MI

594 000 64 ROO

SI 7i0 000 13 474 000

niiret , U Ytleur du véritable travail mécaniqae produit par le moteur.

On conçoit donc qu'il n*y a pat d'impoMibilité abmlae à convertir un rétultat nnmériqne relatif au transport borixontal, en onitét dynamiques ordinaires. Dans la table ci'dessus, ces conversions n odI pas été opérées ; et les résultats sont rapportés au transport horisontal d'un kilogr. à nn mètre de distance , pris ponc unité de ce genre de travail. A l'exception du premier résultat , ils ne concernent que les effets utiles proprement dits, abstraction faite du poids des machines et outils qui ont servi au transport. Ils supposent, de plus, des chemins dans nn état de viabilité ordinaire.

On voit, d'après le tableau précédent, que le parti le plus avantageux que l'on puisse tirer de la force musculaire de l'homme , dans le transport horizontal des fardeaux, c'est de lui faire trainer une charrette à deux roues ; viennent ensuite la brouette, le transport à dos , la civière, la pelle par jets successifs de Â"^ environ de longueur. Les effets utiles correspondant à ces cinq cas sont respectivement comme les nombres 18, 11, 7, 6 et 0,6.

Il faut à peu près autant de temps à un pelleur pour charger une brouette , un camion ou un tombereau, que pour projeter la même masse de terre i une hauteur verticale de 1™60 ou i une distance horizontale de 4*°.

Un mancBuvre ordinaire peut , en une journée de 1 0 heures de travail effectif, charger 15™ cubes de terre pesant moyennement 1 800 kilogr. le mètre cube , dans une brouette placée i la hauteur d'environ un mètre audessus de la partie en déblai. Un manœuvre ne nent charger dans un tombereau ou élever i une hautei^de inioo, ou enfin projeter horisontalement i la distance de 4™, plus de 12 m. c. daos le même temps.

TRAVAIL uéCANIQUB DIS CHUTBS o'bAU.

Réfleiioni généralet.

Les chutes d'eau , formées par des barrages naturels ou artificiels dans les rivières , sont utilisées dans toutes les contrées où la civilisation n'est pas trop arriérée. Quelquefois d'immenses travaux ont été faits dans le but unique de procurer cette force motrice à des localités importantes qui en étaient dépourvues. C'est ainsi qu'à Greenock, par la dérivation des eaux du Shav, on a obtenu une force d'environ 1 700 chevaux , capable , par conséquent, de mettre en mouvement 33 usines de plus de 50 chevaux chacune. Ailleun on a profité des masses d'eau considérables que les forages artésiens amènent du sein de la terre à la surface du sol , et qui sont , dans certains cas, comparables à de petites rivières.

Les alternances dans la hauteur du niveau moyen de rOcéan, qui sont si considérables en certains points du littoral, fournissent la force motrice des mouUns de mttrie , établis ordinairement dans les vallées étroites où la mer monte , et où il est facile d'établir des barrages artificiels.

Un moulin de ce genre se trouve placé dans des circonstances singulières , près de la ville d'Argostoli , dans Céphalonie , l'une des sept ties Ioniennes. Ven le nord, au fond du port, se trouve un gouffre qui absorbe toute l'eau qu'on peut y faire tomber. Le moulin est mis en mouvement par l'eau d'un étang alimenté -t par la mer elle-même ; cette eau, après avoir agi sur le moulin, se jette dans le gouffre et disparaît aussitôt. Le mouvement a lieu sans interruption.

Il est évident que la mesure du travail mécanique que représente une chute d'eau est égale au produit du poids de l'eau débitée, dans un temps ^" "îné, par la hauteur de chute.

. .IL-- -^-J:rf

Jinai

JJ \. MJ^ ^J

Appareil où It foiv« aoIriM U I'ms ■gll ptr l'iatcnMdiiirt de U preeeiMi •UDMpkéri^m.

FonUîi»e de Hèrokt (fig. 9). — Elle se compose de trois vases : d'un vase supérieur a , d'un moyen è , d'un inférieur c; et de Iroii tubes : le premier x descendant du fond du vase supérieur jusqu'à très-peu de distance dn fond du vase inférieur; le second y s'élevant dn sommet du vase inférieur au-dessus da fond dn vase moyen, et le troisième i s'élevant d'un poinl placé très-près du fond du vase moyen jusqu'au-dessus dn vase supérieur : c'est celui - ci qui forme le jet de la fontaine de Héron. On met de l'eau dans le vase h au moyen du bouchon f, que l'on ferme ensuite ; on met pareillement de l'ean dans le vase a , on ouvre le robinet r.

et le liquide s'élance jusqu'à on point qui , théoriquement , est aussi élevé au-dessus du niveso du vase moyen que le niveso du vase supérieur est lui-même élevé an-dessus du niveau du vase inférieur. En effet , l'air qui est enfermé dans le vase inférieur et dans le vase moyen supporte une pression détermhiée par une hauteur d'eau égale à Is différence entre le niveau du vase supérieur et celui du vase inférieur. L'eau contenue dans le vase moyen doit donc s'élever dans le tube t à une hauteur due à cette pression.

Le principe de la fontaine de Héron a été appliqué dans plusieurs circonstances. Une machine d'épuisement employée aux mines de Schemniti en Hongrie , la machine de Detrouville , le mécanisme des lampes Girard , etc.. , ne sont que des variétés de cet appareil.

Appareil à moavemeat alternatif où l'eaa agit par ehoc.

