Diskussion:RAC Horsepower

message: „RAC h.p. ist eine veraltete Maßeinheit für die Leistung von Hubkolben-Verbrennungsmotoren“. Nein, das ist sachlich falsch. RAC h.p. ist ein Flächenmaß zur Besteuerung von Kraftfahrzeugen. Die Dimension muss also L2 sein, nicht M·L2·T−3.
Denn:
\text{RAC h.p.}=\frac{d^2\times n}{2{,}5}
*d= Länge
*n= dimensionslos
→ RAC h.p. ist eine Fläche!
:::::Meine Antwort: Nein, Johannes, hier liegst Du schon im Kern falsch. Und dieser Fehler zieht sich nach meinem Eindruck durch weite Teile Deiner Ausführungen. Du fokussierst Dich hier fälschlich auf den Divident/Zähler und dessen Dimension. (Mit-)Entscheidend ist aber der Divisor (Teiler/Nenner) 2,5: 
:::::* Objektiv: Bei näherer Betrachtung ist der Divisor (Teiler/Nenner) 2,5 nicht dimensionslos. Das wird insbesondere im Abschnitt RAC Horsepower #Die Herleitung des konstanten Divisors 2,5 umfassend erläutert, ferner in dem Diskussionsabschnitt unmittelbar über Deinem: Diskussion:RAC Horsepower #Physikalische Einheit der Leistung?. In dem Divisor stecken also einerseits der (als gegeben/fix angenommene) mittlere Arbeitsdruck im Zylinder (in der dortigen Herleitung als pm bezeichnet) sowie andererseits die (gleichfalls als gegeben/fix angenommene) mittlere Kolbengeschwindigkeit (dort als Produkt 2 × h (für Kolbenhub) × Upm (Drehzahl)), jeweils bei Höchstleistung (in ihren damals üblichen [britischen] Einheiten). Zusammen mit der Dimension für die Fläche (im Divident/Zähler) ergibt das dann die "Leistung" als "Horsepower" (Pferdestärke) (im Sinne des Royal Automobile Club und damit in Abgrenzung zu den anderen, teils späteren Formeln/Methoden der ALAM, SAE, CUNA, DIN ….).
:::::* Subjektiv: Du blendest die subjektive Zielsetzung des RAC und seiner damals hoch angesehenen Ingenieure aus. Sie wollten nicht bloß eine Fläche berechnen (das konnten viele andere bereits Jahrhunderte vor ihnen), sondern bewusst die Motorleistung ermitteln und haben die ja auch im Ergebnis für die technischen Gegebenheiten um 1906 und kurz danach recht genau getroffen, passend für kurzhubige und langhubige Motoren, Automobile und Motorräder, halt alles, was sich mit Hubkolben-Verbrennungsmotoren bewegen ließ. Sie haben damit zugleich "Blender" entlarvt, die die Aufbruchsstimmung kurz nach der Jahrhundertwende nutzen wollten und mit unrealistisch hohen Motorleistungen warben. Die Formel später zur Grundlage der Kraftfahrzeugbesteuerung zu machen, war ja letztlich nur ein "Abfallprodukt".
