LOIS

O.STÏ

l.BW

o.va

On voit par ce tableau que, dans le cas où les roues oui beau-

coup de jeu dans leur cuve, les pertes d'eau qui résultent de ce jeu occasionnent une diminution considérable dans l'ctTet utile, qai ne s'élève alors, au maximum^ qu'à 0,18 du travail absolu du moteur, quand la vitesse de la circonférence extérieure est environ de 0,50 à 0,60 de celle qui est due à la hauteur du niveau du réservoir au-dessus de la roue.

En résumé, Ton voit que ces roues sont fort désavantageuses sous le. rapport de Tefifet utile qu'elles produisent; mais il y a lieu de croire qu'en leur conservant la propriété, précieuse pour les moulins à farine , de marcher très-vite et de transmettre directement le mouvement , on pourrait les améliorer considérablement.

Gomme on en rencontre encore quelquefois , et qu'il peut être utile de savoir calculer leur effet, on se servira de la formule suivante, donnée par H. Piobert conune règle empyrique^ et qui tient compte de l'influence du jeu de la roue dans sa cuve

4,2n5Jt/E-n« R= iL- ,

dans laquelle on appelle R le rapport de reffet utile au travail absolu du moteur,

n le nombre de tours de la roue en 1',

D le diamètre de la cuve cylindrique,

D' le diamètre de la roue^

E la levée de la vanne.

Ainsi, par exemple, pour la roue de la meule n"* 3 du moulin de Basacle à Toulouse» on a n= 1,50,

D=1™,02,D'=0»,89; et si E=0» 51, Q=l-,353,H = 2-,3*f

on a d'abord

MXl,5o(M|)*Vo;5Ôl-(1.50)»

^= TW^ ^°''°^'

406 ROUBS A AXE YËRTIGAL.

el comme

l'efTet utile doit être à

L'expérience a donné 353*»». >

Quant à la vitesse correspondante au maximum (f effet» eUe peut être approximativement calculée par la formule

Ainsi, dans Texemple précédent, on aurait

«= 2,1 (?;^^yV5;5Ô= 1.55.

524. Des nouvelles roues à axe vertical^ appelées turbines, —l^ avantages importants des roues k axe vertical , leur propriété de tourner très- vite, de transmettre directement le mouvement aux meules , de marcher sous l'eau , d'occuper peu de place, ont depuis longtemps fixé Tattention des ingénieurs et celle des plus grands géomètres. Il ne sera pas inutile, sans doute, de dire en peu de mots par quelles tentatives on est passé poor arriver aux progrès actuels.

Le nom de turbines est nouveau, et a été introduit par M. Burdin, qui Ta donné à Tune des roues de ce genre qa'il a construites, et depuis on Ta appliqué indifféremment à toutes les roues à axe vertical, qui jouissent plus ou moiBS avantagevsement de la propriété de marcher noyées dans les eaux d*aval.

Tous les moteurs de ce genre peuvent être partagés en deoi grandes classes : la première comprenant les roues, qui reçoi* vexkt et laissent échapper l'eau à la même distance de l'axe de rotation ; la seconde conteiiant les roues dans lesquelles l'eau sort plus loin ou plus près de l'axe qu'elle n'y est entrés*

A la première classe se rattachent les rouets volants du midi de la France, de la Bretagne et de FA^érie, analogues à ceux dont nous avons parlé au n"" 520^ et les roues à cuve de Tou* louse et de Metz, 321. Ségncr a proposé, vers 1750, une

roue dont Buter * a domid la tliéorie, et dans laquelle l'eau était distribuée, sur la totalité ou sur certains points d'une zone annalaire concentrique i Taxe, par des tuyaux convenablement iselinéf . Mais, dans Tétude théorique qu^il fit de ce moteur, le savant gécmiètre reconnut et indiqua qû^l serait préférable de remplacer les tuyaux distributeurs par des directrices continues et contiguës, rersant Teau sur des aubes semblables disposées en sons inverse. Cette disposition, tappelée par M. Narier dans ses notes sur rarchitecturef hydrafiiique de Béfidor^ p. 4dl, doit être regardéie comme Torigine ée l'emploi des^ directrices , adaptées psrr plusienrs eonstroefeursv

Voici d'ailleurs en quels termes Euler décrit la roue iont it donne la théorie:

c Soit ** 00' Taxe tiertical autour duquel la machine doit

tourner uniformément.