Le bélier hydraulique , inventé par Uontgolfier en 1797, est l'une des machines d'épuisement les pins remarquables parmi celles où la force motrice est empruntée à une chute d'eau. Elle est fondée sur ce principe que si , deux tubes verticaux communiquant par un tube horixontal , l'eau tombe d'une certaine hauteur dans le premier j et que l'on vienne à fermer brusquement l'issue placée à l'extrémité dn tube horixontal au delà du second tube vertical , l'eau refoulée brusquement dans celni-d f montera à un niveau plus élevé que celui qu'elle occupe

dans le premier, tt' (6g. 10) est le tuyau horisontal dans lequel se meut l'eau d'une source avec une vitesse dépcn-

MÉGANIQUE. —MACHINES.

dant de U hAutear de U chute. Celte eau teud à s'écouler par Torifice p qui la met en commonication avec le niveau naturel s au-desious de la chute. Mais la force de la chute ferme la soupape t , et l'eau ne pouvant alors trouver issue en v , suit le tube & , monte en <* , soulève le clapet tf , et de l'intervalle entre les deux cloches en fonte b\ Ui elle monte dans le tube vertical deh à un niveau plus élevé que celui de la source. Arrive un moment où le clapet c retombe ainsi que la soupape t , de sorte que l'eau de la source communique avec le niveau inférieur «. Mais bientôt la force de la chute soulève de nouveau la soupape < , et le mouvement d'ascension dans le tuyau dck recommence. ,

Dans rintervalle entre les deux colonnes V et hK l'air agissant comme un ressort presse la surface de l'eau et détermine un mouvement d'ascension continu dans le lobe dek.

Eythelwein indique les proportions suivantes comme les plus convenables pour la construction des béliers hydrauliques.

La longueur du corps du tuyau conducteur doit être égale à la hauteur d'ascension , augmentée de deux fois le rapport de cette hauteur À celle de la chute.

Le diamètre du même tuyau doit être 1 , 7 fois la racine carrée du volume d'eau dépensé ; ce qui revient à Ititser prendre k l'eau une vitesse de 1*^82 en 1 seconde. Le diamètre du tuyau d'ascension doit être égal à la moitié de celui du conducteur. Il ne doit pas être recourbé an bout

Les deux soupapes doivent être très-rapprochées l'une de l'autre. On devra généralement préférer les soupapes à plaques aux clapets ; mais pour des tuyaux de 0^30 de diamètre et au delà , on pourra adopter des clapets. L'orifice de la soupape d'arrêt doit être égal à l'aire do tuyau de conduite. La soupape d'ascension doit avoir U même surlace. Ces soupapes doivent être aussi légères que possible.

Il suffit que le réservoir d'air ait une capacité égale à celle du tuyau d'ascension.

Appareils où l'cta «ait ptr «on poids , Mot choc.

d'eaa. — Balancier hydrnuliqa*. —

Le principe des mac)iines désignées sous ce nom consiste dans l'emploi successif de la force d'une chute d'eau disponible. On peut employer plusieurs systèmes différents ; examinons-en quelques-uns.

1» Un seau (fig. 11) susceptible de monter et de descendre, en parcourant verticalement la hauteur de chute , est entrainé de haut en bas par le poids de l'eau du réservoir supérieur qui l'a rempU, et soulève un poids. Arrivé un peu au-dessus du niveau du réservoir inférieur, il se vide ; un contre-poids le fait ensuite remonter. -

Le contre-poids représenté dans la figure peut être piseé à la partie supérieure de la tige d'une pompe. L'effort exercé pour faire mouvoir cette pompe remplace alors le poids à soulever.

La figure 12 représente un appareil du même genre, mais î double effet. Un des vases se remplit pendant que l'autre se vide. Le mouvement alternatif du balancier p€ut être utilisé pour mouvoir des pompes , pour fournir la forée motrice nécessaire à une usine, etc.

La. forme la plus simple de balancier hydraulique est celle de la figure 13. L*eau tombe alternativement dans chacun des deux compartiments entre lesquels est divisé le réservoir mobile.

On peut transformer les appareils des figures 11 et 1 2 en rendant fixe la paroi cylindrique des seaux et en laissant mobile le fond de chaque seau. Ce fond devient alors un piston qui se meut dans un cylindre vertical occupant la hauteur de la chute.

Ces appareils sont peu avantageux pour les petites chutes.

Machînes 4 colonne d'enn. — Leur principe est analogue au précédent Un piston est contenu dans un cylindre (fig.

1 i). Par l'effet du jeu d'un piston auxiliaire, la face intérieure du piston moteur est alternativement exposée à la pression de la colonne d'eau dans un tuyau , et soustraite à cette pression. Quand le piston moteur est parvenu au

Jv^ ^ haut de sa course, il est ramené

^ v\ 1 ^*°' ^^ position primitive par un

J il contre-poids ; tandis que l'eau qui

riLTi remplit le cylindre où se meut ce

piston s'écoule librement dans le réservoir inférieur. Cet appareil prodoit un mouvement rectiligne alternatif, qui est ordinairement employé à faire marcher des pompes.

Quelquefois la machine i colonne d'eau est & double effet : le jeu de pistons auxiliaires met alternativement la face supérieure et la face inférieure du pistou moteur en communication avec la colonne d'eau qui prend sou origine dans le réservoir supérieur. Il est évident d'ailleurs qu'en plaçant verticalement les cylindres , ce qui présente plus de facilité pour la construction, on perd sur la hauteur de la chute la hauteur occupée par ces cylindres. La machine à colonne d'eau n'étant guère appliquée qu à des chutes d'une très-grande hauteur, cette perte est généralement peu importante.

Les observations recueillies sur les machines à colonne d*eau employées à faire marcher des pompes indiquent un effet utile qui varie entie le tiers et la moitié de la quantité d'action représentée par la chute de l'eau. Faute de connaître exactement la portion de cette quantité d'action consommée inutilement par le jeu des pom- K pes , on ne peut évaluer celle \ qui est transmise par la machine ^j:^^ à colonne d'eau considérée dans la tige de son piston. Cette dernière quantité d'action peut varier beaucoup avec la disposition de la machine ; elle dépend de la grosseur des tuyaux où l'on fait couler l'eau, de la figure des coudes et de la figure de la paroi près des ouvertures ou sonpapes que l'eau doit franchie.

Horia (fig. 1 5). — Appareil qui consiste en une chaîne sans fin , garnie de seaux ou augets i parois latérales, et tournant sur deux tambours

eiliodriqaei placéf verUcaJemenl Ino ao-deniu de 1 autre. Celte diipodtion a Favantege qae les angets oardenl reao plu longlempt et que la machine ocoipe moiDi d espace ; mais les pertes de force dues aux frotte^ menu et à la roidenr des chaînes sont plus considérables On a aussi proposé de remplacer les roues de cdté par une chaîne garnie d*anbes qni se meuvent dans un coursier incliné, autour de deux tambours i axes parallèles équidisUnU du plan du coursier. Celte disposition a les inconvénients de la précédente sans en offrir les avantages.

