A VAPEUR

Après avoir donné à la pression une force le 2 kilogrammes, puis de 4 kilogrammes par centimètre carre, on a fini par la porter i 6 kilogrammes, en augmentant, bien entendu, l'épaisseur des tôles de la chaudière ians une proportion correspondante.

L'emploi de la machme de Wolf, combiné avec le condenseur à surface, opéra une transformation complète de la machine à vapeur marine, et lui donna une physionomie toute nouvelle.

La marine militaire française fit exécu- ;er, pendant la construction de la Normanlie, des machines à vapeur horizontales du système de Wolf, munies d'un cylindre disposé en tandem. Telles sont les machines du Vauban, dont le type a été ensuite plusieurs 'ois reproduit.

La machine de Wolf ne convenait pas pour les petits bâtiments où il n'y avait pas Dossibilité d'établir plus d'un groupe tan- ■iem ; car alors, dans bien des cas, le démarrage de la machine était impossible. Pour i'autres raisons, telles que sa grande hauteur, la machine de Wolf était également inadmissibl? à bord de certains bâtiments. C'est alors que John Elder, à Glasgow, et Benjamin Normand, au Havre, adoptèrent les premiers le système Compound.

La première application du système Compound à la navigation parla vapeur remonte i 1856, mais son adoption générale ne se 51 qu'avec lenteur. Ce n'est que depuis 1870 înviron que presque tous les navires ont îté pourvus de machines Compound, ou de Leurs dérivées.

Nous avons décrit, dans la Notice précédente [Supplément à la machine à vapeur), divers types de machines Compound fixes, qui sont à deux cylindres. Dans la marine, deux types sont admis: la machine à deux cylmdres, pour les puissances ne dépassant pas 1,000 chevaux-vapeur, et la machine à

trois cylindres, pour les puissances de 1,000 chevaux-vapeur et au-dessus.

Presque toujours les machines sont du type à pilon; cependant dans certains cas spéciaux la marine de guerre emploie encore des machines horizontales à bielle en retour, ou à bielle directe.

Les avantages des machines à vapeur du système Compound, appliqué aux machines marines, sont les suivants:

i" On diminue le volume de vapeur sacrifiée sans avoir servi, en diminuant les espaces morts.

En effet, comme la vapeur sortant de la chaudière est introduite dans le petit cylindre seulement, on ne perd que le volume correspondant aux espaces morts de ce cylindre. Pour réaliser le même travail avec une machine de l'ancien système à introduction directe, il aurait fallu deux cylindres plus grands que le petit dont il vient d'être question, représentant, par conséquent, une somme d'espaces morts plus que double.

2° En répartissant le travail de détente entre les deux cylindres successifs, on diminue la différence des températures dans le môme cylindre, etonréduitbeaucouplaperte due aux condensations. Dans l'ancienne machine, c'est-à-dire la machine de Wolf, au commencement de l'admission, la vapeur se précipitait dans un cylindre refroidi par sa récente communication avec le condenseur, et une certaine proportion de cette vapeur se condensait, en élevant la température des parois. Puis, quand le tiroir ouvrait de nouveau la communication avec le condenseur, par suite du grand abaissement de pression, une grande partie de la vapeur précédemment condensée se vaporisait de nouveau, en produisant une contrepression nuisible, abaissant de nouveau la température intérieure du cylindre, et préparant une nouvelle condensation ultérieure.

Dans la machine Compound, les conden-

sations qui se produisent dans le petit cylindre, où l'écart des pressions extrêmes est le plus grand, sont sans inconvénient; la contre-pression du petit cylindre est la pression du grand, elle a donc son utilité. Quant au grand cylindre, le différence de pression dun côté à l'autre du piston est d'ordinaire égale aune atmosphère ; les phénomènes indiqués s'y produisent donc d'une façon plus restreinte.

3° La différence de pression entre les deux côtés du piston d'un même cylindre se trouvant bien moindre que si tout le travail de la vapeur s'y effectuait, on a beaucoup moins de pertes de vapeur par manque de contact exact entre les tiroirs et leurs glaces et entre les bagues de piston et les parois des cylindres.

Les avantages de la disposition des cylindres dans le système dit pilon, c'est-à-dire, ainsi que nous l'avons déjà expliqué, celui dans lequel les cylindres étant placés verticalement, comme dans les marteaux-pilons des usines, leurs axes sont dans le plan diamétral à l'aplomb de l'arbre de couche, sont les suivants:

1° La plus grande partie de l'espace situé au dehors de la machine, quelle que soit la prolondeur du navire, doit toujours rester libre, pour faciliter l'accès du jour et de l'air, et permettre d'effectuer commodément le démontage de l'appareil. Avec la disposition à pilon, on peut augmenter à volonté la hauteur de la machine. La place qu'elle occupait autrefois, quand le cylindre était horizontal, se trouve disponible, ce qui permet de loger le charbon et les cales.

