MARINES \ BASSE PRESSION

Dans la méthode que nous venons d'exposer pour mesurer la force des machines à basse pression , on suppose que la vapeur exerce la même pression utile pendant toute la course du piston , et l'on n'<a point égard à la diminution de pression occasionnée par Vexpansion ou détente de cette vapeur, en déterfninant les dimensions du cylindre correspondantes à une force donnée. Cependant cette détente est employée à un degré assez élevé par quelques constructeurs de machines marines; mais, quoique la vapeur en se dilatant vers chaque fin de course du piston exerce moins de pression sur celui-ci , Texpérience prouve que par les avantages qui résultent de ce mode d'action , I effet utile est le même, et que la détente, dans ces machines, procure un bénéfice net sur la dépense de force motrice, et, par suite, une diminution dans les dimensions de l'appareil évaporatoire et dans la consommation du

GHAP. II. — APPAREILS A TAPEUR HARINS. 61

combustible (1). Le meilleur mode d'action de la force élastique de la vapeur pour le travail des machines est d'une très haute importance , et nous allons entrer dans quelques détails à ce sujet.

La détente de la vapeur vers chaque fin de course du piston est indispensable pour régulariser le jeu de la machine ; elle sert à détruire les chocs on résistances nuisibles à Teffet utile> en diminuant Taction de la force motrice sur le piston au moment où celui-ci est prèsde recevoir une impulsion en sens contraire. L'introduction de la vapeur dans le cylindre doit donc être interrompue avant que le piston ait terminé sa course; la vapeur introduite se détendant alors dans un plus- grand volume, sa force de ressort diminue. Elle doit même se

(1) « Si la chaudière est en libre communication avec le corps de pompe pendant tout le tempe que chacune des courses alternatives du piston nécessite, ce piston se trouvera soumis à Taction d'une force accélératrice constante : il arrivera donc à Tune et à. l'autre extrémité du cylindre vertical qu'il parcourt * avec une vitesse très grande, et qui , sans produire aucun eiTet utile , contribuera à ébranler Fensemble de l'appûrcil. Si au contraire les robinets adaptés aux tubes qui établissent la communication entre la chaudière et le corps de pompe ne demeurent pas ouverts pendant tonte la durée des excursions du piston; s'ils se ferment, par exemple , chacun à leur tour , quand le piston est parvenu aux deux tiers de sa course, le tiers restant sera parcouru en vertu de la vitesse acquise , et surtout par l'action que la vapeur déjà introduite alors continuera à exercer. Cette action deviendra de moins en moins forte pendant ce dernier tiers du mouvement du piston, attendu que la vapeur se dilatera graduellement, et qu'à mesure qu'elle occupera des espaces de plus en plus grands , son élasticité , comme celle de tout autre ga^, diminuera. Dès lors il n'y aura plus de vitesse nuisible vers les deux limites des excursions du piston, et,pe qui est encore plus important, une moindre quantité de vapeur sera employée pour produire les mouvements désirés. — Les mécaniciens ont cité des expériences d'après lesquelles il semblerait qu'en employant ainsi la détente de la vapeur on peut économiser, à égalité d'effet, une quantité considérable de combustible ; aussi rangent^ils la proposion que Watt a insérée à ce sujet dans sa première patente au nombre des plus lumineuses dont l'industrie lui soit redevable. Il ne paraît pas cependant que dans les machines sorties des ateliers de Soho la détente ait été employée sur une grande échelle : on n'y a eu recours que pour rendre le mouvement du piston à peu près uniforme. » {Notice de

M. Arago, Machinée détente. Annuaire du Bureau des Longitudes ^i^ll , pages

condenser un peu avant la fin.de cette course , afin que le pston ne continue de se mouvoir qu'en vertu de sa vitesse acquise, et pour préparer ou rendre plus parfait le vide qu'il Taut opérer dans cette partie du cylindre en exécutant la course suivante; cette avance, ou la quantité dont le mouvement du tiroir prééède celui du piston , se nomme avance à la candenMUkm. Par suite de cette dernière circonstance il arrive aussi , dans quelques machines où l'avance à la condensation est disproportionnée relativement à la détente, que la vapeur est introduite dans la partie opposée du cylindre un instant avant que le piston ait commencé à rétrograder, et lorsque, par la nature du mouvement rotatoire qu'il imprime à la manivelle de Tarbre de couche, il reste quelque temps presque stationnaire, ou se trouve à ce qu*on est dans Tusage d'appeler son point mort y tandis que le tiroir, au contraire, est alors à sa plus grande vitesse. L'avance du tiroir pour l'introduction delà vapeur contribue encore à éteindre Taction du piston dans la direction primitive ; mais, en général , dans les machines marines, son effet est peu important comparativement aux deux premiers, c'est-à-dire ceux de la détente et de l'avance à la condensation (2).

