UTILE

kilog.

6 DILUAMES d'effet UTILE,

par 24 heures.

par heure.

£n employant les machines de Watt à une pression sensiblement supérieure à celle de la simple-atmosphère , on est parvenu à leur faire produire un effet utile représenté par

9,3i I 55,86 1 2,35 Effets utiles des machines de Woolf.

Il 6st juste de remarquer que , dans les machines de Woolf, l'effet utile diminue avec le temps , par les déperditions de force qui proviennent de l'usé des pistons, des soupapes et des cylindres. Mais une telle diminution de force ne nous semble pas aussi considérable qu'on aurait pu le croire, et laisse toujours à ces machines un avantage remarquable. On peut en juger par le tableau suivant, des produits de la moins avantageuse des deux, grandes machines établies d'après le système de Woolf.

QUATOnZIÈMf LEÇON. 4^7

Mois. Produits.

Mai i8i5 49.980.882Uv.elev à un pied.

Mars 1816 48.433.702

Avril 1816 44*^^^''^^^

Mai 1816 49*^00.000

Join t8t6 43. 000. 000

On voit : i^. que le mois de mai des deux années donne un produit presque identique; 20. que , même en prenant le produit du mois de juin i8j6, comme la valeur ordinaire 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 pour cent sur le système de Watt perfectionné , 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 £siit usage sont nécessairement différentes de celles qui servent à des machines où la vapem* ne doit être produite qu'à une pression peu différente de la simple pression de l'atmosphère. L'eau qu'il veut vaporiser est placée dans de petits cylindres ou tubes de fer coulé , que l'on appelle des tubes bouil- \eurs. Ces tubes , placés dans une position horizontale, sont immédiatement exposés à l'action de la flamme. Ils ofirent une communication par laquelle la vapeur peut s'élever et se rendre au petit cyliudre. On emploie un nombre de

436 DYNAMIE.

tubes bouilleurs d'autant plus grand que la force de la machine est plus considérable. 11 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 plus 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. XU, 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

QUATORZIÈME LEÇON. /JSq

des brides intérieures A ; T, trou de l'homme ; s^, tubulure du tuyau d'alimentation; /, tubulure du tuyau à vapeur; S, soupape de sûreté; B, tube bouilleui* communiquant, par leAubuf ures 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 eflet.

Il 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 fonmeau est placé en dehors : il consume sa propre fumée. Deux pistons à garnitare métallique , deux robinets et deux soupapes suffisent pour diriger la circulation de la vapeur qui fait aller la machine. 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 Tinter'* médiaire d'un double parallélogramme ; il communique ce mouvement à la pompe à air renfermée dans le condenseur. Cette pompe , en élevant l'eau froide d'un puits , dispense de l'emploi d'une bâche ou réservoir. Le balan-

44o DTNAMIE.

cier cdmmnniqae aassi son mouvement à la manivelle de larbre du volant, par l'intermédiaire d'une bièle. Cet arbre communique son mouvement de rotation au modérateuFt qui gouverne le robinet d'admission de la vapeur ; anxdeui 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 fort- ingénieux podr mettre la vapeur en commanication avec le condenseur. C'est à l'arbre du volant qa'on adapte l'arbre qui imprime le mouvement aux cardes à laine.

Après que la petite pompe alimentaire a fait passer dais 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 eu diamètre) sont renfermés dans une même enveloppe de fonte , et continuellement environnés dune vapeur qui les entretient an même degré de chaleur que l'intérieur de la chaudière.

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 son frottement , polit l'intérieur des cylindres plutôt que de les iiser, à cause de son peu de pression latérale. Au contraire, les garnitures ordinairement en usage les détériorent à la longue ^ et nécessitent un renouvellement fréquent et dispendieux. M. Edwards assure que les pistons à garniture métallique peuvent travailler pendant plusieurs années, sans qu'on ait besoin d'y faire aucune réparation. Il en résulte une grande économie dans l'entretien- de la machine.

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

peur d'une seale pièce de fonte, adaptées latéralement près du sommet de Tenveloppe des deux cylindres à sapeur.

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

La fig. !i représente le plan de la grille G tournant s«r un axe horizontal. Un c6ne métallique C , lequel est garni de dents obliques ou spirales , sert à faire tomber régulièrement le poussier de charbon , comme une noix de moulin pour la farine, dans une trémie LT , (ig. 3. Il suffit, par conséquent, de charger de temps à autre la ti'émie en L , an-dessus du cône. Le mouvement même de -la machine à vapeur fait tourner ce cône, descendre le chai^ bon , et tourner la grille G , qui reçoit uniformément du combustible sur tout son pourtour.

Passons maintenant aux machines à haute pression d'Olivier Évai/s et de Trevithick.

Olivier Évans ainsi que Woolf s'étaient exagéré la puissance raéchanique de la vapeur pour les températures élevées. Ils en concluaient des avantages beaucoup trop grands par remploi de la vapeur, 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. IIL— Dtwam. 56

44'-^ DYNAMIB.

machine ait très-peu de poids comparatiyement k sa force. Évans a £aiit paraître un manuel du méchanicien constructeur de machmes à valeur, dans lequel il expose ses principes et ses moyens de construction.

Évans propose d'employer, pour chaudières, deux cylin-dres semblables à ceux qu'on a représentés c , C , fig. 5 , pL Xni. L*un des cylindres se trouve placé dans l'antre, «in peu au-dessous du centre du premier , quand ib sont couchés horizontalement. On laisse ainsi la place nécessaire |>our la formation de la vapenr au-dessus de leaa qui doit couvrir entièrement le cylindre inférieur. La longueur des deux cylindres est la même , et tous deux doivent être fixés aux mêmes fonds. On fait le feu dans le cylindre inférieur qui se trouve totalement entouré d'eau, Enfin , le système est enclavé dans une maçonnerie , et le tuyau qui communique à la cheminée, conduit la chaleur dans le cylindre extérieur qu'il frappe immédiatement sous tonte ea 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 fonds ne puissent avoir aucun contact immédiat avec le feu.

La machine à vapeur peut être construite d'après un système semblable à celnide Watt; pourvu que le régulalateur soit arrangé de 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 !'( biige à descendre. Cette soupape doit se fermer dès qu'elle a laissé passer une quantité de vapeur telle que , dilatée jusqu'à la pression d'une atmosphère , elle ait obligé le piston à descendre au point le plus bas de sa course. A Textrén^ité inférieure du cylindre^ une

QUATOHZiÈMG LEÇON. 44^

antre soupape permet d'introduire une petite quantité de vapeur élevée à une haute pression et suffisante pour faire remonter le piston jusqu'au point le plus haut dé sa course. Le terme de la détente de la vapeur étant toujours un peu supérieur à la simple pression de l'atmosphère, l'expérience seule peut indiquer ce 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 le fourneau consomme 35 kilogrammes et quelque chose de charhon par heure , et qui porte un rohinet dont l'ouverture est suffisante pour laisser échapper la vapeur dans le vide , à là pression d'une sim]Ae atmosphère, imprime à cette vapeur une vitesse de 4o6 mètres par seconde.

