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OBSERVATIONS

Expériences XVIII et XIX. Inclinaison plus forte au sommet qu'en bas. Voie parfaitement droite. Les rails étant bien secs et en bon état , six waggons chargés entraînent six waggons vides sans exiger l'emploi des freins ; mais en hiver les résistances sont à peine vaincues.

Expérience XX. Inclinaison irrégulière. Grande courbe dans la voie. On y fait toujours monter sept waggons vides par sept waggons pleins, et on emploie toujours le frein de la grande poulie ou des waggons dans quelques parties.

Expérience XXI. L'inclinaison n'est pas uniforme. Grand arc dans la voie au milieu. Ordinairement sept waggons pleins montent sept waggons vides , et il y a un grand excédant de force.

Expérience XXII. Inclinaison presque uniforme. Voie droite. Ordinairement sept waggons pleins montent sept waggons vides, et il y a un grand excédant de force.

on •hecvet, ou petitu L cs sheeves, ou poulies qui doivent soutenir et diriger le cordage , ont pouU "*' plusieurs formes. Lcs unes ont des gorges étroites ,Jig. 71 , 73, 74 , 78 ;

les autres sont des cylindres terminés par des rebords ,Jig. 75 , 77 , 94 ; il y a aussi des cyliudres verticaux , et des poulies placées obliquement dont l'axe n'est pas horizontal y fig. 82.

Toutes ces poulies eu bois ou en fonte roulent sur des axes fixes en fer forgé de 1 5 à ao millimètres de diamètre ; elles ont , sous le cordage , de

o m . 18 à o m ,/iO c. de diamètre : on les place à 6 et 8 mètres de distance. V ■ W ... » '" '

ii. Les sheeves diminuent le frottement de la corde, et l'empêchent de s'u-

ser aussi promptement ipic si elle traînait sur le sol : elles servent aussi à guider le cordage dans l'axe de la voie , lorsque les ruils sont disposés en ligues courbes , et par conséquent empêchent la force motrice de tirer les waggons de côté.

Ces poulies éprouvent un frottemeut de rotation d'autant plus petit que le diamètre du fond de la gorge est grand par rapport à celui de l'axe ; et comme on ne peut diminuer ce dernier au-dessous de la grosseur nécessaire pour porter le poids de la poulie et de G à 8 mètres de corde qui est f . de 33 à 4o k., on augmente le plus possible le diamètre de la poulie. Mais,

d'uu autre côté, il faut que les poulies ne touchent ni les waggons qui passent au-dessus d'elles , ni le terrain qui est au-dessous , ce qui limite leur diamètre à o B ,4o ou û m ,45 c. distance ordinaire entre le terrain et le dessous des waggons.

On a cependant essayé d'augmenter ce diamètre en abaissant le centre près du terrain que l'on creuse pour laisser tourner les parties inférieures de la poulie; mais, cette petite fosse est bientôt remplie d'eau et de terre, et on est forcé d'entourer le bas de la poulie pour l'en préserver y fig. 7 1 . i> - 1 Les cordes sont des parties essentielles du mécanisme des plans inclinés.

Leur diamètre varie de o",o55 à o B ,o6 ; leur poids de 1 k.5o à 3 k.5o par mètre, et leur tension de 5oo k. à 1G00 k. Frottement <in cor- Le frottement des cordes sur les poulies est une résistance importante à connaître. Si le contact n'avait lieu qu'eu un seul point , le frottement serait semblable à celui des roues des waggons sur les rails. Mais il résulte de la forme des poulies que la corde , dout toutes les parties ont la même vitesse , touche à la fois les rebords et le fond de la gorge qui ont des vi-

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différentes ; il y a donc frottement ordinaire sur quelques points de la corde.

Dans l'évaluation qu'en a faite M. Wood, il y a compris celui des axes des poulies et des tambours , et la force nécessaire pour plier la corde qui enveloppe.

Pour déterminer toutes ces résistances ensemble , M. Wood pose l'équation du mouvement des trains descendant et montant sur un plan incliné self- acting, en faisant abstraction des différentes positions delà corde; il la met à peu près sous cette forme :

-| M + m + (itl) + c|'

M, étant le poids des waggons chargés descendant , m, celui des waggons vides montant ,

R, le poids de toutes leurs roues cousidérées comme cylindres pleins , P, celui de toutes les poulies et du tambour, considérés de même, C, celui delà corde,

£ , l'espace parcouru pendant le temps f , g, la gravité,

le coefficient du frottement total des waggons , F', les frottemens de la corde, des axes des poulies, cl tambour, etc., etc. 7 la pente du plan incliné.