Cette machine sera composée de plusieurs tuyaux semblables, qui auront chacun leur embouchure en bas, comme F, F, F, etc« , par lesquelles l'eau s'échappera, et leurs ouvertures en baut seront réunies dans Tespace Sfumn laire E, E, E.«.. Il sera bon d'enfermer tous ce0 tuyaux dans un tambour comme BBFP, d'une surface bien miie et polie par le dehors, afin que la résistance * fair n'apporte pas un obstacle seBH sible h son mouvement. Ce tambour, creux en dedans pour en diummer le poids , sera afifennî à Taxe de rotation par des» barre» transversales, afin qu'il tourne avec l'axe. Or, au-dessus de ce tambour mobile avec l'axe se trouvera le réservoir DDII.

* Mémoires de la Société de Gcsttinguef 1752> sous le nom d'Albert Euler, et Mémoires de pÂcaiémie de Berlin, 1754.

^ Pages 277 et suivantes des Mémoires de VAeadéfftie de Berlin, I75S

aussi en forme de tambour, mais qui sera immobile, n'étant pas attaché à l'axe 00 qui le traversera au milieu. Au fond de ce réservoir se trouveront plusieurs canaux If, li, ... par lesquels l'eaa sera conduite dans le vaisseau inférieur BBFF, sous une obliquité qui a été déterminée dans le problème précédent. Et si le réservoir fournit dans le vaisseau autant d'eau qu'il en sort par Ifê embouchures F, F, F,... les tuyaux du vaisseau demeureront constamment pleins d'eau jusqu'à la surface E, E, E>... et le mouvement de l'eau deviendra bientôt uniforme , pourvu que le mouvement de rotation soit uniforme, comme je le suppose, et il sera outre cela conforme aux formules qui ont été trouvées ci-dessus. »

Plus loin Fauteur ajoute :

< Donc au lieu des canaux séparés li, lî,... comme la figure 3 I les représente, il faut em*

ployer des canaux contigus représentés dans la W-L^ï figure 4, qui ne soient sé-

parés entre eux que de

^^%\\W^v\\\\\ minces diaphrag-mes K,

« « I f t * It,... et qui servent à din-

ger l'eau sous l'inclinaison requise ; de sorte que, sans les diaphragmes, il y aurait une ouverture unie annulaire qui régnerait autour du réservoir. Or, puisqu'alors l'eau tomberait verticalement par cette ouverture continue, il la faut partager par des lames minces disposées obliquement, afin que l'eau soit obligée de découler sous l'inclinaison trouvée , et pour obtenir ce but, on jugera aisément à quelle distance ces diaphragmes doivent être éloignés entre eux. On donnera donc à ces ouvertures la même largeur qu'à l'espace annulaire, ne pouvant pas lui en donner une plus grande, et puisque les diaphragmes ne manqueront pas de diminuer tant soit peu la quantité d*eau qui descend, on sera obligé ou de foire l'espace annulaire avec la largeur de ses canaux un peu plus grande qu'on ne l'aurait

trouvée par le calcul, on de donner aux diaphragmes une inclmaison un peu plus petite.

L'on remarquera que dans la figure indiquée par Euler, les directrices K, It, ont

DES TURBlI^ES. 409

une forme très-notablement curvUigne, tandis que plus loin, dans un article où il indique que l'angle que ces diaphragmes ou directrices font avec l'horizon doit être de 26^ 34', il les représente par une figure où ils ont la forme rectiligne.

La roue proposée et établie par M. Burdin, en 1826, au moulin de Pon^ibaut, département du Puy-de-Dôme, offre la plus grande analogie avec la turbine étudiée par Euler. Dans Tune et dans l'autre la hauteur du réservoir est à peu près égale à la moitié de la chute.

