V PARTIE. — TRAVAIL MOTEUR

Les derniers progrès do la science physique, l'expérience notamment qne nous rapportons b l’article EQUIVALENT MECANIQUE I>E LA CHALEUR, fournit l’indiention du maximum théorique do travail quo peut donner une quantité de chaleur, et par suite de combustible. Nous avons vu qu’on devait admottro qu’une calorie, c’est-à-dire la quantité do chaleur qui élève un kilogramme d’eau d’un degré, pont théoriquement produire un travail do 440 kilogr.-mèt. La pratique est bien éloignée du maximum théorique, et il reste dç» progrès considérable» à accomplir avant d’npprochcr des limitas que la théorio indique, dan* le voisinage desquels les progrès seraient b on d (Ho les à réaliser.

Le kilofflrftmmo de charbon produisant 7,500 cnlorios peut donc engendrer théoriquement, à raison da 440 kilog.-mèt. par calorie, 4,073,000 kilog.-mèt., et vaporiser 44,5 kilog. d’eau enmoyeune, la quantité variant pou avec la pression. Le choval-vupctir do 75 kilog.-mèt. par seconde, soit 75 X 3,600 = 270,000 kilog.-mèt. par henre, devrait être obtenu par une consommation do moins de 4/3 de kilog. do charbon par heure. Les machine* de Cornouaille», les plu* perfectionnées do toutes, celles qui consomment le moins do combustible, brûlent environ, dit-on, 4 kilog., c'est-à-dire rendent environ 4/3 dn travail utile ; plusieurs machine» de Woolf consomment 4 k. 20. C'est sûrement un très-beau résultat, eu égard aux pertes considérables qu’il c«t impossible d'éviter, à la température nécessairement élevée avec laouclle les produits do la combustion sont lancés dans l’atmosphère, au travail consommé par le tirage, qui n'est jamnis compté dans le travail utile. Mai» il semble qne l'on ne so proposo qu’un but assez facile à atteindre lorsque l'on cherche à faire des machines à vapeur qui donnent, à la mer, de* résultats qui approchent de cenx que donnent le* machine» do Cornouailles ou do Woolf, et il uc peut être douteux qu'en étudiant le* cause» dn bon fonctionnement de ces dernières, on puisse arriver à les reproduire dans d'autre» machines à vapeur.

Dans la navigation à vapeur, les plus importants progrès peuvent être obtenus en restant bien au-dessous d'un semblable degré do perfection, car la consommation de la plupart des machines des bateaux à roues dépasse i kilog. par cheval. On est arrivé, dan* les nouveaux navires à hélice, à réduire les consommation» duns une proportion considérable, et cela par l’application des principes que lions allons exposer. Mais en ne parlant quo du premier cas, la réduction de la consommation de i kilog. à 2 kilog. seulement, tandis quo les lionnes machine» terrestre» de divers système* ne brûlent que 4 k. 50, c'est-à-dire une économie de moitié sur les consommations, monterait à 20,000 fr. au moins par traversée d'Europe à New-York pour un grand bateau transntlanti^tM (indépendamment d’un bénéfice nu moins égal qui résulterait du tonnage employé par la houille devenu disponible pour les marchandise* ), ce qui, pour une compagnie faisant quatre départs par mois, correspondrait a une économie de 2 millions pnr an pour le seul combustible, et qui s’élèverait à 4 millions avec le concours du fret, c'est-à-dire à une somme supérieure aux subventions accordées par les nations les pins généreuse» !

Vaporisai ion.

Nous avons traité, à l’article cnArmù.REs a vapeur, de la question générale, et l’admirable article combustion, dont le savant Kbelmen a enrichi tôt ouvrage, e*t toujours ce qui existe de plus complot, de plus parfait sur la question.

Nous n'avons donc à revenir ici qne sur quelques points particuliers, spéciaux à In navigation, que nous emprunterons en grande partie au Guide du rhauffrur, de M.Grouvelle, dont la nouvelle édition renferme’le* résultat* de l'expérience qne de nombreuses constructions ont fait acquérir aux ingénieurs de l'Etat.