Roaei hfdraoUqaei.

Les plus usitées peuvent se diviser en 7 cluses principales : '^

!. Les anciennes roues en dessous à. Miettes planes, qui reçoivent le choc de leau à leur partie inférieure, et se meuvent dans des courtier» où elles ont un jeu plus on moins considérable (fig. 16).

La vitesse des palettes doit être seulement les 0,4 de celle de Teau qui les frappe, et l'effet utile n est guère que les 0,3 du travail qui est représenté par la chute.

On doit évaser l'entrée de I orifice et mettre peu de distance entre cet orifice et les palettes, pour que la vitesse de la veine deau, quand elle vient frapper celles-ci , soit véritablement due à la chute (col. 171).

Il faut que les palettes soient contenues dans un coursier qu'elles remplissent exactement , et aient une hauteur suffisante jiour que la veine d'eau ne passe pas pardessus. ^ ^ II. On rencontre souvent des roues k palettes construites avec soin, emboîtées sur une portion variable de la hauteur totale de chute, par un coursier circulaire avecfortpeudejeu(fig. 17), L'eau agit sur ces roues, d'abord, en choquant les pa- I lettes, sur lesquelles elle arrive avec une certaine vitesse, . j , „ , PoWt «n suivant le mouvement de la roue, elle descend de la hauteur de l'orifice jusqu au bu du coursier.

Il résulte des expértences de If. Morin que ces roues peuvent produire des effete uUles variables de 0 40 i 0,55, et d antent plus grands que l'eau est prise plus près du niveau. r i* •

m. Il y a une espèce de roue à palettes planes , embottée dans un coursier circulaire sur toute la hauteur de la chute , qui ne diffère de la précédente qu'en ce qu'elle reçoit leau par une vanne en dévertoir, disposiUon qui ofire de grands avantages (fig. 18).

IXSTRUCTION POIR LE PEUPLE.

L'effet utile peut s'élever de 0,60 i 0,75.

Les roues à palettes planes peuvent mareber à des titesses très-différentes sans que leur effet utile s'éloigw sensiblement du maximum. Elles conviennent parUcalièrement i des chutes de 1 « 30 à i» 50 ; pour des cb tes plus grandes elles deviendraient trop lourde* , parée que leur rayon doit être égal au moins i la haateur de chute.

Leurs inconvénients sont d'avoir . parfois une tmgrande largeur, i laquelle les localités ne se prêtent pas toujours , et de ne pouvoir marcher quand elles loot noyées sensiblement au-dessus de la hauteur de lean palettes.

IV. Les roues à eobes ooarbes, imaginées par M. Poncelet(fig. 19), soot accompagnées d'un vanna^ incliné k un de base sur on ou deux de hauteur et emboîtées dans leur partie inférieure par une portion trèscourte de coursier drcnlaire et par les bajoyer» on parois verticales intérieures du canal de fuite. Elles peuvent être construites en bois oa en fer, et reçoivent l'eau à leur partie inférieure.

Lorsque les aubes ont été trsicées avec une courbure bien continue, conformément aux règles posées par M. Poncelet , et que le jeu , dans le coursier, est réduit à O'nOl au plus, l'effet utile peut s'élever de 0,55 à 0,67. Ces roues sont particulièrement avautegeutes pour les petites chutes de 1"'50 et au-dessous, avec forte dépense d'eau. Leur largeur, celle de l'orifice et celle do coursier sont, i force é^le, bien moindres que les dimensions analogues pour les roues k aubes planes; et qui rend leur construction plus économique , leur poids moindre, et permet de les établir dans des localités <m celles-ci ne pourraient trouver place. Elles pevrent mar> cher noyées jusqu'à une hauteur au moins égale à celle de la couronne on an tiers de la hauteur totale de la ch«K ce qui les rend précieuses dans les pays de plaine expo* ses à des inondations.

Leur inconvénient est de ne pouvoir marcher à une vitesse sensiblement moindre que ce|)e qui correspond ao maximun d'effet, sans que l'eau rejaillisse dans la roue, ce qui occuionne une perte notable dans l'effet utile.

V. On appelle roue en dessus , par opposition à U l'* et i la A^ espèces décrites ci -dessus, qui sont des

" roue» en de»»ou» , et aux î*

et 3*^ , qui sont des rout» de cdli, celle qui reçoit l'eao, soit au sommet, soit un peu au dessous du sommet Lei roues en-dessns reçoivent ordinairement l'eau dans dei augeU (fig. 20 ) , mais quelquefois aussi entre des palettes on des aubes toumsot dans un coursier concentrique. L'usage des angete paraît convenir dans le eu où il y a une très-petite quantité d'eau et une grande hauteur; et l'usage des aubes , dans te eu contraire.

L'effet utile des roues en dessus varie des 0,60 soi 0,70 et' même aux 0,78 du travail absolu du moteur. Comme l'eau doit y arriver avec une vitesse de 2 m. 50 à 3 m. au moins, et que la chute est coniidéiable , elles peuvent utiliser des cours d'eau très-puissanU sans avoir une largeur exagérée. Elles peuvent encore marcher, même noyées an-dessus de la hauteur des couronnes.

VI. Les roues pendantes montées sur bateaux et plongées dans un courant comme indéfini par rapport à

MKCANIQUK. -MACHIIVES.

lenri dimenaioiit. Les «abet oo palettef doivent avoir «a moini 0 m., 33 de beatenr, être etpacéei d*iine quantité' •a ploi égale à leor hanteor, être incUnéee en avant , et former avec le rayon un angle égal i 1/3 d'angle droit quand la rose plonge de 1/4 ou de 1/5 de son rayon , et on angle moitié moindre ai la roue plonge de 1/3 da rajon. On trouve de Tavantage à leur donner de la concavité du calé où lean lea frappe.

l ne obeervation de If. Chriatian , sur une petite roue de 0°*,63 de diamètre, adonné 0,33 pour l'effet utile a>mparé an travail mécanique d'une portion du courant dool la section serait la surface même des aubes.

VII. Torbinee. — On désigne sous ce nom des roues très-différentes quant aux détails de construction , mais qui ont tontes un axe vertical , et dont les palettes , quelquefois planes, mais habituellement courbes, se meuvent par l'action d'une veine fluide qui y entre par l'intérieur et sort par la circonférence extérieure , ou vice vertà.