La turbine pour laquelle M. Fontaine-Baron a pris un brevet, le 11 mars 1839, est du même genre; mais elle présente cette différence que la zone annulaire qui contient les directrices, et celle qui forme la roue proprement dite , n'ont que très-peu de hauteur par rapport à la chute totale , et que chacun des orifices formés par les directrices est muni d'une petite vanne, dirigée dans un plan passant par l'axe de la roue. Nous en parlerons plus loin.

M. Bourgeois a établi, il y a quelques années, à Saint-Maur, une autre turbine qui se rattache à cette classe, et qui se compose simplement de surfoces hélicoldes, disposées autour d'un axe vertical. Nous manquons encore d'expériences authentiques sur cette variété.

Dans la seconde classe de turbines, qui comprennent les roues qui reçoivent et rejettent Teau, soit de Tintérieur à l'extérieur, soit de l'extérieur à l'intérieur, il faut placer :

1"* Les roues à réaction, et en particulier la roue ou volant à réaction du docteur Barker, décrite en 1792 dans un mémoire lu à la Société philosophique américaine par le docteur Waring. Ce volant se composait d'un tuyau vertical recevant l'eau par la partie supérieure, et terminé par un autre tuyau ou une caisse rectangulaire horizontale, percée vers ses extrémités et loin de Taxe, de deux trous par lesquels l'eau s'échappait en sens opposé, horizontalement et perpendiculairement au plan que contenait l'axe des deux tuyaux. Pour remédier aux inconvénients occasionnés par le poids considérable de ce volant sur son pivot inférieur, James Ramse proposa, vers le même temps, de faire arriver l'eau par-dessous au moyen d'un conduit inférieur.

Le volant hydraulique, proposé plus tard par M. Manoury-

d'Bctot, qui probablement n'aToit pa connaître les travanx det Américains, oSn beaucoup d'uialogie avec celle disposition. La turbino de M. Passot rentre dans cette variëlé.

s* Las rones à palettes planes on courbes, recevant Feau sur le contour d'une wne annulaire întérieare,et la rejetant à Texterieur, comme celle qne H. Manoury - d'Eelol étd)lil, vers 1804, au moulin de Montaiga, prSs de Gaen, laquelle a fonctionné juaqu'en 1828, et Alt l'objet d'an rapport ftivorable présenté par Caniot à l'A* cadémie, le 21 juin rsia. Celle roue rece- Tail l'eau en dessons par un conduit souterrain et sur toutel'étendue de son contour intérienr. Son fond supérieur, en forme de cloche, soutenait les aubes, et était iixé sur l'arbre vertical, qui transmettait le mouvement. ËUe marchait noyée dans les eaur d'aval.

Cette disposition générale a été conservée par H. Combes dans Is turbine qu'il a présentée, en 1839, à l'erposition de Tindustrie.

Cette variété comprend aussi la turbine établie, en 18S7, i Pont-sur-rOgnon, département de la Haule-Saflne, et qui est le type de celles auxquelles H. Fourneyron a donné son nom, el dont nous parlerons au numéro suivant.

3" Les- rov^ à poire, décrites par Belidor(lnr6ff8 (le son ardii-

DBS TURffiLNfiS. 411

tectuoe hydraulique)» qui reçMvent Fean dans une enveloppe annulaire Ironçonique fixe,, portent des palettes hélicoldes, dîs^ posées sur un noyau tronçoniqoe, et laissent échapper l'eau vers le eentre.

La danaide de M. Haaoiirj»-d'Eetot est une modificaftion de-ce système. On sait qu^elle ftrt l'objet d'un rapport favorable lu, le 23 août idia» à rAcadèmie des sdeneesi par Garaot.

4<' Enfin IL Poncelet a aussL proposé j en 18S6, remploi d'une noue & aub^ courbes» reeevani^ l'eau sur tout ou partie de son contour extéiri^ir au moyen di& vénielles et de directrices, et la versant à rintérJeur. Plusieurs roues de ce gente sont établie» dan&le Midi»,et pi-^: :i rulièrement à Toulouse.

