වාහන වල යෙදෙන මැනීම් ඒකක කිහිපයක්.

කාර්මික විප්ලවයේ පටන් ගැනීමත් සමඟම, යන්ත්‍රවල බලය මැනීමේ ඒකක අර්ථ දැක්වීමට සිදු විය. වාහන වලට පෙර

මිනිසුන් සහ බඩු ප්‍රවාහනය කළේ අශ්වයන්ගෙනි. එසේ හෙයින් අශ්වයකු සම්බන්ද කර බලය පිලිබඳ ප්‍රමාණාත්මක බලයක්, භෞතික විද්‍යා මූල ධර්ම සම්බන්ද කර අර්ථ දැක්වීම සිදුවිය. ඉහත පින්තුරයේ ඈති අශ්වයා, අශ්ව බල එකක්ද, ඒ සමඟ දමා ඇති මැක්ලාරන් 650 S වාහනය, අශ්ව බල 641 ක්ද බලය සපයයි...

අශ්ව බලය හෙවත් Horse power (HP) යනු, තත්පරයක කාලයක් තුලදී රාත්තල් 550ක් අඩියක් එසවීමට අවශ්‍ය බලයි. මේ බලය වෙනත් කැමති ආකාරයකින්ද පෙන්වා දිය හැක. උදාහරණයක් ලෙස, රාත්තල් 55ක් තත්පරයකදී අඩි දහයක් එසවීමට අවශ්‍ය බලයද අශ්ව බලයකි. සමහර අවස්ථාවල් වල, මිනිත්තුවකට අඩි රාත්තල් 33000 ක් ලෙසද අශ්ව බලය අර්ථ දක්වා ඇත. මේ කුමන අවස්ථාව ගත්තද එය අශ්ව බල එකක් වේ. මේ බලය මනින ඒකකය විවිධ එන්ජින් වල බලය මැනීම සඳහා සඳහා 19වන සියවසේ සිට භාවිතා විය. වාහනයක් ගතහොත්, ‘බලය’ යන්න මෙසේ විග්‍රහ කල හැක. එනම් එක්තරා කාල පරාසයක් ඇතුලත වාහනයෙන් කල හැකි වැඩ ප්‍රමාණයයි. එහෙත්, මේ ඒකකයේ තවත් ප්‍රභේදයක් දක්වන්නට සිදු විය. එයට කියන්නේ ප්‍රතිරෝධිත අශ්ව බලය හෙවත් Break horse power (BHP) කියාය...

මෙසේ දෙවන ඒකකයක් එන්නට හේතුව සලකා බලමු. වාහනයකිං ගන්නා බලය අඩු වැඩි වන අවස්ථා ඇත. උදාහරණයක් ලෙස රෝද හතරම කරකැවිය හැකි ජීප් එකක් වැනි වාහනයක්, එම රෝද හතරම කරකවන අවස්ථාවේ එන්ජිමේ බලයෙන් හතරෙන් එකක් පමණ වැය වන්නේ, එන්ජිමේ සිට රෝද තෙක් එන ගියර් වැනි නොයෙකුත් උපාංග කර කැවීමටය. රෝද දෙකක් පමණක් ක්‍රියාත්මක වන විට එපමණ බලයක් යන්නේ නැත.
අශ්ව බලය (HP) යනු එන්ජිම සහ අනෙක් විවිධ කොටස් එක්ව වාහනයෙන් එලියට දෙන බලය යි. එහෙත්, ප්‍රතිරෝධිත අශ්ව බලය හෙවත් Break horse power (BHP) යන්න එන්ජිමෙන් පමණක් දෙන බලයයි. එනම් මෙහිදී වාහනයක බලය මැනීමට BHP යන්න වඩා සුදුසු බව පෙනේ. BHP යන්නෙන් , එන්ජිම ක්ලච් එකට, ගියර් පෙට්ටියට හෝ රෝද වලට සම්බන්ද වී එයින් බලය ක්ෂය වීමට පෙර ඇති බලය ගැන කියැවේ. එවිට මේ බලය මනින ක්‍රම දෙක මෙසේ සාරාංශ ගත කල හැක. HP මනින්නේ වාහනයේ රෝද වලින් කරකැවෙන ඩයිනමෝවක් ඇති කරන විදුළි බලය මැනීමෙන් වන අතර, BHP මනින්නේ විද්‍යාගාර තත්වයන් මතය...