Ensuite faisant sur la descente des trains plusieurs observations qui lui donnent E et r, il en déduit la valeur de F'

Cette résistance est supposée agir dans la direction de la corde ; M. Wood la rapporte à la circonférence des axes en la multipliant par la moyenne des rapports des diamètres des poulies et de leurs axes calculée proportionnellement aux pressions respectives; et il trouve, d'après neuf expériences, qu'elle varie entre le { et le 5 du poids total de la corde , des poulies et des tambours.

D'autres ingénieurs, MM. Locke et Stephcnson, ont fait quelques expériences directes sur le frottement des cordes ; ils ont fait descendre sur un plan incliné des chariots vides qui entraînaient diverses portions de cordes ; lorsque la longueur était telle que la vitesse était à peu près uni-

forme , ils en concluaient que le frottement de la corde et des waggons tiaii égale à la composante de leurs poids parallèles à la longueur du plan; le frottement des waggons étant connu d'ailleurs, il était facile d'avoir celui de la corde. Mais ils n'ont donné ni le diamètre de la corde tuise en expérience, ni celui des axes et des poulies, ni le poids de ces dernières ; on remarquera que cette manière de procéder à la détermination du frottement, suppose qu'il augmente bien plus que la vitesse, puisqu'on admet que le mouvement devient uniforme.

En mesurant le frottement à la circonférence des poulies , quatre expér riences ont donné des coefficients compris entre le ^ et le 7; du poids de la corde seule. Mais ce frottement dépend aussi du poids des petites poulies, qu'on peut supposer, sans grande erreur, égal à celui de la corde : il convient donc de l'évaluer en fraction d'une pression double, et alors les coefficiens ci-dessus deviennent ^ et Si on rapporte le frottement à la circonférence des axes des poulies, il faut multiplier ces nombres par ta (rapport ordinaire des diamètres ), et ils deviennent ^ et 7.

Il est remarquable que MM. Stephenson et Locke aient trouvé un plus grand frottement, quoique leurs expériences ne comprennent pas des résistances qui se rencontraient dans celles de M. Wood, telles que la raideur delà corde , le frottement des tambours.

M. Walker, d'après deux expériences qu'il a faites aur le frottement des cordes mesuré à la circonférence des poulies, l'estime au — de leurs poids sans y comprendre celui des poulies.

D'après ces résultats qui diffèrent entre eux , et que l'on ne doit considérer qne comme des aperçus , on pourrait peut-être supposer que la résistance des cordes et de leurs appareils , mesurée à la circonférence des petites poulies, c'est-à-dire dans la direction de la force qui tire les waggons, est le f, d u poids de la corde des sheeves et des poulies, le rapport des diamètres des poulies et des axes étant d'environ ^ .

•Les cordes rompent fréquemment, et on cherche à prévenir les accidens qui en peuvent résulter. Il n'y a aucun moyen de retenir les waggons descendans, si ce n'est le freiu des roues; mais il y en a pour empêcher les trains montans de reculer.

i° On accroche à l'arrière du dernier waggon deux morceaux de bois de 2«,oo de longueur et o n , 10 d'équarissage, terminés par une pointe de fer qui traîne sur le plan incliné quand le chariot monte , et qui s'enfonce de plus en plus dans le terrain dès qu'il recule.

a° Ces deux pièces de bois sont quelquefois assemblées avec des barres

de fer en croix de Saint- André, et forment une espèce de châssis qui suit le dernier waggon 84.

5° Aux plans inclines des souterrains de Liverpool , on emploie deux gros coins de bois garnis de bandes de fer plat. Us ont la forme de l'angle curviligne compris entre les roues et les rails; liés ensemble par des traverses, ils forment un traîneau glissant snr les rails et qui suit le dernier waggon auquel il est attaché; aussitôt que le waggon recule, le traîneau s'arrête, les coins se trouvent pris et serrés entre les roues, elles rails s'opposent à In descente du chariot yfig. 83.

