MACHINES DE MANOEUVRES
qu'une importance relative, d'autres éléments intervenant dans la comparaison des puissances.
La figure 243 représente la locomotive-tender Mallet du Gothard; le poids à vide est de 65 tonnes, le poids en charge, totalement utilisé pour Tadhérence, est de 85 tonnes; la surface de grille est de 2,20 mètres carrés; les roues ont 1"',230 de diamètre, les cylindres 400 et 580 sur 640 millimètres ; l'effort de traction atteint 9000 kilogrammes, et ces énormes machines de 13",80 de longueur hors tampons passent dans des courbes de 120 mètres de rayon.
Dans le type du Gothard, le constructeur Maffei a remplacé la rotule et le joint télescopique par une articulation à soufflet métallique placée près de la charnière.
109. — Machines pour manœuvres de gares. — Le service de ces machines est suffisamment connu; elles doivent passer dans les raccordements de faible rayon accessibles aux voitures seulement, être aussi courtes que possible, marcher indifféremment cheminée en avant ou en arrière, et exercer d'assez grands efforts de démarrage. Le type 81 de rÉtat belge (fig. 244) satisfait très bien à toutes ces conditions; c'est une machine-tender à trois essieux accouplés; en voici les dimensions caractéristiques :
Diamètre de la chaudière 1",150
Nombre des tubes 165
Diamètre extérieur 46 "*/"
Hauteur de l'axe au-dessus du rail 1",850
Largeur extérieure de la boîte à feu 1 ,110
Longueur i> 1 ,400
Surface de chauffe directe 5°**,800
> extérieure des tubes • 56 ,500
3) totale. . . Gl ,800
Timbre 8 atm .
Diamètre des cylindres • 880 "/■
Course des pistons 460
Diamètre dés roues 1",200
Fig. 242
Fig. 243
Fig. 244. — Type 51 de l'État Belge.
Poids d'eau dans la chaudière 3000 kilg.
> dans les soutes 4000
Base des roues 8.100
Poids sur la première paire 10000 kilg.
j> deuxième Jf 10800
]> troisième > 9700
Poids total en marche ....*"... 30500
Effort aux jantes 2900
Ces machines sont munies d'un frein dont les sabots appuient sur les rails (M-
Lignes seoondaihss
110. — Machines de tramway s, voitures à vapeur. — Toutes les machines considérées dans les numéros précédents se rapportent à la grande exploitation et à la voie normale; les lignes à voie étroite pour le trafic local, les tramways, etc., exigent naturellement un matériel adapté à des exigences spéciales ; les vitesses sont modérées, mais les lignes sont souvent à fortes rampes et toujours à courbes de faible rayon ; les démarrages sont fréquents. Les machines sont donc portées sur un train de petites roues et comprennent deux ou trois essieux accouplés; la base de roues doit être courte. Ces machines n'admettent guère que des cylindres extérieurs comme dans tous les cas où les roues
1. Four la description de nombreuses machines anglaises et amôricaines, voir Engineering^ Express à roues libres : Cx. Northern, 1887-1-471 ; N. Eastem, 89-1-107 et 95-1-146 ; Midland, 88-1-278 et 97-2-466 ; G. Western, 92-2-48.
Express à roues accouplées; Glasgow et S. W., 80-2-213, 83-2-261 ; G. Eastem, 83-2-447 ; Caiedonian, 86-2-105 ; N. Eastern compound, 88-1-309, 93-2-140, 95-2-25 ; Midland, 87-2-598 ; L. et S. Western, 87-2-186 ; S. Eastern, 90-1-634 , G. N. of Scotland, 90-1-610 ; Highiand, 91-2-413; L. et S. Western, 93-1-380; Vauclain compound «^ anthracite, 93-2-172, 238, 301 ; Empire express n» 999, 93-2-330, 359; W. Highiand, 93-2-344 ; Manchester, Sheffleld et Lincolnshire, 94-2-139 ; Philadeiphia et Reading, 95-2-455.
Machines pour trains locaux et omnibus : L. Tilbury, 81-1-39; Brigfiton, 82-2-362 : Métropolitain de Londres, 91-2-718 : G, Eastern mixte, 93-2-652; Barry Docks, 93-1-904.
