「馬力」という言葉の由来

ピーター・クーパーの機関車「トム・サム」と馬車の鉄道客車の間のレース、1829年。プリントコレクター/ゲッティイメージズ

今日では、馬力という用語がエンジンの出力を指すことは常識になっています。 400 馬力のエンジンを搭載した車は、130 馬力のエンジンを搭載した車よりも速く走ると想定するようになりました。しかし、高貴な馬に敬意を表して、より強い動物もいます。たとえば、今日、エンジンの牛力や牛力を自慢してみませんか?

ジェームズ・ワットが蒸気機関を改良

スコットランドのエンジニア ジェームズ・ワット 彼は、1760 年代後半に、最初の市販の蒸気エンジンの大幅に改良されたバージョンを思いついたとき、彼にとって良いことが起こることを知っていました。 トーマス・ニューコメン 別個の復水器を追加することにより、ワットの設計は、ニューコメンの蒸気エンジンに必要な冷却と再加熱の絶え間ない石炭浪費サイクルを排除しました。

優れた発明家であるだけでなく、ワットは献身的な現実主義者でもありました。彼は、自分の創意工夫によって成功するためには、新しい蒸気機関を実際に多くの人々に販売しなければならないことを知っていました。

そこで、ワットは仕事に戻りました。今回は、潜在的な顧客が簡単に理解できるように、改良された蒸気エンジンのパワーを説明する簡単な方法を考案しました。

エンジンが馬に取って代わった方法の説明

ニューコメンの蒸気エンジンを所有していたほとんどの人が、重い物を引っ張ったり、押したり、持ち上げたりする作業にそれらを使用していたことを知っていたワットは、初期の本からの一節を思い出しました。そのような仕事のための馬。

彼の 1702 年の著書 The Miner's Friend では、英国の発明家および技術者 トーマス・サヴェリー は次のように書いています: そのような作業で同時に 2 頭の馬と同じ量の水を汲み上げ、同じことをするために常に 10 頭か 12 頭の馬を維持しなければならないエンジンができるように。それから、そのようなエンジンは、8 頭、10 頭、15 頭、または 20 頭の馬を雇うのに必要な作業を行うのに十分な大きさに作られ、そのような作業を行うために常に維持および維持される可能性があります…

「10 馬力」という用語の造語

非常に大まかな計算を行った後、ワットは、彼の改良した蒸気エンジンの 1 台だけで、荷車を引く馬 10 頭、つまり 10 馬力を置き換えるのに十分な電力を生成できると主張することにしました。

出来上がり！ワットの蒸気エンジン事業が急成長するにつれて、競合他社は自社のエンジンの出力を馬力で宣伝し始めたため、この用語は現在でも使用されているエンジン出力の標準的な尺度となっています。

1 頭の馬の力を計算しようとする際、ワットは工場で働く馬を観察することから始めました。馬は工場の中央機械駆動シャフトに取り付けられたスポークに固縛され、直径 24 フィートの円を 1 時間に約 144 回歩くことでシャフトを回転させました。ワットは、各馬が 180 ポンドの力で押していると推定しました。

これにより、ワットは 1 馬力が 1 分間に 33,000 フィート ポンドの仕事をする 1 頭の馬に相当すると計算しました。この結論に到達するために、ワットは 1 頭の馬が深さ 1000 フィートの井戸の底から 33 ポンドのバケツの水を 60 秒で引き上げる様子を想像しました。ワットの結論によると、この作業量は 1 馬力に相当します。

1804 年までに、ワットの蒸気エンジンがニューコメン エンジンに取って代わり、最初の蒸気駆動機関車の発明に直接つながりました。

ああ、そうです、ワットという用語は、今日販売されているほぼすべての電球に見られる電気的および機械的電力の標準測定単位として、1882 年に同じジェームズ ワットに敬意を表して名付けられました。

しかし、皮肉なことに、1 ワットは 1 馬力と等しくありません。代わりに、1000 ワット (1.0 キロワット) は 1.3 馬力に等しく、60 ワットの電球は 0.08 馬力を消費します。つまり、1.0 馬力は 746 ワットに相当します。

