TOTA

fr. «• 0 10 0 10 0 12

o :vt

0 ïT.

o au

fr r.

.17 i 30 717 00 118 lf»

181 io aa7 70 aso 40

(1) Ce produit doit être augmente dans la proportion du déchut.

Si l'on tient compte des prix actuels, des conditions imposées aux constructeurs par les cahiers de charges habituels et de ce qui a lieu en réalité, cette plus-value est supérieure à ce qu'il serait équitable de leur allouer pour exiger avec la rigueur la plus absolue que tons les métaux employés fussent de première qualité; les constructeurs accepteraient un supplément de prix bien inférieur pour laisser en échange à l'administration du chemin de fer le droit d'éprouver et de recevoir les matières premières, a leur entrée dans la fabrique de machines, et pour exercer ce droit dans toute sa latitude; or, par le fait d'une altération et d'une usure moins rapides des métaux, par l'absence des mille sortes d'accidents, qui donnent tant d'irrégularité au service des machines construites avec des métaux de qualité inférieure, on réaliserait un avantage incontestable, cette somme ne représentant qu'une fraction peu importante des frais annuels d'entrelien et de l'intérêt du capital compté sur le temps de service de la machine, et devant se trouver très-promptement couverte par l'économie des frais d'exploitation.

Ces considérations prouvent à l'évidence combien il importe de n'admettre dans la construction des machines locomotives que des matières de première qualité, et de faire au besoin tes sacrifices nécessaires pour arriver à ce résultat. On ne doit pas en tirer la conséquence, qu'une administration de chemin de fer doit dans tous les cas construire ses machines, comme on pourrait être tenté de le faire, en faisant fléchir ses raisons qui s'op|K>seul en général à l'adoption de ce système; on doit en conclure seulement qu'il faut, pour la réparation dans les ateliers des chemins de fer, comme pour la construction, n'admettre que des matières premières de qualité tout à fait supérieure, et ne pas se laisser sé> duire par des motifs d'économie mal entendue.

2° Soins apportés a la construction. — On ne doit pas se montrer moins difficile pour la perfection de l'ajustage et du montage de toutes les pièces d'une machine, que pour le choix des matériaux. Les prix actuellement payes aux constructeurs coin-

portent des exigences rigoureuses «le la part de l'acheteur. Bien qu'on stipule dans les marchés des garanties pour la réparation, et, au besoin, pour le remplacement de toutes les pièces défectueuses, bien que ces garanties s'étendent a un parcours de A à 5,000 kilomètres, une machine d'un montage défectueux conservera toujours une partie de ses défauts et ne fera qu'un mauvais service jusqu'au moment où elle subira une réparation équivalant à une reconstruction.

Il est essentiel avant tout que la chaudière et le foyer soient bien

étanches : des fuites d'eau à l'intérieur du foyer nuisent «à la combustion; des fuites d'eau ou de vapeur sur l'enveloppe extérieure peuvent , au bout dé peu de temps, devenir nuisibles a la marche, mais elles sont surtout désastreuses pour la conservation des chaudières, dont le métal s'altère par l'action de la rouille. Les tubes doivent être mis en place avec le plus grand soin. Les viroles doivent être chassées et mandrinées également, avec un soin tout particulier. Lorsqu'un joint de tube vient à fuir en service, il peut arriver que la réparation tombe entre les mains d'un ouvrier peu adroit, qui, en cherchant à consolider cet assemblage, pourrait affaiblir tous les autres ; de même, un mécanicien qui vomirait, en marche, et lorsque la machine est allumée, rechasser une virole, pourrait faire lâcher celles qui l'environnent et mettre la machine, hors de serviee. On ne doit donc, dans aucun cas, négliger la pose des viroles, en comptant sur la facilité des réparations en cas de mite.

Les pièces du mécanisme doivent être ajustées avec une précision mathématique ; \o montage doit cire fait avec une rigueur absolue. Dans une machine qui travaille à des vitesses considérables, qui effectue un travail considérable en peu de temps, et sans qu'une visite attentive des pièces puisse être faite dans l'intervalle des temps d'arrêt et de stationnement, l'usure et la dégradation des pièces, une fois commencée , marche avec une extrême rapidité et peut occasionner des ruptures avant qu'il ait été possible de remédie* au mal. Cette observation s'applique en particulier aux pistons qui ne peuvent être démontés que lorsque la machine est

sortie du service, et qui surtout ue peuvent pas être visités, même sommairement, dans le cours d'un trajet; des écrous se desserrent, et les plateaux ou de simples boulons se détachent et occasionnent la rupture du cylindre ; les parois du cylindre se rayent et finissent par se canneler si le montage des pistons n'a pas été fait avec le plus grand soin , si l'ajustage de ses éléments n'est pas assez soigné. Des ruptures de tiges de pistons et de tiroirs , de bielles , de barres et de colliers d'excentriques, n'ont souvent d'autre cause qu'un défaut de parallélisme, des défauts de coïncidence entre l'axe de la pièce et celui de ses guides, etc.; il en résulte des flexions indéfiniment répétées ou des vibrations qui finissent par la rupture des pièces. Par les mêmes raisons, il est nécessaire de donner aux pièces qui transmettent des efforts, alternativement en tirant et en poussant, une section et une rigidité suffisantes pour empêcher des flexions qui, trop prononcées et incessamment répétées , pourraient également occasionner des avaries.

Le montage du châssis et des supports nécessite également la plus grande attention. Lorsque les essieux ne sont pas exactement parallèles entre eux , lorsque les roues ne sont pas , de chaque côté, dans un même plan parallèle à la voie, lorsque les roues d'un même essieu ou de plusieurs essieux accouplés ne sont pas exactement de même diamètre ; lorsque les roues ne sont pas rondes ou sont mal centrées, en ligne droite comme dans les courbes, il y a des glissements , qui déterminent une usure inégale et rapide des bandages , soit à la jante , soit au boudin. Comme ce glissement ne peut pas avoir lieu sans effort, il en résulte une fatigue inévitable pour le châssis , qui peut être déformé ; une usure plus rapide des coussinets de boite à graisse , etc. , sans parler des mouvements oscillatoires que prend la machine sur la voie , des chances d'accidents ou d'avaries, et de la déperdition de travail utile qui en sont la conséquence.

Les ressorts eux-mêmes doivent être montés avec précision , de telle sorte que les deux roues d'un même essieu soient également chargées. Si la charge, d'un coté à l'autre, présentait des inégalités très-sensibles , l'une des roues tendrait à descendre sur le rail , en

glissant sur une arête du tronc de cône qui forme la jante , la roue

la moins chargée remontant sur l'autre rail d'une égale quantité. Les roues icndraient à rouler sur des circonférences de rayons inégaux, comme si elles n'étaient pas égales, et s'useraient inégalement. Les ressorts doivent , en outre, avoir une égale flexibilité, pour que les oscillations qui tendent à se produire ne soient pas, au delà de ce qui est inhérent à l'irrégularité de pose des voies, une nouvelle cause de déformation et de fatigue pour le châssis et d'usure pour les roues.

Nous n'insistons pas plus longtemps sur ce sujet; les exemples que nous avons indiqués établissent suffisamment la nécessité d'une grande attention et de grands soins dans la fabrication ; nos ateliers de construction de machines locomotives , sous l'action salutaire des ingénieurs préposés à la direction de l'exploitation des chemins de fer , ont contracté des habitudes de précision telles, qu'une machine quelconque , sortant des mains de l'ouvrier , peut être mise en service, accomplir de longs trajets, sans qu'aucune pièce chauffe ou éprouve des avaries. A ce point de vue, nous ne pensons pas que dos constructeurs le cèdent en rien à ceux des autres pays.

Les développements qui précèdent montreraient en outre, si cela n'était pas évident de soi-même, quelle différence il peut y avoir entre deux machines de même type pour la régularité du service et l'économie des frais d'entretieu , selon que la construction a été bien ou mal soignée.

3° Rigidité nu châssis. — Nous avons insisté sur la nécessité d'un montage très-perfoctionné ; pour ne pas perdre en partie le bénéfice des sacrifices qui ont été faits dans ce but, il est nécessaire que le châssis soit très-solidement établi et qu'il ne puisse pas se déformer. En effet, les cylindres et ks glissières sont attachés au châssis, et par conséquent, les extrémités antérieures des bielles et des barres d'excentriques sont solidaires avec lui, tandis que les extrémités opposées de ces pièces sont liées avec l'essieu moteur , lequel n'est rattaché au châssis que par l'intermédiaire des boites à graisse et des ressorts. Si le châssis est trop léger on mal as-

semblé et qu'il se déforme, soit mwnenlanément, au passage des courbes, soit périodiquement, dans le mouvement oscillatoire que prend la machine sous l'action de causes diverses , soit d'une manière permanente , par suite du gauchissement des pièces qui le constituent , les axes peuvent cesser de coïncider , le parallélisme peut être détruit, et les choses se passent exactement comme si la machine avait été mal montée dès l'origine.

Pour que le châssis puisse conserver sa forme , il ne suffit pas que ses longerons aient des dimensions suffisantes, il faut qu'ils ne puissent pas se courber dans le sens de la longueur, ou s'allonger de quantités inégales ; il faut , en outre , qu'ils restent exactement parallèles entre eux et à l'axe de la machine . Pour satisfaire à la première condition , il faut rendre le châssis indépendant des effets de la dilatation de la chaudière. Nous avons vu que pour cela , après avoir attaché la boite à fumée au châssis , on terminait les supports intermédiaires de la chaudière , et surtout ceux de la boite à feu , par des palins susceptibles de glisser longitudinalement sur les longerons, tout en leur restant invariablement attachés dans le sens transversal. Pour satisfaire à la seconde condition , il faut rendre le châssis insensible à la réaction de la voie sur les roues , au passage des courbes ou dans les parties rectik*gnes mal dressées, le soustraire à l'influence des mouvements oscillatoires que peut prendre la machine , et enfin aux actions et réactions inégales et inégalement distribuées des pistons sur l'essieu moteur. Il faut pour cela qu'entre l'essieu moteur et les cylindres, les longerons aient par eux-mêmes une grande rigidité résultant de leurs dimensions propres , il faut surtout qu'ils soient trèssolidement entretoisés d'un eôté à l'autre de la machine; la chaudière, qui, par sa forme et ses dimensions, possède elle-même une grande rigidité , est le lien naturel et le meilleur entre les longerons , auxquels elle se rattache par les supports, et ceux-ci sont plutôt des moyens intermédiaires d'attache entre les longerons, que des supports proprement dits, les attaches de la boite à fumée et de la boite à feu , au châssis, suffisant, à la rigueur, pour supporter les chaudières les plus longues. Lorsque les cylindres

soot intérieurs, ils deviennent eux-mêmes un lien entre les deux

longerons ; il en est de même pour les supports des glissières. Lorsque ta machine est à cylindres extérieurs et que les longerons sont sensiblement plus bas que la chaudière , il peut devenir utile de les relier directement par des traverses. La liaison des deux parties latérales du châssis est plus facile lorsque celui-ci est intérieur que lorsqu'il est extérieur; mais, dans ce dernier cas , on peut donner aux deux longerons une grande solidité , en les formant de deux feuilles de lùle, enlre lesquelles se trouve intercalé un madrier en bois ; de telle sorte qu'il serait difficile à ce point de vue de dire quel système serait préférable à l'autre.

