POMPES A INCENDIE

pompe à bras se fatiguent rapidement et doivent être relevés fréquemment. La ville de New-Yorlt a ùO pompes à vapeur. Une pompe par 10,000 habitants parait une proportion convenaLIe,

Dans le modèle ordinaire (fig. 115), on a adopté des cylindres à vapeur et des pompes à mouvement alternatif, comme on le voit en coupe dans la figure 116 : A foyer, B tubes à feu verticaux très rapprochés, C boîte à fumée,' D cheminée, B réservoir de vapeur. Deux systèmes pareils.

MAGH]\ES ACTURLLES.

cyliudro à vapeur et pompe, actionnent des manivelles rectangulaires avec volant placé en arrière. G pompe aii-

menfaire, H cliambre à air pour régulariser la pression de l'eau, qui afflue par le tube IJ, K réservoir d'eau d'alimentatiou placé sous le siège du conducteur L; l'ensemble

est porté sur le bâti MM. Le pompier se tient sur la plateforme N. Quand il s'agit de déplacer la machine, une chaîne sans fin met en relation Tarbre de couche avec les roues arrière, les pompes sont débrayées et l'appareil se meut à la vitesse qu'on désire.

Voici, comme exemple, quelques renseignements sur les dimensions d'une machine de la Compagnie Amoskeag, automobile, et les résultats qu'elle a fournis : Poids, 4 tonnes; vitesse, 8 milles à l'heure; pression de la vapeur, 75 livres par pouce carré; hauteur du jet, avec un tuyau de 1 1/4 pouce, 225 pieds; avec un tuyau de 1 3/4 pouce, 150 pieds; portée horizontale, avec le premier tuyau, 300 pieds; avec le second, 250 pieds. Tous ces résultats contrastent d'une manière frappante avec ceux des pompes à main, que les pompes à vapeur ont maintenant supplantées.

Récemment on a construit plusieurs pompes à vapeur du système rotatif (pi. XII). La supériorité du mouvement rotatif pour les machines à vapeur est, en apparence, si évidente, que de nombreuses tentatives ont été faites pour surmonter les difficultés que ce système présente dans la pratique. Une de ces difficultés, la principale, a toujours été d'obtenir une garniture convenable pour l'organe qui fait office de piston. Robert Stephenson a exprimé autrefois Topinion que cet obstacle empêcherait toujours une machine rotative de fonctionner convenablement. Les avantages les plus manifestes sont : les faibles dimensions de la machine, qui, assure-t-on, doivent résulter de la grande vitesse du piston ; la suppression des efforts anormaux qui se produisent parfois, notamment dans la propulsion des navires; et enfin une grande économie de la force qu'on prétend être dépensée inutilement, dans les machines à mouvement alternatif, pour vaincre l'inertie à chaque changement dans le sens de la marche des organes. Par suite, le système rotatif convient particulièrement pour les locomotives ou les pompes à vapeur.

Dans la machine rotative de Holly (flg. 117), on a évité l'emploi des excentriques ou cames glissantes, organes

Teau à une distance donnée, il suffit avec la machine rotative d'une pression de vapeur trois ou quatre fois moindre qu'avec toutes les machines à mouvement alternatif. Or, moins il faut de force pour faire le même tr^avail, moins la fatigue et par suite Tiisure sont considérables ; on en conclut que les machines rotatives sont plus durables et plus sûres. Les pompes employées avec ces machines présentent, comme le montre la figure ci-dessus, une disposition assez analogue à celle de Tappareil qui leur donne l'impulsion. Chacun des deux pistons rotatifs porte trois longues dents, qui glissent contre les parois du cylindre et sont munies, pour empêcher les fuites, d'une garniture en tout semblable à celle des cames de la machine. Ces pistons sont calés sur des arbres en acier solidaires des arbres de la machine. L'eau entre en E pour ressortir en F, et on a eu soin de ménager, aux passageis qu'elle traverse, une largeur suffisante pour faciliter l'éva^cuation des graviers, de la boue et des détritus de toute sorte qu'elle peut entraîner. Il en résulte que ces pompes ;sont beaucoup moins exposées à être dégradées par les: eaux troubles ou sablonneuses; et on affirme qu'elles peuvent sans inconvénient fonctionner pendant dès années avec des eaux qui mettraient bientôt une pompe à piston hors de service.

