CHAPITRE III

Les ConcoDrs ie Comensatioii ponr les températiires ïBstitDés mr la Classe d'Indastne et de Comnerce de la Société des Arts

de Genève, en 1883-1884 et en 1885-1886.

§ 1. Ppoi^rAinnies des concours. — Iiist«»llartioiis«

L'idée première d'un Concours de compensation pour les températures revient à M. Ekegrèn. Cette idée avait été accueillie avec faveur par le professeur Emile Plantamour; il l'avait étudiée et le résultat de ses réflexions se trouvait consigné dans une note manuscrite que, peu avant sa mort, il avait remise k l'un de ses collègues.

La Commission nommée par la Classe Id'Industrie et de Commerce pour s'occuper de l'organisation du Concours, d'accord avec Emile Gautier, le successeur de Plantamour à la direction de l'Observatoire, était présidée par M. le professeur M. Thury, qui présenta un rapport circonstancié sur ce sujet à la Section d'Horlogerie de la Classe d'Industrie et de Commerce. Cette Commission ne crut pas pouvoir mieux faire que d'adopter, presque sans changements, les dispositions auxquelles Plantamour s'était arrêté.

Je crois utile et intéressant de reproduire ici les principaux passages

du rapport susmentionné de M. le professeur Thury, qui expose clairement le but poursuivi par la Classe d'Industrie et de Commerce en instituant le premier concours, lequel fut suivi deux ans après d'un concoui-s établi sur des bases analogues, sinon identiques :

« Le but essentiel du concours spécial ouvert par la Classe est de réunir les éléments nécessaires pour élucider la question, jusqu'ici incomplètement résolue, de l'influence précise des variations de température sur la marche des chronomètres, et de^ moyens à mettre en œuvre pour diminuer le plus possible cette influence.

« On sait que, dans l'année 1833, le célèbre horloger E.-J. Dent, de Londres, résuma dans une règle simple les nombreuses observations

qu'il avait eu l'occasion de faire ou de conualtre sur les iri'égularit accideotelles que présente la marche des chrouomètres soumis k d températures très variées,

a Ud chronomètre saas compensation peut toujours être réglé poi une température déterminée quelconque, mais il cessera de l'être toute autre température. Si l'on adapte à ce chronomètre un balauci à compensation, il deviendra possible, en ajustant la' compeusati< d'une manière convenable, de régler exactement le chronomètre poi deux températures données quelconques, mais l'observation montre qi le réglage parfait n'existera plus pour toute autre température. L erreui'S de marche seront alors soumises aux deux règles suivantes fo mulées par Dent :

it 1. Entre les deux tempéi'atures pour lesquelles il a été réglé, chronomètre avance.

« 2. Au-dessus et au-dessous de ces températures, le cbronomèti retarde.

a A partir de l'époque indiquée ci-dessus, c'est-à-dire depuis cinquau ans. Dent lui-même, puis beaucoup d'autres horlogers, et quelques-ui d'entre les plus célèbres, ont multiplié les tentatives faites dans le bi de rendre la marche des chronomètres constante à toute températur Ils ont étudié d'abord les chronomètres de marine, pour lesquels question offrait le plus d'importance ; puis les chronomètres de poche, c les rectifications de marche par le calcul ne sont pas admissibles.

« Cependant, malgré la très grande somme d'ingéniosité dépens* par les artistes, malgré les résultats excellents qu'ils ont obtenus dai un certain nombre de cas, la question est restée à l'ordre du jour, e par conséquent, elle ne saurait être considérée comme résolue.

« Ce fait résulte évidemment de ce que les causes multiples de Tant malle de Dent ne sont pas entièrement connues; ne pouvant prendre I mal par sa racine, on a imaginé des compensations secondaires empir quee, sans aucune certitude que les mêmes résultats, ou de raeilleuri ne puissent être obtenus par des moyens plus simples.

u La connaissance exacte des causes permettrait d'assigner les i-emi des les plus divei-s et les plus simples pour chaque approximatio demandée, et fermerait en même temps la carrière k ces rechercha faites au hasard, dans lesquelles tant de ressources sont inutilemer

« Dans l'état actuel de la question, ce qui semble pouvoir contribue le plus à la détermination exacte des causes de l'anomalie de Dent, c'et la connaissance précise de faits bien constatés sur le chiffre de l'erreu de marche à toutes les températures, ce chiffre étant mis en rappoi avec les circonstances particulières relatives au balancier, au spiral, €

aux moyens divers mis en œuvre poui- la correction. Ces données serviraient de bases pour le raisonnement et de contrôle pour les théories.

