DMA

réagissent sur l'eau avec une force égale à cette résistance. L'ensemble de ces réactions, quelle que soit d'ailleurs leur répartition sur la totalité des molécules liquides, produit le même effet qu'une diminution de poids spécifique du liquide ; une remarque très simple confirme ce qui précède et montre que la dépression hydrostatique, égale à la poussée des bulles, est bien égale à cette force totale de réaction.

Si, dans un vase cylindrique plein d'eau placé sur le plateau d'une balance, des bulles de vapeur viennent à se dégager, leur mouvement étant uniforme, le poids indiqué par la balance ne change pas. Le niveau s'est élevé de a en b, par suite du volume occupé par les bulles (fig. 148) ; la hauteur h est devenue A,; en même temps le poids spécifique moyens est devenus,. On a évidemment :

s*il y avait un orifice de sortie en a, la pression sur le fond aurait subi une diminution dans le rapport :

De même dans un tube en U, dont une seule branche contiendrait des bulles (fig. 148 his)y le niveau monte de a en 6 dans cette dernière branche et ne change pas dans l'autre. Il y a équilibre, dans le bas du siphon, entre les deus pressions S A et S, A,, si le tube est fermé, et écoulement en a sous Faction de la différence de pression :

si le tube est percé en a.

Jù 0.

Fig. \të Ml

A'i5ft*<L--

Fig. 149

Passons au cas où la circulation peut se produire dans le siphon renversé de la figure 148 his^ par la présence d'un tube de retour d*eau C non chauffé, appliqué sur la branche où les bulles se dégagent (fig. 149). Les deux branches C et A contenant de l'eau également dépourvue de bulles, le niveau d'équilibre au repos s*y établirait à la même hauteur, en a" et en a\ pour faire équilibre à la pression hydrostatique dans la branche B, où le niveau est en 6. En vertu de la communication établie au sommet de B, la pression au bas de C sera accrue de la différence de charge A, — h\ la circulation s'établira sous l'action de cette différence. La vitesse sera celle pour laquelle la résistance passive contrebalancera la charge h^—h.

La circulation s'établira de même, mais sous l'action d'une autre différence de niveau, si la branche B déverse l'eau dans la branche C, comme le représente la figure 150, disposition qui conduirait à un mouvement permanent.

L'écoulement se fera à l'extrémité du tube B, en raison de la différence de hauteur entre l'orifice et la position d'équilibre du niveau dans ce

tube; le niveau s'établira .dans la branche C, de manière à contrebalancer la résistance passive qui correspond au débit ainsi déterminé.

Ce cas représente le fonctionnement de plusieurs chaudières, et en particulier de celle de M. Sochet, la première qui ait fonctionné à circulation accélérée.

Ce qui a été dit de la permanence des courants, produits par une différence de température initiale dans les deux branches d'un circuit ac6 (fig. 147), s'applique aux courants produits par Tentrainement des bulles de vapeur. Il faut supposer toutefois que la vitesse de l'eau est supérieure à la vitesse relative uniforme de la vapeur par rapport à l'eau, toujours dirigée de bas en haut ; si cette condition n'était pas remplie, le mouvement pourrait se renverser.

Fig. 150

Si donc nous reprenons le vase de la figure 147, et si nous chauffons la branche c6 du tube a c& en un point d, de manière à déterminer en ce point une formation de bulles de vapeur (fig. 181), le courant s'établit sous l'action de la poussée hydrostatique égale et contraire à la résistance exercée par l'eau au mouvement de ces bulles. Si le point d s'abaisse, le nombre des bulles contenues dans le tube augmente, et le mouvement s'accélère. Si le point tf passe dans la branche de gauche, le mouvement se ralentit, sans changer de direction. Le mouvement sera identiquement le même, que le point de chauffe soit en cT ou en d. Enfin on accélérera le mouvement, en ajoutant de nouveaux points de production de vapeur dans des positions quelconques.

11 est même à remarquer que le mouvement imprimé par des bulles de vapeur, produites en quantité constante, doit être plus permanent et plus uniforme que celui qui serait dû à une diminution du poids spécifique proprement dit de la colonne liquide qui s'élève. En effet, si un ralentissement vient à se produire, les bulles s'accumulent en quantité plus grande dans la colonne ascendante, et la différence de charge aug-

menle en même temps que les résistances passives diminuent, en vertu de la diminution de vitesse. Il y a donc deux forces en jeu, au lieu d'une, pour ramener immédiatement la vitesse de circulation à sa valeur normaie.

127. — Comparaison des effets de la vaporisation et de la dilatation, — Le principe du mouvement d'entraînement de l'eau par les bulles de vapeur étant ainsi établi, la valeur de la charge d'eau, équivalente à l'action des bulles, peut se calculer d'une manière simple, en faisant sur la vitesse de circulation de l'eau des hypothèses qui n'ont rien d'invraisemblable.

Considérons de nouveau le tube de 3 centimètres de diamètre intérieur, vaporisant par heure et par mètre de longueur 785 litres de vapeur au poids spécifique de 0,006. Si le tube chauffé a deux mètres de longueur, il débitera 1"*',67 de vapeur à l'heure par son orifice supérieur. Supposons maintenant que, pendant la chauffe, la vitesse du courant de circulation soit de 2 mètres, le débit total du tube est de 0°**,001414 par seconde ou de 5"*',09 par heure. Le mélange d'eau et de vapeur traversant l'orifice supérieur se compose donc, en nombres ronds, de 1 volume de vapeur et 2 d'eau, sur 3 volumes en tout. L'eau subit ainsi une réaction d'entraînement totale qui, à la partie haute du tube, atteint le tiers du poids spécifique de la colonne supposée vide de vapeur, c'est-à-dire à peu près mille fois plus que la dépression hydrostatique produite par un échauffement de S degrés.