2° Toutes les parties frottantes se trouvant verticales, la pression est diminuée du poids des pièces; on évite notamment l'ovalisation des cylindres produite presque inévitablement par le frottement des pistons, malgré l'emploi des contre-tiges. Le graissage des cylindres et des tiroirs peut être réduit dans

une grande proportion, presque supprimé quand il n'y a pas de roulis.

3" On ne craint pas de donner aux bielles la longueur nécessaire et on est obligé de moins resserrer les pièces que dans les machines horizontales, ce qui rend les démontages plus faciles.

4° La machine étant dressée verticalement, on peut tourner tout autour, atteindre et toucher directement toutes les pièces, graisser facilement à toutes hauteurs, au moyen de parquets aussi multipliés qu'il est nécessaire, tandis que les machines horizontales forcément très ramassées, parce que la place manquait à bord des navires, formaient un tout compacte, enchevêtré. On ne pouvait, du bord, voir ni atteindre les pièces du milieu ; il fallait passer sur des parquets situés au-dessus, mais d'où l'on ne pouvait que difficilement tàter les pièces.

Les avantages de la machine à pilon, au point de A'ue de l'accessibilité, sont tels qu'on l'emploie aujourd'hui dans beaucoup d'ateliers et de manufactures où la place horizontale ne manque pas.

La figure 118 donne deux coupes d'une machine Compound à pilon et à deux cylindres, de la force de 500 chevaux, construite par M. Voruz, de Nantes, pour le bateau la Ville de Nantes.

La disposition générale de cette machine rappelle presque absolument celle de la machine Compound fixe, construite par les usines du Creusot, et que nous avons décrite dans la Notice précédente.

Les deux cylindres A et B, à em^eloppes de vapeur, sont fondus séparément, et assembléspar une bride; la boite à vapeur 6, du grand cylindre B, est placée entre celui-ci et le petit. Le petit cylindre A a sa chemise intérieure rapportée, et fixée à l'enveloppe par des goujons, qui se vissent sur le fond inférieur et par un joint étanche à la partie supérieure. Les fonds inférieurs des cylin-

SUPPLÉMENT AUX BATEAUX A VAPEUR

res sont venus de fonte, avec les envelop- à orifices multiples. Ce dispositif, très es; les presse-étoupes sont seuls rapportés, employé dans la marine, a l'avantage de Les tiroirs sont à simple coquille, mais laisser de grands passages à la vapeur,

vec une faible course des excentriqiies. nées par un môme arbre de relevago G

Les tiges des tiroirs sont conduites cha- commandé par une roue héliçoïdale d

une par deux excentriques et une coulisse et une vis sans fin e portant un volant à

tephenson. Les deux coulisses sont action- main /.

Les bielles C, C, agissent sur deux manivelles D, D, calées à 90" l'une de l'autre. L'arbre est en deux pièces, et porte un viveur E.

La vapeur, après avoir agi sur le petit piston, passe, au moyen d'un conduit circulaire, dans la boîte à vapeur du grand cylindre, et après avoir travaillé dans celuici, elle se rend au condenseur à surface, F, par un tuyau.

Le condenseur à surface est analogue à ceux de la machine de la Normandie, mais la pompe de circulation est entraînée par la machine générale, au lieu d'être mue par une machine spéciale : ce système est toujours appliqué aux machines de petite et de moyenne puissance.

Les machines à vapeur Compound installées dans les navires de commerce qui ne dépassent qu'exceptionnellement la force de 1500 chevaux se composent ordinairement de deux cylindres, un petit et un grand, qui sont établis parallèlement.

La vapeur, après avoir agi dans le premier, se rend au second, en traversant une capacité assez considérable, qui sert d'enveloppe et constitue un réservoir intermédiaire. Ce réservoir est utile pour régulariser la pression dans le grand cylindre et la rendre indépendante de l'ouverture et de la fermeture du petit tiroir.

Les bielles agissent sur deux manivelles calées à angle droit ; mais, au point de vue de la mise en train, l'on se trouve dans le même cas que celui d'une machine à un seul cylindre et il y a beaucoup de positions de la machine où elle ne peut pas partir quand on ouvre la valve. On obvie à cet inconvénient en plaçant un robinet qui permet d'envoyer la vapeur des chaudières directement au grand cylindre, si cela est nécessaire pour la mise en marche.

L'expérience a prouvé qu'il y a inconvénient à dépasser pour les cylindres le diamètre de 2 mètres environ ; les ruptures sont

assez fréquentes, par l'effet des dilatations qui ne peuvent toujours se faire librement.

Quand la puissance de la machine dépasse un certain chiffre, on est donc conduit à employer des machines à 3 cylindres. La vapeur est introduite dans un petit cylindre, d'où elle se rend dans deux autres plus grands où elle se détend ; on peut recourir aussi à la disposition dite machine tandem.

