FULMI-COTON

l'unique cause des sinistres arrivés à Vincennesen 1847, au Bouihet en 1848, et à Simmering le 31 juillet 1862.

Quelques-uns ont regardé l'acide sullurique comme l'agent destructeur du pyroxyle. 11 est évident que cet acide peut attaquer la fibre du coton; mais son action es'. -elle encore admissible , après les lavages les plus minutieux opérés suide petites quantités de pyroxyle? MM. Pelouze et Maurey ne le pensent pas, et, ce qui confirme leur opinion, c'est que dans l'analyse du pyroxyle altéré, ils n'ont trouvé aucune trace d'acide sulfurique.

Ils en concluent que, « dans les circonstances atmosphériques ordinaires, il y a des exemples incontestables d'altération spontanée du pyroxyle, et, qui plus est, d'un pyroxyle lavé à l'eau alcaline. »

Ce grave inconvénient, qui annule, pour ainsi dire, les propriétés du pyroxyle, suffirait pour en faire rejeter* l'emploi.

Le pyroxyle brûle trop rapidement et par là acquiert un pouvoir brisant qui fait éclater les armes : c'est une seconde cause d'exclusion:

Pour y remédier, M. Séguicr a imaginé d'employer des charges mixtes de poudre-coton et de poudre de mine, disposées de telle sorte que la poudre de mine s'enflamnuU la première. Comme nous l'avons déjà fait remarquer dans un précédent chapitre, il faut, pour vaincre l'inertie du mobile, que la force ait le temps de se communiquer dans sa niasse, et ce résultat s'obtient par une action graduelle. Or, la poudre ébranle d'abord la masse ; puis le coton-poudre en déflagrant avec encore plus de puissance, donne au projectile toute sa vitesse.

Quiconque s'est servi d'une sarbacane nous comprendra facilement. Si l'on souffle précipitamment et très-fort, le projectile va très-peu loin, au grand étonnement du chasseur inexpérimenté; mais si l'on envoie le vent graduellement en finissant par une bouffée, la balle sort avec vitesse.

Oi DÉCOUVERTES ET INVENTIONS

Tel est le cas pour les charges mixtes de M. Séguier.

11 était aussi utile de modérer la rapidité d'inflammation du fulmi-coton.

Le général l/mk essaya d'y parvenir en comprimant le coton-poudre dans des cartouches, puis il fit ensuite des cartouches allongées, en papier entouré de coton-poudre filé. On a chargé avec de semblables cartouches une pièce de 12; mille coups ont été tirés, à raison de 481 grammes depyroxyle par charge, et le canon n'a point été détérioré. Dans ce cas particulier la vitesse du boulet était de 427 mètres. Une plus

Fig. 33. — Divers modèles de tissus de poudre-coton.

grande quantité de poudre-coton donnerait sans doute une vitesse supérieure; mais peut-être la pièce ne résisterait-elle plus à son action brisante.

MM. Pelouze et Maurey ont établi une comparaison intéressante entre les pyroxyles Lenk et ceux du Bouchet, au point de vue de la force balistique.

Pour ces épreuves on a employé des charges de o grammes

FULIII-COTON. 05

de chacun des pyroxyles et des balles rondes pesant 25* r ,5.

Sur 25 coups tirés avec le pyroxyle Lenk, et 15 avec le pyroxyle du Bouchet, on a pris les vitesses moyennes et celles du coup le plus faible et du coup le plus fort. Ces vitesses sont, pour le pyroxyle Lenk : vitesse moyenne 585 lu ,36, vitesse du coup le plus faible o57 m ,65, vitesse du coup le plus fort 14i m ,5r>; pour le pyroxyle du Bouchet : vitesse moyenne 394 m ,32, vitesse du coup le plus faible 357 m ,65, vitesse du coup le plus fort 445 m ,94.

Enfin le pyroxyle Lenk, qui, chargé dans un fusil à une hauteur de 5 centimètres, n'avait produit aucun effet nuisible, a brisé le canon quand on a voulu par la pression réduire une charge égale à la hauteur de 3 centimètres.

L'invention du coton-poudre date de dix-huit ans et jusqu'ici on ne saurait avancer qu'il ait rendu de véritables services. Il esta penser cependant que mieux étudié, combiné à d'autres substances, on pourra sans doute en tirer parti dans des circonstances spéciales. 11 suffit du reste de varier si peu un dosage pour transformer un corps qu'on manquerait de prudence en rayant le fulmi-coton de la liste des substances utilisables dans les armes à feu.

Au reste, et quel que soit son avenir, le coton- poudre a déjà trouvé une application importante sous le nom de collodion.

Le collodion, découvert par M. Maynard, de Boston, est une dissolution de pyroxyle dans un mélange d éther sulfurique et d'alcool. Il forme une sorte de veinis dont les photographes recouvrent leurs plaques avant d'y déposer la couche sensible.

Les chirurgiens l'emploient, aussi avec succès, pour préserver les paies du contact de l'air. En effet, par sa consistance, il hâte la cicatrisation en maintenant les chairs rapprochées, et, comme il est transparent et insoluble dans l'eau, il permet, non-seulement de visiter la plaie; mais encore d'opérer les lavages exigés par l'hyâiène.

Si donc l'espoir de voir lepyroxyle détrôner la poudre à canon a été jusqu'à présent déçu, c'est une compensation de songer que cette substance guérit les blessures au lieu de les faire.

Kssiis primitif? . — Héron. — Salomon de Caus. — Marquis deWorcesler. — i)ue\ est l'inventeur de la machine à vapeur? — Mystification et vérité. — L'époque de Papin. — Premières machines. — Le vide. — Condensation et force élastique de la vapeur d'eau. — Le bateau de Papin. — Savery. — !\e\vcomen. — Machine atmosphérique. — Époque de Walt. — La machine à simple effet. — Invention de la machine à double effet. — Le condenseur • la manivelle, le volant, le parallélogramme, le régulateur, la détente.

— Kpoquc moderne. - Machine de Woolf. — Moteurs à haute pression.

— Leupold. — Kvans

La machine à vapeur a imprimé à notre siècle un cachet ineffaçable.

La vapeur n'est-elle pas aujourd'hui la force motrice par excellence? n'est-elle pas la source où toute industrie puise une partie de sa richesse, en lui empruntant une grande puissance d'effets et une étonnante rapidité d action? Le plus modeste industriel possède maintenant sa machine à vapeur; le plus petit cours d'eau, dès qu'il est navigable, est sillonné par un bateau à vapeur, et sur les chemins de fer, la vapeur encore nous transporte en quelques heures à des distances que les diligences d'autrefois atteignaient a grand'peine en plusieurs jours.

Presque partout, grâce à cet agent merveilleux, les moteurs mécaniques se sont substitués aux moteurs animés. Us ménagent les forces toujours limitées de l'homme, ils les surpassent même et parfois égalent son adresse, au moyen d'ingénieuses dispositions.

Lorsque nos bons aïeux assis au coin de leur feu voyaient s'élever d'un vase rempli d'eau une petite colonne blanche semblable à une légère fumée, eussent-ils jamais pensé que cette fumée remuerait un jour de lourdes machines et transporterait leurs descendants d'un bout du monde à l'autre? Si on était venu leur dire : 11 existe dans ce nuage sans consistance une force capable de faire sauter votre toit et de renverser votre maison, ils auraient souri dédaigneusement. Autant eût valu leur affirmer qu'une mouche pouvait soulever une montagne !

Fig. Si.— Eoliyple Héron,

Cependant le miracle s'est accompli : un revenant des temps jadis ne reconnaîtrait pas la face de notre planète, tant la vapeur y a apporté de changements.

Il serait inexact cependant de refuser aux anciens toute

LA MACHINE A YAPEUIl. (ÎO

part tlans l'invention de la machine à .vapeur. La vérité est que les applications sérieuses de la vapeur ne datent que de l'époque moderne.

On fait remonter l'invention de la machine à vapeur jusqu'à Héron, philosophe d'Alexandrie, qui vivait en Tan 120 avant Jésus-Christ. On lit, il est vrai, dans un traité de lui, |a description d'une marmite fournissant de la vapeur d'eau à une sphère creuse garnie «le tubes opposés et recourbés en sens inverse l'un de l'autre, et pouvant par cette disposition tourner sur elle-même.

Héron, comme tousses contemporains, ignorait la nature de la vapeur d'eau: il croyait que c'était de l'air chaud, produit d'une singulière métamorphose de l'eau sous l'action de la chaleur. Son appareil et tous ceux qui en dérivent ne sont que des jouets scientifiques, des objets de curiosité. On peut en dire autant de l'invention plus ou moins apocryphe d'Antuemius.

Afithemius avait pour voisin Zenon, avocat distingué de son temps, une des réputations de Rysance et très-bien vu de l'empereur. Anthemius avait eu un procès avec Zenon et naturellement l'avait perdu.

Ne pouvant rivaliser avec lui d'éloquence, il construisit de grands tubes qui venaient s'encastrer dans le plancher de Zenon, et il les fit communiquer avec une chaudière à vapeur. A un moment donné, il lâcha la vapeur dans les tubes et celle-ci alla battre en brèche le plancher de Zenon.

Les bois craquèrent, et l'avocat effrayé s'élança dans la rue, demandant à tout le monde ce que l'on savait du tremblement de terre, et quels désastres il avait causés dans la ville. . Passons sur ces fails très-contestables et sur beaucoup d'autres analogues et rapprochons-nous des temps modernes.

En 1605, Flurance Rivault, gentilhomme de la chambre de Henri IV et précepteur de Louis XIII, trouva qu'une bombe à parois épaisses contenant de l'eau .fait explosion quand on la place sur le feu.

« L'eau humide qui se convertit en air se raréfie, dit Rivault, et la raréfaction est suivie de violence. Voyez-vous ces instruments d'airain globeux et creux, qui ont un trou par lequel on verse l'eau? Les Grecs les ont nommés portes d'Éolc, parce que, si vous les approchez du feu, le métal en est échauffé, et Peau, laquelle peu à peu se conveitit en air par l'action de la chaleur, et estant làiete rare et vent, elle sort

par le trou avec force, et après ravive le feu par son soufllc, qui le premier lui avoit donné estre. »

En 1605, on le voit, on se doutnit peu encore des services que pourrait rendre la vapeur.

Ce n'est que dans le courant du dix-septième siècle, alors que se lbndèrent les sciences positives, qu'en même temps on conçut quelques idées nettes sur la vapeur.

Jusque-là le terme île vapeur existait bien dans la langue, parce qu'il répondait à une forme de la matière observée, mais on ne prévoyait nullement comment elle se produisait.

En France, on a décerné tout l'honneur de l'invention de la machine à vapeur à Salomon de Caus ; eu Angleterre, on l'attribue au marquis de Worccster.

Salomon de Caus n'avait pas plus que ses devanciers l'idée de la transformation de l'eau en vapeur. Ainsi, dans le traité qu'il nous a laissé sur les Raisons des forces mouvantes, il dit quelque part : * « L'effet de la pression de l'eau exhalée en air est suffisant pour faire éclater un ballon de cuivre en mille pièces. )> Et plus loin : « La violence sera grande quand l'eau s'exhalera en air par le feu. »

Salomon de Caus décrit, il est vrai, un appareil dans lequel il utilise la vapeur pour faire monter de l'eau. C'est un Iwlion de cuivre avec ouverture latérale que l'on peut fermer à volonté. Un tube est introduit dans le ballon depuis la base et débouche extérieurement. On verse de l'eau par l'ouverture latérale. On ferme hermétiquement et on place le ballon

sur le l'eu. De la vapeur se produit, elle comprime l'eau qui monte par ce tube.

Arago a vu dans cette invention le principe des machines à épuisement. Arago a été trop faible pour Salomon deCaus. 11 y a là tout au plus le germe d'une expérience : pour que l'appareil cité fût de quelque utilité, il eut fallu évidemment qu'une fois que le ballon se fût vidé, il pût se remplir de lui-même ou du moins qu'on le remplit à la main. Alors l'appareil eût pu recevoir une application. Mais Salomon de Caus est bien loin de prétendre à si haut. 11 cite un fait curieux, rien de plus. Et ainsi dans toutes sr?s œuvres il y a accumulation de petites expériences intéressantes pour lui et son époque, des expériences de physique amusante, mais aucune vue qui puisse autoriser à le considérer comme l'inventeur de la machine à vapeur.

Salomon de Caus naquit en 1586. Pour se perfectionner dans l'art de l'ingénieur qu'il aimait avec passion, il se rendit en Italie et de là en Angleterre, où il fut attaché comme maître de dessin à la princesse Elisabeth. Tl suivit cette princesse en Allemagne en 1613, et diikea la construction de nouveaux bâtiments que le duc de Bavière ajouta à son palais d'Heidelberg. C'est à lui qu'on doit ces magnifiques jardins aux arcs de triomphe, portiques, fontaines jaillissantes, qui tirent l'admiration de l'Allemagne jusqu'aux sièges successifs d'Heidelberg en 1650.

Salomon de Caus se décida à revenir en 1623 en Normandie, où il accomplit encore quelques travaux sans importance.

La galerie d'antiquités de la ville d'Heidelberg conserve son portrait peint sur bois. A l'envers du panneau sa vie est succinctement racontée. On v fixe à 1630 la date de sa mort.

Après la publication de la notice d'Arago sur la machine à vapeur, après les louanges et l'importance données par le sa»

vaut secrétaire perpétuel à Salomon de Caus, on devait s'attendre à une exagération des faits et à des suppositions de plus en plus hypothétiques. On ne laisse pas ainsi dans l'ombre l'inventeur de la machine à vapeur!

Aussi le Musée des Familles publia-t-il à cette époque une curieuse lettre datée du 3 février 1641, adressée par la courtisane Marion Delorme à Cinq-Mars. Elle était allée visiter Bicêtre avec le marquis de Worcester, et elle avait vu, derrière les barreaux de sou cabanon, un homme s'écriant à tout propos qu'il n'était nullement fou, et. qu'au contraire il avait fait une découverte de nature à révolutionner le monde avec de la vapeur d'eau. Voici cette lettre :

u Moucher d'Eftiat 1 , tandis que vous m'oubliez à îXarbonne et que vous vous y livrez aux plaisirs de la cour, et à la joie de contrecarrer monsieur le cardinal, moi, suivant le désir que vous m'en avez exprimé, je fais les honneurs de Paris à votre lord anglais, le marquis de Worcester, et je le promène, ou plutôt il me promène de curiosités en curiosités, choisissant toujours les plus tristes et les plus sérieuses, parlant peu, écoutant avec une extrême attention, et attachant sur ceux qu'il interroge deux grands yeux bleus qui semblent pénétrer au fond de la pensée. Du reste, il ne se contente jamais des explications qu'on lui donne ; et il ne prend guère les choses du côté où on les lui montre : témoin la visite que nous sommes allés faire ensemble à Bicêtre, et où il prétend avoir découvert dans un fou un homme de génie. Si le fou n'était pas furieux, je crois en vérité que votre marquis eût demandé sa liberté pour l'emmener à Londres et écouter ses folies du matin au soir. Comme nous traversions la cour des fous, et

* Ucmï Coifier de Ruzé d'Effial, marquis de Cinq-Mars, dcva|»ité en 1644, à Lyon.

que plus morte que vive, tant j'avais peur, je nie serrais contre mon compagnon; un laid visage se montre derrière de gros barreaux ^t se met à crier d'une voix toute cassée : « Je « ne suis point un fou, j'ai fait une découverte qui doit enri- « chir le pays qui voudra la mettre à exécution. » — Et qu'est-ce que sa découverte ? dis-je à celui qui nous montrait la maison. — Ah ! dit-il en haussant les épaules, quelque chose de bien simple et que vous ne devinerez jamais, c'est l'emploi delà vapeur g" eau bouillante. — Je me mis à rire. — Cet homme, reprit le gardien, se nomme Salomon de Caus. . 11 est venu de Normandie, il y a quatre ans, pour présenter au roi un mémoire sur les effets merveilleux que l'on pourrait obtenir de son invention ; à l'entendre, avec de la vapeur, on ferait tourner des manèges, marcher des voitures, que sais-je ! on opérerait mille autres merveilles. Le cardinal renvoya ce fou sans l'écouter. Salomon de Caus, sans se décourager, se mit à suivre partout monseigneur le cardinal, qui, las de le trouver sans cesse sur ses pas, et importuné de ses folies, ordonna de l'enfermer à Bicêtrc, où il est depuis trois ans et demi, et où, comme vous avez pu l'entendre vousmême, il crie à chaque étranger qu'il n'est point un fou et qu'il a fait une découverte admirable. 11 a même composé à cet égard un livre que j'ai ici. — Milord Worcestcr, qui était devenu tout rêveur, demanda le livre, et, après en avoir lu quelques pages, dit : « Cet homme n'est point un fou, et « dans mon pays, au lieu de l'enfermer, on l'aurait comblé « de richesses. Menez-moi près de lui, je veux l'interroger. » — On Ty conduisit, mais il revint triste et pensif. — « Main- « tenant, il est bien fou, dit-il, le malheur et la captivité ont « altéré à jamais sa raison, vous 1 avez rendu fou; mais quand « vous l'avez jeté dans ce cachot, vous y avez jeté le plus « grand génie de votre époque. »

« Là-dessus nous sommes partis, et depuis ce temps il ne parle 411c de Salomon de Caus. Adieu, mon cher ami et féal

7Ï DECOUVERTES El LN VE.NTiO iS S.

Henri, revenez bien vite et ne soyez pas tant heureux là-bas qu'il ne vous reste un peu d'amour pour moi.

« Marion Delorme 1 . »

Cette pièce parcourut l'Europe et la renommée de Salomon de Caus lut a tout jamais établie. Elle lut consacrée par le théâtre, par la gravure, par la lithographie.

La lettre de Marion Delorme est apocryphe. Elle a été écrite de nos jours par un mystificateur hardi et maladroit!

Marion Delorme a vu Salomon de Caus à Bicétrc parmi les tous. Or, jusqu'à la création des Invalides sous Louis XIV, 9 Bicètrc a été une maison de retraite pour les vieux soldats.

Richelieu a lait enfermer Salomon de Caus. Or l'ingénieur normand était en excellents rapports à cette époque avec le cardinal, car il lui exprime sa reconnaissance dans la préface de son livre : Pratique et démonstration des horloges.

Marion Delorme a vu Salomon de Caus en 1641 . Or, il était mort depuis quinze ans Le tableau de la galerie d'Heidelberg fixe à 1030 la mort de Salomon. Mais c'est là encore une erreur. En eflet, le 21 juillet 1862, M. Charles Head a communiqué à l'Académie des sciences un curieux document qui tranche la question .

« Ce document, dit-il lui-même, est l'acte d'inhumation de Salomon de Caus, que j'ai trouvé dans un des registres d'enterrements des protestants de Paris, conservés au grelïe du Palais de justice, et à la date de 1626. Il est ainsi conçu :

« Salomon de Caus, ingénieur du roy, a esté enterré à la Trinité le samedy, dernier jour de febvrier, assisté de deux archers du guet. >>

(juand donc la mystification ne vieudra-t-elle plus obscurcir si longtemps la vérité historique? Ingénieur habile, Salomon de Caus n'est pas l'inventeur de la machine à vapeur.

Après les projets de Salomou de Caus, est-il besoin de re-

• M sàcde* Familles. - Décembre, 183-i.

produire aussi la description des éolipyles et autres appareils du même genre dont parlent le père Leurechon , l'Italien Branca, Févèque Wilkins et le père Kircher. Rien de plus suranné que leurs idées sur la physique ; ils continuent de regarder l'air dilaté et* le feu comme les sources de mouvement de leurs machines, et s'ils veulent les utiliser, c'est à des usages puériles.

Le concurrent le plus sérieux de Salomon de Caus est le marquis de Worcester. L'Angleterre n'a qu'une seule voix pour le proclamer le seul, le véritable inventeur de l'applieacatiou de la vapeur d'eau à la mécanique.

Le marquis de Worcester a pris soin de consigner lui-même dans un traité 1 ses nombreuses découvertes, et il lui a donné ce singulier titre : Catalogue descriptif des noms de toutes les inventions que je puis me rappeler avoir faites ou perfectionnées, ayant perdu mes premières notes.

Il faut supposer que la perte de ces notes nuisit considérablement à la clarté des souvenirs du marquis ; on en jugera par cette description :

«... Un vase d'eau raréfiée par le l'eu en l'ait monter quarante d'eau froide. L'homme qui surveille le jeu de la machine n'a qu'à tourner deux robinets, afin qu'un vase d'eau étant épuisé, l'autre commence à forcer et à se remplir d'eau froide... » 11 n'y a pas lieu de continuer

Robert» Walpole, dont le témoignage n'est pas suspect ici, montre le marquis plutôt comme un homme d'État que comme un savant. « C'était, dit-il, un mécanicien original et fertile en projets chimériques ; mais il était de bonne loi dans ses erreurs. »

Ceux qui croyaient à la légende de Salomon de Caus ont prétendu que le marquis de Worcester profita de sa visite à Bicétre pour s'emparer delà découverte de l'ingénieur français.

Il est inutile de les désillusionner*

Cependant les sciences physiques faisaient des progrès, un 0

partie îles vieilles erreurs eommènçaient à tomber : le jour allait se faire dans ce chaos, et le principe des machines à vapeur s'établir sur des bases autrement solides que les hypothèses de Salomon de Gaus et de ses prédécesseurs.

Le 2 W 2 août 1647, la ville de Blois 'vit naitre Denis Papin.

Son père, bien que médecin protestant , le plaça chez les jésuites, qui lui donnèrent les premières notions des sciences, Papin vint ensuite à Paris, et après avoir reçu ses grades, il s'occupa quelque temps de médecine.

Mais les sciences naturelles et la mécanique lui souriaient davantage. Aussi fut -il très-heureux d'être admis comme aide auprès du Hollandais Huyghens, qui avait alors un laboratoire à la bibliothèque royalê.

La machine pneumatique venait d'être inventée par Otto de Guéricke, bourgmestre de Magdebourg. Papiu y apporta plusieurs perfectionnements Après s'être associé aux travaux de son maître, poussé sans doute par une curiosité inhérente à son caractère il passa en Angleterre, se présenta a Robert Boyle et travailla avec lui pendant plusieurs années.

G'est à cette époque qu'il inventa son fameux digestair,

1 Sonrelles expériences de Vnide, avec la description des machines qui servent ù le faire.

décrit aujourd'hui dans tous les traites de physique sous le nom de marmite de Papin x . Rien de plus simple que cet appareil. Un vase cylindrique en métal, destiné à recevoir l'objet de la cuisson, peut entrer dans un second cylindre plus épais et de plus grandes dimensions, où s'opère la vaporisation de l'eau. Un couvercle vissé à ce cylindre porte « un petit tuyau ouvert aux deux houts, surmonté d'une petite soupape bien exacte et garnie de papier. »

Un poids placé à l'extrémité d'un bras de levier maintient fortement à sa place la soupape de façon à ce qu'elle résiste à la pression intérieure.

« De sorte, dit Papin, que, lorsque la soupape laisse échapper quelque chose, je conclus que la pression dans le bainmarie est environ huit fois plus forte que la pression de l'air. »

En effet, le poids avait été choisi en conséquence.

En 1681, Boyle reconnut les services de Papin, en le faisant nommer membre de la Société royale de Londres.

Appelé à Venise par le chevalier Sarroti, Papin y resta peu de temps et revint en Angleterre, où il essaya d'appliquer la machine pneumatique à l'élévation des eaux 2 ; mais l'événement trompa ses espérances. Papin songea alors à revenir en France. Malheureusement la révocation de l'édit de Nantes fut proclamée; il perdit tout crédit, comme protestant, et resta à l'étranger plutôt que d'abjurer sa religion. L'Électeur deHessc lui offrit une chaire de mathématiques à Marbourg en 1687. 11 la remplit avec distinction, tout en continuant à pratiquer les sciences physiques.

L'abbé Hautefeuille venait d'imaginer de se servir de la •poudre à canon pour élever les eaux. Dans une grande caisse

1 Publié à Londres sous le titre de New Digeste r, a Paris en 1682 et à Amsterdam en 1688, sous le tilre de Dissertation sur la manière d'amollir les os et de faire cuire toutes sortes de viandes en fort peu de temps, avec la, description de la machine.

* De l'usage de grands tubes pour porter au loin la force motric des cours d'eau (actes des Audits de Leipaig),l688.

munie de quatre soupapes , s'ouvrant du dedans en dehors, on enflammait de la poudre. L'air chassé par la déflagration sortait par les soupapes. Un grand tube descendait de la caisse dans l'eau à élever. Le liquide venait combler le vide partiellement fait.

Huygens simplifia cet appareil en remplaçant la caisse par un cylindre, et il appliqua l'idée de la production du vide par la poudre à soulever un piston : d'où le germe d'un moteur général.

Papin, réfléchissant sur les inconvénients de la poudre pour effectuer le vide, proposa l'emploi de la vapeur d'eau. II savait que sa condensation entraînait comme conséquence la formation d'un vide.

Papin devait imaginer mieux encore. La condensation de la vapeur est une des bases de nos machines, et le problème restait incomplet , il fallait encore penser à utiliser la force élastique pour vaincre une résistance.

Or, le physicien de Blois publia en 1690, dans les Actes de Leipzig, un mémoire très-remarquable intitulé : Nouvelle méthode pour obtenir à bas prix des forces motrices considérables. Voici l'esquisse de l'invention :

Dans un cylindre de cuivre fermé par en bas peut glisser un piston. Un peu d'eau est au fond du cylindre. Le piston est descendu jusqu'à l'eau, et pour laisser échapper l'air, il est muni d'un petit trou que l'on rebouche ensuite. On échauffe le bas du cylindre avec un brasier. La vapeur se dilate assez pour soulever le piston. On pousse un cliquet qui maintient le piston suspendu. On retire le brasier. La vapeur se condense, le vide se fait, on retire le cliquet, le piston redescend.

L'appareil est grossier et sans portée pratique ; mais il y a bien là en principe une machine à vapeur, et c'est justice de rendre le nom du physicien de Blois et de la machine à vapeur à tout jamais inséparables. Il y a une source intaris- „ sable de gloire à avoir créé le plus puissant instrument de

LA MACHINE A VAPKlIt. * 7!)

transformation des sociétés modernes C'est un lionneur que revendiqueront toujours pour Papin son siècle et sa patrie.

Cependant, comme tous les inventeurs, Papin voulut faire passer, sans élaboration première, sou invention grossière du cabinet d'étude dans l'industrie. Cetle prétention lui fut fatale. On critiqua l'idée, on accumula les inconvénients et, en butte au découragement le plus absolu, Papin finit par abandonner sa machine.

Il y manquait cependant si peu de ebose pour en faire un appareil pratique !

Ce ne fut que quinze ans après, et quand il sut par Leibnitz que Savery venait de construire une macbine à vapeur, qu'il reprit son idée première , mais en la gâtant complètement. Il appliqua cependant à cette époque le principe de la soupape de son digesteur au nouveau moteur, pour assurer l'échappement de la vapeur en cas de trop forte tension.

Dans sa seconde machine, la vapeur agissait sur un piston dans un cylindre plein d'eau. Le piston poussait l'eau, qui s'élevait et retombait ensuite sur une roue hydraulique à laquelle elle imprimait un mouvement de rotation.

Cette machine fut même construite et établie sur un bateau .

Depuis 1852, il n'existe plus aucun doute à cet égard. Des lettres curieuses ont été découvertes à la bibliothèque de Hanovre par M. Kuhlmann, professeur à cette ville : l'une de Papin à Leibnitz, où il prie de demander pour lui la permission de passer de.laFulde dans le Wescr sur son nouveau bâtiment, afin de gagner la mer du Nord et de là l'Angleterre ; une autre du bailli de Munden, par laquelle il mande à Leibnitz que les batelier de cette ville ont détruit la machine de Papin.

Voici ces lettres :

Mundnn, ce 1î> scplemhra 1"07.

« L'expérience de mon hatcau a été failo et elle a réussi

de la manière que j'espérais. La force du courant delà rivière était si peu de chose en comparaison de la force de mes rames qu'on avait de la peine à reconnaître qu'il allait plus vite en descendant qu'en montant. — Monseigneur eut la bonté de me témoigner la satisfaction d'avoir eu un si bon effet, et je suis persuadé que si Dieu me fait la grâce d'arriver heureusement a Londres et d'y faire des vaisseaux de cette construction qui aient assez de profondeur pour appliquer la machine à feu à donner le mouvement aux rames, je suis persuadé, dis-je, que nous pourrons produire des effets qui paraîtront incroyables à ceux qui ne les auront pas vus. »

11 ne faudra pas oublier celle lettre dans l'historique de la découverte des bateaux à vapeur.

Mnnden, ce 27 septembre 1707.

<( Monsieur,

« Ayant appris par le médecin Papin, qui, a enant de Cassel, passa avant-hier par cette ville, que vous vous trouvez présentement en cette cour-là, je me donne l'honneur de vous avertir, Monsieur, que ce pauvre homme de médecin, qui m'a montré votre lettre de recommandation pour Londres, a eu le malheur de perdre sa petite machine d'un bateau à roues que vous avez vue; les bateliers de cette ville ayant eu l'insolence de l'arrêter et de le priver du fruit de ses peines, par lesquelles il pensait s'introduire auprès de la reine d'Angleterre. Comme on ne m'avertit de cette violence qu'après que le bonhomme fut parti, et qu'il ne s'était point adressé à nous, mais au magistrat de la ville pour s'en plaindre, quoique cette affaire fut de ma juridiction; vous voyez, Monsieur, qu'il n'était pas en mon pouvoir d'y remédier. C'est pourquoi je prends la liberté de vous informer de ce fait, en cas que, si cet homme ne voulut faire des plaintes à Hanovre et

LA MACHINE A VAPEUU. 81

à Cassel, vous soyez persuadé de la vérité et delà brutalité de ces gens-ci. Si, en repassant à Hanovre, je puis avoir l'honneur de vous voir, Monsieur, je me donnerai celui de vous assurer moi-même de la passion constante avec laquelle je suis, Monsieur, votre très-humble et très-obéissant serviteur.