L'essieu moteur doit rester exactement perpendiculaire aux longerons et ne doit subir aucun déplacement dans le sens de sa longueur, ce qui aurait pour résultat de briser les lignes d'axes; il faut donc éviter avec soin de donner a ses fusées du jeu dans les bottes à graisse , et de laisser prendre à celles-ci trop de jeu dans les plaques de garde. En outre, il convient que les plaques de garde des roues motrices soient courtes et très-rigides , tandis que les plaques de sarde des roues d'avant peuvent être longues et flexibles , pour faciliter le déplacement de l'essieu au passage des courbes ou sous l'action des inégalités de la voie. Il existe une cause de dégradation du mécanisme qui ne peut être atténuée que par un entretien très-soigné de la voie ; lorsque la lipe des rails est ondulée dans le sens vertical, inégalement pour chaque côté de la voie, l'essieu moteur se déplace dans le sens vertical , s'incline tantôt dans un sens , tantôt dans l'autre , sous l'action de son propre poids et des ressorts qui maintiennent les roues constamment appliquées sur les rails , quelle que soit leur déflexion; en d'autres termes, les trois essieux peuvent prendre des inclinaisons diverses par rapport au plan du châssis auquel ils sont perpendiculaires dans le montage ; les manivelles et les excentriques éprouvent des mouvements auxquels ne participent pas les glissières , les coquilles de piston et les guides des tiges des tiroirs ; il en résulte nécessairement des torsions des bielles et des barres d'excentriques, et des frottements anormaux des

grosses têtes de bielle sur les mauivelles , et des colliers d'excentriques sur les disques qui les supportent. Il convient par suite de ne pas donner aux ressorts une trop grande élasticité , pour que l'amplitude des déplacements que le châssis peut éprouver ne s'accroisse pas dans des limites trop étendues ; mais ce qu'il faut surtout, ainsi que nous l'avons dit , c'est une voie bien entretenue et bien dressée.

Comme exemples de châssis établis dans de très-bonnes conditions , nous citerons , d'une manière générale , ceux qui , dans les machines à cylindres extérieurs ou intérieurs des chemins de fer construits dans ces dernières années , ont été établis de manière à ne faire participer le mécanisme à aucun des effets ou des déplacements qui résultent de la dilatation de la chaudière. En principe, ces châssis permettraient le montage complet du mécanisme indépendamment de la chaudière. Cependant , dans la machine du système Buddicom , l'essieu moteur est fixé sur les longerons intérieurs , qui portent également le mécanisme de la distribution. Cette disposition soumet, il est vrai, cet essieu aux influences de la dilatation ; mais les chaudières étant courtes, le déplacement de l'essieu qui en peut résulter est très-faible, il n'affecte pas sensiblement la ligue d'axe. Les boites à graisse étant isolées du châssis extérieur auquel sont en partie attachés les cylindres, il ne se produit pas le gauchissement et la torsion qui résultent ordinairement de la dilatation inégale des longueurs. Ce système est donc encore excellent. Ce qui est mauvais, c'est la liaison entre la chaudière et le châssis, par des attaches excessivement rigides, rendant le mouvement longitudinal de l'un dépendant de l'autre. Les différences de dilatation amènent toujours des disjonctions du système, dont les effets sont de déranger les lignes de montage , de produire des jeux et des chocs dans le mécanisme, de dérégler la machine et de la mettre en désarroi.

4° Surfaces de frottement. — Le choix des matières employées pour former les pièces soumises au frottement , exige une attention spéciale. Nous avons donné à ce sujet diverses indications

sur lesquelles nous ne reviendrons pas; nous insisterons seulement sur la nécessité de donner aux surfaces frottantes une étendue proportionnée à la pression qu'elles ont à supporter. Au delà de certaines limites, la pression devient trop forte pour que l'huile et les matières lubréfiantes puissent pénétrer entre les surfaces ou y rester adhérentes; elles sont comme exprimées. Lorsqu'on commet la faute d'approcher de ces limites , les pièces s'échauffent, surtout lorsqu'elles sont animées d'une grande vitesse , elles grippent et s'altèrent profondément; des réparations sont à chaque instant nécessaires ; c'est ce qui a lieu en particulier pour les fusées d'essieux de machine ou de tender , lorsqu'on n'a pas suffisamment proportionné le diamètre et la longueur des fusées avec la charge que doivent supporter les roues. Dans ces derniers temps, on s'est appliqué avec soin à satisfaire à cette condition , et on a augmenté dans une large proportion la longueur et le diamètre des fusées d'essieux. On ne doit pas faire supporter aux surfaces de contact effectif une pression qui excède 25 kilog. par centimètre carré ; il convient même de descendre au-dessous de cette limite pour les machines à grande vitesse.

Les pièces frottantes sont , d'une part , les segments de piston et les cylindres, les coquilles de piston et les glissières, les tiroirs et leur siège, les tiges de piston et de tiroir et leurs presse-étoupes, les coulisseaux et les coulisses , les excentriques et leurs colliers, les manivelles et les grosses têtes de bielles , les plongeurs de pompe et leurs presses-éloupe, les fusées d'essieu et les coussinets de boites à graisse, etc. ; de l'autre côté, les articulations de toute nature. Dans le premier cas , les déplacements relatifs des pièces ont une étendue plus ou moins considérable , mais toujours trèsappréciable , et les frottements donnent lieu à un travail résistant que Ton ne saurait négliger ; il faut donc tout disposer pour rendre le graissage facile , pour maintenir son action pendant un temps assez long afin que de longs parcours puissent être effectués entre deux graissages, et en même temps aOn d'éviter, autant que possible, les pertes d'huile et de graisse , si l'on veut non-seulement éviter la prompte usure des pièces frottantes, mais encore maintenir

disponible la plus grande somme possible du travail moteur que

produit la vapeur en agissant sur les pistons. Dans le second cas, lorsqu'il s'agit seulement d'articulations , les déplacements relatifs sont très-faibles et ne peuvent absorber qu'une très-petite partie du travail utile, il faut encore combiner des moyens de graissage, mais ils sont plus simples et n'exigent pas une attention aussi soutenue; ils ont pour objet d'éviter l'usuredes appareils, qui, généralement, n'ont pas de pièces mobiles et faciles à remplacer, comme les segments de piston, les patins des coquilles de piston, les garnitures de presse-étoupes, etc. Cette nécessité d'un graissage permanent a donné lieu à diverses dispositions de détail que nous avons indiquées en décrivant la machine locomotive. Nous n'y reviendrons pas, mais nous appellerons d'une manière toute spéciale l'attention des constructeurs sur ces points, qui peuvent paraître très-accessoires, mais qui ont cependant une importance capitale. Les dispositions adoptées sont en général suffisantes; cependant, le graissage des tiroirs et des pistons laisse beaucoup à désirer. L'imperfection des moyens employés se fera surtout sentir lorsqu'on arrivera à employer de la vapeur plus sèche qu'on ne l'a fait jusqu'à présent.

Dans l'état actuel des choses, on graisse les pistons et les tiroirs avant le départ, en versant, par un robinet ou par un bouchon , une certaine quantité d'huile ou de suif qui se rassemble à la partie inférieure du cylindre ou de la boite de tiroir, et qui flotte à la surface de l'eau de condensation qui s'y trouve généralement déposée; dans tous les cas, après quelques coups de piston, la matière lubrétiante a disparu. Il y aurait un avantage incontestable à maintenir constamment grasses les surfaces de frottement du tiroir et du piston. La solution du problème est difHcile, mais c'est par cela même qu'elle mérite de fixer toute l'attention des constructeurs. On peut dire avec une certitude presque complète que, jusqu'ici, les organes ne sont graissés que par l'eau qui est amenée par la vapeur dans les cylindres ou qui s'y condense.

Une dernière précaution reste à signaler : c'est la nécessité de prévenir, autant que possible, l'introduction du sable fin entre les parties frottantes. Les mèches des godets graisseurs ne servent pas

seulement à entretenir un écoulement très-lent , elles ont encore pour utilité d'empêcher l'entraînement, par l'huile, du sable fin qui s'introduit dans les réservoirs; aussi convient-il, par surcroît de précaution , de fermer ceux-ci par des couvercles , toutes les fois que le mécanicien peut les atteindre avec la main et les manœuvrer sans une trop grande perte de temps. Les pièces extérieures , comme les glissières, par exemple, ne peuvent pas être préservées de l'action du sable ; aussi, est-ce là une des causes principales de leur rapide usure. On y remédie, autant que possible, en évitant de laisser du jeu entre elles et les patins de la coquille. Pour les tiges de piston et de tiroir, on peut mettre à rentrée du prcsseétoupes un paquet de filasse qui les essuie avant leur entrée dans la garniture, et qui peut en même temps servir de réservoir à l'huile, en formant éponge.

Lorsque l'on remorque un train avec deux machines, la seconde souffre plus que la première, de la poussière, qui n'est généralement soulevée qu'au moment du passage de la machine, et qui atteint moins les pièces de mécanisme situées à l'avant de la première machine que celles de la seconde. L'actiou destruc* tive de la poussière de sable fin sur les organes des machines a une importance telle , qu'on doit s'en préoccuper sérieusement dans la construction des chemins de fer. On ne doit, autant que possible , employer que du gravier lourd, un peu argileux, qui se tasse facilement, sans cesser d'être perméable à l'eau , et qui ne donne que peu de poussière. Lorsqu'on ne peut avoir que du sable tin , il y a tout avantage à employer de la pierre cassée ou de la craie dure pour former le ballast.

5° Simpmcith du mécanisme. — Une des conditions essentielles pour assurer l'économie des lirais d'entretien d'une machine, est la simplicité des organes mécaniques. Avantageuse au constructeur , qui a une moindre dépense de façon à supporter, elle l'est également à l'exploitant, qui fait plus rapidement et à moins de frais les réparations. On peut citer comme un modèle dans ce genre la machine à voyageurs du chemin de fer de Rouen. M. Buddicom ,

à la fois constructeur et entrepreneur du service de locomotion, et la Compagnie, qui lui a accordé sa confiance , peuvent se féliciter à juste titre du choix qui a été fait de ces machines à l'époque de la construction du chemin de fer ; elles répondent parfaitement aux conditions spéciales de l'exploitation. C'est incontestablement l'économie des frais d'entretien des machines et des tenders qui a permis, pour une part importante , d'établir un prix modéré pour la traction.