La soupape glissante, ou à tiroir, est le mécanisme de distribution de vapeur le plus convenable, et le seul adopté maintenant pour les machines à vapeur marines. Les secousses violentes auxquelles ces machines sont exposées apporteraient de trop grandes perturbations dans le mécanisme des soupapes à siège.

(2) Voyez sur V avance du tiroir des locomotives des chemins de fer le Traité de ces machines par M. G. de Pamboar, pages 287 et suivantes, 1'* édition. Le tiroir des locomotives ne produisant pas de détente, et par conséquent la baufeor de sa bande plane étant égale à la hauteur de l'orifice correspondant dn cylindre, l'avance '

de l'ouverture d'admission de la vapeur est exactement la même que l'avance de l'ou- (

verture d'émission à l'atmosphère. Mais dans les machines marines qui fonciionnent ^t

avec détente , l'avance de Touvertare à la condensation est réglée par les constructeurs proportionnellement à cette détente ou à Texcédant de la hauteur de la bande sur celle de l'orifice, c*est-à-dire de telle sorte que l'ouverture à l'introduction de vapeur corresponde à très pea près au point mort du piston , ou qu'il n'y ait pas , à proprement parler, d'avance ni de retard à cette introduction.

On vient d'adopter aussi l'usage de la détente dans les nouvelles locomotives, en augmentant la hauteur des bandes de leurs tiroirs. On peut donc leur donner de l'avance à l'émission à l'atmosphère sans avance à l'admission de vapeur.

Lorsque la distributi^ de la vapeur dans le cylindre se Tait au moyen d'un tiroir mu par un cercle excentrique à l'arbre de couche , il faut , pour obtenir la détente, que la hauteur de la bande frottante du tiroir excède d'une certaine quantité la hauteur de l'orifice d'introduction de la vapeur dans le cylindre. Alors , pendant une partie du mouvement (Jui opère cette distribution, la bande du tiroir intercepte toute communication avec Torifice correspondant du cylindre , et l'expansion ou détente de la vapeur est mesurée par une fractîoa de la course du piston dépendante de l'excès de la hauteur de la bande sur celle de l'orifice et des vitesses de mouvement relatives du tiroir et du piston. L'avance du tiroir, qui prépare la condensation et limite la durée de la détente, est réglée par la position du toc ou heurtoir adapté. à . l'arbre de couche , et qui conduit l'excentrique transmettant par une bielle le mouvement au tiroir. Cette position du toc détermine les correspondances nécessaires ^ui doivent exister entre les mouvements recUlignes et alternatifs du tiroir et du piston pour opérer la distribution de vapeur voulue , lesquels dépendent eux-mêmes du mouvement circulaire et continu de l'arbre de couche. La fixation du toc d'excentrique est certainement la partie la plus délicate du montage des machines à vapeur. Nous avons vu sur plusieurs appareils des traces de tâtonnements qui annonçaient , de la part des monteurs, la plus aveugle routine ^ et cependant une erreur de ce genre peut altérer gravement le jeu des machines , diminuer leur effet utile , et consommer en perte père une grande partie de la force motrice (3).

Les mouvements rectilignes et alternatifs du piston et du tiroir, qui dépendent du mouvement circulaire et continu de l'arbre de couche, sont affectés d'une manière sensible par les différentes obliquités que prennent les bielles ou verges de communication de ces Hiouvementâ. Ainsi , la tète de la grande bielle , par exemple , dans ses positions correspondantes aux extrémités et au milieu des courses du piston , ne divise pas en quatre parties égales la circonférencn décrite par le bouton de la manivelle de l'arbre ; il en résulte

(5) « Dans les machines du Cerbère ( imité du Sphmx ) le mode de distribution • de vapeur différait complètement de celai du 5pAtfiâ?, de manière à diminuer sen- » siblement la puissance mécanique de l'appareil, tout en augmentant la consom- » mation de la vapeur, et, par soite, du combustible, de près de 10 p. 100. • (Conclosions du Rapport de M. l'ingénieur Reech sur les épreuves comparatives entre les bâtiments à vapeur de 160 chevaux le Papin et le Cerbères)

6i CBAt>. II. — APPAREILS A VAP£UR VAEINS.

que, la vitesse de celui-ci étant. régulière, les demi-courses du piston sont par* courues avec des vitesses var^bles et dans des temps qui diffèrent entre eux. La même observation s'applique à la bielle ou bras d'excentrique par rapport aux courses du tiroir, mais avec des résultats bien moindres , à cause de la grande longueur de ce bras relativement à Texcentricité. Les diverses obliquités auxquelles sont assujetties les pièces de transmission de mouvement apportent donc des variations assez grandes dans les vitesses relatives du piston et du tiroir, et, par suite, dans la distribution de vapeur pendant les courses ascendante au descendante du piston.

