CHAPITRE i

Moteurs à tem. — Mrtemr* byJraaliqHes. — Cla*t41ealU» •les mmUmi à vapear. — liaeoaMlhre*. — Systèmes Avers. — Neavelles

La mécanique industrielle qui formait un des plus grands caractères de l'Exposition de 4855 a excité l'intérêt d'un nombre toujours croissant de visiteurs, et, je puis le dire, des visiteurs le plus désireux de s'instruire. La collection des appareils était magnifique. Elle offrait un inépuisable sujet d'études aux ingénieurs et aux mécaniciens de tous les pays. On n'irait peut-être pas trop loin en affirmant qu'entre les parties les plus merveilleuses de l'Exposition, la galerie des machines est celle qui a obtenu le plus de succès. H n'y a pas à s'en étonner : il s'agit ici du côté le plus grandiose et le plus caractéristique de l'industrie contemporaine. C'est par la puissance des agents qu'il a su mettre en œuvre que notre siècle se distingue de tous les âges antérieurs dans la tradition du travail humain. Avant de nous occuper de celles de ces machines qui reçoivent le mouvement, et qu'on appelle outils ou métiers, voyons d'abord les moteurs eux-mêmes, c'est-à-dire les mécanismes d'où part l'impulsion.

Les moteurs à feu, dont nous nous occuperons principalement, ont gagné un très-large terrain dans l'attention publique depuis vingt à vingt-cinq années. Le temps n'est

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pas loin où l'on rangeait les questions relatives à ces puissants engins dans le domaine des matières purement techniques , et exclusivement réservées aux hommes spéciaux. Aujourd'hui, chacun aime à entendre parler des conditions générales que doivent offrir ces appareils, et surtout des prodiges qu'ils réalisent et des perfection* nements qu'ils peuvent recevoir. Par suite des triomphes qu'a obtenus la vapeur, nous vivons, pour ainsi dire, en elle, nous nous mouvons par elle. Chaque jour, sur les rails des chemins de fer, sur les navires qui sillonnent les mers ou les fleuves, nous lui confious notre exislence. La vapeur contribue à produire presque tous les objets dont nous nous servons. Menacée ou non dans son avenir par d'autres forces plus mystérieuses qui aspirent à la remplacer, la vapeur est du moins encore, et probablement pour de longues années, la véritable souveraine de l'espace et du temps. Les moteurs électriques ne font que de naître, ou plutôt ils sont, comme on le verra plus loin, dans cette phase d'enfantement qui ne permet guère de déterminer leur rôle; ils demandent seulement qu'on dresse leur acte de naissance ; nous n'y manquerons pas , et nous enregistrerons avec soin les faits que l'Exposition a mis en relief. Ce concours aura montré quel est, en ce moment, l'état de la science par rapport à l'emploi des forces de l'électricité. On doit considérer la date de 4855 comme un point de départ d'après lequel on pourra aisément calculer les progrès ultérieurement accomplis. — Quant aux moteurs hydrauliques, ces premiers instruments dont l'homme s'est servi pour faire agir une force naturelle, celle de l'eau, sur les pièces d'un mécanisme, on doit dire qu'ils se sont notablement développés durant les dernières années. La turbine a été une excellente création dans le

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domaine des instruments de ce genre dont l'Exposition universelle contenait d'ailleurs de remarquables modèles. Néanmoins, les progrès de la mécanique hydraulique ne sauraient guère compter auprès des envahissements quotidiens que les appareils à vapeur effectuent au sein de nos ateliers.

Toujours semblables dans leur principe, les machines à feu offrent, comme l'œil le moins exercé a pu s'en convaincre à l'Exposition, des variétés infinies dans leurs formes, dans la disposition de leurs organes, dans les détails de leur mécanisme. Le trait qu'on y rencontre généralement, c'est un cylindre alésé où glisse un piston sur les faces duquel la vapeur vient exercer sa pression. Ce piston imprime un mouvement qui, de proche en proche, communique une vie artificielle et une réelle force à tous les organes appelés à remplir une fonction. Rien de plus curieux que la docilité de la vapeur dans les constructions actuelles : elle obéit aux moindres caprices des ingénieurs. Voyez comme on tourne et retourne les machines en tous sens : les unes occupent un vaste espace, les autres sont extrêmement resserrées. Il y en a qu'on met la tête en bas; d'autres sont couchées et repliées sur elles-mêmes ; d'autres semblent étendre les bras comme pour saisir la main qui les dirige. L'homme joue avec elles, qu'on nous permette cette comparaison, comme avec ces pauvres chiens qu'on qualifie de savants, et à qui la science a souvent coûté si cher; mais la machine, de même qu'un animal impatienté, se révolte quelquefois ; et si elle surprend son maître en défaut, elle vient lui rappeler cruellement que sa soumission a des bornes. Les différences introduites dans la construction des machines ont entraîné avec elles des dénominations diverses, ou plutôt des classifications qui