Machines à marchandises : L. et N. Western, 80-2-294 ; N. London. 81-l-379f 90-2-394; Webb machine-tender compound, 87-2-13 ; N. Eastern, 87-2-323.
Machines puissances pour trains lourds: G. Eastern (Mogol) 80-1-66; Consolidation. 87-2-429, 89-2486; N. S. Wales (Baldwin) 92-1-585; L. N. Western 92-2-780; idem compound 94-2-193 et 95-2-571 ; Baldwin (Mogul) 98-2-172 ; Baldwin (Decapod) 94-1-223.
sont petites et rapprochées ; les cylindres sont assez rapprochés de la voie, le mécanisme est exposé à la poussière, les règlements imposent souvent l'obligation de le cacher. Le roulement doit se faire indifféremment dans les deux sens, le train de roues est symétrique, les machines ont souvent deux plateformes, avec double manœuvre pour le modérateur et le changement de marche ; enfin, les parcours étant faibles, les approvisionnements sont portés par les machines.
Dans les villes les règlements imposent parfois l'échappement silencieux et défendent de rejeter la fumée et la vapeur dans l'atmosphère ; en Angleterre, la vitesse est limitée, le feu doit être invisible, et un régulateur doit être adapté au mécanisme pour limiter la vitesse à 10 milles {environ 16 kilomètres) à Fheure. 11 faut ajouter à ces sujétions que les ateliers d'entretien des petites lignes sont réduits au minimum et que le matériel de réserve n'est pas aussi abondant toutes proportions gardées que dans les grandes exploitations ; il faut donc dans la construction éviter les complications mécaniques, rendre les pièces accessibles, donner à tous les frottements de larges surfaces. La chaudière mérite d'autant plus d'attention que par ses petites dimensions elle est difficilement visitée et nettoyée, il faut donc la proportionner largement, multiplier les bouchons et les regards etc.
La fumivorité n'est bien obtenue que par l'emploi du coke; les coups de l'échappement sont amortis souvent par une caisse en tôle dans laquelle la vapeur est dirigée avant de se rendre à la tuyère, elle arrive à l'orifice de celle-ci en jet plus continu. Lorsqu'il est interdit de rejeter la vapeur dans l'atmosphère, il faut la condenser soit dans une soute à eau, soit dans un condenseur tubulaire refroidi par le courant d'air dû à la vitesse.
Ces condenseurs sont souvent employés, ils consistent en serpentins de très grande surface qu'on \o^e à plat sur le toit de la marquise abritant la machine ; ces condenseurs se rongent assez vite.
Il y a d'ailleurs à distinguer des véritables lignes secondaires parcourues par des trains, les tramways établis à l'intérieur des villes pour les voyageurs seulement, où le plus souvent une ou deux voitures sont attelées à une machine.
Enfin on a construit des voitures à vapeur pour la voie normale. Ces voitures automobiles, introduites en Belgique par Belpaire, devaient faire le service des lignes de ceinture donnant lieu à un mt)uvement continu mais peu volumineux; on s'est assez mal trouvé de la liaison intime de
la machine avec la voiture, ce genre de véhicules continue à circuler, mais on n'en a pas construit de nouveaux (*).
111. — Système à eau surchauffée de Lamm et Francq, — Dans ce système, imaginé en Amérique par Lamm en 1872, la source de l'énergie est Teau à haute température emportée dans un réservoir fermé et chauffé avant le départ; la machine n'a donc ni foyer ni chaudière, bien que son dôme lui donne une certaine analogie d'aspect avec une machine ordinaire. Au point de vue de sa construction et de son agencement, le système est tort simple, et nous n'en donnons qu'une description sommaire (*); son emploi s'indique lorsqu'on ne peut rejeter la fumée dans l'atmosphère, comme dans l'intérieur des villes. Il s'est aussi répandu dans les colonies et notamment à Java; la vapeur étant formée dans des chaudières fixes, peut être produite avec un combustible quelconque qui ne conviendrait pas pour alimenter un foyer de chaudière locomotive.
