l05ü de dépôt

de l’Ourcq ,

d’Arcueil,

de la Rièvre,

des Prés-Saint-Gcrvais,

deRcIlcvillcetdc Ménilmontant,

Eeau de mer.

Un cheval donne à peu près 1 kil. de dépôt par heure dans les chaudières des bateaux marins.

Il n’y a point de remède contre les dépôts, si ce n’est de les enlever. Ni les pommes de terre, ni l’argile , ni le suif n’empéchcnl leur formation.

Dispositions spéciales relatives aux chaudières des locomobiles et des locomotives. — Sont considérées comme locomobiles, les machines à vapeur qui, pouvant être transportées facilement d’un lieu dans un autre, n’exigent aucune construction pour fonctionner à chaque station.

Elles ne pourront, sans l’autorisation spéciale du maire, fonctionner à moins de 100 mètres de tout bâtiment. Leurs chaudières, dans le cas où elles seraient construites suivant un système tubulaire, ne seront éprouvées que sous une pression double de la tension effective ; et, quelle que soit cette tension, elles pourront n’étre munies que d’un manomètre à air comprimé, et d’un tube indicateur en verre convenablement placé.

Quant aux locomotives , l’ordonnance les définit ainsi : machines à vapeur, qui, en se déplaçant par leur propre force, servent au transport des voyageurs, des marchandises et des matériaux.

De même que les locomobiles, si leurs chaudières sont construites suivant un système tubulaire, elles ne seront éprouvées que sous une pression double de la pression effective. Ainsi qu’on l’a vu plus haut, leurs soupapes de sûreté pourront être chargées par la tension des ressorts.

Dispositions générales. — Lorsqu’une chaudière à vapeur sera alimentée par des eaux qui auront la propriété d’attaquer d’une manière notable le métal de cette chaudière, la tension intérieure de la vapeur ne devra pas dépasser une atmosphère et demie, à moins que la propriété corrosive des eaux n’ait été détruite par un moyen reconnu efficace.

En cas d’explosion d’une chaudière, le proprietaire ou son représentant ne devra ni réparer les constructions, ni déplacer, ni dénaturer les fragments de cette chaudière, avant la visite et la clôture du procès-verbal de l’ingénieur.

Nulle chaudière à vapeur fixe, employée ailleurs que dans l'intérieur des mines, ne peut être établie sans l’autorisation du préfet.

Voyez l’ordonnance royale des 22 et 2.1 mai 1843 pour les formalités. Le recours au Conseil d’Etat est ouvert au demandeur contre la décision du préfet qui aurait refusé l'autorisation.

CHAUX. — La chaux est le protoxyde du calcium. Lorsqu’elle est pure, elle est blanche, pulvérulente, d’une saveur Acre, elle détruit le tissu des substances animales sur lesquelles ou l’applique, elle verdit fortement le sirop de violette et rougit la teinture de curcuma. Elle pèse 2. 3 autant que l’eau pure, elle est infusiblc au feu le plus violent, fixe et irréductible par le charbon et ses gaz.

Elle se dissout complètement dans 635 fois environ son poids d’eau froide et dans 1270 fois son poids d’eau bouillante. L’eau bouillante en dissout donc moins que l’eau froide. Elle est formée de

Calcium,

Oxygène,

— 100 chaux.

Hydrate de chaux. — Si l’on verse de l'eau sur la chaux pure ou vïve, cette eau disparaît si elle n’est point en excès ; elle est absorbée; la chaux s'échauffe jusqu’à 300° environ; il s’exhale de la vapeur; elle se fendille, se délite et se réduit en poudre fine. La chaux est alors éteinte, et il s’est formé un hydrate de chaux, qui semble être composé de

Chaux,

Eau,

( Calcium, 53 93 | Oxygène, 21.07 25 * 25

100 100 hydrate.

Eau de chaux. — L’eau froide à 15° dissout environ yj- de son poids d’bydrate jdc chaux. C’est celte dissolution qu’on emploie si fréquemment dans les laboratoires sous le nom d’eau de chaux. Pour l’obtenir, on met dans un grand flacon de l’eau distillée et de l’hydrate de chaux ; on le ferme, on l’agite et on laisse déposer la chaux tenue en suspension. Lorsque l’eau est devenue limpide, on la décante et on la conserve dans un flacon bien bouché. Si l’on avait employé de l’eau bouillante, l’eau n’aurait dissous que environ de son poids de chaux. L’hydrate est donc luimême plus soluble dans l’eau froide que dans l’eau bouillante.

Pierres à chaux. — Ce sont des sous-carbonates de chaux ou purs eu intimement mélangés avec silice, alumine, magnésie, quarz en grains, fer oxydé, manganèse, bitume, hydrogène sulfuré.

