CHAPITRE Y

APPLICATION DU MOTEUR ÉLECTRIQUE A LA CONSTRUC- TION DES BALLONS DIRIGEABLES. — l'aÉROSTAT ÉLECTRIQUE DE MM. GASTON ET ALBERT TISSANDIER. '

Après la belle tentative de Dupuy de Lôme, pour la construction dun aérostat j

stable et dirigeable, qui n'avait d'autre défaut que le genre de moteur adopté, est venue l'entreprise, très originale, due à MM. Gaston et Albert Tissandier, d'appliquer le moteur électrique à la propulsion des ballons.

C'est à l'Exposition d'électricité de Paris, en 1881, que l'on vit, pour la première fois, le modèle du petit aérostat dirigeable de M. Gaston Tissandier, mû par la force électrique.

La découverte de Y accumulateur électrique par M. Gaston Planté, et les applications qu'avait déjà reçues la pile secondaire, donnèrent l'idée à MM. Gaston et Albert Tissaadier d'appliquer à la marche des aérostats les accumulateurs, qui, sous un poids relativement faible, emmagasinent une grande somme d'énergie.

Une pile accumulatrice actionnant une petite machine dynamo-électrique, attelée à l'hélice propulsive d'un aérostat, offre certains avantages. Le moteur électrique fonctionnant sans aucun foyer supprime le danger du voisinage du feu sous une masse d'hydrogène, si l'on emploie une machine à vapeur. Son poids est constant ; car il n'abandonne pas à l'air, comme la chaudière à vapeur, des produits de combustion, qui délestent sans cesse l'aérostat, et tendent à le faire élever dans l'atmosphère. Enfin, il se met en marche ou s'arrête avec une incomparable facilité, par un simple commutateur.

Le mignon aérostat que M. Gaston Tissandier avait construit, pour servir de modèle, et que l'on voyait à l'Exposition d'électricité de 1881, était de forme allongée, et se terminait par deux pointes. Il n'avait que 3°, 50 de longueur, sur 1"',30 de diamètre, au milieu. Le volume total de cet engin n'était que 2 200 litres environ. Gonflé d'hydrogène pur, son excédent de force ascensionnelle n'était que de 2 kilogrammes.

M. Trouvé avait construit, pour faire

Fig. 512. — L'aérostat électrique de MM. Gaston et Albert Tissandier, vu en bout.

mouvoir cet aérostat minuscule, une toute petite machine dynamo-électrique, du type Siemens, ne pesant que 220 grammes, et dont l'arbre était muni d'une hélice à deux branches, très légère, de 0°',40 de diamètre. Ce petit moteur était fixé à la partie inférieure de l'aérostat, avec un couple secondaire Planté, pesant 1^,30.

L'hélice, dans ces conditions, tourne à 6 tours 1/2 par seconde. Elle agit comme propulseur, et imprime à l'aérostat, dans un air calme, une vitesse de 1 mètre par seconde, pendant plus de 40 minutes. Avec deux éléments secondaires montés en tension et pesant 500 grammes chacun, on aurait pu adapter au moteur une hélice de 0^^,60 de diamètre, qui aurait donné à l'aérostat une vitesse de 2 mètres environ par seconde.

MM. Gaston et AlbertTissandier n'avaient,

disons-nous, présenté à l'Exposition d'électricité de 1881 , qu'un diminutif de ballon, un simple modèle. En 1883, ils construisirent un aérostat de dimensions suffisantes pour emporter deux personnes ; et le 8 octobre ils procédaient à l'expérience du nouveau véhicule aérien.

L'aérostat électrique dirigeable de MM. Gaston et Albert Tissandier, que représente la figure 512, a la même forme que ceux de GifTard et de Dupuy de Lôme, c'està-dire la forme ellipsoïde. Il a 28 mètres de longueur, de pointe en pointe, et 9", 20 de diamètre au milieu. La forme allongée en fuseau est, paraît-il, la plus convenable pour vaincre la résistance de l'air. Il est muni, à sa partie inférieure, d'un cône d'appendice, terminé par une soupape automatique. Le | tissu est de la percsiline rendue imper-

SUPPLÉMENT AUX AÉROSTATS

méable par un vernis d'excellente qualité. Son volume est de 1 060 mètres cubes.

