CHAPITRE VI
COMMENT ON FABRIQUE DE L^HYDROGÈfCE.
Nous avons vu comment le physicien Charles avait, pour fa* briquer de Thydrogène en grand, amplifié l'opération de laboratoire et créé la méthode des tonneaux.
Cette méthode a subi, depuis, de notables perfectionnements entre les mains de GifTard et de Dupuy de Lôme; elle n'en comportait pas moins une marche fort irréguli^re et un matériel absolument encombrant. Une commission nommée en 1828, sous la présidence de Thénard, pour examiner ce que Ton pouvait tirer de l'emploi des aérostats à la guerre, avait déclaré que cet emploi serait tout à fait impraticable tant qu'on n'aurait pas un procédé plus commode pour fabriquer l'hydrogène destiné au gonflement. Ces conclusions subsistaient entières lorsque le problème se posa, une fois encore, en 187S, devant la nouvelle commission des voies aériennes.
Le capitaine Renard s'attaqua corps à corps à cette question qui semblait dominer toute l'aérostation militaire, et la résolut avec cette netteté de vues qui semble la caractéristique de ses inventions.
L'appareil, dont le projet et les dessins remontent à 4875, est fondé sur le principe de la circulation du liquide, principe appliqué avec succès déjà à bien des industries et qui peut se résumer en peu de mots.
Supposons, dans un récipient, la masse totale du métal à attaquer. Au lieu de verser sur ce métal, en bloc et une fois pour toutes, la totalité du liquide acide nécessaire à la réaction, faisons circuler dans la masse le mélange d'acide et d'eau en proportions convenables. Nous apercevons immédiatement les avantages suivants :
1^ On peut réduire le volume des récipients, qui n'ont plus besoin de contenir tout le liquide ;
2^ Dans la méthode des tonneaux, le dégagement, d'abord tu-
multueux, s'affaiblit graduellement à mesure que le liquide s'appauvrit en acide, et que la quantité de fer diminue; au bout de quelque temps, il devient si faible qu'on est pratiquement obligé de renoncer à recueillir les dernières quantités de gaz produites. Dans le procédé à circulation au contraire, le dégagement, qui commence très doucement quand les premières traces d'acide arrivent dans
Appareil à circulation du commandant Renard.
le générateur, augmente très vite, et en quelques minutes la vitesse de régime est atteinte (1).
3"* Tant qu'on fait circuler Teau acidulée, la composition reste parfaitement constante dans toute la masse. Aussi la production du gaz est-elle d'une régularité complète, sans tumulte et sans bouillonnements.
Pour résumer par des chiffres les résultats tangibles de la nouvelle méthode, voici une simple comparaison.
Une batterie de 20 tonneaux cubant 14 mètres, et contenant
(t) V. JUrue de V Aéronautique, ^^^ li>r. 1888, p. 86 (Masaon) : l'Hjdrogène... LBS aAbostibrs. 15
LES AÉROSTIRRS MILITAIRES.
4,600 kil. de fer, produira 230 mètres cubes d'hydrogëne en 3 heures.
Un appareil à circulation de type courant, c'est-à-dire cubant 5 m. environ, donnera la même production en moins d'une heure ; en sorte que, comme puissance de production, un générateur de S mètres cubes équivaut à une batterie de 60 tonneaux cubant 42 mètres, c'est-à-dire 8 à 9 fois plus volumineuse.
Ainsi : 1® Diminution coiisidérable du volume des appareils ;
2** Augmentation delà vitesse de production du gaz\
Z^ Extrême régularité du dégagement^ facilité et simplicité des manœuvres.
Tels sont les avantages que présentent les appareils fondés sur le principe delà circulation. Leur invention fut donc une véritable révolution dans les méthodes de production en grand.
Le mémoire où le capitaine Renard exposait son projet d'appareil est daté du 14 août 1875. Le colonel Laussedat, auquel il fut remis, ne se crut sans doute pas assez compétent pour porter un jugement sur les propositions qu'il contenait, et le soumit à Texamen d'Henri Giffard, qui avait une grande expérience des méthodes usuelles.
Sur ces entrefaites, laccident du ballon ï Univers, dont nous avons parlé déjà, et où furent blessés la plupart des membres de la commission, vint interrompre les séances de cette commission. Ce ne fut donc qu'au bout de plusieurs mois que Giffard rendit le dossier en formulant son avis.
Cet avis était péremptoire :
Le procédé p?'oposé était impraticable.
