IJ

tS.uoo.ooo

19 784.000 JO.76G.OOO

kilog.

4,ïa 3,95

En employant les machines de Watt.

à une pression sensiblement supérieuru

à celle de la simple atmosphère, on est

parvenu à leur faire produire un efloi

utile représenté paï" ' *

Ëfie!s utiles des macbines de Woolf.

Il est juste de remarquer qiiè, dans les machines de Woolf, l'effet utile diiitlhue avec le temps , par les déperditions de force qui proviennent de l'usé des pistons, des soopapes et des cylindres. Maïs une telle diminution de force ne nous semble pas aussi considérable qu'on aurait pu le croire, et laisse to^ujours à ces machines un avantage remarquable. Onpéuten juger par le tableau suivant, des produits de la moins avantageuse des deux £;randes machines établies d'après le système de Woolf.

Mois, Produits.

Mai i8i5 49*9^0*^3^ liv. clçv àuupied.

Mars i8i6 48.431.702

Avril i8ï6 44-000.000

Mai 1816 49«5oo.ooo

Juin 1816 43*000.000

On voit : i°. que le mois de mai dès deux années donne un produit presque identique; ^ 1^. que , même en prenant le produit du mois de juin 1816, comme la valeur ordiiiairé du travail à cette époque, il en résulte qu'après treize mois de travail, le produit d'une machine construite suivant le système de Woolf, présente encore un avantage d'au moins 3o poiu* cent sur le système de Watt perfectionne , et en supposant que l'on employât les machines de Watt avec une pression sensiblement supérieure à celle d'une simple atmosphère*

Les chaudières dont Woolf fait usage sont nécessairement différentes de celles qui servent à des machines où la vapeur ne doit être produite qu'à une pression peu différente de la simple pression de Fatiirioôphère. L'eau qu'il veut vapo* riser est placée dans de petits cylindres ou tubes de fer coulé , que l'on appelle des tubes bouiU leurs. Ces tubes, placés dans une position horizontale, sont immédiatement exposés à l'action de la flamme. Ils offrent une communication par laquelle la vapeur peut s'élever et se rendre au petit cylindre. On emploie un nombre de

438 DYNAMIE.

tubes bouilleurs d'autant plus grand que la force de la machine est plus considérable. II est facile de voir pourquoi Woolf emploie plusieurs tubes bouilleurs d'un diamètre peu considérable, au lieu d'un seul grand cylindre. C'est parce que la force des cylindres métalliques, pour résister à la pression d'un fluide élastique qu'ils contiennent , est en raison inverse du diamètre de ces cylindres.

Il est essentiel de faire ces tubes avec de la fonte de fer parfaitement douce et qui soit d'une égale résistance dans toutes ses parties, afin qu'on n'ait pas à redouter de rupture.

Il ne faut pas croire non pliis qu'on puisse donner une épaisseur indéfinie aux tubes bouilleurs. L'expérience a fait voir, en effet, lorsqu'on dépasse une certaine épaisseur , que l'expansion de la surface intérieure qui , par l'effet de la chaleur, ne devrait être que simplement égale à l'expansion de la surface extérieure, ne. peut pas l'être par l'effet de la forme cylindrique, et que la surface extérieure doit finir par se crevasser, quand l'épaisseur du cylindre dépasse certaines limites.

Dans la pi. XII, les fig. a, 3 représentent la coupe longitudinale et la coupe transversale d'une chaudière en fonte , avec deux tubes bouilleurs B , B , et son fourneau. CC ^ . chaudière composée de deux pièces se réunissant au moyen

des brides intérieures A ; T, trou de l'homnie ; V, tubulure du tuyau d'alimentation; /, tubulure du tuyau à vapeur; S, soupape de sûreté; B , tube bouilleur communiquant , par les tubulures a , a, avec la chaudière ; F, foyer.

M. Edwards , associé de Woolf, a introduit en France et fabriqué des machines à vapeur qui réunissent le double effet de celles de Watt, à la haute pression de celles de Trevithick. Ses chaudières ressemblent à celle dont nous venons de parler. Il emploie le condenseur , et les injections ont lieu comme dans les machines de Watt , à double effet.

11 a construit pour M. Richard, une machine de ce genre forte de six chevaux , ou trente-six * dynames; elle sert à faire mouvoir des cardes à laine grasse. Elle remplace un manège à quatre chevaux pour le service duquel il fallait tenir douze chevaux disponibles.

Dans cette machine, le fourneaa est placé en debors : il consume sa propre fumée. Deux pistons à garniture métal' iique , deux robinets et deux soupapes suffisent pour diriger la circulation de la vapeur qui fait aller la macbine. Un balancier en fonte est porté par quatre colonnes disposées en pyramide quadrangulaire. A Tune de ses extrémités , il reçoit le mouvement de la tige des pistons par l'intermédiaire d'un double parallélogramme ; il communique ce mouvement à la pompe à air renfermée dans le conden- * seur. Cette pompe, en élevant l'eau froide d'un puits, dispense de Temploi d'une bâche ou réservoir. Le b^lau-

44o DYNAMIE.

cier communique aussi son mouvement à la manivelle de l'arbre du volant, par l'intermédiaire d'une bièle. Cet arbre communique son mouvement de rotation au modérateur, qui gouverne le robinet d'admission de la vapeur ; apx deux soupapes d'écoulement de la vapeur, lesquelles sont fermées par un double ressort , et s'ouvrent alternativement au moyen d'un va et vient , résultant d'un mouvement de rotation foi*t- ingénieux pour mettre la vapeur en communication avec le condenseur. C'est à l'arbre du volant qu'on adapte l'arbre qui imprime le mouvement au3^ cardes à laine.

Apres que la petite pompe. alimentaire a fait passer dans la chaudière la quantité nécessaire d'eau chaude sortant du condenseur , quantité qu'on peut régler à volonté , le surplus s'écoule dans la rue.