« C'est dans les vues énoncées dans les lignes qui précèdent que le concours actuel a été institué ; il doit être avant tout un concours d'études et de recherches, propre à faire avancer l'art de l'horlogerie dans notre pays. On aura égard d'une manière spéciale, dans l'attribution des récompenses, aux efforts qui auront été faits pour atteindre le but essentiel que la Classe s'est proposé. Dans l'appréciation particulière de la marche des pièces, on tiendra compte essentiellement du degré d'approximation avec lequel l'anomalie de Dent aura été corrigée, le premier rang appartenant, aux pièces oîi la valeur moyenne de cette anomalie sera minimum, entre les limites de température des épreuves. Les deux températures pour lesquelles la pièce doit être réglée exactement peuvent d'ailleure être quelconques, entre les limites -f- 5° et -f- 35*», sans dépasser ces limites. •>

Après cet exposé de motifs, vient le plan d'organisation du Concoui*s dont je réserve l'étude pour le paragraphe suivant. Je veux seulement mentionner ici le premier point réglé par la Commission et statuant que :

« Il sera construit, pour être installée à l'Observatoire, une étuve spéciale, permettant de maintenir durant plusieurs jours consécutifs une température constante donnée, pouvant être choisie à volonté entre les limites de + 5" et de + 35" centigrades. »

Les appareils installés à l'Observatoire pour servir d'étuve et de glacière et que nous avons mentionnés précédemment {p. lu, 16 et 18), quoique remplissant très bien les buts pour lesquels ils avaient été construits, étaient insuffisants pour satisfaire aux conditions posées pour ce nouveau concours spécial.

Il fallait un appareil qui pût remphr à la fois les rôles d'étuve et de glacière et fournir, sans variations sensibles, pendant une durée de plusieurs jours, une température quelconque comprise entre + 5**et + 35** centigrades.

Une commission nommée par la Section d'Horlogerie pour s'occuper de cette question trouva un appui financier précieux auprès de la Société auxiliaire des Sciences et des Arts. Elle fit confectionner aux ateliers de la Société genevoise pour la construction d'instruments de physique un appareil spécial destiné à remplir le double but poursuivi.

Cet appareil est un meuble à tiroirs, une sorte de commode, mesurant 1"* de long, O'^.TO de large et O'^.TS de haut. Il est placé sur quatre pieds de façon que le fond en soit à 0™.80 au-dessus du sol. Les tiroirs, au nombre de cinq, ont un fond en toile métallique de manière que la

température soit maintenue uniforme dans tout l'intérieur du meuble. La surface extérieure de la commode est en bois, mais intérieurement cinq de . ses faces sont constituées par une double paroi en cuivre dont les plaques sont à O^.lO.rune de l'autre. Ces faces forment ainsi un réservoir où, grâce à une canalisation spéciale, l'eau, prise à ime température quelconque, peut circuler. Un bec de gaz placé sous la commode permet de chauffer à volonté l'eau de la partie inférieure du réservoir et d'amener ainsi l'intérieur de la commode à la température voulue. Cette température est d'ailleurs observée au moyen de trois thermomètres placés à différentes hauteurs dans l'appareil. La face antérieure est fermée par deux fortes portes en bois de chêne qui, ouvertes, permettent la manœuvre des tiroirs et l'inspection des thermomètres.

Ce meuble destiné à renfermer les pièces remises au concours devait subir des températures diveres et être placé en même temps à portée de la pendule de l'Observatoire qui sert à la comparaison des chronomètres. Il fut installé, avec tous ses accessoires de tuyauterie, dans la petite salle de l'Observatoire, appelée saMe des chronomètres où se trouve la pendule de Kutter ainsi que le coffre-fort renfermant les pièces qui subissent toute l'année les épreuves réglementaires.

Les températures auxquelles les chronomètres étaient soumis étaient de 5% 10% 15**, 20**, 25% 30*» et 35*». La salle des chronomètres se trouvait à une température de 15° à 18°. Dans ces conditions, les températures élevées s'obtenaient facilement au moyen de la flamme de gaz. L'eau qui entrait dans le réservoir de la commode était en effet l'eau de la canalisation de la Ville de Genève, eau du Rhône qui, durant les deux concours, ouverts dans les mois d'hiver, se trouvait à une température assez basse. Il était plus difficile d'obtenir la température de W. On y parvint cependant en réglant convenablement l'arrivée de l'eau, alors à , 6** environ, et en la dosant de manière à compenser la température plus élevée de la salle.

