CHALOUPES A VAPEUR

chauffe, dans le cas ci-dessus, est de 75 pieds carrés. Le bateau lui-même est semblable à celui de la figure 152; il a 25 pieds de long, 5 pieds 8 pouces de large et son tirant d'eau est de 2 1/4 pieds. Ces petites machines pèsent environ 150 livres par cheval nominal et les chaudières à peu près 300.

Quelques-uns de ces minuscules bâtiments ont réalisé des vitesses étonnantes. Un yacht à vapeur anglais, la Miranda, de 45 1/2 pieds de long, 5 3/4 de large et tirant

2 1/2 pieds d'eau, avec un poids total de 3 3/4 tonnes, atteignit une vitesse de près de 18 1/2 milles à Theure pour de petits trajets. Il était mû par une machine dont le cylindre avait 6 pouces de diamètre et le piston 8 pouces de course, qui faisait faire 600 révolutions par minute à une hélice à deux branches de 2 1/2 pieds de diamètre et de

3 1/3 pieds de pas. La machine tout entière pesait 2 tonnes. Un autre yacht anglais, la Firefly, a même fait, dit-on, 18,94 milles en une heure. Un petit yacht français, VHirondelle, a pu atteindre une vitesse de 16 nœuds, correspondant à environ 181/2 milles par heure. C'était toutefois unbâtiment beaucoup plus grand que le précédent. Un des plus remarquables de ces petits steamers est un bateau-torpille, construit pour la marine des États-Unis. Il a 60 pieds de long, 6 pieds de large et 5 pieds de profondeur; son hélice est à deux branches, elle a 38 pouces de diamètre et 5 pieds de pas; mue par une machine et une chaudière légères, elle fait 400 tours par minute; le bateau atteint une vitesse de 19 à 20 milles par heure. Un autre petit navire, la Vision, marchait presque aussi vite, sous l'impulsion d'une machine qui développait une force de 20 chevaux, quoiqu'elle ne pesât, avec sa chaudière, qu'environ 400 livres.

Les yachts à grande vitesse exigent des machines d'un tel poids et d'un tel volume, qu'il ne reste guère de place pour les cabines, de sorte que ce sont des bâtiments très peu confortables. Dans la Miranda, le poids des organes moteurs représente plus de la moitié du poids total. Le Day-Dream est un spécimen de yacht de plaisance plus confortable et plus généralement recherché. Sa longueur est

188 MACHISES ACTUELLES.

de 105 pieds et il tire 5 1/2 pieds d'eau. Il a deux machines dont les cylindres ont 14 pouces de diamètre et autant de course de piston; elles sont à connexion directe, à condeasatioD, et actionnent une hélice de 7 pieds de diamètre et de 10 1/2 pieds de pas, qui fait 135 tours par minute et donne au yacht une vitesse de 13 1/2 nœuds à l'heure. Dansles grands bâtiments, la machineà hélice ordinaire

est presque toujours, comme dans les yachts, à connexion directe. Deux machines sont placées côte à c6te actiouuaot des manivelles rectangulaires. Dans les navires marchands, les cylindres sont habituellement verticaux et placés aadessus des manivelles, commandées directement par les pistons. Le condenseur se trouve en arrière du bâti de la machine, ou bien, lorsqu'on emploie la condensation par injection, ce bâti lui-même est quelquefois creux et sert de condenseur. La pompe à air est manoeuvrée par un balaucier que des bielles relient à la crosse du piston. La disposition générale se voit dans les â|;ures 130 et 131 ciaprès.

Pour la marine militaire, ce système serait mauvais; car sa hauteur est si grande qu'il serait fort exposé aux coups de l'artillerie. On place alors le cyUudre horizontalement, comme dans la ûgure 129, qui représente en coupe une machine à hélice marine horizontale à connexion directe, avec condenseur à injection et pompes à air à double effet. A est le cyUndre, B le piston relié k la mani-

velle par la tige D et la bielle EF est le guide de la crosse du piston. Les excentriques G manœuvrent, au moyen d'une coulisse de Stephenson, le tiroir en coquille. Le changement de marche s'effectue au moyen du volant à main C, qui, par l'intermédiaire d'un engrenage m et d'une crémaillère A;, élève ou abaisse la coulisse et renverse ainsi la marche du tiroir.

