PREMIÈRES LOCOMOTIVES

obstacle à F adoption des voitures à vapeur. Comme ces voitures étaient d’abord assez légères, leurs roues motrices, en tournant rapidement, glissaient sans avancer, patinaient , selon l’expression technique. On imagina divers moyens de vaincre cette difficulté pratique, quand un ingénieur anglais, Blacket (1813), prouva que l’adhérence de la locomotive sur les rails peut s’obtenir en donnant aux locomotives un poids suffisamment considérable, pourvu qu’on fit supporter cette pression à l’essieu des roues motrices. C’est de cette époque que date la machine de G. Stephenson, où les essieux sont rendus solidaires par le moyen d’une chaîne sans fin 1 . L’adhérence de toutes les roues de la locomotive se trouve ainsi utilisée.

On peut dire qu’à partir de ce moment, la locomotion sur les voies ferrées, à l’aide de voitures mues par la vapeur, était un problème pratiquement résolu. Toutefois les premières locomotives ne donnaient pas encore un résultat satisfaisant; la quantité de vapeur que leurs chaudières pouvaient fournir était insuffisante, pour la charge ou la vitesse qu’on voulait obtenir.

La raison en était dans la nature de la chaudière, dont l’eau était chauffée par un foyer intérieur, dans un tube qui la traversait dans toute sa longueur. La surface de chauffe n’était pas assez considérable pour la vaporisation qu’il importait d’obtenir, et le tirage était tout à fait insuffisant .

Toutefois les locomotives de Stephenson, d’Hackworth, réalisèrent, sous divers rapports, des perfectionnements qui eurent leur importance : le mécanisme moteur, la transmission, F adhérence des roues sur les rails, furent l’objet de dispositions nouvelles qu’il serait trop long de décrire. Jusqu’en 1829, la locomotion à vapeur ne fit que les progrès de détails dont nous parlons.

Mais, à cette époque, la substitution à la chaudière ordi-

1. Par exemple, emploi d'une roue dentée s’engrenant avec une crémaillère disposée entre les rails, ou encore de jambes mobiles qui étaient alternativement appuyées sur le sol, puis soulevées.

naire de la chaudière tubulaire, avec tirage produit par un jet de vapeur, produisit une véritable révolution dans l’application des machines à vapeur à la locomotion sur les voies ferrées. C’est à Marc Seguin qu’est due l’invention des chaudières tubulaires; grâce à l’accroissement énorme de surface de chauffe que cette disposition permit d’obtenir sans augmenter les dimensions du générateur, la vaporisation se trouva accrue dans une proportion qui multiplia la puissance des machines; mais, pour suffire à cette production de vapeur, il fallait entretenir l’activité du foyer par un tirage énergique, que la trèsfaible hauteur des cheminées de locomotive 11e pouvait donner.

Ce fut donc aussi une invention heureuse que celle de se servir de la vapeur, quand elle vient d’agir sur le piston, et de la faire évacuer dans la cheminée même. Elle produit ainsi, à chaque coup de piston, un courant rapide qui entraîne au dehors l’air et les gaz de la combustion, et par les tubes détermine un appel au sein meme du foyer. Hackworth, Pelletier, G. Stephenson, sont regardés comme les inventeurs de ce perfectionnement important, qui donna toute sa valeur à la chaudière tubulaire pour locomotives.

La première locomotive où ces deux capitales améliorations furent appliquées, fut la Fusée , qui sortit des ateliers de Robert Stephenson, et obtint en 1825 le prix du concours ouvert à Liverpool.

§ II — La Locomotive

Voyons maintenant ce qu’est devenue la locomotive, après quarante années de perfectionnements incessants.

Voici une coupe longitudinale (fig. 298, 299 et 300), puis deux coupes transversales à l’avant et à l’arrière de la machine, qui nous feront comprendre les principales dispositions de la machine.

Occupons-nous d’abord du générateur.

LA LOCOMOTIVE

La chaudière des locomotives est tubulaire. Elle est composée de deux parties principales : l’une, située à l’arrière et de forme rectangulaire, renferme le foyer, qui, sur toutes les faces, sauf la face inférieure, est enveloppé d’eau; l’autre, le corps cylindrique, ainsi nommé de la forme de son enveloppe, contient deux capacités distinctes ; dans sa moitié inférieure sont logés les tubes par lesquels passent la fumée et les gaz de combustion

Fig. 298. — Locomotive : coupe longitudinale.

qui du foyer vont à la cheminée. Tous ces tubes, en nombre souvent considérable, sont baignés par l’eau de la chaudière. La moitié supérieure du corps cylindrique est le réservoir de vapeur qui, par un tuyau doublement coudé à l’avant et à l’arrière, pssu, (fig. 298), débouche d’un coté dans le dôme, de 1 autre dans la boite à vapeur de chacun des deux cylindres de la machine.