Dans ces machines, les petits cylindres sont superposés aux grands avec tiges de piston et de tiroir communes, c'est-à-dire avec même distribution aux deux cylindres; l'ensemble de chaque double cylindre constitue une véritable machine de Wolf. Sur les grands paquebots actuels de la Compagnie Transatlantique., les machines qui ont développé la force de 3 300 chevaux aux essais se composent de deux machines de Wolf placées l'une derrière l'autre (en tout 4 cylindres). La machine de la Normandie, ainsi qvie nous l'avons dit, est formée de 3 machines de Wolf juxtaposées; elle a en tout 6 cylindres.

On comprend que l'on arrive ainsi à occuper la pliis petite surface en plan horizontal, à la fois en longueur et en largeur; ce qui a de grands avantages quand la machine atteint de si grandes dimensions et serait sans cela extrêmement encombrante; les mécanismes sont également simplifiés.

Les machines Compound, à deux cylindres seulement, présentaient donc de notables inconvénients pour les navires ayant à développer une puissance considérable.

Dans ce cas, le grand cylindre atteignait des dimensions énormes et, par suite, devenait d'une construction difficile; en outre, la régularité de la marche n'était pas absolue, car le volant manquait. On fut donc conduit à modifier la machine Compound.

En 1863, Dupuy de Lôme, sur le transport le Loiret., faisait établir une machine horizontale Compound à trois cylindres et

SUPPLÉMEiM AUX BATEAUX A VAPEUR.

i bielle renversée. Depuis, ce type est esté en service pour la marine militaire, nais on applique souvent la disposition à

trois cylindres à des machines à pilon.

Nous donnons dans les figures 119, 120 et 121, la coupe transversale, la coupe lon-

gitudinale et le plan d'une machine Compound à 3 cylindres horizontaux, construite en 1880, par la Société des forges et chantiers de la Méditerranée , pour le navire cuirassé le D'Estaing. Ce même type a été appliqué à la machine du Forfait, par les mêmes constructeurs.

Les trois cylindres A, B et B (fig. 119) sont placés côte à côte et les courses des trois pistons sont égales. La vapeur qui vient de la chaudière arrive par le tuyau K, dans le cylindre du milieu, qui est le cylindre d'admission, et où elle se détend déjà en partie ; puis elle passe simultanément par la conduite R (fig. 1 1 9), dans les deux cylindres latéraux B, B, où elle achève de se détendre. Au sortir de ces cylindres, elle se rend enfin, par les tuyaux L, L (fig. 119 et 120), dans les deux condenseurs F (fig. 120), qui sont chacun munis des pompes habituelles. Les larges conduits R (fig. 119) par où s'effectue l'évacuation du cylindre d'admission dans les cylindres de détente forment, avec les boîtes de distribution, un réservoir intermédiaire, de capacité suffisante.

Le cylindre du milieu A, ou de haute pression, a un diamètre (l'",440) inférieur à celui des cylindres de détente (l'°,670). Ces derniers ont chacun une enveloppe de vapeur.

L'axe des cylindres étant perpendiculaire à celui du navire, il a fallu, pour loger la machine dans la largeur de la coque, la ramasser sur elle-même, et effectuer la transmission de mouvement par des bielles en retour.

Chaque piston porte deux tiges, S et T (fig. 121), fixées à égale distance du centre, sur la diagonale du carré qui serait inscrit dans le piston. Elles permettent ainsi le mouvement de va-et-vient de la bielle J (fig. 120 et 121), qui se fait dans le plan diamétral du piston et le passage de l'arbre moteurC,C, l'une des bielles. S, se trouvant au-dessus de cet arbre, l'autre, T, au-

dessous. Elles sont réunies, à leur extrémité, aux bras d'une traverse, qui porte en son milieu un tourillon, H (fig. 120), sur lequel vient s'articuler la bielle. Le mouvement rectiligne de la traverse est maintenu par des glissières m, que porte celleci, et qui reposent sur des guides plans fournis par les parois du condenseur.

Chaque bielle, placée entre ses deux tiges, vient actionner un des trois coudes de l'arbre moteur C, placés à 120" l'un de l'autre. Vu sa petite longueur et le rapprochement des coudes, l'arbre moteur est en une seule pièce.

Les boîtes de distribution sont placées au-dessus des cylindres ; les tiroirs de distribution, E (fig. 121), reçoivent leur mouvement par l'intermédiaire d'une bielle, d'un arbre auxiliaire, D (fig. 119 et 120), placé audessus de l'arbi'e moteur, lequel lui impi'ime le mouvement au moyen d'une paire d'engrenages. La bielle est disposée de façon que la manœuvre de changement de marche se fait sans coulisses Stephenson. Ce dispositif toutefois est aujourd'hui abandonné.

Sur les faces latérales de la boîte de distribution du petit cylindre, deux tiroirs de détente e (fig. 119) reçoivent également leur mouvement de l'arbre auxiliaire D.