Ce qui n'empêcha pas l'habile inventeur de Tinjecteur de construire, quelque temps après, des générateurs à circulation pour son grand ballon captif de l'Exposition de 1878, et de se laisser attribuer la paternité de cette nouvelle invention.
Or, les faits ne sont pas douteux ; le mémoire du mois d'août 1875 établit d'une façon irréfutable la priorité en faveur du capitaine Renard, qui construisit d'ailleurs un premier appareil en 1876, et en 1877 un générateur de grand débit pour le gonflement des gros aérostats.
A chacun ses œuvres.
Et maintenant, en quoi consiste un générateur à circulation ?
Le métal — du fer en tournure — est mis dans un générateur proprement dit, vaste récipient de tôle doublée de plomb. L'orifice supérieur reçoit un couvercle en tôle dont les bords plongent dans une rigole annulaire remplie d'eau. On a ainsi un joint hydraulique parfaitement étanche, car le gaz ne pourrait s'échapper qu'en refoulant l'eau du joint.
Dans le commerce, Tacide sulfurique se vend en bonbonnes de 100 kil. On en vide le contenu dans un bac à acide également doublé de plomb, tandis que Teau est pompée dans un bac à eau.
Ces deux liquides se rendent alors, par des tuyaux de plomb, jusqu'au bac de mélange, composé de deux vases concentriques laissant entre eux un espace annulaire. Les liquides se mêlent dans le vase intérieur et, passant par-dessus le bord de ce vase, se déversent très régulièrement dans ce couloir annulaire.
De là, le mélange acide se rend à la partie inférieure du générateur et s'élève à travers la masse métallique en l'attaquant.
La vitesse d'écoulement doit être calculée de manière à ce que tout Tacide soit fixé sur le fer quand le liquide parvient au trop-plein par lequel doit s'échapper uniquement du sulfate de fer.
Les appareils épurateurs se composent, comme cela a lieu dans le procédé des tonneaux, d'unlaveur et d'un sécheur; mais l'un et l'autre diffèrent dans leur construction, sinon dans leur principe, de ceux que nous avons décrits précédemment.
Le laveur F est une cuve cylindrique de tôle dans laquelle l'eau de lavage, sans cesse renouvelée, pénètre latéralement et circule en tournoyant pour aller s'engouflrer dans un trop-plein central k qui assure le niveau, constant du liquide. (Voir la fig. à la page suivante).
Une cloison cylindrique H ménage, dans la périphérie, un espace annulaire / où débouche le tuyau d'arrivée du gaz m. Celui-ci déprime le liquide dans l'espace annulaire, et, rencontrant une multitude de trous dont est criblée la partie noyée de la cloison^ passe dans le compartiment central du laveur en traversant la qappe d'eau.
Ce moyen très simple de lavage est extrêmement efficace si l'on a soin défaire circuler l'eau avec une suffisante rapidité. Il suffit, pour s'assurer de la bonne marche de l'appareil, de constater, en posant la main sur la tôle elle-même, la diflérence de température de l'espace annulaire et de la partie centrale : le gaz, en effet, arrive du générateur à une température assez élevée, mais le lavage le refroidit complètement et le dépouille ainsi de la plus grande partie de sa vapeur d'eau.
Le sécheur le plus simple — et non le moins efficace — consiste en une caisse métallique K dans laquelle on place de la chaux vive entre deux tôles percées de trous.
La chaux absorbe très suffisamment l'acide carbonique et Ib, vapeur d'eau que le gaz contient encore, ce que Ton constate en faisant passer ensuite celui-ci dans une cloche d'épreuve L. Cette cloche de verre repose dans une gorge remplie de mercure qui assure Tétan-
LES AÉROSTJERS MILITAIRES.
chéité du joint. On y renferme du papier de tournesol bleu qui permet de constater s'il ne subsiste aucune trace nuisible d'acide. Quant à l'hygromètre à cheveu qu'on plaçait jadis pour mesurer le degré d'humidité subsistant encore dans le gaz, il est généralement supprimé dans les appareils militaires. La pratique montre d'ailleurs que le gaz est parfaitement sec quand on observe les prescriptions réglementaires pour le fonctionnement de l'appareil.
La cloche d'épreuve est la dernière étape parcourue par ITiydro-
iipw
Coupe du générateur ûxq d'hydrogène du commandant Renard.
gène, qui se rend enfin dans le ballon, dont la manche d'appendice s'adapte à cet effet à l'extrémité delà conduite.
