Appareils utilisant la chaleur de l’étincelle

Après l’invention de son électropliore, Yolta imagina un appareil pour allumer une bougie à l’aide de l’étincelle électrique. ^

L’électrophore est placé dans le socle de l’appareil (lig. 67). Le gâteau de résine r a été électrisé par le frottement d’une peau de chat, et il conserve assez longtemps son électricité, si l’on entretient près de lui une substance qui absorbe l’humidité. Au-dessus du socle est un générateur d’hydrogène. Il est composé d’un llacon de verre A, muni d’un robinet de cuivre U, et d’un récipient de vorie b qui sert à fermer le llacon; le prolongement de

ce récipient est ouvert et descend jusqu’au fond de l’appareil. Un cylindre de zinc z est suspendu le long de ce pi olongeinent, sans dépasser son extrémité inférieure. Quand on verse de l’eau aiguisée d’acide sulfurique dans le récipient, elle descend dans le flacon jusqu’à ce que son niveau atteigne le robinet, celui-ci étant ouvert. On le ferme alors, et le zinc se trouve plongé entièrement

Fig. G7. — Briquet électrique.

dans l’eau ; de l’hydrogène se dégage, et fait monter l’eau du llacon dans le récipient B, jusqu à ce que le zinc z soit complètement sorti du liquide. On a ainsi une petite provision (Je gaz hydrogène, possédant une pression supérieure à celle de l’atmosphère.

Si on ouvre le robinet, un jet de gaz sort; c’est ce jet qui doit allumer la bougie, après avoir été enflammé par l’étincelle.

A1>PL1CATI0NS DE L’ÉTINCELLE

Pour cela, le robinet est en face de deux pointes de métal dont Tune est isolée, et dont Pintervalle d est assez petit. La pointe isolée communique avec un conducteur vertical te, également isolé, qui traverse la paroi du socle et aboutit à une petite distance du plateau métallique de Lélectropliore. A la clef du robinet est attaché un cordon de soie f qui traverse la même paroi et soutient ce plateau. Quand le robinet est fermé, le plateau touche le gatean de résine, et aussi une feuille d’étain collée sur le bord du gâteau, ce qui le fait communiquer avec le sol. Quand on tourne le robinet, on soulève le plateau, et on ramène en contact avec le conducteur et de la pointe isolée. Une étincelle jaillit entre les deux pointes, au milieu du jet d’hydrogène, et l’enflamme. Le jet, devenu incandescent, allume enfin la bougie.

Le briquet à hydrogène de Volta n’est qu’un appareil de physique; mais il est le premier exemple d’une utile application de la chaleur de l’étincelle. Après rinvention de Léclairage au gaz, dû au français Leljon, on songea à l’allumage électrique des becs; mais c’est seulement après celle de la bobine d’induction que la question fut résolue d’une matière pratique. MM. du Moncel et Liais furent les promoteurs de ce procédé.

Imaginons un grand nombre de becs, munis chacun de deux pointes métalliques isolées (fig. 68), qui soient reliées entre deux becs par un fil de cuivre recouvert de gutta-percha, et supposons que les pointes extrêmes de la série soient mises en communication avec les pôles de la bobine de Ruhmkorff. Nous aurons ainsi un circuit présentant une solution de continuité à chaque bec. Voulons-nous allumer tous ces becs simultanément; il suffira d’ouvrir un robinet livrant passage au gaz, et de fermer le circuit inducteur de la bobine. Aussitôt les étincelles jaillissent à chaque solution de continuité, et enflamment le gaz du bec correspondant. On ouvrira ensuite le circuit inducteur, pour arrêter la production des

étincelles, et l’appareil sera prêt à fonctionnner pour le rallumage suivant.

Cet ingénieux procédé a été fréquemment utilisé clans

les amphithéâtres, lorsc|u’on avait besoin d'éteindre momentanément les becs, comme cela a lieu à la scène et dans les cours de physique.

