II

Germain Sommeillei- élail eolré à la direction des travaux du tunnel par la petite porte. Mais quand il eut pénétré dans le souterrain des Alpes, il se redressa de toute sa taille. C'est alors que, combinant les appareils de Bartletl et de CoUadon, il construisit sa machine perforatrice des roches marchant par l'air comprimé, dans laquelle tout est à louer, tout est à approuver, et qui, une fois installée dans le souterrain du Fréjus, accéléra singulièrement le travail de l'excavation.

" Sommeiller avait souvent assisté, depuis le mois de juin I800, aux expériences de la perforatrice de Bartlett marchant par la vapeur et l'air comprimé, machine que nous avons représentée page 99, figure 3 1.11 en avait parlé à la Chambre, en mai 1856. Il songea à la modifier, en supprimant la vapeur. Il y travaillait encore quand on expérimenta à la Coscia. Il demanda un délai pour achever sa machine, qui fut essayée le 1" mai 1857, et produisit des effets de percement égaux et môme un peu supérieurs à ceux obtenus avec -le perforateur Bartletl, en consommant moins d'air que l'appareil anglais.

C'était un modèle en grande partie nouveau, pour lequel Germain Sommeiller prit un brevet en son seul nom; l'idée lui appartient donc essentiellement.

Quelques détails de cette machine rappelaient la machine de Barllell, mais elle lui était supérieure à plusieurs égards. Elle avait surtout moins de poids et moins de volume, ce qui a de l'importance dans les tunnels; elle réglait mieux aussi l'avancemenl automatique d'après celui du lleurel.

Dans les années qui suivirent, cette machine fut deux fois transformée par l'inventeur, mais elle portait déjà le germe des idées essentielles, qui peuvent se résumer ainsi :

Le fleuret destiné à percer la roche est renfermé dans un cylindre, dans lequel on fait arriver à volonté l'air comprimé. Le piston est, en même temps, porte-outil et piston moteur, et c'est à sa tige que se fixe le fleuret. Cette tige a une surface de section peu différente de celle du piston; en d'autres termes, les deux surfaces d'action du fluide sur le piston sont très inégales. L'impulsion de l'outil en avant est plus forte que la répulsion en arrière. L'air comprimé pousse toujours le piston en arrière avec une même force; l'impulsion, plus puissante en avant, est alternative et réglée parle tiroir. De là les deux mouvements d'avance et recul.

Une très minime machine motrice, jointe au système, commande le jeu des organes pour le jeu du tiroir, favancemenl graduel du piston vers le front de taille et la rotation du fleuret. Ces deux mouvements rappellent par leur principe la machine du brevet Bartlett. . .

Nous rp[)n''sentons dans la figure 35 la macliinp pci-roiMlrice de Sommeiller, dans ses principes essentiels.

Cette machine perforatrice fait grand honneur k son ingénieux inventeur. Plus tard, Sommeiller modifia la rotation du fleuret, en ce sens qu'au lieu d'être un mouvement continu rotatif ol)tenu par une roue dentée, le mouvement est intermittent et commandé par un excentrique. Aujourd'hui, un grand nombre d'autres machines perforatrices ont été imaginées, et chaque année on en invente une ou deux. Quelques-unes sont plus légères

FiG. 3Ô. — PHEMIICHE ^IACHI^'K PERFORATRICR Olî r.l H.MAm SO>ni Kl I.I.Eli

et occupent un moindre volume que celle de Sommeiller, et leur construction l)lus simple les rend préférables et moins coûteuses. Mais h l'époque où Sommeiller fut breveté, son appareil était le meilleur pour les travaux de tunnel. Le mérite de son invention est donc incontestable et la perforatrice Sommeiller subsistera comme un titre de gloire pour la Savoie et pour l'Italie.

Plus tard encore. Sommeiller imagina une disposition de char où d'affût, muni de colonnes, sur lesquelles se fixent plusieurs perforatrices, qui toutes peuvent fonctionner à la fois, et dont les disposi-

Ij6 LES NOUVELLES CONQUÊTES DE LA SCIENCE

tiens sont habilement combinées pour le but à atteindre : celui de placer plusieurs perforatrices et de les faire travailler dans un espace fort restreint.

On voit cette disposition nouvelle représentée sur la figure 36.

Pour l'arrosement des trous et leur dessèchement, on se servit de jets d'eau lancés d'un réservoir, par l'action de l'air comprimé, ainsi qu'on le voit sur la même figure 36. C'était s'emparer, sans autorisation, des idées du professeur GoUadon, qui faisaient partie de son brevet, aussi bien que l'emploi de l'air comprimé. Cette irruption dans le domaine d'autrui est peu excusable cliez un ingénieur qui, ayant pris pour son compte de très nombreux brevets en Piémont et ailleurs, aurait dû respecter ceux de ses collègues.

