OUO

nombre légèrement supérieur à celui que nous avions trouvé en admettant les coeflBcients de rendement mécanique de 75 Vo et 65 % pour les compresseurs et la locomotive.

Cette petite différence tient surtout à ce que la pression d'admission dans les cylindres est souvent supérieure à 6 atmosphères, ce qui diminue la perte de détente due & l'écart entre les pressions de l'approvisionnement et de l'admission.

Du reste, le chiffre pratique de 33 % n'est pas le dernier mot de ce que peut donner l'air comprimé; nous verrons notamment que, pour une locomotive de métropolitain ayant des arrêts déterminés et la route libre devant elle entre ces arrêts, on peut, en marchant par élans successifs, admettre normalement à une pression double de celle que nous avons prise comme base dans nos calculs et augmenter par ce fait môme dans do grandes proportions le rendement de la machine.

Nous allons passer en revue trois types différents de moteurs pour locomotives à air comprimé : les deux premiers étudiés par M. Mékarski, le troisième tracé par M. Popp.

Automobile de M. Mékarski. — La figure 9 donne une vue de Tune des automobiles en service à Paris sur la ligne de Saint-Augustin au cours de Vincennes; la figure îO donne le détail très légèrement modifié du moteur de cette automobile. On voit que le constructeur a conservé l'attaque directe par la bielle de l'un des essieux de la voiture comme dans les locomotives à vapeur. Les cylindres sont à l'arrière, placés extérieurement aux longerons, auxquels ils sont reliés par des portées et des boulons. Le diamètre des cylindres est de 0°» 16,

ta course «les pistons de 0°^28, le diamètre des roues de la voiture de 0"70. La distribulioo est réglée par une coulisse Walschœrt : l'ad-

Moleur d'

le aulonobtle sjsième Mékarski.

mission peut se faire sur une fraction de la course variant de 21 & 78 "/o! généralement elle est réglée d 30 "/o.

Le levier de manœuvre de la coulisse est contre la bouillotte, à droite du mécanicien ; près de ce levier s'en trouve un plus petit servant ê. la manœuvre des robinels de purge que l'on voit à la partie inférieure des cjlindres.

L'échappement des cylindres se fait dans une série de quatre tubes concentriques communiquants, placés entre les longerons et les deuxième et troisième réservoirs d'air de l'arrière.

En se dilatant dans cette série de tubes, l'air se dépouille de la vapeur qu'il peut contenir encore et s'échappe ainsi sans bruit ni panache de vapeur.

Enfin, comme tout le mécanisme est extérieur, le constructeur l'a enfermé entre des panneaux en tdle mince, mobiles autour de char-

ûières horizontales, <qui le garantissent de la boue. Le mécanicien, pour la visite et le graissage, n'a qu'à soulever ces panneaux.

Loœmotive pour tramway. — La machine à air comprimé, alimentée par un réservoir d*air, n'est pas dans les mêmes conditions qu'une machine recevant la vapeur d'une chaudière dont la pression ne peut varier qu'entre d'étroites limites.

Alors que dans la machine à vapeur on est obligé de maintenir la pression d'admission à peu près constante, dans la locomotive à air comprimé, on peut élever indéfiniment cette pression, et il y a intérêt à le faire. On augmente, en effet, ainsi beaucoup le rendement, puisqu'on diminue la perte de la détente comprise entre les pressions de l'approvisionnement et de l'admission dans les cylindres.

Le mécanicien peut réaliser cette économie quand il a une distance déterminée à parcourir sans s'arrêter ; il lancera sa machine pendant une première portion de cette distance, puis, la machine une fois lancée par une admission à haute pression, il arrêtera l'arrivée de l'air dans les cylindres et parcourra la seconde portion du chemin avec la vitesse acquise par la machine.