Le mécanicien peut à volonté, à 1 aide de la manette r, ouvrir ou fermer les valves d’un diaphragme q, qui donne passage à la

vapeur, l’arrête ou l’introduit en des proportions variées : c’est ce qu’on nomme le régulateur, et ici, à cause de sa forme, le régulateur à papillon.

On voit sur le dos convexe du corps cylindrique les appareils accessoires ou de sûreté de toute machine à vapeur, soupapes, manomètre, indicateur de niveau, sifflet d’alarme.

Quel est le caractère distinctif de la chaudière dune locomotive ? C’est d’abord, nous l’avons déjà dit, l’énorme étendue de la surface de chauffe relativement à la capacité totale. Pour montrer dans quelle proportion cet élément se trouve accru par I adoption des tubes, citons quelques nombres. Dans une locomotive Crampton (type de l’Est), les enveloppes du foyer, c’està-dire la surface de chauffe par rayonnement, n’est, en mètres carrés, que de 8m,65 ; la surface de chauffe par contact, c’està-dire celle des tubes que lèchent les gaz de la combustion, est

LA LOCOMOTIVE

de 88m,92, ou, si l’on veut, plus de dix fois aussi grande. Dans une machine Engerth, à marchandises, ces nombres sont respectivement, 9m,70, 180'“, 70 : les tubes augmentent la surface de chauffe dans le rapport de 1 à 18,6. De là, répétons-le, le second caractère important, le tirage par le jet de vapeur, sans lequel l’activité du foyer ne pourrait suffire aune si considérable production de vapeur, sans lequel, par conséquent, le type de la chaudière tubulaire pour locomotive perdrait son principal avantage. « Dans les machines locomotives, dit M. Perdonnet, le mètre carré de surface de chauffe produit de deux à trois fois autant de vapeur que dans les chaudières à machines fixes. »

Les locomotives sont des machines à haute pression, sans condensation. C’est là une conséquence nécessaire de ce que nous venons de dire. 11 faut que la vapeur s’échappe dans l’atmosphère : elle ne peut donc être à liasse pression ; il faut qu’en s’échappant, elle produise un jet ou courant; donc elle ne peut être condensée. Le plus souvent elle est employée avec une tension de 8 à 9 atmosphères.

Mais elle fonctionne avec détente, et un mécanisme particulier, la coulisse de Stephenson, permet de faire varier la détente, et en même temps rend possible le changement de sens dans la direction du mouvement. Une locomotive, comme un bateau à vapeur — * on comprend aisément la nécessité d’une telle manœuvre — - doit pouvoir marcher en arrière comme en avant.

Continuons notre description.

La locomotive est en réalité, au point de vue du mécanisme moteur, formée de deux machines à vapeur accouplées. 11 y a deux cylindres, munis chacun de son piston, de son tiroir, et la tige de chaque piston agit par l’intermédiaire d’une bielle sur la manivelle ou sur le coude de l’essieu qui porte la paire de roues motrices. U y a même, dans certains types de locomotives, quatre cylindres, quatre machines agissant deux par deux, sur deux essieux différents, llien de spécial, sauf dans l’agencement et les détails, ne distingue le mécanisme moteur de celui que nous avons vu fonctionner dans les machines fixes, terres-

très ou marines. Les dessins que lions donnons montrent quelle est la disposition des cylindres ordinairement placés à l’avant, tantôt horizontaux, tantôt légèrement inclinés , tantôt logés hors du châssis qui porte chaudière et machine, tantôt intérieurs. Ici les cylindres sont intérieurs et horizontaux.

C’est ce que nos coupes longitudinales et transversales de la locomotive laissent voir clairement. Dans la ligure 300, la distribution et l’échappement sont aisés à comprendre. La vapeur, qui est amenée par le tuyau ss jusque dans l’espace qu’on nomme boîte à fumée, trouve là deux conduits u, u qui vont, en se contournant, aboutir aux boites à vapeur des deux cylindres. Après avoir agi sur les pistons, elle traverse les tuyaux v, v', et par le tuyau vertical V, qui s’ouvre à la base de la cheminée, elle s’échappe en produisant le mugissement saccadé qu’on entend toujours dans les locomotives en marche.

La rapidité avec laquelle ces bruits produits par l’échappement se succèdent en pleine vitesse d’un train, indique assez combien est grand le nombre des coups de piston dans chaque cylindre. On peut calculer ce nombre d’après la vitesse de la locomotive. Dans les trains rapides, cette vitesse atteint 60 et même 80 kilomètres par heure; en supposant cette distance parcourue par une locomotive à voyageurs (système Crampton) dont la roue motrice a 2m,30 de diamètre ou 7m,20 de développement, on trouve qu’en une heure, la machine a fait 11 111 tours de roue, dont chacun correspond à une double course des pistons. C’est trois doubles courses, ou six courses simples par seconde.

§ III — Principaux types de Locomotives

Si la locomotive a un caractère spécial qui la distingue des autres machines à vapeur, des machines fixes de l’industrie, comme des machines mobiles de la navigation, il ne s’ensuit