Ce qui précède s'applique au cas où, au lieu de produire de la vapeur on insuffle les bulles de gaz au point d en quantité constante ; c'est sous cette forme que M. Yarrow a pu faire quelques vérifications expérimentaies. Les bulles de vapeur présentent la particularité de se condenser et de se régénérer partiellement, en montant et en descendant, à cause des variations de la pression.

Un cas spécial, où le mouvement est dû à la production des bulles I - de vapeur, et non à réchauffement du liquide, est

\ — : =J ^^ celui où le tube est d'assez petit diamètre pour / v-•^/ q^g jgg bulles en occupent toute la section. La co-

0( lonne liquide se brise alors (fig. 182) et le mou-

vement ascensionnel deviendrait impossible, contrairement au cas de la figure 148, s'il n*y avait pas de tube de retour. En supposant la circulation établie, la dépression produite se retrouve Fig. 152 égale, comme précédemment, à la diminution du

poids spécifique moyen de la colonne ascendante; seulement cette dépres-

sion s'exerce plus visiblement, au lieu d*ètre la résultante d'actions hydrodynamiques complexes. La résistance passive et, par suite, les lois du mouvement seraient d'ailleurs très différentes de celles correspondant au cas de la figure 181.

128. — Histoire des chaudières à circulation accélérée. Chaudière Sachet. — Quand un système nouveau d'appareils vient à prendre subitement une grande extension, il est assez habituel qu'on découvre, dans un passé lointain, des précurseurs autrefois dédaignés. Semblable circonstance n'a pas manqué de se présenter ici. Dès 1827, il existait

KSg. 153

Fig. 153 6m.

une chaudière tubuleuse, exhumée dans le Manual of naval engineen'wydeM. Seaton; elle était composée d'un réservoir de vapeur et de

deux réservoirs d'eau et de vapeur réunis par des tubes, dont Tensemble offre une analogie frappante avec des appareils tout récents.

En réalité, Tintroduction dans la marine des chaudières à circulation accélérée est l'œuvre de M. le capitaine de frégate Du Temple, devancé à Cherbourg par M. Sochet, directeur des constructions navales. M. Sochet s'était proposé nettement pour but de réaliser une chaudière à circulation rapide; c'est le nom même qu'il donnait à l'appareil. 11 avait en vue, non pas de prévenir la formation de poches de vapeur aux chauffes intenses, dont il n'était pas alors question, mais de s'opposer au dépôt des masses calcaires dures et adhérentes sur les surfaces de chauffe. Les sels marins, précipités à l'état pulvérulent, devaient être entraînés par le courant circulatoire, et abandonnés au passage dans un déjecteur; on le)s aurait retirés de là en faisant extraction. Il s'agissait, comme on le voit, de résoudre le problème des chaudières marines à haute pression, à l'époque où les condenseurs étaient à injection.

La chaudière Sochet, imaginée en vue du service à bord, ne fut essayée qu'à terre, pour un moteur d'atelier. La figure 153 en donne la disposition générale, qui satisfait exactement aux principes aujourd'hui suivis. La circulation est complète; la production de la vapeur se produit au milieu du courant ascendant; le retour d'eau se fait par un gros tuyau placé à l'extérieur. On remarquera que le dégagement de la vapeur se fait au-dessus de l'eau dans le réservoir, comme dans les chaudières Thornycroft actuelles.

La chaudière Sochet fonctionnait à 5 kilogrammes de pression, et vaporisait 7^,35 d'eau par kilogramme de charbon à une combustion de 75 kilogrammes de charbon par heure et par mètre carré de grilles, La surface de grilles était de 0°^S5 et la surface de chauffe de 7 mètres carrés.

A l'époque où elle fut mise en service, la chaudière Sochet devait sembler d*un fonctionnement très délicat; elle n'avait pas, d'ailleurs, d'avantage marqué pour le service à terre ; elle fut abandonnée vers 1859, et remplacée par une chaudière ordinaire. M. Sochet, que j'ai eu pour directeur en 1862, en parlait peu; je l'ai connue plus tard par le souvenir qui en avait été conservé à l'atelier des chaudières; le maître de l'atelier, M. Bigot, très habile praticien, se rendait bien compte des avantages d'une circulation rapide, pour les appareils légers, à faible volume d'eau. M. Du Temple ne paraît pas avoir connu directement les expériences de M. Sochet, mais ses premiers ouvriers avaient vu fonctionner la chaudière que nous venons de décrire, ce qui explique la similitude entre les serpentins de la figure 163 et ceux des premières chaudières Du Temple.

129. — Chaudière Du Temple. Disposition primitive. — En étudiant sa chaudière, le commandant Du Temple avait d'abord en vue la navigation aérienne ; il s'agissait pour lui de fournir la vapeur au moteur à hélice d'une sorte d'aéroplane, auquel il consacra toute sa fortune et ime partie de sa vie, particulièrement vers 1876, après qu'il se fut retiréde la carrière politique. L'aéroplane vola peu, mais la chaudière lui survécut; elle fut appliquée d'abord en 1878 sur quelques canots à vapeur, ensuite sur des torpilleurs ; elle allait devenir, soit sous sa forme primitive, soit surtout après modification par plusieurs constructeurs, l'appareil le plus répandu pour l'emploi des grands tirages forcés, au moment où la mort vint surprendre son inventeur.