Le principe de ces machines est le suivant : un réservoir horizontal en tôle capable de résister à 15 atmosphères environ remplace la chaudière; il est protégé avec soin contre le refroidissement par une couche d'air, une enveloppe de' feutre et une enveloppe en tôle polie. Au départ, le réservoir est rempli d'eau jusqu'aux trois quarts environ de sa hauteur, puis il est mis en communication par un tuyautage et un accouplement à raccord flexible avec une batterie de chaudières fixes fonctionnant à la pression de 15 atmosphères. La vapeur chauffe l'eau du réservoir par mélange ; à cet effet, elle est amenée par un tuyau intérieur depuis le raccord jusqu'à un tuyau perforé qui occupe toute la longueur du réservoir à une faible distance de la génératrice inférieure. Lorsque l'équilibre
1. Voir £";ir/t/tt'6vmj^ : Machines de tramways de MerryweaUwr , i879-l-25(î idem avec chaudière verticale et tubes Field, 1883-1-221 ; idem à chaudière ordinaire, 83-1-213, 85-2-230. Machines de tramways de Ch. Brown avec balanciers de renvoi, chaudières permettant un grand abaissement du niveaij, 80-1-40, 82-1-109; machine pour voie deO-,75 parla Société Saint-Léonard, 3 essieux accouplés, 81-2-480 ; Black Hawthom et C*®, compound avec condenseur, 87-2-354 ; avec régulateur de vitesse 84-1-454 ; Aveling et Porter avec transmission par engrenages, 87-2-430; Krauss, avec condenseur, 87-2-217; articulée Mallet, 89-1-482; type des chemins de fer vicinaux de Belgique, 3 essieux couplés, 18 à 19 tonnes en ordre de marche, 89-2-737; machines Fairlie pour voie de 0.60 du Festiniog 73-1-180, idem pour voie de 0.75 des chemins de fer saxons 86-1-309 idem des chemins de fer mexicains 89-1-323 ; article général sur le système Fairlie, 73-2396.
Portefeuille des Machines^ 1894, PI, 5-6, voiture automobile Rowan,
2. V. Engineering, 1880-1-99, 1882-2-208; Annales des mines, novembre 1890; Hirsch el DehUe, Machines à vapeur t. I.
de pression est établi, la température de l'eau est d'environ 200 degrés, et toute la partie du réservoir qui se trouve au-dessus du liquide forme une chambre de vapeur, qui comprend un dôme assez volumineux. La vapeur est prise sur ce dôme, et elle pourrait être conduite aux chapelles des cylindres, mais sa pression est réduite au préalable à 6 atmosphères environ par un détendeur (3® fasc. n® 73) ; le machiniste peut cependant agir sur le levier d'équihbre du détendeur de manière à obtenir un effort plus grand pour le démarrage, ou à dépenser la vapeur sous une pression inférieure.
Pour les tramways, le système est souvent complété par un condenseur de la vapeur d'échappement, mais cet accessoire ne présente rien de particulier.
La température de l'eau chaude s'abaisse progressivement et la limite du parcours possible est atteinte au moment où la pression est celle de la vapeur détendue ; la contenance du réservoir est fonction de l'espacement des stations de prise de vapeur. La quantité d'eau qui se vaporise pendant le trajet est précisément égaie au poids de vapeur introduit à chaque station et qui se condense en rétablissant le niveau primitif.
Pour apprécier le système au point de vue thermique, négligeons la vapeur contenue dans. le réservoir, dont le poids est très faible en comparaison de celui de l'eau; soit P le poids d'eau au début, supposons d'abord qu'il n'y ait pas de détendeur, et que la vapeur soit admise à chaque coup de piston en quantité telle que sa détente soit complète ; soit KA (fig. 245) la ligne (i'échauffement du liquide, à la station centrale.
Pendant l'admission, la détente adiabatique, du fluide contenu dans le réservoir est représentée par l'élément AB du diagramme entropique, et lorsque l'admission se ferme ^ B'B représente le poids p de vapeur mis en
liberté par l'eau et isole dans le cylindre, poids qui se détend pour son compte suivant l'adiabatique BG et qui s'échappe ensuite dans l'atmosphère. Traçons par B* la ligne D'B' qui se rapporte à l'échauffe-
MACHINES LOCO.MOTIVBS. 16
Fig. 24o.
ment du poids p de liquide; la chaleur transformée en travail parle coup de piston est ACD*B'A, car, pour ramener les choses à Tétat initial, il faudrait éf.hauflfer le poids p suivant D*B' puis le poids total P suivant B'A. Gomme le liquide doit être échauffé à la station centrale depuis la température ambiante, la chaleur fournie est représentée par la surface qui sous-tend Dj B'A. La surface comprise entre B*D, et B'D peut être représentée par le triangle curviligne KB'K' en prenant KK'=DD^ etc. La chaleur transformée en travail par le coup de piston se compose donc de la somme des surfaces couvertes de hachures, tandis que la chaleur qui reste disponible après ce premier coup de piston est la surface comprise sous K'B'.