L'analyse est impuissante pour tenir compte exactement de toutes ces circonstances de mouvements. 11 faut avoir recours à une figure de géométrie, relevée sur le plan de la machine ou sur la machine elle-même , et dont les coordonnées sont les courses du tiroir et du piston qui correspond à la fois aux différentes positions de la manivelle de Tarbre de couche 'pendant une révolution complète (4). La courbe fictive ^ ainsi tracée, donne les positions relatives du tiroi)r et du pistan à chaque temps d'une révolution de la machine; et, connaissant d'avance les hauteurs des bandes du tiroir ainsi que leur distance entre elles et les' hauteurs' des oriQces du cylindre ainsi que leur distance entre eux, on en conclut exactement le volume de vapeur in* troduit à chaque course du piston , celui dans lequel elle se détend , et le point de la course où elle commence à communiquer avec le condenseur. Cette Ggure serait une courbe régulière du second degré si on n'avait point égard aux obliquités des pièces de transmission de mouvement ; mais elle a la forme d'un ovale ou ellipse plus ou moins renflé à Tune de ses extrémités, selon la longueur de la grande bielle par rapport au rayon du cercle décrit par la manivelle, et la position supérieure ou inférieure du balancier par rapport à l'arbre de couche. 11 suit de là que la quantité de vapeur introduite, son expansion ou détente , et son avance à la condensation , ne sont pas les

(II) C'est principalemeiit dans les problèmes de mécanique appliquée qu'on peut apprécier Tavantage des méihodes de géoméU'ie sur celles de l'analyse , et nous ne coDoevons pas que les constrocteurs d'automates, par exemple, aient pu autrement calculer leurs mécanismes si compliqués. M. le baron Ch. Dupin et ensuite M. Poncelet, dans leurs Cours de mécanique industrielle, nous ont donné les premiers exemples de ces méthodes si simples de géométrie, qui offrent toute l'exactitude désirable et qui sont bien mieux à la portée des mécaniciens constructeurs.

mêmes datis la course ascendante que dans la course descendante du piston , et que , pour les rendre à peu près égales , il est nécessaire que dans les machines marines , par exemple, où le balancier est en bas, la hauteur de la banfle supérieure du tiroir soit plus grande que la hauteur de la bande infé*- Heure. Nous n'avons observé celte différence dans les hauteurs des bandes du tiroir que dans les machines construites par MM. Maudsiay et Field; ce qui prouve que ces habiles constructeurs ont un moyen très exact de se rendre compte de toutes les circonstances qui peuvent modifier le jeu de la distribution de vapeur.

Nous devons à M. Fauveau , ingénieur de la marine royale , une méthode très ingénieuse pour décrire la courbe exprimant les relations qui existent entre la course du piston et celle du tiroir des machines à vapeur. Cette méthode est assez simple pour être mise à la portée des monteurs, et les mécaniciens - conducteurs devraient également la connaître pour pouvoir régler avec intelligence le mécanisme de distribution de vapeur^ que diverses causes peuvent gravement altérer (5). ( Note X.)

Nous avons appliqué la même méthode à une machine à moyenne pression, à détente et sans condensation , dans laquelle la régulation de vapeur était produite par une came en cœur remplaçant le cercle excentrique ordinaire, et comprise entre deux galets ou rouleaux de la tringle de mouvement du tiroir. La courbe de forme particulière que nous avons obtenue nous a donné avec la plus grande exactitude toutes les circonstances de cette régulation , et nous sommes revenu tout aussi exactement du tracé de cette courbe à celui de la came , au moyen de coordonnées polaires déduites des coordomfiées orthogonales du premier tracé, en observant, toutefois , que la courbure de la camo ne devait pas être limitée aux longueurs des rayons vecteurs qui mesurent les étendues correspondantes de la course du tiroir, mais qu'elle était assujettie à être tangente aux rouleaux de la tringle de mouvement dans toutes ) leurs positions aux extrémités de ces rayons vecteurs. (PI. III , Fig. A.)