Tel est l'appareil de perforation qui, joint au bélier compresseur avec lequel Sommeiller commença le percement, permit d'attaquer résolument l'excavation du mont Fréjus. L'air comprimé était l'agent moteur des fleurets dont étaient armées les perforatrices. La compression de l'air s'exécutait dans les béliers compresseirrs, d'où, au moyen de tuyaux de faible diamètre, l'air comprimé était envoyé à l'outil perforateur. Après avoir servi à lancer les fleurets contre le roc, et à y pratiquer les trous de mine, que l'on chargeait ensuite de poudre, pour faire sauter le roc, l'air comprimé se déversait dans les galeries, et servait à aérer, à rafraîchir le tunnel, à lui rendre l'oxygène enlevé par la respiration des ouvriers et la combustion de la poudre.

La force motrice qui servait à comprimer l'air dans d'immenses réservoirs, était empruntée à deux chutes d'eau, d'un volume considérable, qui existaient aux deux extrémités du futur tunnel, et qui furent aménagées de manière à fournir une force régulière et constante, au moins pour celle du côté de la France.

Les moyens d'action étant ainsi prêts, ou perfectionnés, l'ouverture des travaux du tunnel destiné à ouvrir la route la plus courte entre Londres, Paris, Genève, Turin, Milan, Gênes et l'Italie, eut lieu le 1" septembre 1857. Elle se fit avec solennité. Le roi du Piémont, Victor-Emmanuel, et son gendre, le prince Napoléon, le comte de Cavour, Paleocapa, Negri, et d'autres personnages de la plus haute distinction, étaient présents. Un appareil électrique placé à Modane, au pied du mont Cenis, étant mis en communication, par deux fils de 800 mètres, avec les mines qui devaient faire sauter la première pierre du gigantesque tunnel, le roi Victor-Emmanuel et le prince Napoléon mirent chacun le feu aux mèches, au moyen des deux fils électriques, et la première brèche fut ouverte par l'explosion de ces mines.

Inaugurés avec cet éclat royal, les travaux commencèrent peu de jours après.

Disons , pour terminer ce chapitre, que le tracé de tunnel qu'avait étudié M. H. Mans fut un peu modifié.

Le point culminani se trouve au milieu du tunnel, à 1294 mètres au-dessus de la mer. De là on descend vers Modane, par une rampe de 23 millièmes, et vers Bardonnèclie par une pente de 1 à 1 /2 millièmes. Pour la section, la largeur maxima est restée de 8 mètres et la hauteur sous clef au-dessus des rails de 6 mètres, conformément à l'ancien projet de l'ingénieur belge.

MM. Borelli , Copello et Mella ont dirigé avec habileté les travaux géodésiques du tracé et d'autres travaux d'excavation.

Quatrième période (1800 à 1871). MM. Sommeiller, Grandis et Grattoni. — Description des béliers comj)resseurs de Sommeiller, Grandis et Grattoni, et de pompes A piston /iguitZe, qui remplacèrent les ôti/iers, pour la compression de l'air.

La période qui va, nous occuper est essentiellement la période d'exécution par les moyens mécaniques et celle de l'achèvement du tunnel.

Pendant les premières années des travaux, l'excavation du souterrain que l'on avait commencée i)ar le travail à la main, c'est-à-(lir(! à, la barre de mine, fut abandonnée, et effectuée parles perforatrices de Sommeiller, et malheureusement aussi, avec son bélier compresftcin\ employé pour comprimer l'air dans des réservoirs métalliques.

Dés l'automné de 1857, on installa près de Bardonnèche et près de Modane de grands ateliers et des bâtiments pour loger les ouvriers, les appareils., les provisions ; on déblaya les abords. En même temps, on commença à creuser le tunnel par la barre de mine manœuvrée à la main, et on continua quelques années par le même procédé.

Nous représentons dans la figure 37 l'installation des travaux du côté de l'Italie, c'est-à-dire à Bardonnèche.

Pendant ces travaux d'excavation on dérivait les eaux de la rivière de l'Arc au nord, et celles du torrent du Mélézet au sud, pour élever le volume d'eau nécessaire au jeu des béliers de Germain Sommeiller.

Ces énormes appareils, de 26 mètres de hauteur et de 0°,63 de diamètre, munis de valves à couronne et de régulateurs hydrauliques, furent commandés en Belgique, au nombre de vingt : dix pour Modane et dix pour Bardonnèche. Ils coûtèrent, mis en ))lace, 120,000 francs pièce, sans tenir compte des bâtiments.

. C'est ici le lieu d'en donner une description générale. L'explication précise du mécanisme sera donnée plus loin, par des dessins spéciaux.