Cuisson. — La cuisson des pierres à chaux a pour objet de les débarrasser d’une partie de l’acide carbonique et de l’eau de carrière qu’elles contiennent. La décomposition ne commence qu’à la chaleur rouge; elles perdent à cette calcination environ 0.40 de leur poids, et environ ~ de leur volume seulement. La calcination ne peut s’achever que sous l’action d’une chaleur continuellement croissante, l’intensité de la chaleur ne pouvant être remplacée par la durée do son application. La durée de la calcination a été quelquefois diminuée dans le rapport de 2 à 3, par l’emploi de la vapeur d’eau, qui empêche d'ailleurs la surcah ination des parties inférieures, mais il reste à rechercher des moyens commodes d’appliquer cet agent. Ce n'est d'ailleurs qu’au moment où la température

de la masse est parvenue à un degré élevé que l’introduction de la vapeur peut être utile.

Principes généraux de la construction des fours. — Des expériences faites avec soin paraissent avoir bien démontré que les parois des fours doivent être rentrantes à l’intérieur depuis la base jusqu’au sommet de la charge, et que leur section horizontale doit être circulaire à toutes les hauteurs. Cette section moyenne ne doit pas dépasser 6 mètres carrés.

De tous les fours a un seul compartiment et sans grille, celui dont les dimensions suivent a le mieux réussi. Les essais ont porté sur un calcaire compact et cristallin de Brest, véritable marbre très résistant. La contenance de ce four est d'environ 42 mètres cubes.

Hauteurs au-dessus

Rayons a-, correspondants des

de la suie, y

«celions intérieures.

Sole 0"

Hauteur totale 5. 80

Durée du travail et consommation. — Pour cuire le calcaire de

Brest dans le four précédent, on a dépensé 1039 kilog. de fagots par mètre cube de calcaire, et la durée du feu a été de 117 heures. Les fagots avaient un mètre de long, pesaient moyennement 9 kilog. Ceux qui contenaient le moins de rondins et le plus de menu bois ont été les plus avantageux. On a pu remarquer aussi, 1° que les fagots et bois refendus étaient préférables aux bois de corde ; 2° que, malgré les idées contraires de quelques chaufourniers, il était désavantageux d’employer du bois vert.

Il parait que dans les fours ordinaires on consomme de 950 à 1250 kilog. de fagots par mètre cube de pierre; la durée de la calcination varie de 110 à 130 heures.

D'après M. Payen, on consommerait dans les fours à la houille I mètre cube de ce combustible pour 3 à 4 mètres de chaux, et dans les fours au bois contenant 60 à 75 mètres cubes, le feu durerait 100 à 150 heures, et l’on consommerait par mètre cube de chaux, savoir : 1.66 stère si l’on emploie du bois de corde, 22 stères si l’on emploie des fagots, 30 stères si l’on emploie des fascines de bruyères ; les genets et les fagots étant mesurés en grandes piles et sous le volume qui résulte de la pression à laquelle ils sont alors soumis.

Chargement des fours. — Les pierres doivent être réduites en fragments qui n’auront jamais plus de 0m.20 d’épaisseur. Les plus gros doivent occuper la base de la charge et les plus petits le sommet. La hauteur de cette charge, c’est-à-dire la distance verticale entre la voûte et l’orifice supérieur ne doit guère dépasser trois mètres. Quatre mètres forment une hauteur beaucoup trop grande.

Chaux hydrauliques. — On désigne ainsi les chaux qui, d’cllcsmémes, durcissent plus ou moins promptement sous l’eau.

Reconnaître si une chaux est hydraulique. — Il faut en prendre une petite quantité au moment où elle sort du four, la réduire en pâte épaisse avec de l’eau, en former une couche au fond d’un vase plat; puis, trois ou quatre heures après, verser de l’eau sur celte pâte, jusqu’aux bords du vase, et laisser reposer le tout.

Si, au bout de huit ou dix jours, elle a acquis sous l’eau une consistance telle qu’en pressant fortement avec le pouce il n’y laisse aucune impression, la chaux est hydraulique. Si l’on n’obtient ce résultat qu’au bout de vingt, trente, quarante jours, elle est faiblement hydraulique. Enfin, si, au bout de ce temps, elle n’a pris aucune consistance, elle est commune. (M. Vical .)

On rend quelquefois très hydrauliques des chaux qui ne le seraient que peu par elles-mêmes, soit en calcinant incomplètement, soit en surcalcinant les calcaires qui les donnent.

En général, les pierres à chaux moyennement hydrauliques donnent de 0.08 à 0.12 d’argile, celles à chaux hydraulique de 0.15 à 0.18, celles à chaux éminemment hydrauliques de 0.20 à 0.25.

On remarque que la craie, complètement dépouillée d’acide carbonique, donne naissance par l’action de l’eau à un hydrate qui ne fait jamais prise sous l’eau , tandis que la même substance, nu moyen d’une calcination incomplète qui lui laisse une partie de son acide carbonique, ne tarde pas à faire prise de la même manière que la chaux hydraulique.

Conservation de la chaux. — Délayez la chaux avec de l’eau dans des bassins en bois, coulcz-la ensuite dans des fosses en terre forte , au bout de quelque temps elle s’épaissit, on la recouvre alors de sable ou de terre, pour qu’elle n’absorbe pas l'humidité et l’acide carbonique de l’air, qui la ramènerait en partie à l’état de carbonate.