Vis-à-vis des cylindres et symétriquement par rapport à l'axe du navire, se trouvent placés, sur une même plaque de fondation, les deux condenseurs, F (fig. 120 et 121), un pour chaque cylindre de détente, les pompes à air et les boîtes à clapets. Les pompes à air reçoivent leur mouvement des pistons moteurs. A cet effet, chacun des pistons des cylindres de détente porte une troisième tige, G (fig. 120 et 121), placée dans le même plan vertical que l'une des tiges motrices, et qui traverse le fond du cylindre par m\ presse-étoupe.

Les plaques de fondation des cylindres et des condenseurs sont entretoisées et réu-

SUPPLÉMENT AUX BATEAUX A VAPEUR

lies par les quatre paliers de l'arbre moteur.

'ensemble présente ainsi une solidarité :jui assure le bon fonctionnement de toutes es parties.

La machine du D'Estaing développe 2.100 chevaux de force.

En définitive la machine du D'Estaing et du Forfait à trois cylindres est une machine

"ompound ordinaire, dans laquelle le grand cylindre a été dédoublé en deux, placés de îhaque côté.

Ce type de machine offre deux infériorités

sur le type Compound ordinaire. Il est plus complique et plus lourd, puisqu'il y a trois cylindres au lieu de deux. En outre, les parois des deux cylindres extrêmes forment,

à volume égal, un ensemble de surfaces refroidissantes plus considérable que les parois d'un grand cylindre unique. Mais le calage à 120° des trois bielles a l'immense avantage de répartir plus uniformément les efforts sur l'arbre moteur, et d'assurer une grande régularité et une grande douceur de mouvement. Enfin cette machine est parfaitement équilibrée ; ses différentes parties forment un ensemble ramassé etbien groupé, par conséquent facile à surveiller.

L'arbre de couche qui occupe l'axe de l'ensemble est bien situé pour concourir à la stabilité générale.

Malheureusement, l'enchevêtrement des organes qui en résulte empêche quelquesuns d'entre eux d'être facilement abordables.

L'usine nationale d'Indret a construit, en 1877, pour le Villars, une machine de ce modèle.

Les machines du Lapérome^ construites par les usines da Creusot, ne diffèrent de ce type qu'en ce que les cylindres sont plus écartés et que les boîtes à vapeur sont placées latéralement aux excentriques et aux coulisses Stephenson. L'arbre est en trois pièces.

Les figures 122, 123 et 124 représentent l'élévation transversale, l'élévation longitudinale et le plan d'une des machines du Bayard.

Cette machine, comme la précédente, est du type Compound, à trois cylindres, mais à pilon.

Les trois cylindres sont supportés par trois grands bâtis verticaux, semblables à ceux du type pilon ordinaire, et qui fournissent, par leurs faces intérieures, les guides assurant le mouvement rectiligne de la traverse du piston. Le cylindre du milieu, A, est, comme dans la machine précédente, un petit cylindre d'admission. La conduite K (fig. 122), qui amène la vapeur de la chaudière, se bifurque en deux, et alimente la boîte de distribution a (fig. 124), sur ses

deux faces. Du cylindre du milieu, la vapeur se rend, par les conduits P, P, qui constituent le réservoir intermédiaire, dans les deux cylindres latéraux B, B, qui ont un plus grand diamètre, et qui sont les cylindres de détente. Dans chacun d'eux s'effectue la détente de la moitié du volume de vapeur, qui a travaillé dans le petit cylindre. La vapeur se rend enfin aux condenseurs F, par les deux conduites, L, L.

Les trois pistons ont une course égale, et actionnent, par trois bielles directes et de grande longueur, les trois coudes de l'arbre moteur, C, C (fig. 123), placés à 120° l'un de l'autre.

Les trois cylindres sont franchement séparés, et cet isolement, qui a l'inconvénient d'accroître leur refroidissement, a du moins l'avantage de les rendre aboi'dables sur toutes leurs faces.

Il en résulte une grande longueur pour l'arbre de couche, ce qui permet de le faire en trois parties, et ce qui facilite sa fabrication. Les trois parties de l'arbre sont réunies au moyen de plateaux e, e.

Les boîtes de distribution des trois cylindres a, b et b (fig. 124), sont placées sur leurs côtés extérieurs. Les tiroirs de distribution sont mis en mouvement par un arbre auxiliaire D, D (fig. 123), situé dans le même plan horizontal que l'arbre moteur et parallèlement à ce dernier. Une paire d'engrenages R (fig. 123), de môme diamètre, établit la transmission entre ces deux arbres. Le changement de marche s'obtient par des coulisses Stephenson.

Sur les faces latérales de la boîte du petit cylindre A se trouvent enfin deux tiroirs de détente, c, c, commandés par le môme arbre, D, D.

. A chaque cylindre de détente correspond un condenseur à surface, F, situé vis-à-vis et du côté opposé à l'arbre des excentriques.