reposent tantôt sur le mode d'action de la vapeur, tantôt sur la disposition des principaux organes mécaniques. C'est ainsi que nous avons des machines dites à basse, à moyenne ou à haute pression; des machines avec ou sans condensation de la vapeur, avec ou sans détente, etc. ; ou bien encore, des machines à cylindre vertical ou à cylindre horizontal, et des machines oscillantes.

Tous les genres figuraient à l'Exposition. On y apercevait même quelques modèles de machines immédiatement rotatives dont nous devons tout de suite dire un mot, afin de n'avoir plus à y revenir. Ces appareils rejettent tous les organes intermédiaires qui dans nos machines à vapeur sont mis en jeu avant qu'on obtienne le mouvement rotatif; ils n'ont pas le cylindre dont nous parlions tout à l'heure. L'idée, comme on le voit, recherche la simplicité : la machine ainsi dégagée de ses accessoires aurait l'avantage de prendre fort peu de place. Mais, jusqu'à ce jour, sans parler d'autres inconvénients, on perd au moins autant de force pour effectuer le mouvement direct qu'on en consomme avec les combinaisons en usage. C'est encore une question de savoir si la méthode dont nous parlons pourra être perfectionnée au point de devenir véritablement pratique. — On pense bien que nous ne prétendons pas aborder ici l'étude détaillée des conditions particulières à chaque espèce de machine ; nos lecteurs ne veulent pas faire un cours de technologie ; ils veulent surtout envisager les mécanismes divers dans leurs effets les plus saillants, et les apprécier par le résultat qu'ils donnent. Aussi la division que nous adoptons n'aura-telle point un aspect technique ; nous en choisirons une qui repose sur des différences sensibles à tous les yeux. Voici donc trois classes d'appareils : les machines entraînant à leur suite des véhicules chargés de marchandises

ou de voyageurs, c'est-à-dire les locomotives; les machines appelées locomobiles, posées sur des roues et pouvant aisément être portées d'un point sur un autre et employées là où se présente un travail à exécuter ; enfin les machines à poste fixe, comme celles dont nos ateliers sont remplis. Il serait superflu d'expliquer que les machines placées sur les bateaux à vapeur sont des machines fixes.

Avant de considérer les principaux modèles construits dans ces genres divers, il nous paraît essentiel de consigner ici quelques remarques générales destinées à simplifier l'examen comparatif des engins provenant des différents pays. Et d'abord, si nous trouvons quelques tentatives nouvelles dans les applications de la vapeur, le trait le plus saillant des constructions ne consiste pas, à l'heure qu'il est, dans ces innovations mêmes ; il provient plutôt du perfectionnement apporté aux organes des machines, des accroissements que leur puissance a reçus. Au point où en sont les choses, on pourrait presque dire qu'on a poussé l'art de la construction à ses dernières limites, en vue d'utiliser le plus fructueusement possible les forces de la vapeur. D'un autre côté, l'on s'est efforcé, avec une infatigable activité, de diminuer le combustible nécessaire pour alimenter les machines. Un fait plus important a été mis en évidence à l'Exposition de 1855, à savoir : le progrès accompli par les constructeurs sur le continent européen. Les Anglais ont été nos maîtres dans cette branche de l'industrie moderne. Sans doute une large part revient à notre pays dans les premières découvertes qui avaient ouvert de^ horizons nouveaux, mais l'Angleterre nous avait devancés de bien loin dans le champ des réalisations. Aujourd'hui, la distance a été regagnée; elle l'a été non- seulement par la France, qui s'est placée