Dès le début. Du Temple donna à sa chaudière la disposition générale qui n'a pas varié depuis, et qui a été adoptée par la plupart des autres constructeurs. Deux petits réservoirs d'eau forment la partie inférieure à droite et à gauche du foyer. Le réservoir de vapeur est au-dessus, et porte le niveau de l'eau à peu près à mi-hauteur. Les faisceaux de tubes bouilleurs vont des réservoirs d'eau à celui de vapeur, et débouchent au-dessous du niveau. A l'avant et à l'arrière deux gros tuyaux, placés à l'extérieur, ramènent aux collecteurs inférieurs l'eau du collecteur supérieur, donnant un circuit complet de circulation. La figure 154 représente, en même temps que cet ensemble, les dispositions de détail, qui ont été adoptées pendant longtemps, et qui étaient encore celles des derniers brevets de l'auteur en 1890.

Les caractères distinctifs de la chaudière Du Temple proprement dite, comparée aux appareils plus perfectionnés qui l'ont suivie, sont l'emploi de tubes très contournés, dont la flamme vient successivement frapper les cinq replis, et celui de collecteurs inférieurs en fonte de fer à section rectangulaire. Le mouvement des gaz chauds se fait dans une direction très sensiblement verticale.

Au début. Du Temple tenait beaucoup à n'employer que des tubes de très petit diamètre, 10 millimètres environ, à parois très minces; il y trouvait d'abord l'avantage d'une plus grande surface de chauffe, et, accessoirement, celui de pouvoir isoler un tube crevé en l'écrasant simplement avec une pince près de ses deux extrémités ; mais il fut obligé de renoncer lui-même à ce genre de tamponnage élémentaire. Les tubes des chaudières des torpilleurs n*^ 130 à 144, commandées en 1889, avaient déjà 13 millimètres de diamètre intérieur et 17 millimètres de diamètre extérieur. Du Temple resta fidèle jusqu'au bout, aux collecteurs inférieurs en fonte, qui présentent sur leur face extérieure de nombreuses portes de visite.

Les inconvénients de la chaudière Du Temple, telle qu'elle sortit des

mains de l'inventeur, compromettaient principalement sa durée. La circulation se faisait lentement, dans des serpentins très sinueux ; de là danger de formation de dépôts, surtout dans les branches horizontales contiguës aux collecteurs inférieurs ; de là aussi danger de chambres de vapeur. Dès qu'un serpentin commençait à s'obstruer, la circulation s'y ralentissait encore, les dangers augmentaient, et le serpentin était condamné à se brûler à brève échéance. Le Dragon donna lieu, en escadre,

Chaudière du Dragon {à 5 replis).

Fîg. 154

à des plaintes assez vives sous ce rapport; les avaries se répétèrent surtout, d'une manière désolante, sur les trois torpilleurs 186, 190, 191, pendant le voyage qu'ils firent de Cherbourg à Toulon en 1895. Parfois, il faut le dire, les mécaniciens, encore novices dans la conduite des chau-

dières tubuleuses, ne prenaient pas assez de soin de la pureté de Teau alimentaire, et ne veillaient pas assez attentivement aux niveaux. L'avarie de la chaudière de VAverney dont les serpentins furent entièrement fondus à la partie inférieure, pendant un voyage de Cherbourg à Brest, ne s*explique que par un défaut prolongé d'alimentation.

On doit reprocher aussi, aux chaudières Du Temple primitives, Texiguïté de la chambre de combustion qui se rapproche de celle des chaudières Belleville. Les gaz, incomplètement refroidis après avoir été imparfaitement brûlés, donnaient des panaches de flamme, aux grands tirages forcés. Toutefois, sous ce rapport, aussi bien que sous celui du rendement, les chaudières Du Temple n'ont pas eu d'infériorité marquée par rapport aux chaudières locomotives, lorsqu'elles ont remplacé ces dernières sur les torpilleurs.

130. — Perfectionnements successifs de la chaudière Du Temple; chaudière Du Temple-Normand; chaudière Guyot— La chaudière Du Temple a été l'objet de nombreux perfectionnements dont rénumération constitue à peu près l'histoire de la chaudière à circulation accélérée elle-même. Quelques-uns de ces perfectionnements ont été introduits par les ingénieurs placés depuis 1890 à la tète de l'usine Du Temple; les plus importants sont dus aux constructeurs qui se rallièrent successivement au nouveau système des chaudières, et en particulier à M. Normand; ils ont été ensuite adoptés par l'usine Du Temple. M. Thornycroft fut le premier à appliquer, en Angleterre, les chaudières tubuleuses aux torpilleurs; on lui doit, je crois, l'invention des cloisons ou des écrans formés par des tubes rapprochés jusqu'à être jointifs ; dans son ensemble, la chaudière Thornycroft reste assez différente de tous les modèles Du Temple. M. Normand, dont la conversion au nouveau modèle, décida de son succès définitif en France, travailla d'abord en véritable collaborateur avec la maison Du Temple; la série des chaudières Du Temple comprend des modèles mixtes Du Temple-Normand, avant d'arriver au modèle actuelqui ne diffère guère, d'ailleurs, du modèle actuel Normand.