Dans les anciennes turbines , l'effet utile n'est guère que de 0,35 : U. Burdin dit avoir obtenu de 0,65 i 0,75 pour celles qu'il a établies dans le système proposé par Borda (6g. 21). Ifais celles que U. Foumeyron a construites depuis une douzaine d'années sont bien supérieures aux SDtres. Elles conviennent i toutes les chutes , depuis les plus faibles jusqu'aux plus grandes que l'art puisse utiliier; leur effet utile s'élève à 0,70 et souvent même à 0,75 ; elles peuvent marcher à des vitesses très-différentes de celle qui correspond au maximum d'effet , et même fonctioooer sons l'eau , à des profondeurs très-grandes , sus que l'effet utile soit notablement diminué ; d'où il suit qu'en les plaçant, lors de la construction , au niveau des plus basses eaux d'aval , on utilise en tout temps la chute dont on peut disposer ; elles occupent peu de place ; elles marchent généralement à des vitesses bien supérieures à celles des autres roues , ce qui dispense de recourir à des tranformations de mouvement compliquées , notamment pour la montore des grains. Ces roues doivent donc être placées au premier rang parmi les moteurs hydrauliques.

U figure 22 représente en coupe verticale et en coupe horiiootale , la tnrbine Foumeyron : l'eau , arrivant par 00 tuyau placé an centre , est dirigée par des cloisons fixes contre les aubes courbes de la roue mobile placée à IV^érieur do noyau cylindrique autour duquel cette rooe est mobile.

&ooe 4 poire. — BaiMlde. — Cette rone est une cap^ de tambour ayant la forme d*nn cône renversé et qui tourne dans une cuve de maçonnerie faite exprès (^- 23). Les aubes sont appliquée obliquement sur la nrface dn tambour, où elles forment des portions de »pirale.

Lorsque les aubes sont entourées d'une enveloppe concentrique i la surface du noyau et qui fait corps avec elles , on a alors une danaïde.

Roue à. réaotioii. — Ce nom est appliqué à des appareils dn genre de ceux que représente en plan la figure Si. Un tube alimentaire vertical A, qui se recourbe horiiontalement en B , puis de nouveau verticalement en C, amène l'eau an centre d'un autre tube mobile DCE en forme d'S. L'eau, en s'échappent avec vitesse par les orifices D et E, imprime au tube en S un mouvement rapide de rotation autour de son axe ver- Ucal.

RitsULTATS d'observations St'R Ll TRAVAIL PRODUIT RT L'SPrKT UTILR DR OIVRRS UOVRNS d'ÉPUISKURNT ET D'âL^VATION DES BAUX.

Nous avons donné précédemment (col. 141) la description des principales machines employées i l'élévation des eaux. , Maintenant il convient de comparer ces machines entre, elles et i divers autres moyens d'épuisement , au point de vue du travail produit et de l'effet utile.

Les nombres suivis de la lettre T représenlept le travail produit exprime en unités dynamiques k X»- Les fractions suivies de la lettre £ se rapportent i l'effet utile proprement dit (col. 165). Ces résultats sont empruntés i M. Ilorin.

Baquetage à bras avec un sean léger. 46 000 T.

£copes ordinaires. . 48 000 T.

Ee(^es hollandaises, 120 000 T.

Seaux à bascule si le puits a 2 à 3 mètres de profondeur. 60 000 T.

Si le puiU a 4 ou 5 et plus. 70 000 T.

Seau avec corde et poulie dans un puits ordinaire.

Seau avec treuil à volant et i manivelle dans un puits très-profond. 1 70 000 T.

Manège des maraîckers , un homme. 200 000 T.

— un cheval ou mulet. 1 166 000 T.

— un bœuf. 1120 000 T.

— un âne. 334 000 T.

Chapelet incliné^ un homme agissant à une manivelle

qui ne doit pas faire plus de 30 tours en 1 minute.

— un cheval. 449 000 T. 0,38 K.

La ritesse du chapelet ne doit pas excéder 1 m. 50 en

1 minute.

Chapelet vertical, 1 homme à la manivelle. 1 1 5 000 T.

— un cheval. 647 000 T.

A^orûi perfectionnée de M. Gâteau. L'effet utile varie

avec la hauteur i laquelle la machine puise l'eau.

Pour des hauteurs de 1 m. il est égal à 0,48 E.

Id, de 2 m. Id, 0,57 E.

Id. de 3 m. Id, 0,63 £.

Jd, de 4 m. Id. 0,66 E.

Id, de 6 et au delà il est égal à 0,70 K.

Avaria de If. Burel, 1 cheval. 671 000 T.

— un due. 334 000 T. 0,58 K.

Roue chinoise, mue par des hommes placés i hauteur

de l'axe sur une roue à chevilles, 1 homme.

fse

L*eio est élevée & 0, m. & ou 0, m. 6 ta mointf andetfoi du BÎvean du réservoir.

Roue à tt/mpan , mue par dei bommea agissant au bas d'une roue à marcher, 1 homme. 21 1 000 T. 0,80 E.

Roiu à godeu ou à seaux. 0,60 E.

Boue à paUtUt planes, embotlée dans un coursier circulaire, appelée Flashweel. 0,70 E.

VUd-Archimède, 100 000 T. 0,70 i 75E.

Bélier hydraulique (résultat des expériences d'Eythelwein dans les cas les plus favorables). 0,875 E.

Machines à colonnes d'eau*de Reichenbach. 0,50 E.

Pompes et épuisement des mines. Résultat de l'observation de huit machines à basse pression, à Ansin, et de la pompe du Gros-Caillou. 0,60 £.

On prend ici, pour le travail développé par le moteur, celui que la machine utilise , et on fera remarquer que la longueur des tuyaux d'ascension occasionne des fuites considérables.

Pompe de la Saline de Dieuse mue par une roue hydraulique. 228 T. 0,523 E.

Le volume d'eau élevé est les 4/5 du volume engendré par les pistons.

Le développement des conduites d*ean douce est de 361 m., et leur diamètre de 0, m. 06.

Le développement des conduites d'eau salée est de 636 m. et leur diamètre de 0 m. 108.