« Zeci\er. i

A la fin de sa carrière, Papin fut en butte à tous les revers de la fortune. Toujours retenu hors de France par la révocation de l edit de Nantes, il retourna en Angleterre. La Société royale avait eu le temps de l'oublier : c'est à peine si elle daigna lui accorder un maigre salaire, indigne d'un tel homme, et bien au-dessous de la valeur matérielle des travaux qu'il exécuta pour elle. C'est dans cet état de misère qu'il mourut en 1710, sans qu'il se trouvât personne pour le regretter et rappeler sur sa tombe ses glorieuses inventions.

Pendant que Papin inventait en Allemagne une machine rudimentaire, incojnmode, mais dont quelques perfectionnements pouvaient . comme il l'avait deviné, faire un moteur universel, l'Anglais Thomas Savery employait la vapeur à un usage tout spécial (1698). Ancien mineur, il était parvenu au grade d'officier dans la marine royale. 11 se souvint avoir vu maintes fois les exploitations houillères envahies par des eaux souterraines, et chercha un moyen d'extraction plus rapide et plus économique que celui des pompes mises en mouvement par des chevaux. S'écartant de l'idée première de Papin; il construisit un appareil dont voici la description:

Une chaudièré A montée sur un fourneau était mise en communication avec un récipient semblable D ; au moyen d'un conduit C, muni du robinet a ; la capacité B communiquait par sa partie inférieur au tube d'ascension I), plongeant dans l'eau à épuiser et montant jusqu'au chenal DE. Ce tube était aussi muni de deux soupapes b et c, soupapes d'aspira-

tion et de refoulement. Eu ouvrant le robinet a, lu vapeur entrait dans le récipient b d'où elle chassait l'air. On fermait a et on ouvrait d qui laissait écouler de l'eau froide sur le récipient B. La vapeur se condensait et l'eau montait par le clapet b. On ouvrait de nouveau a, la vapeur venait presser l'eau et la forçait de s'élever par le clapet c jusqu'au chenal. Une machine do Saverv avait été établie à Darmouth, dans

Fig. 5G. — Machine de Savery.

le Devonshire. Deux ouvriers de cette ville, le loryeron Thomas Newcomeu et le plombier John Cawlev furent frappés des

perfectionnements qu'on pouvait lui faire subir en reprenant la pensée de Papin. En 1705 ils s'assécièrent avec Savcry et obtinrent un brevet.

En opérant la condensation presque subite de la vapeur dans le cylindre, en utilisant la chaudière indépendante de Savery, en combinant un mécanisme de transmission pour l'appliquer au piston récepteur, les trois associés créèrent la machine à vapeur pour ainsi dire telle qu'elle fonctionne encore de nos jours. Ils modifièrent l'idée primitive de Papin, en dirigeant la vapeur dans le cylindre par un petit conduit, et en projetant de l'eau froide sur la surface extérieure du cylindre pour hâter la condensation. L'association ne fut que temporaire, car on ne retrouve plus vers 1712 que les noms des deux premiers inventeurs. Ils établirent une première machine pour l'épuisement d'une mine de houille.

Un jour qu'ils l'observaient fonctionner avec la lenteur inévitable due à la condensation de la vapeur, ils s aperçurent que la vitesse de marche s'accroissait. De l'eau s'était introduit!» dans le cylindre même, en hâtant la condensation. Au lieu de no} er le cylindre dans l'eau, on injecta du liquide dans l'intérieur. La machine donna ainsi de huit à dix coups de piston par minute. Elle était désormais acquise à la pratique. Sous le nom de Newcomen, elle se répandit rapidement en Angleterre, et il en existe même de nos jours dans quelques exploitations. En voici d'après Hcdgold une esquisse :

Un evlindre A est monté directement au-dessus d une chaudière B, avec laquelle on peut le mettre en communication à l'aille d'un robinet a. Un plateau D servant de piston se meut dans ce cylindre. 11 est suspendu à un balancier de bois, dont les extrémités forment deux segments de cercle sur lesquels s'appliquent deux chaînes, dont Tune porte le piston D et l'autre la tringle à contre-poids IV, qui n'est autre que le tige de la pompe d'épuisement.

Quand on ouvre le robinet a au moment où le piston es»,

au bas de sa course, la vapeur de la chaudière exerce une pression qui n'a besoin que d'être égale à celle de l'atmosphère pour pousser le piston jusqu'en haut de sa course, parce que la tige I) et son contre-poids équilibrent le système. Le piston parvenu au haut de sa course, on ferme le robinet a et on

Fi},'. 37. — Machine de Newcomen.

ouvre le robinet b qui permet à de l'eau contenue dans un réservoir spécial E de se répandre en gerbe dans le cylindre. Cette eau condense la vapeur et le piston redescend . La môme manœuvre recommence et ainsi de suite. Un tuyau c permet à Veau de condensation de s'échapper quand elle s'est accumulée dans le cylindre après quelque temps de fonctionnement.

LA MACHINE A VAPFUR. 8.*»

La construction de cette machine fut améliorée. Les robinets qui s'ouvraient à la main furent commandés par la machine elle-même. C'est là, du reste, toute une invention, et une invention dont un enfant est l'auteur.

Henri Potter était accidentellement préposé à la manœuvre des robinets d'une machine de Newcomen. Mais ses camarades jouaient dans l'usine, des cris de joie éclataient de tous côtés. La passion du jeu l'éclaira d'un trait de génie. Un des robinets devait se fermer quand le balancier était au haut de sa course; l'autre s'ouvrir quand le balancier était au bas, au contraire. L'enfant ajuste des ficelles au balancier et à chaque robinet. Les ficelles entraînées dans un sens ou dans l'autre par l'énorme bras fonctionnent, les robinets se ferment et s'ouvrent juste en temps utile. Pour la première fois on vit une machine à vapeur marcher toute seule sans le secours d'aucun mécanicien. L'enfant avait grandement perfectionné l'œuvre de Papin et Newcomen.

La théorie et la pratique sont deux sœurs inséparables : aussi fallait-il que la physique fit un pas de plus pour que la machine à vapeur continuât de progresser. L'agent premier de la force motrice, c était la chaleur, et Von n'avait sur la chaleur que des connaissances incomplètes.

En 1662, Black, professeur à l'Université de Glascow répandit les premières notions sur la chaleur latente.

Chaleur latente signifie chaleur cachée, chaleur à laquelle le thermomètre et nos organes sont insensibles. Au premier * abord, on s'imagine difficilement comment on peut constater l'existence de cette chaleur. Mais rien n'est plus convaincant que l'expérience de Black.

Il mélangeait 1 kilog. d'eau à 79° et 1 kilog. d'eau à 0°; l'équilibre s'établissait et il constatait que toute la masse liquide était à 59°,5, moyenne des deux températures initiales. Ensuite il mêlait a i kilog. d'eau à 79°, \ kilog. de glace à 0°-

La glace se liquéfiait et la température finale était de 0°. Qu'étaient donc devenus les 79° de chaleur disparue? Évidemment la glace les avait absorbés pour passer à l'état liquide et les retenait pour s'y maintenir.

Le même phénomène a lieu lorsqu'un liquide est en ébullition. L'eau, par exemple, lorsqu'elle bout, garde la température de 100°, quelle que soit la quantité de chaleur que Ton continue de lui fournir. C'est qu'en elïet il faut absolument une certaine quantité de calorique pour écarter les molécules et leur donner la mobilité qui correspond à 1 état gazeux. La chaleur est, en effet, synonimede force mécanique.

De la théorie précédente, il résulte que tous les corps pris sous un même poids n'absorbent pas la même quantité de chaleur pour que la température s'élève d'un même nombre de degrés; chacun d'eux possède sa chaleur spécifique.

On verra quel rapport intime il existe entre la découverte de Black et les moteurs à vapeur.

C'était le génie de James Watt qui devait amener la machine A. vapeur à l'état de perfection où nous la voyons aujourd'hui.

11 naquit à Greenock (Ecosse) en 1756. À dix-huit ans, ses parents le mirent en apprentissage à Londres, dans un atelier d'instruments de mathématiques. Il y .tomba malade et revint à Glascow pour s'établir. A cette époque, les privilèges des corporations étaient encore en vigueur,. James Watt rencontra des difficultés qu'écartèrent les professeurs de l'Université en le prenant pour conservateur des modèles et fabricant spécial du collège.

En 1 763, il fut chargé de réparer un modèle de la machine de Newkomen ; mais Watt avait déjà d'autres aspirations. Plusieurs défauts le frappèrent dans la machine atmosphérique. Il fallait, pour condenser la vapeur, une grande quantité d'eau froide qui refroidissait d'une manière excessive les parois du cylindre. Aussi qu'arrivait- il? Lorsqu'après la descente du piston on faisait rentrer la vapeur, une partie considérable

de celte vapeur se condensait : une perte de combustible était la conséquence toute naturelle de cette perte de force motrice. D'un autre côté, cette eau froide s'échauffait à la longue et dégageait elle-même de la vapeur qui retardait la descente du piston.

Watt ne vit qu'un remède à ces deux inconvénients capitaux: la création d'un condenseur isolé. Il résolvait ainsi cette question d'une importance capitale ; la condensation de la vapeur sans refroidir le cylindre. La vapeur s'échappait en effet dans un espace réservé ou de l'eau la condensait sans cesse.

C'est alors fyu'il eut l'idée d'appliquer la tfiéorie de Black sur la chaleur latente. Il détermina combien il fallait d'eau pour condenser un volume donné de vapeur et inversement combien un volume d'eau donnait de vapeur. La théorie pouvait dès-lors éclairer la pratique.

James Watt appliqua ses recherches en 1769. Une grande économie de combustible fut un des résultats les plus appréciables de ces innovations. Comme complément indispensable, il imagina la pompe à air destinée à enlever l'eau de condensation.

Watt, après des expériences répétées, modifia encore le système primitif en inventant la machine à simple effet.

En principe, c'est le cylindre traditionnel muni de son piston. La vapeur arrive à l'aide de la manœuvre de deux soupapas, tantôt en-dessus et en-dessous du piston, tantôt seulement en-dessus. La partie inférieure du cylindre est en relation avec le condenseur. Que le piston descende, par exemple, poussé par la vapeur qui entre dans la partie supérieure, comme la vapeur va se condenser en-dessous, le piston n'éprouve pas de résistance. Une fois au bas de sa course, le condenseur se ferme, de la vapeur pénètre en haut et en bas, l'équilibre de pression s'établit, le piston remonte entraîné par le mouvement d'un balancier muni d'un contre-poids. Et ainsi et toujours.

Walt compléta sa machine par deux nouvelles dispositions : une pompe fournissait l'eau froide au condenseur; il en adapta la tige au balancier qni la mit lui- même en mouvement; puis, pour éviter les pertes de chaleur dues au rayonnement, il entoura le cylindre a vapeur d'une enveloppe de bois.

La machine de Watt était, par son économie surtout, deslinée à prendre place sans retard dans l'industrie. En 17C9» le savant mécanicien fut mis en rapport avec un riche manufacturier, M. Roebuck. Ils s'associèrent et prirent un brevet, mais les mauvaises spéculations de M Tïoebuck amenèrent une rupture : Watt peu encouragé par cet échec parut vouloir renoncer à de semblables entreprises, jusqu'au moment où il forma une nouvelle association avec Matthieu Boulton, homme plein d'intelligence et d'activité. C'est avec lui qu'il fonda et dirigea les magnifiques établissements de la Soho, qui fournissaient aux mines d'Angleterres toutes leurs pompes à feu. Les deux ingénieurs n'exigeaient, pour tout payement, que le tiers de la somme économisée chaque année sur le combustible employé, et telle était l'économie qu'ils réalisèrent de fort jolis bénélices.

Mais tout à coup, soit malveillance, soit jalousie, on imagina de mettre en doute la valeur de leurs brevets. De là un procès qu'ils perdirent et qui dura plus de trente ans. Singulier exemple de la rapidité de la justice en Angleterre!

En sortant de luttes si peu compatibles avec son genre d'esprit, et où l'on s'était montré si injuste, Watt se vengea de la fortune par un coup inespéré : il inventa la machine à do\ù)h

effet-

La vapeur, dans cette nouvelle et définitive disposition, agit successivement sur chaque face du piston avant d'aller au condenseur, et pousse de haut en bas et de bas en haut. Ou n'a plus recours ici à aucune force étrangère.

Pour transmettre le mouvement, Watt se servait d'abord d une crémaillère qui formait la tige du piston et dont les

IX MACHINE A VAPEUK. 89

dents rencontraient celles d'une roue. Mais aussi prompt à juger ses inventions qu'à les concevoir, il ne se dissimula aucun des inconvénients de ce mécanisme. Il chercha un perfectionnement et trouva cette combinaison si simple et pour tant si remarquable, connue sous le nom de parallélogramme articulé.

Il réalisait ainsi ce problème : qu'une tige rigide articulée à l'une des extrémités du balancier accomplisse un mouvement rectiligne, de va-et-vient, tandis que cette extrémité décrivait un arc de cercle.

On lui doit aussi la manivelle qui permet de transformer un mouvement rectiligne en un mouvement circulaire, et le volant qui sert à vaincre l'inertie et à faciliter aussi le mouvement de rotation quand le piston est en bas ou en haut de sa course.

M. Wasbrough, en 1715, en prenant pour la construction des machines à manivelle un brevet que Watt avait dédaigné, lui enleva pendant quelque temps l'usage de cette pièce dans ses moteurs, mais il ne put lui enlever la priorité de l'idée.

L'habile ingénieur remarqua des variations dans la marche des machines, et vit immédiatement qu'elles provenaient de l'irrégularité avec laquelle la vapeur se distribuait lorsque la température de la chaudière s'élevait ou s'abaissait. Demander au moteur de se régler lui-même, lui parut le seul bon moyen de résoudre la difficulté, et, il inventa le. régulateur à force centrifuge.

Watt couronna ses belles découvertes par celle de la détente. L'emploi de la détente consiste à intercepter l'arrivée de la vapeur dessus ou dessous le piston, avant que celui-ci ait atteint le terme de sa course. La vapeur en se dilatant continue d'exercer sa pression avec moins de force, il est vrai ; mais la perte de force est bien inférieure à l'économie de combustible qui en résulte.

Devenu vieux, James Watt se retira dans sa terre de Heath-

ilO DÉCOUVERTES ET INVENTIONS.

field, honoré et admiré de tous. Esprit charmant, familiarisé avec toute espèce de connaissances en dehors même des sciences exactes, il captiva tout scm entourage jusqu'à son dernier moment. Il avait quatre-vingt-trois ans lorsqu'il mourut le 25 août 1819.

Ses restes furent déposés dans l'église d'Handsworth. En 1808 il avait été nommé membre correspondant de l'institul de France, et en 1814, lorsqu'on admit au sein de l'Académie des sciences huit membres étrangers, Watt fut compris sur la liste. Ses compatriotes lui ont érigé une admirable statue de marbre à Westminster.

Denis Papin avait trouvé le véritable mode d'action de la vapeur ; James Watt fit de cet asenj, un moteur universel.

Selon Arago, un boisseau de charbon brûlé dans les machines à vapeur de Cornouailles, produit l'ouvrage de vingtsix hommes travaillant dix heures. Or, dans les comtés houilliers de l'Angleterre cette mesure revient à 90 centimes. La machine de Watt a donc permis de réduire en Angleterre, le prix (l'une journée d'homme de dix heures à moins de 5 centimes.

Les innovations apportées après le mécanicien anglais ne consistent, quelque ingénieuses qu'elles soient, qu'en des perfectionnements de détail. Chaque ingénieur, chaque industriel adopte les dispositions spéciales qui réalisent certaines conditions d'économie, de travail ou de vitesse: le principe demeure invariable.

Toutefois, parmi les innovations postérieures à Watt, il en est quelques-unes qui, par leur importance, méritent de prendre place dans l'histoire de la machine à vapeur.

En 1781, llomblower imagina la machine à double cylindre, capable d'utiliser la détente d'une manière plus complète (pie le moteur de Watt. En 1804, Wolf réalisait cette machine qui devait être encore perfectionnée plus tard eu France par Edwards.

Qu'on suppose la vapeur agissant d'abord avec toute sa force sur la surface d'un premier piston, puis, après avoir travaillé, allant chasser par la détente un second piston, on aura le principe de la machine de Wolf.

Deux cylindres sont accolés, l'un étant plus petit que l'autre. Des tubulures croisées font communiquer la partie supérieure de 1*1111 avec la partie inférieure de l'autre et réciproquement, lia vapeur peut entrer par le haut et par le bas du petit ; elle peut s'échapper dans le condenseur par le haut et le bas du grand.

Les pistons qui se meuvent dans ces cylindres sont reliés et marchent ensemble.

De la vapeur arrive, par exemple, d'abord dans le petit cylindre sur le piston. Celui-ci descend et pousse la vapeur du coup précédent a la partie supérieure du grand cylindre. La vapeur se détend et pousse le gros piston du haut en bas. La vapeur située à la partie inférieure s'échappe dans le condenseur.

Le piston du petit cylindre étant au bas de sa course, aussitôt la vapeur arrive en dessous et le soulève. La vapeur emmagasinée au-dessus est chassée au-dessous du piston du , grand cylindre et le soulève à son tour. Celle qui encombre * la partie supérieure du gros cylindre se rend dans le condenseur. Les ouvertures et fermetures de la vapeur sont automatiquement produites.

Une machine de Wolf bien disposée use moitié moins de charbon qu'une machine à basse pression de Watt.

En 1797, un mécanicien américain de Philadelphie, Olivier Evans, construisit les premières machines à haute pression et sans condenseur, dont l'anglais Leupold semble avoir eu la première idée vers 1725.

Dans les machines à basse pression, l'eau n'était chauffée qu'à 100°, température à laquelle la vapeur possède une force élastique d'une atmosphère.

Aussi lorsqu'on voulait fai*e manœuvrer le piston, il fallait que la pression du côté opposé à celui par lequel arrivait la vapeur fut inférieure à la pression atmosphérique. Ce résultat était obtenu par la condensation de la vapeur, qui formait un vide imparfait. Dans les machines à haute pression et sans condenseur, il en est tout autrement. On chauffe la vapeur jusqu'à ce qu'elle atteigne une pression de plusieurs atmosphères; soit quatre. Le cylindre communique, lorsqu'il y a lieu, non pas avec un condenseur, mais avec l'air libre. Si donc on fait venir au-dessus du piston de la vapeur à quatre atmosphères et qu'on ou\re un orifice placé à la base du cylindre, le piston sera sonmis d'un côté à une force égale à quatre, de l'autre à une force égale à un ; il obéira par conséquent à leur différence.

Evans mourut de chagrin en 1811, après avoir essuyé l'indifférence de ses compatriotes et vu un de ses établissements détruit par les flammes.

La première machine à vapeur établie en France fut l'ancienne pompe à feu de Chaillot, due aux frères Périer en 1788, et remplacée depuis par une machine construite au Creusot par M. Schneider.

Depuis cette époque les perfectionnements se sont multipliés. Les ateliers de construction se sont établis partout, et la machine à vapeur est devenue le pivot naturel autour duquel gravite toute l'industrie moderne.

Types de l'industrie.' — Moteur de Watt. — Moteur de Wolf. — Machine de Cornouailles. — Moteurs à haute pression. — Système (Tavé. — Systèmes Flaud, Polignac. — Organes des machines. — Les locomobiles Rouffet, Callat, Cail, Thomas et Laurens. —Machines rotatives. — Les générateurs de vapeur. — Bouilleurs. — Chaudières inexplosibles. — Organes accessoires. — Causes des explosions. — Manomètres. — Tubes de sûreté. — Pompe d'alimentation. — Injecteur Giffard. — Ce que consomment de houilles les chaudières. — Détails économiques. — Consommation et rendement.

Après l'historique, il convient de jeter un coup d'œil rapide sur les principaux types dont la pratique a consacré l'usage.

L'industrie utilise des machines à basse pression et condenseur, et des machines à haute pression sans condenseur. De là deux divisions naturelles que nous adopterons.

Le premier type qui représente, en somme, la machine de Watt a été très-employé. D'une construction élégante, d'un aspect monumental, il marche avec une grande régularité.

Nous en groupons les organes principaux dans la figure 58.

Le piston P mu par la vapeur, communique son mouvement par la tige A au balancier L. Celui-ci le transmet à son tour par la bielle I à la manivelle K, et de là à l'arbre de couche et au volant. La légende suivante permettra de se rendre compte de tous les détails de celle machine.

ili UECOUYEHTES ET INVENTIONS.

A. Tige du piston ; B. tige fixée au cylindre et soutenant le liras de rappel C ; C. bras de rappel dirigeait le mouvement du parallélogramme ; |), I), E. parallélogramme articulé guidant la tige du piston ; F. lige de la pompe à air enlevant du condenseur l'air et l'eau chaude qu'il contient; G. lige de la pompe alimentaire refoulant dans le générateur par le tube S l'eau clnude aspirée du condenseur; H. tige de la pompe a puits servant à puiser l'eau froide pour la condensation; 1. bielle; K. manivelle ; L. balancier mobile sur des tourillons; M. cylindre de la pompe à air en communauté avec le condenseur 0 ; N. réservoir où arrive l'eau chaude aspirée du condenseur; 0. Condenseur ; P. piston métallique recevant l'action de la vapeur; Q. réservoir d'air de la pompe l'oulanle envoyant l'eau dans la chaudière ; H. réservoir d'eau froide de la pompe à puits ; S. tube conduisant dans la chaudière l'eau chaude ; T. tube conduisant du réservoir 11 dans le condenseur l'eau froide ; IL tube qui conduit la vapeur du cylindre dans le condenseur; V. Volant; Y. levier coudé qui transmet le mouvement de l'excentrique e au tiroir b ; Z. tirant, de l'excentrique.

a. Orifice communiquant tantôt avec la partie supérieure, tantôt avec la partie intérieure du cylindre et servant à donner passage à la vapeur pour se rendre par le tube m dans le condenseur; b. tige transmettant le mouvement au tiroir qui sert à faire arriver la vapeur tantôt au-dessus, tantôt au-dessous du piston ; c. orilice par lequel la vapeur arrive de la chaudière dans la boite à distribution ; d. boite à éloupe dans laquelle glisse le pistou; e. excentrique; m. tringle reliant la tige b du tiroir au levier coudé y et à l'excentrique.

La partie inférieure du dessin ne représente pas exactement la disposition adoptée en pratique; elle a l'avantage pour nous de bien montrer le jeu des différentes pièces.

La machine à balancier de Watt n'est plus en faveur aujourd'hui. A côté de ses quelques avantages, elle présente

MOTEURS A VAI'EUK. 95

de graves inconvénients. Son exécution est très-coûteuse et délicate; elle exige des soins constants, beaucoup de place, des fondations solides et profondes. On ne peut sans danger augmenter la vitesse du piston dans de grandes limites.

Fij, r . 08. — Machine industrielle de Walt.

Elle dépense de 5 à 6 kilogrammes par heure et par force de cheval. On construit maintenant, en France particulièrement, des types plus commodes et plus économiques pour les filatures et les ateliers de tissage.

C'est la machine à double cylindre de Wolf, dont nous

avons déjà donné le principe. On peut, en eiîet, réaliser de grandes économies en profitant de la détente du petit cylindre. 11 est iif contestable quelle l'emporte sur tous les autres moteurs par sa faible dépense, sa régularité de marche et le peu d'entretien qu'elle nécessite. On la rencontre dans presque tous les établissements qui ont besoin d'une force motrice constante et puissante.

Les meilleures machines de ce groupe sortent des ateliers de MM. Powell, Scots, Windsor, Lacroix, Houdouart de Rouen, de M. Nillus du Havre, de M. Boyer de Lille, Kœchlin de Mulhouse, Farcot de Paris, etc.

La machine à double cylindre d'ailleurs, à peu près disposée comme celle de Watt, présente aussi l'inconvénient d'exiger

Fil-, â K — Machine à double cylindre de Wolf.

beaucoup d'eau ; en outre, bien qu'on puisse taire varier la vitesse du pistou avec la plus grande facilité, on ne peut

MOTEURS A VAPEUIt, 97

jamais dépasser certaine limite à cause du balancier ; ces défauts empêchent donc qu'elle soit d'une application générale.

D'autres moteurs sont nécessaires pour certaines industries qui exigent plus de vitesse. Dans ces questions, il existe, en effet, un principe qui domine tous les autres « telle application, tel moteur. »

Quand l'eau manque ou que la place est rare, il faut d'autres machines, il faut avoir recours aux moteurs à haute pression.

Avant de les décrire, nous ne pouvons passer sous silence un dernier type de machine à condenseur qui a fait grand bruit en son temps et qui peut d'ailleurs présenter dans certaines circonstances de véritables avantages ; nous voulons parler de la machine à simple effet de Cornouailles, si perfectionnée après Watt, et dont un très4>eau spécimen sorti des ateliers du Creusot élève aujourd'hui les eaux de la Seine à Chaillot en remplacement des deux machines du même type qu'avait établi Perler à la fin du siècle dernier.

Cesmachiues à simple effet sont très-ut ilisées dans les mines, chaque fois qu'il s'agit de faire marcher des pompes servant à élever de l'eau à de grandes hauteurs. Les temps de repos qui ont lieu à chaque fin de course du piston à vapeur, s'accordent très-bien avec le temps nécessaire au mouvement des clapets de la pompe.

C'est la machine primitive de Watt , dont le principe a été indiqué. Nous donnons une coupe d'une de ces machines ; elle en fera vite concevoir la disposition générale.

BB, balancier de bois sur lequel s'enroule deux chaînes fixées : l'une à la tige du piston P, sur lequel agit la vapeur ; l'autre à la tige de la pompe d'épuisement. À droite du cylindre H, on remarquera la boite du distributeur C, dans laquelle arrive la vapeur par le tube T. Une tige A porte trois soupapes : m, n, o. Les soupapes m et n ouvrent de bas en haut ; la soùi. C

pape n seule ouvre de haut en bas. — Les soupapes m et o étant ouvertes comme l'indique le dessin, la vapeur entre par le tube T, sur le piston P, et celle qui est au-dessous se rend dans le condenseur N par le conduit M. Le piston descend , et la tige qui porte les soupapes m, n i o ) est lié à un levier coudé d, c, A;, mobile en e. C'est ce levier qui fait ouvrir et fermer les soupapes. Pour cela , une tringle F porte deux taquets , a et b> au moyen desquels elle vient buter sur l'extrémité k du levier. Dans le dessin figuré , le piston descend , et avec lui la

Fig. A<\ — Machine à simple effet de Cor nouai lies.

tringle F, par conséquent le taquet b vient frapper sur le levier et le fait descendre en même temps que la tige cf, w, o. Alors

MOTKURS A VAl'KUR. 9D

les soupapes m et o se ferment , et la soupape n s'ouvre. A ce moment, toute communication est interrompue avec les chaudières , ainsi qu'avec le condenseur, mais la vapeur qui vient de faire descendre le piston passe librement au-dessous par le conduit C. Les deux faces étant également pressées , le piston resterait en équilibre , si le poids Q ne l'entraînait- de bas en haut. Au moment où le piston arrive au haut de sa course, le taquet a butte à son'tour contre le levier k, soulève la tige a, w, o, et la vapeur revient sur le piston , qui recommence à descendre, et ainsi de suite.

Les grandes dimensions qu'on a adoptées pour ces machines, une détente souvent prolongée et des combinaisons propres à éviter les déperditions de chaleur, ont permis d'atteindre des économies de combustible considérables. On rencontre en Angleterre as«ez souvent des machines de Cornouaillesde 400 à 500 chevaux, et on aurait pu faire descendre, d'après un procès-verbal d'expériences, la dépense en charbon jusqu'à 1 kilogramme par heure et par force de cheval. Toutefois en France, à Lyon, à Chaillot, quoi qu'on en puissedire, malgré le fini des machines, la dépense s'élève normalement à 2 kilogrammes.

Les dimensions de ces machines sont colossales, les cylindres ont de 2 à 3 mètres de diamètre; le piston une course de 3 à 4 mètres.

Les moteurs les plus employés maintenant dans l'industrie sont ceux du second groupe. Ce sont les machines sans condenseur et à haute pression. La vapeur s'échappe directement dans l'atmosphère, après avoir poussé le piston et s'être détendue. H y a perte nécessairement, et la dépense en combustible est dans ce cas un peu plus élevée. Mais la. siïrj^Rcit4de leur mécanisme, le peu de place qu'elles exigéut,, Ja, suppres- v sion de l'eau, leur bon marché, les ont faif adapter dans' uii très-grand nombre d'ateliers, \ r V" N , J

[ci, le balancier devient inutile, la plupart des organes

Fig. il . — Moteur à haut»» pres-Mon'.

complexes que nécessitait le condenseur disparaissent. Un

cylindre, un guide pour assurer le mouvement de lu tige du piston et une manivelle : voici le nouveau moteur. Le type . que nous donnons comme spécimen est un des plus répandus.