Chaud k rte. — La nécessité d'éviter la propagation do la chaleur du foyer bon» do la chaudière, dan* un eas où il est impossible de songer à employer deà fourneaux dans lesquels le* épaissenrs do brique* soient* considérables, a fait employer, dès l’origine de la navigation à vapeur, des chaudières à foyer intérieur, qui convenaient évidemment don» ce cas, d’une manière tonte spéciale. Restait u leur donner une surface de chnuffo suffisante pour la bonne vaporisation qne l’op évalue à terre, avec do bonne» cheminées, à f "'.50 par 'cheval. Cctto condition ne peut Cire satisfaite pour

Digiti

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loi bateaux mn« par do puissantes machine», car la place manque; ou cherche en compensation u augmenter autaht' qué possible le développement du parcours des produits de la combustion , la surface de chauffe indiructo.

Deux systèmes ont été adoptés pour obtenir ce résultat. Celui adopté le plus généralement aujourd'hui et qui a la préférence pour les grandes constructions de la marine militaire, consiste à munir la partie supérieure de la chaudière, pour le retour de la flamme seulement, d’un grand nombre de tubes de 0,08 do diamètre, à imiter Indisposition do la chaudière de locomotive. Oit obtient ainsi une grande surface de chauffe en restant dans des limites d'incrustation supportables ( voir ISCKUSTÀTIOX).

Nous donnons comme exemple les chaudières do /'Ardente do 800 chevaux. Les fig. 3414 et 3412 représentent l’une d’elles vue de face et de profil.

L’appareil de vaporisation est formé de plusieurs corps do chaudières semblables. Nous rapporterons ici Tiijilicalion des dimensions des diverses parties qui le constituent :

Nombre des chaudières 8

Nombre total des loyers . . . . . 32

Dimensions d'un corps de chaudière.

Longueur - . . .

. 1 en haut

Largeur J „„ ta,

Hauteur

longueur d’un loyer

Ilauteiir d’un foyer

Longueur d'uuc grille

t longueur

Tubes < diamètre extérieur

f diamètre intérieur .....

Nombre de tubes

Epaisseur des tôles. ... ;

Diamètre de la oheminéc [en liant) . .

Surface des quatre grilles

Surface de chauffe directe 27 33

Surface de chanffe des tabes 117 61

Volume d’eau, en supposant le niveau

à 0"*, i5 au-dessus des tubes .... 12«»c,9i

Volnmc de vapenr 12me,53

Chaudière* à galeries. — Dans In pratique l’assemblage des tubes résiste difficilement aux variations de température qui se produisent dans les diverses parties qui composent la chaudière, surtout dès" que quelques incrustations commencent A se produire; aussi ta plupart des hateaux après une navigation un peu longue rentre ut-il» avec nombre de tubes tamponnés avec dus l-ouclions de bois , qui ont médiocrement arrêté les fuites, et les chaudières ont besoin, an port d'arrivée, do l'intervention d'imbiles mécaniciens. (J’est pour cela que ta Compagnie Péninsulaire et Orientale qui opère les transports postaux entre l'Angleterre et Tlude a conservé, en les perfectionnant, les chaudières à galeries, dans lesquelles la fumée circule autour de cloisons rectangulaires boulonnée», l'eau qui circule dans l’intérieur do ccs cloisons s’y trouve entourée de tontes parts par le» produit.- do la combustion. Ci» chaudières sont plus coûteuses , offrent moins de surface relative de cl auflage que les chaudières à tubes, mais clics paraissent exiger moins do réparations, et précisément parce que les produits do ta combustion.sont moins refroidis, en même temps qu'ils no perdent pas toute leur vitesse par des étranglements, par des puisages à travers des conduits de faible section, le tirage par ta cheminée reste meilleur, no devient pas insuffisant pour uno combustion active, ce qui u arrive que trop souvent avec les chaudière* tubulaire -,

2 ÎJ.i

Malgré les effets théoriques de ees développements considérables de surface do chauffe indirecte , nous allons voir qu’eu réalité on n’obtient pratiquement aujourd'hui une abondaMiyiroduction de vapeur h 1a mer, quo par l’intervention d’une grande quantité de chaleur rayonnante, en multipliant beaucoup les grilles et les foyers, au détriment de ta honna-utilisation de la combustion, et nu prix dep souffrances des malheureux ouvriers chauffeurs , véritablement grillés dans des chambres de capacité insuffisante, où le» courants d'uir sont trop faible* pour combattre ta grande quantité do chaleur rayonnante.

