt starannie wykonane i nieczęsto smarowane, a zatem charakteryzujące się dużymi oporami tarcia. Owa wartość 1,5 była więc po prostu odwrotnością szacunkowego współczynnika sprawności całego układu napędowego koń-kierat-pompa. Tak czy siak, Watt ustalił że jego jednostka mocy będzie równa 33 tysiącom funtów siły na dystansie jednej stopy w ciągu jednej minuty, czyli… no, właśnie ILE?.
Odpowiedź na to pytanie bynajmniej nie była banalna. Do chwili wprowadzenia przez Napoleona Bonaparte systemu metrycznego, w dziedzinie jednostek pomiaru panowało istne bezhołowie, a w szczególności w uosabiających szczyt cywilizacji technicznej krajach anglosaskich. Funt angielski był równy 0,45359237 późniejszego kilograma (późniejszego, gdyż jego wzorzec sporządzono po wzorcu funta), zaś funt amerykański ważył 0,453592838 kg. Podobnie było ze stopą. Potocznie uważa się że stopa to 12 cali, lecz z punktu widzenia metrologii jest to jedna trzecia jarda. Który to jard w USA był definiowany jako 3600/3937, czyli 0,9144018288 a w Wielkiej Brytanii jako 0,9143986 — i nie był ułamkiem, lecz odległością między dwiema kreskami na platynowym wzorcu. Wzorzec ten został wykonany w oparciu o wcześniejszy drewniany etalon, ten zaś w oparciu… i tak dalej, aż do edyktu któregoś z Edwardów (numeru już nie pomnę) ustalającego iż jard jest odległością między końcem królewskiego nosa, a końcem palca wskazującego wyciągniętej królewskiej ręki. Dopiero w 1959 roku porozumiano się w sprawie ujednolicenia wzorców i ustalono iż stopa to dokładnie 0,3048 metra. W tym czasie metr był już wyznaczany nie w oparciu o etalon z Sévres, lecz przy pomocy metod interferometrycznych, z dokładnością do omalże jednego atomu. Na zrobienie porządków w jednostkach angielskich był więc czas najwyższy. Co się tyczy funta, stanęło na wzorcu angielskim, gdyż wagi komparacyjne wciąż były precyzyjniejsze niż metody atomowego wyznaczania masy.
A zatem horse power to 550 funtów siły razy jedna stopa podzielone przez jedną sekundę (owe 550 to po prostu 33 000 / 60, bo zamiast minuty mamy sekundę pracy). Niby proste, ale trzeba pamiętać że siła to nie to samo co masa tylko zupełnie odrębna jednostka fizyczna. Kilogram siły to masa jednego kilograma poddana średniemu przyspieszeniu ziemskiemu na 45 stopniu szerokości geograficznej (9,80665 m/s) i z funtem siły sprawy mają się dokładnie tak samo, z tą tylko różnicą że przyspieszana masa to 0,4536 kg. Takie "drobiazgi" mają swoje znaczenie — piszący te słowa jako młody (i głupi) konstruktor zapomniał, że w Wielkiej Brytanii wszystko jest inne i wyznaczył równoważnik BTU (British Thermal Unit, odpowiednik kalorii) w oparciu o stopnie Celsjusza zamiast stopni Fahrenheita (równych 5/9 stopnia Celsjusza), czyli zaordynował w procesie hartowniczym 1,8 raza więcej energii cieplnej niż należało… Co potem wyjęto (i wyskrobano) z pieca, lepiej nie mówić. Aczkolwiek hartownicy pogodnie stwierdzili "Iii tam, panie Teller, grunt że przynajmniej piec został w jednym kawałku".
Przejdźmy zatem do obliczeń. Metryczną jednostką mocy jest oczywiście wat (i chyba nie muszę już tłumaczyć, dlaczego za karę ochrzczono go na cześć Jamesa Watta), równy 1 N × 1 m / 1 s, czyli kg × m^2 / s^3. Pozostaje tylko poprzeliczać co trzeba ze stóp i funtów. Funt siły to 0,45359237 kg × 9,80665 m/s^2 = 4,44822161526 kg×m/s^2. A zatem funt-stopa (angielski odpowiednik kilogramometra) to 4,44822161526 kg×m/s^2 × 0,3048 m = 1,35581794833 kg×m^2/s^2. Stąd koń parowy to 550 × 1,35581794833 × s^–1 = 745,699871582 kg×m^2/s^3 (czyli W).
Skoro już mamy równoważnik konia parowego, czas zająć się koniem mechanicznym, jednostką mającą dość banalną genezę. Ex definitio jest on równy pracy 75 kilogramometrów wykonanej w ciągu 1 sekundy i nie da się ukryć, że rządzący w układzie metrycznym Francuzi dobrali tę wartość tak, by oparta o system metryczny (lub mówiąc ściślej techniczny układ jednostek MKS) jednostka była w przybliżeniu równa angielskiej. I rzeczywiście jest. 1 kGm to 1 kg × 9,80665 m/s^2 × 1 m, czyli 9,80665 kg×m^2/s^2, zaś stąd 75 kGm/s = 75 × 9,80665 kg×m^2/s^2 × 1 s^–1 = 735,49875 W. A zatem w ostateczności 1 hp = 1,01386966485 KM. Quod erat faciendum i jeszcze jedno piwko, słodziutka…
Ponieważ skądinąd wiem, że paru panów Dyskutantów ma niejakie problemy z zagadnieniem cyfr znaczących, pozwolę sobie przezornie dokonać pewnej reasumpcji powyższych rozważań na użytek praktyczny. 1 hp (zarówno shp jak ihp i bhp) to w zaokrągleniu 745,7 W, zaś 1 KM to około 735,5 W i w konsekwencji 1 hp = 1,0139 KM. Jak widać, różnica między obu jednostkami rzeczywiście nie jest wielka — ale jest. Gwoli przykładu pancernik typu Iowa ma moc turbin równą 212 tysięcy shp, czyli 215 tysięcy KM. Na dobrą sprawę należałoby przyjąć że KM to 76 kGm/s, wtedy różnica byłaby minimalna (1,00053), no ale 76 to nie "prawe okrągłe" 75.
A tak swoją drogą, zawsze ciekawiło mnie, czy moc turbin ORP Błyskawica równa 54 tysiące "koni" jest podana właśnie w hp, czy jednak w KM. Anybody know, huh?"
Historia jest najlepszą nauczycielką życia, bo
Jeszcze nigdy, nikogo, niczego nie nauczyła.
Awatar użytkownika
Marmik
Posty: 4949
Rejestracja: 2006-04-30, 23:49
Lokalizacja: Puck