La machine à fourreau est d'un usage fréquent dans la marine anglaise; la bielle est attachée directement au piston et oscille à l'intérieur d'un fourreau cylindrique, solidaire du piston et qui sort du cylindre à vapeur comme une immense tige de piston creux. Cette machine est peu usitée aux États-Unis.

Dans presque tous les steamers construits récemment pour le service de la marine marchande, et dans quelques navires de guerre, le système Compound a été appliqué. Les figures 130 et 131 représentent la forme qu'on lui donne habituellement. AA est le petit cylindre, à haute pression; BB le grand cylindre, à basse pression. CC sont les boîtes de distribution. GG est le condenseur, qui est toujours par surface. Tantôt l'eau destinée à produire la condensation passe à l'intérieur des tubes disposés dans l'enveloppe G, tandis que la vapeur d'échappement circule autour de ces mômes tubes; tantôt c'est au contraire la vapeur qui vient se condenser à l'intérieur des tubes, et l'eau froide qui les enveloppe. Dans les deux cas, ces tubes sont généralement de petit diamètre variant de 5/8 à 1/2 pouce; leur longueur est de 4 à 7 pieds. L'étendue de la surface réfrigérante varie d'ordinaire entre la moitié et les trois quarts de la surface de chauffe des chaudières.

La pompe à air et la pompe de circulation sont à la partie inférieure du condenseur, et actionnées par une manivelle placée sur l'arbre principal en N; ou bien quelquefois elles sont disposées comme dans le système de machine précédemment décrit, et mues par un balancier mis lui-même en mouvement par la crosse du piston. Les tiges de piston ST sont guidées par les crosses VV, maintenues par des glissières , et auxquelles sont articulées les bielles XX, qui

commandent les manivelles MM. Ces manivelles sont disposées habituellement à angle droit; parfois leur angle est porté jusqu'à 120" ou même 180", Lorsque la machine est disposée comme dans la Ûgure, un réservoir intermédiaire PO est placé entre les deux cylindres pour atténuer

Fig. 130.— Uachiae muiaa compoimâ d pilon. — ËlivatiOD Utèisla.

les variations de pression résultant des différences de vitesse des deux pistons. En sortant de la chaudière, le fluide moteur entre dans la botte à vapeur x du cylindre à haute pression et est admis, comme à l'ordinaire, alternatiremeDt au-dessus et au-dessous du piston. Âpres avoir agi, la vapeur est conduite par la lumière d'échappement dans le réservoir P, où elle est délivrée au cylindre k basse près-

sion, de la môme manière que la chaudière délivre la Tapeur au petit cylindre. En sortant du second cylindre, la Tapeur se rend au condenseur

L'appareil distributeur est habituellement une coulisse de Stephenson ge, dont la position est commandée et le

renyersement obtenu parunrolantà main o et une ris mn;? reliée à la coulisse par le levier coudé ki. La bâche qui reçoit l'eau condensée forme aussi réservoir d'eau chaude. Le condenseur par surface est épuisé par une pompe h air à simple effet, placée intérieurement eu t. La pompe alimentaire et celles de la cale sont commandées par la tige du piston de la pompe à air.

m MACHINES ACTUELLES.

Le succès de la machioe à deux cylindres fut déflniti- Temeol assuré par les efforts de quelques ingénieurs, à la fois assez intelligents pour en comprendre les avantages, assez énergiques et entrepreuants pour la faire valoir malgré une opposition très viye, assez puissants enfio, comme fortune et comme influence, pour réussir. Le plus

actif et le plus remarquable de ces hommes émioents fnt John Eider, de la maison Randolph, Elder et G'*, plus tard John Elder et C'% de Glasgow '.