en première ligne, mais encore par d'autres peuples du continent. Grâce au rapprochement que les chemins de fer opèrent entre les nations, grâce aux études faites à Londres lors de la grande manifestation de 1851, les connaissances mécaniques se nivellent chaque jour davantage entre les pays civilisés. De même que l'égalité des prix, en ce qui concerne les denrées de consommation, tend de plus en plus à s'établir sur les différents marchés, de même l'art de construire les engins mécaniques tend à monter partout au même niveau. Il nous faudra revenir et insister sur cette idée en parlant des outils mis en jeu par les moteurs, et qui ont reçu des agrandissements prodigieux et les applications les plus variées. Pour le moment cette observation concerne les machines à vapeur de tous genres, et notamment les locomotives que d'incessants efforts tendent à perfectionner. Ces gigantesques moyens d'abréger, de supprimer les distances sont établis dans des conditions tout aussi magistrales, tout aussi satisfaisantes sur le continent qu'au delà du détroit. On les exécute à Paris, au Creuzot, dans l'Alsace, en Belgique, en Autriche, en Prusse et dans plusieurs autres États de l'Allemagne, aussi bien qu'à Londres, à Manchester et à Newcastle-sur-Tyne. Nous en avons eu les preuves dans les appareils exposés qui étaient assez nombreux.

La locomotive, comme on sait, a été créée en Angleterre; c'est un fait également bien connu aujourd'hui qu'un ingénieur français dont le nom a été mêlé à beaucoup de grandes entreprises dans notre pays, M. Seguin aîné, a eu le mérite de perfectionner singulièrement cet appareil en inventant la chaudière tubulaire qui a pour effet de développer la surface de chauffe, vraie base delà puissance d'action. Parmi les constructeurs étrangers,

nous trouvons en Angleterre plus d'un nom illustre : M. Robert Stephenson, dont les traditions de famille sont si intimement liées à l'histoire des chemins de fer ; M.Crampton, de Londres, à qui on doit l'idée d'agrandir le diamètre des roues pour activer la vitesse, et qui avait rendu ce développement possible en plaçant les roues motrices à l'arrière de la chaudière; M. William Fairbairn, de Manchester. Citons, sur le continent européen, la Société John Cockerill, de Seraing, près de Liège (Belgique) ; M. Borsig, de Berlin (Prusse) ; M. Emile Kessler, d'Esslingen (Wurtemberg) ; M. Georges Egestroff, de Linden (Hanovre) ; la fabrique de machines des chemins de fer de l'État à Vienne (Autriche), etc. Tous les établissements français qui construisent des locomotives étaient représentés dans le Palais de l'Industrie. La maison Cail exposait à la fois une locomotive nouvelle et une ancienne locomotive système Crampton, qui venait étaler là de longs états de services et témoigner de la solidité avec laquelle elle avait été montée. Les travaux sont dirigés dans l'usine Gail par un ingénieur fort habile, M. Houel, regardé à juste titre comme un des premiers constructeurs du temps. Le Creuzot a envoyé une locomotive gigantesque sur laquelle nous aurons à revenir, et qui aété fort remarquée. Il en est de même d'un modèle construit par M. Ernest Gouin, de Paris, d'après le système de MM. BlavieretLarpent. Cette machine promet d'atteindre une vitesse prodigieuse. Voici une autre locomotive destinée aux transports de moyenne vitesse, sortant de l'usine de M. André Kœchlin à Mulhouse. Les ateliers du chemin de fer d'Orléans avaient à l'Exposition deux belles locomotives de M. Charles Polonceau, l'une pour les trains à grande vitesse, et l'autre, que les connaisseurs ont surtout appréciée, pour les trains de marchandises. Il y avait aussi là une locomotive articulée du système de M. Arnoux.

