TOTAL
Sans détente, ni condensation.
San? détente, à condensation..
A détente, sans condensation.
A détente et condensation. . .
A l'aide de ces tableaux, on déterminera facilement les poids des différents métaux qui entrent dans une machine quelconque k balancier, et par suite le prix de la machine (410).
M. Jullien pose ce résultat remarquable, que le poids total des machines, par cheval, est k peu prés constant, quelle que soit la puissance, et égal à
G00 kilog. pour les machines sans détente ni condensation ;
700 pour les machines A détente sans condensation;
800 pour les machines à condensation arec ou sans détente.
Pour les machines horizontales, le même auteur donne les poids moyens relatifs suivants : '
Fonte.
Fer et tôle.
Cuivre.
Machines i balancier. . .
Machines horizontales. . .
A 12. Modèle de traité à forfait pour la construction d'une machine à rapeur.
Entre les soussignés :
M. A... , filatcur 1,.., domicilie A..., et M. U..., constructeur de machines, domicilié A... , rue...,
K été convenu ce qui suit :
Art. 1". M. B... s'engage A construire pour M. A..., qui l’accepte, une machine A vapeur avec son générateur, sa cheminée et tous les accessoires et agrès, le tout monté, mis en place et essayé avant la livraison Cette machine, destinée A mouvoir la filature de M. A... , sera conforme au plau d'ensemble anneié au présent traité et remplira les conditions suivantes :
4* Sous la pression de 6 atmosphères accusée par le manomètre dans la chaudière et sous une détente commençant au quart de la course du püton, la machine devra donner au moins 400 chevaux de force, comptés au dyoamomélre sur l'arbre de l'usine au point x du plan ci-joint ;
5“ La machine donnera très-uniformément 3G tours d'arbre par minute sans secousses ni points morts sensibles ;
3" La vapeur sortant du cylindre pourra être A volonté, ou bien déchargée dans l’atmosphère, ou bien conservée et emplojée dans l'usine;
4" Le générateur aura au moins 440 mètres carrés de surface de ehaulTe divisée en trois chaudières, dont chacune pourra être au besoin isolée des autres et vidée pour être nettoyée;
6d La machine et la chaudière seront installées d'une manière commode, arec toute facilité de visite et entretien . dans le bâtiment qui existe actuellement contre l’usine de M. A..., et que M. U... déclare connaître. Celle installation aura lieu de manière à ce quil n’en résulte aucunes secousses ni vibrations pouces bâtiments voisins et sans compromettre leur durée. w
Art. 2. La consommation garantie sera par heure de ... kilogrammes de bouille de qualité ordinaire. Le prix ci-après stipulé sera réduit de... francs par 50 kilogrammes excédant par heure celle consommation, et augmenté au contraire do ...francs par 50 kilogrammes brûlés en moins do la consommation garantie.
Art. 3. Le constructeur garantit que l’appareil sera loyalement exécuté dans toutes ses parties avec des matériaux de bonne qualité sans cale ni pièces de remplissage , c’est-à-dire exempt de tout vice de construction, et qu’il fonctionnera pendant ... années, une ordinairement, sans autres réparations que celles provenant de l’usure habituelle cl des avaries survenues par force majeure. Il s’engage en outre, pendant ... mois, à dater do commencement du service, à faire toutes les réparations nécessaires, sauf celles qui surviendraient par force majeure.
Art. 4. Les agents et ingénirursde M. A... auront en outre toute liberté de suivre et surveiller l’exécution des travaux dans les usii.es du constructeur.
Art. 5. Les appareils ci-dessus seront mis en place et prêts à fonctionner le ... sous peine do ... francs par jour do retard , lesquels seront imputés sur le premier payement échu.
Art. 6. Le prit est fixé à forfait pour la machine et le générateur complets et en place, à la somme de ... francs, sans que les parties puissent prétendre aucune réduction ni augmentat on, même pour les modifications que croirait devoir apporter le constructeur ou qui seraient consenties pxr lui. Le prix des fondations pour la machine, la cheminée, le générateur et tous les accessoires, ainsi que les réparations à effectuer aux bâtiments , sera payé suivant état, d’après les mémoires, sauf vérification i*il y a lien.* ’ •
Art. 7. Le prix ci-dessus sera payé à la caisse de ... et sous la réserve de l’art. 2, savoir :
4/4 sur-le-champ, à titre d’arrhes;
1/4 à l'achèvement de* travaux cher le constructeur;
1/4 à la mise en place complète dans l’usine;
4/4 après la garantie de ... mois.