Elder était d'origine écossaise. Ses ancêtres avaient, pendant plusieurs générations, fait preuve de talent et d'habileté dans les arts mécaniques et avaient toujours ea la réputation d'eicellents mécaniciens. John Elder naquit à Glasgow le 8 mars 182îi, et mourut ft Londres le

1. Voir J/emoir of John Elder. W.-J.-H. Rankine, Glasgow, 1811.

17 septembre 1869. Il fit soa éducation à Técole supérieure de Glasgow et au collège des ingénieurs à l'Université de cette ville; toutefois il n'en suivit pas longtemps les cours. Il apprit le métier, sous la direction de son père, dans les ateliers de MM. Napier et devint un dessinateur d'un talent hors ligne. Après avoir passé trois ans dans cet emploi à l'usine de Robert Napier, où son père avait été directeur, Elder devint, en 1852, un des associés de la maison, qui précédemment était connue sous la raison sociale de Randolph, Elliott et G'*. Gette maison commença à construire des navires en fer en 1860.

Dans l'intervalle, les expériences de Hornblower et de Wolff, d'AUaire et de Smith, de Mac-Naught, Graddock et Nicholson, ainsi que les études théoriques de Thompson,^ Rankine, Glausius et autres, avaient montré clairement de quel côté on devait chercher à améliorer les types alors en usage et quelle direction la pratique conduisait à suivre. Les conséquences qui en ressortaient furent reconnues de très bonne heure par Elder, et il commença Ijientôt à appliquer les principes dont sa connaissance de la thermodynamique et de la mécanique lui permettait d'apprécier la valeur. Il adopta la machine compound et disposa ses manivelles sous un angle de 180°, afin d'éviter les pertes dues au frottement de l'arbre dans ses coussinets, en équilibrant partiellement les eflforts qu'ils ont à supporter. Elder fut l'un des premiers à signaler ce fait, que la machine compound, ne surpassait en rendement celle à cylindre unique, que dans les cas où la pression de la vapeur et le degré de détente sortaient des limites alors adoptées. Dès le début, ses essais furent heureux; et, depuis 1853 jusqu'à 1867, ses associés et lui furent continuellement occupés à construire des steamers et à les munir de machines Cornpound.

Dès 1854, les machines de leur premier bâtiment, le Brandon, ne consommaient que 3 1/4 livres de charbon par heure et par cheval, à une époque où la consommation était ordinairement d'un tiers plus forte. Ginq ans plus tard, ils construisaient des machines qui consommaient

174 MACUIxNES ACTUELLES.

encore un tiers de moins que celles du Brandon; et depuis lors, pendant bien des années, leurs machines, au moins celles de grande dimension, donnèrent des résultats économiques considérés comme fort remarquables : une consommation de 2 1/4 à 2 1/2 livres seulement.

En 1865, le gouyernement anglais ordonna l'essai comparatif de trois bâtiments de guerre qui ne différaient que par les dispositions de leurs machines. VArethusa avait des machines à fourreau du système ordinaire; VOctavia avait trois cylindres à vapeur agissant sur trois manivelles faisant entre elles des angles de 120°; la Cmstance, était munie de machines compound, formant deux groupes de trois cylindres chacun; la vapeur se rendait de la chaudière dans le premier cylindre de chaque groupe, puis passait à travers les deux autres, où elle se détendait progressivement, et enfin se rendait du troisième cylindre dans le condenseur. Ces trois navires, pendant une semaine passée à la mer sous vapeur, brûlèrent en moyenne respectivement : 3 livres 64, 3 livres 17, et 2 livres 51 de charbon par heure et par cheval; et en outre, au point de vue des pertes par frottement, la machine de la Constance fit preuve d'une supériorité marquée.

Le passage de la machine à cylindre unique, avec balancier latéral, condenseur à injection et roues à aubes, à la machine compound, à connexion directe avec condenseur par surface et propulseur à héUce, s'est effectué de notre temps et sous les yeux d'ingénieurs aujourd'hui encore jeunes, et il faut considérer que cette transformation n'est pas encore complète. Ce changement dans la disposition de la machine n'a pas été aussi grand qu'on pourrait le croire. Les constructeurs ont été lents à se pénétrer des principes qui président à la détente dans un ou plusieurs cylindres ; dans les premières machines, les deux cylindres à haute et basse pression agissaient sur la même bielle et chaque machine se composait de quatre cylindres. On finit par constater qu'on pouvait obtenir d'aussi bons résultats avec une machine à haute pression à cylindre unique, envoyant sa vapeur dans une autre plus grande à basse pression, fonc-

tionnant à part; et la machine compound devint dès lors aussi simple que le type qu'elle remplaçait. Cette indépendance des deux machines à haute et basse pression n'est pas du reste en elle-même quelque chose de nouveau; carie système consistant à employer la vapeur d'échappement d'une machine à haute pression pour en faire marcher une autre à pression moindre et à condensation, fut précisément l'une des premières combinaisons imaginées.