Nous croyons avoir fait sentir combien l'emploi de la détende de la vapeur et de l'avance du tiroir est nécessaire pour régulariser le jeu des machines

(5) Celle méthode, appliquée pour la première fois (1832) par M. Fauveau à Tappareil du Sphinx y a montré (^Cerbère 1836) les erreurs qui s'étaient glissées à la régulation de la distribution de vapeur dans les piachines imitées en France sur ceU les de ce bàtimeQt.

à vapeur, en généra] , et en même temps toute Timportance qu'on doit attacher à obtenir cette économie d'action de la force motrice , dont les consé* quences sont du plus haut intérêt, surtout pour les macbines narines qui ont à transporter avec elles le combustible, élément de cette force. Il s'aurait maintenant d'examiner quelle est la limite utile qu'on peut assigner à ces deux effets pour une machine marine de dimensions déterminées.-

L'emploi de la dé lente est borné , théoriquement^ par la tension que la vapeur, après s'être détendue , doit conserver pour vaincre le frottement du piston et Taire équilibre à la pression existante dans le condenseur. Mais l'état actuel de nos connaissances sur les propriétés physiques de la vapeur dilatée dans un cylindre de machine est insuffisant pour déterminer avec exactitude a priori la limite utile de ses effets : il n'y a que l'expérience qui puisse servir de guide à ce sujet.

En comparant les machines à basse pression de même force nominale, et par conséquent de même diamètre de cylindre , provenant des ateliers de divers constructeurs anglais , on voit que la détente de la vapeur et l'avance du tiroir y sont employées à des degrés très différents. MM. Maudsiay ou Miller n'introduisent la vapeur dans le cylindre que jusqu'aux ^ environ de la course du piston ; ils la laissent se détendre pendant les ^^ de cette course, et aux derniers 7^7 la condensation a lieu. Dans les machines de MM. Fawcelt, Murray et Jackson , Ed. Bury, etc., rintrodnction de vapeur s'opère pendant les ^ environ de la course du piston, la détente n'est que desT^* de cette course , et Favance à la condensation a lieu dans les derniers -— (6). Cependant, toutes ces machines, de même force nominale, ont le même diamètre de cylindre; et, montées sur des bâtiments absolument semblables, tels que les paquebots-poste du Levant, avec le même tirant d'eau et dans

(6) Nous citons plus particulicremeul ici les machines du bùiimeut à vapeur le Sphinx y construites en 1830 par M. iPawcetl : car celles d'un bâtiment de 80 chevaux montées à Toulon en 1837 nous ont prouve que M. Fawceit lui-même a adopté les proportions de distribution de vapeur de MM. Maudsiay et Miller. Aussi cet appareil de 80 chevaux ne pèse que 72 tonneaux, tandis que celui du Sphinx y de 160 chevaux, pèse 160 tonneaux.

Les appareils du Papin et du Lycurgue, par MM. Fenton, Murray et Jacksou, et du Mentor j par M. Ed. Bury, fonctionnent à une détente qui diiïère peu de celle de l'appareil du Sphinx.

les mêmes circonstances de temps, les premières ont imprimé au navire une vitesse de sillage au moins égale, quelquefois même supérieure. On est en droit d'en conclure que, dans celles-ci la force élastique de la vapeur est employée d'une manière plus utile, et qu'à cette limite, la détente et l'avance à la condensation y procurent un bénéfice sur la production de la force motrice nécessaire , et , par suite, sur le poids de l'appareil évapora toire et de Tapprovision nement en combustible.

Les divers essais de bâtiments à (vapeur qui eurent lieu en l'année 1836, au port de Lorient, donnèrent Toccasion de remarquer plusieurs particularités saillantes dans le jeu des tiroirs , ou , en d'autres termes, dans le mode d'emploi de la vapeur. Ces particularités firent ressortir l'influence que l'usage de la détente de la vapeur pouvait avoir sur la force réelle des machines marines à basse pression^ et, les observations auxquelles elles donnèrent cours paraissant d'ailleurs être confirmées par un passage du Traité de Tred-<gold sur la machine à vapeur , relatif à des expériences faites au moyen de Vindicaleur de Watt, on proposa de porter la limite de la détente jusqij'â la moitié de la course du piston et d'obtenir ainsi une consommation de combustible moitié moindre. Nous ne pensons pas qu'un bénéfice aussi considérable puisse être réalisé sur les machines marines actuelles , dont il faudrait d'ailleurs augmenter pour cela le volume, et, par conséquent, le poids du mécanisme. Nous avons lieu de croire que Maudslay est le premier qui ait trouvé la véritable limite de l'ulilité de l'emploi de la détente dans les machines à basse pression, et que Miller ou autres n'ont été plus tard que ses imitateurs (7). Ce n'est pas sans beaucoup d'essais que cet habile constru-

(7) Cette supériorité du sysième de distribution de vapeur adopté par MM. Maudslay et^Field sur celui des autres constructeurs de machines mannes ressort évidemment d'un passage de la nouvelle édition anglaise, 1888, du Traité de Tredgold, que nous citons textuellement.