Celte machine est tout en fonte et supportée par un bâti MN.

La vapeur arrive de la chaudière par le tube x dans le cylindre p. — A est la tige du piston, B la bielle, M la manivelle. A l'extrémité opposée de l'arbre de couche d est calée la poulie motrice G. Une courroie sans fin X Y transmet le mouvement.

En d se trouve la distribution de vapeur ; / est un tuyau par lequel s'échappe la vapeur. 11 est bon d'ajouter qu'en général la vapeur avant de se perdre vient traverser le réservoir d'eau froide destinée à alimenter la chaudière.

11 faut que la chaudière se remplisse sans cesse d'eau. C'est la machine elle-même qui est chargée de ce travail. On voit en g la tige qui commande la pompe alimentaire. L'eau puisée est envoyée dans le générateur par le tube R.

Les machines à haute pression ont reçu un grand nombre de dispositions différentes. Quelques constructeurs placent le cylindre horizontalement. Dans ce cas, les frottements sont plus considérables, et ce n'est que le défaut de place en hauteur qui doit faire accepter celte modification.

D'autres suppriment la bielle et articulent directement la manivelle à la tige du piston ; dans ce cas, il faut absolument donner certaine mobilité au cvlindre ; on le fait osciller autour d'un axe horizontal.

Les machines oscillantes, imaginées par Mauby en 1817, ont été importées en France par M. Cavé. Nous en donnons un des types les plus communs.

Cette disposition très-simple exige beaucoup de fini dans la construction et ou ne peut guère la conseiller que pour de

fi.

petites forces. Elle peut, toutefois, rendre de vrais services à

l i r . 42. — Machine oscillante-dt; M. Cav '•.

tard des bâtiments où la suppression dos organes constitue une «pnslioii capitale

Signalons encore les petites machines à grande vitesse qui peuvent recevoir des applications utiles dans certaines industries spéciales. II. Flaud a construit une machine à cylindre horizontal, dont le piston bat 300 coups à la minute. Elle se détériore malheureusement très-vite.

F i p . 13. — MaçlUOe à grande vih'>:>e »le M. Fiautl.

M. le prince A. dePolignaca imaginé une machine à cylindre courbe dans lequel le piston se meut à la façon d'un pendule; ce moteur de la force de six chevaux que nous avons nousmêmes lait construire chez M. Rouflet permet d'atteindre des vitesses dc500,600el même 800 tours de volant à la minute 1 .

Pour une machine qui marche à 500 tours par minute les glissières parcourent leur course deux fois par coup de piston, soit i ,000 fois par minute. Dans ce nouveau type la surface frottante est animée d'une vitesse insignifiante. Le rapport des vitesses dans l'ancien et le nouveau système est le rapport qui existe entre, le rayon très-petit du tourillon autour duquel oscille le triangle moteur et le coté même de ce triangle.

4 On en trouvera une description complète dan* le tome premier île nos C a loteries scientifiques.

Dans la machine construite par M. Rôuiïet, ce rapport est de un à vingt-cinq. La nouvelle disposition a donc rendu vingtcinq fois moindre la vitesse de la surface flottante.

Ces moteurs de dimensions très-restreintes ne sontévidemment applicables que pour mettre en mouvement certaines machines-outils, des scieries, etc.

Fig. il.

Tracé géométrique ilu moteur à cylindre annulaire du prince A. de l'olignac.

AA. Châssis du secteur. C. Cylindre courbe. P. Piston. La disposition montre que pour conserver nu piston la symétrie de Ett mouvements par rapport à la course totale.il laut que |e centre de. l'arbre se trouve sur une perpendiculaire élevée a AA au point d'atlacbe de la bielle dans la position moyenne du piston.

Nous ne pouvons nous dispenser de signaler incidemment du moins la disposition qui, dans ces différentes machines, permet à la vapeur de se distribuer convenablement audessus cl au-dessous du piston.

Par le tuyau a arrive de la vapeur de la chaudière ; elle se rend dans la boite en fonte «, boîte à distribution. De celle-ci, dans l'épaisseur même des parois du cylindre, partent deux

conduits a et b dirigeant la vapeur l'un au-dessus, l'autre audessous du pislon. Une pièce mobile y nommée tiroir ferme toujours un de ces conduits, ici, c'est le conduit supérieur qui est fermé et la vapeur arrivant au-dessous du cylindre fait monter le piston. Le tiroir est fixé à une tige i qui reçoit

Fi?. 4o. — Disposition intérieure d'un tiroir de machine à vapeur.

d'un excentrique e (fig. 45) un mouvement alternatif de bas en haut et de haut en bas, en vertu duquel la plénière prend successivement les pistons indiqués dans les deux dessins sans que la vapeur arrive au-dessous du piston, la partie supérieure de ce cylindre est en communication parle conduit a avec une cavité 0 ou par un tuyau L, c'est par ce tuyau que se dégage la vapeur qui vient d'agir sur ce piston. Puis, quand la vapenr arrive au-dessus du piston, c'est la partie in-

férieure du cylindre qui communique par le conduit b avec la même cavité 0 et avec le tuyau L Les conduits a et b servent ainsi alternativement à l'arrivée et à la sortie de la vapeur.

Il est inutile de faire remarquer que les deux systèmes de machine à condenseur et à haute pression que nous venons d'examiner brièvement, peuvent se combiner avec avantage. C'est ainsi qu'on construit dans beaucoup de cas des machines . dans laquelle la vapeur agit à 5 et 0 atmosphères et qui sont en outre munies d'un condenseur.

On emploie beaucoup depuis quelques années des machines portées sur un chariot mobile, les locomobiles. Ces machines se distinguent des précédentes en ce qu'elles sont établies de telle sorte, que le générateur ne fait qu'un seul ensemble avec le mécanisme moteur. 11 en est de même des machines pwtatives ou demi-fixes. Mais celles-ci au lieu d'être portées par un train qui leur pennettent de rouler, sont montées sur des chevalets ou des supports que l'on peut d'ailleurs changer de place.

Les locomobiles rendent de grands services $ l'industrie; elles n'exigent aucune fondation, aucune construction accessoire; elles peuvent arriver toutes montées sur le centre d'activité et transmettre immédiatement la force motrice. On s'en sert dans les travaux d'épuisement, dans les fermes pour actionner les machines à battre le grain, les coupe-racines, les concasseurs, etc. , dans les chantiers de construction pour faire mouvoir les scieries, les appareils à mortier, les broyeurs, les mélangeurs, etc. La locomobile a certainement répandu beaucoup l'emploi de la force mécanique; elle tend de plus en plus à faire substituer l'engin au travail de l'homme.

Au début, la plupart des machines locomobiles avaient leur cylindre vertical et le générateur horizontal. Maintenant toutes les pièces sont horizontales ou verticales. Quant à la chaudière, elle est tubulaire : nous v reviendrons en traitant des générateurs.

On se fera, du reste, une idée de l'importance qu'a prise chez nous la locoinobile, quand nous aurons dit que M. Ronf-

Fig. M>. — Machine dfiini-lixr

Ici, depuis décembre 1855 jusqu'en juin 1861, c'est-à-dire en moins de si* années, a livré pour sa part à l'industrie

210 machines locomobiles variant de 1 à 10 chevaux environ et représentant une puissance totale de 860 chevauxvapeur, soit la force collective de plus de 8,000 hommes agissant sur des manivelles.

En 1850, au concours agricole, M. Callat avait déjà livré, en quatre années seulement, 500 machines locomobiles représentant ensemble près de 2,000 chevaux.

Depuis, ce nombre a plus que triplé.

A la même époque, M. Maud en avait construit environ 200 d'une puissance collective de J,200 chevaux-vapeur. La maison Cail en

Via.. 17. — liOcouiobile ordinaire.

fabrique maintenant comme on fabrique ailleurs des objets de vente courante.

MM. Laureus et Thomas, ingénieurs distingués, ont eu

MOTEUR A VAPEUR. IWi

récemment ridée d'abriter la locomobile contre les intempéries en l'enfermant dans un wagon. Cette disposition ménage lmaucoup la machine. Non-seulement le mécanisme est placé dans le wagon, mais on y réserve aussi un peu d'espace pour coucher le chauffeur, qui souvent ne trouve pas d'habitation quand la machine travaille loin de tout centre de population. MM. Laurens et Thomas ont muni en outre leur locomobile-wagon avec le concours de M. Pérignon, d'un foyer dit amovible, parce qu'on peut l'enlever tout d'une pièce. Le système tubulaire présente l'inconvénient de se nettoyer difficilement ; les matières incrustantes qui se déposent dans les tubes exigent des nettoyages et des réparations, il faut examiner attentivement chaque tube et faire une inspection distincte ; avec le nouveau système, on enlève les matières incrustantes d'un seul coMp en visitant le foyer do temps en temps.

Nous en aurons fini avec cette esquisse rapide quand nous aurons décrit les machines rotatives, dont la première idée appartient aussi à Watt. Leur principe diffère complètement de celles que nous venons de passer en revue.

Filles ont été imaginées pour supprimer toute intervention d'organes entre la production de la force et son application, pour éviter toute transmission de mouvement.

Les machines rotatives sont très-nombreuses ; celles qui ont été construites le plus logiquement appartiennent au type imaginé par un mécanicien qui a acquis à différents litres une réputation justement méritée, M. Pecqueur.

C'est une sorte de turbine à vapeur. Un tambour cylindrique est muni suivant son axe d'un arbre sur lequel on a calé une palette. La vapeur, en poussant ce piston, communique un mouvement de rotation à l'arbre. Pour la laisser échapper après qu'elle a agi, l'inventeur a disposé à l'intérieur deux obturateurs tiroirs qui s'effacent pour laisser passer la paiw. i. 7*

lotte. Chacun d'eux s'ouvrant en temps utile met en communication avec l'extérieur la vapeur qui vient de pousser la palette et enferme dans le cylindre derrière la palette la vapeur qui arrive de la chaudière.

On a beaucoup varié cette disposition. Des spécimens remarquables figuraient à l'Exposition de i862 à Londres. Mais quels qu'eussent été les efforts des inventeurs, la machine rotative est restée le plus mauvais de tous les moteurs. Elle consomme de 8 à 10 kilogrammes de houille par force de cheval. On arrivera peut-être à faire une bonne machine rotative, mais, en tout cas, il n'y a, au point de vue théorique, aucun avantage à poursuivre le résultat, comme quelques inventeurs le suposent à tort. On cherche le problème dans la pensée qu'une machine directe transmet plus de force qu'une machine à bielle et manivelle. C'est une erreur. La machine à mouvement alternatif transmet toute sa force au bouton de la manivelle, au travail près du frottement. Le système rotatif n'aurait d'autre raison d'être que de simplifier le moteur, de le rendre moins coûteux et de réduire, le volume et le poids de la machine. En ce moment, c'est le contraire qui a lieu; les machines rotatives sont plus compliquées que les autres et rendent moins d'effet utile.

Nous citerons parmi les types de ces moteurs, après celui de Pecqueur, ceux de MM. Piron, Galy-Cazalat, Gray, Dishop et Réunie. Les deux derniers appartiennent aux machines semi-rotatives, dont l'organe récepteur de la force, au lieu de décrire une circonférence, exécute une simple oscillation que l'on transforme ensuite en mouvement circulaire.

On a fait également, dans ces derniers temps, des essais d'un autre ordre tendant à substituer a la vapeur d'eau, soit les vapeurs de liquides plus volatils, soit du gaz* soit de l'air chaud. Ainsi sont nées les machines à vapeurs combinées, régénérées, surchauffées, les moteurs a acide carbonique, a ammoniaque, a air chatld, a gaz d'éclairage, a gaz

oxyde de carbone, etc. Ces nouveaux moteurs feront le sujet d'un chapitre spécial.

Nous sommes entré dans quelques détails sur les récepteurs, nous compléterons cei exposé en décrivant quelques générateurs et en jetant un coup d'œil sur les organes accessoires c^es machines à vapeur.

Un moteur se compose du récepteur, appareil qui utilise la force, et du générateur, appareil qui produit la force.

Les générateurs ont des formes très-diverses; tous se composent de la chaudière proprement dite qui contient l'eau et la vapeur produite, du loyer, de la grille et de la cheminée d'appel.

Nous donnons le dessin d'une chaudière construite d'après le système de Watt pour les basses pressions dans les ateliers de MM. Uicker, Rothwell, de Boston. C'est une de celles qui alimentent la machine A vapeur établie à Saint-Ouen pour mettre en mouvement la roue élévatoire qui remplit le bassin de la gare. C'est une chaudière dite en tomberait ou chariot.

A est le corps de la chaudière formée* d'une caisse prismatique dont le pourtour et le fond sont composés de parois courbes. Elle est engagée dans un fourneau en briques qui laisse tout autour d'elle un espace vide ou carneau B pour la circulation de la flamme : en avant se trouve la grille C placée sous la chaudière. L'action du loyer s'exerce directement par voie de. rayonnement sur la partie antérieure du fond et les produits de la combustion s'étendent dans toute la longueur delà chaudière et parviennent au carneau supérieur D, entourant complètement le métal, et de là à la cheminée.

Toutes les parties de la chaudière mises en contact avec la chaleur dégagée par ce foyer sont dites surface de chauffe; la surface intérieure correspondante doit être exactement rc*

ii k 2 * DÉCOUVERTES ET INVENTIONS.

couverte d'eau pour utiliser la chaleur et pour éviter que le métal ue s'élève à une température qui pourrait diminuer sa

Fig. IS. - Chaudière en tombeau de Watt, vue latérale.

force de résistance, la chaudière se trouve ainsi remplie d'eau jusqu'au point le plus élevé des carneau\. La partie vide excédante est réservée à la vapeur et s'appelle pour ce motil chambre de vapeur.

Le générateur est muni de différents appareils de service sur lesquels nous reviendrons. Notons seulement la l>oite à soupape D servant à donner issue à la vapeur pour alimenter la machine motrice ; un appareil spécial E qui opère automatiquement l'alimentation d'eau ; un flotteur F pour oh-

server l'état du niveau de l'eau. Un tube en verre G servant au même objet; un manomètre A mercure et à flotteur H pour observer la pression de la vapeur. Le registre pour la fonction de régler le tirage du loyer.

Cette chaudière très- 1 »ien cal culée * par \\ a 1 1 pour utiliser la chaleur produite a servi de point de départ à toutes les modifications qui ont été faites dans la suite. La première, elle a servi A apprécier la relation qui existe naturellement entre la quantité de combustible A brûler pour vaporiser un poids d* eau déterminé et l'étendue des surlaces A présenter A la chaleur pour correspondre avantageusement au Hg. W.— Chaudière en tombetu de

* , «. . . Walt*. Coupe transversale,

même résultat, les dimensions de la grille des carneaux, de la cheminée, etc. C'est pourquoi nous en avons reproduit le type remplacé maintenant A peu près partout par une disposition meilleure.

Pour (pie les chaudières résistent mieux aux causes de déformation, on les fait maintenant en forme de cylindre allongé A base circulaire, et on les termine A leurs extrémités par des calottes sphériques. Tel est le spécimen figuré dans le dessin, ci-après.

Au-dessous du cylindre principal on peut remarquer deux autres cylindres d'un plus petit diamètre également en tôle

et communiquant au générateur par deux tubulures. Ces cylindres, dont on ne peut voir qu'un seul, se nomment bouil-

Fi«j. :i0. — Chaudière ;"i deux, bouilleurs, vtM latérale.

leurs; ils reçoivent le coup de l'eu du foyer. Pleins d'eau complètement, la chaudière ne Test qu'à un peu plus de moitié. On retrouve ici les accessoires dont nous avons déjà parlé.

E. Sifllet d'alarme indiquant que l'eau va manquer dans . la chaudière.

F. Flotteur destiné à renseigner sur le niveau qu'occupe l'eau dans la chaudière.

P. Générateur en tôle.

B. Bouilleurs juxtaposés. .

A. Contre-poids du flotteur. • S. Soupape de sûreté.

MOTEURS A VAPEUR. Iir»

Q. Poids qui charge la soupape de sûreté.

R. Porte du foyer.

T. Trou d'homme.

Ces chaudières à bouilleurs sont les plus employées, mais elles sont loin d'être les seules employées. Ainsi on trouve souvent des chaudières sans bouilleurs ou bien des chaudières avec tuyau cylindrique les traversant dans toute leur longueur et au milieu duquel est installé le lover, ou enroie des chaudières tra- • versées par plusieurs petits tuyaux parallèles dans lesquels passe la flamme.

Du reste, les modifications apportées à ce type communément adopté se multiplient sans cesse et va- „. „.

x * Fi}!. EH. — Chaudière à deux bouilleur?,

l ient avec les applications Coupe transversale.

spéciales pour lesquelles BB ' bouiUeurs - PF > f °y*"- DDr - «™*«. on les construit. Nous n'avons pas à les décrire.

Nous nous arrêterons seulement sur des types originaux imaginés surtout. en vue de réduire le volume considérable des générateurs. Jusqu'ici les chaudières renfermaient à la fois l'eau à vaporiser et la vapeur. Un a essayé et on se sert . même, dans l'industrie, avec succès, de chaudières dans lesquelles il n'y a jamais d'eau emmagasinée, mais seulement un peu de vapeur qui se l'orme au fur et à mesure des besoins. C'est une sorte de réceptacle où l'eau se convertit instantanément en vapeur.

M. Boutigny/d'Kvrcux est l'inventeur d'un de ces générateurs qui a fonctionné à titre d'essai à la Villette, dans la

grande fabrique de bougies stéariques de MM. Jaillon, Moinier et compagnie.

Fig. :>2. — Générateur Boutipny (d'ÉvreuO.

Imaginez un vase principal en Tonte A, de forme cylindrique, terminé par un fond hémisphérique, et ferme de même par

une calotte à la partie supérieure. Il est entièrement engagé dans un fourneau en maçonnerie qui laisse autour de lui un carneau circulaire pour le passage des produits de la combustion. L'ensemble est supporté par un socle dans lequel est installé le loyer.

L'intérieur de ce générateur est garni de plusieurs disques ou diapbragmes en cuivre B, C, les uns concaves, les autres convexes, et tous percés d'un grand nombre de petits trous pour laisser passer l'eau., qui pénètre dans la cbaudière par la partie supérieure.

L'eau arrive en effet refoulée au moyen d'une pompe par le robinet D. L'ensemble du générateur est porté à une haute température.

L'eau qui tombe rencontre le premier diapbragme, le moins chaud; elle se vaporise en partie; l'autre portion descend sur le diaphragme suivant et se vaporise aussi partiellement,, et ainsi jusqu'au dernier où la vaporisation est complète. Il est inutile de dire que l'eau est amenée juste en quantité nécessaire pour faire face à la dépense.

U suffit, d'après M. Boutiguy, de chauffer cotte chaudière à sec pendant quelques minutes, puis d'envoyer de l'eau à l'intérieur. En moins d'une demi-heure le générateur est on .pression.

L'appareil essayé à la Villette avait : hauteur totale au centre, 0 m ,64; de la partie cylindrique, 0 m ,54; diamètre, 0",32.

M. Isnard a inventé une chaudière en serpentin directement chauffé et dans laquelle on envoie l'eau qui se vaporise instantanément. Cette disposition permet d'obtenir des pressions considérables, jusqu'à 50 atmosphères.

M. Belleville a imaginé aussi un système analogue, qui a figuré à l'Exposition de 1862 et qu'on retrouve dans plusieurs usines de Paris.

M. Testud do Beauregard s'est fait breveter, do son o«»lo,

par un générateur à vapeur surchauffée, qui a beaucoup excité l'attention. C'est un peu la chaudière Boutigny dé- |K>urvue de diaphragmes. L'eau tombe sur un fond très-épais goutte à goutte. Elle a été chauffée à une haute -température avant d'être amenée dans la chaudière. Cette disposition a reçu également plusieurs applications importantes et présente, dans certains cas, des avantages.

C'est le lieu d'examiner ici brièvement les causes qui amènent encore souvent l'explosion des chaudières et les moyens que l'on a proposés pour y remédier.

11 est superllu de signaler le cas où les parois de la chaudière sont insuffisantes pour résister à la tension de la vapeur. L'explosion est évidente ; mais si les malheurs arrivent, c'est bien plutôt par une autre cause. Que par hasard il survionne que les parois de la chaudière, directement léchées par la flamme, ne soient pas, à l'intérieur, mouillées par l'eau dont le niveau ne s'élève pas assez haut, si le liquide vient ensuite au contact des parois, il se fera presque toujours une explosion: l'eau, brusquement chauffée, se vaporisera instantanément ; une tension considérable se produira tout à coup, et la tôle cédera. De plus, le refroidissement brusque qu'éprouvent les parois précédemment rougies par le feu amène une modification dans la constitution moléculaire du métal, qui perd de sa ténacité et se déchire plus facilement.

On voit d'après cela qu'il y a nécessité absolue de maintenir le niveau de l'eau, dans une chaudière, constamment au-dessus des points les plus élevés des carneaux dans lesquels l;i flamme circule.

Il faut prendre garde aussi aux incrustations des sels contenus dans l'eau. Les parois, encroûtées par ces dépôts, ne sont plus eu contact direct avec l'eau, et peuvent donc prendre une température beaucoup plus élevée que si cette enveloppe calcaire n'existait pas. Si, par une cause quel-

• MOTEURS A VAPE1TR. 110

conque, il se fait quelque fissure dans l'incrustation, l'eau mouille le métal rougi et on retombe dans le cas précédent. L'explosion est à craindre.

On se rendra facilement compte des effets mécaniques puissants qui accompagnent les explosions si on réfléchit que là ce n'est plus la tension normale de la vapeur qui agit, mais bien une masse de vapeur considérable subitement produite. Toute l'eau de la chaudière à une température supérieure à 100 degrés doit se vaporiser instantanément quand elle est mise en communication avec l'atmosphère ; c'est cette force énorme qui amène les désastres que l'on n'observe encore que trop souvent.

H existe ainsi certaines explosions nommées fulminante* tant elles sont brusques que l'on attribue à un phénomène étudié par M. Donny. D'après ce physicien, l'eau privée d'air peut être chauffée au delà de 100° sans bouillir; puis si la température s'élève toujours, la vaporisation se produira instantanément. On concevra vite ce danger si l'on remarque que l'eau d'un générateur peut être privée d'air, que la machine s'arrête et que la pompe ne fonctionne plus ; il n'en faut pas davantage pour que l'air manque. A la reprise du travail la vapeur se forme difficilement. On chauffe plus fort. Et une explosion violente met la chaudière en pièces. 11 importe beaucoup dans ce cas de faire fonctionner à bras, où a l'aide d'un petit cheval les pompes d'alimentation avant la mise en marche de la machine pour amener l'entrée de l'air dans le liquide.

Dans les petites chaudières Boutigny, Belleville, etc., les explosions ne sont plus autant à craindre ; ces générateurs sont même, jusqu'à un certain point, inexplosibles, car, d'à. près ce que nous venons de dire, la force engendrée est en raison de la quantité d'eau emmagasinée dans le générateur, et on sait bien que là où l'eau n'arrive qu'au fur et à mesure des besoins, si une explosion se produisait, elle sc-

Fig . 55. — Soupape do sûrelé.

rail duo soit à l'insuffisant des parois, soit à une construction vicieuse.

Les chaudières sont, en France, soumises à l'inspection de l'administration. On les éprouve en les emplissant d'eau et en exerçant avec cette eau, au moyen d'une pompe foulante, une

pression qui était, avant | les derniers vêlements, triple de celle que le timbre devait indiquer et qui n'est plus maintenant que double.

Pour que la tension ne M, contre-poids. — d, levier. — *, sortie dépasse pas la limite d'es-

de la vapeur. ^ ^ ^ on

adapte à ses deux extrémités deux soupapes de sûreté réglées de façon à s'ouvrir au moindre excès de pression.

Pour que le chauffeur, afin d'activer ou de modérer son feu, puisse sans cesse connaître la force élastique de sa vapeur, on adapte à la chaudière le.

manomètre, instrument qui peint à l'œil la moindre variation de pression.

Il y a des manomètres en verre et des manomètres métal»

liques. Les derniers sont maintenant employés de préférence; on les voit sur toutes nos locomotives; beaucoup moins casuels, beaucoup plus petits, ils sont d'un maniement et d'un examen plus commodes. Les manomètres seront, ailleurs, le sujet d'une description spéciale.

Pour se préserver des explosions, il y avait nécessité de placer sur la chaudière des appareils qui permissent de cou

Fig. &i - Manomètres.

naître sans cesse le niveau (le l'eau à l'intérieur. Ils sont nombreux. Nous citerons plus particulièrement le flotteur ordi" naire, qui monte ou descend avec le niveau de l'eau, et dont les mouvements de hausse ou de baisse sont rendus sensibles par une tige verticale qui se montre hors de la chaudière.

On peut avoir simplement recours à deux robinets. Ces deux robinets sont situés l'un au-dessus, l'autre au-dessous du niveau liquide. Il suffit de les ouvrir pour voir si le niveau n'occupe plus la situation voulue.

Presque toutes les chaudières portent maintenant à leur partie antérieure un tube de verre communiquant par ses deux extrémités avec l'intérieur; il est dispose de telle sorte que le niveau de l'eau dans la chaudière corresponde si sa moitié : les variations intérieures sont ainsi rendues visibles à l'extérieur.

Tous ces moyens exigent une certaine attention de la part du chauffeur. U faut évidemment qu'il examine sans cesse sa chaudière. On a imaginé des appareils automatiques qui d'euxmêmes avertissent le chauffeur que l'eau va manquer. Le flotteur d'alarme, entre autres, est un flotteur fixé à l'extrémité d'un bras de levier coudé dont un appendice ferme l'ori" (ice d'un tuyau embranché sur la chaudière. Sur ce tuyau et à son ouverture supérieure est placée une lame métallique circulaire.

Que le niveau baisse, par exemple, l'appendice du levier ne bouche plus l'ouverture inférieure du tuyau, de la vapeur s'échappe, rencontre la lame et produit le sifflement aigu que tout le monde connait pour l'avoir entendu sur nos chemins de fer.

M. Achard a disposé un flotteur analogue. L'abaissement du niveau de l'eau amène la rupture d'un courant électrique et fait résonner un timbre. M. Le Thuilier Pinel est aussi l'auteur d'un système analogue, qui fonctionne également bien.

Il restait à éviter les incrustations, qui sont aussi, on le sait, une cause d'explosion.

On est obligé, quelquefois tous les cinq jours, de nettoyer le générateur, quelquefois tous les mois seulement, suivant l'eau qu'on emploie. A la fabrique de céruse de Clichy, après trois semaines de travail à dix heures par jour, les dépots atteignaient 5 centimètres d'épaisseur. Les bouilleurs étaient hors de service en huit ou dix mois.

On enlève les dépots à coups de marteau frappés'sur la tôle.

Quand les eaux sont très-ehargées, il faut absolument empêcher la formation du dépôt. On jette pour cela, avec succès, dans l'eau des pommes de terre; la substance amidonneuse enveloppe les matières calcaires, qui se déposent eu boue au fond du générateur : 10 litres de pommes de terre suffisent à chaque nettoyage pour une chaudière de 1 5 chevaux nettoyée une fois par mois.

On a eu recours encore au son, au suif, à l'argile, à la plombagine, mais sans autant de succès. M. Poloneeau, pour les chaudières de locomotives, se servait très-efficacement de carbonate de soude et d'acide chlorhydrique.

Le meilleur moyen à employer est de commencer par purifier son eau, quand c'est possible, soit par distillation, soit par épuration chimique. M. Lelong Burnet a donné un procédé (jui fournit de bons résultats et qui satisfait à ces conditions. L'eau est, en effet, épurée à l'avance à laide de dosages d'ingrédients chimiques au sein de réservoirs spéciaux munis d'agitateurs qui mélangent les matières. Nous ne rappellerons que pour mémoire les méthodes tout à fait semblables, à l'exception des substances employées, de MM. Van Dencorput, de Jung, Clark, etc.

Les chaudières devant être constamment alimentées d'eau potable à un niveau sensiblement constant, il nous reste à dire comment ce résultat est obtenu.

La plupart des générateurs sont alimentés à l'aide de pompes foulantes que la machine motrice actionne directement ou bien qui sont quelquefois commandées par un moteur sj>é-

MOTEURS A V A l* E l R .

cial connu sous le nom de petit 1 cheval. On se sert aussi, bien que plus rarement, d'appareils automoteurs qui, sans aucun mécanisme et par le jeu convenablement combiné de soupapes mises en relation avec le niveau de l'eau contenue dans le générateur, permettent à l'eau d'un réservoir extérieur d'y pénétrer en surmontant la pression intérieure. Depuis quelque temps, il s'est surtout répandu dans l'industrie un appareil entièrement nouveau et qui tend de plus en plus à se substituer à toutes les anciennes pompes : c'est Vinjecteur Giffard.

Le principe en est excessivement simple. Qu'un jet de vapeur soit projeté dans un tube plein d'air, par exemple, ce jet, animé d'une grande vitesse, entraînera l'air avec lui,

Fig. .HT». — Principe de rinj.'eleur Giffard.

