DES MOTEURS EN GÉNÉRAL - DES MOTEURS ANIMÉS

(34) Les moteurs sont les agents naturels que Tindustrie utilise pour faire mouvoir les machines, c'est-à-dire pour communiquer à ces appareils le travail moteur qui leur est nécessaire pour qu'elles puissent exécuter l'opération industrielle en vue de laquelle on les établît.

On a, sur un moteur appliqué à un récepteur donné, tout ce qu'il est nécessaire et, en môme temps, suffisant de connaître, au point de vue de son emploi mécanique, quand on sait qu'il produit sur son point d'application un effort déterminé, en déplaçant ce point avec une vitesse également déterminée dans le sens de cet effort.

On sait , en effet , par là qu'il produit sur la machine , dans chaque unité de temps, une certaine quantité de travail moteur. Ce travail, sauf ce qui s'en perdra eu route dans Vacte de la transmission^ pourra surmonter un travail résistant équivalent, et il ne saurait y avoir de différence d'un moteur à l'autre, au point de vue d'un emploi industriel donné, que celle qui résulterait d'un peu plus ou d*un peu moins de complications dans les transmissions, entraînant peut-être une variation de même sens dans le travail perdu en frottements et en mouvements parasites.

Mais l'avantage qu'on trouverait dans un certain emploi, pour un moteur, serait compensé par le désavantage qu'il présenterait dans un autre emploi.

Il est donc vrai de dire, d'une manière générale, que deux mo-

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leurs quelconques, fournissant dans le môme lemps la môme quantité de travail, sont équivalents au point de vue mécanique, el qu'en résumé la valeur induslrielle d'un moteur en action sur une machine donnée, est directement et simplement proportionnelle 5 la quantité de travail qu'il produit dans l'unité de temps. 11 ne vaut ni parla grandeur de l'effort qu'il exerce, ni par la vitesse qu'il imprime à son point d'application. Ces deux éléments peuvent être séparément. transformés par des combinaisons de leviers ou autres organes, et l'on sait, suivant une locution devenue proverbiale, que ce qu'on gagne en force on le perd en vitesse^ on réciproqnement.

Le moteur ne vaut que par le produit de ces deux éléments; c'est, pour tout dire en un mot, ce produit seul que l'industrie pent payer.

Ce produit d'un certain nombre de kilogrammes par un certain nombre de métrés, donne une unité d'une espèce particulière qu'on nomme le kilogrammétre.

On dit donc d'un moteur, pour en apprécier l'importance industrielle, qu'il produit tant de kilogrammètres en un temps donné.

On exprime encore cette importance au moyen d'une autre unité qui renferme implicitement le temps, en disant que le moteur est de la force de tant de chevaux-vapeur^ ou plus simplement de tant de chevaux.

Un cheval, comme on l'entend habituellement, correspond à un poids de 75 kilogrammes, élevé avec une vitesse de i mètre par seconde, soit à un travail de 75 kilogrammètres.

On doit noter cependant que, dans la marine, la puissance nominale des machines de bateau est souvent indiquée en chevaux de 200 kilogrammètres. Quand il est question de la force de semblables machines, il est nécessaire, pour éviter toute équivoque, de préciser de quelle unité on entend parler.

(35) Les moteurs animés^ dont nous allons d'abdrd parler, différent des autres moteurs naturels par deux points essentiels.

Eu premier lieu, le travail qu'ils peuvent développer par unité de temps, dans des conditions données d'emploi, échappe absolument au calcul.

(le travail dépend en efTet d'une foule de circonstances, dont les unes sont propres au moteur lui-même, et les autres sont des circonstances en quelque sorte extérieures qui ont néanmoins une grande influence.

Citons, pour les premières, la vigueur propre du sujet, son état actuel de santé, l'habitude plus ou moins grande qu'il a du genre de travail auquel on le soumet, élément essentiel qui peut faire varier du simple au double et au delà le travail correspondant au même degré de fatigue. Citons encore le genre de travail lui-même, le régime de nourriture que suit le sujet, et aussi, pour l'homme, le mode de rémunération qui lui est alloué. (11 est certain, par exemple, qu'un travail obligatoire ne comporte pas le même effet utile journalier qu'un travail fait librement, ou au résultat duquel l'homme est directement intéressé.)

Parmi les circonstances extérieures, on doit citer spécialement les conditions du chantier où s'exécute le travail, au point de vue de la température, de la ventilation, de la salubrité, etc.