Représentez-vous un énorme siphon renversé, élevant en l'air ses "deux branches inégales, dont la plus grande n'a pas moins de 26 mètres de hauteur, et qui reçoit la chute d'eau. Au mouvement d'une machine à air comprimé

-lui commande le syslème, u„e soupape esl soulevée, l'eau lonihe de la l.auleu,- ci-dessus mdu|uée, se préeipite dans la grande branche du siphon,

em 11 aparue honzont.ale du siphon, et, en vertu de sa vilesse acquise eleve dans la peUe branche. La colonne d'eau lance alors cont d a.r chassée devant eUe, un coup violent et subit, semblable à celui de la

contre la masse

machine connue en mécanique sous le nom de. bélier hydraulique^ et donl l'invention immortalisa les frères Montgolfrer;, au siècle dernier. Ainsi comprimé violemment, l'air est réduit au sixième de son volume, et le même choc l'envoie, sous cette pression, dans un récipient, grâce à une soupape ménagée à rextrémité de la petite branche du siphon. Dès que la colonne d'eau a donné sa pulsation, la porte d'entrée par laquelle l'air comprimé s'est engouffré, se referme, sous la pression de l'air déjà contenu dans le récipient, et la colonne se retire, rappelée en arrière par une soupape de vidange pratiquée au bas de l'appareil. Le sijjlion étant vidé d'eau, se remplit de nouveau d'air atmosphérique, et la pulsation recommence.

Tons ces mouvements s'accomplissaient en un clin d'œil. Le jeu des soupapes d'admission et de vidange était assez bien réglé pour que la colonne d'eau tombant de 26 mètres de hauteur, avec un volume de 63 centimètres de diamètre, et un poids de 15,000 kilogrammes, produisît son évolution dans le tube fort tranquillement, sans provoquer aucun de ces dégâts que pourrait faire redouter la chute d'un pareil poids. De la tourmente terrible qui parcourait le tube, l'observateur entendait seulement le mouvement [)récipité de l'eau et le bruit de l'air aspiré et respiré violemment; puis le son métallique de la soupape de sortie de l'air, qui, semblable à un coup de cloche, annonçait latin de l'évolution de la colonne de compression. Ce n'était pas un choc qu'il entendait, mais une énergique pulsation contre un corps élastique, qui résiste en cédant la place. Le bélier hydraulique de Montgolfier ne donne pas une idée exacte de la marche de la colonne d'eau des trois ingénieurs sardes. En effet, dans l'appareil de Montgoltier, l'eau produit un véritable choc contre un matelas d'air captif et immobile, tandis qu'ici l'air cède, se comprime graduellement, et fuit devant l'eau, tout en éteignant peu à peu sa vitesse acquise, sa force vive, et ne se relire dans le compartiment qui lui est réservé, qu'après avoir annulé la fureur et les effets destructeurs de la colonne comprimante.

Hâtons-nous de dire pourtant que l'appareil ne se montra [tas louj<jurs aussi pacifique. On vit souvent se i)roduirc des chocs violents, et des ruptures effrayantes, ([ui auraient déconcerté un ingénieeur d'une autre trempe ([ue Sommeiller.

Un jour, la colonne d'eau brisa son enveloppe de fer, et fit tout à coup irruption au dehors, lançant des jets terribles, qui noyèrent l'édilice et épouvantèrent les ouvriers, encore peu habitués au gouvernement de ce formidable engin. Un autre jour, pendant que cinq compresseurs travaillaient ensemble, les deux grands tubes de cuivre qui conduisent l'air comprimé dans les récipients, se rompirent, avec le bruit d'une pièce de canon.

La figure 38 représente les béliers compresseurs établis à Bardonnèche, du côté de l'Italie ; A est le réservoir d'eau, t,t les tubes des béliers compresseurs; B, le bâtiment où se trouve établi le mécanisme des compresseurs de l'air.

La figure 39 réprésente l'intérieur du bâtiment figuré par la lettre A dans le dessin qui précède. Dans ce bâtiment sont les deux béliers qui compriment l'air au moyen de chutes d'eau tombant de l'extérieur.

Arrêtons-nous un moment pour étudier un peu de près l'appareil compresseur des trois ingénieurs sardes, et rechercher les raisons qui leur firent adopter le choc de l'eau, ou le bélier hydraulique ^mmmQ le meilleur moyen de comprimer de l'air. Le sujet est assez curieux et assez peu connu pour être approfondi.

Deux membres de l'Académie des sciences de Paris, Hachette, et plu tard, de Galigny, avaient indiqué, à diverses reprises, que le bélier hydraulique à&'èivhvQ?, Montgolfier, qui Sert à élever l'eau, pourrait également servir à comprimer l'air.