• Le trajet total de l'hydrogène est ainsi divisé en trois parties ou trois biefs par les organes divers de la fabrication, et chacun d'eux oppose une certaine résistance au passage du gaz. C'est ainsi que la pression^ qui mente en moyenne à 15 centimètres d'eau dans le générateur, s'abaisse successivement au delà du laveur, puis au delà du sécheur, et n'est plus que de. quelques millimètres en arrivant au ballon.
Il est intéressant de connaître constamment les variations de la pression dans chacun de ces trois biefs, et, pour en avoir le moyen, de très petits tubes de cuivre les font communiquer avec trois manomètres à eau placés côte à côte sur un même tableau, près de la clo-
che d'épreuve. On doit les surveiller attentivement pendant toule l'opération ; la moindre perturbation dans ia fabrication se traduit immédiatement par un mouvement anormal et désordonné de l'un des manomètres ; on voit d'un coup d'œil dans quelle section le trouble s'est produit, et il devient par conséquent facile d'y porter un rapide remède.
Tels sont, brièvement décrits, les organes essentiels de l'appareil fixe dû au commandant Renard (1).
M.Tissandier^lorsqu'ilavouIugonfler sonballon dirigeable, en 1882, a disposé d'une façon ingénieuse un appareil à circulation fait assez économiquement avec des tuyaux de poterie à grand diamètre.
Voici comment il décrit lui-même son appareil (2).
c L'hydrogène, dans notre appareil comme dans celui de M. Giffard, se produit par la décomposition de l'eau sous l'influence du fer et de l'acide sulfurique ; mais, au lieu d'employer un générateur unique de grand volume fait de tôle garnie intérieurement de feuilles de plomb épaisses d'un prix très élevé, j'ai fait usage de tuyaux Doulton en terre de Londres, de ceux-là même dont on se sert habituellement pour les conduites d'eau. Ces tuyaux résistent très bien à l'action des acides, même à chaud ; en les superposant verticalement et en les soudant les uns aux autres à l'aide d'un mastic spécial, il est possible de s'en servir pour faire des réservoirs cylindriques de grand volume et d'un prix beaucoup moindre que celui de réservoirs métalliques. Après avoir fait des essais sur des tuyaux de petites dimensions, j'ai construit un générateur, formé de huit tuyaux Doulton, de 0",4o de diamètre intérieur et de 0"*,76 de hauteur. On obtient ainsi une colonne de plus de 6°^ de hauteur capable de contenir l,000*^«de tournure de fer tamisée. Quatre générateurs distincts^ dont l'ensemble est représenté ci-contre, sont capables de produire un volume considérable de 300™« de gaz hydrogène à l'heure, c'est-à-dire d'opérer la dissolution de 1,000*^ de fer dans 1,500^ d'acide sulfurique étendu de trois fois son volume d'eau.
€ Les quatre générateurs sont identiques ; il nous suffira donc d'en décrire isolément un seul en reportant le lecteur à la coupe cicontre. Le générateur est figuré en G; le cylindre est fermé à sa partie inférieure par une maçonnerie de briques faite à chaud avec un ciment de soufre fondu, additionné de résine, de suif et de verre pilé. Ce même ciment a été employé pour garnir les joints des
(1) Henuê de V Aéronautique^ 1888, lae, oit.
(2) Lot balîene diriçoahlet, application de rélectricité à la navigation aérienne, par O. TiBsandier, Gauthier-Villars, 1885.
Lt:5 AKKOSIIKHS .MILITAIHK-
tuyaux t;L los souder les uns ruix aiiljcs. Le Iumuï rie grès inférieur que nous appellerons le n" 1, le tuyau u"" 4el le Uiyau n"" 6 en comptant f!e bas en hinil, s(nit des tuyaux A deux tubulures qui permetleiit de ramilicr à l'appareil les UiIh'^ ]>Ius elroiLs, servnnt ; à lentrée dans Tappareil de Feau addilionnee d'aeîde sulfurique, à la sortie du
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liriuide (!lïarp6 d(^ sulfate de ïiv njires la rrarlioTi r>p6ree, et au dégagement du gaz li\drogène ft>rnie.