11 est évident que l'influence de chacune de ces circonstances ne saurait être chiffrée; mais on n'a pas* même une première donnée théorique pouvant servir de base au calcul ; de sorte que Texpèrience seule, et Texpërience répétée sur un grand nombre de sujets, peut indiquer l'effet utile moyen qu'il est permis d'attendre d'un moteur animé fonctionnant dans des circonstances données.

(86.) Le second point essentiel qui caractérise les moteurs ani* mes, c'est qu'à l'inverse de ce qu'on peut réaliser avec les autres moteurs, leur emploi est nécessairement discontinu. La fatigue survient au bout d'un certain nombre d'heures d'emploi ; nombre variable d'ailleurs selon que l'activité déployée pendant l'emploi a 4té plus ou moins grande. Celte fatigue ne peut disparaître que par le repos et le sommeil , et quand on parle du travail que donne journellement uiî moteur animé, il est entendu habituellement que ce travail est obtenu sans que le moteur soit surmené, c'est-à-dire sans qu'il éprouve un excès de fatigue, et avec la possibilité, par conséquent, de continuer indéfiniment d'être employé de la même manière.

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(87) En résumé, un^ moteur ancien sera connue au point de vue qui nous occupe ici et pour son emploi sur un récepteur donné, lorsqu'on ss^ura que, agissant sur ce récepteur, il exerce un effort P, qu'il donne à son point d'application une vitesse V dans le sens de cet effort, et qu'il peut continuer à fonctionner ainsi journellement pendant un nombre de secondes égal à T. Cela veut dire qu'il produit journellement un nombre P x V x T de kilogrammètres , et qu'il en produit un nombre P X V dans chaque unité de temps, ou, ce qui est la même chose, que sa force en chevaux, pendant quHl

ojit, est représentée par le nombre „^ .

(88) Aucune considération théorique ne permet, on le, répète, de connaître a priori^ même par à peu près, ni le produit Px VxT, ni même aucun des trois facteurs qui le composent.

On peut voir seulement que, pour obtenir le meilleur résultat, il faut donner à chacun de ces facteurs une certaine valeur moyenne qui ne soit ni trop grande ni trop petite.

Un trop grand effort ne saurait être soutenu pendant longtemps, et est incompatible avec une grande vitesse.

Une trop grande vitesse ne peut également être soutenue que pendant un tepips très-court, et, au delà d'une certaine limite, ainsi qu'on l'a déjà dit au nM6, le moteur, loin de pouvoir continuer d'exercer un effort dans le sens du mouvement, devrait, au contraire, être entraîné par le récepteur.

Enfin, une trop grande durée du travail ne permettrait plus qu'un effort très-réduil et une très-petite vitesse. Au delà d'une certaine limite de temps, le seul fait de la présence sur le chantier, même sans travail ou avec un travail insignifiant, entraînerait pour le moteur la dose de fatigue journalière qu'il peut supporter.

En d'autres termes, et pour résumer sous une forme précise les observations qui précèdent, on reconnaît que les- trois facteurs du produit P X V X T sont liés l'un à l'autre, de telle façon que, lorsque l'un d'eux croit jusqu'à une limite supérieure donnée, les deux autres, et le produit par conséquent, convergent vers aéro*

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On en conclut Texistence, pour cerl aines valeurs convenables de ces facteurs, d'une valeur maximum pour le produit.

(39) D'après ce qui précède on voit que la connaissance des nio- Icurs animés, au point de vue de leur emploi dans les machines, peut se résumer en un tableau synoptique qui donnera :

1° La définilion géométrique des divers récepleuis (roues à chevilles, treuils, manèges, etc.) sur lesquels peuvent ôlre appliques ces moteurs;

2** Pour chacun de ces récepteurs, les valeurs simultanées de P, V et T consacrées par la pratique, et supposées donner à la fonction P X V X T une valeur approchée du maximum.

Ces tableaux se trouvent dans la plupart des traités de mécanique appliquée et dans tous les aides-mémoire et recueils de formules.

On se bornera ici à présenter les résultats le plus essentiels à connaître, pour l'application aux machines.

L!homme employé comme moleur agit soit sur une manivelle ou sur une roue à chevilles, soit sur les bras d'un cabestan, soit sur un balancier ayant un mouvement alternatif, soit enfin par son poids en s'élcvant au moyen d'une rampe ou d'une échelle et redescendant sur un plateau mobile faisant fonclion d'appareil récepteur.

Les animaux sont ordinairement appliqués à un manège, qu*on nounue aussi vargue ou baintel, quand il est employé dans les mines à un service d'extraction.

Les résultats obtenus dans ces divers cas sont les suivants :