Ainsi, prenons comme exemple une distance de 500 mètres entre deux stations, devant être parcourue en une minute, c'est-à-dire avec une vitesse moyenne de 30 kilomètres à l'heure ; c'est le cas qui se présente dans un métropolitain. Supposons que la résistance de la voie soit de 10 kilogr. par tonne de train, et que, en forçant la pression d'admission, le mécanicien fasse développer à sa locomotive un efTort de traction équivalant à 50 kilogr. par tonne de train. Si le mécanicien maintient cette force de 50 kilogr. constante pendant 30 secondes, la vitesse du train sera, après ces 30 secondes, de :

50kll IQkil

30" = 12"» par seconde.

50kii — lo*'»! ou 40^'i est la force motrice constante appliquée à la masse m d'une tonne. Cette masse a pour valeur :

lOOQfc» -^5,

L'espace parcouru également après 30 secondes sera :

Supposons qu'à ce moment, le mécanicien arrête l'arrivée d'air et

laisse le traiD marcher avec sa vitesse acquise. Au boutde 30 secondes, la vitesse du train sera :

la-" '- SCr = 9"10 par seconde,

et l'espace parcouru pendant ce même temps sera :

l'i- X 30" - I X ^' kW^= 320".

Ainsi, en développant un effort de 30 kil(^. par tonne pendant les trente premières secondes, le mécanicien parcourra 180 mètres ; à ce moment, il arrêtera l'arrivée de l'air aux cylindres et laissera la locomotive poursuivre son chemin avec sa vitesse acquise; au bout de 30 secondes, le train aura parcouru 320 autres mètres, c'est-à-dire sera

FiG. 11. — Locorooliïe Mékarski,

grande expansion.

arrivé à la station, et sa vitesse à ce moment sera encore de 9°" 10 par seconde, c'est-à-dire de 33 kilomètres à l'heure. Cette vitesse sera annulée par les freins. La machine a marché à haute pression pendant la moitié du temps et n'a pas consommé d'air pendant l'autre moitié. M. Mékarski a créé un type de machine pour métropolitain permettant de remplir entièrement ta condition qui précède; la figure 11 donne le détail du mécanisme moteur. Les cylindres sont extérieurs et placés à l'arrière. Il y en a deux de chaque côté, montés en tandem

et venus de fonte d'une seule pièce. La course commune des pistons est de O^SO, le diamètre du petit cylindre est de 0"26 et celui du grand de 0°^50. La détente est fixe et la coulisse ne sert qu'à renverser la marche. L'admission au petit cylindre a lieu pendant les deux tiers de la course et l'air se détend dans le dernier tiers avant d'entrer dans le grand cylindre. Comme le volume de ce dernier est quatre fois plus grand que celui du petit cylindre, il s'ensuit que les choses se passent comme si l'admission n'avait lieu que pendant les t/i^ seulement de la course.

La détente étant fixe, le mécanicien, pour faire varier la puissance, agit seulement sur le régulateur. La pression de l'air à l'admission, dans la marche par bonds successifs que nous avons décrite, varie dt 10 à 12 atmosphères. Si accidentellement, pour un complément de parcours ou une petite manœuvre, le mécanicien est amené à employer une faible pression d'admission telle que 5 ou 6 atmosphères, il s'ensuivra qu'à cause de la grande détente, la pression, du côté de l'admission, sera inférieure à la pression atmosphérique à la fin de la détente : autrement dit, le travail deviendra négatif. Pour obvier à cet inconvénient, M. Mékarski place à la partie inférieure du petit cylindre deux soupapes de rentrée d'air montées sur le canal d'échappement. Dès que la pression baisse au-dessous de la pression extérieure, l'air rentre dans les cylindres et le travail négatif est annulé.

Ainsi, l'air comprimé permet d'employer des délentes très étendues qui seraient inadmissibles avec la vapeur, parce qu elles amèneraient de^ condensations qui en feraient perdre le bénéfice.