" Le générateur étant remidi di^ tonrnui-e [ie fur, Teiiu ad<litionnée d'acide Sïilfuriquc arrive [tar ïe tuyau .1 ri pénètre à la partie inférieure du récipient, l^lle Iravi-rse un dnublefnnd ]iercé de Inuis et elle s'élève à travers une ('(d<jnne de lou ru ui^e de fiu-, ([in se dissout dans le liquide en déeo m posant Teau duiit Toxygêue fixe le métal en formant du sulfate de fer, ce qui détL^rniine le dégagemenldu gaz hydrogène. Ce gaz se dégage parle tuyau /';le iirjTiîde chargé de sulfate de fer &*écoule en R jïar le tnyan h* C nu forme dTI^ et arrive
dans un caniveau qui le mène directement à Tégout. L'écoulement de l'eau chargée d'acide sulfurique étant continu, la production derhydrogène est également continue ; au fur et à mesure que le fer se dissout dans la partie inférieure dugénérateur, il estsans cesse renouvelé par la réserve contenue dans la partie supérieure du tuyau. Cette réserve de fer qui alimente le générateur est placée dans un tube supérieur métallique, légèrement tronconique; la partie inférieure de ce tube est de cuivre plombé et elle pénètre de quelques centimètres dans le liquide où se produit la réaction ; la dissolution de sulfate de fer, en s'échappanten fi, n'entraîne pas ainsi de tournure de fer.
(c Le générateur, à sa partie supérieure, est bouché à l'aide d'une fermeture hydraulique qui, au cas d'obstruction, forme soupape de sûreté. Mon appareil, comme je l'ai dit, comprend quatre générateurs qui peuvent à volonté fonctionner ensemble ou isolément; il est facile de les séparer du circuit de tuyaux de dégagement, à l'aide de robinets de 0™,08 de diamètre intérieur; on peut ainsi remettre delà tournure de fer dans un générateur, procéder à son nettoyage en cas d'obstruction des tuyaux, etc., sans interrompre la production des trois autres générateurs.
€ Le gaz hydrogène, produit par une réaction énergique, se dégage avec des torrents de vapeur d'eau ; il est en outre légèrement acide ; il faut le refroidir et le laver. Le laveur, presque entièrement semblable à celui de M. Giffard, est représenté en £»; le gaz arrive à la partie inférieure d'une masse d'eau sans cesse renouvelée par un écoulement continu; il traverse le liquide en se divisant à travers un grand nombre de tubes, percés de trous, ramifiés au tuyau adducteur ; après s'être lavé, le gaz traverse deux épurateurs EE* remplis de soude caustique et de chlorure de calcium ; il passe enfin à travers un globe de verre B contenant un hygromètre et un thermomètre qui indiquent si le gaz est bien desséché et bien refroidi. Dans ces conditions, je produis un gaz presque complètement sec, ayant une force ascensionnelle de 1,190*^'' par mètre cube, chiffre qui n'avait jamais été obtenu dans les préparations aérostatiques faites en grand. Après avoir traversé la cloche de verre iï, le gaz arrive dans l'aérostat par Tintermédiaire d'un tuyau de gonflement.
« Les quatre générateurs de l'appareil à gaz sont alimentés du liquide acide qui les fait fonctionner, par de grands réservoirs de 8"^^ ; , ce sont des cuviers de bois très épais, bien goudronnés à Tintérieur et munis à leur partie inférieure de quatre robinets en grès Doulton.
« Chacun de ces réservoirs peut contenir 30 touries d'acide sulfu-
rique à 53<» ou 3,000^» délayés dans 6,000«'« d'eau ordinaire. Il y a là, dans chaque cuvier, une réserve capable de fournir à la production de 350°c à 400"^ de gaz hydrogène. Pendant que Tun des cuviers se déverse dans les quatre générateurs, Tautre cuvier peut être rempli, et ainsi de suite alternativement.
« Les générateurs sont entourés d'une solide charpente, munie d'une plate-forme supérieure où l'on peut faire monter, à l'aide d'une moufle, les touries d'acide sulfurique et les sacs de tournure de fer nécessaire à l'alimentation de l'appareil. »
Tant qu'il s'agit d'opérer à poste fixe, les appareils que nous venons de décrire atteignent très commodément le but. Ils permettent, avec les dimensions qu'on leur donne généralement, de fabriquer 300 mètres cubes de paz à l'heure : on ne met donc pas plus de deux heures à gonfler un ballon militaire de SSO à 600 mètres cubes.
Mais il fallait en outre résoudre le problème autrement ardu de la fabrication en campagne, à la suite niême des armées ; il était donc indispensable d'imaginer une petite usine à gaz dont tous les éléments fussent groupés sur une seule voiture et qui, malgré ses dimensions restreintes, pût produire du gaz en quantité suffisante et assez rapidement.