Au second coup de piston, un cycle analogue est accompli, mais son point de départ est B', et le poids du fluide en jeu n'est plus que P — py et ainsi de suite. En résumé s'il n'y avait pas de détendeur et si l'introduction constamment variable était réglée de manière à obtenir une détente complète dans le cylindre, la chaleur totale transformée en travail serait la surface RAC.
Le cycle ordinaire d'une machine à détente complète à pression Initiale constante serait évidemment plus avantageux, puisqu'à quantité de chaleur dépensée égale, figurée par le tracé pointillé, il permettrait d'obtenir le travail MNAG (V. 3« fasc. Chap. V).
Cependant, il y a lieu de tenir compte de ce que le parcours n'est pas prolongé jusqu'à épuisement delà pression effective du réservoir, et que de ce chef la portion la plus désavantageuse du cycle est évitée, car il est évident que plus la chute de pression est. modérée pendant la marche, plus est réduite aussi la chute de température sous laquelle la chaleur passe de la chaudière fixe au réservoir lors du chargement. C'est cette chute qui abaisse le rendement du cycle en supprimant complètement son isothermique supérieure.
D'un autre côté, le rendement est abaissé par le détendeur (4'' fasc. n° 118), surtout aux fortes pressions initiales.
Les imperfections théoriques qui viennent d'être signalées n'impliquent aucunement l'infériorité du systènie Lamm, car outre les avantages caractéristiques quil possède, ces imperfections peuvent déjà être compensées dans une certaine mesure par le rendement plus élevé de la machine envisagée comme appareil de traction; ainsi, une locomotive ordinaire pèse 50 pour cent de plus à égale puissance que la machine du système Lamm capable de desservir un tronçon de 4 à 5 kilomètres
de longueur : il faut également tenir compte du rendement élevé des chaudières fixes, de la diminution des frais d'entretien, etc.
C'est dans le même ordre dMdées que Ton a employé les chaudières à soude Honigmann, dans lesquelles la chaleur nécessaire à la vaporisation est celle que dégage une certaine (Quantité de soude en s'unissant avec l'eau provenant de la vapeur de décharge (3* fasc. 141).
112. — Systèmes à air comprimé. — L'air comprimé à haute tension dans un réservoir permet d'emmagasiner une quantité d'énergie suffisante pour effectuer un certain trajet; il est d'abord amené à pression constante aux cylindres par un détendeur, il peut aussi être réchauffé au préalable pour le fonctionnement à détente.
M. Mékarski a attaché son nom à la locomotion à air comprimé, qui date de .1872-1873, et dont Tune des premières applications a été faite pendant le percement du Sain t-Gothard; plus tard la pression a été augmentée jusqu'à 80 kilogrammes par centimètre carré sur une ligne des environs de Paris, afin d'emmagasiner dans des réservoirs limités une quantité d'énergie suffisante pour un long trajet.
Le système Popp-Conti employé dans quelques villes françaises est aussi basé sur l'air comprimé, mais celui-ci est amené le long de la ligne par une canalisation, sur laquelle sont établies à des distances de de 2 à 3 kilomètres des prises d'air automatiques ; la provision d'énergie est ainsi beaucoup moindre, et une pression initiale de 25 kilogrammes est suffisante.
La discussion de ces systèmes appartient plutôt aux applications de Tair comprimé, dont la théorie est exposée dans le 8* fascicule du présent ouvrage (*).
I. Voir Haton de la Goupillière, Cours de machines, t. L, p. 349; le système Popp-Conti est décrit dans l'ouvrage intitulé : Les Automobiles, par D. Farmaii, (Prîtsch, 1896).