මෙය කුඩා සමීකරණයක් ආශ්‍රයෙන් ලියූ විට එය මෙසේ වේ.

HP = (BHP) – (බලයේ ක්ෂය වීම) .

වාහනයක බලය සමහර අවස්ථාවන්හිදී මෙට්‍රික් ක්‍රමයෙන් ද කියනු ලැබේ. එක් අශ්ව බලයක් සමාන වන්නේ වොට්ස් 746 කටය. අපි දැන් ප්‍රායෝගික අවස්ථාවල් ගැන සලකා බලමු.

උදාහරණය 1:- පීජෝ ‘වහළය ඇරිය හැකි’ 206, 1600 CC මොඩලය-වසර 2006 (Peugeot 206, 1600 CC convertible), බලය දී ඇත්තේ EU standard maximum power (kW) at 5750 RPM = 80.1 ලෙසය.

උදාහරණය 2:- පීජෝ 407 , 1800 CC මොඩලය - වසර 2008 (Peugeot 407, 1800 CC ), බලය දී ඇත්තේ Maximum power /bhp (kW) -125 (92) @ 6000 , මෙහි 6000න් පෙන්වන්නේ, ජව රෝදය විනාඩියකට කරකැවෙන වට ගණනය.

උදාහරණය 3:- හොණ්ඩා සිවික්, 1800 CC මොඩලය -වසර 2008 (Honda Civic, 1800 CC), බලය දී ඇත්තේ Maximum power bhp (kW) -140 (104 ) @ 6300, මෙහි 6300න් පෙන්වන්නේ, ජව රෝදය විනාඩියකට කරකැවෙන වට ගණනය.

පසු සටහන:- එන්ජිමේ ධාරිතාවෙන් පමණක් බලය තීරණය වන්නේ නැති බව ඉහත උදාහරණ 2 සහ 3 න් පෙනේ. ධාරිතාව එකම වුවද අශ්ව බලය වෙනස් විය හැක.

‘Torque යනු කුමක්ද ?

හැරවීමේ බලය ලෙස කිව හැකි, ටෝර්ක් හෙවත් ඉංග්‍රීසි භාශාවෙන් ‘Torque’ ලෙස ඒකකයක් ඇත. ඔබ ඇණයක් ගැලවීමට අඬුවක් භාවිතා කරන විට, එම අඬුවට අසුවී ඇති ඇණයේ සිට අතට ඇති දුර මීටර ‘l’ ලෙස ගන්න. දැන්, අතින් ඇති කරන බලය කිලෝ ග්‍රෑම් ‘s ’ ලෙස ගන්න. එවිට Torque = (s ) X (l) කිලෝ ග්‍රෑම් මීටර් වේ. මෙම ඒකකය නිව්ටන් මීටර් වලින් දෙන අවස්ථා ද ඇත. කිසියම් ඇණයක් ඔබට කුඩා අඬුවකින් ගැලවිය නොහැකි නම්, ඔබ දිග මිටක් ඇති අඬුවක් ගනී. එසේ නැත්නම් වැඩි බලයක් යොදන්නේය. මේ අවස්ථා දෙකේම වන්නේ Torque එක වැඩි කිරීමය. අශ්ව බලය හෙවත් Horse power යනු, රෝද වලින් වාහනය චලන්ය වීමට අවශ්‍ය බලයයි.
අපි දැන් මෙහිද ප්‍රායෝගික අවස්ථාවක් ගැන සලකා බලමු.

උදාහරණය 1:- පීජෝ ‘වහළය ඇරිය හැකි’ 206, 1600 CC මොඩලය (Peugeot 206, 1600 CC convertible), Torque එක දී ඇත්තේ මෙසේය . EU standard maximum torque (Nm) = 147 ලෙසය.

උදාහරණය 2:- පීජෝ 407 , 1800 CC මොඩලය - වසර 2008 (Peugeot 407, 1800 CC ), Torque එකඇත්තේ Maximum Torque lb.ft (Nm) -127 (170) @ 3750, මෙහි 3750 න් පෙන්වන්නේ, ජව රෝදය විනාඩියකට කරකැවෙන වට ගණනය.