Combustion. — De quelque manière que l’on combine le dévclopi»cmcnt de ta surface des chaudières, il est certain, pour quiconque a examiné quelques bateaux n vapeur, que la combustion no s’y opère pas dans île bonne» conditions. C'est ce que rcudent manifeste aux yeux les moins exercés, les flots de fumée noire quj sortent des cheminées des bateaux à vapeur. C'est qu’eu effet le tirage obtenu par une cheminée métallique île peu d’élévation , est tout à fait insuffisante pour dépouiller les produit* ûe ta combustion de leur chaleur par une longue circulation. Cette seule vue démonta» complètement ce que nous venons de dire de l'emploi prédominant de la chaleur rayonnante dn combustible ; ce n’est qu'en rejetant dans l’air les produits de la combustion presque aussitôt qu'ils sont formés,' qu'en peut parvenir, dans ces conditions, à obtenir des vaporisations considérable* mais très-coûteuses.

Ainsi donc, avec un tirage peu énergique, on n’utilise pas tonte ta chaleur des produits de 1a combustion qui circulent dans des conduits bientôt encombrés de suie, et do plus, trop de charbon sur ta grille donne lieu à une production d'oxyde de carbone (voir COMBUSTIBLES) , dont ta formation refroidit le» gaz ; aussi voit-on souvent le chauffeur ouvrir les portes pour fournir le supplément d’air nécessaire k une combustion complète.

1-e remède évident k ces défauts, le seul possible, c’c*t d'obtenir de» tirages plu» grands que ceux des constructions actuelles. Une plu» grande quantité d’aif . traversant ta grille, l’acide carbonique remplacera l’oxyde de carbone, et les produit» de ta combustion , traversant avec rapidité des conduits <1111 ne seront plus encombré# de suie, auxquels on pourra donner sans inconvénient uno longueur suffisante, leur communiqueront Une bien plus grande quantité de clmleu r. Bien entendu qu’il s’agit ici de bateaux à grande vitesse ot non de caboteur» à vapeur qui doivent être construits à bon marché et naviguer avec le moins do surveillance possible.

Rien no montre mieux l'influence heureuse d’un puissant tirage que lamnchine locomotive qui, avec sa seule cheminée, sans le tirage produit par le jet de vapenr à haute pre»sion, n’est plus qu’un corps «ma âme, no peut donner do vapeur. Si l'on cherche il so rendic compte do la réduction de dimension» que permet cet énergique tirage, on reconnaît que l’on pout brûler sur une grille de locomotive, à surface égale, quatre fui* le poids do conibnstible quo l’on peut brûler sur une grille ordinaire. Comme exemple bien probant, on cite deux chaudière.» de bateaux de rivière, à peu près semblable», toute» deux tubulaires, dont les vaporisation» étaient dons le rapport de 5 à 1, 1‘une ayant un échappement de vapeur dans ta cheminée, tandis que le tirage do l'autre no résultait que d’une cheminée ordinaire. t''c*t donc bien l’insufflation par ta tuyère qui quintuple la vaporisation.

(Test aujourd'hui un résultat parfaitement certain de l'expérience générale, «le celle surfont fournie pur la pratique dos chemin» de fer, que des combustion* considérable», rapides, quo ta production do grande» quantité» de vapeur pour alimenter de puis* -dûtes ma-

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chine* iv course (lo piston rapide, autrement dit l'établissement de chaudières et do machines produisant un grand travail sans être d'un poids énorme, condition fondamentale pour tout moyen de transport qni porto son moteur, n'est possible qu'à l'aide d’un tirage forcé.

C’est la solution du problème de la rapide vaporisation n l'aide de la chaudière tubulaire et du jet de vapeur, qui a fait ]* succès de la locomotive et des chemins do fer ; ce sera la solution convenable du même problème > qni permettra d’obtenir des bateaux à vapeur, bien plus rapides que ceux construits jusqu'ici, dons lesquels on en est resté an tirage obtenu seulement b l’aido d'une cheminée peu élevée, faute d’avoir expérimenté les moyens simples qui peuvent être employés dans ce but. Nous croyons utile de les disenter ici en détail, parce qu’il s’agit là d'un progrès important dont l'adoption est sûrement proche.