Quand Évans veut employer une pression de 8 atmosphères , il trouve qu'il suffirait , à la rigueur , de laisser entrer de la nouvelle vapeur dans le cylindre ou par le piston , jusqu'au moment otk ce piston a parcouru la huitième partie de tonte 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 pistou. Néanmoins Évans établit ses calculs sur l'hypothèse qu'on laissera entrer de nouvelle vapeur dans le piston jusqu'au moment on 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 Tévaporation. 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 chaudière à côté de la grande ; on la chauffe, soit en y faisant passer la vapeur qui sort du cylindre delà machine, s<'it en

444 DYNAMIB.

y ifaîiaat passer le tayau de chaleur qai conduit à la cheininée i après qu il a quitté la grande chaudière.

Avec cette disposition, la petite pompe alimentaire tire V.eaa.froide d'un puits , d'un réservoir ou d'uncour^ d'ean> pour la refouler dans la pqtite chaudière , qui reste tonjpar^ pieine , quoiqu'elle fournisse constamment â^ la grande eh^iudière par un tuyau de communication. ' (fpnique Évans a fait usage du condenseur de la vapeur^ il s'est occupé des moyens d'en perfectionner le jeu*

D^jis la machine de Watt, une partie de l'eau qui a servi à la condensation et qu'on retire par une pompe aspirante » e^ jrefoulée dans la chaudière , a&n de l'alimenter. Gomme l'injection nécessaire pour condenser la Tapeur iatroduit constamment de nauyelie eau dans le condenseur, et que cette eau est continuellement renvoyée à la chaudière t le dégagement de l'air contenu dans cette eau est continuel , ainsi que le dépôt des matières' que l'eau tenait eu dissolution, et qu'elle dépose au fond do. la chaudière lorsqm'on la vaporise. Ce sédiment forme une croûte non Gonductvice de la chaleur ; ce qui fait hrûler le métal de la cfegQnidière et eu abrège beaucoup la durée. Ajoutons qu'il en coûte du temps et de l'argent chaque fois qu'on vent nettoyer le fond de la chaudière, opération qu'il ne faut que trop souvent répéter. Voici comment Évans obvie à ces inconvénients! Il plonge dans Teau 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'élasticité de cet air à former un jet continu qui pénètre dans le condenseur« I^ pompe de dégorgement qui. retire l'air et l'eau chaude par le fond du condenseur, renvoie au vaisseau d'injection autant d'eau qu'il on peut contenir; le reste de l'ealji qui se trouvait dans le condenseur est forcée par la même pompe de ufégorgemcnt d'entrer dans la chaudière alimentaire, après

avoir laissé échapper l'air par une ouverture 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'à la chaudière alimentaire. On introduit l'eau jde condensation par une extrémité du vaisseau d'injection, tandis qu'elle sort par l'autre extrémité, afin qu'elle, prisse se refroidir et devenir propre à la. condensation. Par là, l'on évite l'introduction de toute eau-Qouvcllc , et Ton continue de faire aller la machine avec la même quantité qu'elle avait au commencement du travail. En distillant cjutinuellement la même eau, elle se débarrasse proiuptement de l'air qu'elle contient , et le vide devient moins impaifait , 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, PI. XII.

Fig. I. A, cylindre à vapeur; B, cylindre renfermant un serpentin dans lequel la vapeur vient se condenser en passant par le tuyau CC ; b , tuyau de décharge ; 1), pompe à eau froide, communiquant par le tuyau dd ^ avec la capacité qui renferme le serpentin ; E , pompe alimentaire ; GG, balancier; P, point lixe du parallélogramme ; F, point d'attache de la tige du piston au balancier ; OO , verge attachée d'une part au boulon fixe P, et de l'antre au balancier pour empêcher que ce dernier entraîne la tige du piston hors de la direction verticale, en le faisant céder sur son support à articulation L; M, bir le ; NIV, volant. Fig. .',. Cpupe verticale d'une boîte à vapeur et d'une soupape hx)rizontale A, ayant un mouvement de rotation continu; B, arbre communiquant le mouvement à la soupape A, au moyen d'un emboîtement quarré q. Fig. 5. Coupe horizontale suivant la li^me XX et vue de haut en bas. Fig. 6. Face inférieure de la soupape. Pig- 7. Plan du fond FF, fig. 4 , de la boîte sur laquelle

44^ DTNAMIE.

tourne la soupape A , et danà laquelle sont pratiquées tes ouvertures circulaires oa , bb ; la soupape A est traversée d*un vide quarré d^ de même largeur et à la même distance de l'axe commun de la boite et de la soupape , que les ouvertures circulaires a, b, La boîte FF est percée verticalement de trois ouvertures «a, bb^ cc; a., conduit sous le piston du cylindre à vapeur; 6, sur ce piston], c, autre ouverture plus rapprochée de la boîte, communique avec le condenseur. La vapeur arrive par l'ouverture y , passe par d , dès que d se trouve à l'aplomb de a ou de ^ , 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 «, fig. 49 5, dont la largeur est suffisante pour couvrir tantôt les ouvertures aa et cc, tantôt bb etcc. Ce qui fait communiquer avec le condenseur, la vapeur qui se trouve du côté du pistdn , tandis que la vapeur passe de la chaudière à l'antre côté du piston. Fig. 8. Soupape de sûreté (coupe); c, dapet dont la partie fermante s'applique sur l'extrémité du tuyau T, fig. 8, communiquant avec la chaudière. L'autre partie qui entre dans le tuyau est percée de trois ouvertures , pour donner passage à la vapeur. Fig. 9. Plan de là soupape ; R, R, kvier pressant sur le clapet au moyen du poids P. Fig. g-, élévation du clapet. Fig. A, plan horizontal.

En i8o2, MM. Trevithick et Vivian prirent en Angleterre un brevet d'invention pour une machine à vapeur à haute pression , sans condensation, appliquée 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 1 8 1 1 , M. Blenkinsop Wtroduisit 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 1812, MM. Bdwards 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. Brun ton 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 DYNAMIE. '

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

On voit le grand cylindre, enveloppe de la chaudière , qui en contient un petit c, dans lequel on fait le feu, comme on Ta dit page Hi.

