अश्वशक्ति : एंजिने, यंत्रे, विद्युत् चलित्रे (म्हणजे विद्युत् शक्तीचा उपयोग करून यांत्रिक शक्ती उत्पन्न करण्याची साधने) इत्यादींच्या शक्ति-मापनाचे एकक. शक्तीचे मान कार्य करण्याच्या वेगावरून समजते. एक मेट्रिक अश्वशक्ती (अश.) म्हणजे ७५ मी. किग्रॅ. प्रतिसेकंद इतका कार्यवेग (म्हणजे ०·७३५ किवॉ. शक्ती) होय. एक ब्रिटिश अश्वशक्ती म्हणजे दर मिनिटात ३३,००० फूट-पौंड (म्हणजेच ०·७४६ किवॉ.) इतके होणारे कार्य होय [ → एकके व परिमाणे]. ‘अश्वशक्ती’ ही संज्ञा जेम्स वॉट यांनी प्रथम उपयोगात आणली. अश्वशक्तीचे मूल्य त्यांनी चांगल्या सशक्त घोड्यांवर प्रयोग करून ठरविले. हे मूल्य सर्वसाधरण घोडा दिवसभरात करू शकणाऱ्या कार्याच्या सरासरी वेगापेक्षा सु. ५०% जास्त आहे.
वाफेवर चालणाऱ्या तसेच अंतर्ज्वलन (ज्याच्या सिलिंडरामध्येच इंधनाचे ज्वलन होते अशा) एंजिनातील सिलिंडरामध्ये यांत्रिक शक्ती उत्पन्न होते. सिलिंडरामधील वाफेचा किंवा जळणाऱ्या वायूंचा दाब दट्ट्यावर येतो आणि दट्ट्या पुढे ढकलला जात असताना कार्य केले जाते. दर सेकंदात दट्ट्यावर झालेले कार्य मोजून अश्वशक्तीचा हिशेब करतात.
अश्वशक्ती मोजण्याकरिता एका संपूर्ण आवर्तनातील सिलिंडरातील वायूंचे आयतन (घनफळ) व वायूंचा दाब यांचा संबंध दाखविणारा आलेख मिळवावा लागतो. या आलेखास ‘निर्देशित आलेख’ म्हणतात. असा आलेख एंजिन-निर्देशक या उपकरणाने काढता येतो. निर्देशित आलेखाच्या मदतीने मोजलेल्या अश्वशक्तीला ‘निर्देशित अश्वशक्ती (नि. अश.)’ म्हणतात.
आ. १ मध्ये एक प्रकारचा एंजिन-निर्देशक दाखविला आहे. या निर्देशकाचा संबंध एका नळीवाटे एंजिनाच्या सिलिंडराशी जोडलेला असतो. या निर्देशकामध्ये एका सिलिंडरात लहानसा दट्ट्या असून त्याच्या खालच्या बाजूवर एंजिनाच्या सिलिंडरातील वायूचा दाब पडतो. दट्ट्याच्या वरच्या बाजूवर एक प्रमाणबद्ध स्प्रिंग बसवलेली असते व त्या बाजूवर उपकरणाचा लेखकही (आलेख काढणारा भाग) दट्ट्याला जोडलेला असतो. दट्ट्याच्या खालील दाबाच्या प्रमाणात दट्ट्या वर उचलला जातो आणि त्या दाबातील चढउताराप्रमाणे निर्देशकाच्या लेखकाची वर-खाली अशी सरळ रेषेत हालचाल होते. निर्देशकाच्या दुसऱ्या भागात एक दंडगोल डबा त्याच्या उभ्या अक्षाभोवती फिरू शकेल अशा रीतीने बसवलेला असतो. या दंडगोल डब्यावर एक कागद गुंडाळून बसवतात. हा डबा फिरवण्याकरिता डब्याभोवती एका दोरीचा एक ते दीड वळसा दिलेला असतो व ती दोरी एंजिनाच्या दट्ट्याला जोडलेली असते. एंजिनाचा दट्ट्या पुढे सरकत असताना ही दोरी ओढली जाते व त्यामुळे कागद गुंडाळलेला डबा फिरून जवळ-जवळ एक फेरा करतो व डब्याच्या आतील सर्पिल स्प्रिंगेला आवळतो. एंजिनाचा दट्ट्या मागे येताना डब्याच्या आत असलेल्या स्प्रिंगमुळे डबा उलट फिरतो व मूळ जागी येतो. एंजिन चालू झाले म्हणजे डब्याभोवती गुंडाळलेल्या कागदावर लेखकाच्या टोकाने निर्देशक आलेख काढला जातो.