D, chaudière. AM, tube de sortie de In vapeur. K, jet liquide. C, tuyau d'aspiration de l'eau.

absolument comme une boule lancée violemment entraîne une quille qu'elle trouve sur son passage : il va se produire un appel constant d'air. Cet effet était déjà utilisé, dans les locomotives, pour effectuer le tirage que la faible bailleur des cheminées rendait insuffisant. Supposons maintenant que du tuyau s'abaisse un second tube plongeant dans un réservoir d'eau. Quand tout l'air aura été entraîné par le jet <1< J

m DÉCOUVERTES ET INVENTIONS.

vapeur, l'eau s'élancera à son tour et un courant liquide s'établira comme s'était établi avant le courant gazeux. Tel est brièvement l'injecteur Giiïard. Un jet de vapeur provenant du générateur se rend dans l'appareil, entraine d'abord l'air, fait succion et élève ensuite l'eau d'un réservoir avec assez de force pour la faire pénétrer dans la chaudière. Ainsi se trouve réalisée l'alimentation sans aucun organe mécanique.

L'esprit a quelque peine à concevoir comment un jet de vapeur, à une pression donnée, puisse -élever dans une chaudière où existe la même tension, un certain poids d'eau. Deux forces égales ne se feraient donc plus équilibre? 11 faut bien prendrè garde ici que le phénomène n'est pas du ressort de la statique, mais bien de la dynamique.

La force qui s'oppose à l'entrée de l'eau dans la chaudière est bien effectivement égale à celle qui la pousse ; mais l'eau peut être assimilée ici à un véritable mobile lancé par une force qui agit sur lui un certain temps et lui imprime une certaine vitesse. Elle emmagasine donc dans sa masse une force vive supérieure à la force de propulsion, c'est pourquoi l'eau lancée pénètre dans la chaudière. -

Cet effet est très-bien mis en évidence par l'appareil de démonstration de M. Bourdon, construit par M. Salleron, Yinjecteur des solides. Un cylindre métallique portant un manomètre est rempli d'air comprimé à l'aide d une pompe foulante. L'extrémité du cylindre placé horizontalement est muni d'une soupape s'ouvrant de dedans en dehors ; un canon de fusil a vent est disposé en face de la soupape et il est relié par un tuyau de communication au réservoir cylindrique ; on charge le canon dune balle de plomb, par exemple, et à l'aide de robinets on établit la communication entre le réservoir et le fusil ; on lâche la détente; la balle part, ouvre la soupape qui lui fait face et pénètre dans le réservoir. Pourquoi? la force qui l'a lancée est cependant rigoureusement relie qui fermait la soupape ! Ici, comme pour l'injec-

MOT Kl) H S A VAPE.UK. 125

teur des liquides, il y a emmagasinèrent de la force, et la halle peut rentrer dans le réservoir.

t ig. — Injecleur dos solides.

F. pnm|ie foulante. K. réservoir d'air comprimé. S, soupape. T, tube de communication- V, robinet. R, culasse du fusil. A, canon du fusil, w», manomètre.

La force vive communiquée à la balle est on raison de la masse de cette halle; elle pénétrera d'autant plus facilement que le projectile sera plus dense. Remplacez donc dans cette expérience la halle métallique par un jet d'eau continu, et vous aurez le secret de l'injecteur Gifla rd.

La théorie de l'injecteur, très-complexe lorsqu'on veut la donner avec précision et avec tout e la rigueur mathématique, a été spécialement étudiée par plusieurs ingénieurs, entre autres par M. Combes et par M. Carvalho, dont le mémoire est remarquable à plus d'un titre.

Voici en deux mots son mode de fonctionnement. La vapeur venant de la chaudière pénètre par le tuyau AM, puis traverse un premier ajustage conique B pour s'échapper par un deuxième tuyau K. En traversant l'intervalle BE avec la vitesse considérable qu'elle possède, la vapeur produit une aspiration qui fait monter l'eau d'alimentation par le tuyau C. dans l'espace compris entre les deux becs. Arrivée là cette

eau détermine la condensation d'une partie de la vapeur et elle en reçoit une impulsion suffisante pour pénétrer dans la chaudière.

Cet appareil porte différents organes accessoires qui servent à régler son fonctionnement

K est une ouverture mettant en communication avec lal-

Coupe.

Fig. 57. — Injecteur Gif fard.

mosphère la partie de T injecteur placée en avant du bec BL, conduit qui ramené dans le réservoir l'eau qui n'a pas pénétré dans le tuyau G qui communique avec la chaudière.

Vp, poignée à portée du mécanicien commandant deux vis qui servent l'une V à rapprocher du clapet l'un de l'autre les ajustages H et K, et l'autre T à faire varier, à l'aide de la lige D,

F ouverture du bec E pour régler la quantité d'eau à injecter.

L'injecteur fonctionne sur toutes les locomotives; il ali- * mente, à la manufacture de tabac, un générateur de 200 chevaux - vapeur, • et fournit jusqu'à h mètres cubes d'eau par heure. M. Mazeline en a fait une application récente sur un navire de 500 chevaux pour remplacer les pompes de cale. Pour envoyer 900 litres d'eau par heurt», ce qui correspond à une chaudière de 30 chevaux, il faut donner au jet une vitesse de 40 mètres par seconde au passage des tuyères. L'injecteur Giflard présente néanmoins le grave inconvénient de ne pouvoir fonctionner qu'avec de l'eau dont la température soit- inférieure à 40° et oblige ensuite à alimenter les chaudières avec de l'eau presque froide et non avec celle qui a été déjà échauffée par la condensation.

La quantité d'eau qu'une chaudière est susceptible de vaporiser dépend beaucoup du système employé. On peut dire qu'en moyenne une chaudière cylindrique avec bouilleurs vaporise par heure et par mètre carré de. la surface de chaulfe 12 kilogrammes d'eau. Les dimensions, dans ce cas, sont, pour vaporiser, par exemple 120 kilogrammes d'eau à l'heure, si elle est sans bouilleurs, 1 mètre de diamètre et 0 mètres de longueur ; si elle est avec deux bouilleurs, 80 centimètres de diamètre, 50 centimètres pour le diamètre des bouilleurs, 4 mètres de longueur. On voit ici apparaître nettement l'influence des bouilleurs.

Au reste, quand on construit une chaudière, on s'arrange toujours pour que sa surface soit comptée à raison de 12 kilogrammes d'eau. On obtient la surface de chauffe en divisant par 12 le poids total à vaporiser par heure. Quand le quotient ne dépasse pas 10, on donne au générateur un seul corps, dont la moitié forme la surface de chaulfe; si le quotient dépasse 8, sans atteindre 21, on ajoute à la chaudière un bouilleur; s'il dépasse 15, on a souvent recours à deux bouilleurs. Au delà de 50 mètres carrés, il est préférable d'avoir

1*28 DKOOlVKKTES ET INVENTIONS.

recours à deux générateurs distincts. Quant à la surface de grille qui correspond à 1 mètre carre de chauffe, elle est de i décimètres carres.

La quantité de chaleur produite par la houille ou le coke est loin d'être entièrement utilisée dans les chaudières à vapeur. Les gaz (pli sôYlent par la cheminée doivent conserver une température de 500 à 400 degrés pour elfectuer le tirage ; eu outre, la combustion est incomplète ; il y a des pertes par rayonnement cl par communication aux massifs des fourneaux.

Dans les chaudières à bouilleurs, I kilogramme de houille ne vaporise que 5 à fi kilogrammes d'eau avec les fourneaux les mieux construits. Dans les chaudières cylindriques sans liouilleurs, on peut vaporiser de 8 à 0 kilogrammes, mais eu jetant le combustible avec précaution et par petites portions, [/expérience, montre cependant que 1 kilogramme de houille, qui dégage environ 7500 calories, devrait réduire en vapeur 1l k ,r> d'eau. La différence tient aux pertes que nous avons signalées.

Le travail effectif sur le piston d'une machine à vapeur est aussi moindre que le travail théorique 1 . Une partie de la va-

1 Le* formules qui expriment le travail mécanique d'un kilogramme de va- |»eur sont :

San* Mtente. Tm = V (li— h ).

Tm Travail produit.

h Pression de la vapeur sur le piston exprimée en mètres de

hauteur d'eau.

Ii' Contre-pression.

V— Volume engendré par le piston.

Arec ente. Tm -, Vh -h VhLog

Tm Travail engendré.

V Volumes en mètres rubes du kilogramme d'eau avant la détente.

h Pression de la vapeur dans la détente.

Z Course totale du piston en mètres.

Zo Espace parcouru par le piston avant la détente.

VhLngf—) .S.IiOilï, Travail de la détente.

MOTEUKS A VAPEUR. 1211

peur se condense en route, sous le dôme de la chaudière, dans les conduits qui mènent au corps de pompe dans le corps de pompe lui-même. Pour diminuer ces pertes, on recouvre la partie su|)érieure de la chaudière avec des briques et on enveloppe les conduits d'une couche épaisse d'étoile de laine ou on les entoure d'un manchon dans lequel on lait passer des gaz chauds arrivant du fourneau Le corps de pompe est préservé du refroidissement par une chemise ou garniture en bois pleine de charbon en poudre ou toute autre matière conduisant mal la chaleur. L'enveloppe, d'après M. Combes, pourrait amener une économie de 15 à 20 pour 100.

L'ébullitiou de l'eau dans la chaudière projette de fines gouttelettes qui se mêlent à la vapeur et sont entraînées dans le corps de pompe. Cette eau le refroidit sans cesse. On évite maintenant cette autre cause de perte de force eu surmontait l la chaudière d'un dome qui élève la chambre de vapeur et diminue la quantité de vapeur entraînée. L'économie résultant atteint le quart du combustible brûlé.

C'est par ces perfectionnements successifs que l'on est arrive à construire des machines qui, neuves et bien entretenues, ne dépensent pas plus de l k ,5 par heure et force de cheval.

Le bateau de Papin. — Les tentatives du marquis de Jouffroy. — Fulton en Franee, en Amérique. — Le Clermont. — \j& Comète. — Le premier bateau à vapeur en Europe. — V Elise d'Henri Bell. — La navigation fluviale et maritime. — Organes propulseurs des bateaux à roues. — Hélices Dallery, Delisle, Tregold, Sauvage, Smith, Ericcson. — Avantages et inconvénients respectifs de l'hélice et de la roue. — Les machines de bateau. — Principaux types. — Chaudières. — Les grands paquebots. — Le Grent- Ettstem.

Le 25 septembre 1 707, « un pauvre homme de médecin >> voguait sur la Fulde dans un petit bateau à vapeur de son invention, et il comptait gagner ainsi l'Angleterre pour y répandre sa découverte. Cet homme modeste, qui avait trouvé le véritable principe de la machine à vapeur, avait pressenti les applications dont elle était susceptible ; dès le début il l'utilisa pour faire marcher les bateaux. Nous n'avons plus besoin de nommer Papin.

C'est au médecin français que revient l'honneur d'avoir conçu la première idée de la navigation à vapeur

L'application de la vapeur à la marche des navires n'était pas encore trouvée, qu'on s'occupait déjà depuis longtemps de remplacer par un travail mécanique artificiel le travail direct de l'homme et des vents. Les roues à palettes n'étaient

1 Voir notre historique des Machines à vapeur, cl les Lettres <k Vapin>

BATEAUX A VAPEUR. tt|

pas inconnues aux anciens ; Vitruvc en fait mention dans ses ouvrages 1 .

Au quinzième et au seizième siècle, on employait quelquefois pour les transports sur les rivières des bateaux à palettes mus à bras ou par des bœufs. Ainsi, au quinzième siècle, Valterius* propose des palettes en toile goudronnée mises eu mouvement par une* manivelle;

On trouve sur ce point un document très-curieux, s'il était authentique, dans un ouvrage publié à Madrid en 1825. CVst un exposé des voyages et des principales découvertes des quinzième et seizième siècles.

Un capitaine de navire, nommé Blasco de Garay, prétendit en 1545 avoir trouvé une nouvelle puissance motrice pour les vaisseaux, et demanda à r empereur Charles-Quint la permission de lui faire part de son invention. L'empereur y cousentit et voulut même que Blasco de Garay confirmât ses brillantes promesses par une expérience publique. Cette expérience eut lieu à Barcelone.

Cependant le capitaine tenait à garder le secret de son mécanisme. A leur grand désappointement, les savants et les curieux présents à l'expérience purent seulement constater l'existence de roues à palettes, et d'une certaine grande chaudière remplie d'eau et chauffée, qui les inquiétait fort. Comme on ne la comprenait pas, la machine fut jugée trop compliquée.

La description écourtéc que donne le texte espagnol ferait presque supposer que Blasco de Garjy avait établi à bord une machine à vapeur. Mais il est difficile d'admettre qu'en présence d'une découverte aussi importante, les chroniques du temps ne soient pas entrées dans plus de détails et n'aient pas fait grand bruit d'une invention aussi extraordinaire.

« Pollionis Vilruvii Arehitectnro, livre X.

« t)e re militari. - Voronr (1742\

Citons le fait, mais n'y attachons pas pins d'importance qu'il no convient.

Après l'essai de Papin sur la Fulde, essai si malheureusement interrompu par la brutalité des bateliers de Munden, il faut mentionner le projet de Jonathan Hulls. Hulls prit, en 1756, une patente pour un bateau à vapeur qui portait à l'arrière des roues mues par une machine à simple effet.

En 1755, un chanoine de Nancy, l'abbé Gauthier, proposa d'employer une machine de Newcomen pour faire avancer les vaisseaux. Il répondait ainsi à la question mise au concours par l'Académie des sciences : Des moyens de suppléer à l'action des vents pour la marche des vaisseaux. L'idée était bonne en principe, et l'auteur la développa dans un mémoire consciencieux. Mais elle fut battue en brèche par Daniel Bernouilli. 11 démontra si clairement les imperfections de la machine de Newcomen, surtout pour une semblable application, qu'on lui décerna le prix. La solution complète du problème était ajournée ; car Bernouilli se contenta de proposer un système d'hélice mis en mouvement parla main de l'homme.

La découverte de la machine à simple effet devait raviver les espérances des chercheurs.

Le comte Joseph d'Auxiron et le chevalier Charles Monnin de Follenai combinèrent et construisirent, en 1772, près de l'ile des Cygnes, un bateau muni d'une machine à simple effet. Mais, une belle nuit, les bateliers coulèrent bas le bateau. A la même époque, le marquis Claude J ouf froy d'Albans, s'inspirant d'une visite à la pompe à feu que les frères Périer venaient d'établir à Chaillot, abordait de son côté le même problème. Sur ces entrefaites, Auxiron, qui venait de recevoir du ministre Bertin une promesse de brevet et de concession, mourut d'apoplexie foudroyante. Follenai, du consentement des héritiers d' Auxiron, s'associa au marquis de Jouffroy pour la réalisation de l'entreprise, et Jouffroy discuta ses projets avec les héritiers d'Auxiron, et se confia au

marquis de Ducrest et même à Constantin Périer. Ce dernier avait compris la question d'une façon différente, et, au lieu de s'associer au marquis de Jouflroy , il préféra tenter )K)ur son propre compte un essai qui se fit sur la Seine. Le résultat en fut négatif.

Les esprits mal disposés par cette expérience se seraient montrés peu favorables à une nouvelle tentative, fût-elle pratiquée d'après d'autres principes. Jouflroy retourna à Baumcles-Dames, sa ville natale, et pensa que là il pourrait, sans être inquiété, exécuter son projet.

Au mois de juin \ 776, un bateau à vapeur, construit d'après ses plans par des artisans du pays, progressait à merveille dans les eaux du Doubs. Le bâtiment avait quarante pieds de longsur six de large. Il portait une machine de Watt à simple effet, qui mettait en mouvement deux espèces de volets adaptés comme des ailes aux flancs du bateau.

Le Français, né malin, n'était pas moins léger alors qu'aujourd'hui, et il était plus ignorant.

Dans les salons de Paris, on rit beaucoup de l'invention de M. le marquis de Jouflroy, qu'on n'appelait plus que Jouffroy la pompe!

Quoi qu'il en soit, le bateau de Constantin Périer n'avait même pu sur la Seine résister au courant, et celui de Jouflroy avança très-bien sur le Doubs. Si le gentilhomme franccomtois n'avait pas les rieurs de son coté, il avait du moins pour lui des laits, des résultats incontestables.

Le système palmipède n'était pas sans inconvénients; la dilliculté qu'éprouvaieut les volets à s'ouvrir croissait avec la vitesse de la marche, et par conséquent la limitait. Dès longtemps, on l'a vu, on avait eu l'idée de remplacer les rames par des roues à palettes Jouffroy la réalisa.

En i 780, il fît construire un grand pyroscaphe, de 140 pieds de long sur 25 de large. Deux roues à aubes étaient fixées aux extrémités d'un arbre horizontal traversant les

DECOUVEUTES ET INVENTIONS.

lianes du bateau. Cet arbre recevait le mouvement d une machine à vapeur construite à Lyon dans les ateliers de MM. Périer, Jean.

Au mois de juillet 1785, le pyroscaphe fut lancé à Lyon sur la Saône, près de l'île Barbe, on présence d'un public nombreux. Il put remonter le courant. Une expérience aussi décisive aurait du porter ses fruits. Il n'en fut absolument rien.

Joulfroy écrivit à M. de Galonné, alors ministre, pour obtenir un brevet : on lui refusa cette trop juste prérogative. L'Académie des sciences avait été saisie de la demande. Elle nomma pour commissaires l'abbé Cossard, Cousin et Périer. Et Périer!!!

Périer enterra naturellement la découverte de son rival. Et cependant toute la ville de Lyon, qui avait vu l' expérience, témoignait de sa réussite. L'heure du triomphe n'avait pas sonné et elle ne devait pas sonner pour Joulfroy.

Après la Révolution, Joulfroy obtint un brevet pour le Charles-Philippe y lancé à Bercy le 20 mars 1816; mais la société qu'il avait formée se sépara bientôt, faute de fonds, et Claude de Joulfroy, que le célèbre Fulton ne craint pas de nommer le véritable inventeur des bateaux à vapeur, mourut oublié ou 1852 aux Invalides, à l'âge de quatre-vingt-un ans.

La France avait semé ; elle ne devait pas proliter. La navigation à vapeur nous est revenue d'Amérique.

Do 1780 à 1789, il faut signaler cependant d'autres tentatives remarquables, celles de l'abbé Arnal, et surtout celles de l'Anglais Patrick Miller en compagnie de James Taylor, avec l aide de l'ingénieur Symington. Ils construisirent un bateau et une machine assez complexe. La machine fonctionna mal ; les roues à aubes se brisèrent. Miller, découragé, renonça au problème.

En Amérique, des essais se poursuivaient aussi très-activement. La guerre de l'indépendance venait de linir.

BATEAUX A VAPEUR. lSfi .

Deux ingénieurs, James Rumsay de Philadelphie et John Fitch de la Virginie, proposèrent, dès 1784-, pour les bateaux •la machine à douhle effet, dont le mécanisme avait été rendu public en 1781 .

Fitch faisait usage d'un système de pelles verticales assez semblables aux rames ordinaires, et obtenait par ce moyen une vitesse d'environ deux nœuds et demi. Kumsay parvint d'abord au même résultat, en essayant une pompe ; qui, platée à l'avant du bâtiment, refoulait l'eau à l'arrière. La priorité de cette idée appartenait à Bernouilli.

Robert Livingston, l'uu des organisateurs de la Constitution des États-Unis, fit, de son côté, des recherches avec le concours de Brunei, qui construisit plus tard le tunnel de la Tamise à Londres. Les Etats de New- York lui promirent en 1784 un brevet de vingt ans, s'il parvenait à donner à ses bateaux une vitesse de quatre milles : il ne put, malgré tous ses efforts, réaliser cette condition.

Sous sa protection et celle de Rooswelt, John Stevens (de Hobocken) se livra pendant seize ans à une suite d'expériences, interrompues par le départ de Livingston, envoyé en France pour négocier de l'acquisition de la Louisiane.

Les leçons du passé servent toujours. Les matériaux épars furent groupés, des projets déjà étudiés furent perfectionnés, un homme devait faire jaillir de l'ensemble une invention réellement pratique, le véritable système de navigation actuel.

En 1764, à Little-Britain, petite ville de Pensylvanie, une famille d'émigrés irlandais du nom de Fulton vit naître sous son toit modeste un fils, auquel on donna le nom de Robert.

Ayant perdu son père à l'âge de trois ans, Robert Fulton fut placé par sa mère dans une école de village, où il apprit à lire et à écrire.

Dès qu'il put faire œuvre de ses mains, il travailla comme apprenti chez un joaillier de Philadelphie , et, se sentant un

goût tout particulier pour les sciences et les arts, il employait ses loisirs à apprendre la peinture et la mécanique. Son rêve favori était de passer la mer, de visiter l'Angleterre et la • France et d'y recevoir des leçons des maîtres. Il réalisa quelques économies en faisant des tableaux et des portraits, et grâce à la générosité d'un de ses amis M. Samuel Scorbit, il put à vingt-deux ans entreprendre le voyage tant désiré.

Arrivé à Londres, il se perfectionna dans la peinture sous la direction du peintre d'histoire Benjamin West, et continua cependant l'étude des mathématiques. Trois ans après son arrivée il y rencontra un jour Rumsay. La conversation tomba sur les bateaux à vapeur, sujet qulparut intéresser vivement le jeune Fulton.

Toutefois il n'entreprit rien immédiatement; il semblait vouloir mûrir la question avant d'aborder de nouvelles applications.

Il construisit d'ingénieuses machines, et écrivit un livre intitulé : Traité sur le perfectionnement des canaux de navigation 1 .

A cette époque, l'Américain Joèl Barlow s'occupait en France de l'établissement d'un panorama. Apprenant que son compatriote était en Angleterre, et sachant qu'il possédait un certain talent comme peintre, il l'appela auprès de lui et lui lit partager ses travaux et ses bénéfices, qui, paraît-il, furent assez considérables.

Fulton prolongea son séjour à Paris, où il poursuivait ses expériences mécaniques. Il inventa une bombe explo>ive (torpedo ou torpille) pour faire sauter les vaisseaux, et un nautilus, sorte de bateau plongeur, que le gouvernement français fit construire a ses frais.

Concurremment avec ces travaux il avait repris l'étude des systèmes de Jouffroy et de ses prédécesseurs.

4 Ce h-aité a rié Irsuluil en fronçai* on 1799.

R ATl'TA I' X A VAPEUR. 1.7/

En 1802, il s'associa avec Robert Livingston qu'il avait retrouvé à Paris, pour la construction d'un nouveau bateau à aubes, qui fut terminé l'été de l'année suivante. 11 avait 7)5 mètres de long sur 2»", 5 de large.

Le 9 août vers six heures du soir l'appareil moteur commença à fonctionner dans les eaux de la Seine sous les yeux d'une Commission députée par l'Académie des sciences. On y voyait ligurer Carnot,Bossut, Périer, Prony, Bougainville, etc. Le bateau remonta le courant avec une vitesse d'une lieue et demie à l'heure.

Malheureusement, les préoccupations politiques du moment empêchèrent l'expérience de Fultou d'avoir tout le retentissement qu'elle méritait. Le vent soufflait d'ailleurs. Napoléon préparait une nouvelle expédition et la France entière était là où il était. On oublia Fulton et son bateau.

C'est avec maladresse que l'on a voulu réparer cette erreur des temps et (pie l'on a placé sous la plume de l'Empereur une lettie qu'il n'a jamais écrite. Voici le document apocryphe :

« M. de Champagny, je viens de- lire le projet du citoyen Fulton, ingénieur, que vous m'avez adressé beaucoup trop tard, r ence qu'il peut changer la face du monde. Quoi qu'il . en soit, je désire que vous en confériez immédiatement l'examen à une commission de membres choisis par vous dans les différentes classes de l'Institut. C'est là que l'Europe savante doit cbercher des juges pour résoudre la question dont il s'agit. Une grande vérité, une vérité physique, palpable, est devant mes yeux ; ce sera à ces messieurs de la voir et de tacher de la saisir. Aussitôt le rapport l'ait, il vous sera transmis et vous me l'enverrez. Tachez que tout cela ne soit pas l'affaire de plus de huit jours, car je suis impatient. Sur ce, etc.

« Napoléon.

« Di' mon rninp de Uoumjrne, 21 juillet 1804. »

Napoléon n'écrivait, pas de ce style là. Cette lettre est adressée à M. de Champagny, ministre de l'intérieur, le 27 juillet 1801, et M. de Champagny n'était pas ministre à cette époque. On la rechercherait vainement dans la correspondance de Napoléon I er , malgré son importance. 11 ne faut pas dépasser la vérité.

Les continuelles demandes de Fui ton à l'Empereur, secours d'argent pour essais sous-marins, inventions de toute sorte, toujours infertiles, avaient fini par l'indisposer contre lui. On avait tant promis à l'Empereur et on lui avait si peu donné qu'il refusa de s'intéresser davantage à l'inventeur américain.

Rohert Fulton repassa en Angleterre, où il était appelé par l'espoir d'utiliser la torpille et le nautilus. Il n'y rencontra que de la mauvaise foi, n'acheva rien, mais il trouva l'occasion de compléter ses observations sur la navigation à vapeur.

A la même époque, William Symington, qui avait jadis participé aux travaux de Patrick Miller, tentait de nouveaux essais sous les auspices de lord Melville de Dundas. Il construisit la Charlotte Dundas , navire portant une seule roue à l'avant et mis en mouvement par une machine de Watt à double effet. Sa vitesse était de six milles à l'heure.

Ce bateau était destiné au service du canal de Forth et Clvde ; jiiais au moment d'agir la Compagnie n'osa prendre . sous sa responsabilité ce nouveau système, et encore une fois le bateau à vapeur resta au port.

A la suite de ces événements, dit-on, Fulton alla visiter la Charlotte Dundas. Quelques Anglais ont saisi ce prétexte pour refuser à Fulton tout mérite d'invention. Avec un peu de bon sens et d'impartialité, on se rappellerait les expériences de Paris faites en pleine Seine et on rendrait à Symington ce qui est à Symington, et à Fulton ce qui est à Fulton.

En présence du froid accueil fait en France au premier essai de navigation à vapeur; ni Fulton, ni Livingston ne s'étaient découragés. Pendant que le premier faisait un court

séjour en Angleterre, le second négociait avec les États de New-York un traité, pour 1* adoption des nouveaux bateaux sur les rivières américaines. Livingston était un homme d'État, très-actif et jouissant d'un grand crédit ; il s'était trouvé en contact avec les JefTerson et les Franklin, il avait discuté avec eux les intérêts de son pays. Aussi la réussite des bateaux à vapeur était-elle pour lui non-seulement une satisfaction personnelle, mais encore un gage certain de la prospérité des États-Unis,

A New-York, cependant on ne voulut pas s'engager à la légère dans des entreprises dispendieuses*. Il s'agissait de laisser les inventeurs construire leur bateau et s'ils parcouraient avec lui quatre mille à l'heure, ils obtiendraient une patente de vingt années avec tous les privilèges nécessaires au succès de l'exploitation.

Fulton et Livingston, associés, commandèrent immédiatement dans les ateliers de Watt une machine qui devait être construite avec le plus grand soin sur les plans donnés par Fulton.

Le 13 décembre 1806, Fulton arrivait à New- York pour hâter les préparatifs de l'épreuve prochaine. La machine étant terminée, il fallait construire le bateau. A ce sujet Fulton se lit un raisonnement très-simple, qu'avaient négligé presque tous ses prédéccssenrs. S'il persistait comme eux à ne mettre à l'eau que de faibles embarcations, capables seulement de porter une machine de quelques chevaux, il ne pourrait jamais remplir la condition proposée. 11 fallait une embarcation assez considérable pour loger une machine» puissante. Vaincre le vent et le courant, en conservant une l»oiuie vitesse, telle devait être la supériorité des bateaux à vapeur sur les bateaux à voile.

Ce fut à New-York, dans les chantiers de Charles Hrown, que l'on établit la construction du Clermont, Clermont était le nom d'une propriété de Robert Livingston , dont Fulton

liO DÉCO II VERTES ET INVENTIONS

était heureux de reconnaître l'affection et le zèle bienveillant, en baptisant ainsi son premier bateau.

Chaque jour il allait au chantier, pressant l'ouvrage avec l'impatience qui accompagne l'attente d'un grand résultat. 11 employait ses soins à ce que toutes les conditions de réussite fussent exactement remplies.

Mais pendant que Fui ton mettait tant de chaleur à poursuivre son œuvre, ses concitoyens ne montraient pas la même ardeur à l'accueillir. On doutait encore du succès. Les uns, les plus consciencieux, discutaient le mécanisme et les dimensions du bateau; k majorité jasait sans scrupule comme sans raison.

Qu'avait donc de si extraordinaire le bateau de Fulton pour qu'on lui accordât moins de confiance qu'à ses devanciers Fitch et Rumsay?

Le Clermont avait une longueur de 50 mètres, et sa plus grande largeur était de 5 mètres. Le diamètre des roues en fonte était également de 5 mètres. Chaque palette, longue de 4 pieds, plongeait de moitié dans l'eau; en un mot, c'était un navire de 150 tonneaux, portant une machine de 18 chevaux.

La machine à vapeur était à double effet et peu différente «les machines qu'on emploie encore aujourd'hui dans certains bateaux. Elle était munie d'un condenseur d'un capacité à peu près é«iale à la moitié du cylindre, qui contenait un piston de 12 pouces de rayon. Le balancier, par une < isposition contraire à celle des machines fixes présentait la forme d'un T renversé.

Or, comment voulez-vous, disait-on, qu'une pareille masse se meuve par la seule puissance de la vapeur? Elle restera en place, retenue par son propre poids et celui de ses deux grandes roues qui tourneront vainement sur elles-mêmes!