Les cylindres A , 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, parle haut , fixées à des leviers transversaux LL , LL'; à ces tiges sont attachées des hièles X, X, qui font tourner les quatre roues du chariot, au moyen d'une cheville fixée à un des rayons de chaque roue et jouant dans une mortaise au bas de la bièle. On voit en T, T' , fig. 5, deux guides verticaux pour régler le mouvement des pistons et pour empccher que les bièles ne les dérangent de leur marche -verticale. Un jeu de tiroirs -pareils |fer ceux que nons avons décrits , fait alternativement passer la vapeur dessus et dessous chaque pistotj. On voit en YV le tuyau qui sert à reconduire la vapeur dans la cheminée où elle peut se dissiper. Pour ouvrir et fermer le tiroir, un petit excentrique <•, lixé sur chaque essieu fait mouvoir un levier coudé i , 2,5: lequel donne un mouvement de va et vient à la tige 4 » ^t» par conséquent, un mouvement de i*otation oscillatoire an petit levier 5, 6 j pour ouvrir et fermer la soupape à vapeur.

F, fig. 5, petite pompe foulante pour alimenter la chaudière. U, fig. 6, chariot qui poric l'eau et le combustible nécessaires à la machine; V', chaîne d'attache des chariots traînés par la machine. La fig. ^ représente 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 >j fixés aux essieux, afin <|ue les bicies aient un mouvement relatif constamment le m t'Oie.

Fig. 1 . manomètre dont nous avons parlé leçon XIII

ra.DTNAMIE.

Pl.Xn. 14'!"I-F.ÇON.

Bateaux a vapeur-, mesure du trai^ail des machines à vapeur.

Un£ des applications les plus importantes des machines à vapeur est celle qu'on a faite à la navigation. Nous allons présenter à ce sujet la substance de notre rapport à TAcadémie 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 insérés dans ce rapport , et qui doivent trouver leur place dans notre cours.

On sait combien «st lente la navigation des rivières et des fleuves <lont 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 pénible pour l'homme , par l'action des vents et par le inéchanisme des voiles , maûs ne s'opère pas sans de grandes fatigues; elle éprouve parfois des obstacles insurmontables, durant les tempêtes et surtout durant les calmes ; elle est toiujours

T. m. — Dynam. 57

45o 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 im projet de bateaux mis en mouvement 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 LBÇON. 4^^

Parmi les objections sur desquelles était fondé le refus de ramirauté , se trouvait celle- ci : « La force des lames de la mer ne brisera-telle pas en morceaux toute partie de machine qu'on plaéera de manière à la faire mouvoir dans Teau? » A quoi Jonathan Hull répond d'abord : « Il est impossible de supposer que cette machine sera employée à la mer, dans une tempête , et lorsque les lames font ravage. »

Ce que Jonathan Hull, l'inventeur même des bateaux à vapeur, ne supposait pas quon pût regarder comme possible , quatre-vingts ans plus tard , 'expérience 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 a celle d'un cheval. Avec des moyens^ aussi faibles lé bateau ne put remonter la Seine , et M. Périer abandonna ses tentatives.

En 178», M. de JoufiFroy fut plus heureux;

45^ PYNAMIE.

il fit' conàtriiire à Lyon un bateau à vapeur d'une grande dimension : ce bateau avait tfi mktrès de longueur. La Saône , rivière d'un cours très-lent, et que pour cette raison César appelait 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'était Fulton , qui commença diversesjexpériences 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-

rent en Europe pour tenter dy faire adopter leurs inventions.

Quelques années plus tard, par uu contrasta liien 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 con« struire afin d'exécuter une descente en Angleterre , Fulton , sans espoir de succès au milieu de la vieille Europe , tourna les yeux vi^rs sa jeune patrie. Il résolut de transporter en Ax^é^ rique la nouvelle industrie qrfil 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. Li* vingston était lui-même auteur de nombreuses tentatives pour faire naviguer des bateauic en pleine mer par l'action de la vapeur ; il traus* miettait cette action , tantôt par des roues horizontales y tantôt par des roues à ailes de mou^ Un y des surfaces en hélice , d^ pattes d'oie , des pagaies ^t des chaînes sans fin.

L'importance de Ja -navigation par la vapeur était si bien sentie , et la possibilité de suppléer à la force du vent avec des moyenis méchaniques , tellement reconnue en Amérique que , dès 1 7:98 ,

454 DYNÂMIE.

l'état de New-York avait accordé à M. Livingston un privilège de vingt ans y sous la condition expresse qu'avant le 20 mars 1799^ il*produirait un bateau qui ferait quatre milles par helire.

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.

QUINZIÈME LEÇON. 4^f)

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 nouvjeau 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 1 8 1 2 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 routé 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 , le

456* DYNAMIÊ.

tableau fidèle des résultats- plus heureux obtenus dans la Grande-Bretagne , et le tableau bien plus brillant des succès obtenus en Amérique ; j^ays dont Téloignement 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, n résolut d'envoyer aux États-Unis un ingénieur habile et sage, qui prît 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 M ontgéry , capitaine de frégate, de se rendre, avec le bâtiment qu'il 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 plein 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

vapeur en Amérique. Il a tout soumis à des observations rigoureuses, à des mesures exactes , et n'a rien recueilli ni rien présenté qui ne soit digne de croyance et de confiance.

M. Marestier conclut néanmoins qu'eu réduisant les choses à leur juste valeur, il reste encore d'assez grands avantages au nouveau système de navigation, pour en motiver l'adop^ tion sur les mers et sur les rivièrcîs de l'Europe aussi-bien que sur' celles d'Amérique , quoique avec un avantage relatif dont l'importance 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-Aniéricaine le courà entier d'un des plus grands fleuves du Nouveau- Monde; c'est lorsque les sauvages repoussés ou domptés, abandonnent ou concèdent, dans l'inté^ rieur des terres , d'immenses contrées pour ainsi dire impénétrables en suivant toute autre routé 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. m— Dynam. 58

^58 • BTNAMIS.

forée du vent, qui s'élève et s'abat sans qw rbomme puisse la retenir et la garder , ni d\» chemin de halage, impraticable sur les bords de fleuves vaseux, hérissés de toutes parts de foreU vierges encore.

Dans le court intervalle de quinze années, beaucoup de villes se sont formées sur dési^îvei où Ion comptait à peine les habitation» d'une bourgade ; des villages ont entouré les . habi^^ talions isolées , sur une foule de points où leK bateaux sont allés porter la vie et l'activité da ' 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 coiYUPQode l'habitatioii de contrées au^ paravant désertes. Là , des nations nouvelles se S0nt déjà formées , et ce moyen de communica« tion , qui n'existe que depuis quinze aqnées , a faix naître des états qui sont admis dans les rangs 4e la grande confédération du nord de l'Amérique. Voilà les bien£aiits de la science et 4e l'industrie en faveur des sociétés hamaines.