C'est de cette idée que partirent les trois ingénieurs sardes, Sommeiller, Grandis et Grattoni, pour faire servir les chutes d'eau des Apennins ou des Alpes à comprimer l'air destiné à servir, d'abord à la remorque des convois sur le plan incliné du Giovi, ensuite à comprimer l'air, pour les besoins mécaniques des travaux du tunnel du mont Cenis.

M. Daniel Golladon, dans la spécification de sa demande de brevet remise en 1852 au gouvernement sarde, pour de nouveaux procédés d'excavation des tunnels par l'air comprimé, avait indiqué les pompes à piston, mues par des turbines, comme le meilleur moyen de compression d'air, et dans le mémoire qui accompagnait sa demande de brevet et que l'Académie des sciences de Turin avait fait examiner par une commission spéciale, il avait expliqué comment on pourrait éviter leur échauffement exagéré, soit par une injection d'eau, soit même en se servant de pompes à piston liquide, analogues à celles dont faisait usage la Compagnie parisienne du gaz d'éclairage comprimé, en 1826.

Mais les préjugés qui existaient à cette époque chez la plupart des ingénieurs, et que M. H. Maus avait invoqués, en décembre 1852, lors de son entrevue avec MM. Menabrea et Colladon, c'est-à-dire la prétendue impossibilité d'empêcher une élévation redoutable de la température, étaient tellement ancrés dans l'imagination des trois jeunes ingénieurs sardes, que toute leur faculté d'invention s'était concentrée sur les moyens d'utiliser une chute d'eau pour comprimer l'air par sa force vive, et le refroidi en même temps par son contact. L'emploi du bélier hydraulique s'était

présenté à leur esprit comme le nec plus ultra du procédé économique de la compression industrielle de l'air.

Mais en mécanique pratique, comme tians la plupart des choses de la vie, quand on s'écarte des vrais principes,- les conséquences nuisibles arrivent nécessairement.

Or l'un des grands principes de la mécanique des macliines, c'est que tout choc est une cause nécessaire de perte de travail utile. C'est en évitant les chocs que Burdin, Poncelet, Fourneyron et les meilleurs constructeurs des roues à eau, avaient pu obtenir 60 à 80 pour 100 d'effet utile d'une chute, au Heu de 25 à 30 pour 100 que ces mêmes chutes donnaient auparavant quand ces roues recevaient yiiw un choc l'action de l'eau en mouvement.

Dans la pratique courante si un se sert de haches et de marteaux, c'est à cause de leur extrême simplicité, et de leur facilité de transport; mais les scies travaillent bien plus économiquement que les haches, et personne n'aurait l'idée de faire avancer une voiture à coups- de masses, ou par des chocs répétés.

Il en a été de même pour les béliers compresseurs agissant par chocs, au tunnel du mont Cenis. Après trois années perdues en essais de construction des vingt béliers, (]ui, mis en place, coûtaient, tout compris, deux millions quatre cent mille francs^ l'expérience a démontré que c'étaient de très mauvais coni[)resseurs pour de grands buts industriels ; qu'ils marchaient avec tant de lenteur, sous peine de très graves accidents, qu'ils ne fournissaient qu'une quantité d'air comprimé très minime, et que, de plus, ils ne réalisaient qu'une faible partie, la moitié au plus, de la puissance contenue dans l'eau dépensée. On reconnut que ces appareils, d'un énorme volume et d'un coût excessif, n'avaient aucune élasticité de puissance,- c'est-à-dire (pi'un bélier établi pour comprimer l'air à o atmosphères, nepouvait servir lorsqu'on voulaitunecompression un peu supérieure, et que le plus court était alors de modifier notablement sa construction, ou d'en construire un autre.

Depuis vingt ans on a entrepris de percer Itien des tunnels par le procédé Colladon, c'est-à-dire par l'emploi de l'air fortement comprimé, mais nulle part les entrepreneurs de ces tunnels n'ont eu l'idée de recourir à l'emploi des béliers compresseurs de Sommeiller, Grandis et Grattoni, pour obtenir l'air comprimé nécessaire à leurs travaux.

Les béliers compresseurs avaient des inconvénients multiples, comme il est facile de le deviner. Nous avons dit que ces ajjpareils exigent une chute d'eau d'au moins 20 mètres. Elle existait à Bardonnèclie, du côté de l'Ilalie.

OÙ le canal dérivé des torrents du Melezet, n'a pas moins de 46 mètres de chute. Mais on perdit 20 mètres de chute, les compresseurs n'étant calculés que pour une chute d'eau de 26 mètres. Ce fut bien pis à Modane, du côté de la France. La rivière d'Arc ne donnait que 6 mètres de hauteur de chute. Tout autre que l'inventeur aurait reculé devant l'impossibilité d'appliquer son système dans de telles conditions. Sommeiller persista, et l'un vit se réaliser cette contradiction bizarre de la création d'une surélévation artificielle d'eau, pour placer l'appareil dans ses conditions normales. On établit donc des roues hydrauliques et des pompes élévatoires, d'une puissance effective supérieure à 200 chevaux. Ces pompes élevaient l'eau dans un vaste bassin en fonte, soutenu à 26 mètres d'élévation, et de là elle retombait dans les béliers.