Les deux cylindres de vapeur (inégaux en diamètre) sonf renfermés dans une même enveloppe de fonte, et continuellement envh'onnés d'une vapeur qui les entretient au même degré de chaleur que l'intérieur de la chandière.

La garniture métallique des pistons est composée de plusieurs segments de cercle de cuivre , pressés de dedans en dehors , par des ressorts à boudin, contre les parois intérieures des cylindres à vapeur. Cette garniture, par sou frottement , polit l'intérieur des cylindres plnt&t qne de les user, à cause de son peu de pression latérale. Au contraire , les garnitures ordinairement en usage les détériorent k In longue , et nécessitent un renouvellement fréquent et dispendieux. M. Edwards assure que les pistons à garnitnn* métallique peuvent travailler pendant plusieurs années, sans qu'on ait besoin d'y faire aucune réparation. U en résulte une grande économie dans l'entretien de la madiine.

Il r^gne une parfaite harmonie dans le jeu des robinets, ainsi que dans celui des soupapes d'écoulement pour la condensation , lesquelles sont placées dans une boîte à va-

QUATOftZIÈlUE LEÇON. 44^

peur, d'une saïAe pièce de fonte , adaptées latéralement près da sojnmçt de TeiiyelQ.ppe de9 deux cyUadres à vapeur.

MM. Aitkin et Steel ont ingénieusement modifié le système de Woolf , en employant trois cylindres au lieu de deux, avec un fourneau fumivore à foyer tournant que nous avons représenté pi. XIII , fig. 2 , 3.

La fig. a représente le plan de la grille G tournant sur un axe horizontal. I7n cône métallique C , lequel est garni ds dents obliques ou spirales , sert à faire tomber régulièrement le poussier de charbon , comme ua<e noix de moulin pour la farine, dans une trémie LT, ûg. 5. Il suffit , par conséquent, de charger de temps à autre la trémie en L , au-dessus du cône. Le mouvement même de la machine à vapeur fait tourner ce c6ne , descendre le charbon , et tourner la grille G , qui reçoit uniformément du combustible sur tout son pourtour.

Passons maintenant aux machines à haute pression d'Olivier Évans et de Trevithick.

Olivier Évans ainsi que Woolf s'étaient exagéré la puissance méchanique de la vapeur pour les températures élevées. Ils en concluaient des avantages beaucoup trop grands par l'emploi de la Vapeur 9 dans les machines dites à haute pression. Mais , en réduisant de beaucoup' les évaluations d'Évans , le système que cet homme ingénieux a produit n'en reste pas moins très-important , sous le point de vue de l'économie du combustible : surtout dans

les machines loco-motives où il importe que la T. III. — DfMAM. 56

44^ DYNAMIE.

machine ait très-peu de poids comparativement à sa force. Évans a fait paraître un manuel du méchanicien constructeur de machines à vapeur, dans lequel il expose ses principes et ses moyens de construction.

Évans propose d'employer, pour chaudières, deux cylindres semblables à ceux qu'on a représentés c, C, ûg, 5, pi. XIII. L'un des cylindres se trouve placé dans l'autre, un peu aa- dessous du centre du premier , quand ils sont couchés horizontalement. Oh laisse ainsi la place nécessaire pour la formation de la vapeur au-dessus de l'eau qai doit couvrir entièrement le cylindre inférieur. La longueur des deux cylindres est la même , et fous deux doivent être fixés aux mêmes fonds. On fait le feu dans le cylindre inférieur qtfi se trouve totalement entouré d'eau. Enfin, le système est enclavé dans une maçonnerie , et le tuyau qui comoHinique à la cheminée, conduit la chaleur dans le cylindre extérieur qu'il frappe immédiatement sous toute sa longueur. Évans emploie pour ses chaudières la meilleure tôle de fer; il ne fait les fonds en fonte douce qu'en s'assurant que ces fi)nds ne puissent avoir aucun contact immédiat avec le feu.

La machine à vapeur peut être construite d'après un système semblable à celui de Watt; pourvu que le régulalateur soit arrangé do telle manière, qu'au moment où. le piston s'élève au terme de sa course , une soupape s'ouvre afin de laisser pénétrer dans le cylindre une petite portion de vapeur qui !"• blige à descendre. Ceîtc soupape doit se fermer dès (jirelle a laissé passer une quantité de vapeur telle que, dilatée jusqu'à la pression d'une atmosphère, elle ait obli|;é le piston à descendre au point le plus bas de sa course. A l'extrémité inférieure du cylindre/ une

autre soupape permet d'introduire une petite- quantité de vapeur élevée à utie haute pression et suffisante pour faire remonter le piston jusqu'au point le plus haut de sa course. Le terme de la détente de la vapeul- étant toujours un peu supérieur à la simple pression de l'atmosphère , l'expérience seule peut indiquer Cd qu'il faut de vapeur élevée à. une haute pression déterminée, pour que cette vapeur, par sa détente , remplisse un espace donné, en se réduisant à une autre pression déterminée.

Évans rapporte qu'une chaudière , dont k fourneau consomme 35 kilogrammes et quelque chose de charhon par heure , et qui porte un robinet dont l'ouverture est suffi-< santé pour laisser échapper la vapeur dans le vide , à la pression d'une simple atmosphère, imprime à cette vapeur une vitesse de 4o6 mètres par seconde.

Quand Évans veut employer une pression de 8 atmo« sphères , il trouve qu'il suffirait , à la rigueur , de laisser entrer de la nouveUe vapeur dans le cylindre ou par.le piston , jusqu'au moment où ce piston a parcouru la huitième partie de toute sa course ; la grande condensation suffit pour qu'elle se dilate d'elle-même , en poussant le piston et faisant jouer la machine jusqu'au bout de la course de ce piston. Néanmoins Évans établit ses calculs sur l'hypothèse qu'on laissera entrer de nouveUe vapeur dans le piston jusqu'au moment oà le piston aura déjà parcouru le quart de chaque course nouvelle.