Dès les débuts de l'installation de l'établissement aérostatique de Ghalais-Meudon, le capitaine Renard s'occupa de cette question et s'ingénia àcondenser, pour ainsi dire, tous les organes de son appareil à circulation pour réaliser cetle usine portative que nous venons de définir.
Mais, en même temps, il poursuivait une série d'expériences tendant à trouver un corps léger, peu encombrant et qui, par un traitement simple, pût dégager de l'hydrogène abondamment.
Ce corps, le capitaine Charles Renard le découvrit et lui donna le nom de gazéîne. Sa composition est encore secrète ; mais nous pouvons dire qu'on en fit l'essai aux manœuvres de 1880. A celles de 1881, 1882 et 1883, figura une voiture complètement aménagée poiur le traitement'de cette matière.
« La gazéïne a un aspect pâteux; on la transportail sous forme de cartouches de 30 centimètres de long et de S centimètres de diamètre. La voiture portait dix cornues de fer placées dans un fourneau chauffé au coke et dans lesquelles on introduisait des coupelles de 2 mètres de long chargées de gazéïne. Il suffisait de chauffer modérément pour obtenir un dégagement abondant d'hydrogène.
« L'essai réussît pleinement.
« Pourquoi donc a-t-on abandonné ce procédé si simple? C'est que la légèreté des produits chimiques consommés est compensée par une notable diminution dans la vitesse de dégagement du gaz, et cet inconvénient est surtout sensible en campagne, où il est évidemment
Générateur des équipages étrangers. — Système Lachambre.
nécessaire d'opérer avec une grande rapidité. En outre, la fabrication delà gazéïne n'était pas tout à fait sans danger. C'est dans des expérimentations préliminaires de cette substance qu'en 1880, le capitaine Paul Renard, frère de l'inventeur, a été blessé au visage et a failli perdre la vue.
Sans aucun doute, on pourrait, par des recherches patientes, débarrasser ces manipulations de tout danger ; on peut dire même que ce résultat était à peu près atteint dans les dernières expériences auxquelles cette substance a donné lieu. Mais les recherches tentées parai-
234 LES AÉKOSTIEHS MILITAIBES.
lèlemeni pour rendre pratiques les procédés habituels de production de l'hydrogène donnaient déjà de tels résultats qu'il parut préférable d'abandonner complètement l'emploi de la gazéïne.... Il sera fort intéressant, au point de vue scientifique, de connaître la constitution et le mode d'action de cette matière, quand son inventeur jugera à propos d'en publier la composition.
« Elle présentait tout au moins le précieux avantage d'être le plus léger des réactifs producteurs de l'hydrogène. Théoriquement, il suffit, en etfet, de 3 kilos de gazéïne pour donner naissance à i mètre cube de ce gaz. Toutefois, en comprenant le combustible nécessaire, les emballages et les rechanges de l'appareil, on doit compter sur un poids totalde 8 kilogrammes à transporter par mètre cube de gaz (1). »
Cette méthode est, pour le moment du moins, totalement abandonnée, et les équipages militaires sont pourvus de chariots générateurs fondés sur le principe de la circulation ; mais, par toute une série d'ingénieux perfectionnements, le commandant Renard est parvenu à conserver une production horaire de 300 mètres cubes^ sans donner à l'appareil des dimensions et un poids exagérés : sa voiture ne pèse pas plus de 2,600 kilogrammes.
Les cylindres-générateurs sont au nombre de deux ; on peut les mettre en action simultanément ou les séparer au contraire du reste de l'appareil, pour pouvoir les recharger.
Les diverses pièces de la voiture à hydrogène sont en cuivre rouge bien reluisant, ce qui lui donne le plus curieux aspect.
Pour l'expédition du Tonkin, où l'état des routes ne permettait pas de traîner de lourdes voitures, l'ingénieux directeur de l'établissement aérostatique a inventé un troisième procédé do fabrication.
Il suffisait de mêler un métal — du zinc, par exemple, — avec un corps particulier appelé salin, pour obtenir, sans même chauffer, une production rapide d'hydrogène.
Nous aurons occasion de mentionner d'autres procédés de fabrication de ce gaz en parlant de l'organisation des équipages aérostatiques à l'étranger.
(1) Revue de VAéronautiqtie, liv. 3», 1888.
