Nykyään on yleisesti tiedossa, että termi “hevosvoimaa” viittaa moottorin tehoon. Olemme tulleet olettamaan, että auto, jolla on 400 hevosvoiman moottori, menee nopeammin kuin auto, jolla on 130 hevosvoiman moottori. Mutta kunnioittaen jaloastetta, jotkut eläimet ovat vahvempia. Miksi emme esimerkiksi kerskaa tänään moottorimme ”häränvoimaa” tai ”härkävoimaa”?
Skotlantilainen insinööri James Watt tiesi, että hänellä oli hyvä asia mennä 1760-luvun lopulla, kun hän keksi huomattavasti parannetun version ensimmäisestä kaupallisesti saatavasta höyrykoneesta Thomas Newcomen oli suunnitellut vuonna 1712. Lisäämällä erillisen lauhduttimen, Wattin suunnittelu eliminoi Newcomenin höyrykoneen vaatimat vakiohiilen jäähdytys- ja uudelleenlämmitysjaksot.
Sen lisäksi, että Watt oli taitava keksijä, hän oli myös omistautunut realisti. Hän tiesi, että voidakseen menestyä kekseliäisyydestään, hänen piti tosiasiallisesti myydä uusi höyrykone - paljon ihmisille.
Joten, Watt palasi takaisin töihin, tällä kertaa "keksimään" yksinkertaisen tavan selittää parannetun höyrykoneensa voima tavalla, jonka potentiaaliset asiakkaat voivat helposti ymmärtää.
Watt tiesi, että suurin osa Newcomenin höyrykoneita omistavista ihmisistä käytti niitä tehtäviin, joihin sisältyy raskaiden esineiden vetäminen, työntäminen tai nostaminen, Watt muistutti katkelma varhaisesta kirjasta, jossa kirjoittaja oli laskenut mekaanisten ”moottorien” potentiaalisen energiantuoton, jota voitaisiin käyttää hevosten korvaamiseen sellaisia työpaikkoja.
Hänen 1702-kirjassaan Kaivostyön ystävä, Englantilainen keksijä ja insinööri Thomas Savery on kirjoittanut: ”Joten moottori, joka nostaa yhtä paljon vettä kuin kaksi hevosta, työskentelee yhdessä kerrallaan sellaisessa työssä voi tehdä, ja jota varten on jatkuvasti pidettävä kymmenen tai kaksitoista hevosta saman tekemiseksi. Sitten sanon, että tällainen moottori voidaan tehdä riittävän suureksi suorittamaan tarvittava työ kahdeksan, kymmenen, viisitoista tai kaksikymmentä hevosta käytettäessä, jotta sitä voidaan jatkuvasti ylläpitää ja pitää yllä tällaisen työn tekemiseksi... ”
Suoritettuaan erittäin karkeita laskelmia, Watt päätti väittää, että vain yksi hänen parannetuista höyrykoneistaan voisi tuottaa tarpeeksi tehoa korvaamaan kymmenen kärryä vetävää hevosta - tai 10 ”hevosvoimaa”.
Voila! Wattin höyrymoottoriliiketoiminnan kasvaessa kilpailijat alkoivat mainostaa moottoriensa tehoa "hevosvoimana", jolloin termistä tuli moottorin tehon vakiomitta, jota edelleen käytetään.
Vuoteen 1804 mennessä Watt-höyrykone oli korvannut Newcomen-moottorin, mikä johti suoraan ensimmäisen höyrykäyttöisen veturin keksintöön.
Voi, ja kyllä, termi “watt”, kuten normaali sähkö- ja mekaanisen tehon mittayksikkö, joka esiintyy melkein jokaisessa tänään myytävässä lampussa, nimettiin saman James Wattin kunniaksi vuonna 1882.
Watt menetti todellisen hevosvoiman
Arvioidessaan höyrykoneitaan 10 hevosvoimalla, Watt oli tehnyt pienen virheen. Hän oli perustanut matematiikansa Shetlannin tai ”kuoppiponien” voimiin, joita pienen koon takia yleensä käytettiin kärryjen vetämiseen hiilikaivoksien akseleiden läpi.