Pour alimenter la chaudière, Évans emploie une petite pompe foulante qui répare les pertes de l'évaporation. Si cette eau n'était pas déjà fort-chaude , elle ferait éprouver une diminution considérable à la température intérieure de la chaudière. C'est pourquoi l'on construit une petite ch.audière à coté de la grande ; on la chauffe, soit en y faÂsant passer la vapeur qui sort du cylindre delà machine, tcit en

444 DYNABIIB.

y faisant passer le tnjan de chaleur qni conduit à la cheminée , après qa'il a quitté la grande chandière.

Avec celte disposition, la petite pompe alimentaire tire, l'eau froide d'un puits, d'un réservoir on d'un cours d'eau, pour la refouler dans la petite chaudière, qui reste tonjours pleine , quoiqu'^e fournisse constamment à la grande chaudière par un tujan de communication..

Lorsque Évans a fait usage du condenseur de la vapear, il s'est occupé des moyens d'éti perfectionner le jén.

Dans la machine de Watt, une partie de l'eaa quia servi à la condensation et qu'on retire par une pompe aspirante , est refoulée dans la chaudière , afin de l'alimeiiter. Comme l'injection nécessaire pour condenser la Tapeur introduit constamment de nouvelle eau dans le condenseur, et que cette eau est continuellement renvojFée^à la chandière , le dégagement de l'air contenu dans cette eau est continuel , ainsi que le dépôt des matières que l'ean tenait en dissolution , et qu'elle dépose au fond de la chaudière lorsqu'on la vaporise. Ce sédiment forme une croûte noa conductrice de la chaleur; ce qui fait brûler le métal de la chaudière et en abrège beaucoup la durée. Ajoutons qu'il en coûte du temps et de l'argent chaque fois qu'on veut nettoyer le fond de la chaudière , opération qu'il ne faut que trop souvent répéter. Voici comment Évans ohrie à ce» inconvénients. Il plonge dans l'eau froide, qui entoure le condenseur, un vaisseau en métal muni d'un réservoir d'air. L'eau contenue dans le vaisseau est forcée par l'^asticité de cet air à former un jet continu qui pénètre dans le condenseur. La pompe de dégorgement qui retire l'air et l'eau chapdde par le fond du condenseur, renvoie au vaisseau d'injection autant d'eau qu'il en peut contenir; le reste de l'ean qui ae trouvait dans le condenseur est forcée par la même pompé de dégorgement d'entrer dans la chaudière alimentaire, aprèe

QUATORZldSlIE LEÇON. 44^

avoir laissé échapper Tair par une ouveitarç à soupape , pratiquée vers le haut d'un réservoir d'air préparé à cet effet sur le passage de l'eau, depuis le condenseur jusqu'âi la chaudière alimentaire. On introduit l'eau de condensation par une extrémité du vaisseau d'injection , tandis qu'elle sort par l'autre extrémité, afin qu'elle puisse se refroidir et devenir propre à la condensation. Par là, l'on évite l'introduction de toute eau nouvelle , et l'on continue de faire aller la machine avec la même quantité qu'elle avait au commencement du travail. En distillant cpntinuellement la même eau, elle se débarrasse proroptement de Tair qu'elle contient , et le vide devient moins imparfait , lorsqu'on absorbe la vapeur d'eau par 1 injection de l'eau froide.

Nous allons donner la légende explicative d'une machine d'Évans, PL XII,

Fig. I. A, cylindre à vapeur; B, cylindi*e renfermant un serpentin dans lequel la Vapeur vient se xsondenser en passant par le tuyau CC ; b , tuyau de décharge ; D, pompe à eau froide , communiquant par le tuyau dd , avec la ca* pacité qui renferme le serpentin; E, pompe alimentaire; GG, balancier; P, point fixe du parallélogramme ; I, point d'attache de la tige du piston au balancier; 00, verge attachée d'une part au boulon fixe P, et de l'autre au balancier pour empêcher que ce dernier entraîne la tige du piston hoi^s de la direction verticale , en le faisant céder sur so^n support à articulation L; M, bicle ; INN, volant. Fig. 4. Coupe verticale d'une boîte à vapeur et d'une soupape horizontale A , ayant un mouvement de rotation continu; B, arbre comipuniquant le mouvement à la soupape A , au moyen d'un emboîtement quarré q. Fig. 5. Coupe horizontale suivant la ligne XX et vue de haut en bas. Fig. 6. Face inférieure de la soupape. Fig. 7. Plan du fond FF, fig. 4, de la boîte sur laquelle

446 DYNAMIE.

tourne la soupape A, et dans laquelle sont pratiquées les" ouvertures circulaires aa , hh ; la soupape A est traversée d'un vide quarré r/, de même largeur et à la même distance de l'axe commun de la boite et de. la soupape , que les ouvertures circulaires a, ^. La boîte FF est percée verticalement de trois ouvertures «a, hh ^ ce ; a, conduit sous le piston du cylindre à vapeur; h, sur ce piston; c, autre ouverture plus rapprochée de la boîte, communique avec le condenseur. La vapeur arrive par l'ouverture V , passe par d , dès que d se trouve à l'aplomb de a ou do h, et par conséquent conduit la vapeur de la chaudière, tantôt dessus , tantôt dessous le piston du cylindre : le dessous de la boîte présente un creux c, fig. 4,5, dont la largeur est siiHisautc pour couvrir tantôt les ouvertures aa et ce, tantôt hh et ce. Ce qui fait communiquer avec le condenseur, 'la vapeur qui se trouve du côté du piston , tandis que la vapeur passe de la chaudière à Vautre côté du piston. Fig. 8. Soupape de silreté (conpe); c, clapet dont la partie fermante s'a])plique sur Vextrémité du tuyau T, fig. 8, communiquant avec la chaudière. L'autre partie qui entre dans le tuj^au est percée de trois ouvertures , pour donner passage à la vapeur. Fig. 9. Plan de .la soupape ; R, R, kvior pressant sur le clapet au moyen du poids P. Fig. ^ , élévation du clapet. Fig. A, plan horizontal.