Il imperte de caractériser les traits propres à quelquesuns de ces appareils. Quoique la plupart des locomotives mentionnées soient établies d'après des données d^jà connues, sauf quelques modifications de détail, quoiqu'on général, elles se distinguent seulement par l'art avec lequel elles sont généralement construites, quelques-unes procèdent d'idées et de méthodes particulières. Ainsi nous avons rencontré le système Grampton ; mais, comme il date déjà de quelques années, nous avons dû nous borner à en déterminer les traits essentiels. Quant au système pour lequel MM. Blavier et Larpent ont pris un brevet d'invention, il suffisait d'en indiquer le but, l'expé* rience n'en ayant pas encore été faite. Ce n'est pas une petite entreprise, ajoutons-le, que de vouloir opérer le remorquage des trains de voyageurs et des trains de marchandises les plus lourds , avec des vitesses régulières de 80 à 100 kilomètres à l'heure et dans des conditions de stabilité encore inconnues. Aussi, en précisant de cette façon l'objet du système de MM. Blavier et Larpent, nous hâtons-nous de dire qu'il est sage de suspendre son jugement jusqu'à ce que leur locomotive ait fonctionné régulièrement sur quelqu'un de nos chemins de fer- Une autre innovation, celle d'un ingénieur autrichien M. Engerth, nous semble appeler, au contraire, quelques explications immédiates, parce qu elle est encore assez récente et qu'elle a été largement expérimentée. Le système de M. Engerth a pour objet de faciliter le passage dans les courbes de très-petit rayon, comme on est parfois contraint à en décrire, surtout dans les pays de montagnes. De plus, il permet aux trains de chemins de fer de gravir des pentes très-roides. On doit le reconnaître d'abord, M, Engerth a eu réellement de la har*

diesse; en augmentant le nombre des roues motrices au moyen d'un engrenage, il a osé essayer ce qui pouvait paraître contraire aux données du raisonnement. Quoique ce soit là le côté faible de son système, quoique cet engrenage soit exposé à des frottements qui rendent douteuse la possibilité d'un long service, on doit convenir que M. Engerth a réussi; sa machine a permis d'exploiter certains chemins de fer que les appareils ordinaires n'auraient pu desservir avec les pesants trains de marchandises. Sa méthode est un perfectionnement notable apporté à celle qui avait triomphé au concours ouvert par le gouvernement autrichien en 1851, pour la construction de locomotives à petite vitesse douées d'une force exceptionnelle. Ces machines étaient demandées en vue des exigences particulières au chemin de fer de Vienne à Trieste, qui n'a pu franchir les montagnes du Sommering qu'au moyen de courbes très-prononcées et de pentes très-rapides. Le système Engerth a pour caractères principaux de faire porter une partie du poids de la machine sur le tender, et de rapprocher davantage les roues les unes des autres, surtout celles de l'avant, en les couplant et en les mettant en communication les unes avec les autres à l'aide de diverses combinaisons spéciales. Le nom donné parfois à ces machines en indique l'agencement : on les nomme machines à trains moteurs et mobiles. Dès que l'on ne redoutait plus ni les courbes ni les pentes, il fallait de toute nécessité augmenter la souplesse et la force des appareils. Comment M. Engerth y est-il parvenu? Une explication un peu technique devient nécessaire; mais elle sera courte, et nous nous efforcerons de la rendre claire pour tout le monde. Pour obtenir la souplesse, M. Engerth relie, au moyen d'une cheville d'attelage, les deux châssis dont sa machine est composée,

l'un placé sous la chaudière et l'autre appartenant au tender. Grâce à cette disposition, les deux châssis sont articulés horizontalement au point de réunion, et ils se prêtent aux exigences des courbes tout aussi bien que si la machine et le tender étaient isolés l'un de l'autre. Quant à l'accroissement de force nécessaire pour franchir des rampes comme celle du Sommering, et qui sont inconnues en France, M. Engerth ne devait éprouve* aucune peine à le réaliser dès qu'en étendant sa chaudière sur le tender, il avait augmenté la surface de chauffe et par conséquent la production de puissance. Il pouvait dès lors utiliser une adhérence dépassant celle obtenue avec six roues couplées.

Comme exemples de ce système, nous avons eu deux grands appareils exposés, l'un par l'établissement belge de Seraing et l'autre par l'établissement français du Creuzot. Seraing avait l'avance sur nous dans ce genre de construction ; car toutes les machines du Sommering, à l'exception de quelques-unes sorties des ateliers d'Esslingen, ont été construites dans cette usine. C'est là même, on peut le dire, que le système est né, M. Engerth y ayant dirigé la construction de ses premiers appareils. Les deux puissantes machines dont nous parlons en ce moment sont destinées l'une et l'autre aux transports à petite vitesse; elles diffèrent seulement dans les détails. Celle du Creuzot, commandée par la compagnie du chemin de fer de Paris à Lyon, ne devant pas franchir des obstacles aussi difficiles que ceux qui attendent la machine belge sur le chemin de Vienne à Trieste, n'avait pas besoin d'une égale puissance ; mais on a profité des dispositions du système Engerth pour obtenir une large surface de chauffe, ce qui est toujours très-utile dans les locomotives. On n'a jamais trop de vapeur ; on est tou-