Ainsi les dispositions que Fulton regardait avec raison comme des conditions certaines de succès, l'opinion publique

BATEAU \ A VAPEUH. 14!

au contraire les considérait comme autant de causes de nonréussile. Le résultat seul pouva.it donc trancher la question.

Le 10 août 4 807 avait été fixé pour l'épreuve. Ce jour-là tout New-York s'était réuni sur les bords de l'Hudson. On riait beaucoup, les quolibets allaient leur train. On se montrait du doigt tantôt le Clermont, tantôt Fulton, préoccupé par les derniers préparatifs.

Mais lorsque tout fut prêt, lorsque les roues s'ébranlèrent, et que le bateau quitta la rive, obéissant au gouvernail et fendant les eaux avec une régularité parfaite, une acclamation spontanée s'éleva du sein de la foule et suivit le Clermont qui s'éloignait à toute vapeur, ^secouant son panache de fumée avec un air de triomphe. Le succès a toujours raison On applaudissait Fulton.

Dans cette première épreuve, le Clermont fda un peu plus de cinq nœuds : Fulton avait remporté son brevet.

Quelques jours après il accomplit entrente heures le voyage de New-York à Albany, c'est-à-dire une distance de 60 lieues, et cette année même on put établir un service régulier ces deux villes.

Une note adressée par Fulton aux journaux de New-York annonce cette victoire qui eût été considérée une semaine avant comme absolument impossible. Voici cette note : « Monsieur, je suis arrivé cet après-midi à quatre heures sur mon bateau à vapeur parti d'Albany. Comme le succès de mes expériences me fait espérer que de semblables bateaux sont appelés à prendre une grande importance dans le pays, afin de prévenir toute opinion erronée et donner aux amis des inventions utiles la satisfaction qu'ils désiraient, je vous prie de vouloir bien donner de la publicité aux résultats suivants :

« J'ai quitté New-York lundi à une heure et suis arrivé à une heure le lendemain mardi, c'est-à-dire. en vingt-quatre heures à Clermont, habitation du chancelier Linvingston , distance 110 milles. J'ai quitté Clermont le mercredi à neuf heures du

matin et je suis arrivé à Albany à une heure de l'après-midi. Temps, huit heures ; distance, 40 milles, c'est-à-dire avec la vitesse de 5 milles, à l'heure. Robert Fulton. »

La navigation à vapeur venait de marquer son rang. Désormais elle existait.

Peu à peu on s'accoutuma à ce nouveau genre de navigation; les passagers se présentèrent et en 1810 l'exploitation était en pleine prospérité. Fulton avait pu construire de nouveaux bateaux auxquels il- avait apporté tous les perfectionnements que lui avait suggérés l'expérience.

C'est encore à Fulton qu'on attribue, vers 4 S 1 -1 , le projet d'une frégate à vapeur armée des engins les plus redoutables. Composée de deux roewes dans l'intervalle desquelles était placée la machine, cette frégate devait porter toute une armée protégée par des remparts, lancer des boulets rouges et des jets de vapeur bouillante, brandir à l'aide de sa maehiue des instruments tranchants. On lui donna le nom du célèbre ingénieur.

Surpris par la lièvre au retour d'un procès qu'il venait de plaider pour défendre ses privilèges, Fulton succomba le 2i février 48 1p, à l'Age de cinquante ans.

Ses compatriotes le pleurèrent sincèrement et les sociétés savantes, la législature de New- York, portèrent son deud.

Nous avons vu que Patrick Miller et William Symington avaient jeté en Angleterre les premiers fondements de la navigation à vapeur. Mais le peu d'empressement de leurs compatriotes à exploiter cette innovation l'avait arrêtée dans son essor.

Un Écossais, Henri Bell, né à Torpichen, en 1767, était,, au moment où Fulton lança le Glermont, employé à Londres, chez le mécanicien John Réunie. Frappé des résultats obtenus en Amérique, il voulut doter son pays des mêmes avantages,

BATKAUK A VAPEUR. U7>

cl le i8 juin 1812, il lança sur la rivière de Civile le premier bateau à vapeur qui devait inaugurer eu Europe l'adoption du nouveau système de navigation.

CctziilaComète, qui emprunta son nomàla comète de 181 1 , ayant 40 pieds de long sur 1 0 de large et jaugeant 30 tonneaux . Ce bâtiment était loin comme dimension et comme force du Clermont; mais il fonctionna d'une manière assez satisfaisante, et fut destiné à transporter les voyageurs de Glascow à Greenock et à Helensburg.

Pendant quelque temps, la Comète fut presque réduite à son seul équipage; les passagers ne se présentaient pas.

Les bateliers de la Clyde, qui se voyaient déjà ruinés, n'étaient pas sans susciter mille embarras à Henry Bell, et il ne triompba du préjugé populaire et de l'opposition qu'on lui faisait qu'en répétant plusieurs voyages heureusement accomplis.

A la suite de cette tentative, d'autres ingénieurs se mirent à l'œuvré, des compagnies se formèrent, et dès lors l'Angleterre put se prévaloir d'un service régulier de bateaux à vapeur.

Jusqu'à présent, la vapeur n'avait déployé sa force que sur les rivières : on élargit son champ d'action ; on l'essaya à la mer. L'essai eut d'abord lieu à travers le canal de Saint- Georges. Mais ce furent les Américains qui, les premiers encore osèrent tenter une longue traversée.

WHibernie et la Britannia accomplirent un service régulier entre Dublin et Loly-Lead.

En 1819, la ville de Liverpool voyait avec étonnement etitrev dans sou port un grand navire, ayant toutes ses voiles earguées. C'était le Savannah, de 590 tonneaux, commandé* par le capitaine Hogers II avait mis vingt-cinq jours à faire la traversée, soit à l'aide de la voile, soit à l'aide de ses roues à palettes qui pouvaient se démonter. Le Savannah était un trois-màts dans lequel on n'avait eu qu'à disposer un machine à vapeur.

En présence de ce succès, l'Angleterre voulut aussi avoir

144 DËCOUVEUTES ET INVENTIONS. '

son steamer t elle résolut même d'aller plus loin que les Américains.

Eu 1825, on lança l'Entreprise, portant une machine de 120 chevaux. Dirigé vers les Indes orientales, ce bateau mit deux mois environ pour toucher Calcutta. Comme le Savait' nahj il se servit alternativement de ses voiles et de ses roues.

A mesure que la confiance grandissait, un progrès notable se manifestait dans la construction des bateaux à vapeur. Lorsqu'ils furent définitivement adoptés pour les voyages au long cours, on augmenta graduellement la force des moteurs.

La navigation au long cours par la vapeur ne pouvait porter des fruits qu'autant qu'on établirait des services réguliers. Une des lignes les plus importantes desservie jusque-là par la marine à voile élait celle d'Angleterre aux États-Unis. C'est alors que l'on conçut l'idée d'un grand steamer qui pût accomplir ce voyage eu dépit des vents, et que l'on construisit à Bristol le fameux Great-Eastern. Sa machine était de 450 chevaux. 11 fut lancé à la mer en 1858. Mais à peine avait-il été mis sur le chantier que l'émulation lui avait suscité un rival. Une autre compagnie s'empressa de construire à Cork (Irlande), le Sirins, de moindres dimensions et d'une foire de 520 chevaux. Exigeant moins de travail, le Sirius fut prêt le premier, et lorsque le 8 avril, le Great-Eastern mit le cap sur New-York, il y avait déjà trois jours que le Sirius était parti.

Grâce à son avance, ie Sirius toucha le premier l'Amérique, et fut suivi, à quelques henres près, de son concurrent. Mal. gré la mauvaise mer, la traversée n'avait été que de dix-sept Jours pour le premier et de quatorze jours environ pour le second. A partir de ce mémorable voyage, la navigation transatlanti jue était fondée.

Le Great-Eastern continua son service jusqu'en i 8 44.

Enfin l'Angleterre s'enorgueillit d'avoir mis à la mer le premier bateau à vapeur qui fit le tour du monde. C'était le

Driver y qui quilta le port de Liverpool eu 1842, sous les ordres du capitaine Hayes.

La France, retardée par la Révolution ne profita qu'après l'Angleterre et l'Amérique d'une invention due en grande partie à deux de ses enfants : Papin et Jouffroy.

En 1816 il s'était formé à Paris une compagnie qui acheta à Londres un petit bateau à vapeur de la force de dix chevaux qu'elle baptisa l'Élise. Ce bâtiment eut beaucoup de peine à tenir la mer, il arriva à Paris le 28 mars et fut pendant quelque temps l'objet de la curiosité publique, jusqu'au moment où on le destina à un service régulier entre les villes de Rouen et d'Elbeul.

En France, peut-être plus qu'ailleurs, on a beaucoup depeine à adopter la nouveauté. La navigation à vapeur effrayait. La Compagnie de V Élise dut se dissoudre comme les autres après très-peu de temps d'existence.

Un peu plus tard, d'ailleurs, en 1821, la France fut douloureusement émue par un accident peu propre à attirer la faveur sur les nouvelles entreprises. Deux mécaniciens anglais Steel et Aitkiu avaient construit un grand paquebot destiné à fonctionner sur le Rhône. Des défauts de construction et peuU être l'imprudence du chauffeur amenèrent une explosion.

« Le bateau à vapeur le Rhône, dit Arago dans Y Annuaire du Bureau des longitudes, construit par MM. Aitkin et Steel, était destiné à faire l'office de remorqueur entre Arles et Lyon. Il portait une immense machine parfaitement bien exécutée, à Paris, dans les ateliers de la Gare, et alimentée par quatre chaudières en fer laminé de l m ,«> de diamètre chacune. Depuis l'événement ou a reconnu que le métal, sur beaucoup de points, n'avait que 6 millimètres d'épaisseur.

« Le 4 mars 1821, pendant qu'on se préparait à l'expérience qui, ce jour-là, devait avoir toutes les autorités de la ville de Lyon pour lémoius, le bateau fit explosion. Plusieurs personnes, M. Steel entre autres, périrent victimes de cet

accident. FI y eut même des spectateurs tués sur le quai du Rhône par quelques pièces de la charpente du bateau.

« Le pont tout entier fut projeté à une grande distance ; les tirages et les tuyaux de cheminées, pesant plus de 50 quintaux, s'élevèrent presque verticalement jusqu'à une hauteur considérable ; le dôme de l'une des chaudières alla tomber à 250 mètres du point de départ, et cependant il ne pesait pas moins de 20 quintaux. *

Néanmoins il fallut bien suivre le mouvement général, imiter l'exemple de l'Angleterre et de l'Amérique. La navigaton à vapeur finit par avoir droit de cité, en France; à partir de 1850, le nombre des bateaux à vapeur augmenta vite. La Loire, la Garonne, la Seine eurent leur service de voyageurs.

M. Cavé construisit en 1857 sur le haut Rhin les Aigles et sur la basse Seine les Dorades. M. Normand, du Havre, établissait de magnifiques bateaux en fer pour la Seine.

Les cendres de l'Empereur furent transportées à Paris, en 1840, sur le Dorade n° 5.

11 faut signaler, en 1845, l'inauguration du service des bateaux toueurs de la Seine de M. Arnoul, et les bateaux grappins de M. Verpilleux. Le touage consiste à faire haler le bateau par une machine à vapeur placée à son bord et tirant sur une chaîne de fer déposée au fond du fleuve. La chaîne passe sur un tambour et se relève au fur et à mesure que l'embarcation progresse. Les bateaux à grappins remorquaient, dans les rapides du Rhône, jusqu'à 000 tonnes à l'aide d'une roue mue par la vapeur, et armée de crocs allongés qui prenaient leur point d'appui au fond du lit du fleuve.

Aujourd'hui tous les fleuves de France et bon nombre de rivières ont un service régulier de bateaux à vapeur pour le transport des voyageurs et des marchandises. Nous avons aussi des steamers qui accomplissent les voyages au longs cours. La compagnie des Messageries impériales possède 62 navires de 1 8,008 cheveaux, déplaçant 1 1 ,092 tonneaux, et tout récem*

BATEAUX A VAPEUK. 147

ment encore un nouveau service transatlantique régulier a été établi entre Saint-Nazaire et Mexico. Enfin notre marine militaire a appliqué avec avantage la vapeur à presque tous ses vaisseaux .

Depuis une trentaine d'années le reste de l'Europe a suivi cet exemple. Non-seulement l'Angleterre et la France , mais encore tous les autres pays ont adopté la navigation à vapeur, soit pour leur marine, soit pour le service intérieur.

L'invention des bateaux à vapeur a fourni une répouse victorieuse à ce grand et beau problème : remplacer par une force docile la force inconstante et capricieuse des vents.

La solution générale une fois trouvée, on a recherché la vitesse, puis les dispositions favorables aux diverses applications : de là des perfectionnements nombreux et importants.

Ces perfectionnements portent sur la forme et les dimensions des navires, sur la nature des propulseurs et sur les machines qui les metteut en mouvement.

On doxna d'abord aux navires à vapeur la même forme qu'aux navires à voiles. Mais bientôt on reconnut que les conditions de navigation n'étant plus les mêmes, la forme qui convenait aux uns ne pouvait convenir aux autres.

En effet, lorsque le vent agit en travers sur la mature du navire à voile , il tend à rompre son équilibre et à le coucher : le coque du navire doit donc opposer mie résistance, et cette résistance est d'autant plus forte que le tirant d'eau est plus considérable.

Il n'en est plus de même pour le navire à vapeur. Non-seulement une grande profondeur lui est inutile, elle lui est encore nuisible* La résistance qui croit avec la profondeur de carène immergée est un obstacle à la vitesse. Aussi donne*t-on aujourd'hui aux navires à vapeur un faible tirant d'eau, et pour ne rien perdre en capacité, on augmente leur longueur.

Du reste, il faut établir une distinction entre un vapeur de rivière et un vapeur destiné à tenir la mer.

Le vapeur de rivière est presque plat : on diminue, en lui donnant le plus petit tirant d'eau possible , la résistance qui croit notablement dans les endroits ou le cours d'eau est |kîu profond et où la vitesse de l'eau est grande.

La même forme de carène ne pourrait soutenir les mouvements violents de la mer ; on a donc adopté, pour la construction des vapeurs marins, un modèle intermédiaire entre le vapeur de rivière et le navire à voiles. On a enfin donné à lavant des navires une disposition plus effilée qui facilite l'écart des eaux.

De son côté le propulseur adopté par Fulton, la roue i\ aubes, doit remplir certaines conditions indiquées par le calcul et l'expérience.

Aujourd'hui les roues, généralement au nombre de deux, occupent contre les flancs du navire une position variable. Leur vitesse de rotation est supérieure à la vitesse de progression du bateau, car elles participent à son mouvement de progression, et c'est par conséquent de la différence des deux vitesses que résulte leur effet utile.

Cet effet utile, chaque aube ne le produit que lorsqu'elle plonge verticalement. A l'immersion et à l'émersion, elle est oblique et perd une partie de sa force ;\ déprimer et à soulever l'eau inutilement.

Plusieurs tentatives ont été faites pour obvier à cet inconvénient au moyen de palettes articulées, mais il ne parait pas qu'elles aient été suivies de succès pratique.

Le diamètre des roues est aussi loin d'être indifférent.

Ce serait une erreur de croire que plus il est grand, plus la marche est avantageuse. En effet, la vitesse des palettes, et par suite celle du navire, est déterminée d'avance. A chaque tour de roue correspond un coup de piston. Or, le travail d'une machine est en raison directe de la rapidité des coups de piston. Augmente- t-on le diamètre des roues, on diminue le nombre de tours à effectuer pour parcourir le même chemin,

alors le nombre îles coups de piston est moindre dans un temps donné, et le travail de la machine moindre aussi.

Augmenterait-on le diamètre, on ne pourrait obtenir la même quantité de travail qu'en augmentant les dimensions du piston et celles de toute la machine, c'est-à-dire en établissant un moteur plus dispeudieux et plus lourd, qui nécessiterait d'ailleurs un plus fort tirant d'eau.

Si l'on adopte un petit diamètre en conservant la même immersion, il y a perte notable de force. D'abord, lorsque la palette est verticale, elle agit plus près de la surface, c'est-àdire sur une eau moins résistante ; ensuite, lorsqu'elle entre dans le liquide ou qu'elle en sort, elle est presque horizontale ; seconde cause de déperdition de force.

Entre ces deux extrêmes , on prend une moyenne qui permet d'obtenir le maximum de travail utile.

L'immersion doit être à peu près égale au tiers du rayon de la roue.

Après la roue à aube est venue l'hélice.

Faites tourner une vis dans du bois, un tire-bouchon, il avancera forcément : faites tourner une hélice dans de l'eau elle avancera et avec elle le bateau, même effet à la différence du milieu près.

Lorsque commença à se développer l'idée de remplacer dans la navigation le travail direct de l'homme par celui de mécanismes plus ou moins ingénieux, on se demanda si la vis, en avançant dans l'eau, n'était pas susceptible de recevoir une application comme propulseur.

En 1726, l'Américain, David Bushnell, inventa une barque sous-marine destinée à faire sauter les vaisseaux. 11 eut, dit-on, la pensée d'employer pour la faire avancer une roue en forme de vis. Plus tard, Jonathan Hulls, puis Pierre Paucton et Daniel Bernouilli, essayèrent d'appliquer des moteurs analogues. On a vu que Bernouilli, dans son mémoire présenté à l'Aca-

démie des sciences, avait indiqué l'hélice comme machine capable de remplacer la force des hommes et des vents.

Enfin en 1796, Fulton lui-même aurait songé, dit-on, à se servir de la vis d'Archimède pour faire avancer son bateau, Les essais réellement pratiques datent du dix-neuvième siècle.

En 1803, Charles Dallery, mécanicien, né à Amiens, en 1754, mort à Jouy en 1835, proposa deux hélices, l'une à l'arrière, l'autre à l'avant du bateau, et tournant en sens contraire.

11 commença l'exécution de son projet, qui faute de ressources, ne put jamais être achevé. Il est remarquable que les essais de notre compatriote eussent eu lieu précisément en même temps que ceux de Fulton, et qu'il ait précisément choisi le propulseur qui devait être préféré quarante ans plus tard. Pendant que Dallery sollicitait le secours du gouverne-

Vue de côté. Vue do face.

Fig. 58. - Propulseur hélicoïdal de Deli>le 4 .

ment pour achever son bateau, celui de Fui Ion passait triomphant devant son rival.

• Ces dessins ont été copiés sur les types qui figurent dans le bel ouvrage de M. Armenpaud : Traité de* moteurs à vapeur.

BATEAUX A VAPEUH. 151

La première idée de construire pour la marine militaire des vaisseaux à hélice, fut suscitée par M. Delisle, capitaine du génie; il fit part de ses recherches au gouvernement en 1823; mais il n'eut pas la satisfaction de voir accepter sa proposition.

Un constructeur de Boulogne, Sauvage, qui, depuis 1832, s'était livré à dos travaux du même genre, appela de nouveau, vers cette époque, l'attention sur l'hélice, et il mit hors de doute que l'hélice, réduite à la longueur d'une seule révolution présentait le maximum d'effet. Le type qu'il a donné est celui dont on se sert généralement aujourd'hui. Sauvage lutta pendant vingt ans sans pouvoir faire triompher ses efforts. Il est mort dans la maison de santé de Picpus, en 1857, où il avait été recueilli sur l'ordre de l'Empereur. Sauvage passé en France hien qu'à tort pour l'inventeur de l'hélice. Dans un traité de machines l'ingénieur Tredgold décrit en détail tous les avantages de l'hélice dès 1828. L'honneur au reste n'est ni pour Tredgold ni pour Sauvage mais pour Dallery.

Pendant que l'Académie des sciences refusait de voir répéter les expériences de Sauvage, les ingénieurs anglais expérimentaient l'hélice dans un port français, à Boulogne môme, lieu de naissance de l'inventeur. C'est on ne peut plus ignorer ce qui se passe chez soi.

Ce que Delisle n'avait pu faire en France fut accompli à peu près simultanément en Angleterre par Smith et Ericcson en 1836.

Smith mit à l'eau le 1 er novembre 1836 un bateau à hélice qui navigua sur la Tamise jusqu'en 1857. A cette époque il s'aventura en mer et se rendit à Folkestone. La réussite de l'entreprise fit certain bruit. Smith avec de riches avances construisit l'Archimède, beau navire de 237 tonneaux lancé A la fin de 1858. L'hélice d'un pas complet fut établie à l'arrière et mue par deux machines, ayant ensemble 90 chevaux de force. L Archimède coûta 262,500 fr. 11 devait faire

15i DÉCOUVERTES ET INVENTIONS.

cinq nœuds; il en lit près du double. La marine militaire adopta immédiatement l'hélice, et le vaisseau le Great-Britain, destiné à recevoir des roues fut modifié et muni du nouveau propulseur.

Fig. 59.

Première hélice appliquée par Smith à son bateau à vapeur: A, lame de métal décrivant une surface hélicoïdale; R, Axe de rotation.

Fig. 60.

Deuxième hélice employée à deux filets, n'ayant en tout qu'un demi pas et accélérant le marche.

Les Anglais ont voulu faire de Smith l'inventeur de l'hélice. Les premiers essais de Sauvage datent de 1832, soit quatre ans avant ceux de Smith; Delisle avait prévu dès 1825 l'emploi de l'hélice dans la marine militaire. Encore une fois Dallery avait commencé un bateau a hélice en 1803. Question jugée.

En même temps que Smith attirait l'attention publique par ses heureuses tentatives, le Suédois Ericcson, résidant à Londres, où il avait la réputation d'un excellent mécanicien, prenait une patente en 1856 également, et exécutait de nombreux essais avec un bateau modèle d'environ un mètre tournant dans un bassin circulaire. Au mois d'avril 1857, un navire de 15 mètres 72 centimètres de longueur sur 2,44 de bau et 91 centimètres de tirant d'eau confirmait de tous points les vues d' Ericcson. Le Francis Oydar fdait avec une vitesse de dix milles à l'heure, remorquant un schooner de 140 tonneaux.

Mais l'amirauté et l'opinion publique étaient pour Smith, qui avait sur son rival le grand avantage d'être Anglais.

Ericcson comprit vite son infériorité et s'entendit avec un officier de la marine américaine, Robert Stockton, construisit un bateau de 22 mètres de long sur 5 mètres de bau et de 70 chevaux de force; laissa là l'Angleterre et les Anglais et traversa l'Océan.

Son arrivée fit sensation aux Etals-Uni*. La marine militaire et de commerce s'empara du nouveau propulseur.

Depuis, M. Ericcson n'a plus quitté lê sol hospitalier de la

Fig. 61. — Hélice d'Ericcson composée de huit ailes, maintenues entre des cercles formant un limbe réuni au moyen central par trois bras présentant une surface hélicoïdale.

république américaine ; tout récemment encore, il lui donna le type du fameux Monitor, dont la brillante victoire restera dans les archives de la marine militaire.

En résumé, date de la prise de patente de Smith, 51 niai 1856; d'Ericcson, 51 juillet 1856. Premier essai de Smitli, 51 mai 1856 ; d'Ericcson 50 avril 1857. Smith a donc la priorité sur Ericcson...

En France, il fallut bien encore suivre le mouvement. Le comte de Rosen, chargé d'affaires d'Ericcson, fut invité à installer le nouveau propulseur à l'arrière de la Pomone, frégate de 44 canons et de 220 chevaux.

C'est de 1845 que date la transformation de notre marine. M. Normand lança en 1844 le Napoléon, qui porte aujour-

uv..

Fig. 62. — Hélice type adoptée en 184ô sur le Corne. A, Surface hélicoïdale. B, Arbre.

d'hui le nom de Corse et qui lit le service de la poste. On exécuta avec ce bâtiment un grand nombre d'expériences. L'hélice qui parut la plus convenable fut celle que nous reproduisons. Les quatre ailes étaient en fonte. Le diamètre total était de 2 ,u ,26 et le pas de 5 m , 70. Elle pesait environ 1 ,000 kil.

On en revint alors aux idées déjà émises par le capitaine Labrousse. fl s'agissait non plus de faire de la vapeur un auxiliaire du vent, mais de renverser la proposition ; de con-

" struire des machines très-puissantes à basse pression, à hélice et à puits ; tout le système se trouvant dans la partie immergée du vaisseau était par cela même à l'abri des projectiles ennemis. C'est M. Dupuy de Lomé qui eut le premier l'honneur de réaliser ces nouvelles vues ; il proposa et exécuta les plans du magnifique vaisseau à vapeur, à hélice. et à grande vitesse, qui s'appelle aujourd'hui le Napoléon.

Nous n'entrerons pas dans le détail des dispositions diverses employées maintenant pour les hélices. On en construit à C, 4, 3 et 2 ailes. Chacune de ces dispositions a sa raison d'être et dépend de l'application qu'on veut en faire. Les dimensions sont liées à celles du navire par des formules fournies par l'analyse et l'expérience. MM. Moll, ingénieur de la marine, et Bourgois, lieutenant de vaisseau, ont les premiers donné la véritable théorie de l'application de l'hélice à la navigation.

Le diamètre de l'hélice est déterminé par le tirant d'eau du navire ; il faut, en effet, que le propulseur reste plongé d'au moins £>0 centimètres sous l'eau ; c'est seulement ainsi qu'on obtient le maximum de travail.

Le diamètre variant de 0,-47 à 0,64, lu coefficient d'utilisation a varié de 0,55 à 0,75.

La surface décrite par l'extrémité des ailes de l'hélice doit être avec le maître couple du bâtiment dans le rapport de 1 à 5, L'inclinaison des ailettes varie de 50° à 45°.

L'hélice d'une corvette ou paquebot d'une grande puissance atteint les dimensions moyennes suivantes : Diamètre 4 m ,50; pas 9 mètres. Chaque aile en en admettant 4, aura projetée perpendiculairement sur l'axe de rotation 0 UI , 6 72. Sur le plan du disque, chaque aile représente un secteur de 26°,40. r*our obtenir une vitesse de 42 nœuds, elle devra effectuer par minute 55 tours.

L'Iiélice se place à l'arrière di»s navires, dans un espace

m DÉCOUVERTES ET INVENTIONS.

laissé libre sous la quille. Elle est maintenant ajustée sur un arbre directement mis en mouvement par la machine. Comme on applique ce propulseur surtout à des bâtiments mixtes, et que souvent quand le vent est bon, on ne l'utilise pas pour

Fig. 6,*j. — Intérieur »le bateau avec hélice à l'arrière.

économiser le combustible, ou a cherché dilférentes dispositions qui permissent de ne le faire fonctionner qu'en temps convenable. On affole l'hélice ou on la soulève.

Dans le premier cas, la ligne d'arbre allant de la machine à l'hélice présente plusieurs jonctions sur lesquelles on place un appareil d'embrayage. L'hélice tourne follement et pioduit moins de résistance que si elle restait lixe; cependant elle offre encore sa propre résistance. Pour s'en débarrasser complètement, on a imaginé de remonter l'hélice dans un cadre

ajusté dans le bas d etambot, et qui peut s'y élever et venir s'effacer dans un puits ménagé au-dessus dans l'arrière du bâtiment.

Seulement dans cette disposition , l'hélice ne peut 'avoir que deux ailes, car autrement il faudrait donner au puits des dimensions trop considérables ; or si une hélice A quatre ailes fournit un rendement de 0,65, l'hélice A deux branches ne donne que 0,57.

Cet inconvénient a conduit M . Mangin, ingénieur de la mariiie A construire l'hélice double ; deux hélices A deux ailes placées bout A bout. Ces deux propulseurs coulés d'une seule pièce sont très-peu larges et se logent facilement dans le puits du bâtiment ; leur surface totale n'en est pas moins aussi considérable que celle des hélices A plusieurs branches.

On exécute généralement les hélices en métal coulé, fonte de 1er ou de bronze. On en a construit en fer forgé, ce qui est difficile et coûteux.

Le bronze est préférable ; mais il faut conformer le métal de l'hélice A celui du doublage du navire ; autrement, au contact de l'eau de mer, il se produirait des actions galvaniques, qui amèneraient une oxydation énergique et une destruction rapide.

Pour le navire en bois dont le doublage est en cuivre, on fait l'hélice en bronze ainsi que son cadre, et pour les navires en tole, Fig. &4. on est obligé d'adopter la fonte ou le fer forgé. HélioP Mangin.

Il ne faudrait pas croire que l'hélice a toujours une supériorité marquée sur les roues A aubes. 11 est bon de mettre en relief ici les avantages et les inconvénients de chaque propulseur.

Au point de vue mécanique, toutes choses égales d'ailleurs, l'utilisation des deux systèmes est identique. Cependant l'hélice a l'avantage sur la roue, dès qu'on envisage la question

au point de vue de la navigation. Les roues par une grosse mer ne fonctionnent qu'imparfaitement , l'une se trouvant trop plongée dans l'eau et l'autre presque entièrement immergée. Leurs larges tambours donnent prise au vent et forment résistance. Enfin, le combustible se brûlant au fur et a mesure que le bateau progresse , le tirant d'eau diminue sans cesse et les roues à pales ne tournent que très-peu de temps dans les conditions normales de fonctionnement. L'hélice, au contraire, conserve dans ce cas la régularité de sa marche et 1rs variations d'immersions ont sur son travail utile une action à peu près nulle. Son établissement exigeant moins de place, on peut utiliser un plus grand espace pour les marchandises ou les batteries, et l'hélice permet plus facilement l'adjonction de la marche à la voile. Son application aux bâtiments de guerre met le propulseur à l'abri des projectiles, des débris de la mâture et diminuant la largeur au maîtrecouple, facilite la manœuvre et le passage au milieu des autres navires.