D’après Belidor, on ne doit point employer les eaux de marais, ni les eaux bourbeuses pour éteindre la chaux ; quant à l’eau de mer, elle serait, selon Smeaton, aussi avantageuse au moins que l’eau douce.

Méthode pratique pour analyser les pierres calcaires. — Broyez et tamisez la pierre; prenez dix grammes de la poussière obtenue, délayez-la dans un peu d’eau, versez par dessus, peu à peu et en agitant continuellement soit de l’acide chlorhydrique, soit de l’acide

nitrique étendu d’eau, soit de l'acide acétique, jusqu’à ce qu’il n’v ait plus d’effervescence; évaporez la dissolution à une douce chaleur jusqu’à consistance pâteuse; délayez alors dans demi-litre d’eau ; filtrez ; ce qui restera sur le filtre sera l’argile, que vous pèserez lorsqu’elle sera sèche; calcincz-la ensuite, pesez-la de nouveau; l’excès de la première pesée sur celte dernière sera le poids de l’eau que celte argile tenait en combinaison.

Versez de l’eau de chaux dans le liquide filtré tant qu’il s’y forme un précipité; recueillez le plus promptement possible celui-ci sur un filtre; lavez avec de l’eau pure: puis calcinez et pesez, vous aurez ainsi la magnésie, mêlée de fer et de manganèse, si le calcaire en contient.

Après avoir fait ces opérations, calcinez à une forte chaleur blanche cinq grammes seulement de la pierre , prenez le poids du résidu.

Il est évident qu’en retranchant du double de ce poids celui de l’argile calcinée, et celui delà magnésie, etc., on aura le poids de la chaux. Cette méthode a été proposée par M. Berthier ( Traité des Essais par la voie siche).

Recherches de la chaux dans les analyses. — C’est presque toujours par l’oxalate d’ammoniaque qu’on précipite la chaux, on peut aussi employer l’acide oxalique, mais il faut préalablement rendre la liqueur ammoniacale. Il faut chauffer la liqueur et la laisser au moins douze heures dans un endroit chaud, pour que l’oxalalc de chaux insoluble qui se forme se précipite en totalité. — On le filtre alors, on le lave, on le fait sécher, puis rougir dans le creuset de platine ; l’oxalate passe à l’état de carbonate calcique, si la chaleur n’a été ni trop forte, ni trop faible. Le poids du carbonate fait alors connaître celui de la chaux ( voyez Equvalbnts ). On peut aussi précipiter la chaux à l’état de carbonate calcique par le carbonate d’ammoniaque, mais il faut que la liqueur soit étendue et un peu ammoniacale. On prend d’ailleurs les mêmes précautions que ci-dessus avant de filtrer, et l’on se contente de chauffer ensuite le carbonate calcique avant de le peser. L’acide sulfurique étendu et les dissolutions des sulfates ne produisent point de précipité dans les dissolutions étendues des sels calciques, mais l’acide sulfurique détermine un précipité volumineux, soit sur-le-champ, soit ù la longue, si la liqueur calcique est concentrée.

CHEMINÉES D’USINES. En dépit des estimables recherches de MM. Montgolfier , Pèclel, Tredgold, Davies Gilbert et Sylvester , etc., on ne sait point encore déterminer, « priori, les dimensions que doit recevoir une cheminée de fourneau pour que le combustible produise son maximum d’effet, et la théorie du tirage est encore dans un tel état d’inperfcction qu’il n’v a même point d’approxima-

lion à en déduire. Ses formules» quelque correction que des coefficients très-influents leur aient fait subir, conduisent à des résultats tellement différents de ceux que la pratique a consacrés, qu’il y aurait, à mon avis du moins, une très grande imprudence à s’y fier. L’ingénieur chargé de l’importante construction d’une cheminée d'usine, devra donc chercher les éléments de son projet dans la seule étude des constructions analogues existantes, cl dans l’observation

de leurs effets. .... .....

Après cet avis, que je crois salutaire, je résumerai ici les bases de

la théorie du tirage des cheminées.

Soient

h la différence de nivean de la base au sommet de la cheminée,

L sa longueur développée qui diffère souvent de sa hauteur ,

D son diamètre si elle est ronde, ou sa plus grande dimension horizontale si elle est rectangulaire,

II le poids d’un mètre cube d’air à o = i‘.3987 qu’on peut faire

— lk.3 sans erreur influente.

On peut d’ailleurs négliger ici les différences de pression baromé-

,ri«Ule* coefficient de dilatation par degré de l’air atmosphérique

— 0 00366; on appliquera ce coefficient aux autres gaz, parce que leur coefficient de dilatation en diffère très peu (Voy. page 183),

v poids d’un métré cube d’air à la température extérieure t et

” 1 Qt t ^

II’ poids moyen du mètre cube des gaz de la cheminée à o. Ce poids est ordinairement compris entre 1k.32 et l‘.40,

poids du mètre cube des mêmes gaz à la température moyenne

l' qu’ils conservent dans la cheminée : «’ — j >

A2 la section de l’orifice de sortie de la cheminée, v la vitesse de sortie des gaz à cet orifice, m un coefficient de cette vitesse fourni par l’observation.