:::::* Konkret zur Einfügung der Dimension in die Infobox: Ich tat mich zugegebenermaßen auch etwas schwer, die Infobox zu befüllen, insbesondere weil der RAC bestimmte Faktoren als gegeben/fix angenommen hat, also in gewisser Weise nicht konkret im Einzelfall gemessen, sondern verallgemeinert hat. Tatsächlich gab es um 1906 aber kaum Schwankungsbreiten der verschiedenen Hersteller bei den Punkten mittlerer Arbeitsdruck und mittlere Kolbengeschwindigkeit bei Höchstleistung, so dass die Vorgehensweise des RAC, hier zu verallgemeinern, nachvollziehbar ist. Diesen betreffenden Infobox-Eintrag in seiner bis heute gültigen Form nahm Benutzer:Kein Einstein noch 2016 vor, der nach meinem Eindruck in wissenschaftlichen Fragen sehr beschlagen ist, und zwar aufgrund der Diskussion im Abschnitt hier drüber, siehe diesen Edit. Die von ihm eingefügte Dimension M·L2·T−3 ist nach alledem nach meinem Verständnis zutreffend, da letztlich alle klassischen Bestandteile der Leistungs-Definition und deren Dimensionen in der Formel berücksichtigt sind. --Roland Rattfink (Diskussion) 16:11, 24. Aug. 2021 (CEST)
replies: text: Dann fehlt aber die korrekte Bemaßung im Nenner. Und selbst dann, wenn die Dimension Kubikzeit pro Masse sein soll, gibt es keine geeignete imperiale Maßeinheit der Masse (angenommen dass hier alle mit normalen Sekunden rechnen); 2,5 Kubiksekunden pro Pound, Stone, Ounce, Short ton, Hundredweight und Long ton passen alle nicht, weil bei einer vorgegebenen Fläche in Quadratzoll (im Vergleich zum Quadratmeter sehr klein!) eine entsprechend kleine Masse gewählt werden muss – wenn ich mich nicht komplett vertan habe, dann 1 hp=1,06 lb·in2·s−3, also beim Faktor 2,5 → m≈192 g – welche angloamerikansiche Masseeinheit hat eine Masse von 192 g? Ich kenne keine. Auch glaube ich nicht, dass dieser Ansatz gewählt wurde, weil er zu kompliziert zu rechnen ist. Es muss also ein Flächenmaß sein, das zum Schätzen geeignet ist: Der mit der Formel errechnete Zahlenwert der Fläche ist ident mit dem Zahlenwert der Leistung. Die Fläche ist aber keine Leistung. Viele Grüße, --Johannes (Diskussion) (Aktivität) (Schwerpunkte) 00:18, 28. Aug. 2021 (CEST)
thread_title:  Einleitung und Infobox 

message: *„Bei Angabe der Zylinderbohrung in Millimeter sollte durch 1613 geteilt werden“
Für einen VW EA 189 (siehe Abschnitt darunter)
P= 2,04 \cdot \pi \cdot 81^2 \cdot 4^{-1} \cdot 95,5 \cdot 2000 \cdot 2^{-1} \cdot 4 \cdot 33.000^{-1} \cdot 1613^{-1} \approx 0,23
0,23 \neq 90 \rightarrow \, \lnot Bei Angabe der Zylinderbohrung in Millimeter sollte durch 1613 geteilt werden
:::Meine Antwort: Dein Beispiel, den vierzylindrigen Motor VW EA189 zu Vergleichszwecken heranzuziehen, finde ich im Kern praktikabel, da er – jedenfalls in der langhubigen 2,0-Liter-Ausführung mit B × H (Bohrung mal Hub) von 81,0 × 95,5 mm (etwa 3,19 × 3,76 Inch) – ähnliche Abmessungen hatte, wie sie schon um 1910 gebräuchlich waren.
:::* Ich verstehe jedoch nicht, was Du dann rechnest!? (Du scheinst da zwei Dinge miteinander zu vermischen und Werte reinzupacken, die jedenfalls an dieser Stelle fehl am Platze sind.)
:::* Der zitierte, von Dir in Frage gestellte Satz, befindet sich umseitig im Abschnitt RAC Horsepower #Die_Berechnungsformel. Die Grundformel für Maße in Inch lautet: RAC h.p. = d² × n / 2,5. Angewendet auf die Maße des VW-Motors: 3,19² × 4 / 2,5 = 16,28 h.p. nach RAC-Formel. Modifiziert für Maße in Millimeter lautet die Formel: RAC h.p. = d² × n / 1613. Wiederum angewendet auf die Maße des VW-Motors: 81² × 4 / 1613 = 16,27 h.p. nach RAC-Formel. Soweit, so klar – jedenfalls für mich. Ein Vierzylindermotor mit den Zylinderabmessungen des VW EA189 hätte also um 1906 und später nach der RAC-Formel gut 16 h.p. Leistung gehabt. Die geringe Abweichung zwischen den beiden vorgenannten Formeln ergibt sich aus den Rundungsdifferenzen bei der Umrechnung von Millimeter in Inch und (minimal) dem Umstand, dass 1613 – wie im Abschnitt ausgeführt – bereits minimal aufgerundet ist (von den mathematisch genauen 1612,9).