Aujourd'hui , lorsqu'on part de l'embouchure du Mississipi, le même bateau it vapeuv peat remonter ce fleuve et le Missouri jusqu'à 1^ rivière dje la Pierre- Jmune, en parcourant d«nx milfe sept cents milles marins , ou S.ooo kitoinètre6i( i.aêo lieues de poste), c'est-à-dipe, fH

QlilNZIÈMB LEÇON. 4^^

parcourant Bur un seul bours d'eau naturel dë$ États»T7nis ^ un espace supérieur à la longueur totate des cent cinquante canaux creusés par la main des hommes , sur le territoire de la Grande-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 ail voisinage des mines qui doiveht leur fournir la force motticê ; à défaut de ce combustible , les rivôs des plus beaux fleuves présentent d'im-» menses forêts , dont les bois sont, pour ainsi dire 9 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 qiie déjà les nations européennes possèdent une foule de moyens de transport qui manquent à rAraérique. Mais, en beaucoup de circonstances et dans beaucoup de localités > le nouveau système de tratisport aura des avantages marqués, assez nombreux pour mériter que le ;savanl cherche à les perfectionner de plus eh

46q dymamië.

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

Les premiers bateaux que Fulton a construits étaient plats comme nos prames. En 1 8 1 3 , 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. Marestier, quand le tirant d'eau n'est pas limité , serait-il avantagemç: 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 4>5 à lo mètres.

Le creux varie ordinairement. ... de a à 5 Le tirant d'eau varie de 1,2 à a

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 celte longueur. L'accroissement de la 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 , lorsqu'on n'a pas trop diminué la contenance du navire.

Enfin y pour un même tirant d'eau, dans un ba« teau large , les sections transversales 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 con^séquent, 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 réa^ gissent de bas en haut.

Dans quelques bateaux destinés à porter des marchandises , la machine à vapeur est sur le pont. Dans les bateaux destioés au transport des voyageurs , ^lle est dans la cale- Tantôt l'arbre des roues est au milieu de la longueur du bateau, tantôt il est une 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 machimes 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. rar riment la hauteur du mercure dans un tube qui d'un bout communique avec la vapeur de

46d DYNAMIB.

la chaudière, et de rature air^crâit* libre ^~s*étève k plus de 5o centimètres , lor^ue là pression moyenne de l'atmosphère ddnne 76 (îentîmètrës de hauteur barométrique.

Une observation fort-importânte , et que nous avons iiidiquée précédemment ^ (c'est que les personnes qui tentèrent, à diverse* rej^riséè, d'exécuter des bateaux à vapeur ont échoué, bien moins pour n'avoir pas imaginé le meilleut inédbanidme qu'il fût possible de cohcevoir, (|iié pour s'être contentées d'une force mbtrice trop peu considérable.

Il eut fallu demander avant tôut^ qUëllé é§t la puissance nécessaire pour imprimer une vi-^ tesse donnée à un navire aussi donné. Il eût Êillti tenir eompte de^ pertes de puissance dues à toutes les espèces de résistance, et, d'après cette évaluation , fixer la force de la machiné à vapeur destinée à faire mouvoir le bateau.

Fulton est le preftiier qui ait entrepris ces calculs , et Fulton a réussi. Il est parti des expériences faites, eii Atigleterré, parla société instituée pour le perfectionnement de l'architecture navale. Ces expériences ne lui fournirent sans doute que des données approximatives ; mais cette approxinlation était suffisante pour lui indiquer entre quelles limités il devait se tenir. Dès lors le succès dé soti entreprise acquit la certitude mathématiqu6i^

Nous insbtons sur oes £dts, 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 certains, s'ils n'éclairent leur marche par l'expérience soumise ensuite au calcul

On regarde Fulton comme un homme dq génie , parce qu'il a le premier réussi dans la i^vigatioa par la vapeur ; et probablement on ^{use ce titre à la plupart de ses devanciers dans la même carrière. Cependant ils avaient presque tout fait pour son propre succès. L'un av^it consacré l'emploi des roues à aubes y l'autre l'emploi de la machine à vapeur. On avait lAQjQtré 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 , réimissant tous ces moyens, mar? cbai^nt , quoiqu'avec peu de vitesse : il ne manquait plus que d'accroître convenablement cette vitesse en augmentant la force motrice, sans rçcourir ^ 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'nidant , pour cela, des données de l'expérience et des moyens du calcul. Après

464 DTNAHIE.

le succès y tout le mérite de ses devanciers s'est anéanti dans l'opinion du vulgaire. Lui seul a Tecue[lli 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 fellu 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 les 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 vitesse 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

pas encore assez exarctem^t connues?, pour qu'on puisse espérçr d'atteindre à des résultats parfaitement exadcts dans l'évaluation des effets qui dépendent de ces lois: Il n y a pas seulement incertitude nuùiériqué plus ou moins étenâue dains les valeurs finales auxquelles on arrive ;^ ^incertitude s'applique aux rapports mêmes qu'on essaie d'établir entre les quantités qu'ofn ^veut soumettre au calcul.

l^éanmoins , en consultant avec soin l'expérience, on peut s'assurer, à posteriori^ si- les relations mathématiques auxquelles on' s'est élevé par des hypothèses- plausibles, s'éloignent ou se rapproc^hent des véritables résultats^ donnés par la nature et par 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 où la science ne peut pas encore donner dés solutions parfaitement rigoureuses. Telle est la marche que M. Mai*estier a suivie.

Il a cherché les rapports qui doivent exister, ou du moins qu'on peut sans inconvénient regarder comme établis entre la force ded mà»chines à vapeur , la grandeur des roues ôt dé leurs aubes, et les dimensions principales^u navire.

En partant de ces données,, prises sui* dix-

T. III. -i-Dy»AM. 59

466 STNAHIE.

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

io« La tension habituelle de la vapeur; a<». le nombre de tours faits par les roues , dans une minute; 3^. la vitesse du piston, correspondante à cette vitesse de roues ; 4^. le rapport de la surface d'une aube à celle- -d'un rectangle ayant la largeur du bateau pour base, et le tirant d'eau pour hauteur; 5^. l'espace parcouru ^ dans une secoxide , par l'arête intérieure des aubes ; vitesse qui doit être au moins aussi grande que oelle du bateau , si Ton ne veist pas que la partie intérieure des aubes frappe le fluide dans an sens opposé à la marche du bateau ; 6^. la vitesse du bateau estimée en mèhres,. durant une seconde, pour le calcul mathématique, et en nœuds, durant une heure, pour l'usage des marins; 7<>. 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; S®, 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 V espace que le piston parcourt , et de la hauteur de la colonne de mercure que supporte . la sapeur; et ce résultat , divisé par la racine quarrée du produit de la largeur du bateau^ de son tirant d^eau et du diamètre des roues à aubes.

