LES ASCENSIONS EN BALLON CAPTIF. — LE BALLON DE M, HENRY GIFFARD

Les ascensions en ballon captif sont une nouveauté, car depuis la suppression , faite par Bonaparte en 1799, du corps des aérostiers militaires de la République, on n'avait vu nulle part l'intéressante opération qui consiste à hisser, à une hauteur plus ou moins grande, au milieu des airs, des amateurs et des curieux. C'est cette entreprise qu'a réalisée avec un grand bonheur, en 1867, M. Henry Giffard.

Le nom de M. Henry Gifîard est bien connu aujourd'hui dans la science et dans l'industrie. On lui doit l'invention d'une véritable merveille en mécanique, un appareil qui remplace la pompe aspirante et foulante, pour le renouvellement de l'eau , dans les chaudières à vapeur : Yinjecteur Giffard, qui est aujourd'hui adopté sur toutes les locomotives, dont il contribue à accélérer singulièrement et à faciliter les manœuvres.

M, Henry Giffard se fait remarquer, entre tous nos ingénieurs actuels, par son esprit inventif et original. Les conceptions neuves et hardies, attirent particulièrement son imagination fertile. Nous verrons bientôt que c'est à lui qu'appartient le mérite et l'audace de la tentative consistant à appliquer la machine à vapeur à la direction d'un aérostat ; nous décrirons et nous représenterons plus loin, P aérostat à vapeur dont M. Henry Gifîard , à peine sorti des bancs de l'École centrale, fit l'expérience à Paris, en 18S2.

Malgré les travaux divers qui Font occupé depuis, dans sa carrière d'ingénieur, M. Henry Giffard n'a jamais perdu de vue la question

des aérostats, qui avait rempli une courte mais intéressante période de sa jeunesse. Il était donc parfaitement préparé, par ses connaissances et par son expérience personnelle, à exécuter l'entreprise, beaucoup plus compliquée qu'on ne se l'imagine, qui consistait à réaliser l'aérostation en ballon captif, c'està-dire à installer un vaste aérostat à gaz hydrogène, présentant une certaine force d'ascension, et offrant toute sécurité aux ama-

teurs et curieux qui voudraient se donner le plaisir d'une promenade aérienne.

Pendant le dernier mois de l'Exposition universelle de Paris , c'est-à-dire pendant le mois d'octobre 1867 , les visiteurs du palais et des jardins du Champ-de-Mars, voyaient régulièrement , toutes les aprèsmidi , s'élever et planer quelque temps , à une assez grande hauteur dans l'air, un aérostat de très-grandes dimensions, retenu à terre au moyen d'un câble, et contenant un certain nombre de personnes. Après une staj tion de quelques minutes, au plus haut de sa course, on le voyait redescendre , pour recommencer le même manège, jusqu'à l'arrivée de la nuit. C'étaitle ballon de M. Giffard qui, établi dans une vaste enceinte, faisant partie de l'établissement de construction mécanique de M. Flaud, situé dans l'avenue Suffren, aux portes de l'Exposition, opérait ses ascensions captives.

Hâtons-nous de dire, que ce n'est pas seulement en vue de l'Exposition universelle que M. Henry Giffard a fait l'installation et la construction de son aérostat captif. Après la clôture de l'Exposition, le ballon et tout son outillage mécanique ont été transportés dans un autre emplacement, plus central, afin de donner, d'une manière permanente, au public parisien, le plaisir d'une ascension en ballon captif, avec ses sensations émouvantes et uniquement agréables.

11 y avait des difficultés fondamentales, eÉ une foule de petits problèmes de détail, à résoudre, pour arriver à réaliser l'aérostation

en ballon captif, avec toutes les conditions de sécurité qu'elle exige. Toutes ces difficultés ont été parfaitement résolues.

Le ballon construit par M. Henry Giffard, est d'un volume énorme , afin qu'il puisse emporter une vingtaine de personnes à la fois. Il est presque aussi gros que le Géant; son volume est de 5,000 mètres cubes, tandis que celui du Géant , comme nous l'avons dit, est de 6,000 mètres cubes.

Pour retenir attachée au sol une pareille masse , et pour combattre l'effet du vent s'exerçant sur elle, il faut un effort mécanique , que l'on peut calculer facilement. La surface du ballon qui donne prise au vent, est représentée par son grand cercle, qui est de 300 mètres carrés environ. Avec un vent ayant une vitesse de 10 mètres par seconde, la force qui s'exerce contre la surface du ballon, est, d'après cela, de 1,500 kilogrammes. Une telle puissance coucherait le ballon sur Je sol, ou l'empêcherait de s'élever, s'il ne jouissait pas d'une force ascensionnelle considérable, et si l'on n'employait, quand il s'agit de le ramener à terre, non de simples cordes, comme le faisaient les aérostiers de la République, mais un véritable câble de vaisseau, pouvant s'enrouler et se dérouler sur un treuil, au moyen d'une machine à vapeur.