L'eau n'est élevée quà 1 6 ou 1 8 de hauteur.

DBS UODUVS A VENT.

Ces machines ont pour objet de recueillir et de transmettre l'action du vent , de même que les roues hydrauliques ont pour objet de recueillir et de transmettre l'action de l'eau. Mais il y a cette différence que dans la construction des roues hydrauliques, on cherche surtout i utiliser toute la puissance du moteur, puisance qui est limitée et qui coûte cher ; tandis que dans les moulins à vent on se propose l'économie de construction première et d'entretien, puisque le moteur est indéfini et ne coûte rien.

Dans les moulins i vent on reçoit l'action de l'air sur des palettes, aubes ou ailes fixées i un arbre ou axe tournant, comme dans les roues hydrauliques. Cet axe est vertical ou horiiontal.

Parmi les moulins à axe vertical ^ on peut distinguer : 1<* ceux dont les ailes sont formées de plusieurs volets mobiles sur des axes verticaux qui présentent leur largeur au vent quand ils doivent recevoir son action , et leur épaisseur quand ils doivent s'y soustraire; 2° ceux dont les ailes sont fixes et protégées dans leur retour contre le vent par une enveloppe cylindrique. Us doivent être orientés comme les moulins à axe horiiontal ; 3<» les moulins dits panéwtores, dont la sur-face des ailes est une sorte de conoîde présentant alternativement à la direction du vent sa concavité et sa convexité. Le mouvement est imprimé au moulin en raison de la. différence de l'action du vent sur les deux faces des ailes.

Aucune de ces dispositions n'est exempte d'fnconvénients , et toutes , i dimensions égales, ne peuvent transmettre qu'une faible partie de la quantité d'action qui serait transmise par un moulin i axe horiiontal. On n'a pas publié d'observations propres k en faire apprécier exactement l'effet

II. Les moulins à axe horizontal, ou plutôt à axe légèrement incliné (de 8® i 15« sur l'horison, comme l'est ordinairement la direction du vent en pays de plaines) ,

ADgle fiR Mxer le pk»

Igo

Il 1/2

sont ceux que Ton emploie le plus généralemeat et qvl peuvent produire les plus grands effets. La roue est terminée par quatre rayons rectangulaires appelés eoloti (fig. 25) , sur chacun desquels est placée une aile qnî reçoit obliquement l'action du vent. On allonge les volants avec d'autres pièces moins fortes appelées enie*. La figure de l'aile est ordinairement rectangulaire. Elle est formée avec une surface gauche, offrant au vent une surface légèrement concave , et dont les éléments forment avec l'axe de la roue et la direction du vent, des aoglet d'aulant plus grands qu'ils sont plus éloignés de cet air. La figure la pins avantageuse est celle de l'aile à la bollandaise, dont les éléments transversaux ont les indinaisons suivantes, le rayon de l'aile étant divisé en 6 parties, le premier élément au delà de l'axe étant désigné par 1 , et le dernier, à l'extrémité de l'aile , par 6.

Noméros de» élémenU. Angle fait avec l'aie.

3 (mil. de l'aile) 72

6 (extrémité). 83 La largeur de l'aile ne doit pas surpasser le quart et

sa longueur. IÇlle en est ordinairement le 1/5 on le 1/6. On doit plutôt diminuer l'angle des éléments avec le plan du mouvement que l'augmenter.

Si , renonçant à la figure rectangulaire , on veut former l'angle de manière qu'en employant la même surface de toile, le moulin transmette la plus grande quantité d'action qu'il est possible , la figure qui réussit If mieux eu grand , est celle d'une aile élargie formée eo plaçant à Textrémilé du rayon un barreau égal an 1 3 du rayon , et partagé an point où il coupe dans le rapport de 3 i 2. Les inclinaisons des éléments traosversaax doivent être réglées d'après la table précédente. Les ailei étant disposées de l'une ou de l'autre manière indiquée ci-dessuf , on doit , poar okten\r le fntuimôiii tliUtt, mainLeDJr Leur Tjtes*e 4* ft^ tAhon ddtii DQ ra|»par( Ittt* flUmt avec ctiU da icnt €A vitesifl de rcitaLioa i rcU»> niilé da t'iLle doil étrp é-gik^f \ 3, 7 ou i , 6 Toit celle du ttr-.'.

Four cette vitease , îp ift^ vail m^Sfuitque du rneiauf eit proparti un nd à Taire dË^ sàUé,^ ei vTali UQ pru moini rapub^* ment que k* cube de ta tiIam du rent ; eo »ur1t! que la iil#i«i du ïGol def émut dftuKlf . A 9 un faut de 1 '£0 qu« k quaa* lUé d action trBnuntar #• vienne oc tu pie. '

Pour caïcuLpr en kjlo^fraiit' mdr» h quanlifé de Ifit^il Pr transmit? p«r fïtrltoo da vent dont b it|i?4«« rrt l i r^itri^Diilé d'unr «ilr d*-*!

l'aire est a et la vitesse v dans les moulins à ailes hollandaises, on emploie la formule Pr = 0, 13« X\

MKGAIVIQUE. ~11ACHIIVK&

Pour les moalîna dM eut ironv die Paris, on réduit i 0, 08 le eoeffident de I« formule précédente.

Let moolins i axe horiaontal présentent ploiienri inconféoients dont les principaux sont la néeessité de faire nrier la vitesse des ailes qnand celle du vent varie, la néceuilé de les orienter, et le danger qu'ils courent qaaod la vitesse ou la direction du vent change brusqnement

On peut changer la vitesse en faisant varier les engro- Dsg» de communication de mouvement.

L'orientation automatique peut avoir Keu, soit par sne qaeue portant une girouette, soit par un petit moulin aiuiliaire qui agit sur des engrenages propres à faire loarner le système. Enfin le mouvement même du volant peol être employé i lerrer ou à carguer complètement la toile des ailes.

Le« moulins i vent sont employés lur une grande échelle dani certains pays. Ils servent à la mouture des grains de diverse nature, et i une foule d'autres opéntioDS mécaniques ; en Hollande , ils font mouvoir des ris <f Arcfaimède, qui épuisent et rejettent su delà des dignes les eaux des rigoles d*a«8échement des polders. Il Mt i regretter que Ton n*ait pas encore trouvé un moyen pratique d'accumuler la force motrice du vent , de manière à remployer uniformément

FOBCB UOTBICB DIX A h\ CBALKUR.

