Heute ist allgemein bekannt, dass sich der Begriff „Leistung“ auf die Leistung eines Motors bezieht. Wir gehen davon aus, dass ein Auto mit einem 400-PS-Motor schneller fährt als ein Auto mit einem 130-PS-Motor. Bei allem Respekt vor dem edlen Ross sind einige Tiere stärker. Warum prahlen wir zum Beispiel heute nicht mit der "Ochsenkraft" oder "Bullenkraft" unseres Motors?
Schottischer Ingenieur James Watt wusste, dass er Ende der 1760er Jahre eine gute Sache für ihn hatte, als er eine stark verbesserte Version der ersten im Handel erhältlichen Dampfmaschine entwickelte Thomas Newcomen hatte 1712 entworfen. Durch das Hinzufügen eines separaten Kondensators konnte durch das Watt-Design die konstante Kohleverschwendung beim Kühlen und Wiedererhitzen vermieden werden, die für die Dampfmaschine von Newcomen erforderlich ist.
Watt war nicht nur ein versierter Erfinder, sondern auch ein engagierter Realist. Er wusste, dass er seine neue Dampfmaschine verkaufen musste, um von seinem Einfallsreichtum zu profitieren - an viele Menschen.
Also machte sich Watt wieder an die Arbeit, um diesmal eine einfache Methode zu „erfinden“, um die Leistung seiner verbesserten Dampfmaschine auf eine Weise zu erklären, die seine potenziellen Kunden leicht verstehen konnten.
In dem Wissen, dass die meisten Leute, die die Dampfmaschinen von Newcomen besaßen, sie für Aufgaben wie Ziehen, Schieben oder Heben schwerer Gegenstände verwendeten, erinnerte sich Watt an a Passage aus einem frühen Buch, in dem der Autor die potenzielle Energieabgabe mechanischer „Motoren“ berechnet hatte, für die Pferde ersetzt werden konnten solche Jobs.
In seinem Buch von 1702 Der Freund des Bergmanns, Englischer Erfinder und Ingenieur Thomas Savery hat geschrieben: „Damit ein Motor, der so viel Wasser wie zwei Pferde aufbringt, gleichzeitig zusammenarbeitet in einer solchen Arbeit kann, und für die ständig zehn oder zwölf Pferde gehalten werden müssen, um das gleiche zu tun. Dann sage ich, ein solcher Motor kann groß genug gemacht werden, um die Arbeit zu erledigen, die für den Einsatz von acht, zehn, fünfzehn oder zwanzig Pferden erforderlich ist, um ständig gewartet und für eine solche Arbeit gehalten zu werden… “
Nach einigen sehr groben Berechnungen entschied Watt, zu behaupten, dass nur eine seiner verbesserten Dampfmaschinen genug Leistung produzieren könnte, um 10 von Karren ziehenden Pferden zu ersetzen - oder 10 „Pferdestärken“.
Voila! Als das Dampfmaschinengeschäft von Watt anstieg, begannen seine Konkurrenten, die Leistung ihrer Motoren in „PS“ zu bewerben, was den Begriff zu einem Standardmaß für die heute noch verwendete Motorleistung machte.
Bis 1804 hatte die Dampfmaschine von Watt die Newcomen-Maschine ersetzt, was direkt zur Erfindung der ersten dampfbetriebenen Lokomotive führte.
Oh, und ja, der Begriff „Watt“ als Standardmaßeinheit für elektrische und mechanische Leistung, der in fast jeder heute verkauften Glühbirne vorkommt, wurde 1882 zu Ehren des gleichen James Watt benannt.
Watt hat die wahre "Pferdestärke" verpasst
Bei der Bewertung seiner Dampfmaschinen auf „10 PS“ hatte Watt einen kleinen Fehler gemacht. Er hatte seine Mathematik auf die Kraft der Shetland- oder Grubenponys gestützt, die aufgrund ihrer geringen Größe normalerweise dazu verwendet wurden, Karren durch die Schächte von Kohlengruben zu ziehen.