C'est également, en grande partie, pour rentrer, autant que possible, dansées conditions, qu'on a dû renoncer, presque partout, à l'emploi de la détente variable à plusieurs tiroirs superposés, malgré les avantages qu'on pouvait en attendre pour l'économie du combustible.

En se plaçant à ce point de vue, on est conduit à donner aux constructeurs , dans la conception des plans qui doivent servir de base à la construction des machines, une part plus large qu'on ne l'a fait généralement en France. L'intervention de leur intérêt, contrôlé avec soin, pour qu'il ne les entraîne pas au delà de certaines limites où l'abus commencerait, est utile pour amener les machines à leur degré de simplicité le plus complet. Cet intérêt se lie d'une manière intime avec celui de l'exploitant , car généralement une machine facile et avantageuse à construire présentera les mêmes facilités et les mêmes avantages pour les réparations et l'entretien.

6° Jeu dbs pièces ou mécanisme. — Nous avons exprimé notre opinion sur la nécessité d'une grande perfection dans la construction des machines ; nous insisterons en outre sur la nécessité de ne chercher qu'avec une grande réserve à faciliter les mouvements des pièces, en leur donnant une certaine liberté, un certain jeu. Dans une machine locomotive, les efforts et toutes les résistances, si l'on en excepte la réaction des rails sur les roues au passage des courbes et dans les parties droites mal réglées, ou bien enfin lorsque la machine est soumise à des actions perturbatrices que nous étudierons plus tard , s'exercent parallèlement à l'axe de la voie. U importe de ne donner dans ce sens aucun jeu aux pièces du

mécanisme , car les efforts qu'elles ont à supporter changent de sens à chaque révolution des roues motrices. Le moindre jeu dans les articulations donne lieu à des chocs d'autant plus destructeurs que les efforts sont plus considérables et la vitesse plus grande ; les pièces s'usent avec une extrême rapidité, et des réparations importantes deviennent promptement nécessaires. Ce qui peut être dit de la construction s'applique à plus forte raison à l'entretien. Lorsque le jeu devient un peu fort, il est nécessaire de le faire disparaître , et pour cela, il convient de préparer a l'avance, pour certaines pièces, des moyens de serrage, de ménager, pour d'autres , la possibilité de rapporter des épaisseurs, etc. Quelques constructeurs , pour faciliter le passage des machines à roues accouplées dans les courbes , laissent un peu de jeu dans les coussinets des bielles d'accouplement ; c'est quelquefois un mal nécessaire , mais il vaut mieux arriver à ce résultat en employant des bielles plates, placées de champ, qui se prêtent, par leur flexibilité, aux déviations momentanées des essieux , lorsqu'il est nécessaire de les faciliter pour le passage des courbes et dans les changements de voie.

Le jeu des pièces du mécanisme n'a pas le même inconvénient , lorsqu'il a lieu dans un sens perpendiculaire à l'axe de la machine ; le mode de liaison du châssis avec les boites à graisse et les essieux en est un exemple frappant. Nous en avons donné un autre exemple en indiquant le mode spécial d'emmanchement des tiges de tiroir avec leurs guides carrés, au moyen d'un étrier. On peut donner une certaine liberté latérale aux articulations cylindriques , pour faciliter la rectification spontanée de quelques irrégularités de montage, ou pour remédier à l'influence de quelques déformations momentanées du châssis ; on peut permettre un certain déplacement longitudinal des boites à graisse sur les fusées des essieux; on pourrait même, à la rigueur, essayer de combiner quelques articulations sphériques , comme on le fait dans les machines fixes , si cette disposition n'était pas mauvaise par ellemême ; mais, nous ne saurions trop le répéter, on doit éviter avec soin, dans le sens de l'axe de la machine, toute espèce de jeu qui donnerait lieu, à chaque tour de roue, à un double choc en avant

et en arrière, quelque modification que puissent apporter dut obsemtions qui viennent d'être présentées (es conditions spéciales de la transformation du mouvement rectiligne alternatif en mouvement circulaire.

7° Stabilité. — La stabilité des machines, que nous étudierons dans un chapitre spécial, intéresse elle-même à un très-haut degré la conservation des machines ; les inégalités de la voie , ou les inégalités de mouvement inhérentes au mode de construction et au degré d'entretien de la machine , les actions perturbatrices intérieures qui se développent dans le mouvement de ses organes, ont toutes pour résultat d'occasionner des chocs , des tiraillements ou des efforts intérieurs, qui sont une cause capitale d'usure des pièces et de dislocation des assemblages. M faut donc, au point de vue qui nous occupe actuellement , assurer par tous les moyens possibles la stabilité des machines en mouvement. C'est, du reste, un point sur lequel nous reviendrons avec insistance.

f S. — Économie du eonibuotlblc.

La question qui fait l'objet de ce paragraphe a une importance capitale pour Péconomie générale des frais de traction, car la consommation du combustible entre dans la totalité de ces frais pour Un tiers environ, ou même pour moitié sur les chemins à grand trafic ou à profil accidenté, lorsqu'en même temps le coke est grevé de frais de transports considérables. La première condition à remplir est la bonne qualité du combustible; son pouvoir calorifique est d'autant plus grand qu'il est plus pur, mais en même temps sa pureté réagit de la manière la plus saillante sur la célérité, l'exactitude et l'économie générale des frais d'exploitation. Nous insisterons spécialement sur ce point, avant d'indiquer les autres conditions auxquelles on doit tâcher de satisfaire pour arriver au meilleur résultat possible.

1° Choix nu combustible. — On doit avant tout, lorsqu'on prépare l'organisation d'un service de chemin de fer, étudier avec soin

les produits des houillères qui devront fournir le combustible nécessaire à la consommation des machines locomotives. La nature même de ce combustible, son degré plus ou moins grand de pureté doivent être pris en considération, lorsqu'on arrête le choix du matériel ; en effet, un combustible très-dense et très-pur pourra donner d'excellents résultats dans les loyers d'une dimension restreinte, tandis qu'un combustible léger ou très-impur ne pourra produire une évaporation active que si l'on donne aux foyers une plus grande capacité, une profondeur moindre et des tubes d'un plus grand diamètre, etc. On arrive généralement aujourd'hui à préparer du coke de bonne qualité, en apportant plus de soin à la fabrication; et c'est mémo parce qu'on n'a pas toujours eu suffisamment égard aux observations qui précèdent, parce qu'on a importé d'Angleterre, sans en modifier les foyers, des machines faites pour consommer du coke excellent, et qui n'ont fait qu'un mauvais service lorsqu'on les a appliquées aux chemins de fer qui n'étaient approvisionnés que de combustibles médiocres, que ce progrès a été réalisé; cependant, quoique la question ait perdu de son importance, les constructeurs ou les ingénieurs qui construisent les machines ne doivent pas négliger cet examen préalable.

Les seuls combustibles dont nous ayons à nous occuper, ainsi que nous l'avons déjà dit, sont la houille en nature, et la bouille carbonisée ou le coke.

La bouille en nature peut être employée dans quelques circonstances, plus particulièrement sur les chemins de fer qui desservent les mines de houille, lorsque ce combustible a des qualités spéciales qui dispensent de le carboniser. Elle doit avant tout être en morceaux, ne pas se réduire au feu en petits fragments qui, d'un coté» obstruent la grille et gênent le passage de l'air, qui, de l'autre côté, sont entraînés dans les tubes qu'ils bouchent et dans la boite à fumée où ils peuvent prendre feu et occasionner des dégradations; die doit être assez maigre pour ne pas s'agglutiner et se prendre en masse sur la grille, car le tirage deviendrait promptcment impossible; elle doit enfin être exempte de pyrites que la chaleur

décompose et qui abandonnent du soufre essentiellement nuisible à la conservation des foyers.

Ces diverses conditions sont assez difficiles à remplir; aussi ne trouve-t-on, en France surtout, qu'un petit nombre de cas où Ton fasse usage de la houille en nature. L'exemple le plus remarquable à l'étranger est celui de la Pensylvanie, où les anthracites du Shuickill ont des propriétés tout à fait particulières; ce combustible naturellement très-pur ne renferme pas de matières bitumineuses, il est extrêmement solide et ne peut être réduit en fragments que sous l'action du marteau, et en même temps il conserve sa forme au feu, sans décrépiter ; il est difficile à allumer, mais lorsqu'il est arrivé à l'incandescence, il brûle très-bien, et, si ce n'est un degré d'intensité supérieur pour la chaleur produite, il donne un feu analogue à celui du charbon de bois.

La France et la Belgique possèdent des gisements d'anthracite très-pure et qui serait très-propre à l'usage des locomotives, si elle n'était pas friable et décrépitante, à Lamure (Isère), Fresnes et Vicoigne (Nord), Ham-sur-Sambre, et dans toutes les houillères du Sud entre Charleroi et Namur. On est arrivé à faire, avec les résidus de houille grasse, du gros charbon ou pérat artificiel ; il y a lieu d'espérer qu'avec les anthracites même, dont nous venons de parler, on obtiendra, si l'on veut s'en donner la peine, un combustible très-pur et peu coûteux approprié à l'usage des machines locomotives. Le lavage de la houille, qui a fait en quelque sorte une révolution dans le service de la locomotion, comme nous le verrons plus loin, est resté longtemps sans application directe aux chemins de fer, quelqu'évidents que fussent ses avantages. Ou peut raisonnablement espérer qu'un jour ou l'autre le cercle dans lequel on s'est maintenu pour le choix du combustible s'élargira ; il suffira peut-être pour cela que les ingénieurs préposés à la direction de nos chemins de fer secouent momentanément les préoccupations d'un service écrasant de détails et de soins de toute nature, pour que l'emploi des houilles anthraciteuses et menues passe dans la pratique, pour les usages auxquels on a appliqué exclusivement la houille grasse carbonisée.

La houille, proprement dite, employée dans les foyers des machines locomolives, soit seule, soit en mélange avec le coke, a l'inconvénient de donner une fumée incommode, el son usage doit être, par ce motif, restreint aux convois de marchandises. Lorsqu'on emploie des houilles un peu bitumineuses, on ne doil charger la grille que sur une faible épaisseur, pour maintenir au tirage toute l'activité nécessaire.