La bouillotte pour le réchauffage de l'air, le régulateur, les freins sont les mêmes, agrandis, que les pièces analogues des automobiles L'air est emmagasiné à la pression de 50 atmosphères dans 4 réservoirs de 5™ 20 de longueur et de \ mètre de diamètre, lesquels occupent sur la locomotive l'emplacement généralement réservé à la chaudière. En outre, par excès de précaution, pour être à l'abri du reproche d'envoyer un peu de vapeur dans l'atmosphère, M. Mékarski a placé entre les cylindres moteurs un petit condenseur à air fonctionnant par le courant d'air que produit la marche. Ce condenseur est formé de 200 tubes de 50 millimètres de diamètre et de 1">25 de longueur compris entre deux plaques tubulaires formant les fonds d'un caisson rectangulaire à l'intérieur duquel se rend Tair détendu dans les cylindres.

La locomotive est à trois essieux couplés et pèse 40 tonnes. £n sup-

posant l'adhérence égale au dixième du poids et l'effort à déveli^per pour le démarrage de SO kilogr. par tonne, ainsi que nous l'avons dit plus haut, on voit que la locomotive ne pourra pas entraîner un train pesant plus de 80 tonnes.

Ce type de locomotive parait remplir tous les détiderala que l'on peut imposer à une machine devant desservir un mélropolilain ; nous pensons que, réduit, il pourrait être très avantageusement appliqué & un tramway ayant une piste séparée et ne s'arrâlant pas au gré des voyageurs, comme cela parait devoir s'établir dans la banlieue de .Paris. Les cylindres en tandem permettent d'employer une pression d'admission double de celle que nous avons prise dans nos calculs lorsque nous avons recherché le rendement des moteurs à air comprimé. Dans cette hypothèse, et avec un réchauffage à 120", le rendement pratique serait de 49 "/o soit : de 18 "/o supérieur à celui que nous avons trouvé pour les automobiles.

Locomotive système Popp. — H. Popp vient d'étudier avec M. Conti, pour le service de la ville de Saint-Quentin, une voilure automobile marchante l'air comprimé, dont la forme difl'ére notablement do celle de M. Mékarski.

La figure 12 donne la vue d'ensemble de cette voiture et la ligure 13 en détaille la partie mécanique. Au lieu d'être extérieurs comme dans

Tin. 12. — Vae d'ensemble d'ane voiture système Popp et Conti

construite par la Société Lyonnaise.

les locomotives que nous venons de décrire, les mécanismes et le réchauffage sont placés sous le plancher de la caisse de la voiture, entre les longerons. Les plates-formes sont entièrement dégagées ; elles ne portent que les leviers et robinets de manœuvre, lesquels sont doubles : une série pour chaque plaie-forme, de manière que la conduite de la voilure puisse se faire de n'importe quel cûté et que celle-ci

n'ait jamais besoin d'être retournée. La voiture a le même aspect extérieur de simplicité que les voitures électriques : rien n'est apparent.

L'air est emmagasiné à une pression de 20 à 25 atmosphères (voir fig. 13) dans 8 réservoirs R, de 250 litres chacun, placés longitudinalement entre les longerons, quatre à l'avant, quatre à l'arrière. A sa sortie des réservoirs, l'air traverse des serpentins coudés dans un même plan et placés dans un poêle à trémie G, logé sous une banquette, où il se réchauffe aux environs de 120<> ; de là, l'air se rend dans un régulateur analogue à celui de M. Mékarski, traverse les robinets distributeurs D et, enfin, arrive au petit cylindre de la mâ(!hine motrice.

La machine motrice est formée d'un bâti A en acier coulé, s'appuyant à l'arrière, soit sur un ressort à lames, soit sur une simple cale en bois portée par les entretoises du châssis et, à l'avant, par l'intermédiaire de deux fourches sur Tessieu qui doit être commandé. Les deux cylindres moteurs sont venus de fonte avec le bâti.

L'admission se fait dans le petit cylindre, ainsi que nous l'avons déjà dit, et Tair, après y avoir travaillé, se rend dans un second serpentin placé dans le poêle G, où sa température est ramenée à 120<' centigrades, après quoi il est introduit dans le grand cylindre, où il achève de se détendre. La pression de Tair à l'entrée du petit cylindre doit être de 8 à 9 atmosphères.