Comme il n'est pas possible de suivre l'ordre chronologique, nous citerons, en premier lieu, l'un des perfectionnements les plus récents de la chaudière Du Temple, l'abandon des collecteurs inférieurs rectangulaires en fonte de fer et l'adoption de collecteurs cylindriques en tôle. Indépendamment de leur infériorité comme pièces de construction, les réservoirs rectangulaires conduisaient à donner une forme très défectueuse aux tubes ; ceux-ci ont besoin d'être verticaux et non pas horizontaux, à leur emmanchement inférieur, afin de faciliter la chute des dépôts dans les réservoirs. Les collecteurs cylindriques se visitent par un trou d'homme unique sur la façade.

Le diamètre des tubes et la forme des serpentins ont subi de nombreuses modifications, toujours dans le sens de l'accroissement du diamètre et de la simplification de la forme.

Les chaudières des torpilleurs n~ 130 à 144 avaient encore, en 1889, des tubes de 17 millimètres de diamètre extérieur. Pour dix torpilleurs type 143, le diamètre fut accru, et rendu variable, 19 millimètres pour le repli inférieur et 24 millimètres pour les quatre autres; l'épaisseur était portée en même temps de 2 millimètres à 2""',5; la variation de diamètre avait pour but de faciliter le dégagement de la vapeur des replis supérieurs. En 1893, le diamètre extérieur fut porté à 28 millimètres poi>r la partie inférieure et à 30 millimètres pour la partie supérieure, avec une épaisseur uniforme de 3 millimètres. Actuellement le diamètre est uniforme et égal à 35 millimètres.

Chaudière du Chevalier (à 3 replis)

Fig. 155

La simplification de la forme des serpentins se rencontre pour la première fois sur la chaudière du Chevalier, représentée figure 185, dont

^ fi Sa

les tubes n'ont plus que trois replis au lieu de cinq; ce modèle, à 18 kilogrammes de pression, a eu d'assez nombreuses applications, Lancier^ Corsairey Mousquetaire, torpilleurs 145, 146, 154 à 159, 170 à 181, etc. La maison Du Temple est restée d'ailleurs fidèle jusqu'en 1896, aux lubes à trois replis, que le courant de gaz traversait toujours dans le sens transversal. Sur son dernier modèle d& ce genre, qui est représenté figure 156, les inconvénients inhérents à cette forme, au point de vue de Tutilisalion de la chaleur, sont très atténués; les serpentins en s'élevant verticalement au-dessus des collecteurs cylindriques, donnent une belle hauteur au fourneau; un écran partiel obtenu par le rapprochement des tubes oblige la flamme à se contourner dans le sens transversal; un écran en tôle placé sous la cheminée conduit la flamme vers les extrémités avant et arrière du faisceau tubulaire, afin de les chauffer aussi bien que la partie centrale.

Nous citerons, pour mémoire seulement, une autre disposition imaginée à Tusine Du Temple, dans laquelle les tubes s'entrecroisaient en forme d'X, partant d'un collecteur inférieur pour aller aboutir sur la face opposée du collecteur supérieur.

Actuellement, la maison Du Temple abandonne décidément les tubes à replis successifs et le trajet transversal de la colonne gazeuse, pour le modèle de chaudière à retour de flamme, dont la supériorité, au point de vue du rendement, paraît évidente. Les tubes entourent le foyer d'une véritable cloison ; la combustion s'opère comme dans un foyer de chaudière cylindrique et même se développe plus largement; les gaz chauds revenant en sens inverse traversent longitudinalement tout le faisceau tubulaire avant de se rendre à la cheminée.

Les cloisons de tubes, à l'aide desquelles on sait aujourd'hui diriger à volonté les courants de flamme, dans les chaudières tubuleuses, et donner au besoin à ces chaudières une véritable enveloppe liquide, méritent quelques mots de description. Les tubes ne peuvent pas rester jointifs jusqu'aux collecteurs qu'ils découperaient complètement ; on les forme avec deux rangées voisines que l'on ramène sur le même plan, aussi près que possible des deux collecteurs. Il reste ainsi, près des collecteurs, des vides triangulaires qu'il faut fermer, surtout à la partie supérieure, pour arrêter la flamme; l'obturation se fait avec une maçonnerie convenablement disposée ou avec un bourrage d'amiante. Dans la partie même où les tubes sont jointifs, un léger bourrage d'amiante est nécessaire pour obtenir une étanchéité convenable.

Cette disposition nouvelle des chaudières Du Temple, représentée figure 157, est celle que M. Guyot, ingénieur à Cherbourg a imaginée en 1893, quelques mois avant que M. Normand adoptât une circulation sem-

blable des gaz chauds sur les chaudières type Aquilon. Les données principales d'un appareil mis en construction à la fin de 1896, et destiné aux tr)rpilleurs 206 à 211, sont les suivantes :

Surface de grilles 2«*,28

Sarface de chaa£fe 105 met. carrés

Diamètre extérieur des tubes 26 millimètres,

Épaisseur des tubes 2"'/",5

Poids de la chaudière ride, cheminée et accessoires

compris 5800 kilog.

Poids de l'eau . 1450 i»

Chaudière Du Temple-Guyot Coape longitudinale Demi-eoape Demi-Tne

Fig. 157 et 157 6m

Un détail de construction, adopté dès Torigine, auquel la maison Du Temple reste fidèle, est le joint des tubes sur les collecteurs, opéré par

le serrage d'un cône par un écrou, comme l'indique la figure 158. Les mécaniciens des torpilleurs ont en général rendu un compte favorable de cette disposition, qui facilite les démontages et les remontages, et qui permet presque toujours de tamponner. L'inconvénient est d'augmenter le diamètre des trous dans les réservoirs, et par suite l'écartement des tubes d'axe en axe.