En 1802, MM. Trevithick et Vivian piirent en Angleterre un brevet d'invention pour une machine h vapeur à haute pression , sans condensation , apphqiîée à tirer des voitures sur, des routes ordinaires. Ayant trouvé de trop grandes difficultés pour mettre leurs idées en pratique; ils se bornèrent à chercher le moyen

d'appliquer la force de la vapeur au tirage des chariots sur les routes-ornières.

En 1 8o4 , cette nouvelle conception fut réalisée sur la route en fer de Merthyn Tydvil , dans le pays de Galles.

En 1811 , M. Blenkinsop introduisit Tusage d'ornières dentées sur lesquelles roulaient des roues de chariot , pareillement dentées et mises en mouvement par la force de la vapeur. Cette amélioration permit de suivre des pentes plus ou moins fortes , sans craindre que la machine ne glissât sur les ornières comme sur des plans inclinés.

En 181 2, MM. Edwards et William Chapman prirent une patente pour faire agir leur machine motrice sur une chaîne étendue dans toute la longueur de la route et bien fixée aux extrémités. Cette chaîne faisant un double tour dans une gorge creusée sur un cylindre horizontal mis en mouvement par la force de la vapeur. C est un moyen comparable à celui que les marins emploient pour se haler sur une ancre, avec un cabestan.

On doit à M. Brunîon un système ingénieux, qui fait agir la force de la vapeur sur des leviers ou jambes artificielles , par lesquelles le chariot à vapeur est poussé sur la route comme une brouette est poussée par l'ouvrier qui la dirige.

Nous avons représenté, pi. XIII, fig. 5 et 6, deux vues

448 DYNAMIB.

verticales d'an chariot à vapeur, employé sur la routeornière de Killingsworth , dans la Grande-Bretagne.

On voit le grand ejUndre , enveloppe de la chaudière, qui en contient un petit c , dans lequel on fait le feu , comme on l'a dit page 44^*

Les cylindres  , B , sont implantés dans la chaudière qu'ils traversent jusqu'en A', B', où ils sont vissés sur la plate-forme du chariot. Les tiges de piston sont , par le haut , fixées à des leviers transversaux LL , LV; à ces tiges sont attachées des hièles X , X, qui font tourner les qua^^ roues du chariot, au moyen d'une cheville fixée à un des rayons de chaque roue et jouant dans une mortaise au bas de \X bièle. On voit en T , T' , fig. 5 , deux guides verti* eaux pour régler le mouvement des pistons et pour empÂcher que les bièles ne les dérangent de le^r marche verticale. Un jeu de tiroirs pareils à ceux que nous avons décrits , fait alternativement passer la vapeur dessus et dessous chaque pistou. On voit en YY le tuyau qui sert i reconduire la vapeur dans la cheminée où elle peut se dissiper. Pour ouvrir et fermer le tiroir, un petit excentrique e, fixé sur chaque essieu fait mouvoir un levier coudé i , a , 3 ; lequel donne un mouvement de va et vient à la tige 49^9 par conséquent , un mouvement de rotation oscillatoire au petit levier Sj6y pour ouvrir et fermer la soupape à vapeur.

F, fig. 5, petite pompe foulante pour alimenter la chaur dière. IJ, fig. 6, chariot qui porte l'eau et le combustible nécessaires à la machine : Y', chaîne d'attache des chariots traînés par la machine. La fig. 7 représecte un des chariots , on y voit un frein avec le grand bras de levier qui sert à le faire agir dans les descentes. Z , fig. 6 , chaîne sans fin qui s'engrène sur deux pigno 13 fixés aux essieux 9 afin que les bièles aient un mouvement relatif constamment le

même.

Fig. I , manomètre dont nous avons parlé leçon AUi.^

QUIÎÎZIÊME LEÇON.

Bateaux à' vapeur -, mesure du traitait des machines à*{^apeur.

Une des applications les plus iitiportanteâ dés machines à vapeur est celle qu'on a faite à la navigation. Nous allons présenter à ce sujet la siibstance de notre rapport à l'Académie des sciences , sur l'excellent mémoire composé par M. Marestier , relativement à ce genre de Navigation. Nous y joindrons des détails techniques qui n'auraient pas été convenablement insérée dans ce rapport , et qui doivent trouver leur place dans notre cours.

On sait combien est lente la navigation des rivières et des fleuves doût il faut remonter le courant , et quelle immense force d'hommes et de chevaux est consommée par le dur travail du halage. La navigation sur les grands lacs et sur les mers est rendue plus facile et moins péi^jble pour l'homme , par l'action des véfats et par le méchanisme des voiles , mais ne s'opère pas sans de grandes fatigues; dlé éprouve parfôifé des -obstacles insurmontables, duraifit les tem^éees et surtout durant les calmes ; elle est toujours

T. m. — Dtham. 5y

45u DYNAMIE.

lente et pénible , quand régnent les vents contraires. Ainsi , des causes nombreuses et puissantes diminuent l'avantage que présente la force des vents pour la navigation.

C'est un Français, M. Duquet, qui, le premier, fit quelques essais heureux pour suppléer à la force du vent par d'autres moyens méchaniques; les expériences de M. Duquet eurent lieu , de 1687 à 1693 , dans le port du Havre.

En 1698, dans l'année même où le capitaine Savéry , profitant des idées répandues en Angleterre par le marquis de Worcester, faisait connaître la machine à vapeur, ce marin présentait un projet de bateaux mis en nipuvement par des roues à aubes : moyen qui devait , un siècle après , être reproduit avec tant de succès dans le nouveau mode de navigation.