L'avantage des machines à deux cylindres est beaucoup plus grand sur mer que sur terre. Non seulement le charbon transporté par un navire à vapeur représente par lui-même une forte dépense; mais, comme il prend encore la place d'un poids ou d'un volume égal de fret, il faut ajouter à son prix la réduction qu'il entraîne dans la cargaison payante; de sorte que sa valeur primitive s'augmente de la somme représentant ses frais de transport. Aussi choisit-on le meilleur charbon possible pour les steamers qui font de longues traversées; on comprend tout de suite, et les propriétaires de ces bâtiments l'apprécient parfaitement, la nécessité d'avoir les machines les plus économiques. Ainsi une simple économie d'un quart de livre par cheval et paf heure représente, sur un grand steamer transatlantique; un total d'environ 100 tonnes de charbon brûlées en moins pour un seul voyage. A quoi il faut ajouter le bénéfice fait sur les gages et la nourriture des hommes qu'il eût fallu pour manier cette masse de charbon, et enfin l'avantage de pouvoir transporter 100 tonnes de fret en plus.

Les changements que nous venons d'esquisser dans la forme des machines et le mode d'utilisation de la détente, furent retardés pendant bien des années par l'insuffisance des méthodes de construction. Le perfectionnement graduel de ces procédés a permis de produire et d'employer la vapeur à des pressions plus élevées; et l'on a continué de marcher avec assurance dans cette voie jusqu'à Tépoque actuelle, pour tous les types de machines à vapeur. A la mer, l'usage des pressions élevées fut longtemps retardé par une difficulté sérieuse : la tendance du sulfate de chaux à se déposer dans les chaudières. Dès que la pression atteignait

170 MACHIxNES ACTUELLES.

25 livres au pouce carré, on constatait qu'aucun sj-stème n'empêchait le dépôt d'incrustations abondantes de ce sel ; tandis qu'aux basses pressions primitivement employées sur mer il ne se formait aucun précipité gênant et la seule précaution nécessaire était l'évacuation d'une quantité sufQsante d'eau salée, pour empêcher le sel marin de se déposer par l'effet de la saturation. On essaya bientôt de remédier à ce mal en se servant de la condensation par surface; mais longtemps encore on dut se demander si les inconvénients qu'elle présente n'étaient pas plus grands que ses avantages. Le défaut d"étanchéité des condenseurs donnait lieu à de très grandes difficultés; et les chaudières se trouvaient détériorées par une sorte de corrosion particulière, évidemment d ue à l'action du condenseur par surface. Enfin, on imagina un expédient fort simple : en laissant se former une croûte très mince dans la chaudière, on fit disparaître cet inconvénient; et depuis lors le plus grand obstacle à l'adoption générale des nouvelles machines fut l'esprit conservateur des ingénieurs de la marine, auxquels toute innovation paraissait suspecte. Une autre difficulté fut celle de trouver des mécaniciens qui ne fussent ni trop paresseux ni trop ignorants pour prendre soin du nouveau condenseur, plus compliqué, plus délicat, et qui exigeait une surveillance plus intelligente. Une fois le condenseur par surface admis, rien ne s'opposait plus à une élévation des pressions, et bientôt elles montèrent de 20 à 60 livres par pouce carré. Elder et ses rivaux des bords de la Clyde furent les premiers à mettre à profit les hautes pressions dès qu'elles devinrent praticables.

La légèreté de machine et le faible poids de chaudière, que procure le système compound, sont des qualités précieuses; de plus aucune autre combinaison satisfaisante ne permet d'obtenir en mer une grande détente et l'économie de combustible qui en est la conséquence; ces avantages sont tels que ce type de machine s'impose, pour ainsi dire, pour la propulsion des vaisseaux.

