DESCRIPTION DES HORLOGES, DES PENDULES ET DES MONTRES

L'art de l'iiorlogei'ie moderne, qui résulte des inventions successives dont nous venons de présenter Fhistoire abrégée, s'occupe de construire des horloges, des pendules, des montres, enlin des chronomètres, genre d'instruments destinés à mesurer des fractions de temps avec la justesse la plus rigoureuse, et qui sont d'un mécanisme plus compliqué que celui des montres. Nous nous bornerons à examiner ici les horloges fixes, les pendules d'appartement et les montres. Notre

l)ut n'est pas de décrire complètement ces ap[)areils. ni d'exjjliquer la marche réciproque de tous leurs rouages; nous essayerons seulement défaire comprendre le jeu des pièces principales qui produisent le mouvement des aiguilles sur le cadran.

Horloges fixes. — Dans les horloges fixes, telles que les grandes horloges des édifices publies, l'agent moteur est un poids P fig. 49), suspendu à l'extrémité d'une corde qui fait un certain nombre de tours sur la surface d'un cylindre horizontal A. Ce cylindre peut tourner autour de son axe, et il reçoit un mouvement de rotation du poids P, qui tend constamment à descendre par l'action de la pesanteur. Ce mouvement de rotation est transmis aux deux aiguilles du cadran au moyen d'une roue dentée B, soudée au cylindre A, et qui fait tourner par son pignon et par un engrenage intermédiaire une autre roue dentée CC, et enfin le volant V.

Les rouages de l'horloge, ainsi mis en mouvement par le

Poids moteur

des

horloges.

moteur, tourneraient d'une manière continue, mais non uniforme, c'est-à-dire que les aiguilles auxquelles le mouvement est communiqué par l'action du poids moteur ne parcourraient pas des espaces égaux pendant des temps égaux, par suite de l'inégalité des frottements des diverses rouages. Il faut donc remédier à ce défaut d'uniformité dans l'action motrice. On y parvient au moyen d'une pièce qui oscille régulièrement et qui. à chaque oscillation, arrête entièrement, et à des intervalles égaux, l'action du moteur; on obtient par cet artilice un mouvement intermittent périodiquement uniforme : cette pièce oscillante a reçu le nom de régulateur.

Régulateur des horloges. — Pour les horloges fixes, le régulateur, c'est le pendule des physiciens, qui est habituellement désigné dans ce cas sous le nom de balancier.. En lui donnant une longueur bien rigoureusement calculée, le pendule produit une oscillation par seconde, et sert à indiquer- ainsi sur le cadran cette fraction du temps.

Les pièces par l'intermédiaire desquelles le pendule ou balancier arrête à chaque seconde le mouvement produit par le poids moteur, constituent ce qu'on nomme Vécliappement. L'échappement le plus employé est dit à ancre; nous allons le décrire rapidement.

Une pièce qn, en forme d'ancre de vaisseau, disposée à l'e.xtrémité de la course du pendule, reçoit de celui-ci un mouvement d'oscillation autour d'un axe horizontal de suspension A. Entre ses deux extrémités q,n, se trouve une roue dentée p??i que le moteur de l'horloge fait tourner. Les dents de cette roue s'appuient alternativement sur la face inférieure d'une des extrémités de l'ancre et surla face supérieure de l'autre extrémité, et ces extrémités sont elles-mêmes taillées de manière que pendant tout le temps qu'une dent de la roue est arrêtée par l'une des extrémités de l'ancre, cette dent reste immobile comme la roue ellemême. Le mouvement est rendu intermittent et égal, parce

96 LES (jRANDES INVENTIONS,

(|iril n'est mis en action que par les oscillations isochrones du pendule.

On voit donc que les aiguilles dun cadran ne marchent pas sur ce cadran dune manière continue, mais par petites saccades. Comme les aiguilles se déplacent à chaque saccade dune très-faible quantité, on les croit animées d'un mouvement continu; mais, si on les observe avec attention, on verra que leur mouvement n'est pas continu , mais procède par impulsions singulières.