» This ship (Medea) was launched at Vooiwicb in september, 1883 , and imme- » dialely fitted with iwo engines of 110 horsc power each, by MM" Maudslay and » Field, who had supplied those to the other four war steamers, andwho haâsuc^ » ceded by their adopiùm ofboilers , etc. , in produoing the b$st possible effects » wiih the least proportion offuel then known ; the wheels being according to the • plan of M' Morgan, with therevolving vertically acting paddie, of wich a full » description is given in another part of this work. «^ (Appendix Y, Memoir of her

GS CHAP. 'il. — APPAREILS A TAPEUR MAMINS.

cleur s'est borné à celte limite, qu'il a enfin adoptée, et qu'on reconnaît danà SOS »*t^pareils d'une fabrication assez ancienne (avant 1830). Si nous sommes bien informé, des expériences ont été suivies pendant près d'un an dans le^ ateliers de MM. Maudsiay et Field, sur des régulations de vapeur à différentes détentes , et l'on s'est arrêté juste à la limite au delà de laquelle la force réelle de la machine pouvait être altérée. On doit distinguer deux genres d'ulililé de l'emploi de la détente dans les machines à vapeur en général .' d'abord celui de la détente combinée avec l'avance à la condensation ou à l'én)ission à l'atmosphère , qui permet d'économiser, en tout état de choses, une dépense de force employée sans aucun avantage pour le résultat du travail mécanique, et môme d'une manière nuisible, en contribuant à ébranler l'ensemble de l'appareil , et que nous appellerons utilité relative au jeu de la machine; ensuite Vutilité absolue de la détente qui produit la plus grande économie de force ou de combustible pour un volume et une tension de vapeur déterminés. Les limites de Fun et l'autre de ces deux effets utiles de la détente sont sans doute assez éloignées entre elles dans les machines à pression élevée ; mais peut-ôlre sont-elles très près de se confondre pour (les machines à basse pression , où la tension de la vapeur dans la chemise du cylindre ou dans la boite à tiroir de distribution ne dépasse pas 1 atmosphère et î, d'après les conditions ordinaires. Ici la théorie est encore impuissante; et ces questions, évidemment de la plus grande importance pour rétablissement des machines à pression élevée ou à basse pression , ne peuvent être autrement résolues que par des expériences directes et rigoureuses faites sur des tiroirs d'essai à différentes détentes , avec les concours întlispensables de V indicateur de Watt et du frein deProny. (NoteX.)

En résumé, voici les conchisions qu'on peut tirer de la discussion des courbes (relevées par nous en 1837) exprimant les relations entre la course du piston et celle du tiroir dans les machines du système Maudsiay , comparées aux machines du système Favvcett , modèle Sphinx.

Dans les machines de 160 chevaux du paquebot - poste VEurotas (système Maudsiay), l'admission de vapeur n'a lieu que pendant les —environ de la

Majesly's steani ship thc Medea , during a service of nearly four years, by Thomas Raldock, Lieut. R. N., K. T. S., p. 82 et 88.)

Voyez aussi ceue supériorité du syslème de MM. Maudsiay et Field confirmée par ta moindre consommaiion de combustible de leurs chaudière», note II, art. 1.

CakP. II. — API^AREILS A VAPEUR UARtNS. C9

course du pislon, moyennemenl pour la course ascendanle et la course descendante. Dans les machines de 160 chevaux du Sphinx ( système Fawcett ), Tadmission a lieu pendant les -^ de la course du piston , mc^ennement aussi pour les courses ascendante et descendante.

La course des machines du Sphinx étant de 4 pieds 9 pouces anglais, le nombre de coups de piston par minute est de 22.10S pour une vitesse absolue de 210 pieds. La course des machines de VEurotas étant de 4 pieds 6 pouces, le nombre de coups par minute est 23.333 pour la même vitesse absolue de 210 pieds.