La housse de suspension est formée de rubans cousus à des fuseaux longitudinaux, qui les maintiennent dans la position géométrique qu'ils doivent occuper. Les rubans ainsi disposés s'appliquent parfaitement sur rétoffe gonflée, et ne forment aucune saillie, comme le feraient les mailles d'un filet.

Les flancs de l'aérostat supportent la housse de suspension, au moyen de deux brancards latéraux flexibles, qui en prennent complètement la forme. Ces brancards sont formés de minces lattes de noyer, adaptées <î des bambous sciés longitudinalement ; ils sont consolidés par des lanières de soie. A la partie inférieure de la housse, des pattes d'oie se terminent par vingt cordes de suspension, qui s'attachent, par groupes de cinq, aux quatre angles supérieurs de la nacelle.

La nacelle a la forme d'une cage. Elle est construite avec des bambous assemblés, consolidés par des cordes et des fils de cuivre, recouverts de gutta-perclia. Sa partie inférieure est formée de traverses en bois de noyer, qui servent de support à un fond de vannerie d'osier. Les cordes de suspension l'enveloppent entièrement. Elles sont tressées dans la vannerie inférieure, et ont été préalablement entourées d'une gaine de caoutchouc, qui, en cas d'accident, les préserverait du contact du liquide acide qui est contenu dans la nacelle, et sert à alimenter les piles.

Les cordes de suspension sont reliées horizontalement entre elles, par une couronne de cordages, placée à deux mètres au delà de la nacelle. Les engins d'arrêt pour la descente, guide-rope et corde d'ancre, sont attachés à cette couronne, qui a, en outre, pour but de répartir également la traction à la descente. Le gouvernail, formé d'une grande surface de soie non vernie, maintenue à sa partie inférieure par un bambou, y est aussi adapté à l'arrière.

L'aérostat, avec ses soupapes , pèse 1 70 kilogrammes. La housse avec le gouvernail et les cordes de suspension pèsent 70 kilogrammes. Les brancards flexibles latéraux pèsent 34 kilogrammes; la nacelle a un poids de 100 kilogrammes. Moteur, hélice et piles, avec le liquide pour les faire fonctionner pendant 2 heures et demie, pèsent 280 kilogrammes. Engins d'arrêt (ancre et (juiderope)^ 50 kilogrammes.

Ainsi, le poids du matériel fixe est de 704 kilogrammes, auxquels il faut ajouter les poids des deux voyageurs, avec instruments (150 kilogrammes), ainsi que le lest enlevé (386 kilogrammes). En tout, 1 240 kilogrammes.

La force ascensionnelle était, en comptant 10 kilogrammes d'excès de force pour l'ascension, de 1 250 kilogrammes. Le gaz avait donc une force ascensionnelle de 1 180 grammes par mètre cube, ce qui est considérable. C'est que le gaz hydrogène préparé par MM. Tissandier est presque pur; il est obtenu au moyen de l'action de l'acide sulfurique, de l'eau et du fer, dans un appareil de dispositions nouvelles, que nous décrirons plus loin.

Le courant électrique produit par 24 éléments (le pile au bichromate de potasse actionnait une petite machine dynamoélectrique.

Nous représentons dans la figure 514 la pile au bichromate de potasse qui produisait le courant électrique. La machine dynamo-électrique actionnée par cette pile était du type Siemens, c'est-à-dire composée d'une bobine très longue et de 4 électroaimants. Elle pesait 56 kilogrammes. On voit cette machine en M, sur la figure 514 (page 661). La pile est au fond de la nacelle.

Le 8 octobre 1883, le gonflement du ballon s'effectua en moins de 7 heures. A 3 heures 20 minutes, les voyageurs

Fig. 513. - L'aérostat électrique dirigeable de MM. Gaston et Albert Tissandier.

aériens s'élevèrent lentement, par un vent faible de E.-S.-E. A SOO mètres de hauteur, la vitesse de l'aérostat était de 3 mètres par seconde (1 kilomètre par heure).