On prend pour la mesure de la pression qui a lieu à l’orifice de sortie la différence de hauteur de deux colonnes gazeuses ramenées à la densité v’ des gaz de la cheminée; l’une, la moins élevée a la hauteur h, Vautre, la plus grande, est celle h’ que prendrait la colonne d’air froid h, en passant de la densité • a la densité « . On a

'Xr

donc facilement w h = h’, ou A =— a =

n» (l-fat)

La hauteur due à la vitesse théorique de sortie devient ainsi

On a dès lors pour ccüe vitesse théorique

L’observation du temps que des corps légers, de la vapeur d’eau, par exemple, ont mis h parcourir la hauteur de diverses cheminées, a appris que cette vitesse théorique v était énormément plus grande que la vitesse réelle. On a attribué au frottement le long des parois de la cheminée cette diminution considérable de vitesse et quoique, en raisonnant par analogie, ce frottement paraisse trop faible pour avoir une aussi grande influence, M. Péclet, à la suite d’observations nombreuses, a proposé de multiplier la vitesse théorique v par les coefficients suivants m, pour tenir compte de ce frottement, remarquant qu’il était fort différent dans les cheminées en briques, en tôle et en fonte. On aurait, d’après ce physicien, en supposant la combustion incomplète.

— - 2.06 1/ ^ si la cheminée est en briques, = 3.25 s‘ °MC est cn tôle,

— 4. 61 7 1^/.— -j-^— si elle esten fonte.

Désignant maintenant par Q le volume des gaz écoulés par seconde et mesurés à la densité -sr', on aura

et Q v’ =

Qrt' l-f-a t'

sera le poids des volumes de ces gaz à écouler par

seconde.

IV dépend d’ailleurs de la manière dont la combustion s’opère, on le calculera cn remarquant que, à la température zéro, on a

Pour l’acide carbonique. 1.529 X 1.2987

— l’oxyde de carbone. 0.957 X 1.2987

— l’azote 0.972 X 1-2987

— l’oxygène 1.106 X 1.2987

— l’hyârogône. . . .0.069 X 1-2987

— l’acide sulfureux. .2.234 X 1 2987

— la vapeur d’eau. .0.624 X 1-2987

— l’air atmosphérique

(Voyez, au reste, l’article Combustion

Poidi

du

mèt. cube

Volume à 0

du kilogr.

ininm.

et Combustibi.es).

CHEMINEES D’USINES. 305

La composition du combustible, le poids de ce combustible à brûler par seconde pour produire l’effet qu’on veut obtenir, l’ana- Ivse des produits de cette combustion recueillis dans des cheminées d’appareils analogues à celui qu’on veut établir, la température moyenne de ces produits compléteraient les données nécessaires au calcul des dimensions de la cheminée en projet. La plupart de ces données manquent encore; mais quand bien même elles seraient connues, les formules ci-dessus, je le répète, ne conduiraient à aucun résultat applicable.

Je résume ici quelques observations qui se rapportent à cette théorie.

On a trouvé que, dans un fourneau de fusion pour le cuivre où la cheminée avait 12”. d’élévation, la température s’élevait h 8t5° au point le plus chaud du fourneau, l’air extérieur étant à 5°: le gaz à la sortie de la cheminée avait une température de 50°. La section de la cheminée est inconnue.

Analyse des gaz de deux cheminées d’usines , d'après M. Ebelmen.

Four d Puddler. — La cheminée à 1 1".64 d’élévation, environ (0.37)* de section, la grille 0'”.80 X 0.97; elle est formée de 11 barreaux laissant entre eux 12 intervalles de 0“.0ft04 chacun.

Le combustible est la houille de Rive-dc-Gier; on en charge sur la grille une épaisseur de 0”.20 : la température des gaz de la cheminée n’est pas indiquée. L’aspiration due au tirage est mesurée par une colonne d’eau de 0”.015 à 0“.02. On a fait cinq analyses qui ont donné :

Acide carbonique. .

Oxyde de carbone.

Hydrogène

Oxygène libre. . .

Azote

moyenne.

Fraction du volume

d’air qui échappe

à la combustion. .

Four à réchauffer. — La cheminée a 12”. d’élévation, et environ (0“.38)1 de section. La grille a 0”.90Xlm 02; elle est formée de barreaux espacés comme ci-dessus; l’épaisseur de combustible sur la grille est 0”.25 : le combustible est le même que ci dessus. On n’indique pas la température des gaz de la cheminée. Cinq analyses ont donné :

moyenne

Acide carbonique. .

Oxvde de carbone .

Hydrogène

Oxvgènc libre. . .

Azote

Fraction du volume

d’air qui échappe

à la combustion. .