:::* Dass der von Dir herangezogene VW-Motor – als Zweiliter-Vierzylinder eingesetzt von 2007 bis 2016 – je nach Ausführung tatsächlich zwischen 84 bis 177 DIN-PS leistet, verwundert natürlich nicht: Zum einen ist es ein Turbodiesel, also mit Aufladung, zum anderen haben wir den technischen Fortschritt: Der mittlere Arbeitsdruck bei Höchstleistung dürfte deutlich über den vom RAC als fix angenommenen (umgerechneten) 6,3 bar liegen, die mittlere Kolbengeschwindigkeit bei Höchstleistung über dem damals als Standard festgelegten 5,08 Metern pro Sekunde; und die Leistungsverluste im Antrieb sollten natürlich auch deutlich geringer sein.
:::* Der zitierte, von Dir in Frage gestellte Satz ist übrigens – in übersetzter Form – ein Textteil, der vom derzeitigen Einzelnachweis 3 abgedeckt ist, dem Red Book von 1914, hier nochmal der Link auf die entsprechende Seite bei gracesguide.com (ganz unten). --Roland Rattfink (Diskussion) 17:41, 24. Aug. 2021 (CEST)
replies: text: Tatsächlich ist mir da ein Fehler unterlaufen. Richtig ist P=d²n/1613. Ich habe die falsche Formel verwendet. Viele Grüße, --Johannes (Diskussion) (Aktivität) (Schwerpunkte) 21:05, 24. Aug. 2021 (CEST)
thread_title:  Die Berechnungsformel 

message: *„[Es] waren noch keine hinreichend genauen, leicht zu bedienenden und kostengünstigen Motorenprüfstände zur Ermittlung der physikalischen Einheit Pferdestärke verbreitet“ → das stimmt zwar, aber das stimmt immer, denn diese Bestimmung erfordert Personeneigenschaften, die ein Motorenprüfstand nicht haben kann. Also ist es nicht sinnvoll, das explizit zu erwähnen. Gemeint ist, dass der Motorenprüfstand den Wert der Leistung nicht exakt bestimmen kann.
:::Meine Antwort: Laien dürften sich m. E. fragen: „Warum soll ich die Motorleistung kompliziert und abstrakt ausrechnen? Warum messe ich sie nicht einfach?“ – Da ist m. E. der Hinweis schon angebracht, dass taugliche Motorenprüfstände zur Ermittlung der Höchstleistung eines Motors (oder solcher Daten, aus denen ich die Höchstleistung ableiten kann,) damals um 1906 schlicht (noch) nicht existierten; daher auch die Bebilderung mit dem Leistungsprüfstand von Heenan & Froude von 1937 und dem Motorenprüfstand von Horiba von etwa 2007. Deine weitergehende Kritik verstehe ich leider nicht: Was sollen erforderliche Personeneigenschaften bei der Ermittlung der Motorleistung sein? Ein moderner Motorenprüfstand zur Leistungsmessung wirft mir doch ein komplettes Leistungsdiagramm als Kurve mit der Leistung auf der x-Achse und der Drehzahl auf der y-Achse aus (und dokumentiert idealerweise die Lufttemperatur und den -druck der Umgebung, die Luftfeuchtigkeit und die Sauerstoffsättigung). Allerdings erscheint mir meine damalige Formulierung heute sprachlich etwas sperrig; schlichter und damit besser wäre vielleicht: „… zur Ermittlung der Höchstleistung eines Motors ….“ --Roland Rattfink (Diskussion) 17:33, 26. Aug. 2021 (CEST)
replies: text: Ein Motorenprüfstand kann nicht ermitteln, was eine physikalische Einheit ist, das können nur Personen (qualitative Eigenschaftsbestimmung). Leistungsprüfstände messen den Wert der Leistung (quantitative Eigenschaftsbestimmung). --Johannes (Diskussion) (Aktivität) (Schwerpunkte) 00:31, 28. Aug. 2021 (CEST)