C'est donc une machine à vapeur, dont M. Henry Giffard fait usage pour ramener à terre son ballon captif. Cette machine fait tourner l'arbre d'un treuil, dontles dimensions sont d'un mètre de diamètre et de 6 mètres de longueur. La longueur du câble est de 330 mètres, et il pèse 900 kilogrammes, poids qui, pendant l'ascension, vient s'ajouter à celui du ballon, de ses agrès et des personnes embarquées.

Ce câble va en diminuant graduellement de calibre, depuis son point d'attache à la nacelle, jusqu'à son extrémité inférieure, fixée au treuil. Son diamètre est de 8 centimètres à la nacelle et de 4 centimètres seulement, à son extrémité fixée au treuil. Sa résistance à la rupture est, à son gros bout, de

50,000 kilogrammes, et à son petit bout, de 12,000 kilogrammes, ce qui représente dix fois plus de puissance que la force ascensionnelle du ballon. En effet, l'effort du ballon, par un grand vent, est de 3,000 kilogrammes quand il est parvenu en haut de sa course. On voit donc que le câble a une résistance décuple de la puissance qu'il doit combattre, ce qui assure toute sécurité aux personnes placées dans la nacelle.

La machine à vapeur qui fait marcher le treuil, est de la force de 50 chevaux. Elle se compose d'une chaudière, placée hors de l'enceinte, et de quatre cylindres à vapeur marchant à la pression de quatre atmosphères. Il suffit de donner accès à la vapeur dans ces cylindres, pour ramener à terre l'aérostat et sa cargaison.

Pour modérer la vitesse du déroulement, le treuil porte deux freins, composés d'un levier oblique venant presser, au besoin, l'arbre du treuil. Deux hommes sont affectés à la manœuvre de ces freins. Une coulisse de Stéphenson, avec son long levier, assez semblable à ceux qu'on voit sur les locomotives, sert à changer le sens du travail des pistons, pour faire tourner le treuil dans un sens ou dans un autre. Rien n'est curieux comme de voir M. Henry Giffard, la main sur le levier d'admission de la vapeur dans les cylindres, ou sur la coulisse de Stéphenson, faire partir la masse colossale de l'aérostat, l'arrêter dans sa course, la laisser reprendre son essor, ou la ramener vers la terre ; le tout par le j eu de quelques millimètres d'un robinet, ouvert ou fermé.

La figure 322 (page 585) montre l'ensemble des dispositions du ballon captif.

L'attache du câble à la nacelle est ce qu'il y a de plus remarquable et de plus neuf, dans ce système mécanique. Au milieu de l'enceinte, se trouve une cavité circulaire, de 3 mètres de hauteur et de 10 mètres de large, dans laquelle descend et se meut la nacelle. Le câble partant du treuil, vient aboutir à cette cavité, par un tunnel souterrain.

LES AEROSTATS.

Lé mode de suspension de lâ nacelle au ballon, est un bijou d'élégance et de sûreté. La corde, avant de s'attacher à la nacelle, passe sur une poulie, rendue mobile par le système de suspension connu, en mécanique, sous le nom de suspension de Cardan. C'est un axe articulé, ou doublement coudé, qui permet à la poulie de tourner sur elle-même, de manière à pouvoir suivre, sans que le câble ait à s'en ressentir, tous les mouvements de la nacelle et par conséquent du ballon.

Fig. 32 1. — Système de suspension du ballon captif

de M. Giffard.

Nous représentons (fig. 321) ce curieux mode d'attache. AB est la poulie mobile au point d'articulation E ; F est un simple contre-poids, destiné à équilibrer la poulie, de manière que les mouvements de ce système n'exigent le développement d'aucune force; et que tout se borne à détruire l'équilibre établi. CD est l'axe de suspension fixe.

Jamais un système aussi simple et aussi ingénieux n'a été mis en œuvre, pour ce cas particulier.

L'étoffe du ballon consiste en deux toiles, réunies par une dissolution de caoutchouc, et enduites, à l'extérieur, d'un vernis à l'huile de lin. Toutes les coutures ont été recouvertes d'une bande de la même étoffe, appliquée au moyen de la dissolution de caoutchouc, et enduite du vernis à l'huile de lin.

Cet enduit paraît avoir résolu , en grande partie, le problème, tant cherché, de la conservation du gaz hydrogène dans un aérostat. Tandis que, dans la plupart des aérostats construits jusqu'à ce jour, le gaz hydrogène traverse, avec une promptitude extraordinaire, l'étoffe de soie vernie du ballon, l'aérostat de M. Henry Giffard est doué d'une propriété de conservation vraiment remarquable. 11 n'a pas été nécessaire de renouveler, pendant deux ou trois mois, la provision de gaz dans le ballon, une fois gonflé, à la condition de remplacer, chaque deux ou trois jours, les 40 ou les 50 mètres cubes de gaz perdus dans cet intervalle, par leur passage à travers l'enveloppe.