Post autor: Marmik »

Temat uznałem za na tyle istotny by go przykleić. Przeszukanie starszych tematów przez Macieja3 dostarczyło mi dodatkowego argumentu.

Swoją drogą być może trzeba będzie utworzyć mały dział tylko na tego typu "obwieszczenia". Wprawdzie chlastanie wszystkich istniejących tematów by powpychać w duże "technikalia" jest IMO niecelowe, ale najważniejsze kwestie techniczne przedstawione w tak zwięzłej formie zasługują na łatwość dostępu.
To co dla innych jest brzegiem morza, dla marynarza jest brzegiem lądu.
Marek T
Posty: 3270
Rejestracja: 2004-01-04, 20:03
Lokalizacja: Gdynia

Post autor: Marek T »

Zastanawia mnie, czy jest sens określania mocy z dokładnością do jednego konia (nie ważne jakiego), szczególnie gdy mówimy o ich setkach albo więcej.
W szczególności - czy powtórzenie pomiarów mocy da ten sam rezultat po tygodniu albo miesiącu (pomijając kwestie zużycia silnika spalinowego albo maszyny parowej), czy też pomiar będzie sie różnił - na przykład o 0,01386966485 procenta ...
Czy pomiar mocy zależy absolutnie tylko od samego silnika, czy też wpływ mogą mieć takie czynniki zewnętrzne, jak wilgotność powietrza, ciśnienie atmosferyczne, temperatura, itp?
Awatar użytkownika
Maciej3
Posty: 4748
Rejestracja: 2008-05-16, 11:36

Post autor: Maciej3 »

Zastanawia mnie, czy jest sens określania mocy z dokładnością do jednego konia (nie ważne jakiego), szczególnie gdy mówimy o ich setkach albo więcej.
Na pewno nie. Zresztą jak poczytać tabelki przy jakiej mocy która jednostka ile tam osiągnęła to widać, że niektórzy od razu zaokrąglają do 1000 KM ( czy HP czy co tam ) przy tych większych mocach a gdzieś do 500 przy mniejszych. Jak dla mnie całkiem słusznie.
Warto jednak wiedzieć czym się te jednostki różnią od siebie, bo przy właśnie ponad 100 tysiącach to te parę procent robi różnicę.
Albo jak nawet nie wiedzieć dokładnie to choć sobie uświadamiać, że takie różnice mogą istnieć.
A jak kto chce dokładnie sobie przeliczyć z jednych na drugie ( mniejsza o to czy ma to sens ) to ma tu ładnie wyłożone przeliczniki.
Przynajmniej ja tak to widzę.
Historia jest najlepszą nauczycielką życia, bo
Jeszcze nigdy, nikogo, niczego nie nauczyła.
Marek T
Posty: 3270
Rejestracja: 2004-01-04, 20:03
Lokalizacja: Gdynia

Post autor: Marek T »

Maciej3 pisze:... niektórzy od razu zaokrąglają do 1000 KM ( czy HP czy co tam ) przy tych większych mocach a gdzieś do 500 przy mniejszych ...
No własnie.
Maciej3 pisze:... Warto jednak wiedzieć czym się te jednostki różnią od siebie, bo przy właśnie ponad 100 tysiącach to te parę procent robi różnicę ...
Warto wiedzieć, ale róznicy nie robi - a przynajmniej niewielką. Jeżeli IOWA przy 50000t idzie z prędkością 30 w. przy mocy maszyn 212000 hp, to spadek do 200000hp spowoduje zmniejszenie prędkości o niecałe 0,6 w.