Mais le capitaine Savéry n'eut pas même la pensée de proposer pour force motrice, celle qu'il avait mise en action par sa machine à vapeur, laquelle n'était point assez parfaite pour donner un semblable résultat.

En 1736, Jonathan HuU, s'appuyant sur les perfectionnements de cette machine , dus à Newcomen, crut pouvoir l'appliquer à mouvoir les navires par des roues à aubes. Il prit une patente à cet effet. Il s'efforça , mais vainement , d'intéresser l'amirauté d'Angleterre en faveur de ses projets ; il fut repoussé.

QUINZIÈME LEÇON. 45l

Parmi les objections sur lesquelles était fondé le refus de Tamirauté , se trouvait celle-ci : « La force des lames de la mer ne brisera-telle pas en morceaux toute partie de machine qu'on placera de manière à la faire mouvoir dans l'eau ?» A quoi Jonathan HuU répond d'abord : t( Il est impossible de supposet que cette machine sera employée à la mer, dans une tempête, et lorsque les lames font ravage. »

Ce que Jonathan HuU , l'inventeur même des bateaux à vapeur, ne supposait pas qu'on pût regarder comme possible , quatre-vingts ans plus tard , lexpérience en a prouvé la possibilité' et l'avantage.

Cette particularité montre parfaitement le progrès des idées, depuis la naissance de l'invention jusqu'aux développements que cette même invention a pris de nos jours.

Il paraît que les projets de Jonathan Hull n'ont jamais reçu d'exécution. C'est en 1775 que notre ancien collègue , M. Périer , construisit , pour la première fois , un bateau à vapeur. Ce bateau , mis à flot sur une eau tranquille , aurait marché, quoique avec peu de vitesse, parce que la force de la machine motrice n'équivalait qu'à celle d'un cheval. Avec des moyens aussi faibles le bateau ne put remonter la Seine , et M. Périer abandonna ses tentatives.

En 1781, M. de Jouffroy fut plus heureux;

45a DYNAMIE.

il fit construire à Lyon un bateau à vapeur d'une grande dimension : ce bateau avait 46 mètres de longueur. La Saône , rivière d'un cours très-lent, et que pour cette raison César appe-^ lait lentissimus Arar^ la Saône était parfaitement propre aux essais de ce genre. ^Néanmoins des accidents, qui n'auraient pas dû faire abandonner Tentreprise , en arrêtèrent la poursuite; la révolution survint , et M. de JoufFroy quitta la France.

*- Quinze ou dix-huit ans après ces premiers essais, M. Desblancs obtint du gouvernement français une patente pour construire un bateau à vapeur.

Bientôt après vint à Paris un méchanicien qui devait acquérir une grande célébrité : c*&> tait Fulton , qui commença diverses expériences sur le même sujet, auprès de l'île des Cygnes,

Depuis 1785 jusqu'en 1801, MM. Miller de Dalwinston , Clarke et Symington , en Ecosse ; lord Stanhope et MM. Bunter et Dickinson, en Angleterre, faisaient aussi des essais de bateaux à vapeur : mais aucune tentative n'obtenait un succès décisif.

De 1785 ou 1786 a 1790, on voit en Amérique MM. Fitch et Rumsey appliquer à la navigation la force de la vapeur. Malgré des essais qui devaient donner beaucoup d'espérances, se voyant mal accueillis dans leur patrie , ils vin-

QUINZIÈME LEÇON, 45-î

rent en Europe pour tenter dy faire adopter leurs inventions.

Quelques années plus tard, par un contraste bien digne de remarque , Fulton , ne trouvant dans la navigation commerciale de la France , ni d'assez grandes facilités , ni des avantages assez certains ; voyant rejeter les offres qu'il fit , au premier consul , d'employer les bateaux à vapeur pour former la flottille qu'on voulait construire afin d'exécuter une descente en Angleterre , Fulton , sans espoir de succès au milieu de :1a vieille Europe , tourna les yeux vers sa jeune patrie. Il résolut de transporter en Amérique la nouvelle industrie qu'il venait de créer au sein de la France.

Il fut surtout encouragé dans ce dessein par M. Livingston, alors ambassadeur des États- Unis auprès du gouvernement français. M. Livingston était lui-même auteur de nombreuses tentatives pour faire naviguer des bateaux en pleine mer par l'action de la vapeur ; il transmettait cette action, tantôt par des roues horizontales , tantôt par des roues à ailes de moulin , des surfaces en hélice , des pattes d'oie , des pagaies et des chaînes sans fin.

L'importance de la navigation par la vapeurétait si bien sentie , et la possibilité de suppléer à la force du vent avec des moyens méchauiques, tellement reconnue en Amérique que, dès 1 798 ,

454 DYNAMIE.

Tétat de New- York avait accordé à M. Livingston un privilège de vingt ans , sous la condition expresse qu'avant le 20 mars 1799 9 il produirait un bateau qui ferait quatre milles par heure.

M. Livingston , par l'usage qu'il fit d'une machine à vapeur cinq ou six fois plus grande que celle de M. Périer, obtint des succès plus marqués; mais il n'atteignit point le degré de vitesse exigé par le législateur, parce qu'il employait une force encore trop peu considérable : Fulton fit plus que tripler cette force.

Fulton chargea la compagnie anglaise de Watt et Boulton , d'exécuter une machine à vapeur dont la puissance était équivalente à celle de vingt chevaux; il la fit transporter en Amérique, pour l'établir sur le premier bateau qu'il construisit à New-York. En 1807, ce bateau commença ses voyages. Pour parcourir la distance de cent vingt milles , qui sépare New- York d'Albany , il mit trente-deux heures en allant et trente en revenant.