උදාහරණය 3:- හොණ්ඩා සිවික්, 1800 CC මොඩලය -වසර 2008 (Honda Civic, 1800CC), Torque එක දී ඇත්තේ Maximum Torque kg.m (Nm) -17.7 (173) @ 4200, මෙහි 4200 න් පෙන්වන්නේ, ජව රෝදය විනාඩියකට කරකැවෙන වට ගණනය.
පසු සටහන:- එන්ජිමේ ධාරිතාවෙන් පමණක් Torque තීරණය වන්නේ නැති බව ඉහත උදාහරණ 2 සහ 3 න් පෙනේ. ධාරිතාව එකම වුවද Torque එක වෙනස් විය හැක.

... අශ්ව බලය මැනීමේ මෙන්ම , torque එක මැනීමේදී ද, වාහනයේ ජව රෝදය කරකැවෙන වට ගණන කියා ඇත. එයට හේතුවක් ඇත. අභ්‍යන්තර දහන එන්ජිමක උපරිම Torque එක ලැබෙන්නේ වැඩිම වේගයකින් කරකැවෙන විටය. සම්පුර්ණ විද්‍යුත් වාහනයක මෙසේ වේගය දක්වන්නේ නැත. හේතුව, විද්‍යුත් මෝටරයක් කරකැවෙන විට, එම මෝටරය කරකවෙන්නට පටන් ගන්නා අවස්ථා වේ මෙන්ම, එය උපරිම වේගයෙන් ගමන් කිරීමේ දීද, එයින් නිපදවන Torque එකේ වෙනසක් නොවන හෙයිණි ...

වඩා වැදගත් වන්නේ BHP ද Torque එකද යන්නයි

 ඇත්ත වශයෙන්ම මේ දෙකම වැදගත් වුවද, BHP ප්‍රමාණය වැඩි නම්, එම මෝටර් රථය මිළදී ගන්නට පාරිභෝගිකයා වැඩියෙන් පෙළබේ. මේ දෙකම ඉතා ඉහලට නැති සමහර වාහන, ඉතා ජනප්‍රියය. උදාහරණයක් වශයෙන් Ford Fiesta මෝටර් රථය තරමට වඩා බලයක් ඇති රථයකි. මේ අතර අලි පැටියෙක් තරම් බර වාහන වල BHP වැඩි වුනා කියා, එය කෙනෙක් හිතන තරම් ත්වරණයක් දෙන්නේද නැත. උදාහරණයක් ලෙස Chavalet Tahoe 5700 CC (4X4) රථය ගත හැක. ඊට වඩා ත්වරණයක් Honda Civic SI 1800 CC රථයෙන් ලැබිය හැක. එහෙයින් වාහනයට සුපර් චාර්ජරයක් හෝ ටර්බෝ එකක් තිබීමේ වැදගත්කම ඔබට පෙනෙනු ඇත. එසේ නම්, වාහනයක් ගැනීමට වෙන කුමන පරාමිති ගැන සිතිය යුතුද?
වෙනස් ආකාරයේ උදාහරණ දෙකක් ගනිමු. පිටුවේ නැවක එන්ජිමක් සහ එහි විස්තරයක් ඇත. දැන් ඔබ දන්නා පරිදි, එහි වේගය සාපේක්ෂ වශයෙන් ඉතා අඩුය. RPM බොහෝ විට 100 ක් පමණ වේ. මෙහිදී වේගය එතරම් අවශ්‍ය නැත. මක්නිසාද යත්, වතුර යට කරකැවෙන පන්කාවෙන් ඇති මහත් ස්කන්ධයක ජලය තල්ලු කල යුතු හෙයිනි. එනම් Torque එක වැදගත්ය. එහෙත් රේසින් කාර් එකකට අවශ්‍ය වන්නේ මුලින් හොඳ එකක් සහ පසුව වේගයෙන් යන විට හොඳ අශ්ව බලයකි...