L'usage dès machines rotatives: s'introduit peu à peu pour différents cas spéciaux, lorsqu'on n'a besoin que d'une puissance faible et .que l'économie de combustible n'est pas d'une grande importance; mais elles n'ont pas encore rivalisé, et ne rivaliseront peut-être jamais dans l'avenir, avec celles à piston ordinaires, pour les grandes puissances et chaque fois que la dépense de combustible entre en ligne de compte. En réalité, ce type de machine n'a joué qu'un rôle fort secondaire dans les applications de la vapeur, et l'on sait relativement peu de chose de son histoire. Watt inventa une machine rotative, et, bien longtemps après, en 1836, Yule eu construisit quelquesunes à Glasgow. Lamb en fit breveter une nouvelle en 1842, et Behrens une autre encore en 1847. Napier, Hall, Massey, Holly, La France et bien d'autres, ont construi des

146 \T\CniNES ACTCELLES.

machines de ce système dans ces derniers temps. Tantôt c'est une série de cames disposées autour d'un cylindre tournant, comme ci-dessus ; ou bien c'est un piston plat, placé suivant le rayon d'un cylindre de petit diamètre qui tourne sur son axe, à l'intérieur d'un autre beaucoup plus gros et disposé excentriquement ; pendant ce mouvement de rotation, le piston va et vient, en coulissant dans le petit cylindre, tandis que ses bonis extérieui-s glissent le long de la surface interne du gros. Dans quelques systèmes, un piston tourne sur un arbre central, et une valve radiale, glissant dans la paroi du cylindre extérieur, sert à séparer la face sur laquelle arrive la vapeur de la face opposée, et à former un compartiment clos dans lequel le fluide agit. Presque toutes ces combinaisons sont aussi usitées pour les pompes.

Les pompes à incendie des constructeurs américains les plus connus, avec machine et pompe à mouvement alternatif, telles qu'elles sont généralement employées aux États- Unis, ont servi de modèles, aussi bien pour la disposition de l'ensemble que pour l'agencement des détails. Elles semblent présenter les meilleurs exemples d'extrême légèreté, combinée avec la solidité des organes et la puissance d'action, qu'on ait jamais produits dans aucune branche des arts mécaniques. En employant une petite chaudière présentant une énorme surface de chauffe, disposée et proportionnée méthodiquement, et où la masse d'eau est très divisée, en adoptant l'acier pour la confection des organes moteurs, partout où c'est possible, en adoptant de hautes pressions et une grande vitesse pour le piston, en choisissant enfin le combustible avec le plus grand soin, on a fini par amener en Amérique la pompe à vapeur à un degré de perfection et d'efficacité bien supérieur à tout ce qu'on peut voir autre part. La vapeur se produit avec une rapidité merveilleuse, même quand le liquide est froid au début; les lances adaptées au bout de longs tuyaux envoient encore l'eau à de très grandes distances. Maison n'obtient cette réunion de la force et delà légèreté qu'aux dépens d'une certaine régularité d'action, à

laquelle on ne pourrait arriver qu'en donnant aux chaudières une capacité plus considérable. La petite quantité d'eau qu'elles contiennent oblige de veiller sans cesse à l'alimentation; et la tendance, qu'elles ont presque toutes, à donner lieu à des bouillonnements et à des entraînements d'eau oblige à des soins constants pendant la marche, et introduit un élément dangereux dont il faut tenir compte, même quand la machine est confiée aux mains les plus expérimentées et les plus habiles. Encore tout le soin et toute l'habileté du chauffeur ne suffiraient pas à empêcher les explosions; heureusement il est fort rare que le manque d'eau occasionne des accidents dans ces sortes de chaudières, à moins qu'on ne les laisse se vider complètement. En service, le liquide bouillonne presque toujours avec une telle violence, qu'il est absolument impossible d'avoir aucune indication sur la quantité d'eau contenue; le mécanicien fait constamment fonctionner sa pompe alimentaire, et laisse le bouillonnement aller son train. Aussi longtemps que de l'eau pénètre dans la chaudière, on n'a guère à craindre que le métal se brûle et qu'un accident se produise. Le procédé semble brutal, et cependant les accidents provenant de cette cause sont extrêmement rares. Les modifications apportées dans ces dernières années à la construction des locomotives ont également consisté dans le perfectionnement des types primitifs et ont été accompagnées de changements correspondants dans toutes les parties du matériel des voies ferrées. Des organes mieux ajustés, mieux proportionnés au travail à faire, des modifications de détail, conséquence des modifications d'ensemble, une main-d'œuvre plus parfaite, des matériaux de meilleure qualité, tels sont les traits caractéristiques de la dernière période. On a aussi imaginé des formes spéciales de machines destinées à des usages particuliers. Ainsi, pour les manœuvres de gare, on emploie de petites et légères machines-tenders (fig. 119) qui portent avec elles leur eau et leur combustible. On se sert de locomotives puissantes, lourdes et lentes, à vaste chaudière et petites roues, pour gravir les fortes rampes et remorquer les longs trains