Jet de rapeur. — Si on employait à la mer uno pression élevée comme sur los locomotives de chemin de fer, on trouverait la solution du problème d’obtenir nn tirage puissant en imitant les dispositions qui ont si l ieu réussi pour celles-ci, c'est-à-dire le jet de vapeur dans la cheminée. C'est en effet ce qui a été déjà fait avec succès, depuis plusieurs années, sur les bateaux de rivière les plus rcmarqnables, sur ceux du Khône notamment. Mais l’oau de mer donne tant d'incrustations dont l'adhérence augmente rapidement avec l’intensité du chauffage, le mouvement de la mer fait que si souvent des parties fortement chauffées de la surface des chaudières ne sont plus recouvertes d’eau, que l’emploi d'une pression do plusieurs atmosphères nécessaire pour l'insufflation par In vapeur, a été universellement repoussé. En effet , cette pression exige un actif chauffage à une température élevée, d’où résulte rapidement le chauffage au ronge de quelquepartie des chaudières et un grand danger d‘explo»ion. Nous ne saurions aller à l'encontre do la pratique universelle, au moitts jusqu'à ce que la question des iticruslahout par l'eau de mer soit complètement résolue, ot nous admettrons qu’on doit renoncer à l'emploi des trèshautes pressions à la, mer malgré les avantages de la grande légèreté relative des machines qui les emploient.

J.a limite la plus élevée, et non encore admise en Angleterre, que l’on peut considérer comme sans danger, vn les progrès de la pratique pour combattre los inconvénients ci-dessus énoncés, pour les navires qui sont soumis a une surveillance ineossnnte, pour les grandes machines toujours dirigée* par dos mécaniciens expérimentés, est la pression do 2 û 2 4/2 atmosphères. C'est cette pression, qui correspond à une tem- 1 jiératnrc de 120 à 125 degrés seulement, qui c t em-

ployée assez fréquemment sur mer par les Américains (sur le Niagara, magnifique frégate à vapeur notamment), qui a été adoptée par M. Dupuy do lamie et les ingénieurs qui ont construit les grands navires à vapeur h hélice du la marine militaire, l'Algèeirai, la

Bretagne. Les inconvénients qu’elle pont encore entraîner sont inférieurs aux avuutnges do diminuer do moitié le poids de» machines , le» dimensions des cylindres, de permettre d’augmenter la vitesse du piston et par snite l'action directe de la tige dn piston sur l'arbre de l'hélice, etc.

En restant nu point de vue du tirage, la pression de 2 atmosphères est insuffisante pour produire une insufflation dans la cheminée. 11 faudrait donc, pour utiliser ce moyen simple, avoir une petite chaudière à haute pression et pour cela pouvoir l'alimenter à l'eau distillée. Nous verrons plus loin qu’il n’est nullement impossible de condenser, par contact, une fraction de la vapeur sortant des cylindres sans surcharger les pis tons et alourdir la marche do la machine.

On pourrait donc très-bien disposer un semblable système pour les bateaux à grande vitesse, et tirer un parti très-avantagoux de la vapeur à produire un excellent tirage, à réchauffer auparavant la vapeur qui se détend, en faisant circuler cette vapeur chaude et so mouvant rapidement dans les enveloppes des cylindres, enfin en envoyant l'excédant de vaporisation dans les réserv oirs de vapeur où celle-ci serait utilement emmagasinée avant de passer dans les cylindres.

Ventilateur. — A défaut de vapeur b haute pression, et préférablement même au jet de vapeur à mon avis, on peut employer, pour produire le tirage forcé, une machine bien connue, le ventilateur. On doit se rappeler que déjà au célèbre concoure de Manchester, dont date la locomotive, la Narelty, construite par Bratwhaite et Ericson, lutta jusqu’au dernier moment avec le Hochet de Stepbenson, qui avait su appliquer le tirage par un jet do vapeur, et que la combustion dans la première machine était activée par un ventilateur, Cette presque égalité indique bien la solution à adopter dans le cas où l'on ne dispose pas de vnpcur à haute pression.

Si l’on examine les résultats fournis par le ventilateur dans quelques cas, on verra que ce moyen direct en quelque sorte d'imprimer à l'air, ou aux produit* de la combustion, la vitesse nécessaire, est très-peti dispendieux et qu’il ne fondra le plus souvent brûler, pour le faire mouvoir , qu'une faible partie du combustible qu’économisera son emploi. M. Grouvelle a donné à l’article ventilation une excellente étude sur l’application dn ventilateur aux mines. Il y rap-

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