L'extrême légèreté de ces machines provient aussi, pour une grande part, du soin et de l'intelligence qui président

à l'établissement des plans ainsi qu'à la construction de tous les organes, au choix et à remploi des matières premières. Jusqu'à rintroduction des derniers types de bâtiments de guerre, les constructions anglaises s'étaient plutôt fait remarquer par le poids de leurs machines que par le calcul et les bonnes proportions des organes. Maintenant les moteurs des lourds cuirassés sont des modèles dignes d'étude, tant pour l'excellence des proportions et des matériaux employés que pour la perfection de la maind'œuvre. De 400 à 500 livres par cheval indiqué, le poids s'est abaissé de plus de moitié pendant ces dix dernières années. On est arrivé à ce résultat en forçant les chaudières, un peu, il est vrai,, aux dépens de l'économie, en élevant la pression, en augmentant beaucoup la vitesse du piston, en réduisant les frottements, en diminuant l'étendue des soutes à charbon et en réglant avec le plus grand soin les proportions de tous les organes. La réduction de volume des soutes est largement compensée par l'économie de vapeur qu'on a obtenue par la surchauffe, l'accroissement de la détente, l'augmentation de vitesse du piston et la condensation par surface.

Pour une bonne machine à vapeur marine, du type en usage il y a quinze ou vingt ans, avec des chaudières à basse pression de 25 à 30 livres par pouce carré au maximum, condenseur à injection et détente à moitié ou au tiers de la course, il fallait environ 30 à 35 livres de vapeur par cheval et par heure. L'adoption du condenseur par surface a fait descendre ce poids à 25 ou 30 livres; puis, en augmentante pression jusqu'à 60 livres, en faisant commencer la détente du cinquième au huitième de la course, en combinant enfin les avantages spéciaux du surchauffeur et de la machine compound avec, la condensation par surface, on a réduit la dépense de vapeur à 20 et même parfois à 15 livres par heure et par cheval. MM. Perkins de Londres s'engagent, comme nous l'avons déjà dit, à fournir des machines pouvant doqner une force d'un cheval, en dépensant seulement 1 1/4 livre (568 grammes) de charbon par heure. C.-E. Emery

478 MACHINES ACTLELLES.

assure que le steamer le Hassîer des États-Unis, dont il est Tauleur, a fait preuve, dans son serrice ordinaire, de qualités de marche qui probablement peuvent rivaliser avec tout ce qu'on a déjà obtenu. Le Hassler est un petit bâtiment de 151 pieds de long, 2!x 1 2 de large et 10 pieds de tirant d'eau. Les machines ont des cvlindres dont les diamètres sont respectivement de 18,1 pouces et 28 pouces, avec une course commune de 28 pouces; la puissance est de 125 chevaux indiqués. Avec de la vapeur à 75 livres de pression et une vitesse de 7 nœuds seulement la quantité de charbon brûlé n'était que de 1,87 livre par cheval et par heure.

La Commission de l'Amirauté anglaise pour les projets des vaisseaux de guerre s'exprime ainsi dans un de ses derniers rapports : « La capacité de transport des vaisseaux peut certainement être augmentée d'une manière sensible par l'adoption de machines compounds pour le service de Sa Majesté. L'usage en est devenu récemment général dans la marine marchande, et les témoignages, relatifs à la grande économie de combustible qu'elles permettent de réaliser sont, pour nous, concluants et irrécusables. Nous prenons donc la liberté de recommander très sérieusement l'adoption de ces machines pour tous les bâtiments de guerre que l'on construira désormais, et leur application même à ceux déjà construits, partout où la chose pourra se faire avec économie et sans gêne pour le service. »

Les formes d'hélice sont très variées; mais les types en usage ne sont pas nombreux. Dans les bâtiments de guerre, on se sert fréquemment d'hélices à deux branches, afin de pouvoir, quand on marche à la voile, les sortir de l'eau et les hisser dans le puits d'arrière; ou bien les disposer avec les deux branches verticales et directement en arrière de l'étambot, afin que la résistance qu'elles opposent au mouvement du navire soit aussi faible que possible. Dans les autres bâtiments, et dans la plupart des vaisseaux de guerre de premier rang, on emploie des hélices à trois ou quatre branches.