2° Coke.— Le coke, pour donner des résultats avantageux au point de vue de l'économie et de la régularité du service, doit remplir plusieurs conditions essentielles. Il doit être dur et solide pour que les manutentions successives auxquelles il est soumis, le chargement sur le tender et les secousses produites par la marche, ne le brisent pas en menus morceaux et n'occasionnent pas un déchet trop considérable; des menus fragments de coke introduits en trop grande quantité dans le foyer gênent le tirage, el obstruent tes tubes lorsqu'ils sont entraînés par le courant d'air. Il doit être aussi pur que possible, c'est-à-dire être exempt de fragments de matières schisteuses et non combustibles, et ne renfermer qu'une faible proportion de cendres. Il doit enfin être exempt du sulfure de fer qui nuit à la conservation des foyers et des tubes, soit directement par le soufre qu'il peut abandonner à l'état de corps simple, soit par les produits sulfureux auxquels il peut donner naissance.

On satisfait à la première condition en carbonisant la houille dans des fours d'une grande capacité, et en prolongeant la durée de la cuisson au delà des limites habituellement adoptées pour d'autres usages, notamment pour la métallurgie. On est arrivé dans beaucoup de cas à porter la charge des fours à coke à G à 8,000 k* de houille et à prolonger la cuisson pendant 100 heures et même plus; mais ces conditions ne peuvent pas être les mêmes pour toutes les houilles et pour toutes les formes d'appareils; il y en a pour lesquelles une carbonisation de 48 heures est tout à fait suffisante; en allant au delà, on s'exposerait à dépasser le but. En chargeant dans les fours de grandes quantités de houille à la fois, on augmente jusqu'à un certain point la densité du produit, mais

on est surtout obligé de le faire pour arriver à donner à la cuisson toute la durée nécessaire; en carbonisant lentement dans des fours de petite capacité, on serait entraîné à de grandes dépenses de premier établissement et on s'exposerait du reste à refroidir les appareils au delà des limites convenables et à compromettre la continuité des opérations. La durée de la cuisson a surtout pour objet de faire séjourner le coke dans le four, sous l'action d'une température très* élevée et de produire une agglutination plus complète, puis de lui donner du recuit en le laissant refroidir très-lentement en étouffant le feu. On obtient ainsi un coke sonore, bien fondu, peu ûssuré et d'une grande dureté, ne se réduisant que difficilement en petits fragments.

La dureté, la compacité, l'éclat et la sonorité ne sont pas les propriétés essentielles du coke : ce sont plutôt les caractères de la propriété essentielle que nous avons énoncée, la solidité ou la twttr friabilité.

Jusqu'à un certain point et dans certaines limites, il peut élre nécessaire d'avoir un combustible très-dense et très-compact, pour obtenir une température très-élcvée en augmentant la masse des réactifs en présence dans le phénomène de la combustion ; uiais celte condition n'est pas essentielle, car l'expérience n'indique pas qu'avec un combustible léger, s'il est aussi pur, on n'obtienne pas une même activité de vaporisation ; il y aurait seulement, dans ce cas, accroissement de travail pour le chauffeur et moins de régularité dans la production de la vapeur. Ces deux iuconvénients pourraient avoir pour conséquence une consommation plus considérable de combustible, sans que cependant la marche de la machine fut gèuée par le manque de vapeur.

L'impureté de la houille employée à la fabrication du coke peut résulter des conditions de son gisement ou de sa nature même, le plus souvent de ces deux causes réunies. H arrive fréquemment que la houille la plus pure, minéralogiquement parlant, est séparée en veines par de petits lits de matières schisteuses, qu'elle est recouverte de schistes, qui tombent avec elle, lorsqu'on l'abat dans la mine, et qui arrivent au jour mélangés avec elle. Lorsque

la houille s'abat en morceaux, les parties pures peuvent être triées dans la mine, ou plus exactement elle peut être nettoyée par un

triage; les fragments auxquels des matières schisteuses restent adhérentes peuvent être purifiés par un eassage et par un nouveau triage, et le produit livré à la carbonisation peut arriver au degré convenable. Lorsque la houille ne sort de la mine qu'à l'état de menu, ce qui a toujours lieu pour une partie au moins, on peut encore enlever à la main les pierres et les fragments do schiste d'un certain volume ; mais la masse reste toujours mélangée de menus fragments de schiste qui allèrent souvent dans une très-forte proportion sa pureté. Dans ce dernier cas, on est obligé de soumettre la houille à une préparation mécanique, imitée de celle qui est depuis des siècles appliquée pour séparer les minerais métalliques de leurs gangues; on la fait passer dans «les appareils de lavage où les matières se classent par ordre de densité, et où la houille pure se sépare des parties terreuses. Celte opération a, en outre, pour résultai dedébarasser la houille de la plus grande partie des pyrites qu'elle renferme cl d'assurer, à ce point de vue, la conservation des foyers. .Nous ne décrirons pas ici les procédés de lavage qui sont appliqués depuis peu de temps à la préparation de la houille destinée à la fabrication du coke pour locomotives; nous les indiquons seulement en constatant que, dans l'espace de moins d'une année, depuis le commencement de l'année 1849, ils sont devenus d'un usage à peu près général : en insistant sur la nécessité d'y recourir, lorsque la homlle peut être améliorée par leur usage et acquérir un plus grand degré de pureté. Les différents moyens de purification qui sont employés après l'extraction pour dégager la houille des matières qui altèrent sa qualité, ne dispensent pas des soins a donner à l'abatage dans l'intérieur de la mine; c'est là surtout qu'on peut arrivera peu de frais, par une direction intelligente, par une surveillance attentive à améliorer la matière première de la fabrication du coke; les frais qu'il est indispensable de faire pour nettoyer la houille sur le carreau de la mine rendent ces soins encore plus nécessaires.

La houille renferme toujours une certaine quantité de matières terreuses intimement mélangées avec la matière combustible; après

la combustion, elles restent à l'état de cendres. La proportion de cendres que la houille laisse à la combustion, varie dans des limites très* étendues, depuis moins de 1 p. 0/0 jusqu'à 20 p. 0/0 et au delà; elles se concentrent dans le coke qui ne représente qu'une fraction du poids total de la bouille employée pour le fabriquer. Les cendres présentent plusieurs inconvénients; elles tiennent la place d'un poids égal de combustible, et sont grevées de tous les frais de fabrication, de transport et autres qui ne devraient s'appliquer qu'à la matière utile; elles donnent au coke la propriété de se charger d'une grande quantité d'humidité dans les temps pluvieux ou humides, et même par l'extinction à l'eau ; elles le réduisent en menu lorsque l'exposition à l'air est prolongée. Elles nuisent à la combustion, lorsqu'elles sont de nature peu fusible sans être cependant complètement réfractaires, en restant adhérentes à la surface des morceaux de coke et en gênant la combustion ; si elles étaient fusibles, elles s'en sépareraient par une sorte de liquation en formant des scories et du mâchefer, et, si elles étaient complètement réfractaires, elles seraient entraînées à l'état de poussière par la cheminée. Elles obstruent le passage de l'air sur une grille chargée d'une couche assez épaisse de combustible, en se tassant fortement sous l'action de la trépidation produite par le mouvement ; de là résulte la nécessité d'activer le tirage en serrant l'échappement, et de créer des contrepressions, qui deviennent une source de dépense, sans compter la nécessité de piquer le feu, opération qui fait toujours perdre du coke. Les cendres de nature intermédiaire ont l'inconvénient d'engorger l'oritice des tubes et les tubes eux-mêmes en adhérant aux parois, lorsqu'elles sont entraînées par un courant d'air très-actif. Les fragments de schiste sont moins nuisibles que la cendre intimement mélangée dans le combustible, car, généralement, ils sont chargés d'une certaine quantité de carbonate ou d'oxyde de fer provenant de la décomposition des pyrites, qui les rend fusibles; ils coulent sur la grille sous forme de mâchefer, et on peut, à la rigueur, maintenir le feu actif en le piquant fréquemment.

L'expérience a fait reconnaître que le coke, pour être de bonne

qualité, ne devait pas laisser plus de 6 p. 0/0 de résidu (cendre et schiste) ; à 9 p. 0/0, il est d'une qualité médiocre ; à 12 p. 0/0, il devient décidément mauvais et ne peut plus donner que des résultats très-défavorables pour le service. On doit donc, lorsqu'on installe le service d'un chemin de fer, se rendre un compte exact de la nature et des propriétés des houilles qui peuvent être appliquées à la fabrication du coke pour le service de la locomotion ; on doit, en traitant avec les fournisseurs, stipuler toutes les garanties qu'il est possible d'obtenir pour le choix «1rs matières, pour les soins apportés à la fabrication. Les difficultés de toute nature inhérentes à des traités de cette nature avaient amené beaucoup de personnes à considérer comme une nécessité la fabrication du coke en régie, par les soins mêmes de l'administration du chemin de fer; cette nécessité a cessé, depuis peu de temps, par l'introduction, dans les marchés de coke, d'une clause précise , ayant pour objet de créer des garanties qui n'étaient auparavant que nominales; cette clause, comme tout ce qui est à la fois vrai et pratique, a reçu, en moins d'une année, une application générale sur plusieurs lignes importantes de chemins de fer, et spécialement sur le chemin de fer du Nord. On stipule que la proportion de résidu à l'incinération n'excédera pas 6 p. 0/0, par exemple, que les livraisons qui présenteront une teneur supérieure à 8 p. 0/0 pourront être refusées ; on fait, chaque mois, une moyenne de la teneur en cendres des cokes présentés à la réception, et, pour chaque demi-centième en sus du taux stipulé (6 p. 0/0), on fait sur le prix du marché, pour toute la durée du mois, une retenue de 0f 30 par tonne ; on convient même d'allouer au fabricant une bonification analogue, toutes les fois que le coke qu'il a livré n'atteint pas la limite convenue. Ou fait des prises d'essai, qui représentent sensiblement la qualité moyenne, sur la fourniture de chaque jour, et par l'incinération on constate son degré de pureté; c'est la moyenne de ces résultats journaliers que l'on prend à la fin du mois. Cette combinaison a eu pour résultat d'améliorer d'une manière très-remarquable la qualité du coke; la proportion de cendres qui ne descendait qu'accidentellement à 10 p. 0/0, qui s'élevait jusqu'à 20 p. 0/0, a été

réduite à 7, 0, 5 et même 4 p. 0/0 ; des cokes qui ne fournissaient qu'un très-mauvais service sont devenus presque comparables, pour la qualité, aux cokes tirés à grands frais d'Angleterre.