Art. 8. En cas de contestations, elles seront jugées psr le tribunal de commerce de ... Pour la signification des .actes cl la réception de leur correspondance, les parties élisent domicile aux adresses ci-dcssus, et elles conviennent que l'enregistrement des présentes sera à la charge de celui qui nécessitera celle mesure.
I ait double à ... , le ... ,
Signatures des parties.
Très souvent la cheminée cl le fourneau ne sont pas à la charge du mécanicien, *ui fournit seulement la machine avec sa roue ou poulie de commande, et la chaudière munie de tous ses accessoires tels que robinets, tube indicateur du niveau, sifllet Ool— inir, sonpapes de »rtreté, manomètre et tuyauterie complète, en limitant à 3 mètres la longueur du tuyau <féch*ppe«utnt de la vapeur. Les accessoires du roorneau tel» <|»e grille, sommiers, plaques de fonte, porte»..,, sont A la charge de l’acquéreur, ou so®t fournies par le constructeur à ... francs le kilogramme. Dans ce cas, ou modifié es conséquence l’arliclc I” do traité.
BATEAU A VAPEUR
BATEAUX A VAPEUR
415. Force d'impultion. La forro nécpssaire pour faire avancer n.n bateau dans une eau tranquille d'un espace indéfini est
r force qui sollicite le bateau dans la direction du mouvement , en nnilés de 1000 Itilog. (34); ' ■
A mai ife-couple (plus grande seclion transversale de la partie plongée du balcatr,
en mètres carrés ;
T vitesse du bateau, en mètres par seconde ;
A coefficient très-variable dépendant de la forme du bateau.
k = 1,10 quand le bateau est un prisme rectangulaire droit dont la longueur est égale à cinq on six fois la largeur.
A = t quand la proue ( avant du bateau) est disposée comme dans le cas precèdeiil , et que la poupe (arrière du bateau) est formée de deux plans Verticaux inclinés i 43 • avec l’axe du bateau. Dans les applications aux bateaux ordinaires, on peut supposé-, sans crainte d’erreur sensible, que la diminution de k, duo i la poupe, est égalé à bit) environ de la valeur 1,10 qui convient au prisme.
Si les plans verticaux inclinés sont places sur la proue du bateau prismatique, au lieu de l’étre sur la poupe comme dans le cas précédent , les angles de cea plana avec l’axe du bateau étant successivement :
les valeurs respectives de A sont
En ajoutant une poupe, les elles deviennent respectivement
vakurs précédentes de k diminuent de 1
;1 Ode 1,
Une proue cylindrique à axe vertical réduit la râleur 1,10 de A à MOX — = 0,37. '
En ajoutant une poupe, on a A= 0,46.
Si la proue est formée par les prolongements des faces latérales du prisme, et limitée en dessous par un plan incliné i 43* arcc Chorizon , on a A = 1,10 X 0,53 = 0,003 ; quand le plan est incliné 1 2.>"26’ a l’horizon , on a 4 = 1,10X0,43=0,473. En Ajoutant une poupe , ou aurait dune respectivement , pour les doux proues ptccédénies, k = 0,493 et k = 0,363.
Pour les grands vaisseaux, on est arrivé i réduire k i 0,22 ou 0,24.
Pour les bateaux à vapeur, arcc les formes arrondies en tous sens qu'on lenr donne, k varie de 0,16 à 0,18; en Amérique, on est même arrivé A avoir 4=0,12.
Dans des essais plus récents, il paraîtrait que l’on serait parvenu A réduire la valeur de A i 0,05 cl même à 0,045.
Les valeurs de A augmentent quand la seclion de l’eau n’est pas très-grande, en largeur et en profondeur, par rapport i A.
414. Travail moteur absorbé en une seconde par la marche <Tun bateau. Ce travail étant représenté par Tuy on a
V eipicc parcouru pir la puissance F rn une fccondr.
Les autres lettres ont les mCmcs significations qu'au n* 413.