Pour les périodes où les chronomètres devaient être observés à la température de 5*», il fallut refroidir artificiellement, au moyen de glace, l'eau introduite dans le récipient-enveloppe et renouveler incessamment cette eau refroidie. Ce travail fut excessivement pénible et astreignant pour le personnel de l'Observatoire, durant le concours de 1883-1884, parce que des essais préliminaires n'avaient pu être faits avec l'extension voulue, vu la date tardive à laquelle le meuble avait été livré à l'Observatoire.

Pour le concours subséquent, les circonstances avaient été améliorées. On avait établi dans la chambre au-dessus de la salle des chronomètres, un réservoir où l'eau du Rhône arrivait directement et où elle était re-

froidie par l'introduction de blocs de glace. On disposait alors d'un liquide à 2* ou 3**, dont l'arrivée dans l'enveloppe métallique de la commode était réglée par un robinet. On obtint ainsi, dans l'hiver de 1885 à 1886, la basse température de 5*" beaucoup plus constante et sans autant de peines que deux ans auparavant.

Notons encore ici que tous les essais faits pour obtenir un appareil permettant de régler automatiquement la température de la commode furent absolument illusoires, soit durant le premier concours, soit plus tard. Il fallut faire des observations constantes aux thermomètres et ce n'est que ce réglage incessant et astreignant qui a permis d'obtenir, pour la température, des moyennes de périodes assez précises.

§ 2. Prentier concsours national de compensation pour les

températures (1883-1884).

Le programme de ce concours, publié au mois de juin 1883, fixait son ouverture au 15 décembre de la même année. Ce concours, appelé aussi concours spécial de réglage aux températures, s'adressait aux seuls horlogers suisses. Y étaient admis tous les chronomètres réglés en Suisse moyennant quMls fussent déposés à l'Observatoire conformément aux usages des concours annuels ordinaires. Il était prévu des récompenses consistant en prix en espèces accompagnés de diplômes. Les récompenses devaient être décernées suivant un ordre de classement à fixer par le directeur de l'Observatoire et dont nous nous occuperons tout à l'heure.

Les dispositions du Concours^ fixées par la Commission dont nous avons parlé précédemment d'après les indications laissées par. Plantamour, dispositions relatives à la nature et à la durée des épreuves, étaient formulées de la manière suivante dans le rapport de M. le professeur Thury :

« Afin d'éliminer l'influence des variations accidentelles de marche, chaque chronomètre sera observé à une même température durant cinq jours consécutifs.

« On élèvera la température successivement de cinq en cinq degrés, depuis + 5° jusqu'à + 35°, en maintenant chaque température constante pendant cinq jours consécutifs, puis on abaissera la température de la même manière, et par les mêmes intervalles, depuis + 35*» à -|- 5*». Enfin, on portera de nouveau la température de -f 5° à -f- 35^, cette fois, sans s'arrêter aux températures intermédiaires. La série totale sera ainsi composée de quatorze périodes de cinq jours chacune.

« Entre chacune des périodes de cinq jours et la période suivante, ou laissera un jour d'intervalle, durant lequel aucune observation ne sera "enregistrée. Ainsi Tétuve pourra être amenée sûrement à la température nouvelle, et les chronomètres pourront atteindre une plus grande stabilité de marche.

« Les chronomètres de marine étant observés seulement dans la situation horizontale et le cadran en haut, il en sera de même des chronomètres de poche, qui seront maintenus invariablement dans cette même situation.

« Chacun des chronomètres se trouve exposé à la même température à deux époques différentes, et durant deux périodes de cinq jours, dont la date moyenne sera la même pour toutes les pièces. Mais on calculera séparément les résultats de la série montante et ceux de la série descendante, afin de mettre en évidence le degré d'exactitude avec lequel chaque pièce reprend la même marche.

« Il résulte des données précédentes que la durée totale des épreuves sera de quatre-vingt-trois jours, comprenant quatorze péi'iodes de cinq jours et treize jours intercalaires.