Une expérience aussi décisive porta la conviction dans tous les esprits. Des associations opulentes se formèrent de toutes parts, afin d'entreprendre la construction et l'exploitation des bateaux à vapeur ; les revenus de quelquesunes furent immenses, et les avantages retirés de cette belle innovation, par les États-Unis > surpassèrent les espérances les plus hardies.

Le succès des bateaux à vapeur en Amérique fut bientôt connu dans l'Europe. Alors on vit une découverte qui s'était transportée de l'ancien inonde dans le nouveau, puis du nouveau, dans l'ancien , puis de l'ancien dans le nouveau , revenir une dernière fois pour se naturaliser sur la terre des premiers inventeurs.

C'est en 1812 que fut construit, pour naviguer sur le Clyde, le premier bateau à vapeur qui ait obtenu dans la Grande-Bretagne un succès décidé; et, dès 1816, lorsque j'ai visité l'Angleterre, j'y trouvai cette navigation florissante et très-étendue. J'informai le ministère de la marine et des colonies , de l'état où l'on avait déjà porté cette navigation en Ecosse ; là , j'eus le bonheur de trouver le célèbre Watt , et d'apprendre le commencement des essais que le fils de celui qui avait tant perfectionné les machines à vapeur , entreprenait pour perfectionner l'application de ces machines à la navigation.

Cependant , en France , dès 1 8 1 5 , des essais étaient tentés; mais la route qu'on suivait était mauvaise , les machines qu'on employait étaient imparfaites , les difficultés locales étaient grandes. Les tentatives échouèrent, et les associations se trouvèrent ruinées.

Ainsi, le gouvernement français avait à la fois sous les yeux l'exemple de grands désastres produits par des innovations mal calculées , 1^

./|56 DYNAMIE.

tableau fidèle des résultats plus heureux obtenus dans la Grande-Bretagne , et le tableau bien plus brillant des succès obtenus, en Amérique ; pays dont l'éloignement prétait davantage à l'exagération des récits , ainsi qu à la croyance aux prodiges racontés par les voyageurs.

Dans cet état de choses , le ministère de la marine suivit la seule voie qu'indiquât la prudence. Il résolut d'envoyer aux États-Unis un ingénieur habile et sage, qui prit sur les lieux une connaissance complète et détaillée des travaux déjà faits en ce genre, et des résultats obtenus. Tel fut le motif de la mission si bien remplie par M. Marestier.

En même temps , le ministère de la marine donna l'ordre à M. de Montgéry , capitaine de frégate, de se rendre, avec le bâtiment qui! commandait alors , dans les ports d'Amérique ,: et d'examiner les bateaux à vapeur sous le point de vue de leur service nautique et militaire*

Il est à désirer que M. de Montgéry publie ses utiles et ingénieuses observations sur les bateaux à vapeur , à la suite de l'ouvrage pfeiû d'érudition , qu'il a commencé de faire paraître sur les machines à vapeur.

M. Marestier a détruit beaucoup d'illusions ; il a ramené dans les justes limites de la vraisemblance et de la réalité, les effets extraordinaires qu'on attribuait à la navigation par la

QUINZIÈSIE LEÇOM. 4^7

vapeur en Amériqueiy II a tout soumis à des observations rigoureuses , à dep mesures exactes , et n'a rien recueilli ni rien présenté qui ne soit digne de croyancç et de confiance.

M. Marestier conclut néanmoins qu'en réduisant les choses à leur juste valeur, il reste encore d'assez grands avantages au nouveau système de navigation , pour en motiver l'adoption sur les mers et sur les rivières de l'Europe aussi-bien que sur celles d'Amérique , quoique avec un avantage relatif dont l'ipaportance est beaucoup moindre : l'Angleterre en offre déjà la preuve.

C'est au moment des grands besoins que naissent les grands services. Jamais maxime n'a mieux été vérifiée que par l'invention des bateaux à vapeur, et pour le pays qui le premier vit

cette invention devenir fructueuse en sa faveur*

C'est peu après que la Louisiane, cédée par la France , eut livré à l'Union- Américaine le cours entier d'un des plus grands fleuves du Nouveau- Monde ; c'est lorsque les sauvages repoussés ou domptés y abandonnent ou concèdent, dans l'intérieur des terres , d'immenses contrées pour ainsi dire impénétrables en suivant toute autre route que le cours des rivières qui s'y ramifient à d'immenses distances ; c'est alors que paraît avec succès un genre de navigation qui triomphe de la

rapidité des cours d'eau ; qui n'a besoin ni de la T. TH. — Dynam. "58

458 DYNAMIE.

force du vent, qui s'élève et s'abat sans que l'homme puisse la retenir et la garder , ni d*un chemin de halage, impraticable sur les bords de fleuves vaseux, hérissés de toutes parts de forêts vierges encore.

Dans le court intervalle de quinze années , beaucoup de villes se sont formées sur des rives où l'on comptait à peine les habitations d'une bourgade; des villages ont entouré les habi* tations isolées , sur une foule de points où les bateaux sont allés porter la vie et l'activité du commerce qui, lui-même , a changé son cours, en faveur des anciens et des nouveaux peuples de l'Union.

Un simple moyen méchanique a rendu possible et commode l'habitation de contrées auparavant désertes. Là, des nations nouvelles se sont déjà formées , et ce ipoyen de communication , qui n'existe que depuis quinze années , a fait naître des états qui sont admis dans les rangs de la grande confédération du nord de l'Amérique. Voilà les bienfaits de la science et de l'industrie en faveur des sociétés humaines.