L'application du lavage à la houille et la (ixation d'un maximum pour la teneur en cendres constitue l'une des améliorations les plus importantes qui aient été apportées, dans ces derniers temps, au service de nos chemins de fer, sous le double point de vue de l'économie et de la régularité. Cette dernière méthode est un nouvel exemple des services que la chimie est appelée à rendre dans l'industrie; pour ce qui concerne les chemins de fer, où les consommations et les emplois de matières premières se font sur une immense échelle, il y a certainement beaucoup à faire encore dans cette voie, pour la préparation des eaux d'alimentation, la réception des huiles et des graisses, etc., la vérification des alliages, le choix des fontes, etc

Dans les marchés pour la fourniture du coke, on doit encore stipuler des réserves pour le cas où le fabricant livrerait du coke imprégné d'eau; l'extinction a la sortie du four doit être faite avec la plus petite quantité d'eau possible, de telle sorte que la chaleur propre des fragments de coke, lorsqu'il ne sont plus incandescents, suffise pour réduire en vapeur l'eau qu'ils ont absorbée en excès. Comme moyen de contrôle et de réparation du dommage causé à l'acheteur, celui-ci se réserve la faculté de mesurer par une dessication prolongée la quantité d'eau que contient le coke livré , et de la déduire du poids des livraisons ; cette vérification doit être faite toutes les fois que l'agent préposé a la réception au lieu de fabrication le juge nécessaire ; elle est d'autant plus importante , que , si on néglige de la faire , la quantité d'eau payée comme combustible peut s'élever à 40 et 18 p. 0/0 et même au delà : elle est surtout nécessaire, lorsque le poids des livraisons n'est constaté qu'après un transport par bateaux. L'eau contenue dans le coke n'a pas seulement pour inconvénient d'augmenter dans une proportion très-notable le prix d'achat, lorsqu'on néglige d'en faire la déduction; elle nécessite, pour être réduite en vapeur dans le foyer, la dépense d'une quantité de chaleur qui n'est

pas entièrement négligeable. En effet, l'eau, pour être réduite en vapeur à une haute température, exige une quantité de chaleur qui peut être évaluée à environ 700 calories, et, d'un autre côté, le coke par la combustion produit au maximum 7,000 calories ; l'eau renfermée dans le coke occasionne donc, pour se vaporiser dans le foyer, une quantité de combustible qui peut être évaluée à 4/10 de son poids; si elle atteint les proportions de 10 p. 0/0, de 20 p. 0/0, c'est i p. O/O ou 2 p. 0/0 de coke consommé en pure perte. C'est là une source de dépense qui n'est pas négligeable sur un chemin de fer d'une grande étendue; elle justifie les soins que l'on prend pour mettre à Tabri, sous des hangars, le coke destiné à servir de réserve, et dans lesquels il doit rester longtemps avant d'être livré à la consommation des machines.

2° Mode de combustion. — Los règles adoptées pour fixer la hauteur que le coke doit occuper sur la grille, sont très-variables; il règne un désaccord assez grand sur ce sujet entre les ingénieurs chargés du service de la traction sur les chemins de fer ; la disposition des foyers présente, par suite, des différences assez marquées, qui en sont la conséquence. La hauteur, au-dessus de la grille, des tubes qui forment la rangT-e inférieure, limite celle du combustible à la partie antérieure du foyer; or, cette hauteur varie de 0m 45 à 0" 75, on l'a même portée, dans ces derniers temps, à \m ; des divergences de cette nature ne peuvent pas être justifiées par la différence de nature du combustible ; elles se présentent d'ailleurs dans des machines affectées au même service. Il y a la une question qui n'a pas encore fixé suffisamment Pattention des praticiens ; nous ne chercherons pas à la résoudre, car nous manquons de données expérimentales à ce sujet. Nous chercherons seulement à la poser en termes précis, en invitant les personnes intéressées à l'étudier.

Dans le phénomène de la combustion, le carbone, qui constitue la matière utile à la combustion, se combine avec l'oxygène de l'air appelé par le tirage à travers la grille ; le produit de la combustion varie suivant la proportion relative des réactifs mis en

présence; si l'air est en excès, le produit sera de l'acide carbonique; si le carbone est en excès, le produit sera de l'oxyde de carbone, qui contient, pour une même quantité de carbone, moitié moins d'oxygène que l'acide carbonique et qui, lui-même, est susceptible de brûler en produisant une quantité de chaleur considérable, en absorbant l'oxygène qui lui manque pour se transformer en acide carbonique. Si les proportions de carbone ou de coke et d'air sont comprises entre les deux limites, le produit est un mélange d'acide carbonique et d'oxyde de carbone. Dans un foyer de machine locomotive, la couche de combustible, la dimension des passages laissés aux gaz, entre les morceaux de coke, et le tirage peuvent être dans des rapports tels, que tout l'air qui traverse la grille soit transformé en acide carbonique, la combustion aura lieu dans ce cas, d'une manière complète et fournira, avec le minimum de combustible, la plus grande quantité possible de chaleur. Le foyer étant dans cet état, si l'on suppose qu'une nouvelle couche de combustible incandescent soit superposée à la première, une réaction, bien connue dans les laboratoires et dans la métallurgie, aura lieu : l'acide carbonique cédera au carbone la moitié de son oxygène, pour former de l'oxyde de carbone, en même temps qu'il sera lui-même transformé en oxyde de carbone ; cette nouvelle réaction, si elle ne produit pas un refroidissement, comme cela doit avoir lieu dans une certaine mesure, ne produira pas tout au moins, une élévation de température, et, pour une même quantité de chaleur produite, on aura une consommation plus forte de combustible.

L'exagération de la hauteur du combustible n'a pas seulement pour résultat une consommation de coke inutile, elle entraîne avec elle encore d'autres inconvénients. Un volume d'acide carbonique, lorsqu'il se transforme en oxyde de carbone au contact de la masse de combustible incandescent, donne deux volumes de ce nouveau gaz ; par suite, lorsqu'au lieu de produire de l'acide carbonique seulement dans le foyer, on arrivera, par l'augmentation de la hauteur du combustible chargé sur la grille, à ne produire que de l'oxyde de carbone, c'est un volume double de gaz chauds qu'il faudra faire passer à travers les tubes, sous l'action du tirage pro-

ed by GoogI

duit par le jet de vapeur dans la cheminée ; en oulre, les gaz produits devront être appelés à travers une couche de combustible plus épaisse, plus fortement tassée et, par conséquent, présentant plus de résistance à l'écoulement, indépendamment de l'augmentation de volume qu'ils ont éprouvée avant d'arriver à la partie supérieure du foyer ; c'est, pour ces deux motifs, une augmentation de tirage rendue nécessaire et produisant, à son tour, une augmentation de résistance derrière le piston, une déperdition plus grande du travail moteur développé par la vapeur. En outre, la couche supérieure du combustible, lorsqu'il est chargé sur une très-grande hauteur, n'atteint plus une température aussi élevée qu'elle le ferait si la combustion était mieux faite, et la quantité de chaleur qu'elle lance par voie de rayonnement vers le ciel du foyer et des parois, doit être notablement réduite. Un seul avantage peut contrebalancer une partie des inconvénients qui viennent d'être signalés, c'est celui qui résulte de l'augmentation de la surface de contact entre la masse de combustible incandescent et les parois métalliques du foyer; il peut en résulter un accroissement dans l'activité de la vaporisation ; mais tout porte à croire que c'est au détriment de l'économie du combustible.

Il est incontestable que, dans beaucoup de cas, il y a production d'oxyde de carbone dans les foyers de machines locomotives ; on le reconnaît en entr'ouvrant la porte : la flamme qui se produit dans ce cas, dénote la présence de ce gaz ; or, elle ne se produit pas lorsque le feu est bas. Hâtons-nous de dire toutefois que, lors même que les choses se passeraient exactement comme l'indique la théorie, ce ne serait pas, dans tous les cas, un motif suflisant pour faire réduire la charge du combustible à la dernière limite, car il faut tenir compte des nécessités de conduite de la machine elle-même. Le feu ne peut pas être, à chaque instant et dans toutes les circonstances, rechargé avec du coke froid ; le chargement du coke doit être combiné avec l'alimentation , avec le profil du chemin et la dépense de vapeur, de telle sorte que la tension de celle-ci ne tombe pas au-dessous de certaines limites, que la machine, eu un mot, ne vienne pas à manquer de vapeur; les conditions mêmes

du service peuvent conduire à maintenir une certaine épaisseur de combustible qui peut être trop forte pour satisfaire aut conditions d'une combustion parfaite.

Les Développements qui précèdent indiquent suffisamment combien il serait utile d'étudier, par voie d'expériences de laboratoire et de service, comment la combustion a lieu dans l'intérieur d'une chaudière de machine locomotive. Il faudrait : !• déterminer comment sont composés les produits de la combustion dans les différentes circonstances où un foyer peut se trouver placé, et pour différents foyers, suivant que la charge sur la grille est haute ou basse, que le coke est dense ou léger, en gros ou en menus fragments, qu'il est pur ou impur, que le tirage est modéré ou trèsactif; 2° évaluer la température des gaz dans le foyer, au-dessus du combustible, suivant la hauteur de la charge ; 3° examiner comment varie l'intensité du tirage, pour produire une même vaporisation, suivant que le mécanicien travaille habituellement avec une forte ou une faible charge de coke sur la grille ; 4° rechercher quelle est la hauteur à laquelle il convient de maintenir habituellement la charge de coke, pour obtenir du combustible le maximum d'effet utile, sans compromettre la régularité de la vaporisation , comment il faut la faire varier suivant les pentes et les rampes, le temps depuis lequel le feu est allumé, etc., formuler, en un mot, les instructions à donner aux mécaniciens qui conduisent les machines.

Quoique nous manquions de données expérimentales un peu précises sur cette question, il y a un certain ensemble de faits qui indique dans quel sens elle doit être résolue. L'aspect du feu pendant la marche, l'activité de vaporisation qu'obtiennent les mécaniciens lorsque, arrivant au terme de leur voyage, ils restent pendant les 30 ou 40 derniers kilomètres sans recharger le feu, la différence dans l'activité de la combustion et de la vaporisation qu'on observe à la montée et à la descente des rampes, l'exemple des constructeurs qui se sont toujours fait remarquer par la bonne entente de toutes les dispositions, etc., montrent qu'il y a tout avantage à ne pas exagérer la hauteur du coke sur la grille. Il semble, quant à présent, et à défaut de données plus précises, que

la hauteur la plus convenable des tubes inférieurs au-dessus de ta grille, est 0m 50; cela n'empêche pas, si Ton cherche à tout prix à augmenter la surface de chauffe du foyer, d'augmenter sa profondeur ; mais il faut éviter alors de laisser monter la charge jusqu'aux tubes.