FrélinJatiret.

La ehalenr est aujourd'hui le moteur sinon le plus poissant, au moins le plus maniable que l'industrie puisse employer, m tant que produisant de la vapeur i un certais degré de tension. Pour donner une idée de sa puissuce, il suffit de dire que, quand on expose à une température suffisamment élevée un vase fermé hermétiquemeat et rempli d'eau, le vase finit par faire éclater ienveloppe et par en lancer violemment les débris dans Ions les sens.

Noos n'avonn pas i nous occuper ici des appareils où la force motrice dne i la chaleur est développée par l'intermédiaire de la vapeur d'eau, les machines a vai^bur devant être l'objet d'nn traité spécial dans celte publication. Mais Boos devons expliquer les principes généraux qui régis- Mnt les sppareils où la chaleur développe la force motnce, et pour cela nous eommeucerons psr exposer som- Buirement les effets de la chaleur sur les corps.

Ellcis g^oênai d« U chaleur tor las eorpt.

On désigne, sons le nom de calorique , le principe qui produit la chaleur. La température d'un corps est la qsaotité plus on moins grande de chaleur apparente qu'il renferme.

Thermomètres. — La chaleur jouit de la propriété de dilater tous les corps ; c'est li le caractère essentiel et géDéral de son action. Cette propriété fournit le moyen de comparer entre elles les tempérstures au moyen des <A<rsMMiéfres, où certains liquides, tels que le mercure et falcool, se dilatent beaucoup plus que l'enveloppe solide et transparente de verre où ils sont renfermés. Pour que les thermomètres soient comparables entre eux, il faut qa'ils soient gradués en rapport avec des températures qvi soient constamment les mêmes, toutes choses égales d'ailleart. C'est ce qui a lieu pour les températures de la glace fondante et pour celle de l'ébullition de l'eau lorsque ce liquide est parfaitement pur et que la pression Atmosphérique ne varie pas. La première de ces tempéntores est prise pour le léro de l'échelle , Is seconde donne le 100* degré dans Is îkermomktre centigrade, et le 80« dans le îkermomktre Béatmmr. On fait précéder du ligne — les chiffres qui expriment les températures sudeisons de léro. Nous employons exclusivement aujourd'htti le preoiier de ces instruments.

Le tkerwumUr9 de Farenkeit, ntité en Allemagne et en Angleterre, marque 3i« à la glace fondante, et 219« à l'ébullition^

Pour convertir un nombre de degrés centigrades en degrés Réaumur, il faut de ce non^re retrancher son cinquième; et pour convertir un nombre de degrés Réaumur en centigr. , il faut à ce nombre ajouter son quart.

On convertit un nombre de degrés Farenheit en centigr. , ou en Réaom. , en retranchant 32 de ce nombre et en multipliant le reste par 5/9 on par 4/9. Kt réciproquement on convertit on nombre de degrés, soit centigr. , soit Réaumur, en degrés Fsrenfaeit , en ajoutant i 32, soit les 9/5, soit les 9/4 du nombre de degrés donné.

Le thermomètre de Briquet est fondé sur l'inégale dilatation du platine "et de l'argent. C'est le plus sensible des thermomètres métalliques.

Pour Is mesure des hautes températures, on a en longtemps recours au pyromkre de Wedgewood , instmmeol fondé snr le retrait que prend l'argile soumise à divers degrés de cuisson ; mais on doit préférer de beaucoup le pyromètre à l'air, au moyen duquel M. Ponillet a déterminé en degrés centigrades tontes fes températures jusqu'à la fusion de l'or, et les différentes nuances lumineuses que présentent les corps à partir du rouge

Bilsitsitsoias. • — On appelle dilatation linéaire celle qui est mesurée suivsnt une des dimensions do corps ; et dilatation cubique celle qui exprime l'augmentation dn nouveau volume comparé an volume primitif.

Suivant Laplace et Lavoiflier,*les dilatations linéaires qu'éprouvent différentes substances depnis le terme de là congélation de Veau jusqu'à celui de son ébnllition (de 0 à lOOo) sont exprimées par les cbiffres suivents : Acier non trempé. 0,0010791 ou 1/927

Aident de coupelle. 0,001 9097 1/523

Bismuth (suiv. Smeaton). 0,0013917 1/719 Cuivre. 0,0017173 1/582 *

Cuivre jaune, on laiton. 0,0018782 l/533

£Uin de Falmoulh. 0,0021780 1/402

Fer doux forgé. 0,0012205 1/819

Fer rond passé à la filière. 0,0012350 1/812 Flint-glass anglais. 0,0008117 1/1248

Or de départ. 0,0014661 l/682

Or au titre de Paris. 0,0015515 1/645

Palladium (suiv. WoUaston). 0,00 1 0000 1/1667 Platine. 0,0008565 1/1000

Plomb, 0,0028484 1/356

Verre de Saint-Gobain. 0,0008909 1/122

Zins (suiv. Smeaton). 0,0029419 1/340

Quant aux dilatations cubiques, voici quelques résultaU:

Le mercure se dilste, en volume, depuis la température de la glace fondante jusqu'à celle de l'eau bouillante, de. 0,018018 ou de 1/5505 L'eau , de. 0,0443 1/23 L'alcool, de. 0,1100 1/9 Tous les gai (suiv. M. Gay-

Lussac) , de. 0,375 10(V267

— (suiv. 11. Rndberg), de. 03646 100/275

-r- (suiv. M. Regnauit), de. 0,366 100/273

On avait cru jusqu'à présent que tous les gas simples ou composés , soumis à la même pression, se dilatent de la même quantité pour des augmentations de températores égales ; mais il résulte des travaux remarquables de U. Regnauit, que cette belle loi n'est vraie que d'une manière approchée. Le coefficient de dilatation , d'après ses expériences, a varié, pour chaque degré centigrade, de 0,00366 à 0,003685 du volume primitif à la température de 0 et sofis la pression de 0 m. 76. -Le coefficient de dilatation de l'acide sulfureux va en augmentant

d'nne manière très-marquée, i mefure que le gas ae trouve aoumif à une presiîoo plni considérable. Il est probable que la même chose se présente pour tous les gai composés sur lesquels on n*observe point rigoureusement la loi des volumes , ou qui ne suivent pas exactement la loi de Mariette. •

Plusieurs corps , l'eau particulièrement , jouissent de la singulière propriété de se dilater pour des températures croissantes ou décroissantes au delà d'un certain point pour lequel a lieu le wtaxithum de demsité. Ce point a lien, pour l'eau, à la température de 4^,1. En prenant pour unités la densité et le volume à 0 , on trouve qu'ils deviennent égaux à l,0001082i et à 0,99989177 pour 4^1; à 0,9960993 et à 1,0039160 pour 300.