Emmancbement (Tua tube dans le collecteur supérieur

Fig. 158

Les cônes et les écrous étaient en laiton jusqu'à ces derniers temps ; on vient d'adopter l'acier, pour écarter le danger des effets galvaniques. Les cônes d'acier, enfilés sur les tubes, se fixent sur eux par un simple dudgeonnage.

Ce système de joints a donné une preuve remarquable de bonne tenue, dans une avarie^du collecteur supérieur du Chevalier en 1894, survenue évidemment à la suite d'un défaut d'alimentation. Ce collecteur a subi un élargissement permanent, dans la région d'aboutissement des tubes, et d'un côté seulement, de manière à présenter une poche longitudinale de plusieurs centimètres de flèche; tous les trous des tubes se trouvaient ovalisés, avec le grand axe dans le plan transversai du collecteur. Les cônes et les écrous étaient restés en place, et tous les joints avaient bien tenu.

131. — Chaudières Normand. — La part qui revient à M, Normand dans les perfectionnements successifs de la chaudière Du Temple, à partir de l'époque où il a commencé à la substituer sur ses torpilleurs aux chaudières locomotives, peut être constatée, en comparant les deux figures 155 et 159. Cette dernière représente la chaudière Du Temple, telle qu'elle a été construite par M. Normand pour le Flibustier^ YAriei, les torpilleurs 186, 187, chaudière que l'on a appelé à juste titre Du Temple-Normand, et dont les modèles ultérieurs Du Temple, figures 156, 156 bis dérivent visiblement.

La suite de ses travaux, poursuivis avec l'esprit méthodique et le soin

du détail qui lui méritent sa haute réputation de constructeur, conduisit ensuite H. Normand à créer des modèles originaux, en conservant d'ailleurs la disposition générale Du Temple, en faisant quelques emprunts à M. Thornycrofl, et en donnant enfin au courant de flamme la direction longitudinale.

Le premier soin de H. Normand fut de simplifier la forme des tubes en supprimant les derniers replis qui rappelaient encore la chaudière Sochet. Ses tubes n'eurent d'autre courbure que celle nécessaire, pour obtenir

raboutissement normal sur les réservoirs et pour laisser au faisceau rélaslicité qui paraît être utile.

Pour donner à la flamme un parcours suffisamment long, dans le faisceau de tubes ainsi simplifié, M. Normand la dirigea dans le sens longitudinal. 11 imagina à cet effet, en 1890 et en 1893, deux dispositions différentes, applicables aux deux positions que peut occuper la cheminée et représentées figures 160 et 160 bis.

Forban Aquilon

Demi -vue en plan

Demi-yae en plan

a w g rxjt.>ooc»300ooocooooono n

Fig. 160

160 Ms

Quand la cheminée est du côté de la façade, comme sur VAquilon, les flammes vont jusqu'au fond de la chaudière, s'y distribuent latéralement de part et d'autre, puis reviennent vers la façade, à travers les tubes, par un parcours analogue à celui suivi dans les chaudières tubulaires type marin; elles s'échappent par deux boites à fumée appliquées latéralement contre la chaudière. La chaudière est alors dite à retour de flamme.

Quand la cheminée est du côté du fond, comme sur le Forban^ les flammes, arrêtées à l'arrière de la grille par un autel en maçonnerie formant écran complet, reviennent vers la façade, s'y distribuent latéralement et parcourent tout le faisceau, comme dans le cas précédent, pour gagner la boîte à fumée ; cette boite est appliquée sur le fond, et divisée

en deux parties correspondant aux deux faisceaux tubulaires. La chaudière est alors dite à flamme directe; mais c'est une appellation toute

=tK^.-«

conventionnelle. Il y a, en réalité, retour de flamme dans les deux cas; mais le retour est plus ou moins complet, et sa direction est différente. En d'autres termes la chaudière est toujours la même, mais la position des portes de foyers et de cendriers est différente.

M. Normand préconise à juste titre la disposition à retour de flamme.

Dans la figure 161, la coupe transversale s'applique aux deux modèles et la coupe longitudinale au modèle à flamme directe, qui est plus compliqué et plus difficile à bien comprendre sur les plans.

Les tubes des rangées extérieures sont jointifs, et ils forment un écran préservant l'enveloppe et renfermant tout le courant de flamme.

Parmi les dispositions prises pour diriger le courant de flamme, quelques-unes méritent d'être citées.

Les tubes intérieurs des deux bords se rapprochent les uns des autres avant leur aboutissement au collecteur supérieur, et forment une sorte de voûte, que l'on complète avec une file de briques réfractaires façonnées, reposant simplement sur les tubes. Cette maçonnerie élémentaire suffit, pour fermer à la flamme les passages triangulaires signalés plus haut.

Les flammes, à la fin de leur trajet longitudinal, avant d'arriver aux boîtes à fumée, rencontrent, à la partie supérieure du faisceau tubulaire des écrans en tôle, appelés autels renversés par M. Normand; ces écrans les obligent à redescendre dans le bas du faisceau, au lieu de s'échapper directement parle haut. Dans les chaudières à flamme directe (fig. 161), les écrans sont situés par le travers de l'autel en maçonnerie, qui forme le fond du foyer entre les deux faisceaux de tubes.