Le rapport de la dépense de vapeur des machines Sphinx sera donc à celle des machines Maudslay :: 22.108X0.9: 23.333x0.7:: 19.894: 16.333 ou environ : : 20 : 16 ; et ce rapport serait encore plus favorable pour les dernières machines si ces deux appareils n^avaienl pas une légère différence de cours'e de piston, ou si leur nombre de coups par minute était le même. Les machines Maudslay dépenseront donc environ un cinquième de moins de vapeur, et, .par conséquent, de combustible, pour produire le même effet utile que les machines SpHinx; et les surfaces de chauffe de leurs chaudières pourront être réduites dans le mênâe rapport. (Chap. Il, § 8.) De là, moins de poids dans Tappareil évaporatoire, et un chargement en charbon pour une plus longue traversée du navire.

Enfin^ réunissant Tavanlage des proportions de la carène de VEurotas ou des paquebots des postes royales (Voyez le I^^ tableau , p. 32 et 33) à Tavan* lage du système de régulation de vapeur dans les machines, et en admettant qu'un bâtiment modèle Sphinx dépense 15 tonneaux de charbon par vingtquatre heures lorsque ses chaudières sont entretenues en bon état , le chemin

9 A \/ Q nœuds

parcouru en vingt-quatre heures par le Sphinx le sera en ^^^^^ =23.445

heures par VEurotas ; et la consommation de charbon d'un paquebot des

postes armé de machines Maudslay ou Miller sera, pour accomplir ce mé^

9 4 me chemin, de 15* Xq^X •=11.739 tonneaux, au lieu de 15. Ainsi le cal-

cul, d'accord avec les résultats de l'expérience, démontre de la manière la plus évidente qu'il y a eu progrès très sensibles à s'écarter du type Sphinx dans la construction des navires et des appareils des paquebots de 160 chevaux de l'administration des postes affectés à la correspondance du Levant, et dont les succès sont principalement dus aux talents et aux heureuses combinaisons de M. l'ingénieur Moissard.

70 CIIAP. II. — APPAREILS A VAPEUR 1IABI1I&.

Observations sur l'emploi d'une détente ou expansion variable dans les machines

à vapeur.

La force dont une machine à vapeur est capable dépend essentiellement de la puissance productive de son appareil évaporatoire. Les diverses parties qui composent le mécanisme ou le récepteur ne sont que les organes dosti* nés à développer l'action du moteur créé dans la chaudière, et les dimensions de ces organes doivent être nécessairement proportionnées à la quantité de vapeur produite pendant Tunité de temps, à la tension de cette vapeur, à la vitesse avec laquelle elle doit agir, et enfin au mode d'emploi le plus avanta* geux de sa force élastique , c'est-à-dire aux degrés d'expansion et d'avance qui, avec la quantité de vapeur et la tension données, produisent le plus grand effet utile possible.

De cette corrélation indispensable entre les proportions du mécanisme et de la chaudière il résulte non seulement qu'il y a perte d'action du moteur quand la puissance productive de la chaudière est diminuée , mais que, cette production restant la même, il y a aussi perte d'action si, par suite d'une augmentation dans la résistance à vaincre ou le travail mécanique à exécu* ter, la vitesse que peut produire le mécanisme ne suffit pas à l'omploi de toute la vapeur produite. C'est ce qui arrive aux machines des bâtiments à vapeur lorsque des circonstances de vent ou de mer viennent à ralentir leur marche, et alors une partie de la vapeur produite se perd sans emploi par les soupapes de sûreté. Si dans ces circonstances on veut , en réduisant l'expansion, profiter du ralentissement de vitesse du piston pour admettre une plus grande quantité de vapeur dans le cylindre, il est évident que l'excédant de vapeur introduite pressera le piston sans augmentation d'effet utile , c au lieu de se perdre par le tuyau de vapeur superflue : car nous supposons ^ que cette expansion a été réglée à la limite utile de son effet relatif k l'état normal du mécanisme, d'après les relations de mouvements du tiroir et du piston , et d'après la tension habituelle de la vapeur, ou de manière que concurremment avec l'effet de l'avance à la condensation on évite que le piston arrive à la fin de sa course avec un excès d'impulsion qui se résoudrait en ré^ sistances nuisibles contre les pièces de l'appareil et qu'il faudrait détruire pour exécuter la course suivante.

L'expansion yariable est employée avec avantage sur les machines à pression élevée appliquées à l'épuisement des mines et aux manufactures, dans le but de rëduire la force motrice à la proportion convenable aa travail mécanique à exécuter. Dans les machines 'de Gornouailles , on n'est parvenu à obtenir le plus grand effet utile d'une quantité donnée de combustible qu'en variant et combinant à propos la puissance productive des chaudières divisées en corps indépendants, la tension de la vapeur produite, le degré d'expansion approprié à cette tension , et le repos du piston pour rendre la condensation parfaite , de manière à ne dépenser que la proportion de force motrice strictement nécessaire à la quantité des eaux à épuiser. Dans les ma^ chines à vapeur appliquées à l'industrie manufacturière, et particulièrement aux filatures, où il est indispensable'de conserver la même vitesse de' mouvement quelles que soient les variations accidentelles de la résistance à vain* cre, on y parvient en augmentant l'expansion , ou , ce qui revient au même , en réduisant la quantité de vapeur motrice admise dans le cylindre lorsr que, le travail diminuant, la vitesse de la machine tend à s'accélérer.