L'alliage de 4 parties de bismuth , 1 de plomb et l d'élain se dilate en se congelant. Il a un maximum de densité à l'état solide vers 44^

UécanitmM deilln^i i ntiliter la force noirice de la chalear.

Si on connaissait la résistance dont les solides sont susceptibles aux différents degrés de leur échelle thermomélrique, cette donnée combinée avec la dilatation linéaire fournirait le moyen de calculer l'effort qu'on pourrait produire par un accroissement de température déterminé. Mais la plupart des données essentielles manquent à ce sujet. Suivant toute probabilité, la dilatation des corps solides ne pourrait donner lieu qu'à des appareils trop coûteux et d'effets trop limités, pour qu'on l'applique jamais à de véritables machines ; mais cette dilatation a reçu des applications importantes dans l'art des constructions. C'est ainsi que M. Holard est parvenu, au moyen de tirants en fer alternativement chauffés, puis refroidis et bandés chaque fois au moyen d'un écrou , à rapprocher et à remettre dans leur aplomb les murs du Conservatoire des arts et métiers de Paris. C'est encore ainsi que l'on a consolidé la coupole de Saint- Pierre de Rome , par un cercle de fer ; qu'on unit entre elles les jantes des roues de voiture , et qu'on frette une foule de corps en les enveloppant, avec force , de bandes de fer placées à chaud.

Théoriquement on pourrait utiliser la force due à la dilatation et à la contraction alternatives des liquides, comme des corps solides , sous l'inQuence de la chaleur et du refroidissement successivement appliqués à ces corps, en transformant d'une manière conforme au but qu'on se propose le mouvement rectiligne alternatif qui en résulterait. Mais, dans la pratique , l'emploi des liquides serait sujet à des inconvénients plus grands encore que celui des solides.

Restent donc seulement les vapeurs et les gax. Nous n'avons pas à nous occuper ici des vapeurs, mais comme

on a proposé depuis longtemps, et récemment encore, des machines où la force motrice serait produite soit par la dilatation de l'air échauffé, soit par lavaporisationetla liquéfaction alternatives de divenes substances , telles que l'éther, l'acide carbonique, etc., nous devons mentionner ici un principe important émis pour la première fois , en ^ H24, par M. S. Camot, dans un opuscule remarquable

intitulé : RiJUmom tur la fuiatmee Méenifw dmfem. Ce principe consiste à ee que la même quantité d« ehaleoT ne peut produire que la même quantité de trmvafl , qad que soit le gai sur lequel on agit L'expérienee a pleinement confirmé les considérations théoriques sur leeqneiks ce principe avait été établi par M. Camot (1).

La figure 26 représente une espèce de tonmebrocbe , asses commune dans nos départements méridionaux , et que l'on rencontre auui dans quelques maiioDa des tnvirons de Paris. Cet appareil , dont on saisit de suite !<* mécanisme, se trouve décrit dans les manuscrits de Léonard de Vinci, qui est mort en 1519, et remonte prebablement à une époque plus ancienne encore.

rORCBS MOTRICES OUXS AUX ACTIOVS CaiUlQrKS ET

KLBCTRIQUB8.

Aetiopf ehiniqaee.

Nous excepterons d'abord de ces actions celles qui w réduisent à produire un simple développement de chaleur, parce qu'elles sont comprises dans la catégorie prrcédemment examinée. Restent donc les réactions mutuelles entre des corps solides on liquides qui donnent lieu à une expansion de gai , ou entre des corps gazeox dont la combinaison, en se liquéfiant, produit une codtraction considérable.

La poudre à canon est la substance la plus nsitre parmi celles qui produisent une expansion. Il résulte des expériences faites à Meti par MM. Piobert et A. Morin , que l'on imprime à un obus pesant 4 kilogr. arec sa canon de place, chargé de 6 kilogr. de poudre, une riletsr de 745 met. par seconde, la plus grande que ThonuBe ait jamais pu communiquer à un projectile.

Ces efforts peuvent être dirigés, dans des circonstaocn asses limitées , il est vrai , vers un but purement industriel , et produire alors de grands avantages. Il résohr d'une expérience faite dans les carrières de pierre calcaire, exploitées pour la construction du brise -lame de Plymonth, qu'avec 150 fr.. de poudre et II fr. de main-d'œuvre, on peut obtenir pour I 150 fr de matière.

Quant à utiliser la poudre à canon pour produire on travail mécanique régulier, M. Poncelet a calculé que W travail fourni par la poudre était 90 fois pins cher qu^ celui qui est fourni par la houille produisant de la v apenr d'eau.

On a tenté le mélange explosif d'hydrogène on d'hydrogène carboné et d'air. Rien ne prouve à priori que de semblables systèmes soient nécessairement pins coûteux que l'emploi de la vapeur d'eau ; mais rexpérienre les a constamment fait rejeter à came de leur prix élrt^ et de l'inconvénient qu'ils ont d'agir par chocs.

Actions électm-ma^BéUqoet.

Dans ses Lettres sur la Chimie , M. Liebig s'est posé cette question : « Quel est le plus économique des deux ■ moteurs, l'un étant la houille servant à produire de li • vapeur, l'autre du linc se dissolvant dans l'acide sol-

> furique et produisant un courant capable d'attirer et

> de repousser un aimant ? « Sa conclusion est que, saivaut toute probabilité, le charbon est et sera toujonrs I' moteur le plus économique. Mais o»n n'a à ce sujet qar des inductions et pu de certitude.