On l’a remplacé généralement par l’emploi d’un robinet qui règle instantanément la quantité de gaz des jets, de manière à la réduire au minimum sans faire disparaître la flamme ; elle devient seulement trèspetite et très-pâle.

Mais il est fâcheux que l’industrie ne s’en

Fig. 68.- Allumage éieciriquc. ^oit pas emparée pour

rallumage des villes , dont la lenteur est regrettable, et qui coûte certainement plus cher par le procédé en usage, qu’il ne coûterait par l’emploi de la bobine de Rubmkorff.

Il y a une autre circonstance oû l’allumage électrique est encore fort utile. C’est pour la production des signaux de nuit. Au lieu de bisser des fanaux au sommet d’un mât, ce qui exige une manipulation assez compliquée et peu rapide, il vaut mieux établir ces fanaux à poste fixe, et les allumer au moment voulu par l’étincelle. Cette application est due à M. Trêves, officier de la marine française.

L’éclairage des wagons de chemins de fer trouverait aussi dans ce procédé un avantage sérieux, et il est bien

APPLICATIONS DE L’ÉTINCELLE

à désirer que la routine n’entrave pas le développement d’une excellente application industrielle.

Nous trouvons une seconde application de la chaleur de l’étincelle dans une classe de moteurs à gaz, qu’on désigne habituellement sous le nom de moteurs Lenoir.

En 1801, Lebon, l’inventeur de l’éclairage au gaz, décrivait ainsi la machine à gaz, dans une addition à son brevet du 25 août.

« Dans le cylindre A s’opère la combustion du gaz inflammable, qui est introduit au moyen du tuyau B, tandis que l’air atmosphérique nécessaire pour la combustion y est refoulé par le tuyau C On sait qu’on peut déter-

miner l’inflammation par l’étincelle électrique même dans des vaisseaux fermés. On pourrait disposer une machine électrique qui serait mue par celle à gaz, de manière à répéter les détonations dans des instants dont l’intermittence pourrait être réglée et déterminée L » L’idée d’appliquer l’étincelle électrique aux moteurs à gaz appartient donc à Lebon. Quant à l’idée de faire servir les gaz combustibles à la production de la force motrice, elle est plus ancienne et nous n’avons pas à nous en occuper dans ce livre.

•Depuis cette époque, la plupart des brevets très-nombreux qui sont relatifs aux machines à gaz mentionnent l’emploi des inflammateurs électriques. Nous citerons le brevet de de Piivaz en 1807, de Madol en 1838, de Demicbelis et Monnier en 1840, de Barsanti et Matteucci en 1854, de Hugon en 1858, de Lenoir en 1860^, Otto et Langen en 1867.

De tous les systèmes mécaniques proposés jusqu’à ce jour, trois seulement ont pris place dans l’industrie. Ce sont, par ordre chronologique, le moteur Lenoir, le

* Annales du Conservatoire des Arts et Métiers, 1861. Rapport do M. Tresca sur la machine Lenoir.

- Annales du Conservatoire des Arts et Métiers, 1861. Sur l’invention des machines à gaz combustibles, par M. Tresca.

LES MERVEILLES DE L’ÉTmCELLE ÉLECTRIQUE.

moteur Ilugon, et le moteur Otto-Laiigen. De ces trois moteurs, le premier emploie seul les iriflammateurs électriques; l’étincelle y est produite par la bobine de Rulinikorff. M. Hugon, qui a fait une étude approfondie de tous les systèmes, a rejeté cette méthode d’inflammation, qui exige un entretien particulier, et l’a remplacée par l’inflammation à l’aide d’un simple bec de gaz. C’est son procédé qu’on trouve dans la machine d’Otto et Langen, laquelle n’est d'ailleurs qu’un perfectionnement de celle de Barsanti et Matteucci.

Au point de vue de l’utilisation du gaz pour développer la force motrice, il y a deux types de machines.