M. Péclet à évalué à moitié, ou au moins au quart, la fraction du volume d’air qui, dans les meilleurs appareils, échappait à la combustion. Les résultats de M. Ebelmen donnent, en général, à cette fraction une valeur beaucoup plus faible; mais il faut remarquer que l’azote n’ayant pas été dosé directement, ces analyses laissent encore de l’incertitude. On ne comprend pas, par exemple, les proportions énormes d’azote qu’elles indiquent, ou si ces proportions sont réelles on cherche en vain ce qu’est devenu l’oxvgène correspondant. La dernière entre autres indique sur 100 grammes 81*. 03 azote; cela suppose environ 105e air atmosphérique, contenant 24'.15 oxygène; or l’oxygène libre, celui de l’acide carboni-

que eide l’oxyde de carbone donnent O1*. 85— {— 1 28.60-j-0'(.4:=13885. L'auteur ne fait point connaître ce que l’excédant d’oxygène 24.15 — 13.85 peut être devenu. Cet excédant 10*. 30 n’aurait-il point oxydé le fer disposé dans les fours? S'il en était ainsi, la fraction du poids d’air qui aurait échappé à une utile combustion serait

0.85+10.30 el l’on retomberait alors dans les évaluations de 24.15 24.15

M. Péclet.

La cheminée d’un four à souder les mises qui entrent dans les essieux de wagons, a 12 mètres d’élévation, (0“.45)2 de section , la grille 0m.90X°-77; on y brûle 114k de houille de Saarbruck à l’heure.

Ces cheminées de four étant toujours construites par l’intérieur, il n’est pas possible de diminuer leur section au delà du terme ou un ouvrier ne pourrait plus y passer et s’y mouvoir d’une manière plus ou moins gênante; aussi ont-elles rarement moins de (0m.40)î.

Les cheminées des bateaux à vapeur de 450 chevaux, sur lesquels on consomme 2‘.82 par heure et par force de cheval, ou 1270kà * l'heure, ont diamètre 2 mètres, section 3™“. 142, hauteur 11 mètres. Celles des bateaux de 160 chevaux , ont diamètre 1ra.05, section 0m“\803, hauteur 11”. 20; la consommation totale par heure est d’environ 620k.

Enfin celles des petits bateaux de 50 chevaux, dont la consommation est évaluée à 5k par heure et par cheval, mais qui le plus ordinairement atteint 6», ont ordinairement, hauteur 9“, diamètre 0“. 62, section 0“,m.301. ( Voyez Chaudières.)

Pour tous ces bateaux la surface totale des grilles est à très peu près de 0“"’. 05 par cheval, elle vide des grilles O”"1. 01 6.

CHEMINS DE FER. — Les premiers chemins de fer ont été établis pour le service intérieur des mines et des usines. Ils se composaient essentiellement de deux crémaillères horizontales dans lesquelles engrenaient les roues dentées des wagons, et un chemin de ce genre a longtemps servi au transport des houilles de Leed à Midleton. Ce n’est que vers l’année 1814 que Blacketl eut l’heureuse idée de constater et de démontrer par des expériences directes, que l’adhésion de roues unies sur des rails unis, était suffisante pour remorquer des charges considérables.

Chemins de fer pour mines, usines, chantiers. — Ils sont ou à rails de champ ou à rails plats.

Dans le premier cas, les traverses en bois résineux, pin ou sapin, reçoivent environ 0“.10 d’équarrissage; on les espace de 0ra.G5 au plus. L’épaisseur des barres de fer ou railsesl de 0.01 5 :on leur donne une hauteur verticale de O”. 07. Ces rails sont fixés dans une entaille faite à la traverse, à l’aide de coins en chêne, disposés intérieurement aux rails; une face verticale du coin s’appuie contre le rail, et une face inclinée pénètre et est retenue comme une queue d’arondc dans l'entaille de la traverse. On donne à cette entaille 0m.04 à 0m.05 de profondeur. La largeur de la voie est le plus ordinairement de 0“.75, et l’on doit donner environ 0m.03 au rebord extérieur des roues. II convient, dans les courbes, de diminuer de moitié la distance des traverses, et de surélever un peu le rail extérieur.

Dans le second cas, des barres de O”. 03 sur O”. 01 sont fixées à plat sur le bord de longrines en chêne de 0'“.08 sur 0œ.10, à l'aide de vis à bois à tôle noyée, distantes de 0m,50. Les longrines sont elles-mêmes établies sur des traverses en pin de 0m. 13 d’équarrissage, distantes de lm, quelquefois sur des dés en pierre.

Pente , tirage, prix. — Les chariots chargés pèsent ordinairement de 8 à 1200 kil.; la voie est de 0m.75.En tenant le chemin propre et huilant les essieux deux fois par jour, la pente de 0m.0t suffit pour que les wagons descendent facilement d’eux-mômes. Lorsque le chemin est de niveau, l’effort du tirage est environ le centième du poids roulant. Le prix de premier établissement de ces chemins varie de 6 à 7 francs par mètre courant.

