The Origins of the Term, 'Horsepower'

Tegenwoordig is het algemeen bekend geworden dat de term "paardenkracht" verwijst naar het vermogen van een motor. We gaan ervan uit dat een auto met een motor met 400 pk sneller gaat dan een auto met een motor met 130 pk. Maar met alle respect voor het nobele ros, zijn sommige dieren sterker. Waarom we bijvoorbeeld niet opscheppen over de "oxenpower" of "bullpower" van onze motor vandaag?

De Schotse ingenieur James Watt wist dat hij goed was voor hem in de late jaren 1760 toen hij met een sterk verbeterde versie van de eerste commercieel beschikbare stoommachine kwam die Thomas Newcomen in 1712 had ontworpen. Door het toevoegen van een afzonderlijke condensor elimineerde Watt's ontwerp de constante kolen-verspillende cycli van koeling en opwarming vereist door de stoommachine van Newcomen.

Watt was niet alleen een volleerd uitvinder, maar ook een toegewijde realist. Hij wist dat om zijn vindingrijkheid te laten bloeien, hij zijn nieuwe stoommachine moest verkopen - aan veel mensen.

Dus ging Watt weer aan het werk, dit keer om een ​​eenvoudige manier "uit te vinden" om de kracht van zijn verbeterde stoommachine uit te leggen op een manier die zijn potentiële klanten gemakkelijk konden begrijpen.

Wetende dat de meeste mensen die eigenaar waren van de stoommachines van Newcomen ze gebruikten voor taken met betrekking tot het trekken, duwen of tillen van zware objecten, herinnerde Watt zich een passage uit een vroeg boek waarin de auteur de potentiële energie-output van mechanische "motoren" had berekend die zou kunnen worden gebruikt om paarden voor dergelijke banen te vervangen.

In zijn boek The Miner's Friend uit 1702 heeft de Engelse uitvinder en ingenieur Thomas Savery geschreven: “Zodat een motor die zoveel water zal opbrengen als twee paarden, die tegelijkertijd in een dergelijk werk samenwerken, kan doen, en waarvoor moet worden constant tien of twaalf paarden gehouden om hetzelfde te doen. Dan zeg ik, zo'n motor kan groot genoeg worden gemaakt om het werk te doen dat nodig is om acht, tien, vijftien of twintig paarden in dienst te hebben om constant te worden onderhouden en bewaard voor zo'n werk ... "

Na enkele zeer ruwe berekeningen te hebben gedaan, besloot Watt te beweren dat slechts een van zijn verbeterde stoommachines voldoende vermogen kon produceren om 10 paarden met karren - of 10 "paardenkrachten" te vervangen.

Voila! Terwijl de stoommachine-activiteit van Watt groeide, begonnen zijn concurrenten reclame te maken voor het vermogen van hun motoren in "pk", waardoor de term een ​​standaardmaat voor het motorvermogen werd dat nog steeds wordt gebruikt.

In 1804 had de stoommachine van Watt de Newcomen-motor vervangen, wat rechtstreeks leidde tot de uitvinding van de eerste stoomaangedreven locomotief.

Oh, en ja, de term "watt", als een standaard meeteenheid van elektrisch en mechanisch vermogen die bijna elke gloeilamp die vandaag wordt verkocht, werd genoemd ter ere van dezelfde James Watt in 1882.

Watt miste de echte 'paardenkracht'

Bij het beoordelen van zijn stoommachines op "10 pk" had Watt een kleine fout gemaakt. Hij had zijn wiskunde gebaseerd op de kracht van Shetland of "pit" -pony's die, vanwege hun geringe omvang, typisch werden gebruikt om karren door de schachten van kolenmijnen te trekken.