Cependant l'hélice a des inconvénients marqués. Vent debout, elle lutte beaucoup moins bien que la roue à pales ; on est obligé d*au»menter considérablement la dépense en charbon et on perd néanmoins de la vitesse. Elle produit dans tout le bâtiment une sorte de trépidation très-fatigante pour les passagers et même gênante pour l'équipage. L'amplitude de ce mouvement croît en effet quand on s'élève au-dessus de la coque dans la mâture, et il devient insupportable dans les vergues. Le roulis et le tangage sont d'ailleurs plus mar« qués à bord d'un bâtiment à hélice que sur un bâtiment à roues.

Aussi, de l'avis général des marins, si l'hélice possède pour la marine de guerre des avantages qui la font exclusivement adopter par les bâtiments de l'État, les roues n'en sont pas moins préférées par le commerce et pour les paquebots à grande vitesse. Les compagnies y trouvent une économie no-

DATK AUX A VAPEUR. 159 '

table et une plus grande commodité. Pour la navigation fluviale et surtout pour les banaux on conserve encore la roue, rhélice étant trop difïicile à installer avec un faible tirant d'eau.

Encore ici on peut dire, telle application, tel propulseur.

Nous avons vu que les variations d'immersion des roues entraînaient une grande perte de Iravail utile; il faudrait autant . que possible que la ligne de flottaison restât normale. Cette question prend une grande importance, quand il s'agit de longues traversées. Elle ne saurait trop attirer l'attention dès qu'on s'accorde à construire des paqiiebots-poste avec les roues.

Le navire, en brûlant son charbon, diminue de poids, et s'élève sensiblement au-dessus de l'eau. La variation est d'environ un centimètre pour dix tonneaux de charbon.

Or, pour quinze jours de marche, il faut environ 1 ,000 tonneaux de charbon : la variation peut donc s'élever à 1 mètre, quantité énorme.

On a d'abord atténué cet inconvénient en répartissant également la variation totale sur le départ et sur l'arrivée, de sorte que la flottaison normale, et par conséquent la vitesse maximum, ne soit atteinte qu'au milieu de la traversée.

On a pensé à construire des roues à axe mobile pouvant s'élever et s'abaisser, mais cette disposition nuit à la solidité de la machine.

M. Keller, ingénieur hydrographe de la marine, a proposé un moyen qui nous semble jusqu'ici donner la meilleure solution du problème.

Ce moyen, « c'est, dit l'inventeur, de se mettre en route sous la flottaison normale qui assure la vitesse d'essai dès le départ, et de rendre le tirant d'eau constant pendant toute la durée de la traversée, eu remplaçant le charlnm par de l'eau à mesure de la consommation. Cette eau serait incessamment

fournie. par les tambours des roues munis à l'intérieur de planchettes formant conduits. »

Cet expédient soulève une objection ; il oblige à diminuer la charge, et occasionne une perte notable sur le fret.

A cela M. Keller repond que les paquebots peuvent établir, < oniine les chemins do 1er, des tarifs de petite et de grande vitesse. D'après ses calculs, une augmentation de \ seulement sur le prix ordinaire couvrirait la perte.

H y a plus, cette augmentation peut être réduite à j-§, si . Ton se contente du même bénéfice annuel *.

Cette innovation présenterait plusieurs avantages : augmentation df» la rapidité des relations commerciales, plus de célérité pour le voyageur, diminution du prix de la navigation entière.

Quant aux machines employées sur les bateaux, nous nous y arrêterons peu ; elles ne diffèrent des moteurs que nous avons examinés dans un autre chapitre que par le groupement des organes. Le système de Watt est encore généralement en faveur. La Compagnie Cunard l'a adopté de préférence à tout autre pour la première ligne transatlantique anglaise. Nos

* Pour établir ses calculs, M. Keller considère un paquebot «le 4,300 tonneaux Taisant le service entre Saint-^iazaire et la Martinique. Il suppose que ce trajet exige 1,000 tonnes d'eau pour le maintien de la flottaison. Le navire par conséquent transportera 1000 tonnes de moins, et si le fret du tonneau est 125 fr. la perte totale sera 125,000 fr.

Dans le navire de 4,200 tonnes. 2,000 sont réservées à la machine et au charbon, sur les 2,200 qui restent, 880 sont réservées à 300 passagers et 1,520 aux marchandises. Si Ton retranche les 1000 tonnes pour l'eau, il reste 320 tonnes pour les marchandises.

Si l'on augmente de 1/3 le prix du passage pour 500 passagers, l'augmenta» lion est de 13,250 fr.

De plus, l'excès de vitesse étant de 1/5, l'économie du charbon est de £00 tonnes sur 1000 et comme le tonneau coûte 30 fr., elle est représentée par 6000 fr. l'économie du temps est de trois jours et la consommation des passagers est ainsi diminuée de 1)000 lianes.

En réunissant ces trois sommes, on voit que la recette e>l augmentée de 128,250 fr. tandis que la perte sur le fretnW que de 125,000 fr. Il reste donc encore ue liénéliee de 3,250 francs.

RATEAUX A VAPEUR.

grands paquebots les plus récents sont munis de la machine de Watt.

La nécessité de supprimer Je volant à bord des navires fait toujours employer pour obtenir le mouvement uniforme deux de ces machines distinctes d'égale force, et accouplées sur deux manivelles calées à angle droit sur le même arbre.

Ce type de machine est caractérisé par deux balanciers B, placés symétriquement de chaque coté du cylindre C, et oscillant autour d'un axe ou tourillon A', qui traverse le conden-

Fig. 6i>. — Machine ù balancier 4 .

seur D. Le piston communique à ces balanciers son mouvement alternatif par l'intermédiaire de sa tige, de la pièce en forme de T qui la surmonte et des deux bielles pendantes L.

4 Ces» dessins et les suivants représentent les modèles de machines de bateaux construits par M. J. Salleron et ont été empruntés à son excellente Notice sur les instruments et appareils de physique et de mécanique.

m DECOUVERTES ET INVENTIONS.

Ces bielles forment avec les balanciers et les bielles V, g t y un parallélogramme de Watt, destiné à diriger en ligne droite l'extrémité supérieure de la tige du piston. Les balanciers commandent directement la grande bielle EE' qui, par l'intermédiaire de la manivelle M, communique à l'arbre A des roues un mouvement de rotation.

Enfin les macbines à balanciers possèdent les qualités d'être très-bien équilibrées, de fonctionner lentement et avec une grande régularité, d'être d'un accès facile dans toutes leurs parties, enfin, et comme conséquence, de marcher longtemps sans usure et sans réparations. Seulement ces macbines sont lourdes et encombrantes, et comme elles se prêtent assez mal aux rotations rapides, on ne peut les appliquer qu'aux bateaux à aubes.

Pour les bâtiments de second ordre, pour les bateaux de rivière surtout, on a adopté généralement le système des macbines oscillantes de M. Cavé» La bielle et la tige du piston ne font qu'un. Le cylindre oscille entre deux tourillons. Les constructeurs Penn et fils ont appliqué cette disposition à des bâtiments de 1,000 chevaux. Les avantages de la machine oscillante résident dans l'extrême simplicité de l'appareil ; on gagne en poids et en place. Quoi qu'il en soit, nous ne pensons pas que ce système puisse se généraliser autrement que pour les bateaux de dimension secondaire.

On a également sur plusieurs bâtiments adopté des types A connexion directe comme les moteurs de l'industrie, évitant ainsi le balancier si lourd et si encombrant. On a fait les cylindres horizontaux, verticaux, inclinés. Toutes ces dispositions ne présentent en somme aucun avantage marqué sur le

svstème oscillant.

Les dimensions des machines de bateau sont énormes. Si nous prenons, par exemple, le type construit par M. Cave et installé à bord de la frégate le Magellan, machine de Watt, nous trouvons que chaque cylindre mesure 1 m , 95 de diamètre

UATEAUX A VAPEUn.

intérieur, 2 m ,28 de course. Les Jeux machines accolées ont chacune 225 chevaux de force. Leur poids atteint pour elles deux 350,0000 kilogrammes, et celui des chaudières H0, 050, soit un poids total de 460 tonnes. Cette machine n'accomplit que seize tours à la minute avec de la vapeur dont la tension dépasse peu celle de l'atmosphère.

Cette machirfe de Watt dépense environ 4 k ,5 par heure et par force de cheval.

Pour les bâtiments à hélice, on commença par conserveries mômes types que pour les bateaux à roues. Seulement on plaçait les cylindres horizontaux attelés à un arbre situé suivant l'axe du navire. A l'aide d'engrenages, on obtenait la vitesse convenable pour le propulseur. La vitesse du piston des machines de bateau à roue est d'environ 1 mètre; elle atteint 2 mètres, le nombre détours allant au delà de 60 par minute, pour les navires à hélice.

Toutes les constructions modernes sont munies d'un autre système ; le> engrenages faisaient perdre du terrain et de la

Fig. (ÏG. — Machine à hélU'o du linteau V Isère.

force. Presque partout maintenant le moteur fait marcher directement le propulseur. Voici un des types les plus répandus :

Cylindre horizontal. Point de balancier. v

La tige D est guidée dans les glissières F et, par la manivelle G, fait tourner l'arbre de couche qui porte l'hélice J. Une ' seconde tige p, fixée sur le piston B, fait mouvoir le piston a de la pompe à eau chaude P. Celle-ci est immergée au sein du condenseur T où la vapeur est amenée au sortir du cylindre, par le grand tuyau NN, tandis que l'eau froide y est injectée par les pompes d'arrosoir UU. La pompe P aspire l'eau chaude alternativement par les soupapes //*, qui la font entrer dans les capacités R,R', et elle les refoule de là par les soupapes ee, dans" la bâche T, qui communique avec la mer par un tuyau de dégagement.

JI faut souvent, dans la manœuvre des bâtiments à vapeur, changer le sens de la rotation du propulseur pour faire marcher le navire en arrière. On distribue pour cela la vapeur en sens inverse à l'aide de la coulisse Stephenson, qui sera décrite plus loin au chapitre des chemins de fer, mise en jeu par la roue C, calée sur l'arbre du pignon m, engrenant sur la crémaillère K.

Cette machine très-peu encombrante, d'une grande simplicité, oiïre cependant un inconvénient. ,La bielle, articulée entre la tête du piston et l'arbre de couche, est extrêmement courte. Elle forme un très-grand angle avec la tige D qui la fait mouvoir. Il en résulte une décomposition de force qui fait perdre beaucoup de travail à chaque oscillation du piston.

On a depuis donné la préférence à la machine à bielle en retour, composée par M. Ledieu et adoptée sur la plupart des navires de l'État, où les ont installées MM. Dupuy de Lôme et Mazeline. Cette fois, la bielle a une très-grande longueur. La machine est double et chaque appareil n'est composé que d'un seul cylindre, dont le piston porte deux tiges parallèles T,T\ réunies à leur lête par une traverse sur laquelle s'articule la bielle B. Cette bielle, dite en retour, revient s'attacher à la manivelle M de l'arbre A, qui est située près du cylindre. La

manivelle M est prolongée par un eontre-poids M', qui a pour objet d'équilibrer les différentes pièces mobiles de la machine et d'en régulariser le mouvement. Sur les deux ikes T,T' du

Fig. 07. — Machine à bielle en retour de MM. Ledieu et Dupuy de Lomé.

grand piston, sont fixés des bras B, b' conduisant, l'un la tige de la pompe à air p, l'autre celles de la pompe alimentaire a et de la pompe p qui épuise l'eau de la cale. La pompe à air communique par des soupapes à clapets avec le condenseur oC, d'où elle extrait l'eau chaude pour la refouler, par d'autres soupapes, dans la bâche aB, et de là dans la mer, par le tuyau de* décharge ^D.

La vapeur provenant du cylindre arrive dans le grand tuyau E, et à sa sortie rencontre un jet d'eau froide amené de la mer par le tuyau B, ou de la cale par le tuyau n. Ce dernier utilise donc, pour l'alimentation du condenseur, l'eau qui souvent s'introduit en trop grande abondance dans le na-

vire, et qu'il est nécessaire de rejeter au dehors. Un troisième tuystu, qui part du purgeur placé sous le cylindre C, amène aussi au condenseur les petites quantités d'eau qui se condensent pendant le travail dans l'intérieur même du cylindre. La pompe alimentaire a puise l'eau chaude dans la bâche du condenseur, par l'intermédiaire d'un long tuyau qui débouche en s dans la boite alimentaire et la refoule dans la chaudière. Enfin, la pompe d'épuisement |3 n'a d'autre fonction que d'extraire l'eau de la cale pour la rejeter dans la mer.

Les executriques et les bielles g, g' du secteur de Stephensou S, qui gouvernent la distribution de la vapeur dans le cylindre, ne pouvaient être calés sur l'arbre de l'hélice, leur place étant déjà occupée par les deux tiges du piston et par la bielle eu retour, qui se trouve nécessairement daus l'axe de celui-ci. Il a donc fallu les monter sur un arbre spécial a, qui reçoit, par l'intermédiaire de deux roues d'engrenage, le mouvement de rotation de l'arbre de couche A. La même tringle ti\ qui porte le tiroir de distribution, commande, par le moyen d'une longue bielle ib, une autre tige horizontale ht, à laquelle est adapté un second tiroir qui se meut sous le cylindre et laisse écouler, après chaque coup de piston, l'eau condensée dans ce cylindre. Enfin, aux excentriques de distribution se rattache aussi une tige qui iait mouvoir, dans la boite à détente un papillon rf. Ce papillon est animé d'un mouvement oscillatoire calculé de manière à fermer l'accès de la vapeur lorsque le piston a parcouru une partie de sa course, et à laisser ainsi le reste du travail s'accomplir par l'eifet de la détente.

Complétons cette description du type le plus employé par une vue perspective du même type encore plus condensé.

Ou verra combien les organes sont ramassés. Cette exiguïté est très-avantageuse pour les navires de guerre. Il faut que la hauteur totale du moteur soit très-petite, afin que celui-ci se trouve situé au-dessous de la ligne de flotaison et par conséquent à l'abri des projectiles.

DATEAUX A VAPEUR. itt7

Les cylindres C et les condenseurs M de celle machine soirt placés de chaque côté de l'arbre moteur À ; leur poids en s'équilibrant facilite l'arrimage du navire, et leur éloigne* nient diminue le refroidissement des cylindres el par suite la condensation de la vapeur, qui est très-sensible quand ces deux orgaues sont super posés.

Fig« 68. — Machine ù bielle en retour (type Dupuy de Lôme).

Les tiroirs B ont la forme de demi-cylindres lon^s et creux fermés à leurs extrémité» et ouverts sur leur circonférence Cette disposition permet de diminuer la pression qui les applique sur les lumières tout en donnant à celles-ci une grande largeur; il en résulte par suite une réduction notable dans la résistance opposée au passade de la vapeur. De plus elle évite de faire circuler l'une à coté de l'autre la vapeur cliaude arri-

vaut de la chaudière et la vapeur refroidie qui se rend au condenseur. La mise en marche doit aussi être notée : elle s'obtient, pour chaque cylindre, à l'aide d'un seul excentrique à calage variable e> claveté sur l'arbre des tiroirs. Pour changer le sens du mouvement de la machine, il suffit de changer l'angle de calage de cet excentrique par rapport à la manivelle motrice ; c'est ce qu'on obtient au moyen de la roue dentée /?, commandée par un volant R qui a pour but de réduire la force à développer dans cette manœuvre.

En outre des tiroirs de distribution dont nous avons parlé, il existe des tiroirs de détente d ; mais ces derniers peuvent obéir à un déclancheur r que l'on manœuvre à la main. H est nécessaire, eu elîet, de pouvoir supprimer à volonté la détente et ouvrir entièrement les lumières d'admission ; sans quoi la mise en marche serait souvent impossible, puisque, ,pour certaines positions du piston au départ, les orifices d'admission se trouveraient fermés. Cette suppression n'est pas moins nécessaire pour la marche eu arrière, car les excentriques ne sont calés que pour donner une détente convenable pendant la marche en avant.

Les chaudières employées sur les bateaux sont tubulaires.

Ce système sera décrit dans le chapitre des chemins de fer. Nous citerons seulement comme exemple, pour ne pas multiplier les détails, le type suivant, un des plus simples et des plus répandus. La ligure ne représente que la moitié de la chaudière. Un générateur de bateau se compose de plusieurs groupes de chaudières semblables disposées symétriquement à tribord et à bâbord.

La boite à feu, avec son foyer, la grille inclinée G, son cendrier C et sa chambre D, est de toutes parts enveloppée par une capacité e, qui fait partie de la chaudière et qui est remplie d'eau. On voit aisément que c'est encore là une disposition

d'où il résulte une grande économie de combustible, puisque le chauffage s'opère ainsi presque simultanément dans toutes

< : oupe. Vue d« face.

Fig. 60. — Chaudière de bateau.

les parties de la masse liquide. De la chambre D, les produits incandescents de la combustion passent, en revenant) pour ainsi dire, sur eux-mêmes, par les conduits de flammes T, et arrivent de là dans la boite à fumée F, qui se trouve au-dessus de la partie antérieure du loyer, et qui est surmontée de la cheminée C. Celle-ci traverse elle-même, comme on le voit, là partie supérieure de la chaudière, où s'effectue, par le tube à robinet V, la prise de vapeur. Enfin, ce^énérateur est pourvu de tous les organes de conduite et de sûreté tels que : S, soupape de sûreté qui laisse échapper dans la cheminée la vapeur excédante; V, valve qui conduit la vapeur aux tiroirs du moteur; N, tube de niveau d'eau; W, n', »" robinets de jauge

pouvant remplacer le tube N quand celui-ci vient à se briser ; P, robinet de purge pour vider la chaudière ; F, portes de la boite à fumée pour nettoyer les tubes intérieurs; />, portes des foyers; c, cendriers.

On n'a pas d autre eau à sa disposition ici que celle de la * mer; or celle-ci, trcs-chargée de sel, formerait des incrustations sur les parois du générateur; dépôts coûteux, car ils forment écrans et augmentent la combustion du charbon; dangereux, car on sait qu'ils déterminent souvent des explosions.

Aussi, à peu près toutes les heures, quand l'eau touche à un degré de concentration suffisant pour déposer son sel, on l'epuise et on la remplace par de l'eau nouvelle. En outre, on a soin de ne pas dépasser 2, 5 ou o atmosphères de pression. On conçoit qu'ici les hautes pressions soient tout à fait interdites. Le roulis venant jeter de l'eau sans cesse sur des parois trop chauffées, pourrait amener des explosions. Les moteurs à haute pression ne peuvent être employés que pour la navigation fluviale.

Le bateau avançant sans cesse ici dans une même eau, il n'y a plus à craindre les mouvements de l'eau dans le générateur et les explosions.

L'état actuel de la navigation à vapeur, dont nous venons de donner un aperçu, est le résultat des progrès successifs réalisés depuis Fulton.

Le premier bateau à vapeur qu'on vil en France lut VAaron- Mamb\f s construit en Angleterre en 1821, par M. Mamby; il était destiné à marcher sur la Seine.

Après plusieurs autres essais on construisit en fer, dans les chantiers de Bristol , un steamer géant» C'était le Great-Britain, long de 98 m , 21, large de \b m t 55 de ô,543 tonneaux, et portaut une machine de iOOO chevaux.

Il fut lancé en 4845. Après avoir accompli plusieurs fois la traversée d'Amérique, il vint échouer sur la côte d'Irlande, où il resta pendant l'hiver de 1846.

L'emploi du fer réalisait un progrès, car il permet de construire des bâtiments plus légers, très-solides, sous une faible épaisseur de coque, et par conséquent d'un plus fort tonnage (pie les navires en bois.

Citons encore, pour marquer les principales phases de ce mouvement progressif, le Napoléon, lancé au Havre, en 1849, par MM. Dupuy de Lôme et Moll. Il a 75 M , 25, de long sur 18 m ,20 de large; sa machine est de 950 chevaux, et il porte 90 canons. La Bretagne, construite en 1855, de la force de 1,200 chevaux, qui est longue de 81 mètres et large de 18. C'est un vaisseau de 130 canons.

Nous reviendrons, au reste, dans une autre partie de cet ouvrage, sur les constructions les plus récentes. Un chapitre spécial sera consacré aux vaisseaux cuirassés et aux grands paquebots.

La navigation fluviale se développait parallèlement, sur le Rhône, vers 1835 ; les ingénieurs du Creusot lançaient des bateaux de 600 chevaux et longs de 156 mètres, rivalisant de vitesse avec les trains omnibus du chemin de fer de Lyon a la Méditerranée.

En Amérique, on établissait des palais flottants, tirant à peine l in ,50, ayant 2, 3 étages et renfermant plus de 1 ,200 personnes. Ces bateaux, mus par des machines de la force de 500 chevaux, atteignaient une vitesse de 40 kilomètres à l'heure.

Les steamers ont atteint des proportions gigantesques. On remarque YAsia. navire à roues, du port de 2,136 tonneaux ; Y Himalaya, navire à hélice, long de 112 m , 8, et large de 13 m , 11; le Persia, mesurant 118 m , 95 et 13 ,n , 72; le Scotia, de 3,871 tonneaux, le Fiye-Queen, de 3,801 tonneaux, etc.

Mais le plus grand navire qu'on ait jamais vu est le fameux

Great-Eastern. Il fat construit en Angleterre, par M. Scott Runel, sur le plan de l'ingénieur Brunei. 11 était destiné au service de l'Océanie, et porta d'abord le nom de ,Léviathan .

Le Great-Eastern est à la fois à hélice et à roues.

Voici les principales dimensions de ce colosse qui n'a pas conté moins dé 25 millions.

Longueur extrême 210-92

Largeur au maître bau 25 25

Extrême largeur en dehors des tambours 56 72

Tirant d'eau moyen avec 6,000 tonneaux de charbon. . ^ 7 62

Tonnage 22,500 tonnes.

Machines à hélice 1,600 chevaux.

Machines à roues 1,000

La machine à hélice a 0 chaudières, 72 feux et o cheminées. La machine à roue a 4 chaudières, 42 feux et 2 cheminées. La consommation moyenne de ces foyers est de 500 tonneaux par jour, soit 9,000 par mois. Le service des machines exige un personnel de 200 hommes.

D'autres machines à vapeur servent aussi à faire le chargement et à manœuvrer les ancres.

Le Great-Eastern n'a jamais fait que trois voyages : l'un à New-York, l'autre à Québec; quant au troisième, il n'a pas été terminé par suite des avaries qu'a subies le bâtiment pendant la traversée d'Irlande aux États-Unis. Depuis, le colosse n'est sorti que pour la pose du câble transatlantique, et on sait qu'il ne lui a pas porté bonheur.

Pourquoi, s'est-on souvent demandé, a-t-on construit un bâtiment aussi grand? quel avantage trouve-t-on à accroître de plus en plus les dimensions des navires à vapeur?

La raison en est toute mathématique 1 .

* La résistance d'un bâtiment en eau morte s'exprime par la formule :

n I000KSV* R== Tg '

dans laquelle K représente un coefficient d'expérience, S la section du maître couple, V la vitesse du navire.

Eu effet, la force motrice augmente en même temps que la machine accroît ses dimensions, c'est-à-dire en raison d'un cube.

Le travail résistant, au contraire, ne croît qu'en fonction du maître couple, c'est-à-dire en raison d'un carré.

Il y a donc tout avantage à augmenter les dimensions des navires.

La vitesse du Great-Eastern atteint, en effet, 14 nœuds 1 à l'heure. Ce navire supprime pour les passagers le mal de mer. Les cabines sont larges et aérées ; plus de trépidation, à peine du roulis. — C'est le steamer de l'avenir.

Si, par suite des tâtonnements inévitables dans un premier essai, les dépenses n'avaient pas dépassé le chiffre des recettes, si les ports étaient construits en vue de pareils navires, il est évident que le Great-Eastern ne resterait pas seul au monde, et l'on verrait vite surgir sur nos chantiers des constructions semblables.

L'œuvre de Brunei n'a eu qu'un tort, c'est de ne pas veni à son heure.

La quantité de travail utile s'exprime en kilogrammètre et par seconde au moyen de la relation

De là on déduit sans peine que pour un même navire et pour la môme vitesse les quantités de travail sont trés-disserablables. Ainsi, si 100 chevaux vapeurs donnent une vitesse de 5 nœuds à un navire, il faudra 800 chevaux pour une vitesse de 10 nœuds.

* Le nœud égale la longueur d'une minute du méridien terrestre = 1851 mètres. On obtient la valeur du nœud en mètres par la formule suivante:

lffvl n

Premières voitures à vapeur. — Comment naquit la locomotive. — Le premier chemin de fer. — Les essais de Stephenson. — La fusée. — Initiative de l'Angleterre. — La chaudière de Rarlow et Marc Seguin. — Le gouvernement parlementaire en France. — Le chemin de Saint-Etienne. — Une opinion de M. Thiers. — Développement rapide des voies ferrées. — L'exploitation actuelle. — Nos locomotives. — Différents types. — Perfectionnements. — La voie. — Plaques tournantes. — Dails, etc. — Les wagons. — Prix de revient. — Signaux. — Les freins. — Curiosités de la route. — Avantages des chemins de fer. — Courbes et pentes. — De la construction. — Viaducs et tunnels. — Accidents sur les chemins de fer, sur les voilures et sinistres maritimes. — Comparaison.

Un des caractères distinctifs de notre génération est d'avoir couru sur le ballast, de s'être engagée sous des tunnels sans cependant crier au miracle et au fantastique.

Si tout le monde a vu la locomotive s'enfoncer entre deux talus, jeter dans l'air son panache ondulant, combien encore ne se préoccupent guère de l'origine de cette innovation puissante qui a remué le monde sous le nom de chemin de fer ! ïl y a trente et quelques années à peine que la révolution est accomplie, et nous avons déjà tout oublié, le point de départ, l'historique, les difficultés vaincues, les conquêtes successives. Nous voyons, nous admirons, et tout est dit. L'homme est un original.

La machine à vapeur a été inventée en France ; les che-

mins de fer ont été imaginés eii Angleterre, le pays du charbon de terre et du 1er. C'est le Northumberland, le pays de Galles, le Staflbrdshire, qui ont serv i de berceau à l'industrie des chemins de 1er; le point de départ doit cependant être revendiqué par la France. N'est-ce pas delà, en effet, que jaillit presque toujours l'idée qui vivifie, l'invention qui féconde.

Les voitures a vapeur ont conduit aux chemins de fer ; or la première voiture à vapeur a été construite en France. Le fait n'est ni] contestable ni contesté. L'idée de faire fonctionner des voitures avec des machines à vapeur devait naturellement venir avec l'invention de la machine à vapeur ellemême. Watt, en 1784, donne, en elïet,dans un de ses brevets la description d'un moteur destiné à cet usage. Mais comment raisonnablement établir sur une voiture une machine à condensation? Le docteur Robinson, dès 1757, avait proposé également d'appliquer la vapeur à faire tourner les roues de voitures. Robinson et Watt étaient bien loin de prévoir dans leurs mémoires toutes les difficultés de la question.

Un Français, Cugnot, devait, quelques années plus tard, en 1769, construire la première voiture a vapeur.

Cugnot, né à* Void, en Lorraine, en 1725, avait servi dès sa jeunesse comme officier de génie au service de l'Allemagne. De retour en France, il se fit remarquer par plusieurs ouvrages et l'invention d'un fusil, qui fut adopté pour l'armement des houlans. Protégé par le maréchal de Saxe, il construisit une voiture à vapeur qui fonctionna mal, à cause, diton, de l'insuffisance des pompes alimentaires. Sur l'autorisation du ministre Choiseul, une seconde voiture fut construite, plus puissante, mieux disposée. On la voit encore de nos jours au Conservatoire des arts et métiers. Cette machine se dirigeait très-difficilement; on ne pouvait s'en rendre maître. Dès la première épreuve, elle démolit un pan de mur qui se trouvait sur son chemin et elle fut jetée sens dessus dessous.

L'insuccès de cette nouvelle tentative découragea les pro- .

DÉCOUVEnTES ET INVENTIONS.

lecteurs do Cugnot.

Le due de Clioiseul fut exilé et les essais en restèrent là.

La voiture de Cugnot, destinée à transporter des pièces d'artillerie, se compose de deux

longuerines en charpente supportées par deux roues à l'arrière et uue à l'avant. Celte roue isolée, striée à la circonférence pour mieux mordre dans le sol , recevait l'action du moteur.

Deux cylindres placés dé chaque côté étaient attelés à l'axe de la roue.

La machine était à simple effet et la vapeurvenait d'une chaudière en cône tronqué installée tout à fait à l'avant au delà de la roue motrice. La chaudière impuissante ne fournissait pas assez de vapeur, et

le mécanisme trop lent ne permettait pas à la voiture d'avancer assez vite ou de modifier ses mouvements avec assez de rapidité pour que l'on pût commander la marche. La machine à simple effet, qui déjà n'avait pas réussi sur les bateaux, devait réussir bien moins sur les voitures.

Gugnot, malgré son échec, n'en reçut pas moins une pônsion de six cents livres, qui, sous le consulat, fut augmentée de quatre cents livres. Il est mort en 1804, à l'âge de soixante-dix-neuf ans.

