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Observations et conséquences des expériences précédentes , i° Kle rapport entre la puissance et l’effet des roues en-dessus.

„ La puissance effective de l’eau doit être calculée d’apn descente totale , parce que ce liquide devrait être élçvé à la leur d’où il est tombé, pour être capable de produire le in effet une seconde fois. ,

« Les rapports entre les puissances estimées ainsi , et les

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. . HYDRAULIQUE. 15ÿ

tels au maximum, déduits de plusieurs séries d'expériences , sont présentés dans la g* colonne de la table ; et on voit que , ces rapports varient depuis celui de i à 0,76 jusqu’à celui de 1 à o,S2 , c’est-à-dire entre le rapport de 4 à 3 et celui de 4 à 2 à peu près. Dans celles de ces expériences pour lesquelles les colonnes d’écoulement et les quantités d’eau dépensées sont les plus petites, le rapport est à peu près celui de 4 à 3 ; mais dans où les colonnes d’écoulement et

les dépenses d’eau sont lés plus grandes, ce rapport approche de celui -de 4 à 2 ; en prenant la moyenne, générale, ce rapport est à peu près celui de 3 à 2. -

» Nous avons vu, dans nos observations sur les effets des roues en-dessus que, le rapport général-dé la puissance à l’effet maximum , est celui de 3 à 1 ; donc V effet des rq/ies endessus est moyennement double de celui des roues en-dessous étefblies sur tes mêmes chutes , et dépefnsqnl la même quantité 'dtéin^ï' » Une des conséquences qù’il faut tirer de là, c’est tjaeftles corps non élastiques , lorsqu’ils agissent par leur impulsion- ou collision , ne communiquent qu’une partie de leur puissance primitive; l’autre partie est dépensée par le changement, de figure que le choc leur fait éprouver (1). ' • - v-

« Les puissances de l’eau , calculées d’après le diamètre de la roue seulement, étprit comparées avec les effets ^ comme on Æk voit dans la 10e colonne , paraissent observer un rapport plus, constant; car en prenant fqs ternies moyens de chaque classe , inscrits dans la uc colonne , les extrêmes ne diffèrent que ,de 0,81 à o,85. Comme ces rapports augmentent graduellement par ün accroissement de colonne d’ écoulement de 3 à n intdies , l’excès de o, 85 sur 0,81 doit être attribué à la supériorité dé l'impulsion de l’eau de la colonne de 11 incites , sur celle due à la colonne de 3 incites; de sorte que , si nous

(!) Ces observations de l’auteur s’accordent ave» la théorie établie § 4t et §42. J’ajouterai que, les corps non élastiques , lorsqu’ils agissent par ira pulsion ou collision , ne communiquent que la moitié de leur puissance primitive, selon les lois du mouvement.

réduisons 0,81 à q,8o , à cause de l’impulsion due à la colon de 3 incites , le rapport de la puissance calculée d’après le diam tredela roue seulement, sera al’ ejf et -au maximum, comme io ou comme S: 4 à peu près. De l’égalité du rapport de la pui

sance à l'effet résultant , lorsque les constructions sont ser

blables>, nous ilevons conclure que, les effets, aussi Lien que puissances, sont , comme les quantités d’eau dépensées , muh pliées par le diamètre de la roue. »

a® Sur le diamètre de la roue qui convient le mieux à> h . descente totale. • ■

« Nous avons déjà’ vu, dans les observations précédent que , Fêflct d’une quantité d’eau qui décrit là même chute' ve ticale , est double , «juand ce liquide agit par sa propre gravi snr ufiè roue en-dessus , de ce qu’il- est quand il agit par s» impulsion sur nue roue en -dessous. 11 paraît aussi qu’t augmentant la-colonnc d’écoulement de 3 à ii incites, oudescente totale de 27 à 35 incites, c’est-à-dire dans le rapport 1 739 en viron , le rapport ne croît que dans le rapport de 0,8 1 0,84 oude 7 à 7, 26;. donc l’accroissement de. l’eftèt ne co

respond pas au t de l’augmentation de la hauteur. A.

» 11 suit de là que , plus le diamètre de la faue est grand, reL tivemenl à la descente entière , plus F effet est grand ; par qu’il dépend moins de rimpulsioii.de la colonne-d’écoulemeri que de la gravité de l’eau dans les augets.Si nous considéro combien la direction de l’eau aflluente frappe- obliquement 1 augets, nous pourrons facilement nous rendre compte du p •d’avantage que produit l’impulsion de ce liquide ,* et no verrôns de suite que, celte impulsion est de peu d’imporlan dans l’ effet d’une roue en-dessus.