Aujourd'hui, lorsqu'on part de l'embouchure du Mississipi, le même bateau à vapeur peut remonter ce fleuve et le Missouri jusqu'à la rivière de la Pierre-Jaune, en parcourant deux mille sept cents milles marins , ou S.ooo kilomètres ( 1 .260 lieues de poste), c'est-à-dire, €n

QUINZIÈME LEÇOIC. 459.

|>arcouraBt sur un seul cours d'eau naturel des États-Unis ^ un espace supérieur à la longueur totale des cent cinquante canaux creusés par la main des hommes , sur le territoire de la Graqde-Bretagne.

Dans plusieurs états de l'Union le charbon fossile se trouve en abondance. En certains endroits, les bateaux qui transportent les voyageurs et les produits de l'industrie, passent au voisinage des mines qui doivent leur fournir la force motrice ; à défaut de ce combustible , les rives des plus beaux fleuves présentent d'immenses forets , dont les bois sont, pour ainsi dire , sans autre valeur que le prix de leur exploitation.

Sans doute, ainsi que nous l'avons avancé déjà, l'Europe, surtout dans sa partie la plus civilisée , ne saurait présenter au même degré toutes ces facilités et tous ces avantages. La navigation par la vapeur ne produira point dans l'ancien monde, des changements aussi rapides, aussi fortunés que dans le nouveau , parce que déjà les nations européennes possèdent une foule de moyens de transport qui manquent à l'Amérique. Mais, en beaucoup de circonstances et» dans beaucoup de localités, le nouveau système de transport aura des ava*ntages marqués, assez nombreux pour mériter que le savant cherche à les perfectionner de plus eu

46o DYNAMIË.

plus par la théorie appliquée à l'expérience , et l'ingénieur par la pratique assistée de la théorie.

Les premiers bateaux que Fulton a construits étaient plats comme nos prames. En i8i3 , on a commencé d'arrondir la forme de leur carène. Depuis ce temps, on a construit tous les bateaux en donnant à la courbure de leur carène une grande continuité dans le sens longitudinal et dans le sens transversal , mais en les faisant trèsplats , afin qu'ils tirent peu d'eau.

Peut-être, dit avec raison M. Mârestier, quand le tirant d'eau n'est pas limité , sèrait-il avantageux de se rapprocher encore plus de la forme des galères , que plusieurs siècles d'expérience avaient probablement rendues trèspropres à naviguer à la rame.

Longueur des bateaux.

Ordinairement de 55 à 4^ mètres, rarement au delà

de 5o mètres.

La largeur varie. de iy5 k lo mètrcff.

Le creux varie ordinairement. ... de a à 3 Le tirant d'eau varie de i,a à 3

Les premiers bateaux étaient fort - étroits ; ils n'avaient en largeur que le dixième de leur longueur. Ils ont aujourd'hui pour largeur, du quart au cinquième de certe longueur. L'acàx^iS' sèment de fa largeur a permis de diminuer la longueur et la profondeur ou le tirant d'eau de la carène, sans diminuer la capacité du navire;

et surtout sans nuire à la stabilité , qu'on a même augmentée par ce moyen , loi^squ'on n'a pas trop diminué la contenance du navire.

Enfin , pour un même tirant d'éau, dans un bateau large , les sections transversale^ ayant plus de superficie que dans un navire étroit, la partie du. navire qui doit supporter le poids énorme de la machine à vapeur et des roues avec tout leur équipage, est plus volumineuse; par conséquent , elle est supportée par un plus grand poids d'eau.

Ainsi le navire tend moins à se déformer par l'inégale répartition des poids qui agissent de haut en bas , et des pressions du fluide qui réagissent de ba^ en haut.

Dans quelques bateaux destinés à porter des marchandises , la machine à vapeur est sur le pont. Dans les bateaux de^ttnés au transport des voyageurs , elle est dans la cale. Tantôt l'arbre des roues est au milieu de la longueur du bateau, tantôt il est utie fois plus loin de l'arrière que de l'avant ; le plus souvent il varie entre ces deux limites.

Rarement , dans les bateaux mus par des machines à simple pression , la tension de la vapeur surpasse de deux tiers la tension due à la simple pression de l'atmosphère, c'est-à-dire que rarement la hauteur du mercure dans un tube qui d'un bout communique avec la vapeur de

402 DYNAMIE.

la chaudière, et de l'autre avec l'air libre, s'élève à plus de 5o centimètres , lorsque la pression moyenne de l'atmosphère donne 76 centimètres de hauteur barométrique.

Une observation fort-importante, et que nous avons indiquée précédemment, c'est que les personnes qui tentèrent, à diverses reprises, d'exécuter des bateaux à vapeur ont échoué , bien moins pour n'avoir pas imaginé le meilleur méchanisme qu'il fût possible de concevoir, que pour s'être contentées d'une force motrice trop peu considérable.

Il eût fallu demander avant tout, quelle est la puissance nécessaire pour imprimer une vitesse donnée à un navire aussi donné. Il eût fallu tenir compte des pertes de puissance dues à toutes les espèces de résistance, et, d'après cette évaluation , fixer la force de la machine à vapeur destinée à faire mouvoir le bateau.

Fulton est le premier qui ait entrepris ces calculs , et Fulton a réussi. Il est parti des expériences faites , en Angleterre , par la société instituée pour le perfectionnement de l'architecture navale. Ces expériences ne lui fournirent sans doute que des données approximatives ; mais cetle approximation était suffisante pour lui indiquer entre quelles limites il devait se tenir. Des lors le succès de son entreprise acquit la certitude mathématique.

Nous insistons sur ces faits, parce qu'ils montrent à quoi tient la réussite des inventions les plus ingénieuses , et parce qu'ils font voir aux artistes qu'il ne leur suffit pas de combiner, avec un rare talent , les éléments de leurs machines. Ils ne peuvent compter sur des résultats cer- . tains , s'ils n'éclairent leur marche par l'expé-^ rience soumise ensuite au calcul.