En \ 800, quand l'Américain Evans eut imaginé la machine à haute pression, le problème fut repris et l'inventeur luimême construisit une voiture qui fonctionna tant bien que mal dans les rues de Philadelphie.

Deux mécaniciens des Cornouailles , adoptant les idées d'Evans, obtinrent de leur côté un brevet, en 180i, pour exploiter le nouveau mode de transport sur les routes ordinaires. La voiture à vapeur de Trevittrick et Vivian ressemblait assez à nos diligences. Un seul cylindre, situé sous la voiture et alimenté par une large chaudière, commandait par une bielle l'axe des roues d'arrière ; les roues de devant pouvaient d'ailleurs se mouvoir à droite et à gauche dans les courbes. Cette voiture, ingénieuse pour l'époque, présentait tous les inconvénients que le temps et de nombreuses recherches n'ont pu encore faire disparaître. Les cahots du chemin détraquaient vite la machine ; on dépensait beaucoup pour aller lentement, et, à la moindre montée, la voiture restait sur place.

C'est en reconnaissant ces difficultés que Trevittrick et Vivian eurent la pensée très-bonne d'abandonner les routes ordinaires, qui déterminaient, par leurs inégalités, un si grand frottement et de faire rouler leur voiture sur des chemins à rails. Les rails étaient depuis longtemps en usage en Angleterre ; on avait commencé par garnir de bandes de bois les chemins qui reliaient les houillières ( A leur point d'arrivée.

Les chariots étaient traînés par des chevaux ou par des hommes. Le bois s'usant trop vite, on le garnit de platesbandes en fer ; puis bois et fer furent remplacés par des rails saillants en fonte coulée, et bientôt enfin par des rails en fer tels ou à peu près qu'on les fabrique aujourd'hui. Les roues des chariots furent garnies de rebords pour éviter le déraillement.

En 1804, Trevittrick et Vivian firent pour la première fois rouler une voilure à vapeur sur le chemin de fer de Mcrthyr- Tydwil, dans le pays de Galles. Leur voiture remorqua dix tonnes à la vitesse de huit kilomètres. Tel est l'origine de nos chemins de 1er actuels.

Les deux inventeurs recommandaient expressément dans leur brevet de ménager des aspérités ou des rainures transversales sur la jante des roues motrices, pour que celles-ci ne vinssent pas à glisser sur le rail au lieu de tourner.

« Entre deux surfaces planes, disaient-ils, l'adhésion est trop faible; les voitures sont exposées à glisser et la force d'impulsion est perdue. »

Ces deux lignes renferment l'opinion générale des ingénieurs du temps ; elles créèrent un obstacle inattendu qui 'éloigna les chercheurs de la bonne voie et rendit stationna ire pendant plusieurs années l'industrie naissante des chemins de fer.

En 1811, Blenkinsop crut réaliser un progrès en construisant et faisant fonctionner sur son chemin de Middleton une voiture à roue dentée. L'adhérence sur les rails était insuffisante, pensait-on ; il la créait en ne se servant plus des rails que comme support de ces voitures et en attelant à une machine de deux cylindres une grande roue dentée, mordant dans une crémaillère disposée tout le long et au centre de la voie. Ce système engendrait une résistance énorme ; il fut employé douze ans aux transports de la houille. 11 est vrai que l'inventeur était directeur de l'exploitation.

En 1812, les frères Chapman, au lieu de prendre un point d'appui sur une crémaillère, établirent sur la voiture même un gros rouleau qui, en tournant, enroulait une corde fixée au point de départ. Le train tirait' sur la corde et avançait. C'est absolument le système de touage des bateaux. — Il y avait progrès sur le procédé Blenkinsop, et ce fut ce système qui fonctionna sur le premier chemin de fer construit en France, celui des mines de Saint-Ktienne.

Fig. 71. — Voiture à engrenages de Blenkinsoi».

En 1815, un ingénieur, Brunton, évidemment doué d'un esprit original, inventa la voiture à béquilles. De grands leviers mus par le moteur s'abaissaient et se relevaient sur la voie comme les jambes d'un cheval, et poussaient la voiture en avant. Il est inutile de dire que le système était dépourvu d'avenir. Passons sous silence d'autres essais aussi impraticables pour arriver aux recherches de Blackets.

C'était à la même époque, en 1815 aussi; Blackets s'avisa d'être incrédule ; il se demanda si en réalité l'adhérence de la voiture sur les rails était insuffisante autant qu'on le prétendait. — C'est un vrai titre de gloire pour Blackets de n'avoir pas grossi le nombre des moutons de Panurge, car il y en a eu en tout temps.

180 DÉCOUVERTES ET INVEiNTlONS.

Les expériences qu'il fit sur le elicmin de Wylam le eoiivaiiH|uirent que, malgré l'opinion de ses confrères, quand le poids de la voiture était assez grand, l'adhérence était trèssuffisante pour provoquer la rotation des roues sur un chemin plan ou avec une légère pente. Dès lors plus de mécanismes intermédiaires, plus de roues à dents, plus de touages. L'avenir s'ouvrait pour les nouvelles voitures. Il fallut juste douze ans pour reconnaître cette vérité toute simple.

L'année qui suivit les recherches théoriques de Blackets, en 1814, la première locomotive qui ait réellement fonctionné avec succès, sortait des ateliers de Georges Stephenson et luisait le service des houillières de Villingworth. Dans celle-ci comme dans celles qui suivirent et qui furent encore perfectionnées, Georges Stephenson et Dodd employèrent une chaudière à foyer intérieur, deux cylindres verticaux, trois paires de roues d'abord mises en i dation par une chaîne sans lui, puis seulement deux roues reliées par des bielles.

Ces locomotives furent employées surtout pour traîner les convois de cliarbon.de Darlington à Stock ton. Elles mettaient 4 heures pour franchir les 7 lieues qui séparent la plaine de Brusselton delà ville de Stockton. Les meilleures locomotives de Stephenson faisaient leurs 6 kilomètres 1/2.

La ville de Liverpool érigea une statue monumentale à Georges Stephenson, à l'inventeur principal de la loc omotive. Georges Stephenson, simple ouvrier mineur, s'éleva peu à peu, par ses travaux et son exceptionnelle capacité, au rang d'ingénieur. Aidé par lord Ravensworth, on lui doit la première usine qui construisit sur grande échelle les locomotives. On lui doit aussi l'invention du jet de vapeur comme moyen de tirage, faussement attribuée à Pelletan ou à Timothy Hockworth. 11 substitua aux rails en fonte qui s eerasaient sous de fortes charges les rails en fer ; il augmenta la force d'adhérence en rendant les roues solidaires et faisant ainsi supporter tout le poids de la locomotive par les roues

motrices. — Il osa continuer, malgré l'opposition de presque tous ses confrères, le chemin de fer de Liverpool à Manchester et régla, le premier, d'une manière remarquable le service de la traction et de l'exploitation.

Incontestablement le nom de Stephenson, qui devait acquérir encore une nouvelle célébrité avec Robert, le lils de Georges Stephenson, doit rester éternellement attaché aux premiers progrès de l'industrie des chemins de fer. C'est stephenson qui, d'organes mal agencés, de projets mal combinés, sut faire sortir de toute pièce le nouveau mode de locomotion ; c'est le créateur des chemins de fer.

Mais nous ne saurions lui laisser le tilre d'inventeur de la locomotive. Delà première voiture qui sortit de ses ateliers à celle de Trevittrick et Vivian, la diilérence n'est certes pas assez grande pour constituer une invention. En outre Stephenson profita de ce côté uniquement des belles expériences de Blackets pour en tirer un habile parti. 11 est bon de rendre justice à ceux dont l'initiative finit par vaincre tous les obstacles, mais il faut aussi réserver leurs titres de gloire à ceux qui trop souvent sèment pour ne jamais récolter.

De 1815 à 1829 on se contenta des locomotives Stephenson marchant à 6 kilomètres à l'heure.

Un Français devait révolut ionner l'industrie naissante et amener d'un seul coup toute une rénovation sociale. Stephenson habitua le public à l'idée de la locomotion par la vapeur. Marc Seguin dota le monde d'un de ses plus puissants instruments de civilisation en construisant la première locomotive à grande vitesse. Une simple modification des machines primitives donna soudain au nouveau mode de transport, une vitesse jusqu'ici inespérée, de 30 kilomètres à l'heure.

On était alors en 1827; MM. Seguin frères venaient d'obtenir la concession du chemin de fer de Saint-Etienne à Lyon, le premier qui eut été établi en France. Comme on ne fabriquait pas encore de locomotives dans nos ateliers, on en fil

m DÉCOUVBUTES ET INVENTIONS.

venir deux tics usines de Stephensou, dont l'une fut directenient envoyée à Saint-Étienne et dont l'autre lut expédiée à Arraspour être étudiée par un habile constructeur, M. Hallette.

Marc Seguin, le neveu de Montgolfier, lut frappé de la lenteur de marche de la locomotive de Stcphenson. Les chevaux de trait traînaient aussi vite les wagons. La machine manquait certainement de puissance ; or connue la puissance est donnée par la vapeur, il était clair que le défaut des locomotives résidait dans l'insuffisance des chaudières. Les générateurs employés n'engendraient pas, dans un temps donné, assez de vapeur.

Fi-. 72. — Chaudière de Marc Seguin avec le tirage par la vapeur Uj Stephensou.

F, Foyer. C, Cendrier, fi finlle, p. Perte pour le combustible, t, Trou d homme F. Tuyau amenant la vapeur. E, Boite a famée. A, Cheminée.

Les chaudières de Stephensou consistaient en un corps cylindrique renfermant au centre un tube foyer dans lequel un poussait le feu et qui se prolongeait jusqu'au conduit de cheminée. L eau ne touchait à la surface évaporatoirc que par ce tube central. 11 est parfaitement clair que plus l'eau est en contact intime avec une surface chaude et plus la vapo-

risation se bit vite; il fallait, pour augmenté! la puissanc vaporisalrice d'un générateur, accroître la surface de chauffe.

En 1825, Marc Seguin avait déjà eu l'idée d'obtenir ce résultat en faisant traverser la chaudière non plus par un seul

grand tube où se trouvait le feu, mais par toute une série de petits tubes au milieu desquels circulaient l'air chaud et la fumée du foyer. C'était disperser du feu de tous côtés et augmenter considérablement la surface de chauffe L eau échauffée dans toute la masse se vaporisait beaucoup plus vite. Cette chaudière dite tubulaire fut appliquée par M. Seguin sur un bateau du Rhône.

Tel fut le point de départ de la grande révolution économique qui allait s'accomplir.

Pour rester absolument dans le vrai et sans contester la • priorité effective de M. Seguin, il faut cependant signaler, comme l'a très-bien fait M. Armengaud dans son excellent Traité des moteurs, le brevet d'importation en France, retrouvé au Conservatoire des arts et métiers, d'un sieur Barlow, citoyen des Etats-Unis d'Amérique. Barlow décrit des appareils évaporatoires tubulaires destinés à être utilisés sur les bateaux à vapeur.

L'objet de ces appareils, dit-il, est de présenter à l'action du feu la plus grande étendue de surface possible. Pour cela on fait passer l'eau dans des tuyaux ou cylindres et ceux-ci dans le foyer môme. On le peut encore en faisant passer la llammc du foyer à travers de petits tuyaux répandus dans l'eau à échauffer. (Brevet du 24 août 1793.)

Nous donnons, d'après M. Armengaud, une reproduction rigoureuse, d'après le dessin original, de la chaudière tubuhiire de Barlow.

La part faite à la vérité historique, le mérite de l'application des chaudières tubulaires aux locomotives revient dans tout son entier à l'ingénieur français.

M. Seguin construisit à son tour des locomotives comme Georges Stephenson, mais en munissant les chaudières de tubes intérieurs dont le nombre fulporlé successivement jusqu al25.

Une seconde difficulté était à vaincre. La combustion dans le foyer manquait d'énergie ; elle se trouvait diminuée par la

résistance qu'éprouvaient les gaz chauds à se mouvoir dans les tubes. Marc Seguin imagina de l'activer eu créant un tirage artificiel au moyen d'un ventilateur mis en mouvement par la machine elle-même.

Le ventilateur était un pis aller. Marc Seguin avait transformé la locomotive de Stephenson. Stephenson compléta la locomotive de Marc Seguin en imaginant de lancer dans le tuyau de cheminée la vapeur qui venait de servir dans les cylindres. La vitesse du jet se communiquait à la colonne gazeuse et l'entraînait avec une énergie considérable. Le problème était résolu. •

Pendant que le premier chemin de fer français de Saint- Étienne étonnait nos capitalistes et nos ingénieurs, l'Angleterre donnait à la nouvelle industrie un élan qui ne devait plus s'arrêter.

On avait été, depuis longtemps, obligé de remédier au mauvais état des routes par la construction des canaux, mais le prix des transports s'élevait avec l'accroissement du trafic. Une compagnie avaient le monopole absolu et le service se faisait de plus en plus mal. Des balles de coton, venues en 21 jours d'Amérique, en mettaient 45 pour franchir, par les canaux, la distance de 16 lieues qui sépare Liverpool de Manchester. Une crise commerciale était imminente. Il fallait prendre un parti. On s'arrêta à l'exécution d'un chemin de fer entre les points les plus encombrés, entre Liverpool et Manchester.

Le 20 octobre 1829, les directeurs delà nouvelle entreprise ouvrirent un concours pour la construction de la meilleure machine destinée à transporter les marchandises. Il devait être clos en octobre de la même année. Plusieurs concurrents se présentèrent : MM. Backworth, Benstal, Brandreth, Brailhwaite, Ericcson, Georges et Robert Stephenson. — La locomotive de MM. Stephenson, la Fttsée, remporta le prix. Elle portait une chaudière tubulaire de Seguin et avait un

VTLLE DE 1-Yi .v

tirage forcé par jet de vapeur. On demandait une machine du poids de 4 tonnes 1/2, marchant à la vitesse de 16 kilomètres à l'heure et traînant 15 tonnes. La Fusée n'en remorqua que 15, mais à la vitesse, alors inespérée de 24 kilomètres à l'heure. Sans charge, elle marchait à la vitesse de 40 kilomètres à l'heure, qu'elle conservait en emportant avec elle 56 voyageurs.

Cette rapidité de marche modifia le plan primitif des concessionnaires. Non-seulement le chemin de fer transporta des marchandises, mais aussi des voyageurs. Le nombre des voyageurs, qui n'était que de 500 par jour avant l'ouverture du railway, s'éleva immédiatement à près de 2000. Deux ans après son ouverture, le chemin de fer de Liverpool apportait un dividende de 10 pour 100 et les actions jouissaient d'une prime de 120 pour 100.

En 1852, deux ans après l'ouverture du chemin de Liverpool à Manchester, on posait la première pierre du chemin de Londres à Birmingham. Quelques temps après, on établissait le chemin de Londres à Bristol, un des mieux construits qui existent.

L'industrie privée s'est chargée seule de leur exploitation, sans aucun concours du gouvernement, ce qui ne les a pas empêchés de prospérer.

Kn 1854, M. Pcel, chef du ministère anglais, prononçait ces paroles mémorables :

« Hâtons-nous, messieurs, hàtons-nous ; il est indispensable d'établir d'un bout à l'autre de ce royaume des communications à la vapeur, si la Grande-Bretagne veut maintenir dans le monde son rang et sa supériorité. »

Que disait alors un membre du ministère français, M. Thiers , revenu d'Angleterre après y avoir été visiter le chemin de Liverpool.

11 prononçait devant les chambres des paroles également mémorables :

CHEMINS l;E KEH. 187

« Les chemins de fer ne sont bons qu'à servir de jouets aux curieux d'une capitale ou de moyens de transport dans quelques cas exceptionnels. H n'y a pas aujourd'hui huit ou dix lieues de chemins de fer en construction en France, et, pour mon compte, si on venait m'assurer qu'on en fera cinq par année, je me tiendrais pour fort heureux... Il faut voir la réalité; c'est que, même en supposant beaucoup de succès aux chemins de fer, le développement ne serait pas ce que l'on avait supposé... »

Voilà ce qui se disait en France. En quelques dizaines d'années, les chemins de 1er ont couvert de leurs rails et de leur trafic, l'Angleterre, la France, la Belgique, l'Autriche. l'Italie, la Suisse, la Russie, l'Espagne, l'Amérique...

La prudence est la première des vertus pour l'homme de science; le savant qui nie est un savant qui renie sa science. Hors les mathématiques pures, disait sagement Arago, celui qui prononce le mot impossible manque de prudence.

L'homme d'Etat comme l'homme de science se trompe, quand il veut limiter ce qui peut être par ce qu'il ignore , quand à l'avenir, il oppose le passé. Les temps marchent et les hommes doivent marcher aussi.

Depuis longtemps déjà, on utilisait en Angleterre les chemins de fer aux abords ou dans l'intérieur des mines, que nous les connaissions à peine de nom en France.

En 1825, M. Reaunier obtenait l'autorisation de continuer, pour le transport des charbons de terre, le chemin de Sainl- Ktienne à Andrézieux; MM. Seguin, un peu plus lard, celle d'exécuter le chemin de Saint-Étienne à Lyon ; MM. Mollet et Henry, la permission de relier S;«int-Élienne à Roanne par une voie ferrée; telles furent nos premières tentatives.

L'Angleterre multipliait ses efforts ; nous discutions pendant ce temps-là. Le régime parlementaire olfre réellement de grands avantages. J'aime mieux cette devise : « Parlez peu et agissez beaucoup. »

Ce ne fut qu'en 1842, qu'après avoir bien discuté, les Chambres adoptèrent enfin une loi qui, malgré toutes ses imperfections, est devenue pour la France le point de départ de modifications importantes; elle a ouvert une ère nouvelle dont nous profitons maintenant.

Les forces de l'Etat et de l'industrie ont concouru simultanément à l'exécution de ces premières lignes ferrées, et on retrouve chez nous ce qui a manqué à l'Angleterre : c'est l'unité dans le plan d'exécution, l'harmonie dans l'ensemble.

Nous devons citer ici les noms des principaux ingénieurs qui ont combattu avec énergie pendant dix ans la déplorable opposition faite par l'administration supérieure à rétablissement des chemins de fer.

Autres sont les temps, Dieu merci ! autres sont les hommes. Tout le inonde maintenant n'a plus qu'un mot d'ordre : En avant !

Parmi les ingénieurs des mines qui ont aidé ce grand mouvement de l'époque, il faut citer MM. Beaunier, Lamé, Clapeyron, collaborateurs de MM. Mon y et Eugène Flachat, Fournel, Léon Coste, feuBincau, ancien ministre des finances, qui fut l'ingénieur de la première compagnie de Nouen.

Parmi les ingénieurs des ponts et chaussées, MM. Brisson, dont le concours a été si utile à M. Seguin ; Paulin Talabot et Didion, créateurs des chemins de fer dans le midi de la France.

Parmi les capitalistes : MM. Emile Péreire, James Rothschild, Bartholony, Laffitte, Blount.

Parmi les publicistes, MM. Michel Chevalier, Bluni, do Sambourg, Ménard, le comte Daru, Teisserenc, Burat, etc.

En 1834, il n'existait en France que 266 kilomètres de chemins de fer, et encore ces chemins étaient consacrés au service des marchandises. A la fin de 1855, la longueur développée des chemins de fer construits était de 5,048 kilomètres.

Dans quelques années, la France possédera un réseau d'au moins 20,000 kilomètres.

On ne pourra pas faire au gouvernement impérial le reproche que nous avons été obligé d'adresser à ceux qui l'ont précédé.

En dix ans, les chemins de fer ont plus que quadruplé leur développement.

Et que nous réservent les années qui vont venir !

Le Corps législatif a voté la loi sur les chemins de fer d'intérêt local. 11 est donc permis d'espérer qu'il ne sera bientôt plus de centres un peu importants qui ne soient reliés par un chemin secondaire aux grandes artères principales.

Le pays qui suivit de plus près l'exemple de l'Angleterre fut l'Allemagne. Vers 1830, le chevalier Gertner avait établi un chemin de fer sur lequel la traction était exercée par des chevaux. Inférieur à la machine à vapeur, ce système n'en donnait pas moins une grande économie. Frappés des résultats obtenus en Angleterre, M. de Decken, directeuiv des mines de Prusse, et M. de (Einhausen présentaient à la même époque un mémoire qui excita l'émulation des Allemands : M. Denis fut chargé de la construction du premier railway pour les transports à vapeur, et ce fut lui qui fit faire tout le matériel nécessaire à cette exploitation.

Les travaux, poussés avec activité depuis 1840, ont livré jusqu'ici à la circulation environ 10 966 kilomètres de voies ferrées, réparties inégalement entreles différentes principautés.

Un petit royaume précéda encore la France dans l'adoption des chemins de fer : ce fut la Belgique, qui; dès 1854, reçut les premiers tracés d'un réseau exploité sous la direction de M. Masin. Là, les compagnies et le gouvernement se sont partagé à peu près également les travaux, qui se sont effectués rapidement sur un territoire d'une aussi faible superficie.

La locomotive fait en somme le chemin de 1er ; commençons par leur consacrer quelques lignes.

Depuis 1832, les locomotives ont passé par une série de perfectionnements qu'il n'entre pas dans notre plan de décrire en détail. Toutefois, nous placerons sous les yeux du lecteur la première locomotive de Steplienson, et les types les pins employés maintenant sur nos grandes lignes.

La locomotive de Steplienson, dont nous donnons le dessin, remonte à 1 855 ; on y reconnaîtra tous les organes fondamentaux qui entrent dans les machines modernes.

Une chaudière, un foyer et un moteur horizontal, tel est en résumé la locomotive dans sa plus simple expression.

Ici, deux cylindres horizontaux A, situés de chaque côté du châssis, transmettent le mouvement de rotation à un arhre moteur servant d'essieu à Tune des paires de roues et relié à l'autre paire par une bielle d'accouplement.

Un cadre C sert de bâti à la machine et à la chaudière, composée de trois parties essentielles que nous retrouverons dans tous les types : la boîte à feu ou coffre du foyer D, le coiys de la chaudière tubulaire E, la boite à fumée F, surmontée de la cheminée G.

Les produits de la combustion circulent dans les tubes A avant de s'échapper dans la boite à fumée. La vapeur produite s'emmagasine dans l'espace resté libre au-dessus de l'eau; elle monte dans le dôme.J, placé là pour diminuer les entraînements d'eau, passe dans le conduit H et dans le long tube qui lui fait suite, et qui est entièrement enfermé dans la chambre de vapeur.

En H, H', ce tube se subdivise en deux portions, qui communiquent respectivement avec chaque cylindre et l'alimente de vapeur. Un tube J conduit la vapeur d'échappement dans la cheminée pour activer le tirage.

Pour mettre la machine en fonction, il suffit d'agir sur une manette Ct, qui commande un obturateur disposé à l'intersec-

CHEMINS DE F EH. Ml

tion des deux conduits II, IF. En L se trouve de chaque côté unepompe alimentaire mise en mouvement parla machine

et qui passe de l'eau, par l'intermédiaire des tubes e et /*, dans le réservoir du tender.

Le tender est interposé entre la locomotive et le train ;

c'est un cadre porté sur quatre roues et supportant une caisse en tôle que l'on remplit d'eau. Vue en projection horizontale, cette caisse présente un vide rentrant que l'on remplit de combustible.

Fig ..'17 — . Tenderde locomotive.

A, Réservoir d'eau. B, Approvisionnement de charbon.

Ajoutez à ces organes principaux un mécanisme de changement de marche, des appareils de sûreté, robinets purgeurs, suspension de la machine sur des ressorts, tampons de choc, frein sur le tender, et vous aurez une idée nette de la locomotive Stephenson.

Elle marche avec une pression de 4 atmosphères 4/2 et elle pèse 0 tonnes.

Toutes les locomotives actuelles possèdent, comme cette première machine :

Une boite à (eu, comprenant le foyer et son enveloppe. Le foyer est une capacité de forme rectangulaire fermée à sa partie supérieure par une paroi appelée col du foyer. Sa surface intérieure est en contact avec le combustible ; sa surface extérieure est entourée d'une couche d'eau de 10 centimètres d'épaisseur, contenue dans une enveloppe qui suit les conlonrs du foyer jusqu'à la hauteur du ciel. Cette enveloppe est surmontée d'un dnme demi-cylindrique ou pyramidal.

Un coiys cylindrique, forme do doux parties principales : les tubes et l'enveloppe. Les tubes, au nombre de 1 00 à 500, sont de petits cylindres de 50 à 50 millimètres de diamètre, intérieur, dont la longueur varie de 2 m ,40 à 5 mètres; ils sont fixés, par Tune de leurs extrémités, dans la paroi antérieure ou plaque tubulaire du foyer, et sont traversés par les produits gazeux de la combustion. Les tubes sont renfermés dans un grand cylindre en tôle communiquant librement avec l'espace qui sépare le foyer de son enveloppe ; il sert de réservoir à l'eau qui baiune les tubes et à la vapeur formée. Ses extrémités antérieures sont fixées sur une forte plaque de tôle dite plaque tubulaire de la boîte à fumée.

La boite à fumée termine le système ; c'est une capacité dont la forme est très-variable et dans laquelle se dégagent les produits de la combustion et dans laquelle s'embranche, la cheminée.

Le mètre de carré de surface de chauffe des locomotives actuelles produit deux à trois fois autant de vapeur que dans les chaudières des machines fixes; aussi, au lieu d'obtenir des vitesses de 16 kilomètres, on atteint sans difficulté des vitesses de 80 à 100 kilomètres.

Outre l'avantage de produire beaucoup de vapeur, les locomotives jouissent de la propriété remarquable d'être à peu près inexplosibles. On ne cite que très-peu d'exemples de machines ayant éclaté, et encore elles étaient à l'état de repos et mal construites ou très-fatiguées.

Ce privilège tient au mode de construction de la chaudière. Ce sont les tubes qui résistent le moins et qui, en cas d'excès de pression, doivent sauter les premiers; ils font ainsi office de véritables soupapes de sûreté. Ces tubes effectivement crèvent assez souvent dans les machines les mieux construites, quand ils sont amincis par l'usage. L'eau projetée dans le foyer par la pression de la vapeur diminue aussitôt l'action du feu. Le mécanicien en esl quitte pour la peur el

des éclats d'escarbilles dans le visage. On se hâte de chasser dans chaque tube crevé un tampon en bois blanc que l'eau de la chaudière empêche de brûler, et tout est dit jusqu'à l'arrivée du train.

Le réservoir de vapeur est constitué par l'espace laissé libre entre l'eau et l'enveloppe cylindrique. On a abandonné généralement le dôme que surmontait l'enveloppe pour augmenter le diamètre du corps cylindrique

La prise de vapeur, quand il n'y a pas de dôme, au lieu de se faire seulement à la partie antérieure, se fait par le tube abducteur dans toute sa longueur par des fentes ménagées à cet effet. Ce tube débouche dans une capacité où se trouve le tiroir du régulateur.

Les cylindres et les tiroirs n'offrent aucune particularité •qui nous oblige à revenir sur les détails déjà donnés dans les chapitres précédents.

Il est utile seulement de nous arrêter un peu sur un organe très-important dans les machines de locomotives et les machines de bateau ; c'est le mécanisme qui permet de changer le sens de la marche et qui est connu sous le nom de coulisse de Stephenson.

La coulisse Stephenson change d'une manière très-ingénieuse le sens de l'admission de la vapeur dans les cylindres. Cette combinaison se compose de deux bielles B, IV embrassant par des colliers des excentriques K, E calés sur l'arbre moteur. Ces bielles sont articulées sûr les extrémités d'une coulisse ou rainure cintrée A, dans laquelle s'engage la tète f de la tige du tiroir. Cette coulisse, qui joue aujourd'hui un si grand rôle dans la construction des machines à vapeur, est connue sous le nom de secteur de Stephenson. Grâce à cette disposition, si l'on place la tète f à l'extrémité supérieure du secteur, le tiroir sera commandé par la bielle B et l'excentrique E, qui sera, si l'on veut, celui de la marche en avant. Si elle est placée à l'extrémité inférieure, ce sera comme si

elle se trouvait attachée à la bielle B' et à l'excentrique E', affectés à la marche en arrière ; mais on peut en outre lui donner diverses positions intermédiaires : la placer notamment au milieu du secteur, où elle ne recevra aucun mouvement. Dans cette dernière position, le tiroir ne se déplacera pas et ne pourra ouvrir et fermer tour à tour les lumières du cylindre: il n'y aura point de distribution, et la machine s'arrêtera.

Fi£. 7«î. — Coulisse de Stephcnson.

Les changements de position de la tête f dans la coulisse s'effectuent en élevant ou en abaissant la coulisse elle-même. Un système de leviers, dont les extrémités sont articulées d'une part sur le secteur A, d'autre part au point n du levier à poignée L, permet de soulever ou d'abaisser la coulisse de manière à attacher la tète fà l'extrémité de la bielle B ou de la bielle B', ou bien dans l'intervalle entre l'une et l'autre; un verrou qui arrête le levier L sur des points correspondants de l'arc Z, lixe en même temps la coulisse dans l'une ou l'autre de ces positions.

Mais la coulisse de Stephenson n'est pas seulement destinée

changer ou à arrêter, comme nous venons de le dire, la marche de la machine ; elle permet encore au mécanicien d'augmenter ou de diminuer au besoin la puissance de sa machine. En eflet, la coulisse suffit pour obtenir une détente variable qui, quoique imparfaite, n'en est pas moins devenue d'un usage général à cause de sa simplicité.