Le gaz hydrogène, destiné à remplir l'aérostat, fut d'abord préparé, au moyen de la réaction de l'acide sulfurique sur le fer, dans l'appareil dont nous avons représenté les dispositions et les détails (page 577, fig, 320). Nous disions à ce propos, que le gaz hydrogène ainsi obtenu, revient à i franc le mètre cube, ce qui représente une dépense totale de 5,000 francs pour le remplissage du ballon. Nous ajoutions que M. Giffard avait substitué à cette coûteuse méthode, la préparation de gaz hydrogène au moyen de la décomposition de l'eau par le charbon porté au rouge.

Le système employé par M. Giffard, pour la préparation du gaz hydrogène au moyen de la décomposition de l'eau, repose en partie sur des principes connus, en partie sur des dispositions nouvelles. 11 consiste à opérer la décomposition de la vapeur d'eau par le char-

bon , en faisant d'abord traverser un foyer | chargé de coke incandescent, par un courant de vapeur d'eau, qui produit, en réagissant sur le charbon rouge, de l'hydrogène carboné et de l'oxyde de carbone. Pour ramener l'hydrogène carboné à l'état d'hydrogène pur, et l'oxyde de carbone à l'état d'acide carbonique, on fait arriver, à l'autre extrémité du fourneau , un nouveau courant de vapeur d'eau. Cette vapeur produit de l'hydrogène pur et de l'acide carbonique, en réagissant par son oxygène, sur les deux gaz qui remplissent l'enceinte du fourneau.

Ce mélange d'acide carbonique et d'hydrogène, est alors dirigé à travers un dépuraleur f plein de chaux, semblable à celui dont on se sert dans les usines à gaz. L'hydrogène s'y débarrasse de l'acide carbonique ; de sorte . que l'on obtient ainsi de l'hydrogène pur, \ que l'on dirige à l'intérieur du ballon, dès sa sortie du dépuraieur à chaux.

Nous négligeons ici certains détails pratiques, tels que le fractionnement en deux temps, de l'opération qui se passe à l'intérieur du foyer, détails qui ne pourraient trouver place que dans un ouvrage de chimie. Nous nous bornerons à dire que par cette manière de décomposer l'eau par le charbon, le gaz hydrogène ne revient qu'au prix de 5 ou 6 centimes le mètre cube.

Il est une disposition importante par la- ; quelle le ballon captif de M. Giffard, diffère ' de tous les aérostats qui l'ont précédé. Il est fermé de toutes parts. Il ne présente pas l'ouverture qui se voit à la partie inférieure des aérostats ordinaires. Cette ouverture est, d'ailleurs, indispensable, pour que le gaz puisse s'échapper, lorsque le ballon arrive à une grande hauteur dans l'atmosphère, là où les couches d'air raréfiées par l'élévation , amènent nécessairement l'expansion du gaz intérieur, et causeraient la rupture de l'enveloppe, si le ballon était entièrement fermé. Le ballon captif de M. Giffard ne devant s'élever qu'à 300 mètres, on n'avait pas à crain-

dre l'effet de cette expansion. Le manomètre, placé à l'intérieur, fait, d'ailleurs, connaître à chaque instant l'état de la tension de l'hydrogène intérieur. L'ouverture inférieure du ballon, cause de déperdition constante du gaz, a donc pu être supprimée ici. Elle est remplacée par trois soupapes, qui s'ouvrent du dedans au dehors, sous une pression calculée.

Nous n'avons pas besoin de dire qu'il existe à la partie supérieure de l'aérostat, une soupape ordinaire, que l'on peut manœuvrer de l'intérieur de la nacelle, au moyen d'une corde, pour perdre le gaz si cela est nécessaire. Un manomètre à mercure permet, comme nous venons de le dire, de reconnaître de l'extérieur la pression que le gaz exerce à l'intérieur de l'aérostat.

Un autre appareil mécanique qu'il importe de signaler dans le ballon captif de M. Giffard, c'est un dynamomètre placé au-dessous du ballon, non loin des soupapes automatiques, et à la portée du regard des aéronautes.

Ce dynamomètre est représenté sur la figure 322 (page 585). Il est composé de lames d'acier, qui cèdent plus ou moins, selon la pression, grâce à leur élasticité, uniformément progressive. L'assemblage de ces lames élastiques constitue un instrument fort sensible, qui indique l'effort total de traction du ballon. Une aiguille , parcourant horizontalement un cadran, fait connaître la pression en kilogrammes. Il suffit que les aéronautes lèvent la tête, pour lire le chiffre de puissance, qui les emporte.

L'aérostat pèse, avec son filet, 1,500 kilogrammes ; le poids de la nacelle et de celui qui la supporte, est de 500 kilogrammes.

Tel est l'en semble des dispositions mécaniques, du ballon captif construit à Paris par M. Giffard, en 1867. Elles assurent toute sécurité et tout agrément aux personnes qui veulent se donner le plaisir d'une ascension. Tout est ici admirablement entendu et réalisé. L'aérostation a été si longtemps exploitée par

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Fig. 322. — Le fcalïon captif construit par M. GilTard en 1867.

des gens dépourvus de toutes connaissances scientifiques, qu'on est heureux de saluer, pour la première fois, l'entrée dans ce domaine tant discrédité, d'une science sérieuse et d'une pratique éclairée.