La distribution se fait à l'aide d'un tiroir Meyer et d'une coulisse Stephenson. La détente est réglée à l'aide d'un volant Y placé sur la plate-forme et d'une transmission t\ v à engrenages et chaînes Gall agissant sur le tiroir Meyer. La coulisse ne sert qu'à renverser la marche et son levier est commandé par un piston à air dans lequel on règle l'introduction à l'aide d'un robinet placé sur la plate-forme.

Le moteur actionne directement un arbre intermédiaire à deux vilebrequins calés à 90® porté par son bâti. Au centre de cet arbre, est monté un pignon d'acier de 6^ 16 de diamètre commandant un engrenage de 0"*38 de diamètre, calé sur l'un des essieux de la voiture. Les roues de la voiture ont 0" 80 de diamètre : pour une vitesse moyenne de 10 kilomètres à l'heure, elles font 70 tours par minute et la machine motrice 165 tours.

Les deux essieux de la voiture sont réunis extérieurement par des bielles d'accouplement.

La manœuvre de la voiture se fait normalement à l'aide du volant W agissant par l'intermédiaire d'une série d'arbres, d'engrenages et de chaînes Gall E, sur des pignons montés sur les distributeurs D, D.

Ces distributeurs sont formés chacun de deux robinets à boisseaux, servant à admettre l'air comprimé, soit dans les cylindres des freins à air, soit dans le petit cylindre du moteur pour la marche compound, soit dans les deux cylindres à la fois pour la marche à pleine pression quand on a une forte rampe à gravir.

A cet effet, chacun des boisseaux des robinets des distributeurs est prolongé par un secteur denté sur une portion de sa circonférence, et engrenant sur cette portion avec le pignon commandé par le volant W. Les longueurs des parties dentées des pignons et les diamètres des engrenages de commande sont réglés de telle sorte que, pour trois tours du volant W, on ouvre et ferme successivement d'abord le robinet envoyant au frein l'air comprimé, puis le robinet envoyant Tair au petit cylindre, puis enfin les robinets envoyant Tair au grand cylindre et évacuant Tair du petit dans l'atmosphère. Supposons donc que le volant W ait été tourné de droite à gauche à fond de course, et que nous partions de cette situation initiale en tournant le volant W de gauche à droite, nous aurons les effets successifs suivants :

Le robinet donnant accès aux cylindres de freins est ouvert en grand ; en tournant de droite à gauche, nous le fermons peu à peu, et il est totalement fermé quand nous avons fait effectuer au volant W un tour complet.

Si nous continuons à tourner le volant W de droite à gauche, lies engrenages abandonnent le boisseau du robinet du frein et s*embrayent avec le pignon du robinet envoyant l'air au petit cylindre; en continuant à tourner, on admet de plus en plus l'air dans le petit cylindre seul du moteur et, quand on aura fait faire le second tour au volant W, la marche compound sera établie et, pour la régler, le mécanicien n'aura qu'à agir sur le tiroirde la détente par le volant V dont nous avons déjà parlé.

En dépassant le second tour, le volant W met le petit cylindre à l'échappement à l'air libre et introduit en même temps l'air dans le grand cylindre ; les deux cylindres du moteur marchent à la fois avec l'air de l'approvisionnement. Au bout du troisième tour du volant, on est ainsi arrivé h la puissance maxima que peut donner le moteur.

En tournant en sens inverse le volant W, on repasse par les mêmes phases : fermeture de l'admission directe au grand cylindre et de l'échappement à l'air libre du petit, puis, fermeture de l'admission au petit cylindre, puis, enfin, ouverture de l'admission aux cylindres de frein.

Indépendammeot des volants de manoeuvre W et Vque nous venons de décrire, le mécaniden a encore à sa disposition trois petits robinets permettant : i^ de commander la coulisse pour renverser la marche ; 2o d*introduîre (Mrectement Fair dans les cylindres de frein ; 3^ d'introduire Fair dans les joints de la prise d'air lors des chargements de la voiture.