us MACHINES ACTUELLES.

chaînés de charbon ou autres marchandises pesantes. On fait usage enfio, pour le service de la poste et des Toyal^eurs, de machines-eipress, aoo lUoiDS puissantes, mais tout autrement organisées.

On doit à Forney une disposition particulière de locomotive (Qg. 120), dans laquelle tout le poids delà macIuDe, du tender, de l'eau et du charbon est porté par un seul et même châssis et sur un seul groupe de roues, la charge

permanente portant excluslTomeut sur les roues motrices, et la charge variable sur le truck. Ces machines ODt une base d'appui relativemeut courte et une grande puissance de traction.

Les machiues-teuders, dont nous avous parlé ci-dessus, pèsent de 8 à 10 tonnes; mais on en fait de beaucoup plus légères encore pour le service des mines, où elles vont dans les galeries remorquer les wagons de charbon. On en construit aussi de plus lourdes, pesant jusqu'à 20 ou 30 toones. La plus puissaote qu'on ait encore mise eu service aux Elats-Lnisest, dit-oo, une locomotive employée sur la ligne de fteadiug à Philadelphie, qui pèse environ 100,000 livres (ii5 toones) et repose sur 12 roues motrices.

Une locomotive comporte deux cylindres à vapeur, placés, soit cote à c6te en dedans dn châssis et immédiatement sous l'extrémité antérieure de la chaudière, soit eitérieuremenl au châssis et sur chacun de ses côtés. Ces maehiaes

sont toujours sans condensation et construites aussi simplement que possible. Tout l'ensemble est porté sur des ressorts en acier souples et solides. La pression de la vapeur

dépasse habitueilement 100 livres au pouce carré. La force de traction est d'ordinaire un cinquième de la charge adbérente dans les circonstances les plus favorables, et peut descendre à un dixième quand les rails sont humides.

MACHliNKS ACTUELLES.

Le combustible employé est le bois dans les pays neufs, le coke dans les districts à charbon bitumineux, et l'anthracite dans Test des États-Unis. La disposition générale et les proportions des locomotives diffèrent quelque peu suivant les localités.

Dans la figure 121, qui représente une machine-express anglaise, est la chaudière, N la boîte à feu, X la grille, G la boîte à fumée, et P la cheminée. S est une soupape de sûreté h ressort, R une autre à levier; T est le sifflet, L le

Fig. 121. — Machino express anglaise.

registre ou régulateur, E le cylindre et W la roue motrice. La pompe alimentaire BC est manœuvrée par la crosse du piston D. Le châssis sert d'appui à tout le système et toutes les autres pièces y sont fixées solidement. L'une des extrémités de la chaudière est fixée au châssis, et toute facilité lui est laissée pour se dilater quand elle est chauffée. Pour obtenir une adhérence suffisante, on fait porter une fraction convenable du poids sur la roue motrice W. Cette fraction varie, par roue, depuis 6,000 livres environ, pour les machines à marchandises qui ont plusieurs essieux moteurs, jusqu'à 10,000 livres pour celles à voyageurs, qui n'en ont qu'un.