Nous avons vu que, lorsque l'extrémité de la tige du tiroir était engagée au milieu de la coulisse, ce tiroir ne possédait plus aucun mouvement de translation, et que, lorsqu'elle était commandée par l'une des extrémités de cette même coulisse, la machine travaillait à pleine vapeur et les orifices d'admission se trouvaient ouverts pendant toute la course du piston. Dans les positions intermédiaires de la tige du tiroir, il en résultera pour ce dernier une course d'autant plus restreinte, qu'il sera commandé par un point de la coulisse plus proche de son milieu. Or il est facile de comprendre qu'en changeant ainsi la course du tiroir, on fait varier en même temps la détente. En effet, si l'on diminue la course du tiroir, celui-ci employant toujours le même temps à parcourir un chemin plus court, sa vitesse linéaire se trouvera diminuée, et par suite le temps pendant lequel se fait la détente sera augmenté.

C'est ainsi qu'avec la coulisse de Stephenson, on peut faire varier la détente depuis $ jusqu'à ± et même -J .

Les locomotives qui parcourent des grandes lignes peuvent se ranger, suivant la nature de leur service, en trois catégories :

Les machines à voyageurs ou à grande vitesse ;

lies machines à marchandises ou à petite vitesse ;

Les machines mixtes, simultanément employées au service des voyageurs et des marchandises.

Les premières marebent avec une vitesse minimum de M) kilomètres à l'heure ; mais elles peuvent atteindre une vitesse de f>0 kilomètres, en remorquant quinze a vingt voitures^, même de 80 et 100 kilomètres quand on réduil le nombre des wagons à sept ou huif.

Ces locomotives portent des roues motrices d'un diamètre considérable et des cylindres de petite longueur. Pour un même nombre de tours, il est évident que la vitesse est d'autant plus grande que la roue elle même est plus grande. On pourrait bien, il est vrai, ne pas augmenter le diamètre de la roue, mais accroître le nombre de coups de piston dans l'unité de temps. Dans cette seconde hypothèse, il surgirait un inconvénient grave : c'esl l'usure plus rapide des organes

Fig. 77. — Locomotive Stephenson pour voyageurs.

M, Houes motrices. C, Cylindre à l'avant. /, Tige du tiroir relit» au secteur de Stephenson S', P, I'ompe alimentaire.

du cylindre. On donne donc aux roues un diamètre de ! n, ,68 à 2*,50 et même 2 m ,60.

Le type le plus remarquable de cette catégorie a été imaginé par M. Crampton, en 1849. La locomotive Crampton lait- le service des trains express des chemins de l'Est, de Lvon et du Nord.

Les roues motrices sont seulement au nombre de deux et placées à l'arrière. La chaudière, étant très-longue, atteint une surface de chauffe de 100 mètres carrés. Les bielles ont aussi de grandes dimensions, ce qui évite à la transmission de faire perdre de la force. L'essieu des roues motrices, placé à l'arrière, permet d'abaisser la boite à feu, ce qui augmente la stabilité de la locomotive et son adhérence sur les

Fig. "K. — Locomotive Crninplon'. — (îramjfijdle^c-

rails, par suite de l'abaissement de son rentre de gravité. Enfin les cylindres et les organes de distribution sont tou< placés en dehors du châssis, ce qui en facilite notablement !a manœuvre, l'entretien et la réparation.

11 faut citer encore, parmi les types à grande vitesse, les locomotives Buddicom, qui fait au chemin de Rouen le service des trains de voyageurs; les locomotives Polonceau,

4 Ces types, le précédent et le suivant, ont été copiés sur les modèles <L M. Salleron.

construites pour les' trains express de la ligne d'Orléans.

Dans ces deux machines, les roues motrices sont intermédiaires aux deux autres. Bien (pie très-bien agencés, ces deux types n'ont guère, à vitesse égale, que les \ de la puissance de la machine Crampton.

Les machines à marchandises et petite vitesse ont naturellement des roues de diamètre réduit et des cylindres de

Fip. 79. — Coup" <lo ta locomotive Crampton.

P., Roues motrices à carrière. M, Cylindres moteurs. P, Tiroir et distribution. N, Piston plongeur de la pompe alimentaire aspirant par le tuyau o l'eau du tpnder et le refoulant par l'ouverture C de la chaudière U, Bielle en prise avec l'extrémité T de la tige du piston S. XX, Kxcenlriques commandant le tiroir par les bielles h et la bielle s.

grandes dimensions ; en outre, les roues motrices sont réunies aux autres par une bielle d'accouplement.

Leur diamètre varie entre l u, ,t() et 1 m ,50; leur vitesse ne s'élève guère an delà de 50 kilomètres.

En voici un type assez souvent employé. Les roues H, au nombre de six, sont toutes de même dimension, et il n'v a

point de roues motrices, ou plutôt elles le sont toutes également, car elles sont couplées, c'est-à-dire munies de manivelles M reliées entre elles par une longue bielle B; de sorte que leur ensemble constitue un seul orçzane moteur appuyé sur Ils rails par le poids total de la machine. Les cylindres C sont placés, comme dans les types précédents, à l'avant de la machine. La bielle attachée à la tige du piston peut s'articuler sur un quelconque des trois couples de roues,

Fig. 80. — Locomotive à marchtindisa*.

et agir en même temps sur les deux autres; mais on l'articule le pins ordinairement sur le roupie du milieu.

Mais la locomotive à marchandises la plus puissante est celle d'Engerth, l'antithèse de la locomotive Crampton ; elle date de 1857) et a fonctionné d'abord sur les chemins autrichiens. Le tender ici est réuni en partie à la machine, qui porte dans des caisses entourant le foyer une partie de l'eau nécessaire à l'alimentation. La surface de chauffe est presque de 200 mètres carrés. La locomotive porte six paires de roues dont trois accouplées.

Les machines mixtes possèdent une vitesse variable entre 35 et 50 kilomètres, suivant le profil du chemin et la charge. Leurs roues motrices ont un diamètre intermédiaire entre celui des types extrêmes, de i ni ,50 à l ,u ,60.

On pourrait classer encore les locomotives suivant la disposition des cylindres moteurs, suivant le nombre et la disposition des roues. Nous ne nous arrêterons pas à ces détails ; disons seulement que les cylindres peuvent être intérieurs ou extérieurs. Dans le premier cas, ils sont compris entre les rails. L'essieu est alors deux lois coudé en forme de manivelle, ce qui rend coûteuse la fabrication de cette pièce; mais cette disposition donne de la stabilité au système.

Dans les machines à cylindres extérieurs, l'essieu n'est plus coudé ; la bielle motrice vient s'attacher simplement au bouton d'une manivelle extérieure. Mais les cylindres surplombant la voie en dehors des rails, la stabilité de la locomotive est réduite.

Les cylindres sont encore horizontaux ou inclinés. Cette dernière disposition amène des mouvements dits de lacet dans toutes les voitures, qui sont très-incommodes pour les voyageurs.

Les premières locomotives étaient portées sur quatre roues situées entre la boite à feu et la boîte à fumée avec châssis intérieur ; la locomotive Stephenson, que nous avons figurée, offre un exemple de ce type. L'accident du 8 mai 1842 est venu attirer l'attention sur l'inconvénient d'un pareil système. On a pensé que la catastrophe avait été produite par la rupture d'un essieu ; l'une des roues s'était renversée. La locomotive avait basculé, d'où le déraillement. La réalité est que la machine n'a nullement basculé ; les roues de devant ont îiu contraire soutenu pendant plus de 100 mètres la machine qui était sortie de la voie ; c'est sans doute cet effort qui aura cassé l'essieu. Néanmoins, depuis cette époque, on adopta six roues au inoins, ce qui eut l'avantage de disperser le

m . DÉCOUVEIIÎËS ET INVENTIONS.

poids de la machine sur une plus grande longueur de rails et, par conséquent, permit de l'augmenter sans crainte d'écraser le rail.

Les machines Engerth ont huit roues et même dix roues couplées.

Quelques lignes encore sur les locomotives de montagne et les machines tenders.

Dans ces dernières années, on s'est beaucoup préoccupé de réduire les courbes et de gravir des pentes ; çle là des types nouveaux qu'il faut tout au moins signaler.

Engerth, le premier, en 1851, après le concours qui eut lieu entre les dilïérents constructeurs pour franchir le passage du Sômmeriug sur une suite de fortes rampes reliées par des courbes de petit rayon, imagina sa machine, douée d une grande puissance de traction. Dans le principe, les roues du tender étaient reliées par un engrenage aux roues de la machine. En France, où les rampes à desservir étaient beaucoup moins prononcées que celles du Sômmering, on supprima les engrenages.

Sur ce type, on a greffé depuis des locomotives extrêmement puissantes que nous signalerons dans le chapitre suivant.

Quant aux machines tenders ou locomotives de gare et de banlieue, l'emploi en est devenu général. On supprime le tender en rassemblant sous le corps cylindrique, entre les boites à l'eu et à fumée, toutes les roues de manière à les charger d'un poids égal, enfin en leur donnant un petit diamètre. Des caisses à eau, placées sur la machine et le coke, sont rassemblées près du loyer. Ces machines sont en service sur le chemin de ceinture ; elles ont été très-bien étudiées par M. Buddicom et construites à la fois par cet ingénieur et dan s les ateliers de MM. Cail et (X

11 convient enlin de citer, en terminant cette nomenclature, le type américain, le seul maintenant employé sur le chemin de fer des États-Unis* dont nous donnons un dessin.

Ou y remarquera l'indépendance des roues d'avant, la l'orme particulière de la cheminée ainsi disposée pour préserver autant que possible la projection au dehors des nombreuses élincelles que produit la combustion du bois; ces machines sont eu elïet alimentées au bois ; l'existence près du foyer d'une cabine, pour abriter le mécanicien, d'une cloche pour l'appel des voyageurs; enfin, à l'avant, une pièce particulière, le corve-catcher , destinée à écarter le bétail qui traverse souvent les voies américaines toujours dépourvues de clôture, même dans l'intérieur des villes.

Fig. 81. — Type de locomotive employée sur les chemins de fer américains.

Si les locomotives travaillaient dans les mêmes conditions que les machines fixes, les plus puissantes ne développeraient pas un travail supérieur à 25 chevaux. Mais on fait marcher les pistons à grande vitesse et on élève davantage la pression de la vapeur; aussi n'exagérons-nous rien en affirmant que les locomotives actuelles développent un travail soutenu de 200 à 300 chevaux. Leur consommation moyenne par cheval et par heure n'est que de 2 MI .,05 de coke ; quant à leur consommation par kilomètre, elle varie beaucoup, on le conçoit

sans peine, scion les éléments du chemin et suivant la charge.

On peut dire qu'une Crampton, remorquant 12 voitures, consomme 8 kilogrammes de coke par kilomètre parcouru en été, et 8 kilogrammes 1 /2 en hiver. Une locomotive mixte avec 18 voitures consomme la même quantité. Une Engertli, à marchandises, 16 kilogrammes de houille en été, 48 en hiver. Si le combustihle est de mauvaise qualité, la proportion s'élève à 1 1 kilogrammes pour les machines à voyageurs, jusqu'à 25 kilogrammes pour les Engertli.

On compte dans les frais de traction sur une dépense moyenne de 9o centimes pour le parcours kilométrique d'une locomotive : 66 centimes pour une Crampton, f lr ,20 pour une Engertli.

Une locomotive Crampton chargée prèle à partir pèse. . 27200 kil.

/ Eau. . 7000

Le Te.nder. î Le combustible 1500

( Véhicule 10200

Poids total 45000

Une locomotive mixte 20500

( Eau 4070

Le Texder. { Combustible 2200

( Véhicule 8000

Poids total 35000

Une locomotive Engertli 40000

( Eau 83000

LeTender. ) Combustible 2000

( Véhicule 12000

Poids total 62890

Quant au prix des moteurs, ou peut les résumer ainsi ;

Locomotive Slephenson à 4 roues accouplées 45000 IV.

— Crampton 55000

— Engertli 107000

Tender Slephenson 9000

— Crampton 11000

Une locomotive et son tender coûtent en moyenne 60,000 fi\; presque le double pour FEngerth.

Ou estime qu'une locomotive, après un parcours de 300,000 kilomètres, qu'elle réalise en dix ans environ, a besoin d'être reconstruite en partie, ce qui peut coûter de 30 à 40,000 francs.

Après la locomotive, la voie et l'exploitation. Le meilleur moyen de bien voir, c'est d'aller sur place. En route donc, et prenons notre billet.

Une première, Paris à Lauderneau, s'il vous plait î L'employé fait entendre un bruit sec et rapide, et échange votre argent contre un petit morceau de carton rectangulaire.

Le* billet porte imprimé d'avance les noms des lieux de départ et d'arrivée, la classe du wagon ; puis l'indication de la série et du numéro d'ordre. Le bruit sec que nous avons entendu tout à l'heure est celui d'un timbre que l'employé lait agir à l'aide d'une pédale : il marque sur le billet la date du jour et le numéro du train qu'où doit prendre.

Ces billets sont imprimés, découpés et comptés à la mécanique par des appareils ingénfeux, qui ont fait la fortune île l'inventeur, M. Lecoq.

La machine à découper livre 500,000 billets par jour, et la machine à compter 250,000.

Après avoir fait inscrire ses bagages on passe dans les salles d'attente.

Cinq minutes au moins avant l'heure du départ, on est admis dans les voitures. La curiosité a donc le temps d être arrêtée par quelques pièces du matériel, telle que les heurtoirs et les plaques tournantes.

Les heurtoirs sont la plupart du temps de gros cylindres de fer placés horizontalement, disposés à l'extrémité de la voie, tout près du trottoir ; leur extrémité porte un bourrelet eu forme de champignon. Si la locomotive à son entrée

206 DLXOU VERTKS ET INVENTIONS.

eu gare possèàe encore une certaine vitesse, ses tampons en venant rencontrer les heurtoirs amortissent le choc.

Fig. 8! — Coupe d'une plaque tournante.

Les plaques tournantes servent à manœuvrer les wagons, soit qu'on veuille les amener de la remise ou les y faire rentrer, soit qu'on veuille les faire passer d'une voie sur une autre. Un ne lait pas tourner un wagon comme un cahriolet,

Fig. 85. — Plaque tournante permettant de passer de la voie AB>ur la voie CD.

dans telle ou telle direction. La plaque tournante est là pour le diriger au point voulu. S'agit-il de passer d'une voie principale sur une voie secondaire qui la croise perpendiculaire-

ment, quatre ou cinq hommes d'équipe poussent le véhicule sur la voie de service jusqu'à ce qu'il soit arrivé à la bifurcation.

On engage alors le wagon sur une plaque circulaire supportée à son centre par un pivot. Cette plaque porte deux rails qui s'adaptent aux rails de la voie bout à bout. Le wagon installé dessus, il suffit d'exercer un petit effort pour que la plaque tourne d'un quart de cercle. Les rails tout à l'heure situés dans le prolongement de la voie principale, ont tourné avec elle et sont maintenant bout à bout dans le prolongement de la voie secondaire. Le wagon placé dessus est poussé en avant et roule sur la nouvelle voie.

Les plaques tournantes sont le plus souvent en fonte, quelquefois en bois. Nous n'avons considéré que le cas où les deux voies se croisent à angle droit ; on comprend qu'il suffit de combiner différemment les rails de la plaque tournante pour opérer les changements de voies obliques. Enfin, lorsqu'on a plus d'un changement à faire, on se sert de plusieurs plaques disposées convenablement.

Mais pendant que nous nous attardons sur le trottoir à examiner les heurtoirs et les plaques tournantes, l'heure s'avance.

En voiture î et les portières se ferment ; le coup de sifflet sort aigu de la locomotive. Le train s'ébranle. Quelques mots sur les wagons.

Dans les voitures ordinaires, l'essieu est fixe et les roues tournent à ses extrémités ; dans le wagon, l'essieu est mobile, la roue fixe. Les roues sont en fer et calées dessus. Et il ne saurait en être autrement, car si les roues étaient indépendantes, le moindre caillou sur le rail empêcherait l'une d'aller comme l'autre. 11 y aurait déviation et déraillement ; c'est pour la même raison qu'il est indispensable de rendre les essieux des roues absolument parallèles. Les essieux ont leurs extrémités polies. Ces extrémités, appelées fusées, tour-

nent dans des boîtes à graisse destinées à diminuer le frottement et à empêcher réchauffement. Ces boites à graisse,

dont les modèles varient beaucoup, ont une extrême importance dans le service ; car les fusées tourneraient-elles à sec,

le métal se gripperait, et l'essieu pourrait se briser. Ou ne se doute guère qu'une grande ligne comme celle de l'Est dépense pour ses boites à graisse et pour un matériel roulant de \ ,400 voitures, une somme moyenne de près de deux millions par jour.

Il existe un nouveau système de boite à eau qui pourrait bien remplir le même but très-économiquement, si l'on s'en rapporte aux bons résultats qu'il a donnés récemment sur la ligne de l'Est.

Un wagon est formé par deux parties distinctes, le train de voiture et la caisse.

Fig. 80. — Position des ressorts de suspension. B, Boîte à graisse, pp, Plaques de garde.

Le train de voiture consiste en un châssis ou cadre rectangulaire avec traverses pour lé consolider, reposant sur des ressorts qui eux-mémeR sont reliés aux boites à graisse. Ces boîtes sont maintenues entre des plaques de garde. Tout le système repose sur les roues.

Indépendamment des ressorts de suspension, se trouvent, entre les traverses des châssis, des ressorts de traction qui, par l'entremise de longues tiges, permettent l'attache des ' wagons les uns aux autres dans leur milieu, et sur leurs côtés, commandent ces tampons que tout le monde a remarqués. Ce mode d'attache évite les chocs au démarrage. Car les tampons venant à se heurter, les ressorts cèdent en résistant et le choc est à peu près annulé. Des chaînes de sûreté relient en outre chaque voiture dans le cas où l'accrochage du milieu viendrait à manquer. La caisse ne mérite pas de description spéciale. Tout le monde maintenant sait qu'elle varie d'élégance et de comfort suivant le prix des places, suivant sa destination et suivant les pays.

En France, nos wagons ont quatre ou six roues, comme en Angleterre. Aux États-Unis, en Allemagne, on leur donne quelquefois huit roues.

Une voiture de première classe, type du Nord, par exemple, pèse 5,240 kilogr. et coûte 10,000 fr.; une voiture de seconde pèse 6,200 kilogr. et coûte environ 6,000 fr. — Même prix à peu près pour les voitures de troisième classe, qui pèsent à vide 6,000 kilogr.;

Les voitures d'un train portent de distance en distance des freins, pour anéantir le plus rapidement possible la vitesse acquise. Bien que le mécanicien arrête la machine, le train lancé à toute vitesse pourrait, sans les freins, parcourir encore plus de 2 kilomètres. Avec le système actuel, y compris le temps de la manœuvre des freins, on n'arrête guère qu'après 1,000 mètres.

Les freins sont très-nombreux ; on en a fait de toutes les

façons et il n'est pas de jour que l'on en invente. Une pièce qui, convenablement rapprochée, vient frotter sur la pente de la roue où une semelle plate qui, au moment voulu, vient appuyer sur le rail et soulever un peu la roue, constituent les deux

CHEMINS DE FEH. 2U systèmes les plus usités. Depuis quelque temps ou voit fonc-

Fig. 87. — Frein Achard vu en dessous avec la chaîne tirant sur le levier du frein, quand le courant électrique ne passe plus.

tionner sur la ligne de l'Est un système de frein électrique,

dû à M. Achard, et qui nous parait réunir toutes les conditions désirées *. On arrête les express à 200 mètres.

Quelques personnes avancent encore l'opinion erronée que le meilleur des freins serait celui qui arrêterait un ttain instantanément. Il faut que Ton sache bien qu'arrêt instantané ou choc sont synonymes. Voici quelques chiffres qui convaincront les plus incrédules.

L'arrêt d'un train de marchandises parcourant 25 kilomètres à l'heure, soit G ,n ,94 à la seconde, produit sur les voyageurs le même effet que s'ils tombaient de 2 m ,456, hauteur d'un entre-sol.

Pour un train mixte, de 50 kilomètres, soit 8 m ,o3 à la seconde, le choc déterminé par l'arrêt instantané correspond à une chute de 3 m ,553, hauteur d'un premier étage.

Pour un train omnibus marchant à 40 kilomètres, soit H m ,88 à la seconde, le choc se traduit par une chute de 6 m ,295, hauteur d'un second étage.

Pour un train direct de 50 kilomètres à l'heure, soit 15 n, ,88 à la seconde, la chute correspondante atteint 9 m ,815, hauteur d'un troisième étage.

Pour un express de 60 kilomètres, soit 1 6 in ,6f> à la seconde, elle va jusqu'à i4 m ,159, hauteur d'un quatrième étage.

Ce n'est donc pas avec des freins de cette nature qu'il faudrait arrêter un train.

Dans les petites guérites en verre que tout le monde a dû remarquer sur quelques voitures, se trouvent les garde-freins qui, par un mécauisme de transmission, serrent les sabots contre les roues quand le mécanicien siffle aux freins. Comme la vitesse acquise dépend de la vitesse donnée par la machine et de la masse du train, on dispose d'autant plus de freins qu'il y a plus de wagons. La locomotive et le tender ayant par

1 Ganteries scientifiques, t. IV. année 1804

eux-mêmes le plus de masse, on place toujours un frein sur ce dernier.

Un arrêté ministériel a rendu obligatoire, en 1865, les communications entre les conducteurs et les mécaniciens. Sur la ligne du Nord, pour arriver à ce résultat, on s'était simplement servi d'une corde qui courait le long des voitures et que Ton tirait au moment voulu pour faire résonner une sonnette. Ce système primitif a été remplacé par le système Prudhomme, qui lui-même vient d'être simplifié. Une sonnerie électrique est disposée en tête et en queue du train, et l'électricité circule à l'aide d'un conducteur métallique qui suit le toit des wagons et est relié de voiture en voiture par un petit câble garni d'un enduit isolant que l'on accroche par un simple mousqueton quand on attelle les wagons. Le courant passe sans cesse, et par là et également par les roues et les rails ; c'est seulement quand un employé de service l'interrompt en pressant un bouton que les deux sonneries résonnent simultanément. Aussi, s'il arrivait une rupture d'attelage, les cables se rompraient nécessairement et les sonneries donneraient l'alarme. A l'aide de cette disposition, un voyageur pourrait toujours demander du secours au mécanicien. Il suffit de renfermer le fil électrique qui passe sur le toit' dans un globe de verre disposé à cheval sur une cloison de wagon, pour qu'en cas de danger réel le voyageur n'eût qu'à briser le verre et à casser le conducteur métallique ; immédiatement les sonneries joueraient. La rupture du courant ferait également sortir hors du wagon un disque indicateur qui indiquerait immédiatement aux employés quelle est la voiture qui demande du secours.

M. Bazin, d'Angers, a inventé un système analogue ; l'électricité passe par les chaînes de sûreté galvanisées, ce qui évite d'avoir encore à atteler les câbles comme dans le système précédent ; mais il est à craindre que les chaînes, après quelques mois d'usage, ne donnent plus passage au courant.

Nous préférons dans tous le.:, cas l'appareil Àchard, qui fournit les résultats précédents et fait manœuvrer en outre les freins avec une grande rapidité. L'Académie des sciences lui a décerné en 1865 un de ses grands prix.

De loin en loin, aux stations principales, le voyageur peut voir les appareils d'alimentation en eau des locomotives, des grues hydrauliques. Elles sont établies sur le bord de la voie et consistent en une partie cylindrique que l'on emplit d'eau et qui se termine à la base par un calorifère destiné à chauffer l'eau l'hiver pour l'empêcher de se congeler. Deux bras avec tuyaux pendent de chaque coté du cylindre et tournent d'un angle droit pour se raccorder avec le tender quand une machine fait de l'eau. Les cylindres ont 5 mètres cubes, capacité ordinaire d'un tender. On voit aussi dans les gares des colonnes en fonte munies de bovaux, mais sans réservoirs. L'eau arrive à ces appareils par des conduites souterraines ; ils offrent deux inconvénients : l'eau gèle en hiver et la longueur du parcours rend lente l'opération du remplissage.

Enfin sur quelques lignes et dans les entrepôts on établit de plus grands réservoirs enfermés dans de petits bâtiments déforme rectangulaire, quelquefois circulaire ou polygonale.

Quant à la voie, elle mérite elle-même une courte description; la chaussée une fois nivelée convenablement est bombée, pour faciliter l'écoulement des eaux, puis consolidée par une couche de ballast. Le ballast offre une composition différente suivant le pays et les lignes de chemins de fer. En général, c'est une substance dure et perméable à l'eau. On emploie fréquemment du sable, niais il convient alors qu'il ne soit pas trop argileux : autrement la pluie le réduirait en boue ; les autres substances dont on se sert comme ballast sont des pierres concassées, des briques pilées mélangées avec des laitiers, de la craie et de la houille. Pour opérer

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le ballastage, on établit sur une moitié de la route des rails provisoires : des wagons apportent le ballast qu'on étend sur la moitié libre, qui reçoit ensuite les rails définitifs. Cette portion de voie achevée sert au ballastage de la portion parallèle.

Les rails ont d'axe en axe 1 ,u ,50. Ils sont généralement posés sur des traverses en bois, système dont l'emploi remonte au dix-septième siècle, et qui n'a d'autre inconvénient que de coûter fort cher. Dans les mines de Newcastle, les rails reposaient sur des traverses. Plus tard, on songea à simplifier ce système en soutenant les rails de distance en distance sur des dés en pierre.

Il est cependant en général préférable d'avoir recours aux traverses et surtout sur les terrains de remblai, parce que le tassement de ce terrain et par suite l'abaissement des rails étant inévitable, il est bien plus facile de relever une voie posée sur des traverses qu'une voie posée sur des dés.

A joutons que les traverses maintiennent toujours le parallélisme des rails, ce que ne sauraient faire des dés indépendants l'un de l'autre.

Les traverses sont en bois de chêne, de pin ou de hêtre ; placées sur une première couche de ballast on les recouvre d'une seconde couche, après la pose des rails. Une traverse en chêne peut durer une douzaine d'années; les autres bois se putréfient beaucoup plu» vite par l'humidité. H importe donc de choisir la partie la plus résistante des bois, de rendre la traverse aussi imputrescible que possible et de lui donner la forme la plus avantageuse.

On doit rejeter la partie du bois appelée aubier ; car elle s'altère plus facilement que le reste. Entre toutes les formes, la forme équarrie paraît la meilleure : les traverses triangulaires sont peu stables et les traverses demi-cylindriques ont l'inconvénient de conserver l'aubier.

Plusieurs procédés sont en usage pour prévenir l'altération du bois. On injectait dans le tissu ligneux , il y a quelque»

années, le sublimé corrosif', le bichlorure de mercure, mais on a dû y renoncer. Celte substance était cbère, et il arriva que des ouvriers se firent des blessures en introduisant dans les ebairs des éclats de bois imbibés d'un poison énergique.

Les autres substances qui remplissent le même but sont la créosote, le sulfate de fer, le chlorure de zinc, le mélange de sulfure de barium et de sulfate de fer ; enfin le sulfate de cuivre.

Sur le chemin de fer du Nord on emploie uniquement le procédé de M. Boucherie. Il consiste à pratiquer un trait de

Vu. 88. — Procédé Boucherie pour la conservation des bois, pompe puisant le sulfate de cuivre pour le monter à la hauteur convenable

scie au milieu d'une pièce de bois de hêtre de la longueur de deux traverses. Une mèche en corde est introduite dans cette ouverture, et, par un phénomène de capillarité, elle conduit jusqu'à l'intérieur de la pièce de bois la dissolution

de sulfate de cuivre contenue dans un réservoir. Le liquide remplace bientôt la sève, après l'avoir chassée par les deux bouts.

Fig. 89. — Pièce do bois munie tic sa corde -conductrice de la dissolution et alimentée par la rigole établie sur chevalet. La séve repoussée par le liquide s'échappe par une extrémité.

Fig. 90. — Pièce de bois préparée pour recevoir l'action de la dissolution cuivreuse.

On commence sur plusieurs lignes à carboniser tout simplement la partie superficielle du bois. On concevra au reste toute l'importance que Ton attache à la bonne conservation des traverses, quand nous aurons dit que les compagnies en ont enfouis dans le ballast pour une somme qui atteint eu - France deux cents millions dé francs renouvelables tous les douze ans.

Un rail est une bande de fer fixée aux traverses par des pièces de fontes appelées coussinets. Les rails, ainsi que les pièces qui les fixent affectent diverses formes, dont nous signalerons quelques types.

Le premier genre de rail employé au chemin de fer de Saint- Etienne, est le rail à simple champignon. Le cltampignon est le bourrelet supérieur qui supporte les roues, le coussinet

consistait eu une semelle fixée par des chev illes aux traverses et surmontée de deux joues latérales destinées à maintenir le rail. Une saillie inférieure du rail s'emboîtait dans une cavité de l'une des joues, tandis qu'il était fortement callé |>ar un coin de bois chassé entre la. partie intermédiaire et l'autre joue.

On a employé ensuite le rail à double champignon, c'està-dire portant un bourrelet à la face supérieure et à la face inférieure. Ces rails ont l'avantage de pouvoir faire double

emploi; quand l'un des champignons est usé, on retourne la pièce, et l'autre champignon est mis en contact avec les roues.

Fig. 91.— liuil à double champignon.