මෙහි පළවන පෝස්ට් එකේ Torque ගැන සාකච්චා කළෙමු. වාහනයකට ත්වරණයක් ලැබීමට නම්, එම වාහනය නිසල අවස්ථාවේ (හෝ අඩු වේගයකින් යන අවස්ථාවක) සිට වැඩි වේගයකට ගැනීමට නම් Torque එක වඩා වැදගත් වේ. එහෙත් වාහනය වේගයෙන් යනවිට අවශ්‍ය වන්නේ BHP ය. වාහනයක වේග මීටරය (Revolution meter) මෙය ඔබට ප්‍රායෝගිකව තේරුම් ගන්නට හැක. වෙන කෙනෙක් වාහනය එලවන විට එම මීටර දෙස බලා සිටින්න. ස්වයංක්‍රීය (Automatic) වාහනයක් නම් වඩාත් හොඳය. CVT වාහනයක් නම්, ඉතාමත් හොඳයි. වාහනය නිසල අවස්ථාවේ සිට වේගය වැඩිවන විට එම මීටරයේ දර්ශකය ඉහළ අගයක සිට ක්‍රම ක්‍රමයෙන් පහළට එන ආකාරය ඔබට නිරීක්ෂණය කල හැක. එනම් වේගය වැඩි අවස්ථාවේ ඔබට අවශ්‍ය වන්නේ ඉහළ BHP අගයකි. එහෙත් වේගය අඩු අවස්ථාවේ ඔබට අවශ්‍ය ඉහළ Torque එකකි. එම Torque එක ලබාදීම සඳහා එන්ජිම මුලින් වේගයෙන් කරකැවේ. පසුව වන්නේ තත්පරයකට කරන වැඩ ප්‍රමාණය (Work done = Force x Distance, Horse power = Work done per a second) හෙවත් බලය ලබා දීම සඳහා වැඩි BHP එකක් සපයනු ලබයි. එසේ හෙයින් කෙනෙකුට මෙසේ කියන්න පුළුවන්...

“BHP වැඩිවීම වාහනය විකුණා ගන්න ලෙහෙසි වේ. Torque වැඩි වූ විට වාහනය රේස් එකෙන් දිනන්න පුළුවන් වේවි”. BHP යනු මුවෙකුට සමාන කලොත්, Torque එක අලියෙක්ට සමාන කළ හැක. ඇත්ත වශයෙන්ම BHP සහ Torque අතර ගණිතමය සම්බන්දයක් ඇත. එය අපි මේ පහත චේදයෙන් පසු සාකච්චා කරමු...

මේ හෙයින්, වාහනය චලනය වීම පටන් ගන්නා විට ඇති බලය සහ වේගයෙන් යන විට ඇති කරන බලය වෙනස් වීම ඉතා වැදගත් වේ. එයට ඉංග්‍රීසියෙන් bottom-end and top-end power කියා හඳුන්වයි. දැන් BHP ගැන සිතා වාහන ගන්නා අය සිතිය යුතු දෙයක් ඇත. උදාහරණයක් ගනිමු. හොණ්ඩා සිවික් වාහනයේ බලය Maximum power bhp (kW) -140 (104 ) @ 6300 RPM යන්නය. ඔබ එම වාහනයෙන් පැයට කිලෝ මීටර 120 ට පමණ යන විට එන්ජිමේ වේගය දළ වශයෙන් 2800 RPM පමණ වේ. එය එසේ නම්, ලංකාවේ නම් මෙම වේගයට වඩා කොහේ යන්නද කියා ප්‍රශ්නයක් මතු වේ. එය 5000 RPM වලට කිට්ටු වෙන්නටත් බොහෝ වේගයකින් යා යුතුය. (සටහන:- මේ වර්ගයේ වාහනයකින් පැයට කිලෝ මීටර් 218 ක වේගයෙන් ගොස් ඇත්තෙමි. තවත් යන්නට හැකි වුවද, වාහනය අහස් යානයක් මෙන් ටේක් ඕෆ් කරන්නට වේය යන බියෙන් තව දුරට උත්සාහ නොකලෙමි. වැදගත් හේතුවක් ඇතිව මිසක මේවා කළ යුතු නැත. ඒ වේගයෙන් ගොස් පින්තුර ගැනීම කිරීමට උත්සාහ කිරීම, මළ ගෙයක් වෙන්නට හැකි හෙයින්, පෝස්ට් එකේ දමා ඇති පින්තුරය අඩු වේගයකදී ගතිමි.)...