आ. २ मध्ये चार धावांच्या आवर्चनाच्या अंतर्ज्वलन-एंजिनाचा वरील निर्देशकाने मिळणारा निर्देशित आलेख दाखवला आहे. त्यामध्ये १ ते २ वायूंचे चोषण (खेचणे), २ ते ३ वायूंचे संपीडन (दाबून संकोचन करणे), ३ ते ४ वायूंचे पेटणे, ४ ते ५ वांयूचे जळणे व प्रसरण व ५ ते १ जळालेल्या वायूंचे सिलिंडराबाहेर जाणे, अशा क्रिया घडतात.
क्षेत्रफळ क्ष१ हे वायूंनी दट्ट्यावर केलेले कार्य दाखविते व क्ष२ हेदट्ट्याने वायूवर केलेले कार्य दाखविते. म्हणजे क्ष१ उणे क्ष२ एवढे कार्य एंजिनाच्या एका आवर्तनात मिळते. एंजिनाचे एका मिनिटात होणारे फेरे मोजून एंजिनाच्या प्रकारावरून दर मिनिटात होणाऱ्या आवर्तनांची संख्या समजते. क्ष१ उणे क्ष२ या उपयुक्त क्षेत्रफळाला आलेखाच्या पायाच्या लांबीने भागले असता आलेखाची सरासरी उंची, म्हणजे सिलिंडरातील सरासरी परिणामी दाब दस मिळतो व निर्देशित अश्वशक्ती
नि. अक्ष. = दसX क्ष XलXसं या सूत्राने काढता येते.
४५००
यामध्ये दस = दट्ट्यावरील सरासरी परिणामी दाब किग्रॅ./सेंमी.२ क्ष = दट्ट्याचे क्षेत्रफळ चौ. सेंमी. ल = दट्ट्याच्या धावेची लांबी-मी. आणि सं = दर मिनिटात होणाऱ्या आवर्तनांची संख्या आहे.
आ. १ मध्ये दाखविलेला निर्देशक मंदगतीने चालणाऱ्या एंजिनासाठीच योग्य आहे. जलद गतीने चालणाऱ्या एंजिनासाठी निराळ्या प्रकारचा निर्देशक वापरावा लागतो.
शक्तिमापक : एंजिनामध्ये उत्पन्न होणारी सर्व शक्ती बाहेरच्या कार्यासाठी मिळू शकत नाही. एंजिनाच्या सिलिंडरामध्ये व धारव्यांमध्ये (एंजिनाचा फिरणारा दंड योग्य स्थितीत धरून ठेवण्यासाठी असणाऱ्या आधारांमध्ये) घर्षणामुळे काही शक्ती वाया जाते. निर्देशित अश्वशक्तीतून घर्षणाकरिता वाया गेलेली शक्ती वजा केल्यावर उरलेली अश्वशक्ती बाहेरच्या कामाला उपयोगी पडते, तिला ‘उपयुक्त अश्वशक्ती’ (उ. अश.) म्हणतात. उपयुक्त अश्वशक्ती मोजण्याकरिता जी साधने वापरतात, त्यांस ‘शक्तिमापक’ म्हणतात. शक्तिमापकांच्या एका प्रकारात एंजिनाची उपयुक्त शक्ती मोजताना ती शक्तिमापकातच शोषिली जाते. या प्रकारच्या उपकरणाला ‘शोषण-शक्तिमापक’ म्हणतात. शक्तिमापकांच्या दुसऱ्या प्रकारात एंजिनाची उपयुक्त शक्ती मोजताना ती शक्तिमापकामधून पुढे जाते व उपयुक्त कार्यासाठी वापरता येते. या प्रकारच्या उपकरणाला ‘प्रेषण-शक्तिमापक’ म्हणतात.