Dans le premier, auquel appartiennent les moteurs Lenoir et Hugon, répandus dans l’industrie, le gaz mêlé à l’air est enflammé alternativement de chaque côté du piston contenu dans un cylindre. Quand l’intlammation a lieu d’un côté, l’autre communique avec l’atmosphère ; le piston est poussé par l’explosion du mélange enflammé, et le résidu gazeux de l’explosion précédente est chassé au dehors par le piston.

Dans le second, qui comprend le moteur Otto-Langen et un autre système que M. Hugon a employé dans ses ateliers pendant plusieurs années, l’explosion augmente le volume du mélange, sans qu’il y ait production de travail utile ; puis le refroidissement contractant le résidu de la combustion, il y a raréfaction, et la pression atmosphérique pousse le piston, qui produit alors le travail moteur.

11 ne sera pas inutile au lecteur de savoir que, de toutes ces machines, le moteur Hugon du premier type est le meilleur dans la pratique. Comme il n’emploie pas l’étincelle électrique, nous sortirions de notre cadre si nous entrions dans quelque détail à ce sujet.

Nous arrivons à la principale application de la chaleur de l’étincelle, c’est l’inflammation des mines à grande distance. Les appareils employés sont surtout la bobine

APPLICATIONS DE L’ÉTINCELLE

de Rulimkorlï, et, depuis J 867, le coup de poing Bréguet, qui est d’une installation plus facile, mais qui produit rétincelle avec moins de sûreté.

C’est M. du Aloncel qui eut le premier l’occasion de faire servir l’étincelle de la bobine de Rulirnkorff à l’inllamniation de la poudre dans les mines. Avant 1854, le procédé en usage consistait à faire des trous dans le rocher, à y placer une fusée munie d’une longue mèche à laquelle on mettait le feu. La mèche se consume graduellement, et, quand la chaleur atteint la poudre, l’explosion a lieu. Ce procédé expose les ouvriers à un danger sérieux, soit parce que Linflammation a lieu avant qu’ils aient eu le temps de s’éloigner, soit parce que, au contraire, elle a lieu trop tard, et que les ouvriers se sont déjà rapprochés. Ce dernier cas se présente le plus souvent, parce qu’on fait habituellement partir plusieurs mines ensemble, et qu’on ne peut savoir si toutes ont fait explosion simultanément.

Rare songea le premier à enflammer les mines à l’aide d’un fil de platine très-fin, rougi par le courant voltaïque. Roberts imagina le premier appareil assez simple pour entrer dans la pratique. Mais la bobine de Ruhmkorff offrit une solution inespérée.

Voici dans quelles circonstances M. du Moncel la réalisa^ :

On creusait à Cherbourg un bassin dans le roc, sur une longueur d’un kilomètre et une profondeur de 20 mètres. Quinze ans de travail par les procédés ordinaires n’avaient donné qu’un mince résultat, au prix d’une somme considérable. Le gouvernement eut recours à l’industrie privée et MM. Dussaud et Rabattu se mirent à l’œuvre. Ils firent usage de mines monstres, formées de cavités ayant 3 ou 4 mètres cubes de capacité, qu’on creusait au nombre de deux au fond d’un puits de 12 mètres de profondeur

Notice sur Vappareil de Ruhnikorff, par M. du Moiicel.

278 lÆS MERVEILLES DE L’ÉTENCELLE ÉLECTRIQUE.

(lig. 69). La poudre élail renferniée dans de grands sacs en giitta-perclia, que l’on plaçait dans les cavités ; chaque sac contenait en outre une fusée d’explosion , qui termiuait un tuyau llexible , rempli de poudre , qu’on appelle saucisson. Les saucissons ayant été amenés jusqu’à l’orilice du puits, on maçonnait la galerie inférieure, on remplissait de terre le puits.