replies: text: Meine Antwort: Wieso schon wieder? Ich wüsste jetzt nicht, wo es zuvor bereits moniert worden wäre. Und warum soll Brems-PS nicht richtig sein? In den angegebenen englischsprachigen Quellen ist regelmäßig von „brake horsepower“ die Rede und die m. E. sprachlich wie technisch korrekte Übersetzung davon ins Deutsche ist „Brems-PS“. Dabei verstehe ich darunter das in Horsepower #Varianten nach Zweck Erläuterte: Brake Horsepower (bhp, hp): An einer Maschine oder einer Welle mittels Bremse (Bremsmoment) und Drehzahlmesser gemessene Leistung. Die an der Kurbelwelle gemessene Leistung wird oft bei Kraftfahrzeugmotoren angegeben. Dein Vorschlag Nennleistung bringt da nach meinem Verständnis keinen Vorteil, im Gegenteil: Als Nennleistung wird die vom Hersteller angegebene („genannte“) Leistung eines Geräts … bezeichnet, die diese umsetzen (aufnehmen) oder generieren (abgeben) können. Genau das war ja damals das Problem: Dass Hersteller mitunter Phantasiewerte nannten. Es ging dem RAC aber gerade um Kontrolle der Hersteller, Prüfung ihrer Angaben auf Schlüssigkeit, Reproduzierbarkeit von Messergebnissen und schlussendlich die Schaffung einer Formel, die eine neutrale, realistische Einschätzung der Motorleistung mit Papier und Bleistift ohne Messen und Zerlegen des Motors ermöglichen sollte und die dies für eine gewisse, kurze Zeit ja auch schaffte. --Roland Rattfink (Diskussion) 17:33, 26. Aug. 2021 (CEST)
replies: text: Die sinnvollste Übersetzung für den Begriff Brake Horsepower ist vielleicht Nutzleistung. Brems-PS impliziert aber PS → eine andere Maßeinheit. --Johannes (Diskussion) (Aktivität) (Schwerpunkte) 00:31, 28. Aug. 2021 (CEST)

text: Meine Antwort: Jein: Du machst es Dir m. E. in zwei wesentlichen Punkten zu einfach. Erstens: Damals gab es eben nicht die eine Pferdestärke. Die von Dir genannte Formel beschreibt die „metrische Pferdestärke“ (metric horsepower), wie sie in Kontinentaleuropa gebräuchlich war/ist. Im anglo-amerikanischen Raum herrschte dagegen die „imperiale“ oder „mechanische Pferdestärke“ (imperial oder mechanical horsepower) vor, die eben nicht von 75 Kilogramm, sondern 33.000 angloamerikanischen Pfund ausging. Du beschreibst es ja selbst in „Deinem“ Artikel Horsepower #Unterschied zur Pferdestärke, wenn auch m. E. vielleicht ein wenig mit der deutschen/kontinentaleuropäischen Brille gesehen. Zweitens: Messung am Schwungrad, Messung an den Rädern oder Berechnung einer indizierten Leistung war ja nur ein Streitpunkt von mehreren. Je nach Breitengrad oder Höhe über dem Meeresspiegel variiert die Gravitation und das hat Auswirkungen auf den Leistungswert, Du beschreibst es ja wiederum selbst in „Deinem“ Artikel Horsepower #Definitionsschwäche, wo Du internationale Wissenschaftskongresse unter anderem dazu von 1889, 1901 und 1911 anführst, die das Problem letztlich nicht vollständig lösten. Und letztlich variiert die Motorleistung ja auch je nach Umgebungstemperatur und -luftdruck, je nach Luftfeuchtigkeit oder Sauerstoffsättigung. Präzisierungen schafften dazu ja beispielsweise erst die Regeln zur DIN-PS. Bei den damaligen Leistungswerten mag sich das vielleicht nicht in den Zahlenwerten niedergeschlagen haben (zumal es ja ohnehin noch grobe Fertigungstoleranzen mit daraus resultierenden Leistungsunterschieden gab), es wurde aber dennoch in den Wisschenschaftskreisen schon diskutiert. Das Thema wurde im übrigen auch schon in dem Disk.-Abschnitt über Deinem angeschnitten. Ich gebe Dir aber insoweit Recht, dass der Satz sprachlich vielleicht zu eng gefasst ist, besser wäre vielleicht: „Ebenso unklar war, unter welchen Rahmenbedingungen die Pferdestärke als Einheit der Leistung gemessen bzw. berechnet werden sollte.“ (mit nachfolgender stichpunktartiger Aufzählung der damals strittigen Punkte). --Roland Rattfink (Diskussion) 17:33, 26. Aug. 2021 (CEST)