Cette machine qui rappelle beaucoup, comme disposition générale, celle du Ca-

SUPPLÉMENT AUX BATEAUX A VAPEUR. 133

plus fixés sur la plaque de fondation des cylindres, mais sur le côté opposé de la machine. On soustrait ainsi les cylindres à vapeur à l'influence refroidissante des condenseurs.

Entre les deux condenseurs se trouve la pompe à air unique E (fig. 124), et les deux pompes alimentaires 79, p, commandées toutes les trois par un balancier, que conduit la traverse du piston central. Les pompes de circulation ont leur moteur séparé, et forment un groupe indépendant de la machine principale.

Le Bmjard possède 2 machines semblables, disposées symétriquement par rapport à l'axe du navire, les condenseurs étant

placés près des parois du navire, et les cylindres vers l'axe du bâtiment.

Chaque arbre conduit une hélice. Ce dispositif à deux hélices est très employé actuellement pour les navires de guerre, auxquels il donne une grande facilité d'évolution.

Depuis quelques années, les constructeurs de navires ont introduit à bord des bâtiments un genre nouveau de machines Compound : les machines à triple expansion.

On ne saurait attribuer l'invention des machines à triple expansion à tel ou tel ingénieur. Elles sont nées du besoin de rendre plus économiques les machines

SUPPLÉMENT AUX BATEAUX A VAPEUR

Fig. 123 et 124. — Machine du Bayard (Élévation longitudinale et vue en plan).

Compouncl ordinaires. On doit cependant reconnaître la grande influence exercée, pour l'exécution de ces machines, par les travaux de M. Benjamin Normand, du Havre.

Parmi les premières machines à triple expansion qui ont été mises en service,

nous citerons l'appareil moteur de la Gabrielle, conçu par M. Benjamin Normand, et construit, en 1873, par MM. Jollet et Babin, de Nantes ; puis, et en même temps, les machines du Propontis, dues au constructeur anglais John Elder.

En 1876, MM. Jollet et Babin cons-

13G MERVEILLES D

truisaient le J.-B.-Say ; en 1878 et 1879, V Atlantique, la Corinne, le Rapide, tous pourvus de machines à vapeur à cascades.

A cette époque, en Angleterre, MM. Hawks et Crawshay mettaient en service V Anthracite, et MM. Douglas et Grant, Visa.

En 1881, le bateau-omnibus de la Seine n" 30 recevait également une machine Compound à triple expansion.

A partir de 1882, les Anglais prirent les devants pour la construction des machines à cascades. MM. Napier et fils construisent trois machines de 5,000 chevauxvapeur pour la Compagnie transatlantique mexicaine, et deux machines de 3,000 chevaux pour la marine russe. En 1885, M. John Elder prend la commande de trois appareils de 8,000 chevaux pour le North German Lloyd.

Les Allemands se lancèrent, à leur tour, dans le mouvement. M. Schichau, constructeur à Elbing, commença les machines du Falkenbiirg et de VOttokar, ainsi que vingtneuf machines de torpilleurs.

En France, la Compagnie générale transatlantique construisit, dans ses chantiers du Penhoët, deux paquebots, la Champagne et la Bretagne, et en fit construire à la Seyne (Toulon) deux autres, la Bourgogne et la Gascogne, par les Forges et chantiers de la Méditerranée. Ces quatre paquebots furent pourvus de machines à vapeur à triple expansion, de 9,000 chevaux-vapeur chacun.

En même temps, la Société des ateliers et chantiers de la Loire commençait à exécuter deux machines de 12,200 et de 8,000 chevaux-vapeur.

Les Forges et chantiers de la Méditerranée ont exécuté un appareil à triple expansion, destiné au paquebot le Portugal, dos Messageries maritimes, qui a été lancé en 1887.

Quels sont les motifs qui ont déterminé

l'adoption et ensuite le rapide développement des machines à vapeur à détentes successives?

Les avantages pratiques des machines à triple expansion se résument ainsi : répartition régulière des efforts sur les arbres, — diminution des chances de ruptures, — diminution des frottements.

Il faut ajouter à ces avantages des facilités d'un autre ordre. La conductibilité des cylindres pour la chaleur, malgré l'augmentation de la surface refroidissante, est moindre que dans les machines à un seul cylindre ou les machines Compound, par suite de la moindre différence des températures extrêmes.

Ensuite, la vapeur condensée dans le petit cylindre agit, après sa réévaporation, sur les pistons des cylindres d'expansion, pendant toute la course et avec une détente qui lui est propre. Ce fait, qui ne se produit pas dans une machine à un seul cylindre, et qui est moins sensible dans une machine Compound, avait jusqu'à présent échappé à la plupart des ingénieurs ; et c'est à cela que les machines à cascades doivent leurs avantages économiques.

Disons enfin que la consommation du charbon, dans une machine à triple expansion, se trouve réduite, en service coui*anl, de 15 à 18 pour 100 environ. UOttokar, par exemple^ ne brûle que 0 kilogr. 579 par heure et par force de cheval.