Een bekende berekening op dat moment, een pit-pony kon een kar gevuld met 220 pond steenkool op 100 voet een mijnschacht in 1 minuut vervoeren, of 22.000 pond per minuut. Watt ging er vervolgens ten onrechte van uit dat gewone paarden minstens 50% sterker moeten zijn dan pitpony's, waardoor één pk gelijk is aan 33.000 lb-ft per minuut. In feite is een standaardpaard slechts iets krachtiger dan een pitpony of gelijk aan ongeveer 0,7 pk zoals vandaag gemeten.

In een beroemde race van paard versus stoom wint paard

In de begindagen van de Amerikaanse spoorwegen werden stoomlocomotieven, zoals die op de stoommachine van Watt, als te gevaarlijk, zwak en onbetrouwbaar beschouwd om te worden vertrouwd met het vervoeren van menselijke passagiers. Uiteindelijk kreeg de B&O in 1827 de Baltimore en Ohio Railroad company het eerste Amerikaanse charter om zowel vracht als passagiers te vervoeren met stoomaangedreven locomotieven.

Ondanks het charter had de B&O moeite om een ​​stoommachine te vinden die over steile heuvels en ruw terrein kon rijden, waardoor het bedrijf voornamelijk op paardentreinen moest vertrouwen.

De industrieel Peter Cooper kwam te hulp die bood aan om zonder kosten voor de B&O een stoomlocomotief te ontwerpen en te bouwen waarvan hij beweerde dat deze door paarden getrokken wagons overbodig zou maken. De creatie van Cooper, de beroemde "Tom Thumb", werd de eerste in Amerika gebouwde stoomlocomotief die op een commercieel geëxploiteerde, openbare spoorweg liep.

Replica van de vroege stoommachine van Baltimore en Ohio, Tom Thumb Naast een moderne diesellocomotief. Wikimedia Commons / Public Domain

Zoals ontworpen door Cooper, was de Tom Thumb een vierwielige (0-4-0) locomotief met een verticale, met kolen gestookte waterketel en verticaal gemonteerde cilinders die de wielen op een van de assen aandreven. Met een gewicht van ongeveer 810 pond werd de locomotief gekenmerkt door een groot aantal improvisaties, waaronder ketelbuizen gemaakt van geweerlopen.

Natuurlijk was er een motief achter Coopers schijnbare vrijgevigheid. Hij was toevallig eigenaar van acre-on-acre land gelegen langs de voorgestelde routes van de B & O, waarvan de waarde exponentieel zou groeien als de spoorweg, aangedreven door zijn Tom Thumb stoomlocomotieven, zou slagen.

Op 28 augustus 1830 onderging Cooper's Tom Thumb een prestatietest op de B & O-sporen buiten Baltimore, Maryland, toen een door paarden getrokken trein langs de aangrenzende sporen stopte. De machinegestuurde machine wierp een respectloze blik en daagde de paardentrein uit voor de Tom Thumb voor een race. Cooper zag zo'n evenement winnen als een geweldige en gratis reclamevoorstelling voor zijn motor en accepteerde gretig en de race was begonnen.

De Tom Thumb stoomde snel tot een grote en groeiende voorsprong, maar toen een van zijn aandrijfriemen brak, waardoor de stoomlocomotief tot stilstand kwam, won de oude betrouwbare door paarden getrokken trein de race.

Terwijl hij de strijd had verloren, won Cooper de oorlog. Leidinggevenden van de B&O waren zo onder de indruk van de snelheid en het vermogen van zijn motor dat ze besloten zijn stoomlocomotieven op al hun treinen te gaan gebruiken.

Hoewel het passagiers vervoerde tot ten minste maart 1831, werd de Tom Thumb nooit in reguliere commerciële dienst gebracht en werd hij in 1834 voor onderdelen geborgen.

De B&O groeide uit tot een van de grootste en financieel meest succesvolle spoorwegen in de Verenigde Staten. Peter Cooper profiteerde van de verkoop van zijn stoommachines en land aan de spoorweg en genoot een lange carrière als investeerder en filantroop. In 1859 werd door Cooper geschonken geld gebruikt om de Cooper Union te openen voor de vooruitgang van wetenschap en kunst in New York City.