Pendules cVapparlement. — Ce n'est que dans les horloges lixes que lagent moteur est un simple poids. Le moteur qui est en usage dans les pendules d'appartement et dans Xasmontres, c'est-à-dire dans les horloges portatives, est un ressort formt'; dune lame d'acier mince et longue, enroulée autour d'ellemême en spirale, comme le montre la figure .">'.

Supposons qu'on lie l'extrémité intérieure du ressort, celle qui occupe le centre de la spirale, à un axe qui puisse tourner sur lui-même, l'extrémité extérieure A étant fixée à un point immobile; (|u;irrivera-t-il lorsqu'on fera tourner cet axe sur Uii-même au moyen d'une clef? Les spirales se serreront de

plus en plus en sappliquant l'une surl'autre :1e ressort sera alors tendu, selon l'expression ordinaire. Si l'on abandonne maintenant l'axe â lui-même, Fig. 51. Hesson de pendule. q^c fera le ressort ? Il tendra à

reprendre sa position primitive, il se détendra; c'est-à-dire ([ue ses lames s'écarteront pour revenir à leur situation première; mais en même temps, et par leiTet de ce mouvement dû à son élasticité, il imprimera à Taxe auquel il est attaché un mouvement de rotation. Tel est le mécanisme du ressort en spirale qui fait marcher les aiguilles des pendules d'appartement et des montres.

Mais l'action du resssort est-elle constante, toujours égale, comme l'est celle du poids moteur des horloges ? Il n'en est rien. La force d'un ressort va en diminuant sans cesse depuis le moment où il commence à agir en se détendant jusqu'au moment où il a repris sa forme primitive. Le moteur spiral

n'a donc pas cette action constante nécessaire à l'harmonie du mécanisme. Voyons comment on est parvenu à lui rendre cette qualité indispensable.

On enferme le ressort dans une petite boîte circulaire A, en forme de tambour, nommée barillet (fig. 52). Sur la surface

Fig. 52. La fusée et le birillet.

extérieure de ce barillet, est enroulée une chaînette d" acier qui, après avoir fait un certain nombre de tours sur cette surface, vient s'enrouler sur un tambour conique creusé d'une rainure disposée en spirale, qui reçoit les divers tours de la chaînette : ce tambour conique F a reçu le nom de fusée. Quand le ressort est complètement tendu, la chaîne est enroulée sur toute la surface de la fusée ; mais à mesure que le ressort se détend, il fait tourner le barillet auquel il est attaché, et en même temps la fusée par l'intermédiaire de la chaîne. Celle-ci se déroule donc sur la fusée et s'enroule sur le barillet. Nous savons que la force de tension du ressort agissant sur la chaîne va en diminuant depuis le moment où il commence à se détendre jusqu'à celui où il a repris sa forme primitive; mais, comme nous allons le voir, cette force, qui diminue d'une part, augmente d une autre, de façon que, les deux effets se compensant, l'action du ressort demeure égale et constante.

Voici comment la force du ressort augmente par le jeu de la fusée, malgré la diminution de son intensité réelle.

A mesure que le ressort se détend et perd progressivement de sa force', il agit successivement sur de plus grands rayons du cône de la fusée, et sa force en est augmentée de manière à rétablir l'équilibre. S'il est vrai que le ressort, au moment où il commence à se détendre, a acquis une force telle qu'il pourrait entraîner le rouage avec une grande rapidité, il est vrai aussi

qu'à ce moment il agit au sommet de la fusée par les plus petits rayons et que sa force s'en trouve sensiblement diminuée. La force compensatrice de cet appareil provient donc de ce que le ressort agit successivement sur la fusée, à l'extrémité d'un plus grand bras de levierà mesure qu'il est moins tendu.

Le mouvement régulier, obtenu par cet ingénieux artifice, est transmis aux aiguilles du cadran par l'intermédiaire de la roue que la l'usée entraine en tournant.