Examinons maintenant les dispositifs adoptés pour appliquer aux machines à vapeur marines le procédé de la triple expansion de la vapeur.

La figure 125 donne l'idée, d'une manière simplifiée, du principe des machines à triple expansion.

Le type A est celui qui fut tout d'abord adopté. Le cylindre d'admission (I) est superposé au cylindre de première détente (II). La vapeur qui s'échappe de celui-ci passe

SUPPLÉMENT AUX BATEAUX A VAPEUR

dans le cylindre de détente finale (III).

Ce dispositif est né de la transformation des machines Compound simples en machines à triple expansion. En effet, en plaçant sur un des cylindres d'une machine Compound un autre cylindre, de diamètre plus faible que celui d'admission, on transforme facilement l'appareil. Le petit cylindre ajouté reçoit la vapeur de la chaudière, la rem^oie au premier cylindre de la machine Compound, qui devient ainsi cylindre intermédiaire, et de là elle passe au cylindre de détente finale.

Quelquefois, le cylindre d'admission est placé au-dessus du troisième cylindre.

Ce dernier type a été appliqué par M. Normand sur le J.-B.-Say ; par M. Perkins sur V Anthracite ; et par la Wallsend Slipwaij Company sur le steamer Isle of Diirsey.

Le type B est celui qui se présente tout naturellement à l'esprit. Les trois cylindres,

de diamètres différents , sont placés à la suite les uns des autres : c'est le dispositif adopté sur V Aberdeen, Y Aiistralasian et les trois paquebots Odxaca, Mexico et Tamaulias, comme sur le Portugal.

Le type C comporte deux cylindres d'admission, un cylindre intermédiaire et un cylindre de détente : c'est le type adopté par M. Normand sur le bateau à roues le Rapide.

Le type D a été employé par la Compagnie générale transatlantique , sur ses quatre derniers paquebots. Il se compose de trois groupes tandem. Le cylindre d'admission est placé au milieu et au-dessus. Les deux cylindres intermédiaires sont en avant et en arrière de celui-ci.

Les trois cylindres de détente finale sont placés sous chacun des trois précédents.

Chaque groupe tandem forme, en quelque sorte, une machine spéciale, avec son bâti et son condenseur ; le dispositif général est

Fig. 12.j. — Machine à tri^île détente du Portugal (\'ue eu plan).

Les cylindres de cette machine sont portés d'un côté par les bâtis ordinaires des machines-pilons, et de l'autre côté, par des colonnes qui rendent le mécanisme plus aisément abordable.

Les trois manivelles sont calées à 90, 90, et 135 degrés, sur un arbre en trois pièces. Les tiroirs sont placés dans le plan de l'arbre moteur, et commandés par des excentriques calés sur cet arbre même.

La vapeur de la chaudière arrive, par le tuyau K (fig. 127), dans le cylindre d'admission A. Ce cylindre a une détente à course variable; son tiroir est indépendant de la mise en train générale, et selon une pratique très souvent suivie aux Messageries maritimes, on fait fonctionner la machine comme machine à deux cylindres pour la manœuvre et la marche en arrière.

Le cylindre du milieu, B, a une détente et un tiroir. Sa boîte à tiroir peut recevoir directement la vapeur de la chaudière par la conduite E (fig. 126); mais, en marche

à peu de chose près celui de la Normandie.

Après cet exposé théorique, nous décrirons avec quelques détails les machines marines appartenant aux types que nous venons d'énumérer.

La machine du Portugal, paquebot des Messageries maritimes françaises, VEastwood et le Sobralense des marines anglaises nous donneront des exemples des types B et C.

Nous décrirons enfin et représenterons une machine d'un paquebot récemment construit en Angleterre par MM. Shanks and sons.

Les figures 126 et 127 représentent le plan et la coupe longitudinale de la machine du Portugal, construite en 1 887 par la Compagnie des Messageries maritimes, et qui appartient, ainsi qu'il vient d'être dit, à ce que nous avons appelé le type B, c'est-à-dire celui dans lequel les trois cylindres, de diamètres différents, sont placés les uns à la suite des autres.

Fig. — Machine à triple détente du Portugal (Élévation).

oi'dinaire, elle est alimentée par l'échappement du cylindre A.

Du cylindre du milieu B (fig. 126), la vapeur passe, par le chemin circulaire a, jusqu'au cylindre arrière C, qui a deux boites à tiroirs d^d, communiquant entre elles par le tuyau J.

Enfin, l'échappement de la vapeur aux condenseurs se fait par deux gros tuyaux L,L, qui conduisent la vapeur des deux boîtes à tiroirs d,d, à deux condenseurs, F,F, placés l'un en facs du cylindre d'avant, l'autre en face du cylindre ■d'arrière.