Quelques minutes après le départ, la batterie de piles fonctionna. Elle était composée de quatre auges à six compartiments; les 24 éléments étaient montés en tension. Un commutateur à mercure permettait de faire fonctionner à volonté six, douze, dix-huit ou vingt-quatre éléments, et d'obtenir ainsi quatre vitesses différentes de l'hélice, variant de 60 à 1 80 tours par minute.

Au-dessus du bois de Boulogne, quand le moteur fonctionnait à grande vitesse, la translation devint appréciable : on sentait un vent frais, produit par le déplacement de l'aérostat.

Quand le ballon faisait face au vent, sa

pointe de l'avant étant dirigée vers le clocher de l'église d'Auteuil, voisine du point de départ, il tenait tête au courant aérien et restait immobile. Malheureusement les mouvements ne pouvaient être maîtrisés par le gouvernail.

En coupant le vent dans une direction perpendiculaire à la marche du courant aérien, le gouvernail se gonflait, comme une voile, et les rotations se produisaient avec beaucoi^j plus d'intensité.

Le moteur ayant été arrêté, le ballon passa au-dessus du mont Valérien. Une fois qu'il eut bien pris l'allure du ven^t, on recommença à faire tourner l'hélice, en marchant avec le vent. La vitesse de translation s'accéléra alors ; l'action du gouvernail faisait dévier le ballon à droite et à gauche de la ligne du vent.

SUPPLÉMENT AUX AÉROSTATS

Fig. 514. — Pile au bichromate de potasse, installée dans la nacelle, et moteur dynamo-électrique

actionné par cette pile.

La descente s'opéra à 4 heures 1/2, dans une grande plaine avoisinant Croissy-sur- Seine. L'aérostat resta gonflé toute la nuit, et le lendemain il n'avait pas perdu de gaz.

Il résulte de cette expérience, qu'avec l'aérostat électrique expérimenté le 8 octobre 1883, quand l'hélice, de 2", 80 de diamètre, tournait avec une vitesse de 180 tours à la minute, avec un travail efl'ectif de 1 00 kilogrammètres, les aéronautes tinrent tête à un vent de 3 mètres à la seconde, et qu'en suivant le courant ils dévièrent très facilement de la ligne du vent.

Nous ne devons pas manquer d'ajouter que MM. Gaston et Albert Tissandier ont eu le mérite d'imaginer, à l'occasion de leur ascension de 1883, un mode particulier de

préparation du gaz hydrogène destiné au gonflement des ballons. Comme la production en grand du gaz hydrogène intéresse beaucoup tous ceux qui s'occupent d'aérostation, nous croyons devoir faire connaître ici la disposition adoptée par MM. Tissandier frères pour cette opération chimique et industrielle.

Dans les Merveilles de la Science (1) nous avons donné le dessin de l'appareil dont Giffard fit usage pour préparer le gaz hydrogène destiné à remplir le ballon captif qu'il avait installé en 1867 au Champ-de-Mars. Ce même appareil servit à préparer le gaz hydrogène pour les ascensions du ballon captif des Tuileries, en 1878.

(1) Tome II, pages 576-579.

L'appareil construit en 1883 par MM. Gaston et Albert Tissandier repose sur le même principe que celui de Giffard, mais il en diffère considérablement dans les détails. Dans cet appareil comme dans celui de Gifîard, le gaz hydrogène est obtenu par l'action de l'acide sulfurique sur le l'er et l'eau, mais tandis que Giffard employait un seul générateur de gaz de plus grandes dimensions, et plus dispendieux, car il était composé de tôle garnie intérieurement d'épaisses feuilles de plomb, on fait usage ici de simples tuyaux de terre, c'est-à-dire de tuyaux dits tinjaux Doiilton, qui servent à la conduite des eaux, et se fabriquent en Angleterre en quantité considérable et à très bas prix. M. Gaston Tissandier a fait usage des tuyaux Doulton de 0°',45 de diamètre intérieur et de 0",76 de hauteur. Il obtenait ainsi une sorte de réservoir de plus de 6 mètres de hauteur, qui pouvait contenir jusqu'à une tonne de tournure de fer. Avec quatre de ces générateurs on peut produire, par heure.