Montres. —Le moteur des montres est, comme nous l'avons dit. le même que celui des pendules d'appartement, c'est àdire un ressort d'acier en spirale semblable à celui que représente la figure 51. On régularise, commedans les pendules d'appartement, le jeu de ce ressort par l'emploi de la f"sce et du barillet. Mais les montres ne pouvaient recevoir, en raison de leur mobilité, le même balancier qui, dans les borloges fixes et dans les pendules d'appartement, sert à régulariser le mouvement du moteur. Il fallait donc trouver un mécanisme autre que le pendule, qui rendit absolument isochrone l'impul: ion du moteur, tout en s'accommodant à la mobilité de la montre. C'est Huygliens qui a imaginé, comme nous l'avons déjà dit, le régulateur des montres quia reçu le nom (le balancier spiral.

Cet appareil, que représente la figure 53. se composed'une roue ou petit volant, dit fca/anct^r. mobile autour d'un axe vertical, et d'un ressort spiral semblable au grandressort moteur de la montre, mais de dimensions beaucoup plus petites. Son extrémité intérieure est fixée à l'axe de la roue, et l'autre extrémité à une des platines c;e la montre. Lorsqu'on fait tourner lebalancier en tendant le ressort spiral 53. Balancier spiral, au uioveu de la clef. ce Spiral se trouve déformé; mais, par son élasticité, ce ressort tend à reprendre sa figure primitive, et il entraîne le balancier avec lui. Après avoir reçu cette im[)ulsion, le balancier ne s'arrête pas à cette première position; encore animé d'une certaine vitesse, il continue à tourner dans le même sens, alors que le spiral a déjà repris sa figure d'é(|ui!ibre : le spiral se déforme donc en sens contraire, il résiste de pli.s en ])lus au balancier et

finit par l'arrêter : continuant à agir sur lui, il ramène de nouveau le balancier à sa position primitive, le balancier la dépasse de nouveau en vertu de sa vitesse acquise, et ainsi de suite.

Le balancier oscille donc de part et d'autre de sa position primitive, comme le pendule oscille de part et d'autre de la verticale. Il remplit dans la montre cet effet régulateur ou d' isochronisme que le pendule produit dans les horloges fixes : il régularise le mouvement du moteur et rend isochrone son action. Dans le pendule des horloges fixes, c'est la force constante et égale de la pesanteur qui produit l'isochronisme ; avec le ressort spiral des montres, c'est l'élasticité du ressort ([ui produit le même isochronisme.

l'n échappement spécial met le régulateur, dans les horloges lixes ou portatives, comme dans les montres, en communication avec un système de trois roues dentées qui ont des dimensions convenables pour que les aiguilles, qui en reçoivent leur mouvement, indiquent sur le cadran les heures, les minutes et les secondes.

Dans les horloges fixes et les pendules d'appartement, la sonnerie est produite par un ressort qui met en action un petit marteau venant frapper, au moment voulu, un timbre métallique très-sonore.

Telles sont les principales dispositions mécani({ues qui servent à obtenir d'une manière précise la mesure du temps dans les grandes horloges, les pendules et les montres. -

Il existe des horloges à mouvements très-compliqués et qui, outre les heures du jour et de la nuit, marquent avec la même précision les divisions de temps embrassant déplus longues périodes, telles que les mois, les années, avec l'indication des fêtes ou des jours consacrés par les cérémonies religieuses. Dautres, plus compliquées encore, mesurent nonseulement la durée de la marche de la terre dans l'espace, mais le mouvement des autres grandes planètes, les périodes de révolution de Mercure, de Jupiter, de V^énus, etc. Elles annoncent aussi les éclipses, les occultations d'étoiles et quel([ues autres i)hénomènes astronomiques. Il y a, en ce

genre, de véritables monuments dignes d'admiration. Telle est, parexemple, l'horloge de Strasbourg, œuvre d'une longue