Les pompes à air des deux condenseurs €t les pompes d'alimentation sont conduites par un balancier que met en mouvement la tige du piston du cylindi'e du milieu.

Les pompes de circulation, P,P, accolées aux condenseurs, sont menées chacune par •un petit moteur séparé.

Les figures 128 et 129 représentent l'élévation longitudinale et l'élévation transversale d'une machine du deuxième type, construite en Angleterre par M. Earle, de Hull, pour le cargo-boat lEaslwood. Voici les dimensions des trois cylindres :

Petit cylindre : diamètre 0™,4034

Moyen cylindre : — 0'",762

Grand cylindre : — 1°>,3208

Course commune : 0'",8382

La vapeur de la chaudière arrive, par le peti t conduit, e, dans le cylindre A, puis elle se détend successivement dans les cylindres B et C; elle s'échappe enfin, par le tuyau E, au condenseur à surface F, qui règne sur toute la longueur de la machine et fait corps avec la partie inférieure des bâtis des trois cylindres. La surface réfrigérante est de 107 mètres carrés.

La boîte à tiroirs, «, du petit cylindre A,

uo

Fig. 128. — Machine à triple expansion de l'Eastwood (Vue de côté).

est cylindrique, la distribution est faite par tiroirs à pistons. Le piston du grand cylindre, C, porte une contre-tige, qui assure le guidage et se meut dans un fourreau d. Les trois bielles, D, actionnent trois manivelles calées à 120° l'une de l'autre, sur l'arbre moteur H.

Les boîtes de distribution des cylindres B et C sont placées entre les trois cylindres, qui se trouvent ainsi former un tout solidaire, revêtu d'une même enveloppe iso-

lante. Les distributeurs sont mis en mouvement au moyen de six excentriques J, calés deux à deux sur l'arbre moteur lui-même, et auxquels coi'respondent trois coulisses Steplienson, K, rendues solidaires par un même arbre de relevage, G. Les pompes à air et d'alimentation sont mues par un levier à deux flasques, L, articulé sur la tête de la bielle du grand cylindre C.

La vapeur est fournie, à une pression de 10 kilogrammes, par une chaudière simple,

SUPPLÉMENT AUX BATEAUX A VAPEUR

Fig. 129. — Machine à triple expansiou de X'Eastwood (Vue de fucej.

de 4°, 19 de diamètre et 3°, 20 de longueur, dont la surface de chauffe est de 161 mètres carrés.

Cette machine a développé aux essais une force de 731 chevaux.

Parmi les nouveaux types de machines à trois cylindres construites en Angleterre , celui de MM. A. Shanks and sons, représenté dans la figure 130, mérite une mention particulière. Nous faisons ressortir ci-après,

sous la forme de légende descriptive, les particvdarités de ses éléments constitutifs Cylindres. — Les cylindres sont au nombre de trois, l'un à haute pression, l'autre à moyenne pression, le troisième à basse pression. Le premier a un diamètre de 250 millimètres, le second un diamètre de 373 millimètres, le troisième un diamètre de 608 millimètres, tous les trois avec une course utile de 432 millimètres. Le métal employé est de la fonte grise dure, parfaitement

homogène, sans soufflures, et exactement alésé. En haut et en bas, des soupapes d'échappement sont établies pour prévenir tout accident. Ces soupapes et les autres tiroirs de distribution sont placés à l'extérieur de l'enveloppe, pour faciliter la surveillance et le nettoyage. Des robinets de purge sont montés sur tous les cylindres, avec tuyaux pour conduire les eaux de condensation dans la cale ou dans le condenseur. Chaque cylindre porte, en outre, un indicateur de pression. L'ensemble est protégé par une enveloppe de feutre de poil avec revêtement en acajou poli.

Pistons. — Ils sont de môme métal que les cylindres, coulés creux avec des renforts, et comportent deux anneavix métalliques.

Couvercles des cylindres. — Ils sont en fonte pleine, avec renforts sur la face extérieure. Les creux sont garnis de feutres avec revêtement d'acajou.

Tiroirs de distribution. — Les tiroirs des cylindres à haute et à moyenne pression sont à passage conique ; celui du cylindre à basse pression est à double passage.

Plaque de fondation. — Elle porte quatre paliers.

Condenseur à surface. — Il forme une partie du bâti, à l'arrière de la machine, et renferme des tubes horizontaux en laiton, de 18 millimètres de diamètre extérieur; Teau circule dans leur intérieur, tandis que la vapeur se condense à l'extérieur. Les plaques tubulaires sont en métal Muntz, de 18 millimètres d'épaisseur. Les tubes sont fixés par des garnitures en bois, et présentent une surface totale de refroidissement de 33 mètres carrés environ.

Pompe à air. — Elle est à simple action, commandée par des leviers articulés sur la tête de bielle du piston du milieu. Le corps de la pompe est en bronze à canon de 18 millimètres d'épaisseur, diamètre 304 millimètres, course 225 millimètres. Tous les organes en contact avec l'eau sont en

bronze, ainsi que la tige de la pompe.