« Des bulletins de marche seront délivrés par l'Observatoire, avec les annotations nécessaires, et aux mêmes conditions que pour les chronomètres de marine. »

Conformément à ce programme, 62 pièces furent déposées jusqu'au 15 décembre à l'Observatoire. Les épreuves commencèrent le 17 décembre, après qu'on eut accordé un jour de repos aux chronomètres pour s'acclimater à la température de leur enveloppe. Les quatorze périodes de cinq jours augmentées d'un sixième jour intermédiaire firent durer le concours jusqu'au 9 mars 1884.

Je vais tirer maintenant les éléments du compte rendu du concours, soit du rapport présenté à la Classe d'Industrie et de Commerce par mon père, le 21 avril 1884, soit du remarquable et volumineux travail de mon ami, M. Gustave Cellérier \ alors astronome-adjoint à l'Observatoire, sur les résultats du concours.

Le nom de période fut conservé à la durée de cinq jours pendant lesquels les chronomètres étaient observés à une même température, le G""' jour, yowr intermédiaire, ne comptant pas dans les calculs. On donna de plus le nom de série h l'ensemble des deux périodes correspondant à la

Gustave Cellérier. Concours national de Compensation de Chronomètres pour les températures. Méthode de classement^ calcul des bulletins et étude numérique de l'erreur secondaire de compensation. Publié par le Journal suisse d^horlogerie, <3enève 1885.

même température, périodes disposées symétriquement, en cequi concerne les intervalles de temps, par rapport à la période du milieu (35'). Pour cette période-là, la série concorde avec la période parce qu'il n'a été tenu compte dans aucun des calculs des marches observées durant la dernière période, à cause de la transition brusque de la température basse de la 13"^ période, à la température élevée de cette 14"= période.

La méthode de classement établie d'avance par le directeur de l'Observatoire, d'accord avec M. Cellérier, devait être basée sur des considérations qui différaient forcément de celles adoptées lore des concours de réglage ordinaires. Elle comportait quatre critères dont un seul, Y écart moyen de la marche diurne^ nous est déjà familier.

Je crois bien faire de citer ici textuellement ce que M. Cellérier dit à ce propos dans le paragraphe de son travail intitulé : Considérations qui ont servi de bases au classement du Concours (p. 11 et 12 du mémoire cité).

« Dans la recherche des points de yue à considérer pour le classement du concours, il importait de n'admettre à priori aucune loi pour les variations de la marche avec la température. Nous verrons dans la suite que les résultats obtenus ont justifié cette manière de voir.

« Il était également nécessaire de ne négliger, pour le calcul des points de classement, aucun des faits mis en évidence par les marches inscrites, à l'exception cependant de celles de la dernière période à 35**, qui, succédant brusquement à une période à 5**, pouvaient donner des résultats ne concordant pas avec la perfection générale de la pièce.

« Le premier point de vue à examiner était la manière dont la pièce conserverait la même marche pendant la suite des cinq jours de chaque période ; on pouvait se demander si la fréquence des changements de température n'exercerait pas une influence sur la régularité de la marche, ainsi que la température elle-même. Ces influences se faisant sentir sur Yécart mx)yen de la m>arche diurne^ il fallait faire entrer en ligne de compte, pour le classement, cette dernière quantité.

« A priori, il semblait impossible que deux périodes de même température, mais séparées entre elles par des périodes de températures différentes, pussent avoir des marches égales, à cause d'une accélération générale dans la marche de la pièce et aussi à c luse de l'influence de la température sur cette accélération même. De là la détermination d'un écart qui a été appelé Vécart mx>yen des périodes isothermes, et qui mesure l'inégalité moyenne des marches des périodes qui sont à la même température.

« Après avoir éliminé le mieux possible cette cause, en prenant pour chaque température la moyenne des deux périodes isothermes, on devait

rester en présence de sept marches diflférentes, correspondant aux sept températures progressives de 5'^ à 35^ Quel parti devait-on tirer de ces marches Jppur le classement V Supposer une loi à priori et voir la manière dont le chronomètre la suivrait, semblait fort admissible. La loi n'était point difficile à établir, car elle est admise pour les montres marines et s'emploie couramment sur mer. Cette loi, qui a vu le jour sous le nom d^inégalité de Dent, est précisée en astronomie nautique de la manière suivante :

« Si Von tracela courbe dont les abscisses sont les températures et dont les ordonnées sont les marches correspondantes, cette courbe est une parabole.

« Par la méthode des moindres carrés, on aurait pu calculer pour chaque chronomètre une telle parabole, se rapprochant le mieux des observations. L'erreur secondaire du chronomètre eût été mesurée par la Hèche maximum de cette parabole, et cette valeur eût été un des éléments du classement. Une telle méthode, reposant sur la formule qui sert h calculer l'heure à bord d'un grand nombre de navires, n'aurait rien eu d'extraordinaire.