300 mètres cubes de gaz hydrogène, c'est-àdire déposer 1 000 kilogrammes de fonte dans 1 500 kilogrammes d'acide sulfurique étendu de trois fois son volume d'eau.

La figure 515 représente un de ces générateurs formé de tuyaux de grès Doulton. C est le générateur de forme cylindrique; il est fermé à sa partie inférieure par une maçonnerie de briques cimentées par un mélange de soufre fondu, de résine, de suif et de verre pilé. Ce même ciment a été employé pour garnir les joints des tuyaux et les souder les uns avec les autres. Le tuyau de grès inférieur, que nous appellerons le n° 1 , le tuyau n" 4 et le tuyau n° 6, en comptant de bas en haut, sont des tuyaux à deux tubulures, qui permettent de ramifier à l'appareil les tubes plus étroits servant : à l'entrée dans l'appareil de l'eau additionnée d'acide sulfurique, à la sortie du liquide chargé de sulfate de fer après la réaction opérée, et

au dégagement du gaz hydrogène formé.

Le générateur étant rempli de tournure de fer, l'eau additionnée d'acide sulfurique arrive par le tuyau A, et pénètre à la partie inférieure du récipient. Le liquide traverse un double fond percé de trous, et il s'élève à travers une colonne de tournure de fer, qui se dissout peu à peu. Le fer sous l'action de l'acide sulfvirique décompose l'eau dont il fixe l'oxygène; il se forme ainsi du sulfate de fer et un abondant dégagement de gaz hydrogène. Ce gaz se dégage par le tuyau T; le liquide chargé de sulfate de fer s'écoule en B, par le tuyau B C en forme d'U, et arrive dans un caniveau, qui le mène directement à l'égout.

L'écoulement de l'eau chargée d'acide sulfurique étant continu, la production de l'hydrogène est également continue, au fur et à mesure que le fer se dissout dans la partie inférieure du générateur, il est sans 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 en cuivre plombé et elle pénètre de quelques centimètres dans le liquide où se produit la réaction ; la dissolution de sulfate de fer en s'échappant en B n'entraîne pas ainsi de tournure de fer.

Le générateur à sa partie supérieure est bouché à l'aide d'une fermeture hydraulique, laquelle en cas d'obstruction forme soupape de sûreté.

L'appareil, ainsi qu'il a été 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 ; onpeut ainsi remettre de la tournure de fer dans un générateur, procéder à son nettoyage en cas d'obstruction des tuyaux, etc., sans interi-ompre la production des trois autres générateurs.

SUPPLÉMENT AUX AÉROSTATS

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 employé par M. Gaston Tissandier est presque entièrement semblable à celui de GilTard; on le voit représenté enL. 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, que ]\L Gaston Tissandier a cru devoir substituer à la chaux, dont on a fait usage jusqu'ici dans cette opération. Le gaz passe enfin à travers un globe de verre. H, contenant un hygromètre et un thermomètre, qui indiquent si le gaz est bien desséché et bien refroidi. Dans ces conditions, on obtient un gaz presque

complètement sec ayant une force ascensionnelle de H 90 grammes par mètre cube, chiffre qui n'avait jamais été obtenu dans les préparations aérostatiques faites en grand.

Après avoir traversé la cloche de verre II, contenant un hygromètre et du papier de tournesol, le gaz arrive dans l'aérostat, par l'intermédiaire d'un tuyau de gonflement.

Les quatre générateurs sont alimentés du liquide acide qui les fait fonctionner, par de grands réservoirs de 8 mètres cubes ; ce sont des cuviers de bois très épais, munis à leur partie inférieure de quatre robinets en terre Doulton permettant d'alimenter à la fois les quatre générateurs.

Chacun de ces réservoirs peut contenir 30 touries d'acide sulfurique à 53" ou 3 000 kilogrammes, délayés dans 6 000 kilogrammes d'eau ordinaire. Il y a là, dans chaque cuvier, une réserve capable de fournir à la production de 350 à 400 mètres de gaz hydrogène. Pendant que l'un des

cuviers se déverse dans les quatre généra- ^ leurs, l'autre cuvier peut être rempli, et ainsi de suite, alternativement.

Les générateurs sont enveloppés 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 nécessaires à l'alimentation de l'appareil.