आ. ३ मध्ये शोषण-जातीचा एक शक्तिमापक दाखवला आहे. त्याला ‘प्रॉनी शक्तिमापक’ म्हणतात. असा शक्तिमापक बॅरन रीश द प्रॉनी या फ्रेंच अभियंत्यांनी १८३९ साली प्रथम तयार केला. यामध्ये एंजिनाच्या भुजादंडावर (म्हणजे मुख्य दंडावर) एक कप्पी बसवून तिच्या भोवती आतल्या बाजूस लाकडी ठोकळे जोडलेला एक लवचिक लोखंडी पट्टा अावळून बसवितात. या पट्ट्याला बाहेरच्या बाजूने एक तरफ जोडलेली असते व त्या तरफेचे खुले टोक वजन मोजण्याच्या काट्यावर टेकवून ठेवलेले असते. एंजिन फिरू लागले म्हणजे लाकडी ठोकळे फिरण्याचा प्रयत्‍न करतात. परंतु ते फिरण्याला मोकळे नसल्याने, त्यांच्यावर येणारे परिबल (म्हणजे फिरविण्याची प्रेरणा) वजन मोजण्याच्या काट्यावर दर्शविले जाते. वरील आकृतीत ठोकळ्यांवर येणारे परिवर (प = व X ल) काट्याच्या तबकडीवर किलोग्रॅम-मीटरामध्ये दर्शविले जाते. येथे व हा तरफेच्या टोकाचा दाब आणि ल म्हणजे कप्पीच्या मध्यबिंदूपासून तरफेच्या टोकाचे अंतर आहे. एंजिनाच्या दर मिनिटात होणाऱ्या फेऱ्यांची संख्या सं असेल, तर एंजिनाची उपयुक्त अश्वशक्ती
उ. अश. = प X २ π Xसं
४५००
या समीकरणाने काढता येते.मोठ्या शक्तीच्या एंजिनाकरिता वापरीत असलेल्या द्रवीय शक्तिमापकाचा एक साधा प्रकार आ. ४ मध्ये दाखविला आहे. हा शक्तिमापक शोषण-जातीचाच आहे. याचा आतला भाग चाकासारखा असतो. व तो एंजिनाच्या भुजादंडाला जोडतात. इंजिनाच्या शक्तीने मापकाचा आतला भाग फिरू लागला म्हणजे त्याच्या भोवती भरलेल्या पाण्याच्या घर्षणामुळे त्याला विरोध होतो. हा विरोध सहन करून एंजिन त्या भागाला आपल्या ठराविक गतीने फिरवीत असते. एंजिनाचे दंड फिरविणारे परिबल पाण्याद्वारे बाहेरच्या भागावर येते व बाहेरील भागही फिरवण्याचा प्रयत्‍न करते. त्यामुळे उत्पन्न झालेल्या परिबलाचा दाब तरफेद्वारा वजन मोजण्याच्या स्प्रिंगच्या काट्यावर पडतो व फिरविणारे परिबल प्रॉनी शक्तिमापकाप्रमाणे मोजता येते. त्यावरून एंजिनाची उपयुक्त अश्वशक्ती काढता येते.
एंजिनाची शक्ती जेव्हा लांब दंडामधून जात असते, त्या वेळी दंडावर फिरविणारे परिबल येते. हे परिबल एंजिनाच्या उपयुक्त अश्वशक्तीच्या प्रमाणात असते व ते कोनीय स्थानांतरणाच्या (θ०) रूपात विशेष उपकरणाने मोडता येते (पहा : आ. ५). दंडावर पडलेल्या परिपीडनाचा (पिळाचा) कोन समजला म्हणजे दंडाचा व्यास, लांबी व दंडाच्या पोलादाचा दृढतामापांक [ → स्थितिस्थापकता] या गोष्टी पाहून दंडामधून जात असलेले फिरविणारे परिबल मोजता येते. एंजिनाचे दर मिनिटात होणारे फेरे मोजले म्हणजे द्रवीय शक्तिमापकाप्रमाणेच उपयुक्त अश्वशक्ती काढता येते. ही पद्धती प्रेषण-जातीच्या शक्तिमापकात वापरतात.
संदर्भ : 1. Junnarkar, S. B. Elements of Applied Mechanics, Anand, 1963.2. Roy, K. P. An Introduction to Heat Engines, Bombay, 1965.
कानिटकर, स. ल. वैद्य, ज. शि. ओक, वा. रा.