On voit sur la figure 40, exécutée d'après une photographie, la reproduction exacte des béliers compresseurs établis à Modane avec une surélévation d'eau artificielle.

Les critiques de visiteurs ayant une grande autorité scientifique, ne manquèrent pas à cet étrange et colossal appareil ; mais la position des inventeurs était singulière : ils avaient affirmé maintes fois que les béliers étaient les seuls engins capables de comprimer l'air industriellement à 6 atmosphères (1). Les proposititions de M. Colladon pour la compression par des pompes à piston avaient été, par suite, repoussées.

La loi relative au nouveau traité avec la Compagnie Victor-Emmanuel et à l'entreprise par l'État de la percée des Alpes, décidait : que les travaux seraient faits conformément au projet de MM. Ranco, Grattoni., Sommeiller et Grandis (2), c'est-à-dire en faisant usage de béliers pour obtenir l'air comprimé. L'emploi de ces appareils pour les travaux de percement devenait, en quelque sorte, par cette prévision de la loi, le seul procédé légal pour faire mouvoir les perforatrices!

Cependant, les nombreux accidents occasionnés parle jeu de ces appareils; leur très faible rendement, surtout à Modane, en comparaison de la puissance hydraulique disponible ; l'insuffisance de la pression, qui ralentissait et quelquefois suspendait le travail ; l'impossibilité de hausser la pression selon la profondeur du souterrain ; enfin divers conseils et avis pressants d'hommes experts, décidèrent les ingénieurs associés à abandonner en partie, dès l'année 1861, leur gigantesque machinerie et à faire usage de pompes à piston liquide concurremment avec les béliers.

(1) Séance de la Chambre des députés, 2o juin 1857. Comptes rendus officiels, page 1343.

(2) Compte rendu officiel des débats de la Chambre des députés de Turin, 1857, page 1404.

Ces pompes à piston liquide sont de l'invenlion du professeur Daniel Golladon.

Pour comprendre ce système, fort simple d'ailleurs, de comprimer de l'air, il faut se figurer un tube horizontal de 57 centimètres seulement de diamètre, se relevant aux deux extrémités, et formant aussi, comme le bélier compresseur de Sommeiller, un si]}hon renversé, dont les deux brandies sont égales entre elles. Un piston actionné par une roue hydraulique, se meut à frottement, dans la jiarlie horizontale, et fait osciller une colonne d'eau, ((ui i-emplit, (|uand le i)iston est au niilieii de sa course, les deux branches de siphon jusf|u';i la moitié de leiu' liauteur. A chaque mouvement du va-et-vient du piston, la colonne d'eau s'abaisse dans une branche, en aspirant l'air extérieur, et s'élève dans l'autre, en refoulant et comprimant cet air. Le même elfet se reproduit dans les deux branches. La colonne d'eau, sollicitée par le piston au mouvement oscillatoire, appelle successivement l'air atmosphérique et le rejette, comprimé, par les soupapes ménagées aux deux têtes de l'appareil. Les soupapes agissent d'elles-mêmes. Celles qui admettent l'air dans le corps de pompe s'ouvrent par l'effet du vide qui s'y fait à la retraite de l'eau, et se ferment à son retour. Celles (jui donnent entrée à l'air comprimé dans son récipient, s'ouvrent sous la pression de l'air poussé par l'eau, et se ferment brusquement cjuand l'eau se retire, par suite de la pression de l'air déjà captif dans son magasin.

M. Colladon a fait faire un autre progrès important à l'emploi de l'air comprimé pour la perforation des tunnels.

Les énormes pompes à piston liquide que les trois ingénieurs installèrent à Bardonnèche et à Modane, pour remplacer leurs béliers compresseurs furent elles-mêmes reconnues très supérieures aux béliers, mais elles présentaient bien des inconvénients. Leur prix, moindre que celui des béliers, était encore élevé ; elles occupaient beaucoup de place, elles ne pouvaient donner plus de seize coups utiles par minute.

Le lecteur se demandera sans doute pourquoi l'on n'adoptait pas de simples pompes àpistonmétallique,commelespompesàeau,pouropérerla compression del'air? En voici la raison.

L'air, quand on le comprime, dégage une quantilé considérable de chaleur. La plupart de nos lecteurs ont probablement vu l'expérience du briquet à compression d'air, qui est, d'ailleurs, décrit et figuré dans tous les Traités de physique. On attache un morceau d'amadou sous le piston d'une petite pompe jouant dans un cylindre de verre, on comprime rapidement, et l'amadou est allumé par la chaleur qui résulte de cette brusque compression.