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jours maître de n'user que partiellement de celle qu'on a. La machine de Seraing est pourvue de huit roues motrices ; celle du Creuzot n'en a que six. On se rendra aisément compte de la différence existant entre les deux appareils, quand on saura que la surface de chauffe est de 161 mètres dans la locomotive du Creuzot, et de 190 mètres dans la machine de Seraing. Avec ses 161 mètres de surface de chauffe, l'appareil français pourra remorquer un poids brut de 400 tonnes ou 400,000 kilogrammes sur des pentes de 8 millimètres par mètre. Lie railway du Soiçmering compte des pentes de 25 millimètres. Quoique douée d'une puissance plus grande, la machine de Seraing ne pourra pas y traîner un poids égal à celui que la locomotive du Creuzot remorquera sur le chemin de Lyon.

Les deux usines d'où viennent ces belles locomotives sont placées dans des conditions analogues très-singulières et sur lesquelles quelques détails seront lus, sans doute, avec intérêt. Le Creuzot et Seraing forment un assemblage d'établissements industriels. Installés l'un et l'autre sur des gîtes houillers, ils renferment d'abord des puits profonds d'où s'extrait le charbon de terre. Ds comptent ensuite de nombreux fours à coke, des hauts fourneaux, des forges, des ateliers de construction de locomotives et de divers appareils mécaniques. Ds ont l'avantage d'avoir à peu de distance ou de pouvoir se procurer aisément le minerai nécessaire à la fabrication de la fonte. En outre, ils sont très-favorisés en ce qui concerne les voies de communication. Sous ce rapport, cependant , l'avantage appartient peut-être à l'atelier belge. Cet établissement touche d'un côté à la Meuse, et de l'autre au chemin de fer de Bruxelles à Aix-la-Chapelle, qui va joindre, comme on sait, celui de Liège

LA SCIENCE ET l'UTOOSTOIE. lST

à Namur. Ainsi, grâce à ces deux lignes, Seraing se trouve en contact avec presque tous les chemins de fer du continent européen. Lorsque nous visitions il y a quelque temps cette grande usine, nous admirions comment une locomotive peut sortir des ateliers à pleine vapeur et se rendre directement sur le railway où elle doit fonctionner. Le Creuzot l'emporte sur Seraing par d'autres côtés, notamment par l'étendue de ses opérations. Ce vaste clan, qu'on a qualifié, avec une certaine justesse, de principauté industrielle, et dont la population, arrivant aujourd'hui à 14,500 âmes, a doublé depuis 1847, occupe 7,000 ouvriers dans ses murs et 2,500 au dehors. Seraing n'a en tout que 6 à 7,000 ouvriers. Si les deux usines construisent à peu près un nombre égal de locomotives par année (de 50 à 60), le Creuzot s'attaque à des genres de construction plus variés. Nous parlerons plus loin d'une machine pour bateau à vapeur exposée par l'usine française; nous pouvons dire dès ce moment que le Creuzot se distingue de l'usine belge par l'importance des appareils qu'il fabrique pour la navigation maritime ou fluviale. — Un trait mérite encore d'être mentionné dans l'exposition du Creuzot, à savoir: un assortiment de curieux produits métallurgiques qui permettaient de suivre le fer dans toutes les phases de sa fabrication. A côté des échantillons de minerais, de houille, de coke, on voyait des échantillons de fonte et de fer de toutes qualités. On contemplait dans cette exhibition, avec plus d'intérêt encore, les revêtements en fer de ces batteries flottantes qui ont obtenu de si beaux succès à Kinburn. A peine si les boulets russes produisaient sur leurs flancs solides une impression sensible au doigt. Notre industrie métallurgique, si dignement représentée à l'Exposition, pour les ouvrages de cette

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espèce, par l'usine du Creuzot et aussi par celle de MM. Petin et Gaudet, à Rive-de-Gier, a montré quelle force de résistance elle sait donner à ses fers*