Nach einer damals bekannten Berechnung könnte ein Grubenpony einen mit 220 Pfund Kohle gefüllten Karren in 1 Minute 100 Fuß auf einen Minenschacht oder 22.000 lb-ft pro Minute schleppen. Watt ging dann fälschlicherweise davon aus, dass normale Pferde mindestens 50% stärker sein müssen als Grubenponys, wodurch eine Pferdestärke 33.000 lb-ft pro Minute entspricht. Tatsächlich ist ein Standardpferd nur geringfügig stärker als ein Grubenpony oder entspricht etwa 0,7 PS, wie heute gemessen.
In einem berühmten Pferderennen vs. Dampf, Pferd gewinnt
In den frühen Tagen der amerikanischen Eisenbahn waren Dampflokomotiven, wie sie auf Watt's Dampf basieren Motor, wurden als zu gefährlich, schwach und unzuverlässig angesehen, um mit dem Transport von Menschen vertraut zu werden Passagiere. Schließlich, im Jahr 1827, die Baltimore and Ohio Railroad Company, das B & O.wurde die erste US-Charter erteilt, die sowohl Fracht als auch Passagiere mit dampfbetriebenen Lokomotiven befördert.
Trotz der Charta bemühte sich das B & O, eine Dampfmaschine zu finden, die über steile Hügel und unwegsames Gelände fahren konnte, und zwang das Unternehmen, sich hauptsächlich auf Pferdezüge zu verlassen.
Zur Rettung kam der Industrielle Peter Cooper, der dem B & O anbot, kostenlos eine Dampflokomotive zu entwerfen und zu bauen, von der er behauptete, dass sie von Pferden gezogene Triebwagen überflüssig machen würde. Coopers Schöpfung, die berühmteDäumlingWurde die erste in Amerika gebaute Dampflokomotive, die auf einer kommerziell betriebenen öffentlichen Eisenbahn fährt.
Wie von Cooper entworfen, war die Tom Thumb eine Allradlokomotive (0-4-0) mit einem vertikalen Kohlekessel und vertikal montierten Zylindern, die die Räder einer der Achsen antrieben. Mit einem Gewicht von etwa 810 Pfund war die Lokomotive durch eine Vielzahl von Improvisationen gekennzeichnet, darunter Kesselrohre aus Gewehrläufen.
Natürlich gab es ein Motiv für Coopers offensichtliche Großzügigkeit. Er besaß zufällig Hektar Land, das sich entlang der von B & O vorgeschlagenen Routen befand die exponentiell wachsen würde, sollte die Eisenbahn, angetrieben von seinen Tom Thumb Dampflokomotiven, gelingen.
Am 28. August 1830 wurde Coopers Tom Thumb auf den B & O-Gleisen außerhalb von Baltimore, Maryland, einer Leistungsprüfung unterzogen, als ein Pferdezug auf den angrenzenden Gleisen anhielt. Der Fahrer des Pferdezuges warf der dampfbetriebenen Maschine einen respektlosen Blick zu und forderte den Tom Thumb zu einem Rennen auf. Cooper sah den Gewinn eines solchen Events als ein großartiges und kostenloses Werbe-Schaufenster für seinen Motor an und nahm es eifrig an, und das Rennen war eröffnet.
Der Tom Thumb dampfte schnell zu einem großen und wachsenden Vorsprung, aber als einer seiner Antriebsriemen brach und die Dampflok zum Stillstand brachte, gewann der alte zuverlässige Pferdezug das Rennen.
Während er die Schlacht verloren hatte, gewann Cooper den Krieg. Die Führungskräfte des B & O waren von der Geschwindigkeit und Leistung seines Motors so beeindruckt, dass sie beschlossen, seine Dampflokomotiven in allen Zügen einzusetzen.
Während der Transport von Passagieren bis mindestens März 1831 wurde der Tom Thumb nie in den regulären kommerziellen Dienst gestellt und 1834 für Teile geborgen.
Das B & O entwickelte sich zu einer der größten und finanziell erfolgreichsten Eisenbahnen in den Vereinigten Staaten. Peter Cooper profitierte vom Verkauf seiner Dampfmaschinen und seines Grundstücks an die Eisenbahn und hatte eine lange Karriere als Investor und Philanthrop. 1859 wurde das von Cooper gespendete Geld zur Eröffnung des Cooper Union zur Förderung von Wissenschaft und Kunst in New York City.