Cette variation de puissance et de vitesse des machines à vapeur s'obtient avec toutes facilités sur les machines établies à terre; mais les complications d'appareils qu'elle exige rencontrent de grandes difficultés dans leur appropriation aux machines marines actuelles. Quant à l'application de l'expansion variable sur cesdçrnières, nous croyons donc q^i'elle n'atteindrait pas le but principal, qui est celui d'augmenter la force motrice, puisque dans le plus grand nombre des circonstances de la navigation un appareil a vapeur marin doit pouvoir développer la plus grande force dont il est capable. Elle ne servirait qu'à diminuer cette force, dans le seul cas ^ dont nous reparlerons plus bas, où l'on chercherait à ménager l'approvisionnement du combustible en réduisant la puissance de l'appareil ou la vitesse du navire pour ac- ) complir une plus longue traversée; et dans ce cas nous verrons qu'on pos-

y sède un moyen fort simple et tout^aussi efficace, .car la plus. grande difficulté

"N n'est pas de restreindre la consommation de la vapeur produite, mais d'en re-

\ streindre sa production dans la chaudière pour arriver à une économie réelle

^*^ de combustible.

^ Lorsque des circonstances de vent ou de mer contraires retardent la mar-

) cbe du navire et ralentissent la vitesse de la machine, le meilleur moyen de

y/ restituer à l'appareil une partie de la force perdue par ce ralentissement, ce-

>^ lui indiqué par le raisonnement d'accord avec l'expérience, c'est d'augmenter

la tension de la vapeur de production aussi loin que le permet la solidité de

la chaudière sans compromettre sa sûreté (1). On doit ensuite, si les circonstances qui retardent la marche sont de quelque durée, rechercher l'économie du oouibiistible , en laissant tomber les feux, éteignant quclt]ues foyers ou supprimant un des corps indépendants de la chaudière. Telle est la pratir que conseillée par les meilleurs mécaniciens, Field, Miller, Perkins, etc., dont les témoignages ont été recueillis par les commissions d'enquêtes de la chambre des communes d'Angleterre sur la navigation à vapeur; aucun d'eux ne pro|H>se de diminuer l'expansion dans les machines marines, et. cepen*^ dant à cette époque MM. Maudsiay et Field avaient déjà adopté l'emploi de rex|»ansion jusqu'à une assez grande limite.

L'appareil du Vautour j par M. Gengembre, possédait une expansion varia-^ blo au moyen de laquelle la vapeur ne pouvait être admise au cylindre que dans retendue de 0.80 à 0.25 de la course du piston ; cet appareil fonction-^ naità deux atmosphères ou à une atmosphère en sus de la pression extérieure. Dans toutes les circonstances de temps on se maintenait à O.SO d'admis-* sioii ou au degré d'expansion qui procurait la maximum de force motrice. En oon$tH|uence, les proportions d'expansion variable adoptées pour les machi-

Vl> Nous proposons (chap. II , § 8, et chap. IV) d*adopter pour les bâtiments à Ya)Hmrih» la marine royale les chaudières de MM. Maudsiay et Field, comme h» plus iM^rfeciionnées jusqu'à ce jour et comme plus capables que celles des autres bibrîciuilt do supporter un accroissement de charge sur les soupapes <ie sûreté. \» uiareM passé avec MM. Maudsiay pour la fourniture, au port de Toulon, d'uutM'kaudiàro destinée à alimenter deux machiucs à vapeur de la force de 90 che- \iiiix i'Imhhiiiq» énonce , art. !«% que « cette chaudière sera de la forme et des dimen- « )kious qwei IVxpérience a fait reconnaître comme étant les plus parfaites que Ton ait ^ luiHos Ml usayo jusqu'à présent ; qu'elle sera d'une force suflisanie pour supporter ^ uu<» iwfuion de 10 livres par pouce carré (| d'atmosphère), et garnie à cet effet ^ \U\t lirttnU «Il Ibr nécessaires , quoiqu'elle Ae doive agir habiluellemeiit que sous « uu«^ pi^t^Uui do k livres par pouce carré, suivant l'usage adopté en Angleterre ». Ç