Les parties de la surface intérieure du faisceau de tubes, qui servent d'entrée aux gaz venant delà grille, sont formées naturellement de tubes non jointifs appartenant à deux files qui ne se rejoignent que sur le périmètre des passages à encadrer. De plus, dans la section des passages, le diamètre des tubes est légèrement réduit.

Ces détails montrent les soins pris pour obtenir un fonctionnement commode et une bonne utilisation. Il yen aurait d'autres encore à noter. Ainsi, les arrivées d'air au-dessus des grilles, se font à la fois par le fond et par la façade. Sur le fond, les ouvertures sont pratiquées à travers l'autel qui ferme le foyer ; c'est pour ce motif que, dans les chaudières à flamme directe, l'espace situé en arrière de cet autel est isolé de la flamme, et que la boite à fumée est divisée en deux parties placées dans le prolongement des faisceaux de tubes. L'air admis par la façade subit un réchauffage préalabledans une double enveloppe delà chaudière.

Les dispositions actuelles n'ont pas été arrêtées du premier coup ; il y a eu, surtout vers 1894, une période de tâtonnements, pendant la-

quelle H. Normand ât des études et des expériences qui sont intéressantes à rappeler.

M. Normand avait fait en cuivre les tubes de ses premières chaudières, afin d'accroître les garanties de durée. Le cuivre rouge avait été adopté pûor toutes les files extérieures, et le laiton pour les trois rangées voisines du foyer. Ces métaux donnèrent des mécomptes. Les tubes en laiton en particulier sont, d'après leur mode de fabrication, remplis de criqùres, qui ne se révèlent pas quand la pression s'exerce par l'extérieur, mais qui rendent ces tubes impropres à subir la pression par Tinlérieur. Actuellement, M. Normand fait uniquement emploi de tubes de fer, qu'il préfère à ceux d'acier.

Au début, M. Normand avait rencontré des difficultés pour obtenir une surface de chauffe suffisante. La grande diminution de longueur des tubes résultant de la suppression des replis obligeait à accroître beaucoup leur nombre. La place manquait pour les aboutissements sur le réservoir supérieur» que M. Normand tenait à placer au-dessous du niveau de l'eau, contrairement à la pratique suivie par M. Thornycroft. Les aboutissements des trois files extérieures furent établis au-dessus de Teau, mais sans que la direction du tube descendit toutefois au-dessous de l'horizontale ; il convenait en effet de conserver le remplissage d'eau complet sans chambre d'air, quand on met la chaudière en état de conservation. M. Normand avait cru devoir protéger, par une tôle formant écran, l'extrémité des tubes située au-dessus du niveau de l'eau; c'était une précaution peut-être superflue. Dans les chaudières actuelles, la longueur des appareils permet de placer un nombre de tubes suffisant, et tous les aboutissements sont au-dessous de l'eau.

Comme exemple de chaudières récentes, on peut citer celles du Forban^ dont les données principales sont :

Surface de grilles 4»M0

Surface de chauffe 215 ,00

Diamètre extérieur des tubes •••..... 34 millimètres

Épaisseur des tubes 3 i^

Poids de la chaudière, avec les accessoires et la cheminée 12tx,400

Poids de l'eau 3tM65

La surface de 4-%10 n'a pu être obtenue pour la grille qu'en portant la longueur à 2",36. Une semblable longueur rend le travail de chauffe incommode, bien que la hauteur des fourneaux facilite le chargement du charbon, et elle exige des chauffeurs exercés. Quoi qu'il en soit, les essais ont donné des résultats très favorables ; dans la marche à 31°,02 de vitesse, on a pu soutenir une combustion de 312 kilogrammes par

heure et par mètre carré de grilles, en développant 511 chevaux par mètre carré de grilles. Les résultats des essais du Forban ont d'ailleurs été donnés au numéro 40, page 87, avec ceux du FHbtmtier et de VAriel.

132. — Application des chaudières Normand aux grands navires, — chaudière Normand-Sigaudy .

La chaudière des torpilleurs étant ainsi arrivée, par l'amélioration du modèle Du Temple, à un type d'une supériorité indiscutable, sinon définitive, il y a des avantages sérieux à en généraliser l'emploi. Sur les grands navires, on a, suivant les circonstances, à placer, tantôt des chaudières simples comme celles des torpilleurs, tantôt des chaudières à double façade qui donnent un léger bénéfice de poids et d'encombrement. La chaudière à double façade, que M. Normand a étudiée en collaboration avec M. Sigaudy de la Compagnie des Forges et Chantiers, se compose de deux chaudières Normand accolées dos à dos avec collecteurs communs.

Chaudières Sigaudy-Normand Modèle à flamme directe

Fig. 162 Modèle à retour de flamme

Fig. 162 hi$

Les deux modèles, à retour de flamme et à flamme directe, donnent

naissance aux deux chaudières doubles^ représentées figures 162 et 162 ôis, d'après la première étude jointe à une demande de brevet. Ces figures sont suffisamment claires; elles montrent qu'il n'y a rien à ajouter à la description donnée pour les chaudières simples. Dans la chaudière à fiamme directe (fig. 162), les boites à fumée aboutissent naturellement àunecheminéocommune.Dans1achaudièreàretourdeâamme(fig.l62&ts), les boîtes à fumée se placent, soit sur la façade, soit contre les faces latérales, selon l'espace dont on dispose. Entre les deux autels, se trouve, dans tous les cas, une chambre vide, admettant l'air au-dessus des grilles.