R étant la somme des résistances de tout genre qui s’opposent à la

marche des chariots, telles que frotlcmens aux essieux, à la circonférence des roues, résistance de l’air,

P le poids du chariot,

V sa vitesseau bout du temps t, h la hauteur du plan,

L sa longueur,

e la partie de cette longueur parcourue par le chariot au bout du temps t,

y la pente par mèlre=$in. a = sinus de l’inclinaison du chemin.

On a, en général, pour la force motrice,

P sin. a — R = — R ;

MJ

et si le chariot descend sans vitesse initiale.

La formule (o) montre que la vitesse V croîtra sans cesse avec le temps t , à moins que l’on n’établisse la pente de telle sorte qu’on ait

Les chariots conserveraient alors la vitesse initiale qu’on leur aurait donnée au départ.

Si un chariot marchant à la vitesse V devait décrire une courbe de rayon p, il faudrait pour qu’il ne fût pas culbuté par l’effet de la forcb CENTBirt ce que l'on eût toujours

, «OLP

II étant la hauteur au-dessus des rails du centre de gravité du chariot cl de sa charge et a la voie.

Chemins db fer a long parcours. — Avantages et inconvénients. — Ils n’admettent pas, comme les routes ordinaires, toute espèce de véhicule; — ils exigent un matériel spécial énormément coûteux, — ils monopolisent ainsi les transports. — Les poids qu’un même effort peut faire rouler sur un chemin de fer et sur une route ordinaire sont dans le rapport de 8 à I, de sorte que le travail d’un homme, sur un chemin de fer, produirait à peu prés le même effet utile que celui d’un cheval sur une route ordinaire. — Les chemins de fer permettent en outre d’employer la vapeur à la locomotion , d’où résulte qu’indépendamment des avantages ci-dessus, des charges considérables peuvent être transportées avec des vitesses habituelles de huit et dix lieues à l’heure, ce qu’on n’a obtenu jusqu’ici d’aucun autre mode de locomotion. Cette vitesse est une cause de dangers très graves, qu’on ne parviendra à prévenir que par une surveillance continuelle.

Dépenses de premier établissement et d'entretien. — Le prix de construction pour les chemins de fer établis en France jusqu'à 1 839 a varié pour ceux à une voie de 22000 à 220000 fr. par kilomètre, et pour ceux à deux voies de 257000 à 525000. — Le chemin de Paris à Saint-Germain est ressorti à 430000 fr. le kilomètre pour les zones les plus rapprochées de celle dernière ville. La dépense pour la voie de fer est généralement de la moitié au tiers de la dépense totale dans les chemins a deux voies. — Les frais annuels d’entretien de ces derniers ont été dès les premières années d’environ 9000 fr. et ceux des chemins à une voie de 840 à 3300 par kilomètre. En général la dépense pour deux voies n’est pas le double de celle qu’exige une seule voie.

Quelques dimensions. — La voie dans les chemins de fer exécutés varie de lm.31 à 1.52 entre les axes des lignes de rails. — La distance des rails au bord des fossés est de lm à 1 .50. — La distance de deux voies varie de lmà 2“. — La largeur tolale des chemins à deux voies varie de 6“. 62 ( Liverpool à Manchester) à 8“ (Paris à la frontière belge). — H y a tendance à augmenter les voies, afin d’augmenter la stabilité des voilures. — Au nouveau chemin de fer de Londres à Bristol, elle a été portée à 2“.10. — Sous les viaducs et dans les souterrains, on peut réduire à 1 mètre le jeu à laisser entre les points les plus saillants des chargements et les parois des piédroits des voûtes. — Les cheminées des locomotives exigent au moins 4m.50 de hauteur entre le dessous des voûtes et le niveau du sol.

Bapportdu tirage à la charge. — Sur un chemin de fer de niveau en état ordinaire d’entretien et pour toutes les saisons, l’effort moyen du tirage est d’environ ~ ou ~ du poids total. Il parait être indépendant de la vitesse. Cet effort ne comprend que la résistance due au frottement des essieux et celui beaucoup plus faible qui s’exerce

à la circonférence des roues. Dans les expériences qui ont fourni cos résultats le diamètre des essieux était environ le ^ de celui des roues de chariot.

Limite des pentes et des rayons de courbure. — La limite supérieure des pentes, dans la plupart des chemins établis, parait fixée de 0.003 à 0.006 par mètre, et le minimum des rayons de courbure est de 500 mètres; toutefois, ce rayon de courbure a été souvent réduit à 300, 200 et même 150 mètres, aux approches des gares, à raison du ralentissement obligé à l’arrivée et au départ.

Emploi du cheval. — Si le chemin estde médiocre vitesse et que les chevaux soient le moteur, le maximum d’inclinaison des pentes parait devoirse rapprocher de , soit0.003t par mètre. Le maximum d’effet utile du cheval correspond à le vitesse de O™. 90. à 1 mètre par seconde. Lorsque le rapport du tirage à la charge est —, le chemin étant horizontal, un bon cheval dont l’effort constant est évalué à 60 kil . , peut conduire 9000 kil., dont 6000 déchargé utile, à 40000 mètres par jour, en travaillant dix heures. Les frais de roulage au moyen de chevaux sur un chemin de fer horizontal sont évalués à } environ de ceux qui ont lieu sur les roules ordinaires.