Tunnettu laskelma tuolloin yksi kaivosponi saattoi vetää yhden kärryn, joka oli täytetty 220 kilolla kivihiiltä 100 jalkaa ylöspäin miina-akseliin 1 minuutissa tai 22 000 naulaa minuutissa. Watt oletsi sitten väärin, että tavallisten hevosten on oltava vähintään 50% vahvempia kuin pit Ponit, jolloin yhden hevosvoiman on oltava 33 000 lb-ft minuutissa. Itse asiassa tavallinen hevonen on vain hiukan voimakkaampi kuin pitoponi tai yhtä suuri kuin noin 0,7 hevosvoimaa tänään mitattuna.
Kuuluisassa hevoskilpailussa vs. Höyry, hevonen voittaa
Amerikkalaisen rautatieyrityksen alkuaikoina höyryveturit, kuten Wattin höyryyn perustuvat moottoria, pidettiin liian vaarallisina, heikoina ja epäluotettavina, jotta niitä voitaisiin luottaa ihmisten kuljettamiseen matkustajia. Viimeinkin vuonna 1827 Baltimore ja Ohio Railroad Company, the B&O, sai ensimmäisen Yhdysvaltain peruskirjan sekä rahtien että matkustajien kuljettamiseksi höyryvetureilla.
Huolimatta peruskirjasta, B&O kamppaili löytääkseen höyrykoneen, joka kykenee kulkemaan jyrkien kukkuloiden ja epätasaisen maaston yli, pakottaen yrityksen luottamaan pääasiassa hevosvetoisiin juniin.
Pelastamiseen tuli teollisuusmies Peter Cooper, joka tarjosi suunnittelemaan ja rakentamaan ilmaiseksi B&O: lle höyryveturin, jonka hän väitti tekevän hevosvetoiset vanteet. Cooperin luominen, kuuluisa “Tom Thumb”Tuli ensimmäinen amerikkalaisten rakentama höyryveturi, joka kulkee kaupallisesti liikennöidyllä julkisella rautateellä.
Cooperin suunnittelema Tom Thumb oli nelipyöräinen (0-4-0) veturi, jossa oli pystysuora, hiilipolttovesikattila ja pystysuoraan asennetut sylinterit, jotka vetivät pyöriä yhdellä akselista. Noin 810 kiloa painavalle veturille oli ominaista joukko improvisaatioita, mukaan lukien kivääritynnyreistä valmistetut kattilaputket.
Tietenkin, Cooperin ilmeisellä anteliaisudella oli motiivi. Hän vain sattui omistamaan acre-upon-acre maata, joka sijaitsee B & O: n ehdottamien reittien varrella, arvon joka kasvaisi eksponentiaalisesti, jos rautatie, jota käyttävät hänen Tom Thumb -höyryveturit, onnistua.
Cooperin Tom Thumbille tehtiin 28. elokuuta 1830 suorituskykytesti B & O-raiteilla Baltimoren, Marylandin ulkopuolella, kun hevosvetoinen juna pysähtyi vierekkäisten raiteiden viereen. Heittämällä höyrykäyttöisen koneen epäkunnioittavalla silmällä, hevosvetoisen junan kuljettaja haastoi Tom Thumbin kilpailuun. Cooper näki voittavansa tällaisen tapahtuman moottorinsa loistavana ja ilmaisena mainosnäyttelynä, ja Cooper hyväksyi innokkaasti ja kilpailu oli käynnissä.
Tom Thumb höyrysti nopeasti suureen ja kasvavaan lyijyyn, mutta kun yksi sen käyttöhihnoista rikkoi ja höyryveturi pysähtyi, vanha luotettava hevosvetoinen juna voitti kilpailun.
Vaikka hän oli hävinnyt taistelun, Cooper voitti sodan. B & B: n johtajat olivat vaikuttaneet moottorin nopeudesta ja voimasta niin paljon, että he päättivät alkaa käyttää hänen höyryveturiään kaikissa junissaan.
Vaikka Tom Thumb kuljetti matkustajia ainakin maaliskuuhun 1831 asti, sitä ei koskaan asetettu säännölliseen kaupalliseen palveluun ja se pelastettiin osiin vuonna 1834.
B&O: sta kasvoi yksi suurimmista ja taloudellisesti menestyneimmistä rautateistä Yhdysvalloissa. Peter Cooper sai pitkälle uransa sijoittajana ja hyväntekeväisyyspiirtäjänä, koska se hyötyi komeasti höyrykoneidensa ja maa-alueidensa myynnistä rautatielle. Vuonna 1859 Cooperin lahjoittamat rahat käytettiin avaamaan Cooper Union tieteen ja taiteen edistämiseksi New Yorkissa.