On observe, dans quelques anciennes machines, une disposition, dont le but était peut-être seulement de donner aux mécaniciens le moyen de constater l'état du feu, sans déterminer une trop grande rentrée d'air, et qui pourrait être utilisée, sans doute, pour régler la combustion ; deux trous, d'environ 0m 04 de diamètre sont percés dans la porte et fermés à volonté, en totalité ou en partie, par un double papillon ; en démasquant plus ou moins ces ouvertures, suivant l'état de la charge de coke, on brûlerait, au-dessus de sa surface et dans les tubes, l'oxyde de carbone qui se forme lorsque le combustible est en quantité trop considérable, et il y a tout lieu de croire qu'un emploi intelligent de cette disposition permettrait d'obtenir un plus grand effet utile du combustible.

3° Transmission oe la chaleur a travers les parois. La transmission de la chaleur ;\ travers les corps solides présente une grande analogie avec l'écoulement des fluides; de même que pour ceux-ci une certaine différence de pression entre les deux extrémités de la conduite est nécessaire pour produire l'écoulement de l'eau ou des gaz, de mémo une certaine différence de température est nécessaire pour que la chaleur se transmette d'un côté à l'autre d'une paroi métallique d'une épaisseur déterminée ; la transmission sera d'autant plus rapide, que la différence de température sera plus considérable et que la paroi sera moins épaisse. Il n'est donc pas indifférent, dans la construction d'une machine locomotive, de donner plus ou moins d'épaisseur aux parois du foyer et aux tubes ; s'il convient de porter cette épaisseur à une certaine limite, pour augmenter leur durée et éviter des réparations trop fréquentes, il convient également de ne pas l'exagérer pour ne pas restreindre la facilité de transmission de la chaleur; cette condition s'accorde, du reste, avec la nécessité de ne pas augmenter indéfl-

niment le poids de l'appareil et les frais que nécessite sa construction ; les dimensions adoptées actuellement paraissent convenables, et rien n'indique qu'on soit conduit à les accroître.

Si les observations qui précèdent n'ont pour objet que de poser un principe qui, en fait, n'a pas d'application, il en est une autre dont l'importance est capitale et sur laquelle nous insisterons spécialement, bien que nous ayons eu déjà l'occasion de la présenter. La conductibilité des corps, ou la facilité avec laquelle ils transmettent la chaleur, varie dans des limites très-étendues, suivant leur nature ; si l'on cherche à établir comment les différents corps sont classés sous le l'apport de la facilité avec laquelle la chaleur se propage dans leur masse, ce qui donnera , sinon la mesure, du moins l'indication de la facilité plus ou moins grande avec laquelle ils transmettent la chaleur d'une paroi à l'autre, on trouve que la conductibilité de certains métaux, comme l'or, l'argent, le platine et le cuivre, varie entre 1 ,000 et 900 ; que celle d'autres métaux, comme le fer, le zinc et l'étain, varie entre 400 et 300, et aue celle des matières terreuses, comme le marbre, la terre cuite, la porcelaine, est inférieure à 30. Il en résulte, d'une manière incontestable, que les incrustations qui se forment sur les parois extérieures du foyer et des tubes, lorsque les eaux sont chargées de matières sédimentaires, deviennent promptement une cause d'augmentation de dépense de combustible, lorsqu'elles atteignent une épaisseur un peu notable. Ce fait est, du reste, suffisamment démontré parla rapidité avec laquelle s'usent les tubes et les foyers à l'intérieur, lorsqu'ils sont incrustés à l'extérieur, et lorsqu'ils sont, par suite, soumis constamment à une haute température, qui ne serait pas atteinte si l'eau baignait constamment le métal, ou si les matières terreuses qui les enveloppent avaient une conductibilité comparable à celle des métaux.

Les chiffres qui précèdent expliquent aussi pourquoi on a intérêt à employer pour le foyer le cuivre et pour les tubes le laiton, au lieu du fer, comme l'ont essayé quelques constructeurs. Les tubes de cuivre rouge, qui ont été employés dans quelques cas, seraient préférables à ceux de laiton, s'ils ne devaient pas être

construits avec un métal assez dur pour résister à l'usure produite par le frottement des escarbilles qu'entraîne le courant d'air ; celte question ne peut pas être d'ailleurs considérée comme entièrement résolue, et il y aurait lieu de l'examiner à fond, au moyen d'expériences bien comparables, maintenant surtout qu'on est parvenu à améliorer la qualité du coke en augmentant sa densité et en diminuant sa friabilité.

4° Surface de chauffe do foyer et des tubbs. — L'économie du combustible se rattache directement à la question des surfaces de chauffe ; il est évident, tout d'abord, que pour produire, dans un temps donné, une quantité déterminée de vapeur, toutes choses égales d'ailleurs, la dépense de combustible sera d'autant moins grande que la chaleur sera mieux utilisée , et que les produits de la combustion arriveront avec une température moins élevée dans la boite à fumée. Il importe donc de multiplier, autant que possible, les surfaces qui reçoivent l'action de la chaleur et la transmettent à la masse d'eau à vaporiser, soit par contact et par rayonnement du combustible, soit par rayonnement du combustible et par contact des gaz chauds, soit par simple contact des gaz chauds; le premier mode de transmission a lieu dans la partie inférieure du foyer; le second, dans sa partie supérieure, et le dernier dans les tubes. Pour augmenter le pouvoir de vaporisation de la chaudière, ou pour rendre plus complète la transmission de la chaleur destinée à produire une vaporisation donnée, il faut augmenter les surfaces sur lesquelles s'exerce chacune des actions que nous avons spécialisées; c'est, en effet, ce que les constructeurs se sont appliqués à faire, au fur et à mesure qu'on a demandé aux machines plus de puissance et de vitesse, au fur et à mesure qu'on s'est appliqué à rendre plus restreinte la consommation du combustible. L'étendue de la surface de chauffe doit être aussi grande que possible, ou plus exactement aussi grande qu'on peut le faire sans dépasser les limites du poids total de l'appareil, et celles qu'il convient d'assigner à la répartition de ce poids sur les supports, sans cesser de satisfaire aux conditions de bonne construc-

tion et de solidité. Mais il n'est pas indiffèrent de faire porter cette augmentation sur telle ou telle partie de la surface de chauffe, et pour chaque partie d'augmenter telle dimension plutôt que telle autre; il est évident, on effet, qu'à mesure égale, l'augmentation de surface de chauffe dans le foyer est plus efficace que dans les tubes ; il est évident également qu'il n'est pas indifférent d'augmenter la hauteur ou les dimensions transversales du foyer, la longueur ou le nombre des tubes pour arriver à une même augmentation de surface dans chacune de ces parties.

En faisant varier la hauteur de la boite à feu sans rien changer à ses dimensions transversales, on augmente le développement des parois verticales ; mais, en même temps, on est conduit à augmenter la hauteur de charge de coke sur la grille et à modifier d'un manière désavantageuse les conditions de la combustion, et de plus on rend moins efficace le rayonnement, car les éléments de la physique apprennent que la quantité de chaleur émise vers une surface par un corps chaud et reçue par celle surface est proportionnelle au sinus de l'angle d'incidence et en raison iuverse du carré de la distance ; en approfondissant le foyer pour augmenter sa surface, on altère tout à la fois le mode de combustion, les conditions du rayonnement vers la partie supérieure des parois verticales et vers le ciel du foyer. C'est donc surtout par voie d'élargissement du foyer qu'il faut procéder, si l'on veut se placer dans les conditions les plus favorables pour accroître la vaporisation et tirer du combustible l'effet le plus avantageux. Des remarques analogues s'appliquent aux tubes; en augmentant leur longueur, on augmente les difficultés du tirage et on diminue l'effet utile de la vapeur, tandis qu'en augmentant leur nombre pour arriver à un même développement de surface de chauffe, on augmente la section des tuyaux d'écoulement, sans augmenter leur longueur et, par suite, on améliore les conditions du tirage.

C'est donc à la fois par l'augmentation des dimensions horizontales du foyer , et par l'augmentation du nombre des tubes qu'on doit arriver à l'augmentation de la surface de chauffe qu'il convient du reste de porter au degré le plus élevé que comportent les autres

imposées au constructeur. On est conduit par là à augmenter le diamètre des chaudières (partie cylindrique) , la largeur et la longueur du foyer, et subsidiairement à faire usage du châssis extérieur, qui se prête mieux, que le châssis intérieur à l'augmentation du diamètre, qui permet seul de donner au foyer sa largeur maximum, et enfin à placer la paire de roues d'arrière à l'arrière du foyer, ce qui permet d'allonger celui-ci dit toute la quantité nécessaire. Nous verrons , du reste, que d'autres considérations conduisent au même résultat, de telle sorte (pie les dispositions que nous venons d'indiquer sont celles qui répondent le mieux aux. nécessités de la construction.

ÏHAVA1L J>K |.A VAI'Klin DANS U«S CVUXIïflF.S. — NOUS aVOUS

établi suffisamment l'importance de la détente, au point de vue de l'économie du combustible, en faisant ressortir dans les notions préliminaires l'augmentation de reflet utile que pouvait produire la détente, au fur et à mesure qu'elle était prolongée pendant une plus grande partie de la course ; l'expérience démontre du reste claire- ; son utilité, soit lorsqu'elle est obtenue par l'avanci'. et le îeul , soit lorsqu'elle est rendue variable par l'emploi de la coulisse de Stephenson, quelque imparfait que soit cet appareil. Les expériences que nous rapporterons plus loin font voir que, malgré le rétrécissement considérable des lumières, la détente de Stephenson elle-même est d'autant plus avantageuse , qu'elle est plus prolongée. Il convient donc , lorsque l'on combine les plans d'une machine, de disposer les cylindres et de déterminer leur diamètre en considération de ce résultat, de telle sorte que le mécanicien ne soit conduit qu'accidentellement et par exception, pour démarrer des trains très-chargés , à admettre la vapeur pendant la plus grande partie de la course. La détente lixe avait permis d'augmenter le diamètre des cylindres et à le porter de 0m 33 a 0* 38 ; on le porte maintenant à 0* 40 , et même à 0" 42, pour des machines de même puissance.

Nous avons également montré quel intérêt il y avait à faire travailler la vapeur à une tension élevée; cela a été tellement senti

dans les machines locomotives , que la limite de tension dans les chaudières a été portée successivement de 4 et 4 1/2 atmosphères à 5, 6 et 7 ; les constructeurs anglais dépassent même aujourd'hui cette limite. L'utilité de la haute pression se manifeste particulièrement dans les machines où Ton fait usage de la coulisse de Stephenson pour détendre la vapeur jusqu'aux derniers crans du secteur ; les orifices des lumières n'étant plus découverts que de quantités très-petites , la tension de la vapeur éprouve une réduction considérable pendant l'admission , et ne peut arriver à un degré convenable qu'autant que la pression qui produit l'écoulement à travers l'orifice rétréci est elle-même très -forte. Avec 7 atmosphères de tension dans la chaudière, on peut arriver à 3 ou 4 atmosphères de pression absolue dans les cylindres, et employer la vapeur dans des conditions qui ne sont pas trop désavantageuses.