Les particularités du type américain (fig. 122) sont : le truck IJ ou bogie, qui supporte la partie antérieure de la machine; le système de balanciers compensateurs, qui répartissent également le poids de la machine sur les différents essieux, et quelques autres détails. Le cab, ou cabine r.

pour protéger le chauffeur et le mécanicien, est une dispo-

sition américaine qui tend à se répandre à l'étranger. La locomotire américaine se distingue par sa souplesse et l'ai-

sance de ses mouvements, même sur les voies grossièrement établies. Dans le dessin ci-dessous, qui montre en coupe un type de machine américaine, AB est la chaudière, C l'un des cylindres, D le piston, E la crosse reliée par la bielle à Tessieu moteur F; G, H sontles roues motrices, I, J les roues du truck, portant le truck KL; MN est la boîte à feu, 0, sont les tubes (quatre seulement sont représentés). Le tuyau d'amenée RS conduit la vapeur à la boîte T, dans laquelle on voit le tiroir mû par la transmission UV, et la coulisse W. Cette dernière peut être élevée ou abaissée au moyen d'un levier X, qu'on fait mouvoir de la cabine r. On voit la soupape de sûreté au sommet du dôme en Y, et en Z la balance à ressort qui permet d'en régler la charge. En a est la buse d'échappement terminée en cône, qui produit le tirage. Les accessoires h, c, d, e, /*, g — sifflet, manomètre, boîte à sable, cloche, fanal et chasse-bœufs — sont presque tous particuliers, soit comme dispositions, soit comme emplacement, à la locomotive américaine. Le prix des locomotives à voyageurs de dimension ordinaire est d'environ 12,000 dollars; les machines plus lourdes en coûtent quelquefois jusqu'à 20,000. La locomotive est habituellement munie d'un tender qui porte son eau et son combustible. La machine à voyageurs du chemin de fer de Pensylvanie a quatre roues motrices de 5 1/2 pieds de diamètre; le diamètre des cylindres est de 17 pouces, et la course des pistons de 2 pieds; la surface de grille a 15 1/2 pieds carrés et la surface de chaufl'e 1,058. Cette locomotive pèse 63,100 livres, dont 39,000 portent sur les roues motrices et 24,100 sur le truck. La machine à marchandises a six roues motrices de 54 5/8 pouces de diamètre; le diamètre des cylindres est de 18 pouces et la course du piston de 22; la grille a 14,8 pieds carrés de surface; la surface de chaufl'e est de 1,096. Le poids total est de 68,500 livres, dont 48,000 sur les roues motrices et 20,500 sur le truck. Sur une rampe de 90 pieds par mille en moyenne, la première de ces deux machines remorque un train de cinq voitures et la deuxième un train de onze; sur une pente de 50 pieds au mille, ces chifl'res sont respectivement 7 et 17. On fait aussi des loco-

motives-tenders de grande puissance, pour le service sur les rampes très fortes alleignaiit 320 pieds au mille, comme en présentent quelques lignes dans les pays de montagnes.

Ces machines sont à cinq paires de roues motrices et sans truck. Les cylindres ont 20 1/8 pouces de diamètre, le piston a 2 pieds de course; la surface de grille est de 15 3/4 pieds carrés, la surface de chauffe de 1,380. Avec le tender entièrement plein et approvisionnement complet de bois,

1j4 machines actuelles.

le poids atteint 112,000 livres; il est en moyenne de 108,000. Une de ces machines a remorqué 110 tonnes en remontant la pente citée plus haut, avec une vitesse de 5 milles à rheure, la pression de la vapeur étant de 145 livres au pouce carré. L'adhérence était d'environ 23 pour 100 de la charge.

Lorsqu'il s'agit d'arrêter un train en mouvement, l'inertie de la machine elle-même ahsorbe une importante portion du travail des freins; pour leur venir en aide, on se sert quelquefois de la contre-vapeur. Pour éviter que cette opération n'amène le grippement des surfaces du piston, du cylindre, du tiroir et de sa glace, M. Le Châtelier lance un jet de vapeur dans les conduits d'échappement au moment où la vapeur est renversée; il empêche ainsi la rentrée de l'air chargé de poussières et le dessèchement des surfaces frottantes. Toutefois on a rarement recours à cette méthode pour arrêter un train, sauf en cas de danger. Le frein « continu » ou « à air », que le mécanicien peut faire agir au mOme instant sur toutes les voitures du train, est si efficace, qu'il est maintenant adopté à peu près partout. C'est là une garantie de sécurité de la plus haute valeur, due à l'esprit inventif des ingénieurs américains. Pour traîner un train pesant 150 tonnes à la vitesse de 60 milles à l'heure, il faut une puissance effective d'environ 80 chevaux-vapeur. On a souvent atteint la vitesse de 80 milles et peutêtre même celle de 100 (160 kilomètres).