ワットは真の「馬力」を見落としていた

蒸気エンジンを 10 馬力と評価する際に、ワットはわずかな誤りを犯していました。彼は、シェトランドまたはピット ポニーの力に基づいて計算を行いました。これらのポニーは、サイズが小さいため、通常、炭鉱の立坑で荷車を引くために使用されていました。

当時よく知られている計算では、1 頭のピット ポニーが 220 ポンドの石炭を積んだ 1 台のカートを 1 分間で 100 フィートの坑道まで運ぶことができました。ワットは、通常の馬はピット ポニーよりも少なくとも 50% 強いはずであると誤って想定したため、1 馬力は毎分 33,000 ポンド フィートに相当することになります。実際、標準的な馬は、ピット ポニーよりもわずかに強力であるか、現在測定されている約 0.7 馬力に相当します。

最初のアメリカ製蒸気機関車

アメリカの鉄道の黎明期、蒸気機関車は、ワットの蒸気機関をベースにしたものと同様に、人間の乗客を輸送するにはあまりにも危険で、弱く、信頼性が低いと考えられていました。最後に、1827 年にボルチモア・アンド・オハイオ鉄道会社が、 B&O 、蒸気機関車を使用して貨物と乗客の両方を輸送する最初の米国のチャーターが付与されました。

チャーターを持っていたにもかかわらず、B&O は急な丘や起伏の多い地形を走行できる蒸気エンジンを見つけるのに苦労し、会社は主に馬車に頼らざるを得なくなりました。

実業家のピーター・クーパーが助けに来て、B&O に無料で蒸気機関車を設計し、製造することを申し出ました。クーパーの創造物、有名な トム・サム 商用の公営鉄道を走る最初のアメリカ製蒸気機関車となった。

ボルチモア & オハイオ州の初期の蒸気機関車、Tom Thumb のレプリカが現代のディーゼル機関車の横にあります。 ウィキメディア コモンズ / パブリック ドメイン

クーパーが設計したように、トム・サム (Tom Thumb) は 4 輪 (0-4-0) の機関車で、石炭を燃料とする垂直の水ボイラーと、車軸の 1 つで車輪を駆動する垂直に取り付けられたシリンダーを備えていた。約 810 ポンドの重さの機関車は、ライフル銃身から作られたボイラー チューブを含む多数の即興が特徴でした。

もちろん、クーパーの見かけ上の寛大さの背後には動機がありました。彼はたまたま、B&O が提案したルート沿いに何エーカーもの土地を所有していました。彼のトム サム蒸気機関車を動力とする鉄道が成功すれば、その価値は指数関数的に増加するでしょう。

馬対蒸気レース

1830 年 8 月 28 日、クーパーのトム サム (Tom Thumb) がメリーランド州ボルチモア郊外の B&O 線路で性能試験を受けていたとき、隣接する線路に馬車が停車しました。馬車の運転手は、蒸気機関車を無礼な目で見ながら、親指トムに競争を挑みました。このようなイベントでの優勝は、彼のエンジンの素晴らしい無料の広告ショーケースであると考え、クーパーは熱心にそれを受け入れ、レースが始まりました。

トム・サムはすぐに蒸気を発し、大きくリードを広げましたが、駆動ベルトの 1 つが壊れて蒸気機関車が停止したとき、古い信頼できる馬車がレースに勝ちました。

B&O が蒸気機関車を採用

彼は戦いに負けたが、クーパーは戦争に勝った。 B&O の幹部は、彼のエンジンの速度と出力に非常に感銘を受け、すべての列車で彼の蒸気機関車を使用することを決定しました。

少なくとも 1831 年 3 月までは乗客を運んでいましたが、トム サムは定期的な商用サービスに投入されることはなく、1834 年に部品のために引き揚げられました。

B&O は、米国で最大かつ最も経済的に成功した鉄道の 1 つに成長しました。ピーター・クーパーは、蒸気機関と土地を鉄道会社に売却して莫大な利益を上げ、投資家および慈善家として長いキャリアを積んできました。 1859 年、クーパーが寄付したお金は、 ニューヨーク市の科学と芸術の進歩のためのクーパー ユニオン .