QUIlfZiBME LEÇON. 4^7

Par des calculs âonnés dans les notes du premier mémoire , M. Marestier arrite à phisieurs conclusions qu'on ne doit regarder , pour la plupart , que comme des expressions approchées des Yéritables lois qui nous sont inconnues. Voici l'énoncé des rapports approximatif auquel l'auteur est parvenu..

i<*. Le cube de la vitesse da bateau est plus petit qae la force de la machine divisée par la résistance da 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 fat atteinte , il faudrait que les auBes fussent infinies.

a^ La vitesse du bateau est en raisou directe de la raucine cubique de- la. force de la machine , et en raison in«verse de la racine cubique dq la résistance du bateau et

de- la quantité i -f* " » ^^ résistance- du- bateao étant repcé** sentée par b* et celle des aubes par a\ '

5^. Le rapport de la qiiantité 4/ i -f--» déterminée

poHF'Un bateau , àla quantité analogue t/ i ^ f^ , déterminée pour un autre bateau, différant peu de 1* unité , la ptlesse d'un bateau est a peu près proportionnelle àda racine cubique de la force de la machine , disHséè par la racine cubique de la résistance du bateau^

^^: La vitesse d*iin Bateau est , par suite , à peu près égale à un coefficient constant , multipUé par la racine cubique dtt produit ....

De la hauteur de la colonue de mercure que la vapeur peut supporter,

Dtt qnarrédtt diamètre dû pistos ,

^3 dtnImie.

De la course du piflon ,

Et d^u nomfife de Xoifi qu'il s'qlèvc eu .une jpiinute ;

Ce produit y divj&é [^r ^a raciue cubique îh^ prodvit de la largeur du l)ateau ,

Et par son tirant d'eau.

Ce dernier rapport conduit à la valeur que nous avons déji donnée pQur multipUcateur de la simple vitesse.

Ce multiplicateur n'est pas un nombre constant; il varie de 20,29 ^ ^ifi^ pour les bateaux que M. Marestîer soumet à ses calculs.

La moyenne de tous les multiplicateurs, à l'exception d'up seul que M. Alarestier rejçtjte , parce qu'il n'est pas jsûr de la vitesse dju bateau (correspondant ^ cette mc^enne , dis-je , égale a3,4ï- Cependant M. Marestier préfère le nombre 22 : les exemples mêmes auxquels il applique ce dernier multiplicateur nous semblent démontrer qu'il vaudrajit mieux jBmployer le premier.

En appliquant le nombre 22 à la recherche de la vitesse du bateau k yapenr ÏJfricain , co^truit par la nlarine française , M. Marestier trouve unQ vitesse trop faible de Py04 ; en prenant 25,4i ^^ trouve une valear qui ne diffère pas de 1 pour cent de la vîte^se donnée par l'expérience.

Si l'on prenait 11 pour valeur mo venue du ;Enultlplicaieur, ainsi que M. Marestier le fait dans soi| méaioire , 00 pourrait, dans plusieurs cas y n'avoir pas la véritable vitesse à un dixième près. Voilà ce qui aiTÎve , par exem^dle , an bateau la Firginie ^ pour lequel une vitesse de 3"**'-, 3 par seconde exige un multiplicateur é^al à ^'^,24. Alors, 2a

pris pour jnaltipUcateur , domiersilt Que vîteAse trop faibic d'cQvirpQ i5 potier ceat.

f,n proBan^ 33.>4i pour multipUcatcur , on trouverait une vitesse q^i ne serait trop faible que d*un peu moins de 8 pour cent.

Quant aux deux bateaux la Deîaware et les Etats-Unis , qui donnent des multiplicatears au-dessous de ni , il faudrait connaître « , dans le^ particularités de leurs formes , il n'y a rien d'extraordiliaÂce qui puisse expliquer la dimini;itipû .de ces multiplicateurs • Or , on voit .dans leç jQpte» de M. Marestier^ qu'un des deyx bate$LUx avait los formes très-massives et peu favorables à la marche : il est probable qu'il existe une cause analogue pour Tautre bateau.

Il importe de remarquer qtie le multiplica* teup chepdié par M. Marestier dépend de la bonté de la macbÎBe à vapeur , de Tengrenage plus ou moîas J3ien -exécuté pour la transmission des laouveûients , de la structure du navire , des formes mêmes et des proportions de la cai* rêne , etc. À mesure qii'on perfectionnera ces di« verses parties , le multiplicateur de la vitesse augmentera de grandeur, toutes choses iégales d'ailleurs ; mais cet accroissement même , conr. i^taté soigneusement par d'habiles ingénieurs., fera (connaître le pr/ogrès de l'art.

Par une application fozt-sipiple de la méthode de maximis' et mmiinis ^ M. Mares tier arrive à cettie conclusion : la uîtesse (ïun bateau qui remonte un ço\irs d'eau quelconque , doit être une fais et demie la {Vitesse du* courant y pour que la

t\^0 DTNAMIE

consommation de force payée {^c* esUordu^ la consommation du combustible ) soit la moindre pas* sible ; mais , presque toujours , cette vitesse est au-dessous de celle qu'il faut atteindre pour satisfaire aux besoins du commerce , et , surtout , aux besoins de la circulation des voyageurs.

' Dans le cas oh le bateau remonte avec une Jbis et demie la vitesse du courant^ il faut trois Jbis plus de force motrice , si cette force agU à bord ^ soit par une machine à vapeur ^ soit par un manège^ qiien se halant d^un point fixe sur le fond ou sur le rivage (i).

Lorsque le courant est très-rapide , si la force qu'on fait agir est à bord^ il devient avantageux de remonter en se halant/ du bord méme^ sur un cordage fixé à quelque point du navire^ Mais on doit préférer l'emploi des roues à aubes mues par la force intérieure du bâtiment : i^. s'il faut remonter , quand le courant a peu de vitesse ; 1^. dans tous les cas , s'il faut descendre. Les caractères de ces modes d'action ont été reconnus par plusieurs méchaniciens ; ils ont fait •usage du premier mode pour passer les ponts ou remonter les fleuves rapides, tandis qu'ils ont généralement préféré le second pour des-

(i) Ce principe explique Tavantage qu'on trouve à se haler sur des points fixes : moyen qu'on essaie de mettre en usage sur la Seine et sur le Rhôno.

œndre les cours d'eau. Les résultats que nous venons d'énumérer ne sont qu'indiqués dans le corps du mémoire. Toutes les méthodes de calcul sont rejetées dans une note : par ce moyen l'auteur a mis son mémoire à la portée des lecteurs qui ne sont pas versés dans les appli* cations de l'analyse à l'effet des machines.

Il a pareillemment rejeté dans une note les calculs nécessaires à la recherche approximative de l'effet des machines à simple et à haute pression , et des machines à rotation immédiate em« ployées pour faire marcher les bateaux. Il reconnaît une grande économie de combustible dans l'emploi des machines à haute pression , et ne partage nullement les craintes qui les ont fait abandonner, en Europe, pour la navigation.

Après avoir exposé l'enserpble des résultats mathématiques auxquels est parvenu M. Marestier, nous allons le suivre dans ses descriptions des bateaux à vapeur exécutés en Amérique.