» Cependant cela a des limites , comme toutes choses, et est à désirer que l’eau ajjluente ait un peu plus de vitesse que circonférence de ta roue , autrement celte roue 11e sera pas se lement retardée par le choc des augets contre l’eau , mais

HYDRAULIQUE. 4 fil

liquide lui-même sera projeté au-3ehors , ce qui causera une perte de puissance. ’

» La vitesse que la' circonférence de la roue doit avoir, étant connue d’après les considérations suivantes, on calculera facilement par les règles ordinaires de l’hydrostatique, la hauteur de la colonne d’écoulement capable de communiquer à l’eau la vitesse qui lui convient , et on la trouvera bien moindre qu’on ne le pratique ordinairement, »■$ **

3° Sur la vitesse de la circonférence de la roue y. correspondant au plus grand efféï

« Si un corps tombe librement à partir de la surface de la colonne d’écoulement, il emploie un certain temps pour arriver jusqu’au bas de la chute ; dans ce cas, toute l’action de la gravité est dépensée pour donner à ce corps une certaine vitesse ; mais si , en tombant , ce corps agit sur un autre , de manière à produire un effet mécanique , il en est retardé; parce qu’une partie de l’action de la gravité sur le corp^pi tombe est dépensée à la production de cet effet, et que la partie restante lui donne le mouvement. Ainsi , plus un corps descend lentement , plus est grande la portion de l’action de la gravité qui s’applique à produire l’effet , et par conséquent cet efftt lui-même.

» De là nous sommes conduits^ cette règle générale, que , toutes choses égales d’ailleurs , moins la «• oue en-dessus aura de vitesse , plusT effet sera grand. Les exemplesdes séries d’expériences qui précèdent, fournissent la confirmation de ce principe , ainsi que les limites dans lesquelles son application estaÿsujétic.

» D’après ces expériences, il résulte que, lorsque la roue faisait 20 tours par minute, b effet était , à fort pep de chose prés; le plus grand possible. Quand elle opérait 3o tours ; l’effet diminuait de ~ ; mais lorsqu’elle en faisait 4-0, il était moindre de Quand cette roue exécutait moins de 18 j révolutions , aussi par minute, son mouvement était irrégulier, et lorsqu’elle

était chargée de manière à ne pas faire 18 tours , elle était entraînée par cette charge. ■ *

» Il est avantageux dans la pratique , de ne pas diminuer la vitesse de la roue plus qu’il ne fcûtpour procurer un avantage réel en puissance ; parce que, toutes choses égales d’ailleurs , plus le mouvement est lent , plus la capacité des augets doit être grande , et plus la roue est chargée d’eau ; de sorte que la pression sur toutes les partie* du mécanisme en est proportionnellement augmentée. «

» Ainsi , Ig. vitesse qu’il convient d’adopter dans la pratique, est celle qu 'avait la rote essaie quand elle faisait 3o tours par minute , c’est-à-dire, lorsque la vitesse de sa circonférence était d’un peu plus de 3 feet par seconde. .

. » L’expérience, confirmé' que cette vitesse de 3 feet par seconde ■, est applicable aux roues en-dessus de la plus grande dimension, comme aux plus petites joues, et que si toutes les autres parties du mécanisme sont convenablement disposées ,'il produit le plus grand effet possible. Cependant il est certain , par expérience , que Us grandes roues en-dessus peuvent s’écarter de cette règle , plus qu»^ petites, avant de perdre la même partie aüijuoie de leur puissance.

» Une roue de a4 feet dé diamètre peut se mouvoir à raison de 6 feet par seconde , sans perdre une grande partie de sa puissance; et d’un autre côté , j’ai vu une ro.ue de 33 feet de diamètre qui agissait très-régulièrement, avec une vitesse excédant de fort peu a feci^sf. » J

(t) Cette roue mettait probablement en activité des soufflets de forge ou de hauts fourneaux; le mouvement lent et régulier de telles roues » souvent induit à frreur.

§ 69. Expériences de Smeaton sur la construction et

SUR LES EFFETS DES AILES DE MOULIN-A-VENT (l).