C'est cette élévation de température que redoutaient les inventeurs

et qui avait fait dire à M. Mans : <' que les pompes à piston métallique destinées à la compression de l'air serviraient à allumer les cigares des ouvriers ! »

C'est la crainte du même inconvénient qui avait conduit les trois ingénieurs sardes à proposer d'abord \quy bélier compresseur, où l'eau, par sa chute alternative, refroidissait périodiquement les parois métalliques.

C'est ce qui plus tard leur fit remplacer les béliers par les pompes à piston d'eau dont on se servait en 1824, à Paris, pour comprimer le gaz d'éclairage. L'eau, sans cesse renouvelée, rafraîchissait le cylindre.

Dans le mémoire remis en 1852 au ministère sarde, M. Colladon conseillait ce genre de pompes, que l'on rafraîchirait en dehors et cà l'intérieur par une injection d'eau. Mais, à cette époque, on s'exagérait tellement la quantité de chaleur qui serait dégagée par la compression de l'air, que dans un long discours prononcé à la Chambre, par Sommeiller, le 25 juin 1857, ce député affirma que les pompes à piston métallique seraient d'un usage impossible pour comprimer de grandes masses d'air. Il disait, en effet : « que tous ceux « qui s'étaient occupés d'air comprimé avaient fait fausse route ! Il fallait « avoir l'air comprimé^ ils ne l'avaient pas . Aujourd' hui l'air comprimé « est trouvé, — il n est pas trouvé depuis longtemps , — // Test depuis que « notre machine [le bélier à colonne) marche à la Coscia; ce qui vous « prouve qu' avec de semblables moijens on se rendra promptement maître « du mont Cenis. »

On sait à quels tristes résultats aboutirent ces promesses concernant les merveilleux effets qu'espéraient les trois ingénieurs, les ministres, ainsi que la Chambre, des béliers compresseurs d'air !

M. Colladon, disons-nous, a inventé une disposition d'une inestimable énergie pour maintenir froid de l'air atmosphérique comprimé cà toute vitesse. Ce moyen, bien simple en apparence, mais dont M. Colladon a eu l' idée et a fait usage le premier, consiste à injecter continuellement, à l'intérieur des corps de pompe où s'opère la compression de l'air, une minime quantité d'eau à l'état pulvérulent. L'effet est saisissant. Au moment où celte poussière d'eau pénètre dans le cylindre, l'air que la compression à U ou 10 atmosphères allait élever à la température de + 200 ou + 300 degrés, se maintient à 10 ou 15 degrés au-dessus de la température de l'atmosphère.

Très peu de mois après l'ouverture du tunnel du mont Cenis, M. Colladon était nommé Ingénieur Conseil de l'entreprise Louis Favre, pour le percement du grand tunnel du mont Saint-Gothard. Chargé, par Louis Favre, de faire établir de puissants compresseurs d'air aux deux extrémités du tunnel, il appliqua aux compresseurs à construire, une injection d'eau pulvérisée, et

au lieu de 16 oscillations qu'avaient données, au maximum, les pompes à piston d'eau du mont Cenis, il put faire marcher celles des chantiers du mont Saint-Gotliard à loO oscillations utiles, en moyenne, par minute. L'élévation de température de l'air, pendant la compression à 8 atmosphères, n'atteignait pas même celle observée dans les pompes à piston liquide utilisées au mont Cenis.

Le volume de l'eau injectée à l'état pulvérulent pour obtenir cet effet refroidissant, n'était que la millième partie du volume de l'air comprimé à chaque coup.

Le refroidissement dans le cylindre même et à l'instant où se fait la compression, a une importance considérable, non pas seulement pour empêcher l'attération des garnitures des pompes et des huiles, mais surtout pour ne pas perdre beaucoup de travail pendant la compression ; car l'air qui s'échauffe devient plus élastique et résiste davantage à la compression. Si cet air était chauffé à + 273 desrés, sa résistance serait doublée et une force motrice de 200 chevaux-vapeur ne produirait pas jdus d'air comprimé que 100 chevaux-vapeur, dans les pompes du nouveau système CoUadon.

L'eau fraîche pulvérulente est le seul moyen efficace de. maintenir une température très Hmitée dans les pompes comprimant à grande vitesse. Ainsi, du côté sud du tunnel du mont Saint-Golliard, les pistons donnaient jusqu'à deux et trois coups utiles dans une seconde. Il fallait donc qu'un volume d'air de 100 litres environ fût réduit à 12 litres en moins d'une demi-seconde, et qu'il fût refroidi dans le même espace de temps ; l'eau en poussière peut seule réaliser cette rapidité d'effet.