Il accompagne de détails de construction, de ' structure et d'installation , les plans parfaitement dessinés des bateaux, le Chancelier^ Lwings ton ^ navire de 4oo tonneaux , mû par une machine équivalente à la force de soixante chevaux ; le Fulton y bateau remarquable en ce qu'il est le premier dont la carène n'ait pas un fond plat et horizontal j le Washington , le Savannah qui porte trois mâts verticaux et qui a fait* les

47^ , DYDïAMIB.

voyages de New- York à Livéïpool et à Pétersbourg , en employant tour à tour la force de ses voiles et celle de sa machine ; enfin ^ le Paragon j destiné par l'auteur à présenter le modèle' d'un bateau à vapeur qm porte des voiles sur deux mâts verticaux.

On voit en Amérique ainsi qu'en Angleterre , des bateaux à double carène y employés au passage des rivières. La vaste plate-forme y établie sur les deux carènes et suf l'espace qui les sépare, espacé où jouent les roues à aubes , rend ces bateaux très*comniodes pour le passage des chevaux j (tes voitures , des bestiaux , etc. ; mais ces bateaux vont moins vite que s'ils n'avaient qu'une carène continue dont la capacité fût égale à celle des deux carènes isolées. Quand ils sont près d'aborder le rivage, on change la direction du jeu des roues, et l'on amortit promptement la vitesse acquise, en vertu de laquelle le bateau se briserait contre les quais.

Aux États-Unis, on remplace quelquefois par un manège de chevaux la machine à vapeur des bateaux à double carène. L'auteur décrit les communications de mouvement que ce système ne'cessite : i®. quand le plan du manège est horizontal ; 2°. quand il est incliné. Dans ce dernier cas , l'on tire sans doute un plus grand parti de la force des chevaux , mais on les fatigue beaucoup plus. M. Marestier observe

QUIIIZffiMB LEÇON. 4^3

avec justice qile la poremière idée de faire avatir CQF les bateauiL par un manège a pris naiâssancé dans notre patrie : on peut s^en assurer en côii<sultant le recueil des machines approuvées par r Académie , pour Tannée 1 733.

La quatrième partie du premier tiiélnfdire ', Tune des plus importantes, est. consacrée à- là description des machines à vapeur emptoyéelà sur les bateaux d'Amérique.

Depuis plusieurs années,* les Américains ne font plus qu'en cuivre les dhaudières qui doiveâf^ servir aux machines à vapeur ordinaires , entretenues avec de l'eau de mer. Le dépôt de cette eau adhère peu au cuivre qni se gerce moins^iéi^ sèment que le fer, et qui est plus ductile. IJoi*s^ que les bateaux font de longs voyages^ il faut chaque jour renouveler plusieurs fois par por-^ tion Teau de là chaudière , s£n<l'empécher qù^nii sédiment trop copimix ne se précipite. On se contente , à la fin de chaque vojrage , de nettoyer les bateaux dont le trajet ne dure pas plus de vingt-quatre heures. Ce nombre d'heures suffît pour qu'il se forme un précipité dont l'épais^ seur va jusqu'à: un millimètre et demi. Comtn0 ce sédiment est très-dur, on pourrait, dit l'auteur, par la vaporisation de l'eau marine, à une certaine température , se procurer des empreintes assez solides, £ûtes sur des moules donnés.

Les notes du mémoire dont nous venons dé

T. III. — Dtham. 60

474 DYNAMIE.

présenter Tanaly^è ccm tiennent des explications et des démonstrations que l'auteur n'a pas cru devoir donner dans le texte.

Une première noté est consacrée aux bateaux à vapeur les plus remarquables que Vauteuf a vus dans les différents ports , ou sur lesquels il a navigué. Il rapporte avec soin les vitesses qu'il a calculées lui-onéme y soit d'après la durée totale ou partielle de leurs Voyages ; soit d Câpres le temps qufils ont mis à parcourir ud espace égal à leur longueur.

Au sujet des; bateaux de Fêtai de New- York , M. Marestierprésenle le tableau de la grande navigation intérieure que les Américains travaillent maintenant à compléter.

New-York est au fond d'une vaste baie, à l'extrémité d'une île située au milieu du fleuve Hudson. En partant d'Albany ou de New- York, quarante-six écluses élèveront les bateaux à 1 28 mètres au-dessus de l'Hùdsôn ; en parcourant 182 kilomètres, ils arriveront à - Rome , descendront de là dans le bassin du Ténessée, remonteront au moyeiji de vingt-cinq écluses , puis entreront dans le lac Érié, à 262 kilomètres du Ténessée. Alors ils se trouveront élevés de lia mètres au-dessus de l'Hudson.

Des embranchements du canal , formés par des rivières rendues navigables , conduiront au lac Ontario, séparé maintenant du lac Érié par

h grande chute du Niagara, impraticable à la navigation.

Le seul bassin du Mi^sissipi comprend une superficie égale à six fois celle de la France. Ce fleuve , qui charie beaucoup de limon , a ses bords trop vaseux , il a des hausses et des baisses trop grandes pour qu'on puisse pratiquer sur ses borda des chemins de halage.

C'est d'ordinaire à force de rames et quel-^ quefois en se halant sur des points fixes, au moyen d'un cordage tiré du bord , que les bateaux remontent le fleuve ; ils ne peuvent guère avancer que de i^k i5 milles par jour, malgré le grand nombre de mariniers et leur attention à naviguer dans les parties du fleuve où le cou* rant a le moins de rapidité.

L'on croyait que la vitesse du Miôsissipi était de trois nœuds et demi ^ tandis qu'elle n'est en réalité ( terme moyen ) que dje deux nœuds et demi. C'est pourquoi l'on a- demandé deS bateaux à vapeur qui pussent , marcher fort- vite afin de remonter le fleuve. Cette erreur fut donc favorable aux progrès de l'art ^ et fit faire des efforts de plus en plus. grands, pour obtenir de meilleurs bateaux * marcheurs. Dès 1811, Fulton mérita d'obtenir le privilège exclusif qu'il obtint , en effet , de l'état de la Louisiane , pour naviguer sur ce fleuve avec des bateaux à vapeur.

47^ DYI9AMIE.

liOs bateaux employés en Amérique présent tent beaucoup de variétés : la plupart ont deux roues sur les côtés, quelques-ut^s n'ont qu une roue placée à Tarrière , comme pour les bateaux qui naviguent actuellement sur la Seine.

M. Marestier présente une liste des principaux bateaux à vapeur qui naviguent sur le Mississipi et sur lès rivières qui se jettent dans ce fleuve ; il accompuigne de notes explicatives le nom de chaque b^^teau sur lequel il a pu se procurer des renseignements particuliers.