replies: text: Du darfst nicht die Norm der Messung als solche mit der Definition der Maßeinheit verwechseln. Die Norm der Messung (z. B. ISO 1585) sieht vor, wo die Leistung gemessen wird und welche äußeren Parameter für Luftdruck, Temperatur usw. gelten sollen. Sie sieht auch die Maßeinheit vor, in der die Angabe erfolgen soll (hier kW). Was aber ein kW denn genau ist, definiert die Norm ja nicht. RAC Horsepower ist im Prinzip auch nur eine (wenn auch recht primitive) Norm der Leistungsermittlung – die Leistung wird nicht gemessen, sondern über eine Fläche approximiert. Die vorgegebene Maßeinheit ist Horsepower. Das RAC-System würde auch ohneweiters für kW oder PS funktionieren, dafür müsste halt der Divisor entsprechend geändert werden (3,35 für kW und 2,47 für PS). Viele Grüße, --Johannes (Diskussion) (Aktivität) (Schwerpunkte) 00:26, 29. Aug. 2021 (CEST)

text: Meine Antwort: Sicher, es gibt Faustformeln, die in einem gewissen Rahmen eine grobe Abschätzung ermöglichen, die Leistung konkret/genau berechnen zu wollen ist nochmal was anderes, und heute haben wir natürlich sehr genaue Messmöglichkeiten. Ich denke, der Satz gibt das zutreffend wieder. Zumal: Damals ähnelten sich alle Motoren recht stark (Verhältnis Bohrung/Hub, Vergaser, Lage der Ein- und Auslassventile und ggf. deren Steuerung); heute sind wir eine große Bandbreite von Verbrennungsmotoren mit riesigen Spannweiten bei Leistung, Drehmoment und Verbrauch gewohnt: Bei einem Motor mit drei Liter Hubraum kann man einerseits an den Mercedes-Benz OM 617 aus dem Mercedes-Benz 240 D 3.0 (W 115) mit seinen 59 kW (80 PS) denken, aber auch die beinahe achtmal so starken Formel-1-Motoren der Sauger-Ära. Den strittigen Satz könnte man ggf. durch den Zusatz „möglicherweise“ (skurril anmutende …) relativieren. --Roland Rattfink (Diskussion) 17:33, 26. Aug. 2021 (CEST)
replies: text: Tatsächlich sind die Messmöglichkeiten nur, ich sage mal ausreichend genau. Motorenprüfstände sind nicht und müssen nicht hochgenau sein. Verbrennungsmotoren werden meist auch viel primitiver im Modell dargestellt, als sich das Otto Normalverbraucher vorstellt. Aus Vierzylinderreihenmotoren kann man leicht Einzylinder machen und Wankelmotoren kann man als Dreizylinderzweitakthubkolbenmotoren simulieren. Dass die reale Motorleistung auch nicht der Nennleistung entspricht, ist offensichtlich, weil die Nennleistungsbedingungen (Luftdruck, Temperatur usw.) im realen Fahrbetrieb selten erreicht werden. Deswegen muss ich schmunzeln wenn jemand unbedingt den exakten Wert der Motorleistung wissen will (es gibt diesen Wert nicht). Schlimm ist das in der englischsprachigen Wikipedia, wo die Motorleistung von Krafträdern auf zwei Nachkommastellen genau angegeben wird, gemessen am Hinterrad. Das ist natürlich totaler Quatsch, weil es so genau gar nicht funktionieren kann. (Beispiel zum Nachrechnen, wenn wir Drehzahlmessergenauigkeit von ±10/min annehmen: M=konstant über das gesamte Drehzahlband, p_m=1,5 MPa, V_h=600 cm³, n=10000/min; und jetzt einmal für n=9990/min einsetzen (funktioniert auch mit 9998/min)…). Deswegen werden Leistungsangaben fast immer in natürlichen Zahlen gemacht. Viele Grüße, --Johannes (Diskussion) (Aktivität) (Schwerpunkte) 00:55, 29. Aug. 2021 (CEST)
thread_title:  Abstrakte Leistungsermittlung und Vergleichbarkeit als ursprüngliche Ziele