Lorsque les waggons chargés doivent remonter le plan incliné, il faut une force motrice , et c'est presque toujours la vapeur qu'on emploie. Voici en quoi consiste le mécanisme ordinaire.

Un tambour de i-,5o à 4»,oo de diamètre et i-,5o de longueur, selon la longueur de la corde, est placé à une petite distance du sommet du plan iuc\\oé,fig. 96. L'axe horizontal perpendiculaire à la direction des rails, est assez élevé pour que les waggons puissent facilement passer sous le tambour.

Le tambour est enarbré avec une roue dentée dans laquelle engrène un pignon dont l'axe, qui porte un volant et un frein, est mu par la manivelle d'une machine à vapeur.

Le tambour peut tourner autour de son axe circulaire d'un bout à l'autre, ou glisser parallèlement à sa longueur : leur mouvement de rotation est solidaire ou indépendant, selon que des dentelures fixées d'une part au tambour et de l'autre à son axe sont engagées ou dégagées. Le tambour glisse sur l'axe à volonté au moyen d'un levier manœuvré par un homme.

Disposition des rails en supposant que le chemin de fer n'exige qu'une voie ; Jlg. go. i° En bas du plan incliné deux voies pour la station et le croisement des waggons ; a» une seule voie sur le talus du plan jusqu'au sommet ; 3° deux voies sur le palier entre le sommet du plan et la machine, dont l'une légèrement inclinée dans le sens du plan, et l'autre de niveau,

Manœuvre. Les waggons chargés étant à la station du bas ainsi qu'une des extrémités de la corde , on attache celle-ci aux vaggons , le tambour est engagé avec son axe, on fait marcher la machine à vapeur, le tambour tourne , se garnit de corde, et les waggons montent ; arrivés au sommet , on décroche la corde, la vitesse acquise achève de les faire avancer sur le palier dans la voie droite, où ils restent jusqu'à ce qu'ils continuent leur voyage.

Mécanisme

Dii|M»iiion de» rtil».

Manœuvre.

Si le*

5o CHEMINS DE FER.

Pendant que les waggons chargés ont monté , les waggons vides ont été amenés jusque sous le tambour ; de là ils sont poussés à bras sur la station du palier dans la voie gauche, qui, pour faciliter ce mouvement, a nne légère inclinaison vers le plan > lorsqu'on a décroché la corde des waggons chargés qui viennent de monter, on l'accroche aux waggons vides. Ou dégage le tambour du mouvement de la machine à vapeur, on pousse les waggons vides sur le plan incliné , la gravité les entraîne , le tambour tourne librement autour de l'axe fixe, et les waggons descendent avec la corde.

Si l'activité du commerce exige qu'il y ait deux voies , on emploie deux tambours correspondant à chaque voie; ils tournent dans le même sens r mais une des cordes passe en dessus des tambours et l'autre en dessous, de sorte qu'une corde monte tandis que l'autre descend. La disposition des rails est la même que celle employée dans le système self-acting t Jig. 93.

Au lieu des deux tambours , on peut , comme au plan self-acting , employer une grande poulie mue par une machine à vapeur , au moyen de roues d'augle. Ce mode, plus simple et plus économique , exige que le frottement de la corde autour de la roue surpasse l'excès de poids des waggons chargés sur les waggons vides , puisque dans le cas contraire la roue tournerait sans entraîner le cordage ni les waggons.

Si l'inclinaison du plan et le poids des waggons vides descendans sont tels que ces waggons ne puissent entraîner le cordage après eux, on ajoute au mécanisme précédent une grande poulie placée sous la station inférieure du plan , enveloppée d'une secoude corde dont une extrémité est attachée à l'arrière des waggons mou tans et l'autre à la tête des waggons vides ; de celte manière, la machine à vapeur agit sur les waggons qui doivent descendre, elles tire en basj ce qui a lieu alternativement sur chaque voie,

n dïnk™t\?n^Ji~ ^ n s y sl ^ mc 8 l )eu P res semblable est employé pour monter et descendre, simultanément ou séparément , les waggons pleins et vides sur le plan incliné du chemin de Sainte-Hélène et du grand tunnel de Liverpool , fig. 98. Une corde saus fin , que nous considérons à partir du point O, est placée au milieu d'une des deux voies , pénètre sous terre , va en M, et enveloppe jusqu'en K une partie de la gorge supérieure d'une poulie B à deux gorges et de 5 m ,oo de diamètre ; de K elle passe en R dans la gorge supérieure de la poulie Cà deux gorges et de a», 10 de diamètre ; de R elle va en S, fait le demi-tour S 1 de la poulie D de même diamètre que C ; de I revient eu N et G dans les gorges inférieures des poulies C et B , en coupant dia-