මෙතනදී අවශ්‍ය වන්නේ, වාහනයට ගත හැකි ප්‍රායෝගික ත්වරණයක් සහ වේගයක් පමණි. BHP සහ Torque පමණක් නොව තවත් දත්තද වාහනයක් ගැනීමේදී සැලකිය යුතු බව මෙයින් පෙනේ. උදාහරණයක් වශයෙන් වංගුවක් ගැනීමේදී වාහනයේ ස්ථාවර භාවය වැනි පරාමිති සැළකිය යුතු වේ. පෝස්ට් එකේ දමා ඇති වගු දෙක බලන්න. එක වගුවක ‘සුබාරු ‘ මෝටර් රථ වර්ගයේ මෝටර් රථ දෙකක Torque ප්‍රස්ථාරයද, අනෙකේ ඩුකාටි මොන්ස්ටර් 1100 බයිසිකලයේ HP සහ Torque ප්‍රස්ථාරයන එකිනෙක කැපෙන ලක්ෂයන් ඔබ දකිනු ඇත. ඒ කැපෙන්නේ හරියටම වාහනයේ RPM එක 5252 අවස්ථාවේ දීය...

එය තේරුම් කරන්නට, මෙතනින් එහාට කියන්න හදන දේ වෘත හා සම්බන්ද ගණිතය සහ, සාමාන්‍ය භෞතික විද්‍යාවට ඇලුම් නොකරන අයට නීරස විය හැක. එසේත් නැත්නම්, මේවා බලන විට නිදිමත හැදෙන අයටද, මෙතනින් පහළට නොබලන ලෙස යෝජනා කරමි. ගණනය කෙටි කලෙමි. කල්පනාවෙන් බලන්න...

HP = Feet x lb / time in minute = Work done / Time 
T = රෝදයේ අරය (අඩි ) x බලය (රාත්තල්) 
1 HP = 33,000 lb.feet /minute.
එම නිසා HP = {T x RPM x 2 (Fi) } / (33,000)
(සටහන:- T යනු Torque එකයි. Fi යනු ග්‍රීක් අකුරක් වන ෆයි යන්නය. 2 x Fi x අරය සමාන වෙන්නේ වෘතයක පරිධියටය.) ඉහත ගණනය තව දුරටත් සරළ කල විට,
HP = T (RPM) / 5252 -----------(සමීකරණ අංක 1)

දැන් ඉහත සමීකරණය දෙස කල්පනාවෙන් බැලූ විට, යම් හෙයකින් T යන්න 5252 ට සමාන වුවහොත්, HP ප්‍රමාණය Torque එකට සමාන වෙන බව ඔබට පෙනෙනු ඇත. මෙයින් අපට ලැබෙන නිගමනය ඉහත දක්වා ඇති වගුවේ ඇත. එනම් වාහනය එක්තරා වේගයකින් යන විට, HP ප්‍රමාණය Torque එකට සමාන වේ. තවත් අයුරකින් කිව හොත්, වාහනයක HP සහ Torque යන පරාමිති දේක එකම වගුවක පෙන්වූ විට, එම වක්‍ර කැපෙන බව පෙනේ. එන්ජිමක මෙය සැමවිටම සිදු වේ...

මෙය පෙන්වීමට අපි තවත් උදාහරණයක් ගනිමු.
වාහනයක් කන්දක් නැගීම ගන්න. එන්ජිම 3000 RPM ද, Torque එක 300 lb. feet (අඩි රාත්තල්) යයිද වාහනයේ ගියර් අනුපාතය 3 යයිද සිතමු. දැන් ඉහත (1) සමීකරණය එයට ආදේශ කර HP සොයමු. Torque එක වන 300 , වාහනයේ රෝදයේ ඇක්සලයේ ස්පීඩ් එකෙන් ගුණ කරන්න. ඇක්සලයේ ස්පීඩ් එක 1000 වේ. හේතුව ගියර් අනුපාතය 3 නිසාය. එවිට 300,000 ක් ලැබේ. මෙය 5252න් බෙදු විට 57.1 වේ. මෙය එම අවස්ථාවේ, එම වාහනය ජනනය කරන අශ්ව බල ප්‍රමාණය මෙන්ම Torque එකද එකම වේ...

දැන් ඔබට ඉහත දමා ඇති වගුවන්හී නියම තේරුම පෙනෙනු ඇත.