. L'estimation de la vitesse des bateaux à vapeur, intéressante pour juger des effets de la machine , dépend de la durée des voyages et de la longueur des ^ distances. M- Marestier disr cute ces distances, et cherche à déterminer les plus vraisemblables partout où il y a des différences dans les valeurs indiquées par les marins ou les géographes. Il donne ensuite l'idée des (filçuls de Fulton|^our déterminer les effets de la force de la vapeur appliquée à la navigation.

Trois notes fort-remarquables , et dont nous ^vons déjà parlé, présentent les recherches nécessaires au calcul du travail des diverses espèces de machines à vapeur employées à bord des bateaux.

La neuvième et dernière note oflFre la description des divers moyens imaginés ou seulement exécutés par les Américains, pour remplacer

QDlNZlKHfi LEÇON. 477

laction des rames par d'autres agents mécha* niques.

J'ai représenté dans la pt. XIV la projection verticale fig. i , et la projeiîtion horizontale, fig. 2, du mécbanisme d'un bateau à vapeur i on y voit la roue à aubes placée contre le flanc du navire , et la machine à vapeur ainsi que la chaudière placées contre une des murailles du navire ; un système semblable est symétriquement établi de l'autre boinl.

Il me* reste maintenant à présenter des observations sur la mesure du trai^ail dans F emploi des Jorces motrices^ mesure applicable surtout aux machines à vapeur. J'extrais ces observations d'un projet de rapport que j'ai rédigé pour l'Apadémie des sciences.

Pour mettre en mouvement une machine et produire un effet méchanique ^on peut employer des moteurs animés ou des moteurs inanimés , des hommes, des chevaux, des bœufs, etc. , oula force de l'eau , du vent , de la vapeur aqueuse , etc,

Ces forces peuvent différer de vitesse et d'intensité ; ^gii" d'une manière intermittente ou continue; elles n'en seront pas moins comparables dans leurs effets , et l'on pourra prendre l'une quelconque de ces forces pour terme de comparaison relativement à toutes les autres.

IjCs méchaniçiens ont pris pour terme do

47^^ DYNABIIE.

comparafson , pour unité de mesure , le poids qu'un cheval pourrait élever en un jour de travail ou dans une fraction de jour de travail, si la force horizontale de traction était transformée » sans perte, en force verticale : voici comment s'est introduit cet usage.

La plupart des machines à manège étaient mues par des chevaux , lorsqu'on a remplacé la force de ces animaux par celle de la vapeur. Chaque manufacturier voiilant faire servir autant que possible toutes ses machines, et ne changer que le manège, a dû demander une

machine à vapeur qui fit le travail de 2 , 3, 4

chevaux. De là l'usage suivi par les constructeurs de machines à vapeur, de les désigner par la force du nombre de chevaux dont elles représentent le travail dans un temps donné.

La force , comme la vitesse des chevaux , varie prodigieusement , suivant la taille, le poids, la conformation , et l'espèce à laquelle chacun de ces animaux appartient. La différence peut aller au moins d'un à trois, soit pour la masse des poids portés ou traînés, soit pour la. vitesse de la marche ou de la course, entre des chevaux de même âge mais de race différente. Ajoutons que les soins plus ou moins multipliés et bien ou mal entendus , le choix et la quantité de la nourriture, sont d'autres causes de la diversité qu'on observe dans la quantité d'action

Quiif:(iÈiis LEÇON. 479

qu'un cheval peut produire et dans la vitesse moyenne quil peut prendre lorsqu'il travaille durant un temps donné.

La première cpuséquence à tirer de ces grandes difierences , c'est qu'entre toutes les quantités de mouvement , comme entre toutes les vitesses, la moins propre à servir d'unité de mesure est celle qu'un cheval peut fournir.

En effet, dans les transactions entre les constructeurs,de. machines et les particulia:*s , lorsque la bonne foi n'a pas présidé aux conventions, les fabricants de machines ont représenté celles qu'ils voulaient vendre comme . ayant une force au moins égale à celle des meilleurs constructeurs , et désignées par le même nombre de. chevaux ; mais , lorsqu'ils ont livré ces machines , ils se sont contentés de prouver qu'elles pouvaient exécuter un travail journalier: équivalent à celui des plus médiocres chevaux de manège. Un pareil moyen de déception, plus d'une fois employé, a donné naissance à des procès ; et , dans beaucoup de circonstances, les tribunaux n'ont pas osé décider que le fabricant eût manqué à ses engagements, quoique tout annonçât qu'il ne^ tenait point envers le manufacturier la promesse ' qu'il avait faite et telle que l'acheteur Tiavait entendue. L'existence même de ces graves inconvénients a souvent réclamé l'ar-

48o DYIfAMJtE.

bitrage de plusieurs membres de rÂcâdémie. •C'est à la suite d'expériences entreprises par M. de Prony, pour mesurer avec exactitude la force des machines à vapeur, qu'il a fait la proposition formelle d'une tinité de mesure que l'Académie soumettrait an gouvernement. Une commission antérieurement nommée par l'Académie , pour aviser aux mesures* de sûreté que pouvait réclamer l'Usage des machifies à vapeur à haute pression , et qui i^mptait pour membres MM. delà Place, de Prony,^(îirard, Ampère et Charles Dupin, rapportei!ir ^ avait pareillement fait sentir la nécessité d'établir une mesure de ce genre. Ce rapport est cité page 4^7» de ce volume.

£n ça moment même , M. te* préfet de la Seine adresse au gouvernement un mémoire dans lequel il insiste sur la nécessité de fixer une unité de mesure officielle , pour la force des machines à vapeur.

Les détails dans lesquels nous venons d'entrer semblent démontrer qu'une pareille unité de mesure est, en effet, l'une de celles qnil importe le plus à la sécurité de l'industrie et du commerce de voir fixer par l'autorité.

Quelques personnes ont fait cependant , contre l'établissement d'une pareille unité de me* sure des objections qu'il est de notre devoir d'examiner. D'abord on a- prétendu que cette

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imité n'était point nécessaire et qu'il suffisait, pour chaque cas , d'indiquer en mesures métriques le poids que la force motrice de chaque machine pourrait élever, dans un temps donné. Sans doute , une telle expression peut suffire . au géomètre; mais elle n'a point les caractères qui doivent la rendre usuelle dans les arts. C'est une idée très-compliquée pour les artistes, que celle d'un nombre de mètres cubes exprimé par beaucoup de chiffres , et que le produit de ce nombre par un temps donné, pour se représenter nettement la force d'une machine et les rapports de diverses évaluations de ce genre. Relativement à des mesures qui n'exigeaient aucune combinaison, l'on n'a pas hésité un seul instant a créer une dénomination spéciale; par exemple , pour le mètre cube qu'on a nomme stère , pour le décimètre cube qu'on a nommé litre. Remarquons aussi , qu'avec l'objection telle qu'on l'a faite contre.une unité de mesure des forces motrices^ on aurait du s'abstenir de donner un nom à l'unité de mesure des poids , en se contentant de substituer partout le poids d'un centimètre cube d'eau au gramme et le poids d'un décimètre cube au kilogramme , pourvu qu'on y joigne la notion de pesantéui^ spécifique. 11 est facile de voir cependant, que, si le même nombre peut exprimer une certaine quantité de kilogrammes et de déciiifiètrès cubes