Cette formule fait voir que pour un temps donné le travail moteur dépensé est proportionnel au cube de la vitesse du bateau; mais l’expérience prouve que ce n'est que pour des vitesses qui ne dépassent pas 4 mètres par seconde; au-dessus de cette limite, des expériences montrent que le travail croît dans un rapport inférieur a celui du cube de la vitesse, ou que la puissance F croît dans un rapport inférieur à celui du carré de la vitesse.
Pour un espace parcouru É, le travail dépensé par le moteur est
3T'„ = FE = k 4- E.
Formule qui fait voir que, pour un même espace parcouru, le travail dépensé est proportionnel au carré de la vitesse du bateau.
4Id. Impulsion au moyen de roues à palettes. Représentant par F' la résistance que l’eau oppose au mouvement des palettes, on peut l’exprimer par une formule analogue a celle du n“ 413; mais Coriolis, en supposant que toute l’eau est frappée par les palettes, et en tenant compte des bouillonnements, a posé la formule suivante, qui s’écarte moins de la pratique :
aV
a scelion de* roues à palettes, ou plutôt surface d'une aube, s'il o’y a qu'une roue, et surface de deux aubes, 6’il y a deux roues ;
V vile* se du bateau ;
v • vitesse de rotation du centre de gravité des palettes;
(t*. — V) vitesse avec laquelle les palettes frappent l’eau;
h' coefficient dont la valeur varie de 1 à 1,35 lorsque l'eau est calme; les valeurs 1 à 1.10 s'appliquent aux palettes fixes, et celles 1,35 cl môme 1,30 aux palettes articulées ou mobiles. Les vagues augmentent la valeur de k\
Quand le mouvement du bateau est arrivé à l’uniformité, la résistance que l’eau oppose au mouvement des roues est égale à celle qu'elle oppose au mouvement du bateau; on a donc (413).
F = F’ ou
d'où l’on tire
k'av
l.'a + AA’
ou v
Vj^a-t-A-A)
BATS AUX A VAPEUR
Formule qui fait voir que la vitesse V du bateau est proportionnelle à la vitesse de rotation » des palettes, et que si la section a des palettes est très-grande parrapportau maître-couple A, on aV = r; mais que dans le cas contraire, comme cela a toujours lieu dans la pratique, on a V < u.
416. Travail moteur absorbé par seconde pour communiquer la vitesse relative aux palettes. En représentant ce travail par Vp, comme v — V est l’espace parcouru par la résistance F' en une seconde, on a
T, = F'{v-V) = Lj || (c — V}(» — V)=A' || (v — V)*.
417. Force de la machine d'un bateau recevant son impulsion au moyen des roues à palettes. Le travail moteur Vm produit pur la machine en une seconde est égal au travail Vu absorbé par la résistance que le bateau éprouve à avancer (414), et qui est le travail utile, plus le travail Vp absorbé par la résistance que les roues éprouvent à se mouvoir (416), et qui est le travail perdu ; on a donc
A Vs nV
Vm=Vu+Vp=k^- + k‘ || (u-V)’, ou, en remplaçant» par sa valeur (1), n* 415, et en transformant.
Cette formule est d’accord avec la pratique et donne exactement la force de la machine pour des vitesses V qui ne dépassent pas 4 mètres par seconde; au-dessus de cette limite, la force de la machine est moindre que celle donnée par la formule.
418. Rapport du travail utile au travail perdu. Ce rapport ost
Vu FV V
Vf ~ F’(» — V) ~ (v — V)'
Expression qui fait voir que ce rapport est d’autant plus grand que v — V est plus petit, c’est-à-dire que la vitesse du bateau diffère moins de celle des palettes, et qu’il serait infini, c’est-à-dire que le travail perdu serait nul, si les palettes ne pénétraient pas dans l’eau; car alors on aurait » — V = 0.
Ayant
F = F' ou A-^=A-'||(»-V), (415)
d ou Ion tire = -j-r.
on a donc aussi
Tu A* a
Vf k X A’
Kvprcssion qui fart voir que le rapport du travail utile au travail perdu est d'autant plus grand, que la section a des palettes est plus grande par rapport au maître-couple A.