SEPTIÈME LEÇON. 5i

gonalement sa première directiou enveloppe la poulie B de G en T , passe à la surface du terrain , suit le milieu de la seconde voie , rentre sous terre au bas du plan , pour en sortir de nouveau après avoir fait le demi-tour H P de la poulie A de 3^,00 de diamètre, et revient enfin rejoindre le point O.

Cette corde saus fin , dont la longueur varie avec l'humidité de l'atmosphère et avec l'usage, est maintenue dans un même degré de tension par un contre-poids E qui peut descendre dans un puits ; au moyen de la poulie verticale U, il agit sur le centre de la poulie D , laquelle, fixée sur un chariot roulant sur des rails, suit toutes les variations de longueur de la corde.

Une machine à vapeur, au sommet du plan , fait tourner la poulie B au moyen d'engrenages coniques. 11 en résulte pour la corde , dont le frottement est considérablement augmenté par le système des poulies que nous venons de décrire , un mouvement continu et dans des sens opposés sur chacune des deux voies. Pour monter un train , on se sert d'un autre petit cordage dont une extrémité est fixée au premier waggon ascendant , tandis que l'autre, contournée et serrée fortement autour du grand cordage, y tient par frottement et en suit les mouvemens.

Au plan incliné du petit souterrain de Liverpool , qui n'a qu'une voie , Petit pian l'ascension des diligences se fait par la même machine à vapeur précédente placée au bas du plan et au moyen d'une poulie de renvoi fixée au sommet; lorsque deux trains doivent monter l'un après l'autre , l'extrémité de la corde qui a monté le premier est ramenée au bas par uu cheval.

Si unseuil se rencontre sur la ligne d'un chemin de fer, que le sommet ait PUn* peu d'étendue et que les pentes soient suffisantes pour que les waggous vides tcuif° u puissent entraîner la corde dans leur descente , on peut n'employer qu'un seul tambour mu par une machine à vapeur.

Disposition des rails en supposant que le chemin n'a qu'une voie : i° double voie aux deux stations au bas de chaque plan incliné; a° voie simple sur chaque talus ; 5» deux voies sur le palier , chacune d'elles ayant une très légère pente en sens iuverse.

Manœuvre : un train de waggons étant à une station en bas du côté où la corde vient d'être descendue , on l'accroche au premier waggon qui doit monter; le tambour étant engagé avec son axe, on fait marcher la machine qui monte les chariots. Lorsque ceux-ci arrivent au sommet du plan , on arrête la machine et on décroche la corde ; les waggons poussés à bras et aidés par la faible pente de la voie du palier descendent facilement

!.irer|>ool.

Mani inclines de

jusque près du sommet de l'autre plan incliné ; pendant qu'ils s'y rendent avec une faible vitesse, on attache l'extrémité de la corde qui vient de monter derrière le dernier waggon , on dégage le tambour, on achève de pousser le train sur le commencement du talus de l'autre plan incliné , et les waggons descendent entraînant avec eux la corde , laquelle se dévide du tambour tournant autour de Taxe fixe.

Si le chemin est a double voie , on emploie deux tambours , et on dispose les rails , sur chaque plan incliné , comme dans le système self-acling.

On peut aider le mouvement de la machine par le poids des waggons descetidans , ainsi qu'on l'a fait au double plan incliné de Brussellon. L'un de ces plans a i5g2 m de longueur et une pente de jj, l'autre 754 m et une pente de . Ils sont séparés par un palier d'environ ioo". Il y a deux voies aux stations inférieures, deux voies au palier, avec légères pentes opposées ifig. 95 , et une seule voie sur chaque talus. Celle du petit plan a , sur une grande longueur , la forme d'nn arc de cercle dont le rayon , d'après les mesures que j'ai prises , est d'ènviron 780 mètres. Le grand talus qui est du côté des mines est toujours monté par les waggons chargés et descendu par les waggons vides : c'est le contraire pour le petit plan.

