Astăzi, a devenit cunoscută faptul că termenul „putere de putere” se referă la puterea unui motor. Am ajuns să presupunem că o mașină cu un motor de 400 de cai putere va merge mai repede decât o mașină cu motor de 130 de cai putere. Dar, cu tot respectul pentru stânca nobilă, unele animale sunt mai puternice. De ce, de exemplu, nu ne lăudăm cu „puterea de oxen” sau „cariera” a motorului nostru astăzi?
Inginer scoțian James Watt știa că are un lucru bun pentru el la sfârșitul anilor 1760, când a venit cu o versiune mult îmbunătățită a primei motoare cu aburi disponibile comercial Thomas Newcomen proiectase în 1712. Prin adăugarea unui condensator separat, designul lui Watt a eliminat ciclurile constante de pierdere a cărbunelui de răcire și reîncălzire necesare de motorul cu aburi Newcomen.
Pe lângă faptul că a fost un inventator împlinit, Watt a fost și un realist dedicat. Știa că pentru a putea prospera din ingeniozitatea lui, el trebuia să-și vândă de fapt noua mașină cu aburi - multor oameni.
Așadar, Watt s-a întors la lucru, de această dată pentru a „inventa” un mod simplu de a explica puterea motorului său de abur îmbunătățit, într-un mod pe care potențialii săi clienți îl pot înțelege cu ușurință.
Știind că majoritatea persoanelor care dețineau motoarele cu aburi ale Newcomen le foloseau pentru sarcini care implică tragerea, împingerea sau ridicarea obiectelor grele, Watt a amintit că pasaj dintr-o carte timpurie în care autorul a calculat puterea de energie potențială a „motoarelor” mecanice care ar putea fi utilizate pentru înlocuirea cailor pentru astfel de slujbe.
În cartea sa din 1702 Prietenul minerului, Inventator și inginer englez Thomas Savery a scris: „Așa că un motor care va ridica la fel de multă apă ca doi cai, care lucrează împreună la un moment dat într-o astfel de lucrare, se poate face și pentru care trebuie să se țină constant zece sau doisprezece cai pentru a face același lucru. Apoi spun, un astfel de motor poate fi făcut suficient de mare pentru a face munca necesară pentru a angaja opt, zece, cincisprezece sau douăzeci de cai pentru a fi întreținuți în permanență și păstrați pentru a face o astfel de muncă... "
După ce a făcut niște calcule foarte dure, Watt a decis să pretindă că doar una dintre motoarele sale cu abur îmbunătățite ar putea produce suficientă putere pentru a înlocui 10 cai care trag de căruță - sau 10 „cai putere”.
Voila! Pe măsură ce afacerea cu motoare cu aburi a crescut, concurenții săi au început să facă publicitate puterii motoarelor lor în „cai putere”, făcând astfel termenul o măsură standard a puterii motorului încă folosită în prezent.
Până în 1804, motorul cu aburi Watt a înlocuit motorul Newcomen, ceea ce a dus direct la invenția primei locomotive cu aburi.
Oh, și da, termenul „watt”, ca unitate standard de măsură a puterii electrice și mecanice care apare aproape fiecare bec vândut astăzi, a fost numit în onoarea aceluiași James Watt în 1882.
Watt a lipsit adevărata „putere caută”
Evaluând motoarele cu aburi la „10 cai putere”, Watt a comis o ușoară eroare. El și-a bazat matematica pe puterea Shetland sau poneii „groapă” care, din cauza dimensiunii lor diminutive, erau obișnuit folosiți pentru a trage căruțele prin puțurile minelor de cărbune.
Un calcul bine cunoscut la vremea respectivă, un poneu de groapă ar putea transporta o căruță umplută cu 220lb de cărbune 100 de metri în sus un arbore de mină în 1 minut, sau 22.000 lb-ft pe minut. Watt a presupus atunci incorect că caii obișnuiți trebuie să fie cu cel puțin 50% mai puternici decât poneii de groapă, făcând astfel un potențial egal cu 33.000 lb-ft pe minut. De fapt, un cal standard este doar puțin mai puternic decât un ponei de groapă sau egal cu aproximativ 0,7 cai putere măsurat astăzi.
Într-o faimoasă cursă de cai vs. Steam, câștiguri de cai
În primele zile ale căilor ferate americane, locomotive cu aburi, precum cele bazate pe aburul lui Watt motor, au fost considerate prea periculoase, slabe și lipsite de încredere pentru a avea încredere în transportul uman pasagerilor. În cele din urmă, în 1827, compania de cale ferată Baltimore și Ohio, Bo, a primit primul charter din Statele Unite care a transportat atât marfă cât și pasageri folosind locomotive cu abur.
În ciuda faptului că aveau locația, B&O s-a străduit să găsească o mașină cu aburi capabilă să călătorească pe dealuri abrupte și teren accidentat, obligând compania să se bazeze în principal pe trenurile trase de cai.
La salvare a venit industriașul Peter Cooper, care s-a oferit să proiecteze și să construiască, fără taxă pentru B&O, o locomotivă cu aburi pe care el a afirmat-o că va face cai ferate trase de cai învechite. Creația lui Cooper, faimosul „Tom Thumb”A devenit prima locomotivă cu abur construită în America care circulă pe o cale ferată publică, operată comercial.
Așa cum a fost proiectat de Cooper, Tom Thumb a fost o locomotivă cu patru roți (0-4-0), cu un cazan cu apă pe cărbune și cu cilindri montați vertical care conduceau roțile pe una dintre osii. Cu o greutate de aproximativ 810 kilograme, locomotiva s-a caracterizat printr-o serie de improvizații, inclusiv tuburi de cazan realizate din butoaie de pușcă.
Desigur, a existat un motiv în spatele aparentului generozitate al lui Cooper. Tocmai s-a întâmplat să dețină acre-upon-acre de teren localizat de-a lungul rutelor propuse de B&O, valoarea lui care ar crește exponențial în cazul în care calea ferată, alimentată de locomotivele sale cu aburi Tom Thumb, a reusi.
La 28 august 1830, Tom Thumb, al lui Cooper, a fost supus testării performanței pe pistele B&O din afara Baltimore, Maryland, când un tren trase de cai s-a oprit pe marginea pistelor adiacente. Aruncând mașina cu aburi o privire lipsită de respect, șoferul trenului tras de cai l-a provocat pe Tom Thumb la o cursă. Văzând câștigarea unui astfel de eveniment ca o vitrină de publicitate excelentă și gratuită pentru motorul său, Cooper a acceptat cu nerăbdare și cursa a fost continuată.
Tom Thumb s-a abătut repede către un avânt mare și în creștere, dar când una dintre centurile sale de acțiune s-a rupt, aducând locomotiva cu aburi în stop, vechiul tren de încredere tras de cai a câștigat cursa.
În timp ce el pierduse bătălia, Cooper a câștigat războiul. Conducătorii B&O au fost atât de impresionați de viteza și puterea motorului său, încât au decis să înceapă să folosească locomotivele sale cu aburi pe toate trenurile lor.
În timp ce transporta pasageri până cel puțin în martie 1831, Tom Thumb nu a fost niciodată pus în serviciul comercial regulat și a fost salvat pentru piese în 1834.
B&O a devenit una dintre cele mai mari și cele mai de succes căi ferate din Statele Unite. Profitând frumos de vânzările motoarelor sale cu aburi și de terenuri către calea ferată, Peter Cooper s-a bucurat de o lungă carieră ca investitor și filantrop. În 1859, banii donați de Cooper au fost folosiți pentru deschiderea Cooper Union pentru Promovarea Științei și Artei din New York.