1 our |délcrniiner 1 explosion, on faisait communiquer

à la surface du sol les saucissons avec des traînées de poudre, aboutissant à un point central, où l’on inetlaiL une mécbe d’amadou : on allumait cetle mécbe, et le feu se communiquait par les traînées de poudre à chaque saucisson , puis dé chaque saucisson au sac dé poudre correspondant. Malheureusement, toutes les mines ne partaient pas , la chaleur ne se communiquant pas jusqu’aux cavités souterraines, et de plus, elles ne partaient pas à la

APPLlCATlOiNS DE L’ETLNCELLE.

fois, ce qui nuisait beaucoup à la vivacité de l’ébranlement. MM. Dussaucl et Rabattu prièrent M. du Moncel de tenter l’emploi de l’électricité. Les premiers essais furent faits le 1®‘‘ septembre 1854. Six mines monstres éclatèrent à la fois. On n’entendit qu’une seule détonation, et plus de 50000 mètres cubes de rochers furent détachés; ce qui représente une tranchée ayant 500 mètres de longueur, 10 mètres de largeur et 10 mètres de profondeur.

« L'effet de l’explosion des mines monstres ,’ dit M. du Moncel, est tout à feit différent de celui des petites mines. Peu de fragments de petite pierre sont projetés en Pair ; mais on voit le terrain se soulever comme une enveloppe qui se gonfle. Quand ce soulèvement a atteint 1 ou 2 mètres, des déchirures se forment de tous côtés, et la fumée, quelques instants comprimée, en s’échappant à travers ces fissures , donne à ces mines l’apparence d’un cratère volcanique en éruption. La détonation n’est pas extrêmement forte; c’est un bruit sourd, qui semble venir de loin, et à la suite duquel se produit un petit tremblement de lerre qui, du reste, ne se propage pas assez loin pour endommager les batiments dans le voisinage. »

Pour employer l’électricité à ces travaux gigantesques, on remplace la fusée d’explosion par une amorce^ dans laquelle se trouvent une substance explosible et deux fils de platine dont les extrémités noyées dans cette substance laissent entre elles un petit intervalle. Ces fils sont mis en communication avec les pôles de la bobine d’induction par l’intermédiaire de fils de cuivre recouverts de gutta-percha. Ceux-ci remplacent les saucissons dont il était question plus haut, et les traînées de poudre à la surface du sol. Les difficultés principales qu’il a fallu surmonter sont la confection des amorces , et la disposition des conducteurs, quand on doit faire partir plusieurs mines à la fois.

Les amorces les plus employées avec la bobine de Ruhmkorff sont les fusées de l’ingénieur anglais Stateham.

i>80 LES MERVEILLES DE L’ÉTINGELJ.E ÉLECTIUQUE.

Leur découverte est due au hasard. Un câble sous-marin ayant été mis à l’essai, présenta une solution de continuité. M. Stateliam aperçut des étincelles se succédant rapidement le long de l’enveloppe de gutta-percha, et il reconnut que cet effet était dû à l’empreinte du fil de cuivre sur la gutta-percha , qui constituait un corps médiocrement conducteur interposé entre les deux bouts du fil rompu. Comme la gutta-percha est imprégnée de soufre, le contact prolongé du cuivre y produit une pellicule de sulfure de cuivre, qui adhère à l’enveloppe du fil de métal. Quand ce fil seul est coupé , la pellicule reste sur la gutta-percha et la solution de continuité n’est pas complète. 11 est probable que la pellicule rougit par l’effet du courant et qu’il s’établit ensuite un petit arc voltaïque.

La fusée de Stateliam présente une solution de continuité de ce genre. 11 y a une échancrure dans l’enveloppe de gutta-percha et une interruption dans le fil. On met dans l’échancrure un peu de fulminate de mercure, de la poudre, et on dispose le tout dans une cartouche remplie de poudre. M. Stateliam employait ses fusées à l’explosion ies mines par la pile voltaïque. M. Piuhmkorff s’en servit ensuite avec sa bobine. L’étincelle ordinaire, nous l’avons vu, n’entlamme pas la poudre, à cause de son instantanéité. Grâce à l’invention de M. Stateliam, cette première difficulté fut vaincue.