Deux tambours, invariablement fixés sur un même axe en fonte de o",a5 de diamètre, sont mus par une machine à vapeur de 60 chevaux, placée au milieu du palier : l'un, de 4"\3o de diamètre, correspond au grand plan ; l'autre de a^oo au. petit. Les circonférences sont à peu près dans le rapport des longueurs des plans , afin que les waggons puissent les parcourir à la fois dans le môme temps. Les tambours tournent ensemble dans le même sens , mais la corde de l'un s'enroule quand celle de l'autre se déroule. La vitesse peut être modérée par un frein concentrique aux tambours d'envirou 6 n *,5o de diamètre.

Manœuvre : un train de douze waggons chargés vient de monter le grand plan, pareil train de douze autres waggons vient de descendre le petit : lorsque celui-ci arrive en bas, le premier parvient au sommet en H , d'où, au moyen de la faible pente de la voie H B et après avoir décroché la grande corde, on le pousse facilement à bras jusqu'en B C, où on le

La grande corde décrochée est attachée à l'arrière de douze waggons vides qui ont stationné en D E pendant le mouvement précédent , et l'extrémité de la petite corde descendue est attachée à l'avant de douze autres waggons vides qui vont monter. On pousse le train D E sur le coinmen- : du grand talus , on fait jouer la machine à vapeur , douze waggons

▼ides descendent sur le grand plau , et douxe autres montent sur le petit. Ceux-ci arrivent en G, quand les premiers sont en bas du grand plan; de G au moyen de la faible penteménagée dans la voie G E , et après avoir arrêté la machine et décroché la petite corde , on pousse ces waggons facilement à bras jusqu'en DE , où ils attendent.

Celte petite corde décrochée est attachée à 1'nrrièrc des douze waggons chargés que nous avons laissés en B C L'extrémité de la grande corde descendue est attachée à l'avant de douxe antres waggons charges qui vont mouler. On pousse le train B C sur le commencement du talus do petit plan , on fait jouer la machine à vapeur, cl donze waggons chargés descendent le petit plan, tandis que douze autres montent sur le grand. Une série d'opérations semblables constitue le mouvement des plans inclinés de Brusselton.

J'ai observé que douze waggons chargés montaient le grand plan avec une vitesse d'environ a'», 90 , il y a trois minutes de temps perdu pour décrocher et accrocher les cordes , ainsi il doit y avoir environ 3o ascensions par jonr de douze heures ; ce qui s'accorde assez avec le mouvement commercial du chemin de Darlington, que l'on dit être aujourd'hui de 4 a 5oo mille tonueaux de houille par an.

Si on suppose deux tambours et deux plans inclinés parfaitement égaux, si on fait abstraction du poids des cordes , il y aura équilibre à chaque iustant , et les frotte meus seront les seules résistances à vaincre ; toutefois , ces résistances peuvent exiger des forces motrices considérables. Au double plan incliné de Nullisc , chemin de Roaune , où se rencontrent à peu près les circonstances que nous supposons , et où on croyait produire le mouvement au moyen d'un manège , on a été obligé d'employer une machine à vapeur de a5 chevaux.

Si dans les plans dont nous venons de parler , l'inclinaison n'était pas assez forte pour faire descendre la corde par le poids des chariots vides , ou , emploierait au bas des plans de grandes poulies horizontales , avec une troisième corde attachée a l'avant des chariots desceudans, et à l'arrière des chariots montans.

Dans tous les plans inclinés , l'ensemble de la manœuvre exige que du sommet on aperçoive la partie inférieure, afin que l'on ne commence le mouvement que lorsque tout y est préparé. A* cet eflet, on fait des siguaux avec une espèce de télégraphe élevé au bas du plan , ou , lorsque les obstacles intermédiaires empêchent la communication par sigues , on transmet l'avertissement au moyen d'une longue ficelle et d'une sonnette.

54 CflEMINS DE FER.

Les dispositions précédentes donnent le moyen de franchir les for les pentes ; voici celles qui feraient parcourir toute une ligne de chemin de fer au moyen de machines à vapeur fixes.