Avec les compresseurs à grande vitesse le coût primitif et le volume occupé par les appareils, sont considérablement réduits.

A même puissance, les compresseurs Colladon, au mont Saint-Gothard, occupaient seize fois moins de place que les pompes à piston liquide établies à Bardonnèche en 1863, et qui y furent conservées, pour servir au renouvellement de l'air dans le tunnel.

Revenons au mont Cenis.

La supériorité des pompes hpiston liquide sur le système à bélie)\?,m\.di\. aux yeux. En premier lieu, les pompes peuvent être mises en action par une chute d'eau de peu de hauteur, qu'on peut trouver partout, et, au besoin, par une machine à vapeur. Ensuite, elles peuvent porter lâ pression jusqu'au degré que l'on désire; tandis que le bélier-compresseur du mont Cenis ne pouvait la porter qu'à 5 atmosphères. La pompe ne comprime pas, il est vrai, autant d'air par oscillation que le système à colonne en comprime par pulsation ; mais

sa marche est plus rapide, les oscillations dans cet appareil étant de 8 par minute, tandis que le nombre des pulsations du bélier Sommeiller n'est que de 2 1/2, Le compresseur à pompe est donc notablement supérieur à celui des trois ingénieurs sardes.

Sommeiller fut, d'ailleurs, bientôt obligé de reconnaître les avantages de ce système de compression de l'air, et il se décida à l'établir à Modane. Les pompes à piston liquide remplacèrent donc les coûteux appareils que l'on avait installés pour comprimer l'air par une surélévation mécanique de l'eau. Sommeiller finit môme par installer ce sysJtème à Bardonnèche, malgré la hauteur des chutes d'eau dont on disposait de ce côté.

Le bénéfice de ce changement fut considérable. La direction technique du tunnel, dans son rapport publié en 1863, reconnaît que le volume d'air que Ton pouvait comprimer avec la même puissance hydraulique, était devenu triple, et que, d'autre part, le coût des appareils était d'un tiers moindre (1).

On obtint d'autres avantages essentiels : la marche du travail fut plus régulière, et on ne fut plus limité à une pression de 6 atmosphères, qui était devenue insuffisante. La pression de l'air fut alors portée à 7 atmosphères, au grand bénéfice de la santé des ouvriers et de l'avancement des travaux.

Nous n'avons donné jusqu'ici qu'une idée générale du bélier compresseur de MM. Sommeiller, Grandis et Grattoni, ainsi que des pompes à piston liquide, cjui remplacèrent cet appareil, au tunnel du montFréjus. Nous allons maintenant faire connaître d'une manière précise les détails de ces mêmes appareils. Nous mettrons leur résultats utiles en parallèle avec ceux qu'ont donnés les pompes à piston liquide, et Ton sera vraiment étonné delà profonde infériorité de ces énormes mécanismes, qui figuraient très bien peut être, au point de vue décoratif et pittoresque, au pied des Alpes, dans la solitude de ces montagnes, mais qui ne produisirent que des dépenses excessives, et n'occasionnèrent que des retards dans l'achèvement du tunnel.

Rien n'est plus propre à fixer les idées que les comparaisons. Nos lecteurs nous sauront gré de leur offrir, dans ce sujet si nouveau et si peu connu, un dessin (fig. 41 , p. 1 37) qui représente à la fois, vus à une même échelle de grandeur, les trois systèmes de compressions d'air qui se sont succédé, en moins de douze années, pour le percement du mont Cenis et celui du mont Saint-Gothard, à savoir : les béliers; les pompes à piston liquide, et les pompes à pnstoyi métallique, avec injection d'eau pulvérisée. Ils jugeront mieux ainsi des grands progrès qui ont été accomplis et de la supériorité de ce

(1) Rci'azionc délia direzionc tecnica, p. 92, rédigi!'C par Sonimcilk'i', soignée par lui et ses deux collègues.

Iroisième système, comme puissance, économie de coût et de place, et rapidité d'action.

Le dessin n" I (fig. 41) représente nn des vingt béliers que MM. Sommeiller, Grandis et Grattoni avaient établis, en 1860 et 1 801 , à Bardonnèche etàModane.

R, est un vaste réservoir supérieur, placé à 26 mètres au-dessus du sol, soutenu, à cette élévation, par douze colonnes creuses en fonte, dix servant aux béliers et deux à l'arrivée de l'eau motrice et au départ du trop-plein.

