Opprinnelsen til begrepet, 'Hestekrefter'

Kappløp mellom Peter Coopers lokomotiv 'Tom Thumb' og en hestetrukket jernbanevogn, 1829. Print Collector / Getty Images

I dag er det blitt allment kjent at begrepet hestekrefter refererer til kraften til en motor. Vi har kommet til å anta at en bil med 400 hesters motor vil gå raskere enn en bil med 130 hesters motor. Men med all respekt for den edle hesten, er noen dyr sterkere. Hvorfor skryter vi for eksempel ikke av motorens oksekraft eller oksekraft i dag?

James Watt forbedrer dampmaskinen

skotsk ingeniør James Watt visste at han hadde noe godt for seg på slutten av 1760-tallet da han kom opp med en sterkt forbedret versjon av den første kommersielt tilgjengelige dampmaskinen Thomas Newcomen hadde designet i 1712. Ved å legge til en separat kondensator, eliminerte Watts design de konstante kullsvinnende syklusene med kjøling og gjenoppvarming som kreves av Newcomens dampmaskin.

Foruten å være en dyktig oppfinner, var Watt også en dedikert realist. Han visste at for å få fremgang fra sin oppfinnsomhet, måtte han faktisk selge sin nye dampmaskin - til mange mennesker.

Så Watt gikk tilbake på jobb, denne gangen for å finne opp en enkel måte å forklare kraften til den forbedrede dampmaskinen hans på en måte som hans potensielle kunder lett kunne forstå.

Forklarer hvordan motorer erstattet hester

Når han visste at de fleste som eide Newcomens dampmaskiner brukte dem til oppgaver som involverte å trekke, skyve eller løfte tunge gjenstander, husket Watt en passasje fra en tidlig bok der forfatteren hadde beregnet den potensielle energiproduksjonen til mekaniske motorer som kunne brukes til å erstatte hester for slike jobber.

I sin bok fra 1702 The Miner's Friend, engelsk oppfinner og ingeniør Thomas Savery har skrevet: Slik at en motor som skal løfte like mye vann som to hester, som arbeider sammen på en gang i et slikt arbeid, kan gjøre, og som det hele tiden må holdes ti eller tolv hester for for å gjøre det samme. Så sier jeg at en slik motor kan gjøres stor nok til å utføre arbeidet som kreves for å ansette åtte, ti, femten eller tjue hester som konstant skal vedlikeholdes og holdes for å utføre et slikt arbeid...

Oppfinner begrepet '10 hestekrefter'

Etter å ha gjort noen veldig grove beregninger, bestemte Watt seg for å hevde at bare en av hans forbedrede dampmotorer kunne produsere nok kraft til å erstatte 10 hester som trekker vogner - eller 10 hestekrefter.

Voila! Etter hvert som Watts dampmotorvirksomhet økte, begynte konkurrentene hans å annonsere kraften til motorene sine i hestekrefter, og gjorde dermed begrepet til et standardmål for motorkraft som fortsatt brukes i dag.

I forsøket på å beregne kraften til en enkelt hest begynte Watt med å se møllehester på jobb. Festet til eikene festet til møllens sentrale maskindrivaksel, snudde hestene akselen ved å gå i en sirkel på 24 fot i diameter, omtrent 144 ganger på en time. Watt estimerte at hver hest presset med en kraft på 180 pund.

Dette førte til at Watt beregnet at én hestekrefter tilsvarte at én hest utførte 33 000 fot-pund arbeid på ett minutt. For å komme til denne konklusjonen, avbildet Watt en enkelt hest som løfter en 33-kilos bøtte med vann fra bunnen av en 1000 fot dyp brønn på 60 sekunder. Den mengden arbeid, konkluderte Watt, tilsvarte én hestekrefter.

I 1804 hadde Watts dampmotor erstattet Newcomen-motoren, noe som førte direkte til oppfinnelsen av det første dampdrevne lokomotivet.

Å, og ja, begrepet watt, som en standard måleenhet for elektrisk og mekanisk kraft som vises i nesten hver eneste lyspære som selges i dag, ble navngitt til ære for den samme James Watt i 1882.

Ironisk nok tilsvarer imidlertid ikke én watt én hestekrefter. I stedet tilsvarer 1000 watt (1,0 kilowatt) 1,3 hestekrefter, og en 60-watts lyspære bruker 0,08 hestekrefter, eller 1,0 hestekrefter tilsvarer 746 watt.