Avec le coui) de poing hréguet , on emploie un autre système d’amorces plus sûres que les précédentes. Elles ont été imaginées par M. Abel, officier du génie anglais. Deux fils de cuivre enveloppés de gutta-percha ont leurs extrémités nues et distantes d’un millimètre ; ils sont engagés dans une petite capsule d’étain qu’on remplit d’un mélange de chlorate de potasse, de sulfure de cuivre et de phosphure de cuivre. On fait communiquer ces fils respectivement avec les pôles de Vexploseur.

Quelles sont les dispositions adoptées pour enflammer simultanément plusieurs mines, à l’aide d’un seul appareil

APPLICATIONS DE L’ÉTINCELLE

exploseur. On a songé naturellement à former un seul circuit comprenant la bobine induite, et les fils conducteurs isolés reliant chaque mine à la suivante, de manière qu’il y eût une solution de continuité dans chaque amorce ; l’étincelle doit jaillir à peu près au même instant à chaque solution de continuité. Mais on a reconnu par l’expérience qu’on ne pouvait faire partir par ce moyen plus de ({uatre mines à la fois , quand on emploie la bobine de Ruhmkorff. On a cherché d’autres moyens ; M. Savare, en France , a réussi à enllammer dix mines à la fois , à 700 mètres de distance. M. Verdu, en Espagne, a enllamrné six mines et il a conclu qu’on ne pouvait guère dépasser le nombre cinq. Veut-on faire partir vingt mines à peu près simultanément , on les divise en quatre groupes de cinq. Les cinq mines de chaque groupe sont reliées les unes aux autres, de manière à constituer un conducteur unique, interrompu à chacune des cinq amorces, ayant une de ses extrémités enfoncée dans le sol, et l’autre placée près d’un pôle de la bobine. On a ainsi quatre bouts de fils que l’on tient ensemble à la main, et avec chacun desquels^on touche successivement le pôle de la bobine. A chaque contact, cinq mines font explosion et comme on peut faire cette manipulation en moins d’une seconde, les vingt explosions sont à peu près simultanées ; on n’entend guère qu’une seule détonation.

M. du Moncel a perfectionné cette méthode et sans entrer dans le détail de son commutateur , nous en ferons connaître le principe.

De l’un des pôles de la bobine A (fig. 70) part un fil M qui aboutit aux mines les plus éloignées G, et sur lequel sont embranchés les fils des autres groupes de mines, D, E, F, G. De l’autre pôle part un fil H qui aboutit à un axe métallique B, placé au centre d’nn disque de verre ou de caoutchouc durci . Sur le contour de ce disque sont des pièces de cuivre saillantes , qui communiquent respectivement aux groupes C, D, E...., par Fin-

'■m LES MEUVEILLES DE L’ÉTESCELLE ÉLECÏlUQüE.

termédiaire des fils N, N', N" Eiiriii un ressort de mê-

lai peut tourner autour de Taxe B, en touchant successivement les pièces de cuivre qui font saillie sur le bord du disque. D’après la disposition indiquée sur la figure , quand on fera tourner le ressort en sens inverse du mouvement des aiguilles d’une montre, on enflammera successivement les groupes G, D, E Si la rotation est

très-rapide , les inflammations auront lieu à des époques Irès-rapprochées, comme dans le système de M. Verdu.

