LE FREIN RÉGULATEUR A AIR

Le treuil du ballon captif est incontestablement une des plus remarquables pièces mécaniques de tout le système; aussi le décrirons-nous avec quelques détails. — Avec ses deux roues d'engrenage qui mesurent 5'", 50 de diamètre, il ne pèse pas moins de 42000 kilogrammes. Son diamètre est de l m ,70. Il est creux intérieurement et n'est pas monté sur un axe. 11 est formé de cinq manchons en foule de 2 mètres de longueur, de m ,03 d'épaisseur et de 0"',05 aux brides(fig. 21, p. 42). C'est par ces brides queles manchons de fonte sont attachés par 52 boulons de 0™,05 de diamètre.

Les cinq manchons de fonte ainsi réunis forment un vaste cylindre dont la surface a été parfaitement aplanie. On y a glissé des anneaux à la surface extérieure desquels se trouvent les spires. Ces anneaux, au nombre de 10, sont également en fonte; ils ont été adaptés sur le cylindre de fonte; ils sont assujettis entre eux comme des manchons d'embrayage et se; maintiennent ainsi les uns les autres. Le treuil monté présente donc extérieurement l'aspect d'une vaste bobine, dont la surface est creusée de spires où le câble vient s'enrouler. Il y a autour du treuil 108 tours de spires. Ces spires sont décroissantes comme le câble lui-même. Le treuil est boulonné à ses extrémités aux grandes roues d'engrenage. Il se trouve monté sur deux tourillons portés sur deux paliers de bronze. Ces paliers sont

fiu's à deux poutres de bois que soutiennent des murs de maçonnerie.

Les chaudières sont installées au nombre de deux à quelques mètres de distance derrière le treuil; elles sont remarquables par leur grand diamètre ; elles ont ainsi une capacité qui leur permet de contenir un grand volume d'eau. Cette masse d'eau fournit la quantité de vapeur que les machines consomment pendant leur marche. L'une des chaudières a été construite par la maison Durenne, l'autre par les usines et chantiers d'Argenteuil. Toutes deux sont semblables. Leur diamètre est de l m ,60; elles ont pu être timbrées à une pression effective de 10 kilogrammes. Sous une telle pression l'effort de traction sur le câble ne serait pas inférieur à 25 0(10 kilogrammes.

Les machines placées devant le treuil le mettent en rotation par l'intermédiaire de pignons dentés qui actionnent les roues d'engrenage. Elles ont quatre cylindres et sont disposées pour aller à grande vitesse. Chacune des machines a deux cylindres à angle droit de m ,26 de diamètre et de m ,50 de course. Pour augmenter la régularité du mouvement, quand une machine a ses manivelles dans une position, l'autre machine a les siennes dans une position intermédiaire, de sorte que le mouvement de rotation est d'une constance presque absolue. Les machines sont de 500 chevaux. Elles sont munies d'une coulisse de changement de marche permettant également la détente. Mais la manœuvre est tellement simple qu'il n'y a pas lieu de s'en servir.

Nous devons faire remarquer que les machines sont à travail intermittent. Quand le ballon s'élève dans l'atmosphère, ii fait tourner le treuil autour duquel s'enroule le

câble, et transforme les machines en pompes foulantes. L'air aspiré extérieurement par les pistons ainsi mis en marche, tendrait à être refoulé dans les chaudières, mais il s'échappe par un tuyau spécial et est employé à faire fonctionner un appareil des plus ingénieux que M. Henry Giffard a désigné sous le nom de frein régulateur à air.

Ce mécanisme représenté par la figure 28 (page 53), est adapté à l'un des tourillons du treuil représenté à gauche de notre dessin. L'air refoulé par les machines pendant l'ascension du ballon arrive par le tuyau B et pénètre dans un cylindre C qui porte des ouvertures latérales par lesquelles l'air peut s'échapper. Un piston évidé se meut dans ce cylindre ; il porte des ouvertures rectangulaires qui correspondent avec les premières. On peut au moyen de la manivelle M faire avancer ce piston et offrir un accès plus ou moins grand à la sortie de l'air. Ceci posé, voici comment fonctionne l'appareil. Le tourillon du treuil en tournant pendant l'ascension, imprime un mouvement de rotation à la visV; celle-ci fait avancer l'écrou R, qui vient butter le levier EG; ce levier tourne surun axe G en soulevant son contre-poids H, et ferme peu à peu en faisant tourner le piston les ouvertures latérales du cylindre C.

Arrivé à l'extrémité de son ascension, l'aérostat s'arrête peu à peu, insensiblement, sans mouvement brusque qui, à la longue, endommagerait le câble. Cet arrêt se fait automatiquement, à tel moment voulu de l'ascension.

La partie mécanique de l'installation du grand ballon captif, peut être considérée comme un modèle de sûreté, de solidité, d'élégance ; nous en représentons l'ensemble ci-contre (fig. 22). Au premier plan on voit le mécani-

cien qui fait monter ou descendre l'aérostat, en ouvrant l'un ou l'autre des deux robinets placés à portée de sa main. Les deux chaudières sont représentées dans le tond du dessin.