« Cependant, ne croyant pas qu'il y eût une raison théorique quelconque pour que des métaux différents, tels que l'acier et le palladium, eussent une même loi simple de variation dans leurs coefficients physiques, et ne désirant pas trancher à priori une des questions que le concours avait pour but de rechercher, je n'ai voulu attribuer aucune portée générale à la loi de la marche représentée par une parabole.

« Pour cela, j'ai supposé que la courbe de la marche du chronomètre était de forme quelconque. Entre 5** et 35% cette courbe est coupée en deux parties par l'ordonnée du milieu, à 20* d'abscisse. On peut calculer pour 'chaque demi-courbe l'ordonnée moyenne, l'élever sur l'abscisse moyenne à 12° \/'2 pour la première demi-courbe, et à 27** V2 pour la seconde. Les deux points déterminés par les extrémités de ces ordonnées sont des espèces de centres de gravité de chacune des demi-courbes ; leur jonction par une ligne droite donne ce que nous pouvons appeler la ligne de compensation moyenne. Cette droite représente sensiblement la courbe de la marche qu'aurait le chronomètre si son erreur secondaire disparaissait, c'est-à-dire si les coefficients physiques des métaux de réglage du chronomètre étaient doués de variations exactement proportionnelles à celles de la température entre 5** et 35**.

« L'inclinaison de cette ligne droite représente alors l'erreur de compensation qui subsisterait pour ce chronomètre idéal que nous venons de définir. Cette quantité, sous le nom de coefficient de compensation moyenne, est un des écarts dont il est tenu compte dans le classement.

« Nous venoDS d'assimiler la ligne de compensation moyenne à la courbe de la marche d'un chronomètre idéal dépourvu d'erreur secondaire. Il résulte de là que, dans cette dernière quantité, l'erreur est représentée pour chaque abscisse par la différence entre l'ordonnée de^ la courbe vraie et l'ordonnée correspondante de la compensation moyenne. Menant des ordonnées égales à ces différences pour les abscisses corres* pondantes, et joignant par un trait continu les extrémités de ces ordonnées, on détermine la courbe de Verreiir secondaire^ c'est-à-dire la courbe qui donne la loi de la variation de cette quantité pour le chro-^ nomètre considéré. La moyenne arithmétique des longueure des ordon^ nées de cette courbe est ce que nous appelons V écart ynoyen de la compensation moyenne. C'est là le quatrième élément de classement. »

Les quatre critères ainsi définis, il s'agissait de déterminer les limites que les écarts ne devaient pas dépasser pour l'obtention des bulletins.

Pour Yécart moyen de la marche diurne on avait décidé de prendre 1^5 comme valeur de la limite, afin de ne pas empêcher des pièces d'ordre^ moins parfait de participer au concours. C'était la limite fixée par le Règlement officiel de l'Observatoire pour les bulletins de marche sans mention. Mais, en récapitulant les résultats du concours, il se trouva que l'écart ne dépassait pas 0^7 pour aucun des chronomètres, aussi la limite fut-elle fixée à la moitié, à O'.Tô, correspondant à la valeur prévue par le même Règlement pour les bulletins portant la mention d'une marche très satisfaisante.

La limite de Vécart moyen des périodes isothermes avait été fixée k 5^0. Elle fut conservée, le plus grand écart de cette nature, résultant des calculs, s'étant élevé à4^2.

Les écarts-limites pour les deux derniers critères n'avaient pu être déterminés d'avance. Ils devaient résulter des indications fournies par lé concours lui-même. Ces données ont fait choisir 0^30 comme limite du coefficient de compensation moyenne et P.25 comme limite de Vécaf^t moyen de compensation moyenne.

Puis, de même que pour le classement des chronomètres dans les con* cours ordinaires de la Classe d'Industrie, on attribua à chacun des écarts un nombre de bons points égal à 100; ce qui, dans le cas du concours de compensation, fournissait un total général de 400 bons points,, représentant la marche irréalisable d'une pièce idéalement parfaite. Le calcul des bons points se faisait d'ailleurs de la manière suivante : Appelant a, b, c et d les quatre écarts exprimés en centièmes de seconde, on pouvait représenter les nombres de bous points correspondant à chacun d'entre eux par les quatre différences :