Smealon a fait aussi , à l’aide d’un modèle de moulin-à-vent, une série complète d’expériences, sur la puissance et sur les effets du vent agissant contre des ailes de moulins-à-vent de constructions diverses. Mais, comme le détail de ces expériences serait trop long pour le cadre de mon ouvrage , je n’en extrairai tjue les règles principales qui en découlent; elles seront non-seulement de quelque utilité aux constructeurs de moulins, mais elles serviront encofe à confirmer quelques-uns des principes déduits des expériences de Smeaton sur les moulins à eau.

«< En faisant des expériences sur les ailes de moulin-à-vent, il ne faut pas compter sur le vent lui-même , à cause de son instabilité ; il faut avoir recours à un vent artificiel.

» Un tel vent peut être obtenu de deux manièces, soit en faisant agir l’air contre la machine , soit en faisant mouvoir la machine contre l’air. Il n’est pas aisé de faire agir contre la machine un volume d’air suffisant , avec la régularité et la vitesse nécessaires. Pour faire avancer la machine en ligne droite contre l’air, il faudrait un emplacement beaucoup plus grand que je ne pus me le procurer. Ce que j’ai trouvé de plus praticable a été de faire mouvoir progressivement et tangentiellement autour de la circonférence d’un grand cercle , l’arbre sur lequel les voiles doivent être fixées ; c’est sur cette idée que fut construite la machine d’essai (2). »

(1) Observations lues le I" mai et le 1 1 juin 1759 à la Société <le Physique de Londres.

(2) Je ne crois point devoir donner ici le dessin de cette machine; mais je dirai qu’elle était construite de manière ’ù élever un poids, comme cela avait lieu dans le modèle des roues hydrauliques , afin de mesurer la valeur de reflet de la puissance. Je rapporterai un exemple d’une série',d’ex|«:riences qui , peut-être, seraient mieux comprises avec l’explication entière de U machine.

- U,ir -

Exemple d’une série d’expériences.

Rayon ou longueur totale des ailes, ai incites. Longueur des ailes , couverte de toile, 18 inches. Largeur des ailes , 5,6 inches.

Angle à l’extrémité io degrés.

Angle de plus grande inclinaison , a5 degrés.

Vingt tours des ailes élèvent le plateau de ii,3 inches. V itesse progressive de l’axe des ailes autour de la circo férence du grand cercle, par seconde, 6 feet.

Durée de l’expérience

N° Poids dans le plateau

en pounds.

, 5a secondes.

Tours. Produits.

•* .ifs:

.:4ltôr >•

, wTijifo»

« N. B. Le poids du plateau et <le la poulie était de 3 ounc et lorsqu’un poids de i ounce était suspendu à l’un des raye des ailes, à ia,5 inches de leur axe de rotation , il surmont le frottement, et entraînait le plateau chargé de 7,5 poünds. I même poids étant suspendu à la distance de i4,g5 inch < surmontait la même résistance , plus g pounds dans le plateau Les produits s’obtiennent en multipliant le poids dans plateau, par le nombre de tours.

(4) Dans les expériences suivantes, l’angle des ailes est compté à pa

du plan de leur mouvement; ainsi lorsqu’elles fonj un angle droit avec I’ de rotation, leur angle est côté 0 degrés. Cette notation est conforme au I gage des praticiens, qui nomment airage des ailes, l’angle ainsi compté, disent que l’ airage est grand ou petit selon que cet angle p$l plus ou me grand.

11 résulte de cette série d’expériences que, la vitesse maximum est les \ de la plus grande vitesse , et que le rapport de la plus grande charge à celle du maximum est celui de 9 h 7,5; mais en ajoutant à ces poids, le poids du plateau et le frottement, le rapport mentionné devient celui de 10 à 8,4, ou de 5 à 4 4 peu près.

La table suivante présente les résultats de dix-neuf séries d’expériences semblables aux précédentes ; elle montre que, le rapport le plus général , entre la vitesse des ailes non chargées et leur vitesse quand elles sont chargées aq maximum , est celui de 3 à 2 environ.

Que le rapport entre le plus grand poids et le poids au maximum , dans les expériences où les ailes réussirent le mieux , est moyennement beîui de 6 à 5 ; et que le genre d’ailes employé dans les i5' et 16' expériences est le meilleur de tous , parce qu’il conduit aux plus grands effets , ou produits, proportionnellement à leur quantité de surface , comme on le voit dans la 12e colonne.

1 , rr i, rffw

Table contenant les résultats de dix-neuf séries d’expérien , faites sur les ailes de moulin-à-vent , de forme, de positi et de surface différentes.

V ombre de révolutions

Cl large.