L'APPAREIL A GAZ HYDROGENE

Les anciens aéronautes qui utilisaient la méthode de production de l'hydrogène par voie humide, se servaient habituellement d'appareils qui représentaient grossièrement ceux que les chimistes utilisent dans les laboratoires. Un ou plusieurs tonneaux contenaient du fer et de l'eau, on y versait l'acide sulfuriquc nécessaire pour déterminer la formation de l'hydrogène 1 . La réaction, d'abord trop tumultueuse, devenait d'autant plus lente que le sulfate de fer prenait naissance avec plus d'abondance, le métal s'encroûtant en quelque sorte du sel formé; après le dégagement du gaz, une épaisse cristallisation s'amoncelait au fond des récipients, et souvent il fallait les briser pour en retirer le résidu. Cette méthode était grossière.

M. Gil'fard, après l'avoir utilisée lui-même, en a immédiatement saisi les inconvénients. Il a compris que pour obtenir, par cette réaction, un dégagement abondant et continu d'hydrogène, il fallait éliminer, au fur et à mesure de sa naissance, le sulfate de fer résidu de l'opération et mettre sans cesse en présence de nouveaux éléments de la production du gaz.

M. Henry Giffard a construit, en 1877, un premier ap-

1 V'o y . Appendice, noie C, page 63.

Fig. 22. — Les machines, le treuil et If

chaudières du grand ballon captiC à vapeur.

pareil de production de l'hydrogène par voie humide. Nous le décrirons d'abord, car il nous servira à faire comprendre, en peu de mots, celui qui est installé actuellement dans la cour des Tuileries.

La figure 25 est la reproduction exacte et complète de ce premier appareil. Le générateur A est la pièce essentielle du système. C'est là que l'hydrogène prend naissance. La tournure de fer est introduite à l'aide du plan incliné B que l'on peut à volonté faire basculer.. Elle tombe dans le large conduit C, disposé comme le gueulard d'un haut fourneau, et mis à l'abri de l'air extérieur par une fermeture hydraulique mobile que l'on soulève au moment du remplissage à l'aide d'une corde enroulée dans la gorge d'une poulie D. La tournure de fer remplit l'espace intérieur du vase A jusqu'à une plaque inférieure percée de trous et formant double fond. L'eau mélangée d'acide sulfurique arrive par le tube E à la partie inférieure du vase A. Elle s'y élève et dissout avec énergie la tournure ; l'hydrogène produit se dégage avec abondance et s'échappe par le tube G. Le sulfate de fer en dissolution s'écoule par le tube en U, H, et se déverse par une canalisation LLL dans le baquet M. L'eau chargée d'acide sulfurique soulève par bouillonnement la tournure de fer, et les éléments de la réaction se trouvent constamment en contact si intime que la production du gaz, à poids égal de substances, est trente fois environ plus considérable'que dans l'emploi des appareils ordinaires. Le vase A où s'opère la réaction est intérieurement garni d'épaisses feuilles de plomb sur lesquelles l'acide est sans action, la réaction peut être des plus énergiques sans qu'il puisse en résulter aucun inconvénient. Telle est

en quelque sorte l'âme du système, mais on va voir que pour en assurer le fonctionnement régulier, il a fallu le compléter par toute une série de dispositifs ingénieux et bien étudiés.

L'acide sulfurique amené dans des fûts est déversé dans le réservoir 0. Une pompe P le fait monter dans un

Fig. 24. — Détails des vases h et V et des mesureurs d'eau et d'acide c' et c 1 de la Ggure -5.

Fig. 2ij. — Détails du vase V de la figure 23.

bassin supérieur Q pourvu d'un flotteur qui en indique constamment le niveau.

Un tube inférieur muni d'un robinet doré, afin d'éviter les morsures du liquide corrosif, conduit l'acide sulfurique dans un vase oblong b. L'eau de la ville est amenée de la même façon dans un vase semblable b'. Deux flotteurs interceptent d'eux-mêmes l'écoulement des liquides quand ils ont atteint un certain niveau : ces flotteurs se soulèvent avec les liquides et quand les vases sont pleins,

LE GRAND 1ULL0X CAPTIF A VAl'EUK. 19

ils ferment l'ouverlurc des tuyaux au moyen de soupapes qu'ils font agir par l'intermédiaire de leviers articulés. Par une disposition Irès-élégante, si l'eau vient à manquer, le flotteur à eau, en s'abaissant, agit par une tige sur le flotteur à acide, et détermine la fermeture du tube adducteur de ce dernier liquide. On voit que tout fonctionne automatiquement avec la plus grande régularité.