La seule différence due au mode d'accouplement est dans la position des tubes de retour d'eau, réduits de moitié dans les deux cas. La chaudière à fiamme directe a ses tubes de retour sur les façades ; la chaudière à retour de flamme a les siens dans l'espace entre les deux grilles. Cette différence provient de ce que le collecteur supérieur de la chaudière à flamme directe porte un étranglement au milieu de sa longueur, afin de ne pas trop restreindre le passage des gaz dans la culotte de la cheminée.

L'emploi des doubles façades n*offre pas autant d'intérêt, avec les chaudières tubuleuses, qu'avec les chaudières cylindriques, parce que l'économie de poids réalisée est beaucoup moindre. D'autre part, cet emploi est sans inconvénient; les deux parties de la chaudière ont, dans tous les cas, des cheminées distinctes et elles pourraient même marcher àdes tirages diflérents. Il y aura quelques précautions à prendre, pour empêcher les dénivellations excessives au roulis, dans des collecteurs de 6 mètres de longueur, il y aura quelques détails de construction à soigner. En somme le succès de l'application des chaudières genre Du Temple aux grands navires dépend de la solution de problèmes généraux, tels que celui de la régularité de l'alimentation, les mêmes pour tous les systèmes de chaudières tubuleuses.

Comme exemple de chaudières à double façade, la figure 163 représente celles adoptées par la Jeanne-cTArc à la fin de 1898 et mises en construction à Indret.

133. — Chaudière Leblond et Caville. — MM. Leblond et Cavillc, constructeurs à Cherbourg, auteurs d'un système de chauffage au pétrole dont il a été question plus haut, ont inventé plusieurs modèles de chaudières, parmi lesquels celui représenté figure 164, qui est un dérivé de la chaudière Du Temple.

Le réservoir d'eau, unique, est placé derrière l'autel ; le collecteur supérieur est sur la façade. La flamme traverse le faisceau en suivant le circuit indiqué par une flèche ; une file de tubes jointifs, facile à distinguer sur la figure, l'oblige à descendre puis à remonter.

Le mouvement de retour de l'eau se fait par les tubes placés à la partie postérieure du faisceau. L'eau tçouve ainsi des passages de descente sur toute la longueur du collecteur, ce qui doit faciliter son mouvement ; de plus, la suppression des tubes de retour extérieurs constitue une simplification.

Chaudière Leblond et Caville^ modèle 1896

Fig. 164

134. — Nouvelle chaudière D'Allest. — M. D'Allest vient de créer, en 1896, un nouveau modèle de <;haudière à circulation accélérée, dans lequel il a conservé quelques dispositions caractéristiques de sa chaudière à circulation libre.

Le réservoir d'eau est remplacé par une lame d'eau, qui est placée derrière l'autel et construite comme les lames têtières de l'ancienne chaudière D'Allest ; les tubes, de forme assez simple, vont de la lame têtière au collecteur supérieur établi sur la façade. Les tubes de retour d'eau A sont au-dessus du faisceau, en dehors de l'enveloppe de la chaudière ; ces tubes sont distribués sur toute la longueur, de manière à faciliter le mouvement de retour. La coupe transversale présente une analogie marquée avec celle de la chaudière Leblond et Caville ; mais la coupe longitudinale est à peu près celle de la chaudière D'Allest ordinaire. Il y a

deux grilles séparées par une chambre de combustion commune ; le courant de gaz se fait parallèlement à la façade ; les boites à fumée sont placées laléralementj

Chaudière D'Allesty modèle J896 Demi-yue Demi-coupe abcde Coupe longitudinale

Fig. 1(35

Fig. 165 bi$

Le nouveau modèle D'Allesl n'a pas encore reçu la sanction de la pratique ; mais il bénéficie d'avance de l'expérience acquise par le constructeur. Ses dispositions sont simples, et paraissent heureusement combinées.

135. — Adoption rapide des chaudières genre Du Temple. — L'adoption presque générale des chaudières lubuleuses à circulation accélérée sur les torpilleurs a suivi de très près, dans tous les pays, la première réussite du modèle Du Temple en France ; en Allemagne toutefois la maison Schichau est restée plus longtemps fidèle aux chaudières de locomotives.

En Angleterre, où l'on avait pu conserver quelque souvenir d'un ancien modèle Goldsworthy-Gurney, breveté en 1827 (voir le Manual of naval engineering^ de Seaton, 1895, p. 390), M. Thornycroft a devancé M. Normand lui-même dans la nouvelle voie ; il a été suivi de près par M. Yarrow. Beaucoup d'autres constructeurs ont suivi le mouvement. Quand l'Amirauté anglaise, qui n'avait pas donné jusque-là grand développement à sa flottille de torpilleurs, s'est décidée récemment à commander une centaine de contre-torpilleurs armés de torpilles, la construction des nou-

velles chaudières a reçu une impulsion très vive ; le nombre des modèles en service est devenu considérable.

Une étude complète de la chaudière à circulation accélérée actuelle, avec attribution à chaque inventeur de la part qui lui revient, dans les perfectionnements introduits depuis huit ans, serait aussi délicate à faire, que l'histoire des chaudières Belleville ou des chaudières Collet-Niclausse est, au contraire, simple et facile. Je me bornerai à des descriptions sommaires, extraites principalement des publications anglaises.

136. — Chaudière Thomycroft. — La chaudière Thornycroft est bien connue dans la marine française, par l'application qui en a été faite sur divers torpilleurs, le Cowrewr construit par M. Thornycroft, puis le Vetoce, le Grondeur y les numéros 164, 168, 166.