Rails en fer. — On n’emploie plus aujourd’hui de rails en fonte. Les rails sont en fer laminé à très bas prix. Us pèsent environ 20 kil. par mètre courant et ont 5 mètres de long; ils sont supportés par des coussinets espacés de 0.90 environ. On a porté le poids des rails en Angleterre jusqu'à 30 et 36 kil. par mètre courant. L’accroissement du poids et de la section des rails permet de diminuer proportionnellement et avec avantage le nombre des blocs ou stones de support.

Les rails étaient autrefois renflés à la partie inférieure suivant un arc elliptique; les expériences de M. Barlow ont montré que ces rails, d’une exécution difficile d’ailleurs, manquaient de raideur et fléchissaient sous la charge plus que les rails parallèles dans le rapport de * à 3, non que le rail ondulé soit moins fort et moins raide en son point milieu que le rail parallèle, toutes choses égales d’ailleurs, mais parce que ce dernier est plus fort et plus raide à un degré très sensible en tout autre point. Le rail parallèle est encore préférable, en ce qu’il permet de placer les blocs et les coussinets directement opposés les uns aux autres, de telle sorte que les roues passent sur deux supports en même temps; il en résulte que les deux roues opposées s’élèvent et redescendent ensemble, le long des deux pentes du rail causées par sa flexion. Quant à cette flexion, elle a été trouvée fort peu plus grande, sous le passage d’une voiture, que celle qui aurait lieu si celte voiture était en repos, lorsque toutefois le rail est bien fixé et les appuis très fermes. Lorsqu’il n’en est pas ainsi, le passage de la voiture sur le rail peut produire une flèche double de celle qui aurait lieu si la voilure était au repos. On peut

évaluera 0”.003 la (lèche que prend un rail ordinaire entre des portées d’un mètre sous le passage d’une locomotive; cette flèche, lorsqu'il y a des soubresauts, peut atteindre 0".004.

Les rails, d’après Barlow, ne doivent point être fixés invariablement aux coussinets. En effet, suivant des expériences qui lui sont propres, une barre de fer forgé s’allonge de j- J— sous un effort longitudinal de lk,57 par millimètre carré de section transversale; si l’effort s’élève à 15k.7, ou lorsque la barre s’allonge de jj—, son élasticité est altérée et la barre uc revient plus à son premier état; elle est forcée-, or, comme la contraction du fer entre l’hiver et l’été peut s’élever à de sa longueur, il en résulte que, si les rails étaient invariablement fixés aux coussinets , une partie notable de leur résistance serait détruite. — Bastrick et Wood estiment l’usure desrailsà 0‘.08 par mètre courant et par année, Dixonh 0k.05; Bidder pense que la durée maximum d’un rail ne peut dépasser 30 ans.

Wagons , charge, poids, résistance. — La charge utile des wagons est ordinairement de 3000 kil. elle poids du wagon vide de 1000 à 1200 kil. — Les deux essieux de chaque wagon sont plus espacés que les coussinets des rails, afin que les charges ci-dessus portent sur six appuis et que chaque intervalle, entre deux coussinets, ne porte que le quart de la charge. — L’effort constant nécessaire pour faire rouler un wagon sur chemin de niveau est de 3k.6 par tonneau, abstraction faite de la résistance de l’air. — Quant à celle dernière résistance, elle a été trouvée égale à 8‘ pour un wagon dont faire transversale était d’environ 2 mètres carrés, lorsqu’il se mouvait avec la vitesse de 5“.3G par seconde. — Cette dernière résistance ne doit pas être comptée dans les calcnls ordinaires où il s’agit de trains dans lesquels les wagons soûl toujours précédés de la locomotive.

Adhésion sur les rails. — La plus grande adhésion des roues de locomotives a lieu quand les rails sont tout à fait secs ou tout à fait mouillés; la moindre quand ils sont humides, couverts de givre ou de bouc. M. W ood estime que, même dans ce dernier cas. l’adhésion égale ■— du poids total de la machine lorsque les quatre roues sont couplées, et ^ de ce poids lorsque ne faisant agir que les deux roues motrices, on distribue la charge de manière qu’elles en supportent les i. M. Navier admet que dans les cas les plus désavantageux on n’a point à craindre le glissement des roues sur les rails, tant que le poids portant sur les roues conduites par les pistons est ^ de l’effort du tirage.

Puissance évaporalotre des chaudières de locomotives. — W ood évalue à 0^.045 la quantité d’eau vaporisée en une seconde et par mètre carré de surface de chauffe exposée au rayonnement, et à environ 6 kil. la quantité d’eau vaporisée, tant par rayonnement que par contact, pour chaque kilogramme de coke. Selon le même

Diqiti.

auteur, le pouvoir de vaporisation des tubes ne serait a aires égales que le tiers de celui des surfaces exposées au seul rayonnement. Ajoutant à Paire de ces dernières le tiers de celles des tubes, on obtient une surface réduite qui vaporiserait moyennement 0k. 03393 d’eau par seconde et par mètre carre. — On ne sait encore bien si la vaporisation augmente avec la vitesse du mouvement. — Oncompte approximativement que j de la quantité d’eau ci-dessus s’échappe à l’état de vapeur par les soupapes cl passe à l’état liquide dans les cylindres.