Fu pr\uUiU)iiU do la vapeur à une tension plus élevée que d'ordinaire, lorsque la r

\(li^»0 di^it uuichinoi fst ralentie, on économiserait encore de la force si l'on pouvait ^'

l'U m^^m«^ loiU|U( AUftmenter le degré d'expansion proportionnellement à la nouvelle l<^n»(«>u di^tH^Itt^ vapfur; malt cette faculté entraînerait une complication de mécau(HUH^ \\\\\ w w^rail pas compensée par l'économie résultante de la diminution d'ad-* m(»»i^>u \\(^ vaiH'ur^ à raison du hible accroissement de tension qu*il est permis d'ob- \^\t ^\^ dfM chaudiiroi à basse pression.

CfiAP. II. -^ Al'PARËlLd A VAPEUR MARINS. 73

nés du FauWurj n'ont produit aucun résultat. Il eût élé plus convenable de varier Tadmission de vapeur dans les cylindres, de(X50àO.7S: car, dans l'état de ces machines , il était impossible de fonctionner à basse pression , parce que, les tiroirs étant réglés de manière à ne produire ni expansion ni avance , les condenseurs s'échauffaient rapidement au point de rendre la con^ densatiofi presque nulle. Dans* un des bateaux construits à La Seyne , près Toulon, pour la navigation du Rhône et de la Saône (Note VII«, art. 1), M. Miller a employé un moyen assez simple d'augmenter l'expansion au delà de celle qui est produite par les tiroirs ordinaires, en poussant en même temps la tension de la vapeur de la chaudière jusqu'à deux atmosphères ou à une atmosphère en sus de la pression extérieure. Dès les premiers essais , il a été constaté qu'on consommait ainsi plus de charbon sans augmenter la vitesse du navire. L'appareil a été remis dans les oondilions des machines à basse pression , et il ne restera plus à ce bateau que l'inconvénient d'avoir des chaudières de forme circulaire.

Ces deux exemples ne sont pas favorables à l'emploi de l'expansion variable, et, à défaut d'expériences directes, tendent à prouver qu'on chercherait vainement à en obtenir quelque avantage sur les machines actuelles des bâtiments à vapeur. Cependant des mécaniciens d'un mérite distingué ont proposé l'usage de l'expansion variable dans les machines marines à basse pression. N'ont -ils voulu par là que justifier quelque priviléjge de patente? C'est ce qui nous semblerait résulter de la description des soupapes glissantes brevetées en faveur de M. Seaward , que ce constructeur a appliquées aux machines des bâtiments à vapeur la Mégère ^ le Rubis ^ la Gorgone ^ etc. Nous lisons à l'explication des planches des machines de la Mégère^ page 3âO, nou* velle édition anglaise de l'ouvraj^e de Tredgold : « La vapeur est ainsi forcée V d'agir expansivement, à telle étendue que les circonstances variables du y temps à la mer peuvent le suggérer, ce dont les avantages sont démontrés n dans les art. 422 , 451 et autres , de cet ouvrage, y Nous avons examiné at*i tentivement ces articles, et nous n'y avons trouvé aucun indice des avan-

tages annoncés par M. Seaward, du moins pour les machines à basse pression (2).

(2) « Art. 372. La question la plus importante consiste à déterminer à quel point de la longueur de la course du piston la vapeur doit être interceptée afin d'obtenir d'une quantité donnée de vapeur le plus grand effet utile possible c car alors une

io

74 CHAPr II. — ^ APPIREILS A TAPEUR MARllIS'.

Nous avons Tait observer qu'il y avait un seul cas où raugmentation d» Fexpansion dans te bul de diminuer la force motrice i)ourraU être de quelque utilité : c*est lorsque les circonstances de temps et la longueur de la ira-^ versée font trouver de ravantageà réduire cette force ou la vitesse du bâtiment pour ménager Fapprovisionnement du combustible. (Note I^, art. 6. ) Mais , dans ee cas, la réduction de la puissance de la machine s'opère avec toute facilité par la manœuvre des modérateurs ou registres d'admission de la vapeur, par la diminution des feux de la chaudière ^ et par l'abaissement de^ la tension de cette vapeur, sans avoir besoin de recourir au mécanisme paN ticulier d'une expansion variable. (Voyez notre avant-projet d'appareil de 460 chevaux,^ et la note de M. le capitaine Labrousse. )

S 7. DU BIBILLEDR STSTÈMB DB GOlfSTRUGTIOFI H ADOPTER POUR LES NACHINBS