On regarde Fulton comme un homme de génie , parce qu'il a le premier réussi dans la navigation par la vapeur ; et probablement on refuse ce titre à la plupart de ses devanciers dans la même carrière. Cependant ils avaient presque tout fait pour son propre succès. L'un avait consacré l'emploi des roues à aubes , l'autre l'emploi de la machine à vapeur. On avait montré qu'il était facile de changer l'action alternative de cette machine en un mouvement de rotation tel que celui qui convient aux roues à aubes. On avait même construit des bateaux à vapeur qui, réunissant tous ces moyens, marchaient, quoiqu'ayec peu de vitesse : il ne manquait plus que d'accroître convenablement cette vitesse en augmentant la force motrice , sans recourir à des combinaisons méchaniques autres que les combinaisons déjà connues. C'est, ainsi que nous venons de le dire , ce qu'a fait Fulton, en s'aidant, pour cela, des données de l'expérience et des moyens du caloul. Après

464 DYNAMIE.

le succès , tout le mérite de ses devanciers s'est anéanti dans l'opinion du vulgaire. Lui seul a recueilli les fruits de la renommée, et les autres sont à peine cités, par souvenir, dans quelques introductions historiques.

Fulton est loin d'avoir poussé ses recherches théoriques autant qu'il aurait fallu le faire pour amener à la perfection le système de navigation par la vapeur. Il n'a point déterminé rigoureusement la position , la grandeur et la forme qui conviennent le mieux à toutes le^ parties dont se composent la charpente et le méchanisme d'un bateau à vapeur. M. Marestier a tourné ses vues de ce côté ; il a commencé par recueillir les données relatives à cette position , à cette grandeur , à cette forme des principales parties , pour les bateaux les plus estimés parmi ceux qu'on emploie aux États-Unis. Ensuite il a déduit des données fournies par l'expérience , sur la vhesse des mêmes bateaux , des rapports mathématiques, lesquels peuvent servir de règle pratique aux constructeurs qui voudront exécuter d'une manière raisonnable , des navires à vapeur.

Sans doute , les lois mathématiques auxquelles sont assujetties et la marche du navire et l'action de la vapeur, d'après l'élévation de sa température et la perte de force due aux frottements de toute espèce ; ces lois , dis-je , ne sont

. QUINZIEME LEÇON. ifi5

pas encore; assez exactement connues, -pour qu'on puisse espérer d'atteindre à des résultats parfaitement exacte dans l'évaluation des effets qui dépendent ^e ces lois. U n'y a pas seulement incertitude numérique plus ou moins étendue dans les valeurs finales auxquelles on arrive ; l'incertitude s'applique aux rapports mêmes qu'on essaie d'établir entre les quantités qu'on veut soumettre au calcul.

Néanmoins , en consultant avec soin l'expérience, on peut s'assurer, à posteriori^ sî les relations mathématiques auxquelles oh- s^ést élevé par des hypothèses plausibles, s'éloignent ou se rapprochent des véritables résultats donnés par la nature et pat les essais de l'art. On obtient alors des règles pratiques auxquelles on ne serait jamais arrivé sans une théorie' d'approximation. Tel est l'esprit qui doit guider les ingénieurs dans les parties de leur art oti la science ne peut pas encore donner des solutions parfaitement rigoureuses. Telle est la . marche que M. Marestier a suivie.

Il a cherché les rapports qui doivent exister, ou du moins qu'on peut sans inconvénient regarder comme établis entre la force des machines à vapeur , la^ graqdeur des roues et de leurs aubes, et les dimensions principales du navire.

En partant de ces données, prises sur dix-

T. III. — Dynam. 59

406 BYNAMIE.

hait bateaux dont il avait observé la marche , il a comparé :

i^. La tension habituelle de la vapeur; 2^. le nombre de tours faits par les roues , dans une minute; 3^. la vitesse du piston, correspondante à cette vitesse de roues ; 40. le rapport de la surface d'une aube à celle d un rectangle ayant la largeur du bateau pour base , et le tiraht d'eau pour hauteur ; 5®. l'espace parcouru , dans une seconde , par l'arête intérieure des aubes ; vitesse qui doit être au moins aussi grande que celle du bateau , si Ton ne veut pas que la partie intérieure des aubes frappe le fluide dans un sens opposé à la marche du bateau ; 60. la vitesse du bateau estimée en mètres, durant une seconde, pour le calcul mathématique, et en nœuds ^ (liu*ant une heure, pour l'usage des marins; 70, le nombre par lequel il faut multiplier la vitesse du bateau, divisée par le nombre des doubles oscillations du piston, pour avoir le diamètre des aubes; 8^. le multiplicateur qui fait connaître le rapport de la vitesse du navire avec le nombre suivant : Le diamètre du cylindre de la machine , multiplié par la racine quarrée du produit de l'espace que le piston parcourt , et de la hauteur de la colonne de mercure que supporte la vapeur; et ce résultat , divisé par la racine quarrèe du produit de la largeur du bateau , de son tirant dleau et du diamètre des roues h aubes.

quinzI£lME ljsçon. 467

Par des calculs donnés dans les notes du premier ménioire , M. Marestier arrive à plusieurs conclusions qu'on ne doit regarder , pour la* plupart, que comme des expressions approchées des véritables lois qui nous sont inconnues. Voici renoncé des rapports approximatifs auquel l'auteur est parvenu,

1°. Le cube de la vitesse du bateau est plus petit que la force de la machine divisée par la résistance du bateau» Le cube de la vitesse moyenne des aubes surpasse cette même quantité , qui est la limite du cube de l'une et de l'autre vitesse. Pour que cette limite fût atteinte , il faudrait que les aubes fussent infinies.

2°. La vitesse du bateau est en liaison directe de la rar cine cubique de la force de la machine, et en raisop in-^ verse de la racine cubique de la résistance du bateau et

de la quantité i 4' " > ^^ résistance dU bateau. étant repré-

Or ...

sentée par b^ et celle des aubes par a*.