Ale - jak napisałem wcześniej - warto wiedzieć.
Awatar użytkownika
AvM
Posty: 6360
Rejestracja: 2004-08-03, 01:56

Post autor: AvM »

Na Instytucie Okretowym PG byl porgram do projektowania statkow
Kolegoa ropbil projekt, ale mial za duza predkosc statku, wyja wiec jeden cylinder,
zminejszyla sie moc, a predkosc wzrosla o 1 w :-)
Awatar użytkownika
CIA
Posty: 1657
Rejestracja: 2004-01-18, 12:46
Lokalizacja: Gdansk

Post autor: CIA »

Marek T pisze:Zastanawia mnie, czy jest sens określania mocy z dokładnością do jednego konia (nie ważne jakiego), szczególnie gdy mówimy o ich setkach albo więcej.
Zależy o jaką moc chodzi. Czy tą uzyskaną na próbach, czy też tą projektowaną przez konstruktora?
Mocy deklarowanej przez konstruktora i tak nie podaje się z dużą dokładnością, natomiast moc uzyskaną w danym dniu i w danych warunkach jak najbardziej podawałbym z maksymalną dokładnością, bo to przecież dokument historyczny.
Tak dla zobrazowania, w przypadku okrętu Scharnhorst moce kształtowały się w następujący sposób (w/g Garzke/Dulin):

Moc projektowana na przeciążeniu (design overload) - 160 000 mhp
Moc uzyskana (service overload) - 163 400 mhp

Moc projektowana maksymalna (normal maximum) - 125 000 mhp
Moc uzyskana maksymalna (service normal maximum) - 127 500 mhp
Ostatnio zmieniony 2012-01-29, 14:25 przez CIA, łącznie zmieniany 4 razy.
pd
Posty: 127
Rejestracja: 2007-01-23, 20:45

Post autor: pd »

Marek T pisze:Zastanawia mnie, czy jest sens określania mocy z dokładnością do jednego konia (nie ważne jakiego), szczególnie gdy mówimy o ich setkach albo więcej.
W świecie idealnym każdemu pomiarowi towarzyszy analiza niepewności, nastepnie wynik jest odpowiednio zaokrąglany i przedstawiamy wraz z niepewnością. Np. jeśli zmierzymy moc 123456 KM z niepewnością +/- 123KM, to najpierw zaokrąglamy niepewność (akurat tu) do dwóch cyfr znaczących 120KM, następnie wynik do 123450 KM (tyle samo cyfr znaczących) i zapisujemy wynik, niepewność i jednostkę np. tak:

P = 123,45E3 Δ_P = 0,12E3 [KM]

W razie konieczności przeliczenia jednostek stosujemy te same reguły, tj. w najprostszym przypadku podajemy tyle samo cyfr znaczących co oryginalna wartość.
W szczególności - czy powtórzenie pomiarów mocy da ten sam rezultat po tygodniu albo miesiącu (pomijając kwestie zużycia silnika spalinowego albo maszyny parowej), czy też pomiar będzie sie różnił - na przykład o 0,01386966485 procenta ...
Czy pomiar mocy zależy absolutnie tylko od samego silnika, czy też wpływ mogą mieć takie czynniki zewnętrzne, jak wilgotność powietrza, ciśnienie atmosferyczne, temperatura, itp?
Mogą i mają, choć w przypadku maszyn i turbin to bedzie raczej temperatura wody zaburtowej (chłodzenie kondensatora), stopień obrośnięcia kamieniem kotłowym/zamulenia itp.. W takim przypadku moc jest opisywana przez pewien rozkład prawdopodobieństwa, którego parametry (średnia, momenty itd.) można szacować na podstawie serii pomiarów. Jeśli celem jest pomiar parametrów rozkładu, to wydłużając serię pomiarów można osiągnąć dowolną zadaną dokładność. Jeśli natomiast wynik ma służyć do szacowania wyniku pojedyńczego pomiaru, to zwykle przedstawia się go przyjmując odchylenie standardowe rozkładu (lub odpowiednik) jako niepewność.
CIA pisze: Zależy o jaką moc chodzi. Czy tą uzyskaną na próbach, czy też tą projektowaną przez konstruktora?
Rachunek niepewności można zastosować także do procesu projektowego.
ODPOWIEDZ