La locomotive américaine a une durée maximum qu'on peut évaluer à trente ans environ. Les frais de réparation annuels sont de 10 à 15 pour 100 du prix d'achat primitif. Sur une ligne à pente modérée, la machine consomme une pinte (0 lit. 567) d'huile par 25 milles et une tonne de charbon par 40 ou 50. Voici l'établissement du compte des dépenses mensuelles, sur l'un des chemins de ferles mieux administrés des États-Unis :

Nombre de milles parcourus par tonne de charbon brûlé. 53,9.5

— — par quart d'huile consommé 34,44 Nombre de voitures à voyageurs remorquées à 1 mille

par tonne do charbon 275,70

Nombre de voitures autres que celles à voyageurs remorquées à i mille par tonne de charbon 634,80

Frais d'entretien par mille parcouru 2<****,43

Combustible — — 3^°\Qi

Graissage et usure — — O^'^^ôS

Personnel des mécaniciens et chauffeurs par mille parcouru 6'^°S22

Autres dépenses par mille parcouru i^°',91

Dépense totale — — li^^^SS

Quoique les figures et descriptions ci-dessus se rapportent au type de locomotive actuel, certains symptômes indiquent déjà que le système compound finira par être adapté à ces machines. Il en résultera un changement considérable dans les proportions : le volume et le poids des cylindres seront beaucoup augmentés, mais le poids de la chaudière et du combustible transporté sera réduit en proportion. En somme, cette transformation ne soulève pas d'objection sérieuse, pas plus qu'on ne rencontrerait de difficultés insurmontables dans la construction de la locomotive avec chemise de vapeur aux cylindres. Quelques machines de ce genre ont déjà été mises en service. Le cylindre à haute pression est placé d'un côté et le cylindre à basse pression de l'autre; de sorte qu'il n'y a en tout que deux cylindres comme précédemment. La distribution est commandée par la coulisse Stephenson, comme dans les machines ordinaires. Au départ, on laisse la vapeur agir directement sur les deux pistons; mais après quelques tours de roue l'on modifie la distribution, et, au lieu d'aller à la cheminée, la vapeur qui sort du petit cylindre se rend dans le gros, dont la communication avec la conduite d'amenée est interceptée. Quand on remonte une forte rampe, on peut, si c'est nécessaire, envoyer directement la vapeur de la chaudière dans les deux cylindres, comme au démarrage.

On a fait usage de machines de cette espèce sur la ligne française de Bayonne à Biarritz. Les plans en sont dus à l'ingénieur Mallet, et elles ont été construites au Creusot. Les cylindres ont respectivement 24 et 40 centimètres de diamètre, et 45 centimètres de course de piston. Les quatre

rouos motrices ont 1"*,20 de diamètre, et le poids total de la machine est de 20 tonnes. La chaudière a 65 mètres carrés de surface de chauffe; elle est établie pour une pression de 10 atmosphères. Pour traîner un train de 50 tonnes h la vitesse de 40 kilomètres par heure, ces machines exigent environ 5 kilogrammes de bon charbon par kilomètre.

La longueur totale des chemins de fer ouverts à la circulation, sur le territoire des États-Unis, au 1" janvier 1877, était de 76,640 milles S soit un mille en moyenne par 600 habitants.

En voici le tableau, par État :

Milles.

Alabama 1,722

Alaska

Arizona

Arkansas 787

Californie 1 ,854

Colorado

Connecticut

Dakota

Dclawarc

Floride

Géorgie 2,308

Idaho

Illinois 0,980

Indiana 4,072

Territoire indien 281

lowa 3,937

Kansas 3,226

Kentucky 1,404

Louisiane 539

Maine . ' 987

Maryland 1,092

Massachusetts 1,825

Michigan 3,437

Minnesota 2,024

Mississipi 1,028

Milles.

Missouri 3,016

Montana

Nebraska 1,181

Nevada 714

New-Hampshire 042

New-Jersey 1,504

New-Mexico Q

New-York 5,520

Caroline du Nord.

Ohio

Orégon . . .

Pensylvanie .

Rhode-Island

Caroline du Sud 1,352

Tennessee 1,638

Texas 2,072

Utah 486

Vermont 8|0

Virginie 1,648

Washington HO

Virginie de l'Ouest 576

Wisconsin 2,575

Wyoming 450

Total 70,640

En 1873 survint la grande crise financière avec ses

1. En janvier 1878, elle était de 80,000 milles, soit 128,000 kilomètres