Chaudière Thomycroft

Fig. 166

La disposition caractéristique (âg. 166} est dans la forme des tubes qui sont très longs, et qui vont tous déboucher dans la partie haute du collecteur supérieur, au-dessus du niveau de l'eau ; à la partie inférieure,

les tubes se courbent, de manière à dessiner une voûte complète audessus du foyer.

Les tubes forment deux cloisons jointives à l'intérieur et à l'extérieur de chaque faisceau, en laissant de longs espaces triangulaires libres pour le passage de la flamme, dans le bas des cloisons intérieures et dans le haut des cloisons extérieures. Les gaz chauds suivent ainsi les tubes en les léchant sur toute leur longueur.

Cette disposition donne une surface de chauffe très grande, variant de S2 foisà 72 fois la surface de grilles, mais moins efficace, que si la flamme frappait les tubes au lieu de les suivre. En l'adoptant, et en y restant toujours fidèle, M. Thornycroft a plus particulièrement en vue un mode de circulation qu'il regarde comme très avantageux.

D'après des observations faites dans un collecteur muni de glaces, la colonne d'eau et de vapeur s'échappe dans le collecteur supérieur, d'un mouvement continu, à l'issue des siphons qui débouchent au-dessus de l'eau. Quand les tubes débouchent sous l'eau, le mouvement est au contraire alternatif; le dégagement d'une bouffée de vapeur est suivi d'une descente d'eau pour remplir le vide produit. De là résulte, en faveur du modèle Thornycroft, une diminution prononcée de la résistance à la circulation, malgré la petite perte de charge, égale à la hauteur entre l'orifice de chaque tube et le niveau dans le collecteur. D'après des mesures approximatives de la vitesse du courant dans les tubes de retour, M. Thornycroft considère que le poids d'eau en circulation est égal, dans sa chaudière* à 104 fois le poids d'eau vaporisée, tandis qu'il serait de 50 fois ce poids seulement, avec les tubes débouchant au-dessous de l'eau. Quoi qu'il en soit de ces chiffres, il est certain, tout au moins, que le mouvement est ascentionnel dans tous les tubes des faisceaux Thornycroft sans exception, et que le retour se fait entièrement par les gros lubes extérieurs. La chaudière Thornycroft réalise donc le mode de circulation Du Temple, plus sûrement que la chaudière Du Temple ellemême.

M. Thornycroft considère aussi le dégagement au-dessus de l'eau comme favorable au point de vue du danger d'entraînement d'eau. Sur ce point, la pratique n'a pas donné de conclusions précises. Les chaudières Du Temple et Normand priment peu. D'autre part, les chaudières Thornycroft ont donné des entraînements d'eau dans les essais du Speedy; ces entraînements ont été expliqués, il est vrai, par la mauvaise qualité d'une eau saumàtre employée à faire le plein. La séparation de l'eau et de la vapeur, sous l'arrivée des tubes dans le collecteur, est favorisée par le jeu d'un écran, à bords dentelés comme ceux des écrans du séparateur Belleville.

La crainte des coups de feu dans le haut des faisceaux, au-dessus du niveau dans le réservoir, a inspiré quelques préventions contre la chaudière Thornycroft. Cette crainte n*est pas fondée; en marche, Teau est partout. Dans un accident du Coureur^ tous les tubes ont fondu, à la partie supérieure; mais il y avait eu défaut évident d'alimentation, tout comme dans Taccident de YAverne^ où les tubes d'une chaudière Du Temple ont fondu à la partie inférieure. Un reproche plus fondé porte sur l'impossibilité de remplir d'eau alcaline tous les tubes, jusqu'en haut, sur la chaudière au repos, pour la mettre en état de conservation.

Les tubes sont en acier et tenus en place par un simple mandrinage, Us sont entièrement zingués, dans un but de conservation. En service, le zinc disparait assez vite; sur le Speedy, on a remarqué que sa dispari- Lion coïncidait avec la présence d'un mélange détonant à l'intérieur delà cliaudièr» vide ; aucune explication n'a été fournie à ce sujet.

La galvanisation a l'avantage de rendre très apparents les moindres défauts dans le fer et l'acier, et de faciliter ainsi la visite des matériaux ; ce serait une raison suffisante pour en justifier l'adoption.

Actuellement les tubes présentent une réduction de diamètre à la partie basse, afin de moins découper les tôles des collecteurs inférieurs.

Les chaudières représentées figure 166 ont été appliquées sur d'assez forts bâtiments, tels que le Speedy de 800 tonneaux, qui porte huit chaudières de ce modèle. L'expérience du Speedy a fait reconnaître la convenance d'adopter des régulateurs automatiques d'alimentation pour les appareils à plusieurs chaudières accouplées. Le régulateur de M. Thornycroft est à contrepoids comme celui de Belleville, mais il est entièrement noyé dans le collecteur supérieur, ainsi qu'on le verra n® 175.

Les principales données concernant les chaudières du Coureur et du Speedy sont les suivantes :

COURBUR

BPBBDir

Nombre de chandières

Surface de grilles totale

Surface de chauffe totale

Rapport ded deux surfaces

Poids des chaudières vides

Poids de l'eau

Poids total

Poids total par mètre carré de grilles

Puissance maxima réalisée totale d'un essai . Puissance maxima réalisée par mètre carré de grilles

1528 ci»x.