A quelle distance peut-on produire l’explosion? Cette question a été étudiée en 1855 par M. Ruhmkorff et M. Yerdu dans les ateliers de Herkmann, à Paris. On formait le circuit avec la bobine de Bubmkorff et un long

Fig. 70. — Explosion de plusieurs mines.

bl de cuivre recouvert de gutta-percba. On a donné à ce lil jusqu’à 26 kilomètres de longueur, et l’étincelle se produisait très-bien : la pile était composée de deux éléments Bunsen. On a aussi essayé, dans cette série d’expériences, à remplacer la pile par une macbine de Clarke, et on eut le même succès.

M. Bréguet, en 1868, a enflammé une amorce de Paris à Rouen en se servant de son exploseur et d’un seul fil télégraphique, les communications avec la terre étant établies comme le représente la fig. 71. En 1869, M. Francisque Michel a obtenu le môme résultat entre Paris et Bordeaux. Ce sont de merveilleux résultats, qui assurent le succès de cette utile application de l’étincelle.

Les tristes nécessités de la guerre devaient trouver de nouveaux engins meurtriers dans ces terribles moyens de

Exi»losioii d’une mine par un lil Irléyraphique.

APPLICATIONS DE L’ÉTINCELLE

destruction. C est la marine militaire qui parait avoir employé les premières torpilles sous-marines. Ce sont des amas de poudre que l’on fait sauter pour anéantir les navires qui sont dans le voisinage. On s’en servit dès 1585 au siège d’Anvers en 16t>8 au siège de la Rochelle. On distingue deux sortes de torpilles, les automatiques, qui sautent au moment où un navire les choque, et les dormantes, qui font explosion au gré du chef de service. Ces dernières sont exclusivement électriques ; leur inllammation a lieu par les procédés que nous avons décrits.

Ces machines infernales ont une puissance extraordinaire. Voici ce que disait l'amiral Dahlgren, dans un rapport sur la perte d’un navire , pendant la guerre d’Amérique.

« Il y eut un choc, le bruit d’une explosion, un nuage (( de fumée à bâbord , et en moins d’une demi-minute le

(( pont du navire était sous l’eau Cinq officiers et

(( trente-huit hommes furent sauvés, soixante-deux hoiii- (( mes ou officiers ont disparu. Les survivants sont ceux (( qui se trouvaient sur le pont. )) M. Bréguet, auquel nous empruntons ces détails, raconte l’effet d'une torpille mise en expérience en 1866 dans la pièce d'eau du parc de Villeneuve-f Étang. L’eau était soulevée jusqu’à une hauteur de 60 mètres ; mais la projection se faisait sur une petite étendue, de sorte qu’à une faible distance de l’explosion, on ne courait aucun danger. Un instant avant que l’eau fût arrivée à sa plus grande hauteur, une seconde projection soulevait une nouvelle masse d’eau à une moindre hauteur. On a meme vu une troisième projection succéder à la seconde, à une hauteur moindre encore.

On emploie aussi l’étincelle électrique pour enllammer les fourneaux de mine ou fougasses que le génie dispose pour défendre l’approche d’une position retranchée, ou d’une enceinte fortifiée. La poudre est alors placée dans

* Notice sur les appareils mag né to-éh étriqués de Bréguet. 1869.

m LES MERVEÏI f.ES DE L’ÉTIINGELLE ÉLECTRIQUE.

un trou profond et recouverte de pierres. Quand l’explosion a lieu, elle projette tes pierres sur une grande étendue de terrain ; on couvre ainsi la colonne d’attaque d’une pluie de mitraille.

Nous voici bien loin des arts pacifiques, qui devraient être la seule préoccupation de riiumanité. Ah ! combien la science déplore le triste usage que tant d’hommes font des trésors qu’elle prodigue ! Puisse l’instruction répandre sur les peuples des flots de lumière, pour que leur entente fraternelle anéantisse de coupables ambitions. Hommes instruits de toutes les nations, formez une sainte ligue, pour que le fruit de vos labeurs ne soit pas avili par un coupable usage; que votre légitime autorité prévale dans le monde ; elle vous vient de Dieu et ne devrait servir qu’au bien-être de l’humanité.