Tour les bateaux voyageant sur mer, le rapport du maître-couple à la section des palettes varie , d'après M. Campaignac, de 4,5 à 7, suivant que la force de la machine varie de 12 a 220 chevaux, et il est moyennement de 6.75 pour les bateaux de 80 à 200 chevaux. Sur les cours d'eau, ce rapport varie ordinairement de 3,5 h 4, et il est encore moindre pour les petits bateaux de rivières.
•Sur la haute Seine, le tirant d’eau des bateaux à vide, c’csi-a-dirc la profondeur à laquelle ils plongent, varie de 0"',27 à 0“,30; sur la l.oire et la Moselle, il est de U“,22 seulement. Pour les bateaux de 40 chevaux environ, le tirant d’eau varie de 0",40 à 0“,50.
Supposant b = I,A = 44’ = I et k— 0,17, on a
rH
4x0,17 = ~fx ~0,68’
et
(Je qui fait voir que le travail utile T„ étant représenté par 1, le travail perdu Vf l'est par 0,68, et le travail moteur Tm par 1,68.
M. Colladon, dans des expériences faites a ticncvc, a trouvé que le travail perdu était les 0,33 du travail moteur pour un bateau , et les 0,'il pour un autre; c'est un peu moins que ne l’indiquent les rapports précédent».
AID. Calcul de la force d'une machine de bateau. Supposons que l'on a V = 3“, 25', 4 =0,17, A' = 1 et A = 4a.
Remplaçant les lettres par leurs valeurs dans la formule
on a T„ = —,9^°— x A (I + 0,68) = 0,5À.
Si l'on suppose A = 1”',00, on aura T. = 0,5 de grande unité dynamique,' ou
r«= x = 6,67 chevaux-vapeur.
Ainsi, chaque mètre carré de section du maître-couple exigera 6, *7 chevaux de force ; ce qui donne, pour un bateau de petite navigation, de 150 tonneaux et de 21 métrés carrés de maître-couple,
Vm = 6,67 x 24 = 160 chevaux.
BATEAUX A VAPEUR
Avaut la construction des bateaux de 430 chevaux que lit exécuter le gouvernement français en 1845, on n’avait encore établi en France que des bateaux de 230 chevaux au maximum; en 1831, on a construit le vaisseau à hélice le Napoléon, de 1000 chevaux ut de 90 canons ; et en 1835, le vaisseau la Bretagne, de 130 canons et de la force de 1200 chevaux.
420. Travail moteur nécessaire pour faire remonter ou descendre une riviirepar un bateau. L’expression de ce travail est analogue a celle donnée pour uue eau tranquille (417); ainsi un a, quand le bateau remonte,
Tm
AA
h vilesM de l'iuu pir seconde;
Les autre; lettres Ont les mOrne; significations qn’aui n*' 413 et 445. (V + m) vitesse relative do bateau par rapport 4 l’eau.
Quand le bateau descend, l’expression de ce travail devient
(V— «) vitesse relative du bateau psr rapport i l’eau.
421. Bateau sur un canal. Comme la section d'un canal est assez faible, l'espace occupé par le bateau la diminue sensiblement; ce qui augmente la vitesse relative de l’eau de chaque côté du bateau, et par suite le travail moteur (420). Afin que la vitesse du bateau ne soit pas diminuée par ce surcroît de vitesse relative, on augmente un peu la vitesse des rones à palettes.
422. Impulsion au motjen des rôties à hélices. Toutes les formules posées aux n” 413 à 418 sont applicables aux bateaux à hélices; seulement, alors, la. vitesse de rotation v est la vitesse de l'hélice dans le sens du mouvement du lmteau, c'est-k-dire la vitesse de rotation d’un point quelconque de la roue, multipliée par le rapport entre le pas de l’hélice et la circonfèrance décrite par ce point, a est la surface de la base du cylindre circonscrit a l'hélice, moins la section de l’arbre; c’est rit’, en négligeant cette section et en désignant par R le rayon du cylindre (430).
Les hélices sontcomplétementnoyécs, ce qui les rend avantageuses pour les bâtiments de guerre et dans le gros temps; on les place k l’arrière du bateau. Leur surface doit être lisse et leurs angles bien aigus ; on les coule en bronze, et toute la roue d'une seule pièce,
■Son