Syrtim^rcoproc- q q divisc \ A ]ig ne en p art i e , J e 3>0 oo à a,5oo mètres, et on place une machine à vapeur à chaque division. Supposons que le chemin n'a qu'une voie, soit A B C y fig. o,3, trois stations à double voie et trois machiues; !• u% t«io» tins i« cnaCune d'elles fait tourner deux tambours ayant même axe. Chaque train uiw aprè," 0 k»»Tuti^. est tiré par une corde d'avant, et entraine une corde d'arrière. Soit D etE deux trains allant en sens contraire, D marchant comme l'indique la flèche, est tiré par la corde d'avant g et par le tambour S engagé avec le mécanisme B; en même temps, ce train entraîne la corde d'arrière /qui se dévide du tambour U dégagé de l'action de la machine A; arrivé à m, il change de voie en allant vers n o, où on décroche les cordes d'avant et d'arrière, et le train marche seul ou est poussé à bras de o en y, où on a ménagé une très petite pente ; on l'arrête kjr, où il attend.

Un autre train E tiré de E vers B, parla corde d'avant h et le tambour. T engagé, cutraîne la corde d'arrière i qui se déroule du tambour z dégagé. Quand ce train arrive en p, ou décroche ses deux cordes, il change de voie et descend seul ou est poussé a bras de p en e k qui a une légère pente : on l'arrête en e k.

Alors la corde r est attachée à l'arrière du train D que nous avons laissé en y, et la corde * à son avant ; le tambour T est dégagé de l'action de la machine B, et le tambour z réengagé tire à lui le train D.

De même la corde g est attachée à l'arrière du train E, que nous avons laissé en e k, et la corde fk son avant ; le tambour S est dégagé de l'action de la machine B, le tambour U réengagé est mu par la machine A , et tire à lui le train E.

Les deux trains continueront à s'éloigner de plus en plus, par l'effet combiné d'autres machines au-delà de A et de C j taudis que deux autres traius qui viennent d'arriver à ces stations iront se croiser à la station B.

Tel est le mouvement de ce système, nommé rêciprocuting, de l'actiou réciproque de chaque tambour l'un par rapport à l'autre. ï *eJm^ l «* , «Dp ,rW ^ a ^' eu ^ e ^ a ' retnouvoir ' cs deux tambours de chaque machine l'un après l'autre, on peut les faire agir ensemble ; ainsi les tambours S cl T peuvent tirer à eux à la fois les trains E et D , auxquels sont toujours attachées deux cordes d'arrière/et i qui les suivent : ces trains se rencontrent et se croisent sous les tambours de la machine B ; on détache toutes les cordes , la corde arrière d'un train devient la corde avant de l'autre, les

tambours Set Tsont dégagés tous deux, les tambours U et z engagés sont mis eu mouvement et font avancer, le premier le train E vers A, le second le train D vers C ; la machiue B reste inactive. Celte manœuvre exige des machines plus puissantes.

Les deux procédés ont leurs inconvéniens; dans le premier, chaque train s'arrête pour en attendre uu autre; dans le second, les trains marchent toujours, mais des machines plus fortes restent inactives.

Dans le sytème réciprocating il y a toujours une corde dans l'axe du railway, et lorsqu'on rencontre une grande roule au même niveau, il faut préserver la corde de l'aciion des roues des voilures et des pieds des chevaux. Pour cela, on la fait passer dans des espèces de buses en bois ou en fonte, dont le dessus peut tourner sur des gonds. Un enfant continuellement chargé du soin d'ouvrir et de fermer ce conduit, prévient les passans qu'un train va traverser la route.

Les machines fixes des chemins de fer sont généralement à haute pression et sans condensation ; la manœuvre des waggons demande que le moteur '">«>• agisse par intervalle , et avec plus d'énergie au commencement de chaque reprise du mouvement • les machines à condensation qui développent plus de force après quelques instans de jeu , paraissent donc inoins propres que les premières aux mouvemens des plans inclinés.

En général, tout ce que nous avons dit des machines fixes et des plans inclinés ne s'applique pas aux chemins de grande vitesse ; il en est de même du système réciprocating, où les waggons ne marchent qu'avec 3 ou 4>,oo de vitesse.

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Mjcliinct é vjpror •ans «-oiK^rna

Résultai» de quelques machine» fixe» employées aux plans inclinés.

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