L'augmentation de la tension de la vapeur nécessiterait une augmentation correspondante dans les épaisseurs, et, par suite, dans le poids de la chaudière, si ces dimensions étaient à leur limite pratique ; mais, généralement, on a donné un surcroit d'épaisseur à la partie cylindrique , et un surcroît de solidité aux entretoises de la boîte à feu, ainsi qu'aux armatures qui soutiennent le ciel du foyer, et les machines construites anciennement pour travailler à 5 atmosphères peuvent être chargées à 7 atmosphères sans inconvénient, si elles sont en bon état ; le bénéfice de l'accroissement de tension reste entier. Le mouvement de déplacement des tiroirs étant de beaucoup réduit dans les fortes détentes , le travail résistant , qui résulte de la grande différence de pression entre le cylindre et la boîte du tiroir reste compris sensiblement dans les mêmes limites que si le tiroir conservait toute sa course , avec une pression réduite par la fermeture du régulateur. Il n'y a donc pas non plus de ce côté d'inconvénient sensible à élever la tension de la vapeur dans la chaudière.

Il est nécessaire de combiner la forme et la position des cylindres, de manière à faciliter le dégagement de la vapeur , et afin de diminuer la contre-pression qui persiste derrière le piston pendant

l'échappement, et qui est nécessaire pour produire son écoulement. Pour cela, il faut réduire au strict nécessaire la longueur du tuvau d'échappement depuis son origine jusqu'à son orifice , faire disparaître ou arrondir les coudes brusques , et augmenter la section des orifices et des tuyaux autant que le comporte l'intensité du tirage que Ton doit se réserver la facilité de produire. En augmentant la section des tuyaux d'échappement, on augmente aussi leur volume, et l'échappement n'a plus, à l'orifice de la tuyère, la même vigueur que si, entre cet orifice et le cylindre, la vapeur ne trouve qu'une capacité restreinte, où elle ne se détend et ne perd pas la vitesse que lui imprime la tension qu'elle a dans l'intérieur du cylindre. Nous ferons remarquer toutefois que, s'il existe en principe des limites entre lesquelles la section des conduits d'échappement doit être maintenue, en fait, les exigences de la construction même des cylindres , notamment en ce qui concerne les tiroirs , qui ne peuvent avoir qu'une longueur et une course déterminées , font rester au-dessous des dimensions que Ton pourrait atteindre , sans nuire d'une manière sensible au tirage ; il y a même lieu de croire qu'en raison de la grande surface de grille et de la grande surface de chauffe que l'on donne actuellement aux machines , il y aurait encore avantage à dépasser les dimensions les plus grandes que les constructeurs aient adoptées jusqu'ici pour la section des conduits d'échappement.

6° Entrainement de l'eau et condensation. — La quanti lé d'eau dépensée dans une machine locomotive est loin de correspondre au travail moteur développé par la vapeur. Nous avons déjà indiqué jusqu'à quel point l'entraiuement de l'eau pouvait être considérable, et quelle influence nuisible il exerçait ; comment on pouvait, jusqu'à un certain point, y remédier dans les machines construites dans des conditions défavorables ; il nous reste à examiner quelles doivent être les règles à suivre pour arriver à l'économie de vapeur et de combustible , par une disposition bien entendue des chaudières.

L'activité de la vaporisation rend nécessairement l'cbullilion

tres-tumulfucusc, l'eau se tuméfie à la surface , des goutelettes d'eau sont projettes en tous sens, l'eau peut même devenir mousseuse si elle renferme des matières grasses en suspension ou en dissolution, introduites pendant les réparations, amenées avec l'eau d'alimentation ou provenant des garnitures. Il faut donc avant tout que la chambre de vapeur ait dans toutes ses parties une hauteur suffisante, pour qu'il reste au-dessus de la surface de Veau un espace suffisant pour le mouvement de la vapeur qui s écoule vers la prise de vapeur. On remarque, en effet, que, dans certaines machines où Ton n'a pas ménagé un espace suffisant entre les tubes et le sommet du corps cylindrique de la chaudière , quelle que soit la position du dôme de prise de vapeur , à l'avant ou à l'arrière il y a toujours un entraînement d'eau considérable, qu on ne peut faire cesser qu'en laissant tomber le niveau de l'eau trèsbas; le courant de vapeur vers l'orifice d'écoulement s'établit trop près de la surface de l'eau, et l'eau elle-même, qui forme la zone superficielle tuméfiée ou mousseuse , ou qui est en sur : l'état de goutelettes , est entraînée vers le régulateur partie dans les cylindres. Cet effet est particulièrement dans les machines dont le dôme de prise de vapeur placé ai du foyer ne présente qu'un segment de cylindre d'une assez faible hauteur au-dessus de la surface de l'eau, et dans lesquelles cet espace est obstrué par des tirants et un tuyau de prise de vapeur en fonte; lorsque le mécanicien ouvre le régulateur, l'eau s'élève considérablement dans le tube indicateur, et la machine craciic d'une manière presque continue; puis, lorsque l'alimentation ue vient pas réparer la consommation d'eau qui a eu lieu , il arrive un moment où le niveau tombe brusquement et se maintient très-bas dans le tube indicateur. L'inverse aurait lieu si le dôme de prise de vapeur Mail transporté à l'avant delà machine, et la dénivellation pourrait devenir telle, que le foyer, au lieu de se découvrir lorsque la machine s'arrête, se découvrit pendant la marche. Dans le premier cas, on améliore ces machines en appliquant un second dôme sur le corps cylindrique, sans toucher à celui de la boîte à feu ou vice versà, et en prenant la vapeur sur deux points à la fois.

La hauteur du réservoir de vapeur est doue une chose essentielle ; il faut qu'elle soit telle que le mouvement de transport de la vapeur puisse se faire d'une extrémité à l'autre, sans que la zone d'eau superficielle puisse être déplacée. Les machines qui paraissent jusqu'ici placées dans les meilleures conditions, sous ce rapport, sont celles que M. E. Gouin a construites pour le chemin de fer de Paris à Lyon (fig. 1, 2, 3, 4, pl. 64 <*65), dans lesquelles le dôme est placé k l'avant, et dont le réservoir de vapeur dans le corps cylindrique a 0m,325 de hauteur.

Il n'est pas indifférent de donner au réservoir de vapeur une grande capacité, il faut en effet que le volume de vapeur enfermé dans la chaudière soit tel, qu'à l'ouverture du régulateur ou au milieu de la course des pistons, la vapeur se précipitant en grande quantité dans l'espace vide des tuyaux de distribution, ou pour remplir le volume engendré par les cylindres, il n'y ait pas une diminution trop sensible de pression qui occasionnerait un bouillonnement et une projection d'eau considérable; mais les cylindres puisent leur vapeur dans un tuyau commun, souvent même dans une boite de tiroir commune, et l'écoulement de la vapeur se fait avec une régularité assez grande pour que l'inconvénient signalé ne se produise pas; d'un aulre coté les mécaniciens sont habitués à n'ouvrir que très-graduellement le régulateur, afin même d'éviter un boursouflement subit de la niasse d'eau au moment du départ. La réduction de capacité du réservoir de vapeur n'aurait donc qu'un inconvénient restreint, si elle n'avait pas en même temps pour conséquence la diminution en hauteur de l'espace qui reste libre audessus de l'eau.

Nous avons conseillé de placer le dôme de prise de vapeur vers l'avant de la machine, parce que c'est dans cette partie que l'ébullition est la moins active, et que la tuméfaction de l'eau au-dessus de son niveau normal est la moindre ; la base du dôme de prise de vapeur reste mieux dégagée, et l'orifice d'écoulement ne peut pas être atteint par les gouteleltes d'eau que les bulles de vapeur peuvent projeter à une grande hauteur, lorsqu'elles se dégagent sans obstacle entre les parois des boites à feu intérieure et extérieure.

Les bulles de vapeur qui se forment dans le corps cylindrique doivent du reste être divisées par les tubes, et ne doivent pas avoir au même degré la faculté de projeter l'eau, indépendamment de la moindre activité de la vaporisation.

Les considérations qui précèdent conduisent à augmenter autant que possible le diamètre du corps cylindrique, afin que, tout en y plaçant un très-grand nombre de tubes, on puisse laisser vide d'eau, et conserver pour former le réservoir de vapeur, une grande partie du cylindre.

La condensation de l'eau dans les cylindres, indépendamment de l'entraînement mécanique , contribue pour beaucoup à mettre la dépense d'eau hors de proportion avec celle de vapeur, surtout lorsque les machines sont à cylindres extérieurs; elle est elle-même la conséquence de l'entraînement de l'eau. La détente doit donner lieu à une condensation considérable, en déterminant la vaporisation de l'eau liquide entraînée dans le cylindre, et par suite , en refroidissant les parois du cylindre et le piston , de telle sorte que la vapeur qui arrive de la chaudière doit se condenser en partie pour réparer la perte de chaleur ; la même chose a lieu pour l'échappement ; mais, lorsqu'on détend avec la coulisse de Stephenson, cet inconvénient est compensé en partie par la compression qui fait porter l'effet de la condensation sur la vapeur qui a travaillé et dont l'écoulement se trouve intercepté.

Le refroidissement extérieur des cylindres doit être combattu par l'application d'une couverture peu conductrice ; mais le refroidissement intérieur résulte de l'action même de la vapeur; on ne peut le combattre qu'en desséchant la vapeur. Indépendamment du moyen de séparation mécanique de l'eau et de la vapeur, que nous avons indiqué, on a proposé divers moyens pour dessécher la vapeur en la suréchaufîTant ; il y a sans doute d'utiles recherches à faire dans cette direction , mais, jusqu'ici, il n'a pas été fait d'expériences concluantes, et ce que l'on doit avant tout tAcher d'obtenir, c'est une bonne disposition de la chaudière et une proportion convenable entre l'espace occupé par l'eau et celui qui est réservé aux tubes.