Watt gikk glipp av den sanne 'hestekreften'

Ved å vurdere dampmotorene sine til 10 hestekrefter, hadde Watt gjort en liten feil. Han hadde basert matematikken sin på kraften til Shetland eller pit-ponnier som, på grunn av sin minimale størrelse, vanligvis ble brukt til å trekke vogner gjennom sjaktene til kullgruver.

En velkjent beregning på den tiden, en pit-ponni kunne dra en vogn fylt med 220 pund kull 100 fot opp en gruveaksel på 1 minutt, eller 22 000 lb-ft per minutt. Watt antok da feilaktig at vanlige hester må være minst 50 % sterkere enn pit-ponnier, og dermed utgjør en hestekrefter lik 33 000 lb-ft per minutt. Faktisk er en standardhest bare litt kraftigere enn en pitponni eller lik ca 0,7 hestekrefter som målt i dag.

Første amerikanskbygde damplokomotiv

I de tidlige dagene av amerikansk jernbane, ble damplokomotiver, som de som var basert på Watts dampmotor, ansett som for farlige, svake og upålitelige til å kunne stole på med transport av menneskelige passasjerer. Til slutt, i 1827, Baltimore og Ohio Railroad Company, B&O , ble innvilget det første amerikanske charteret for å transportere både gods og passasjerer ved hjelp av dampdrevne lokomotiver.

Til tross for å ha charteret, slet B&O med å finne en dampmaskin som var i stand til å reise over bratte bakker og ulendt terreng, noe som tvang selskapet til å stole hovedsakelig på hestetrukne tog.

Til unnsetning kom industrimannen Peter Cooper som tilbød seg å designe og bygge, uten kostnad for B&O, et damplokomotiv han hevdet ville gjøre hestetrukne jernbanevogner utdaterte. Coopers skapelse, den berømte Tom Thumb ble det første amerikanskbygde damplokomotivet som kjørte på en kommersielt drevet, offentlig jernbane.

Replika av Baltimore & Ohio's Early Steam Engine, Tom Thumb Beside a Modern Diesel Locomotive. Wikimedia Commons / Public Domain

Som designet av Cooper, var Tom Thumb et firehjuls (0-4-0) lokomotiv med en vertikal, kullfyrt vannkjele og vertikalt monterte sylindre som drev hjulene på en av akslene. Lokomotivet veide rundt 810 pund og var preget av en rekke improvisasjoner, inkludert kjelerør laget av rifleløp.

Selvfølgelig var det et motiv bak Coopers tilsynelatende generøsitet. Han hadde tilfeldigvis en dekar-på-acre med land som ligger langs B&Os foreslåtte ruter, hvis verdi ville vokse eksponentielt dersom jernbanen, drevet av Tom Thumb-damplokomotivene hans, skulle lykkes.

Hest vs. Steam Race

Den 28. august 1830 gjennomgikk Coopers Tom Thumb ytelsestesting på B&O-banene utenfor Baltimore, Maryland, da et hestetrukket tog stoppet ved siden av på de tilstøtende sporene. Føreren av det hestetrukne toget kastet et respektløst blikk på den dampdrevne maskinen og utfordret Tom Thumb til et løp. Da Cooper så på å vinne et slikt arrangement som et flott og gratis reklameutstillingsvindu for motoren hans, aksepterte Cooper ivrig og løpet var i gang.

Tom Thumb dampet raskt til en stor og voksende ledelse, men da en av drivremmene gikk i stykker, og stoppet damplokomotivet, vant det gamle pålitelige hestetrukne toget løpet.

B&O tar i bruk damplokamotiver

Mens han hadde tapt slaget, vant Cooper krigen. Ledere av B&O hadde blitt så imponert over motorens hastighet og kraft at de bestemte seg for å begynne å bruke damplokomotivene hans på alle togene deres.

Mens den fraktet passasjerer til minst mars 1831, ble Tom Thumb aldri satt i vanlig kommersiell tjeneste og ble berget for deler i 1834.

B&O vokste til å bli en av de største og mest økonomisk vellykkede jernbanene i USA. Peter Cooper tjente godt på salg av dampmaskiner og land til jernbanen, og nøt en lang karriere som investor og filantrop. I 1859 ble penger donert av Cooper brukt til å åpne Cooper Union for the Advancement of Science and Art i New York City .