UOTBOnS SKCOXOAIRBS. REPRODGCTiO» DU TRAIAIU

Le combustible destiné à produhre de la chaleur est on véritable réservoir de force oà se trouve emmagasina par avance une certaine quantité de travail ; il en est de

(1) NoDt reovofOB» pour le* déff«lopp«ai«oli raUtifa i ce mk* ^ aoi actiooi chimiqaea et éleetrlqoea , à rarticle UécmAfut pabJi» p« M. LabooUfe dant ion IlicTiovNAni dis arts it MaKvriiCTran d*.' cité ; eiccllent oaTrtge aoqoel aooa arona fait pl>a d*«B rapraai

MECANIQUE. —MAGHIXËS.

Ito

même de la pondre à canon préparée par l'induitrie de rhomme.

Miit ce travail peut encore être accomnlé et mit en résérie par dei procédéi porement mécani4|acf, pour être coQioauDê pini tard, sans que Ton ait reconn i des actiooi chimiques analogues à celles qni résultent de la eoffibuition du charbon , de Finflammation de la pondre. Les ressorts fournissent un de ces moyens» On conçpit que, s'il en existait qui fussent doués d'une parfaite élaslicilé, ils restitueraient, en se débandant lentement, toQte la quantité de travail employée i les bander. On les emploie dans les petites machines telles que les montres, les horloges, les automates, etc. La disposition la plus générale est celle d'un ressort roulé sur lui-même en spirale (fig. 27 ) , qni se bande an moyen d'une clef à leiier entrant dans un carré placé à son centre , et qu'une roue à rochet empêche de se détourner.

L'tir el les gax dits perwuuunu sont à peu près les fenis corps à la fois très-compressibles et parfaitement élisiiqaet. Aussi sont-ils ceux qui offrent le plus d'avan- Uges comme ressorts destinés i restituer des forces accumulées. L'usage de la détente de l'air dans le fusil à tôt est connu depuis longtemps : on a proposé d'introduire ce mode d'action dans l'artillerie ; on a même conslruit dans ces derniers temps des machines à air comprimé qui ont fonctionné d*une façon asseï satisfaisante , abstraction faite du résultat industriel.

Les catapultes , balistes, arcs, arbalètes, etc., employés autrefois k la guerre , lançaient des pierres, des nêches, etc. , par le débandement de ressorts formés par de» cordes et des pièces de bois flexibles. Mais de tels reuorts absorbaient en pure perte une grande portion du traroil qui leur était confié, par suite de leur imparfaite élasticité. Les pendules et les montres nous offrent une application industrielle du débandement des reslorti.

La pesanteur offre, comme l'élasticité des corps, un mojen d'emmagasiner le travail mécanique et de le rendre disponible au besoin. Ainsi, quand un poids a été élevé à une certaine hauteur verticale , il peut être employé à vaincre des résistances dont la somme soit précisément égale au produit que l'on obtient en multipliant le poids par la hauteur, c'est-à-dire au travail qui a été dépensé primitivement Cest un poids qui communique le mouvement aux grandes horloges, i certains toumebrocl^es , etc. Cest par son poids et par H hauteur de chute que l'eau fait mouvoir les roues des moulins et une foule d'autres machines.

L'ioerlie de la matière est elle-même une cause de reproduction du travail. Le volant (col. 159) en fournit l'exemple le plus simple.

i 9. Dti risiëUmeet de âivtru nature à considérer dans , U mouvement des corps.

DO PBOTTBUBXT.

Lorsque deux corps solides sont en contact l'un avec l'aolre, et qu'on vent les séparer en faisant mouvoir Tun d'eux dans une direction qui ne soit pas perpendiculaire à U surface du contact , on éprouve une résistance qui I reçu le nom de/roUement,

On distingue \e frottement de glissement ou de première "P^, semblable à celui du traîneau qui porte sur la glace on sur la neige par des patins ; et lefrotteuunt de roule- *f*t on de seconde espUe, qui a lieu dans le mouvement d une voiture roulant sur une chaussée.

Cest à notre illustre physicien Coulomb qu'est due la êécooverte première des principales lois du frottement Hais ses expériences présentaient encore quelques anoma-

lies et de nombreuses lacunes , lorsque M. Arthur Morin reprit, en 1 83 1 , des recherches expérimentales à ce sujet, en se servant d'appareils et de procédés beaucoup plus précis que ceux qui avaient été employés jusqu'alors. Nous renvoyons aux publications originales pour les détails intéressants des expériences ; et nous empruntons i deux excellents ouvrages déjà cités , savoir à V Introduction à la mécanique industrielle^ de H. Poncolet, et, à ï Aide-Mimùire de mécanique pratique , de M. llorin , les principaux résultats auxquels ce savant officier est parvenu.

Le frottement de glissement , entre tons les corps employés dans les machines et dans les constructions , sous des pressions comparables à celles qni ont lieu dans la pratique, et avec tons les enduits en usage, a été trouvé : 1<» indépendant de la vitesse du mouvement ; 2<» indépendant de l'étendue de la surface de contact ; Z^ proportionnel à la pression suivant un rapport constant pour les mêmes corps dans le même état , et variable d*un corps à l'antre.

Ces lois sont également applicables au glissement pendant le choc des corps.

Si Ton désigne par ^ la résistance absolue du frottement d'un corps glissant sur un autre , et par ^ la pression totale exercée par ce corps perpendiculairement à U surface de contact , le rapport à^q kp sera donc une quantité indépendante de la vitesse du mouvement et de l'étendue de la surface , et toujours moindre que Tunité. On désigne ordinairement cette quantité par/, et on l'appelle coejfieient de frottement ; elle représente la valeur absolue de la résistaoce au glissement sous l'unité de pression.

En général , la relation q'=-fp sert à calculer çr, lorsque p est donné à priori et que /est connu par l'expérience. Les diverses .valeurs de/, que l'on a le plus sonvent occasion d'appliquer , sont les suivantes.

Rapport du frottement à la pression par Us surfaces planes,

AD IIOHBMT OU D^MRT. IN MOLVEUKXT.

RoU lor boit. . .

BoU lar méUox.

Chaof r« en brioi, cordes, langln, •le., rar . . . .

MéUux lor méUoz .

boit fonte

MlalmBai.

Htximam.

Mlnlman 0.06 0.06

Mailnram.