Nous nous bornerons ici à parler des moteurs sur leaqnel» dest expériences aulhenlicpies. et exaetee ont été exécutées, et nous commencerons pat 1». turbine de M. louirneyron; mais auparavant nous dirons quelqjues mots de certaines roues basées sue des principes analogues»

52tf . Des roues à augets (m ai aiabeg cfmrhes\ è asos fwrizanM'j dam Isaqwlkr^ feat» est introduiu par la ovrconfétmoé intérknm. ^ L'idée d/intfoddire L^eav dons tes roues l^draoliques à axe horiacHital par 1& smtface intérirare que forment leurs augeb ow leurs, aubes n'est pas nouvelle ,< et die a été présentée à âififerse& époques.

H existait autrefois dans les galeries du Conservatoire un Boodèle de roue à angets luroposë par H. de Tbiviile, et qui est décrit dans te: tome XXII de» Aanmles^ des. ofts et numufactuns d'OreiUy (30 messidor an xns).

Beauceop plus tard^ en 184-9, M.. Etienne de Cansen^Moni^oî-* fier a présenté à. l'Aiaidéiinei des sciences un mémoire sur des looes à aubes* courbes k axe taerizontal otD à axe vertical qu'il appelait turbines rurales , et qui , par un tuyau dirigé vers la ctrconférence inttrieure de lasrs aubes courba, reeevatent Teau <|ui s'écbappait parla cireonférence extérieure.

En combinant convenablement et conformément aux principes exposés au n' 208 la direction de l'eau affluente, sa vitesse, cette des premiers éléments des aubes, la vitesse de Ta roue ef la dicectloa des derjuers éléments de ces aubes ipar rapport à

la circonférence extérieure^ l'on pourrait, comme pour les autres turbines, parvenir à atténuer beaucoup les pertes de force vive à rentrée et à la sortie de Teau*; mais Fauteur ne parait pas s'être beaucoup préoccupé de ce point de vue de la question et s'est principalement attaché à construire très-simplement.

M. de Ganson fit connaître à la même époque les résultats des expériences au frein qu'il avait exécutées, non-seulement sur des modèles d'assez grandes dimensions, mais encore sur des roues appliquées soit à une papeterie, soit à une scierie.

Le résultat général des expériences exécutées en juillet 1B47 sur une roue de ce genre , marchant avec une chute de 2">,00, a indiqué que le rendement de ces roues, de construction simple et économique, pouvait s'élever à 0,55 ou 0,60 du travail absoln du moteur, soit quand leur axe était horizontal, soit quand il était vertical.

Une roue du même genre, à axe horizontal, établie pour faire marcher une scierie, avec 6",00 à 6", 50 de chute, et une autre, destinée à une papeterie, avec une chute de 9",00 environ, paraissent avoir donné un rendement voisin de 0,60 & 0,65, en admettant que le coefficient de la dépense d'eau par le déversoir établi pour le jaugeage fût égal & 0,40.

Plus récemment, M. Girard a appliqué une disposition analogue à diverses roues à aubes à axe horizontal, dans lesqueUes il introduit l'eau par la circonférence intérieure, soit d'un seul côté, soit des deux côtés opposés, par un ou deux conduits courbes.

L*on remarque dans cette disposition que la roue n'a que deux mètres environ de largeur et que les conduits d'arrivée de Feau obligent à donner au courant à peu près huit mètres de largeur. Ce moteur, pour lequel on disposait d'une chute de 1°',60 et qui était projeté pour une force de 60 chevaux, aurait pu, je crois, être remplacé avec avantage et avec plus de simplicité dans la construction , par une turbine d'un des systèmes précédemment indiqués.

L'emploi des vannes intérieures paraît avoir donné [lien i quelques inconvénients par suite de la difficulté de les visiter et de les graisser.

* Voir le Traité des moteurs hydrauUques, de M. Annengaud aine. — PL ^'