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(Veau , l'indiquer en kilogrammes présente une idée de poids immédiate et beaucoup plus claire pour les usages de la vie et pour les arts, que la notion compliquée du poids d'un certain fluide renfermé dans un certain volume, à une certaine température. Cette raison s'applique , avec plus de force, à un poids qui doit être élevé à une certaine hauteur durant un certain temps. Voilà trois éléments différents , le volume , l'espace parcouru , et le temps écoulé. Si donc il a paru convenable de créer une dénomination spéciale pour un simple poids , à plus forte raison doiton juger convenable de donner une dénomination spéciale à l'unité de travail, laquelle se compose d'un certain poids élevé à une certaine hauteur, dans un temps déterminée Un nombre quelconque d'unités de ce genre sera représenté par les mêmes chiffres , tant que la somme du travail sera la même, quoique la vitesse puisse varier en raison inverse du poids.

Nous allons maintenant examiner si , dans la définition de l'unité du travail, nous devons rapporter cette unité à la durée du jour ou seulement à la durée de quelque fraction du jour : à la seconde par exemple : déjà nous avons vu par quelles considérations compliquées certains praticiens y parviennent.

Sans doute , en rapportant le travail des machines à la se<:onde prise pour unité de temps,

on se procurerait une facilité plus grande pour comparer les calculs où l'on fait entrer en considération la vitesse des moteurs, surtout si l'on observe que la vitesse due à la gravité se mesure habituellement par Tespace que parcourt un corps grave, durant une seconde. Mais il faut remarquer que cet espace et la vitesse qu'il indique, ne sont point exprimés par un nombre rond en mesures métriques ; de plus , cette vitesse varie, pour les lieux diversement éloignés du centre de la terre; par conséquent, une grande partie de l'avantage qu'on voudrait obtenir ne serait pas atteinte. De plus l'emploi de la vitesse diie à la gravité ne peut être fait que par des personnes ayant dés connaissances de calcul bien suffisantes pour opérer les réductions nécessaires d'une vitesse donnée par la durée d'un jour, à la vitesse qui correspond à la durée d'une seconde. Une autre difficulté se serait d'ailleurs présentée. L'ancienne divisi<>n du temps qui compte vingtquatre heures dans la journée, soixante minutes dans une heure, soixante secondes dans une minute, et ainsi de suite , est celle que l'on suit habituellement dans les usages de la vie et de la société. La division du jour en dix heures, de l'heure en cent minutes, de la minute en cent secondes , telle que l'avaient proposée les auteurs du nouveau système de poids et me-

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sures, cette division qui présente de grande avantages dans les calculs astronomiques, au* rait dû laisser indécis sur le choix de la seconde à prendre pour unité de temps , dans la détermination de Tunité des forces métriques.

On obvie à ces inconvénients lorsqu'on choisit pour unité de temps la durée du jour astionomique, durée qu'on peut ensuite subdiviser suivant le système d'heures, de minutes, de secondes, que l'on croira devoir préférer pour les usages de la vie ou pour les calculs scientifiques.

£n choisissant pour unité des forces motrices, celle qui peut être produite (]|ans l'intervalle d'un jour à un autre par des moteurs animés ou inanimées , nous ne faisons que suivre l'exemple qui nous est donné par les méchaniciens le» plus célèbres.

Ainsi Watt , pour mesurer la puissance de ses machines à vapeur , a le premier choisi pour unité la force qui serait produite en vingtquatre heures, par un cheval tirant sans s'arrêter et relayé dès l'instant où sa force journalière serait épuisée^

Le savant Coulomb, auquel on doit des recherches si lumineuses sur la force motrice que peuvent fournir l'homme et les animaux , s'est appliqué surtout à calculer l'action journalière des moteurs animés, en la ramenant à l'élévation d'un certain poids à une hauteur donnée*.

Dans un sens contraire à ces premières considérations, une objection s'est naturellement présentée : les travaux de l'homme et des animaux ne peuvent avoir lieu qu'un certain nombre d'heures par jour; lorsqu'on évalue un travail pour vingt-quatre heures , on ne peut donc plus rapporter la vitesse qui en résulte au travail intermittent des êtres vivants, ni des machines dont l'emploi n'est pas continu. A cet égard , voici quelle sera notre réponse.

Toutes les fois qu'on emploie des machines d'un grand prix à des travaux qui nécessitent l'emploi de capitaux considérables, les manufacturiers trouvent un extrême avantage & faire travailler constamment leurs machines. Pour les machines à vapeur, ils trouvent encore un bénéfice particulier dans cette continuité ; c'est qu'ils n'ont pas besoin de perdre chaque jour une nouvelle quantité de chaleur, avant que leurs machines commencent à travailler , ni dç perdre le temps plus ou moins considérable qui s'écoule entre le moment où les ouvriers arrivent , et celui où la machiue peut opérer. Le progrès naturel de l'industrie d'un peuple étant d'employer des machines de plus en plus parfaites , de mettre à profit des capitaux toujours croissants et de leur donner toute l'activité désirable , il en résulte que les ateliers doivent tendre à travailles

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durant un nombre d'heures de plus en plus grand chaque jour, et doivent finir par un travail continu. On pourrait citer beaucoup de professions où déjà le travail a lieu sans intermittence r sur le territoire français ; proportion gardée, ce nombre est beaucoup plus eonsiëé^ rable sur le territoire britannique. Il s'accroîtra chez nous à mesure que notre industrie fera, des progrès.

Ainsi l'unité de mesure, fixée au jour complet, sera celle dont tous les travaux tendront sans cesse à s'approcher.

Observons d'ailleurs , quant aux travaux des. hommes et des animaux , qu'il est une partie aliquote ordinairement très-facile à déterminer de la durée totale du jour. Le travail des chevaux , par exemple , lorsqu'on les emploie au roulage ou dans les manèges, est généralement de huit heures, c'est-à-dire, le tiers du jour.

Lorsque trois relais de chevaux robustes offrent, en vingt-quatre heures, le travail continu d'un cheval , toujours dispos et toujours agissant, on trouve que cette force journalière équivaut au moins à 6.000 mètres cubes d'eau élevés à un mètre de hauteur. Si Ton prenait pour unité de mesure. 10 mètres cubes élevés à 10 tnètres de hauteur, il en résulterait que l'ancienne unité de force du cheval, suivant les méchaniciens français , devrait être représentée par le nombre 6ow