La vitesse et la puissance de traction des machines locomotives sont eu quelque sorte la manifestation, sous deux formes diverses, du travail utile que peut produire la vapeur sur les pistons ; une même quantité de travail moteur peut être employée à faire parcourir au point d'application d'une résistance relativement faible, un espace très-grand dans l'unité de temps, ou à faire parcourir au point d'application d'une résistance cousidérable un espace restreint ; si le produit des valeurs numériques de ces deux éléments reste le même pour deux machines appropriées chacune à l'un de ces deux effets, on pourra dire, d'une manière générale, que la puissance de ces machines est la même, bien que cette puissance se manifeste par des résultats différents. La puissance d'une machine locomotive, envisagée à ce point de vue général, dépend uniquement de la capacité de vaporisation dont elle est douée, c'est-àdire de la quantité de vapeur que la chaudière peut produire dans l'unité de temps, et du volume que le mouvement des pistons peut engendrer dans les cylindres pendant l'unité de temps, en raison même des dispositions des organes principaux du mécanisme, volume qui devrait être exactement égal à celui de la vapeur produite, si la tension de celle-ci restait la même dans la chaudière et dans les cylindres, et s'il n'y avait pas de condensation qui annule une partie de l'effet de la vapeur. Il ne suffit pas en effet qu'une ma- • chine ait un grand pouvoir de vaporisation pour prendre une graude vitesse avec des convois légers, ou pour remorquer à une vitesse modérée des convois de marchandises lourdement chargés ; il faut encore que la capacité des cylindres soit assez grande, et que cette capacité soit remplie un assez grand nombre de fois, pour que toute la vapeur produite soit utilement dépensée. Inversement, une machine qui aurait des cylindres trop grands, et dont l'essieu moteur ferait un trop grand nombre de révolutions pour que la vapeur pût remplir le volume engendré par les pistons à une tension voisine de celle qui existe dans la chaudière, serait frappée d'impuissance, car

la pression sur les pistons serait restreinte et ne correspondrait pas à celle que comporte leur surface.

Une machine ne peut donc réaliser le maximum de puissance dont la chaudière est susceptible, que si les organes moteurs sont bien proportionnés à la vaporisation qu'elle peut produire, et vice versâ. Il est très-difficile , si ce n'est impossible, d'établir à priori quel rapport il convient d'établir entre ces deux éléments principaux d'une machine, entre la production et la dépense de vapeur ; en effet, ces éléments sont affectés par de nombreuses causes dont l'influence ne peut pas être mesurée exactement ; on ne sait pas quelles sont les quantités de vapeur produites respectivement par la surface de chauffe du foyer, et par celle des tubes ; la vaporisation ne dépend pas seulement de la surface de chauffe, elle dépend, en grande partie, des dispositions qui concourent à produire le tirage, des lumières d'échappement, des tuyaux et de l'orifice d'échappement, de la cheminée, de la section, du nombre et de la longueur des tubes, de la forme du foyer, de la qualité et de la forme du combustible, etc. La dépense de vapeur, surtout si l'on a égard à la dépense utile qui peut se représenter par un travail utile produit, ne dépend pas seulement du volume que les pistons engendrent par leur course, elle dépend aussi du règlement de la distribution, de la forme et de la dimension des lumières, de la condensation, etc. On ne peut donc pas établir des règles théoriques à ce sujet , on ne peut citer que des exemples. C'est ainsi que l'on peut considérer comme se trouvant à la limite du pouvoir de vaporisation, par rapport aux dimensions établies pour le mécanisme, les machines à voyageurs et à marchandises des chemins de fer du Nord et de Rouen, qui donnent de bons résultats avec du coke de bonne qualité, qui ne feraient qu'un service médiocre ou mauvais avec du coke de qualité inférieure ; c'est ainsi que l'on peut considérer, comme ayant un pouvoir de vaporisation largement suffisant pour supporter toutes les qualités de coke que l'on reucontre dans le commerce, les machines mixtes, construites par M. E. Gouin, pour le chemin de fer de Lyon; les machines à voyageurs du chemin de fer de Tours à Nantes, et en

— su -

général toutes les machines sorties des ateliers de la maison Sharp, de Manchester, ou construites sur ses plans. Dans tous les cas,

il convient de donner à la surface de chauffe et de disposer les organes de l'appareil de tirage de manière à mettre la machine en état de produire un excès de vapeur ; car, si l'on a soin de réduire cette production à ce qui est strictement nécessaire pour le service auquel la machine est affectée, on diminue l'effet nuisible du tirage artificiel , qui n'est jamais obtenu, et qui n'est surtout rendu très-énergique qu'au détriment du travail utile de la machine; c'est au profil de l'économie du combustible qu'on renonce n obtenir de la machine toute la puissance dont son générateur de vapeur est capable.

Nous n'avons parlé jusqu'ici que des moyens de produire la puissance des machines ; il faut encore que les moyens de transmission soient suffisants. Ou n'a pas tout fait lorsqu'on a mis une machine en état de produire sur ses pistons un travail considérable, il faut encore qu'on puisse utiliser ce travail et l'appliquer au travail résistant qu'il doit surmonter. Il faut, pour cela, que Xadhérence des roues motrices soit suffisante ; cette adhérence résulte à la fois de la pression exercée sur le rail, ou, plus exactement, du frottement que cette pression développe pour empêcher le glissement, et du rayon des roues ou du bras de levier à l'extrémité duquel s'applique ce flottement. Le frottement d'adhérence peut être évalué à 4/3 sur des rails secs, à I/IU sur des rails humides et glissants, on peut adopter pour le calcul des machines le coefficient t/(». C'est au moyen de ce dernier chiffre que l'on pourra établir le rapport convenable entre l'adhérence et les organes de la puissance motrice. Dans aucun cas, soit dans les machines à roues indépendantes , soit surtout dans les machines à roues accouplées, on ne doit exagérer la puissance des machines, relativement à l'adhérence; car elles patineraient fréquemment, et subiraient une prompte dégradation. I /adhérence doit cire siiflisantc , même pour le cas où la vapeur agit à pleine pression et avec une tension élevée sur les pistons , pour produire le démarrage; car les rails étant généralement gras et glissants aux points habituels

de stationnement des machines, il arrive souvent que les machines patinent en démarrant; cet inconvénient serait bien plus marqué si l'adhérence normale était déjà trop faible par elle-même.

Lorsqu'on ne peut pas arriver, par la charge des roues, à une adhérence suflisante, il faut augmenter leur diamètre, ce qui, dans certaines limites, est avantageux même pour la puissance des machines: une fois qu'elles sont lancées, on trouve une source d'économie de vapeur dans la vitesse inoindre d'oscillation des organes moteurs , et la moindre fréquence des admissions et des échappements de vapeur. On peut citer comme exemple les mamachines à marchandises du chemin de fer du Nord, dont les pistons ont 0°» 38 de diamètre et 0m 61 de course, et qui ont des roues de lœ 22 de diamètre ; le pouls total de 22 à 23 tonnes de ces machines, dont les six roues sont accouplées, est à peine suffisant pour l'adhérence, et il y a tout lieu de croire qu'elles gagneraient en puissance pendant la marche, si le diamètre des roues pouvait être porté a lm 10 ou lm50 ; elles démarreraient avec moins de facilité, par un temps sec, qu'avec les roues actuelles, mais beaucoup plus facilement si les rails étaient gras ou humides ; dans tous les cas elles seraient d'un usage plus économique, comme réparation et consommation, car le service de ce chemin exige une vitesse assez considérable, qui peut, dans beaucoup de circonstances, cesser d'être en rapport avec le diamètre de leurs roues.

La puissance de la machine se traduit en vitesse si l'on donne aux roues motrices de grands diamètres : en puissance de traction ou de remorquage des lourds convois, si l'on donne au contraire aux roues motrices de petits diamètres. Il semble au premier abord que l'on pourrait faire varier arbitrairement les éléments qui constituent la puissance d'une machine et qui lui donnent son caractère, pourvu que les rapports que nous venons d'indiquer fussent observés ; qu'il serait indifférent que les roues fussent grandes ou jvetites, la vitesse de translation que l'on s'est proposé de réaliser, pouvant être atteinte moyennant une vitesse de rotation de l'essieu moteur et des roues inversement proportionnelles à leur diamètre. Cela serait vrai théoriquement si la vitesse de rotation des roues, ou

celle d'oscillation des pièces du mécanisme, qui en est la conséquence, ne devait pas elle-même être comprise dans certaines limites; mais il n'en est pas ainsi, et la nécessité d'obtenir une adhérence efficace, ne doit pas seule être prise en considération lorsqu'on fixe le diamètre des roues. Une vitesse de rotation trop grande des roues motrices» des oscillations trop fréquemment répétées des pistons et de leurs accessoires présentent de graves inconvénients ; l'inertie des masses en mouvement donne lieu, comme nous le verrons plus loin , à des efforts intérieurs qui fatiguent les pièces et leurs assemblages ; les conditions d'admission et d'échappement deviennent mauvaises ; la vapeur perd une trop grande partie de sa tension en entrant dans les cylindres; elle détermine une contre-pression trop forte derrière le piston pendant la période d'échappement ; l'usure du mécanisme fait des progrès trop rapides, et la machine, en définitive, se trouve placée dans de mauvaises conditions de service. H est donc nécessaire que le diamètre des roues soit approprié à la vitesse normale de translation des machines , indépendamment de tout autre rapport à établir entre les autres éléments de la machine, entre ces éléments eux-mêmes et ce diamètre.

En observant ce qui a lieu dans l'exploitation des chemins de fer, on reconnaît que la vitesse de rotation des roues motrices est dans les conditions les plus favorables lorsqu'elle oscille autour du chiffre de deux tours et demi par seconde ; à cette vitesse les organes de la machine n'éprouvent pas une usure trop rapide, l'introduction et la sortie de la vapeur se font dans des conditions assez bonnes; la vitesse de trois tours de roues peut être encore atteinte sans trop d'inconvénient, pourvu qu'elle ne soit pas habituelle.

Nous n'avons pas du reste la prétention de poser là une règle absolue; dans chaque cas particulier il peut y avoir des motifs pour s'en écarter plus ou moins ; ainsi , pour les convois de marchandises où l'on a tout avantage à sacrifier la vitesse et la régularité de marche à l'importance des charges remorquées et à l'économie des dépenses, il y a tout avantage à restreindre la vitesse d'oscillation du mécanisme ; il peut y avoir au contraire intérêt, pour le transport des voyageurs à grande vitesse, à dépasser la vitesse normale

que nous avons indiquée, car la vitesse de translation à laquelle tout est sacrifié, pourrait, si Ton suivait strictement la règle posée, conduire à des diamètres de roues trop grands pour la fabrication, et à des machines d'une construction difficile et coûteuse ; dans ce cas, on aurait tout avantage a sacrifier quelque chose sur l'entretien et la consommation pour atteindre le but cherché.

Nous avons réuni, dans le tableau ci-joint, les différents diamètres des roues motrices employées jusqu'ici sur nos chemins de fer, les vitesses de translation des machines suivant le nombre de tours de roue effectués en 1' , et les vitesses auxquelles on règle communément la marche de ces machines sur les différents chemins de

fur *