M, est la colonne descendante du bélier; NN', sa partie horizontale. L, une sortie pour l'eau après la compression ; P, la chambre où l'eau du l)élier comprime l'air. L'action du bélier doit être alternative et régularisée en trois temps successifs par le jeu des trois grandes soupapes, A,B,C. Quand la soupape A ouvre, ou ferme le passage de l'eau entre M et N, la soupape B ferme, ou ouvre un passage de sortie pour la vidange de l'eau après qu'elle a produit son action. C, est une troisième soupape qui s'ouvre au moment où l'air contenu dans la partie P est arrivé au degré de compression voulu.

Ces trois temps doivent se succéder lentement, avec une extrême régularité; sans cela il arriverait des désordres et des ruptures. C'est ce qui complique beaucoup la construction du bélier.

MM. Sommeiller, Grandis et Grattoni, se sont servis de la construction suivante pour arriver à cette régularisation : S est un petit cylindre à piston moteur, actionné par l'air comprimé. Ce moteur fait tourner le volant D et la poulie E, reliée à la poulie E' par une courroie de transmission, ZZ'. Cette poulie, E', a un pignon denté F, qui engrène avec elle.

C'est cette roue E qui commande le jeu alternatif des deux soupapes A et B, en faisant monter ou descendre, par des cames, les extrémités des leviers K,K' et 1,1', qui ouvrent et ferment les soupapes A et B. Quand K' descend, la soupape B de vidange est fermée, et quand I' descend, la soupape A ouvre le passage à l'eau du bélier de la colonne M.

Cette eau se précipite par son poids, chasse en avant l'eau de la partie horizontale N, qui remonte dans la partie verticale P, et y comprime l'air. Quand la compression est suffisante, elle soulève la valve, ou soupape C, et l'air comprimé est chassé dans les tubes, ou réservoirs d'air X.

Bien des fois avant que tous les détails d'exécution eussent été convenablement arrangés, de graves accidents sont survenus, brisant les énormes colonnes de fer et lançant dans l'air de véritables trombes d'eau.

Ces béliers comprimèrent beaucoup moins d'air que les inventeurs ne l'avaient admis en théorie, parce qu'il fut impossible de les faire marcher

plus vile que deux à deux coups et demi utiles par minute. La sécurité des ouvriers et des appareils ne permettait pas une allure plus rapide.

En outre, la compression ne pouvait dépasser 5 atmosphères ; ce (jui n'était pas suffisant à une certaine profondeur dans le tunnel. Les machines perforatrices marcliaient mal et l'aération était insuffisante.

Les trois ingénieurs sardes, comme nous l'avons dit, durent forcément renoncer à ces béliers, qui d'après le texte de la loi du 29 juin 1857, devaient servir, exclusivement à toute autre machine comprimante, à l'excavation du tunnel.

Encore préoccupés de lutter contre le dégagement de chaleur que produit la compression de l'air, ils adoptèrent un système de pompes à piston liquide, analogue à l'engin employé à Paris en 1824, par la Compagnie du gaz comprimé portatif. Ils firent construire, sur chaque versant de la montagne, sept roues à augets, et à chacune de ces roues ils associèrent (|uatre pompes à piston liquide, les deux d'un même côté de la roue formant un groupe compresseur à deux corps de pompe.

Le dessin n° II de la même figure 41 , représente un de ces groupes. K est la roue hydraulique à augets, en fonte, transmettantun mouvement de va-et-vient à deux pistons métalliques, M et N, contenus dans les deux corps de pompes cylindriques horizontaux, AA' et BB'. Chacun de ces cylindres communique, par l'une de ses extrémités, avec un appendice vertical, ou colonne, GG", HH", de même diamètre que les cylindres, et qui était haute de 5 mètres à Modane et de 4 à Bardonnèche.

Ces colonnes sont remplies d'eau dans les trois (juarls de leur hauteur, lorsque les pompes sont au repos. La partie supérieure. G' G" et H' H", de ces colonnes, contient une soupape, R ou R', pour l'aspiration de l'air et une soupape, S ou S', pour sa sortie après la compression.

L'eau qui remplit en partie ces colonnes verticales, monte ou descend alternativement quand les pistons M et N sont mis en jeu, et elle fait fonction ^VvLn piston liquide, qui tantôt aspire l'air atmosphérique et tantôt le comprime et le refoule, en soulevant la soupape S, dans une chambre d'air supérieure X et X', d'où il se rend, par X'', dans les conduites du tunnel.

L'ensemble d'une roue à augets avec ses quatre corps de pompe, coûtait un tiers de moins qu'un seul bélier, et d'après l'aveu que les trois ingénieurs ont dû publier dans leur rapport officiel d'avril 1803 [Relazione délia direzione tecnica), cet ensemble fournissait trois fois plus d'air compi imé que le bélier, auquel on ne pouvait demander plus de deux coups l't demi utiles par minute, tandis qu'on en obtenait huit de chaque pompe, nu seize d'un des couples.

FiGimi': 41 TABLEAU COMPARATIF