Résistance propre des locomotives. — L’effort nécessaire pour 1° mettre en mouvement l’appareil à vapeur, 2° surmonter tous les frottements, 3° vaincre la résistance de l’air à la vitesse moyenne de 4 "‘.50 par seconde, a été évalué par M. de Pambour à 52 kil. pour les machines dont les roues ne sont pas couplées, et à 69 kil. pour les machines à roues couplées.

Lorsque des wagons sont attelés aux locomotives, les résistances ci-dessus subissent une augmentation proportionnelle deOk.473 par tonneau trainé.

Discutant ces résultats, M. Navier a été conduit à les fractionner comme suit :

La machine non couplée pesait 8 152 kil. Il prend

8‘.152 X3*-6 — 29". Pour l’effort du tirage proprement dit,

8‘. 1 52 X 0k. 473=4 kil. pour l’excès de frottement produit dans la machine à vapeur et par suite de l’obligation de faire marcher la machine produisant l’effort de 29 kil. ci-dessus.

L’effort pour faire marcher la machine entièrement à vide et surmonter la résistance de l’air à la faible vitesse de 4m.50, devient alors 52 kil. — (29-|-4)=19kil.=X.

Remarquant enfin que cette valeur de X doit renfermer un terme constant pour chaque machine, et un autre terme qui contienne le carré de la vitesse de translation V, auquel la résistance de l’air est proportionnelle, il propose en général de faire

X=a-fevî.

a étant un nombre qui serait 1 3 kil . et 1 0 kil . à peu prés suivant que les machines du même genre sont couplées ou ne le sont pas, et ê étant = 0k.4415 au minimum dans les deux cas.

L'effort de 69 kil. pour la machine couplée , dont le poids était de 11580 kil., se décomposerait ainsi dans les nombres correspondants

1 1*. 58 X 3.6 = 42k., 11'. 58X0k.473 = 5k., et X = 22k. = 69 — (42 — j— 5),

ou plus généralement

X=13k. -j-0k.4445 VL

Je terminerai ces rcnseigneraens généraux par les équations du mouvement sur les chemins de fer, telles que M. Navier les a, le premier, présentées dans le cahier de janvier et février 1836, des Annales des ponts et chaussées.

Soient

T le poids roulant en tonneaux de lOOOkil. d’un train. Ce poids comprend les wagons, leur chargement, la locomotive et son tender;

\ l’effort en kilog. nécessaire pour faire marcher la machine à vapeur entièrement à vide et surmonter le choc de l’air. On a vu plus haut que V étant la vitesse de translation du train, on avait

M. de Pambour a évalué à 3k.6 par tonneau la résistance de tout wagon précédé par une autre voiture sur une ligne de niveau, et à 0k.473 par tonneau l’accroissement de résistance employé à surmonter le frottement qui se produit dans la machine à vapeur par l’effet du tirage de cette charge.

(3k.6-f-0.473)T-f).:=4k.073T-|-<x+6Vî . . . (/).

est donc l’effort total nécessaire pour opérer le tirage du train, à la vitesse V sur une ligne de niveau.

± t’étant la pente par mètre, montante ou descendante, l’effort du tirage seul devient en kilog. (3.6±1000t)T plus grand que celui qui aurait lieu sur la ligne de niveau dans le rapport de 3.6±1.000 »

L’accroissement de la résistance propre de la locomotive dû à cet 3 6*+-1000i 1

effort est donc ' ~ — X 0.473T, et l’effort total nécessaire

pour opérer le mouvement du train sur la pente, devient

(3.6±100üi+ — — X 0.473)T-j-X, ou

(4.073±113i.4«)T+a+£Vk (g).

Faisant maintenant savoir :

c = la course des pistons en mètres, d = leur diamètre,

D = celui des roues conduites par les pistons,

F = l’effort par mètre carre exercé par la vapeur dans la chaudière,

F' = l’effort par mètre carré exerce par la vapeur dans les cy • lindres en avant des pistons,

F"= l’effort par mètre carré exercé en arrière des pistons.

Il = le poids de la vapeur qui passe daDs les cylindres en une seconde,

q le volume en mètres cubes que prend un kilogramme d’eau vaporisé dans la chaudière sous la pression F,

Y la vitesse du transport en mètres par seconde.

Et supposant que le mouvement du train est parvenu à l'uniformité, on a

pour la somme des aires des deux pistons,

2 c pour la somme des chemins qu’ils parcourent pendant qu’un point des circonférences des roues accomplit une révolution it D; les résistances devant être censées appliquées en ce point, on obtient facilement la relation

ü|!(F,F,')3c=[(4.073±lI3l.*i>T-f).jitD. . (A), qui donne