L'acide passe du vase b dans le vase c et l'eau dans le vase c' ; ces liquides se déversent dans ces récipients par des robinets avis dont on peut régler le débit. Les vases c et c sont munis à leur partie inférieure d'un ajutage à section invariable. En réglant l'écoulement des liquides dans ces vases, de manière que leur niveau reste constant, on est assuré ipic le débit par l'ajutage inférieur est parfaitement régulier (lîg. 24). Des vases c et c' l'eau et l'acide arrivent par l'intermédiaire de deux entonnoirs fixés à deux tubes en U, dans le cylindre E, intérieurement garni de chicanes qui faisant tomber les liquides alternativement à droite et à gauche en opèrent le mélange intime. L'acide sulfuiïque et l'eau arrivent ainsi en proportions déterminées dans le récipient A où s'opère la réaction comme nous l'avons indiqué précédemment. Deux manomètres m m' indiquent, le premier, la pression dans l'intérieur du vase A, le second, la résistance du frottement déterminée par l'écoulement du liquide dans le lubeE (fig. 25).

L'hydrogène formé s'écoule par le tube G. 11 se rend dans le laveur U. Le gaz s'échappe à travers une série de tubes percés de trous et immergés dans l'eau; il traverse ainsi de bas en haut le liquide qui lui-même tombe méthodiquement en pluie à la p a rtie supérieure de l'appa-

rcil et se déverse au dehors par le tube p contourné en forme de U.

Après avoir passé par le laveur, l'hydrogène traverse le dessiccateur S. C'est un grand cylindre rempli de chaux vive qui arrête la vapeur d'eau entraînée, ainsi que l'excès d'acide qui a pu échapper à l'action du laveur. Le gaz arrivé à la partie inférieure de ce dessiccateur traverse une plaque percée de trous au-dessus de laquelle on a entassé la chaux. Un manomètre différentiel n, signale les obstructions qui peuvent se faire et auxquelles ou remédie facilement en rixejardant la chaux vive par des ouvreaux que l'on dégage à la partie inférieure de l'appareil (fig. 25).

Du dessiccateur S, le gaz passe par le tube K dans le réfrigérant T. 11 circule dans un tube contenu au milieu d'un cylindre formant un espace annulaire extérieur sans cesse traversé de bas en haut par un courant d'eau froide. Le gaz arrive enfin par le tube Y dans une cloche de verre V, contenant un système nouveau et ingénieux qui permet d'en mesurer le débit. C'est un large tube de cuivre, disposé verticalement et dans lequel on a pratiqué une mince fenle latérale. Ce tube renferme une soupape cylindrique creuse S (fig. 25) très-légère qui peut y glisser de haut en bas et de bas en haut sans aucun frottement contre les parois. Elle est en un mot absolument libre. Quand le gaz arrive dans le tube, il soulève cette soupape et s'échappe par la fente latérale ; il la soulève d'autant plus que le dégagement est plus abondant: la hauteur de fente démasquée se trouve être la mesure directe du débit. Dans ce même vase V, est installé un hygromètre à cheveu k et un thermomètre ; plongés dans le gaz même,

ils en indiquent l'état de sécheresse et de température. On y pend aussi une feuille de papier de tournesol bleu qui montre que le gaz n'est pas acide.

L'hydrogène se dégage enfin par le robinet r (iig. 25) ; le robinet r', placé à côté de celui-ci sert à faire les prises d'essai. Les expériences ont démontré que le gaz offre à peu de chose près la densité théorique, et que sauf des traces inappréciables de subslances étrangères, il est aussi pur qu'il est possible de l'obtenir dans une opération industrielle.

L'appareil à gaz que nous venons de décrire a fonctionné à plusieurs reprises à l'usine Flaud et Cohendet en 1877 ; il a servi au gonflement de plusieurs aérostats qui ont élé conduits en ascension libre.

Le nouvel appareil que M. Henry Giffard a construit dans la cour des Tuileries pour le gonflement du ballon captif est représenté par la figure 20. 11 ne diffère du précédent que par ses proportions beaucoup plus considérables et par le perfectionnement de la plupart de ses organes. Cet appareil peut produire 2000 mètres cubes d'hydrogène à l'heure.

L'acide sulfurique apporté dans des tonneaux qui contiennent 3000 kilogr. de ce liquide est déversé dans un réservoir K où il s'écoule par un tuyau souterrain dans un bassin circulaire F. Un injecteur à vapeur l'élève dans le réservoir supérieur Q, d'où il pénètre dans le générateur À. Les compteurs de débit M et M' déversent par des fentes latérales l'eau et l'acide, qui se mélangent ainsi dans des proportions déterminées et réglées : R représente le laveur à eau, S l'épurateur à chaux, T le réfrigérant, V le compteur du volume écoulé précédé d'un appareil U où le

«m abandonne les dernières traces de poussière de chan\ ; r est le robinet de prise d'essai, r' celui de gonflement; une soupape de sûreté est comprise entre les deux.

Ou a consommé pour le gonflement du ballon captif, qui a été opéré par M. Giffard avec le concours de M. Corot, ingénieur de la maison Flaud et Cobendel, 190 000 kilogr. d'acide sulfuriquë à ^2" (acide des chambres de plomb) et 80 000 kilogr. de tournure de 1er.