Pompe de circulation. — Elle est à double action et commandée comme la pompe à air. Le corps de la pompe est en bronze, de 8 millimètres d'épaisseur, diamètre 200 millimètres, course 22.5 millimètres. Tous les organes sont en laiton.

Pompe d'alimentation. — Il y en a une, à simple action, d'un diamètre de 72 millimètres, commandée par la tête de bielle de la pompe à air. Les plongeurs, soupapes et sièges de soupapes sont en laiton, avec soupape de sûreté et réservoir d'air.

Pompe de cale. — Il en existe une, semblable à la précédente.

Bâti. — Le bâti d'arrière qui porte les cylindres, est venu de fonte avec le condenseur. A l'avant se trouvent quatre colonnes en fer forgé ; des guides ménagés de fonte sur les montants du bâti, reçoivent les glissières des têtes de bielle.

Coussinets. — Tous les coussinets sont en bronze.

Tiges des pistons. — Elles sont en fer martelé, de 65 millimètres de diamètre, fixées aux pistons par des extrémités filetées, avec écrous sur la face supérieure des pistons. Les têtes de bielle sont forgées avec les tiges, et munies de glissières en bronze, de 304 millimètres de long sur 1 62 millimètres de large.

Bielles. — Elles sont en fer martelé de l'",125 de long de centre en centre pour un diamètre minimum de 62 millimètres. Les fourches sont fixées par des broches en acier et les extrémités inférieures sont garnies de coussinets en bronze.

Commandes des organes. — Les tiroirs sont commandés par des excentriques en fonte, avec bagues en bronze, barres en fer forgé et tiges de tiroirs en acier; ces d-ernières guidées à la partie supérieure. Le changement de marche est commandé par une roue et une vis à double pas.

Arbre à manivelles. — Il est en fer martelé de première qualité ou en acier : dia-

SUPPLÉMENT AUX BATEAUX A VAPEUR. 14â

Fig. 130. — Machine à triple expansion de MM. Shanlts and sons.

mètre dans les coussinets, 118 millimètres. Cet arbre est forgé tout d'une pièce et parfaitement ajusté. Les trois manivelles sont calées à 120 degrés l'une de l'autre.

C'est la Revue industrielle, publiée sous la

direction du savant ingénieur M. Hippolyte Fontaine, qui nous a fourni les renseignements techniques qui précèdent sur la machine marine à triple expansion de MM. Shanks et fils. La même Revue accom-

pagne cette description de réflexions que nous reproduisons, pour donner une idée exacte de l'utilité des machines à triple expansion dans la marine militaire d'une part, d'autre part et surtout dans la marine commerciale.

« Malgré les appréhensions et les difficultés éprouvées au début de l'application des machines à triple expansion, on s'accorde, dit la Revue industrielle^ à reconnaître aujourdTiui qu'elles sont absolument pratiques, et qu'il n'est pas plus difficile de travailler à 10 ou 11 kilogrammes qu'à 5 ou 6 kilogrammes dépression, comme dans les machines Compound ordinaires. Les essais comparatifs exécutés en Angleterre, sur des navires de même type marchant les uns en Compound et les autres à triple expansion, prouvent, en eff'et, qu'on peut réaliser couramment avec ces derniers une économie de charbon d'au moins 20 0/0, et même dans certains cas de 30 0/0. Au lieu de brûler 1 kilogramme de charbon par cheval, on ne dépasserait pas 700 grammes, grâce à la détente qui peut être poussée à 14 fois, avec une admission moyenne de cinq sixièmes.

« Ces avantages sont particulièrement précieux pour les paquebots à grande vitesse, qui ont intérêt à effectuer une traversée dans le plus court délai possible, et par conséquent, à faire travailler les machines à pleine puissance.

« Il n'en est pas ainsi pour les grands navires de guerre, où la marche à triple expansion n'est réellement économique qu'en temps de guerre. Lorsque ces bâtiments font des croisières, ils n'utilisent guère plus du sixième de leur puissance maximum, de sorte que les machines travaillent, pendant la plus grande partie de leur existence, dans des conditions économiques défavorables. La marine française n'a donné jusqu'ici la commande que d'un seul croiseur, le Tage , où la machine sera

à triple expansion. Ce bâtiment est construit à Saint-Nazaire sur les Chantiers de la Loire. Les trois cylindres du moteur sont horizontaux et disposés de manière à permettre de désembrayer le grand cylindre et à marcher en Compound.

« Les contrats passés depuis par la marine avec les constructeurs stipulent l'emploi des machines Compound. L'application de la triple expansion à bord des navires de l'Etat semble donc écartée à nouveau. Elle se développe très rapidement, au contraire, sur les paquebots à grande vitesse, et on peut affirmer que d'ici à peu d'années, les armateurs seront obligés soit de transformer leurs machines, soit d'en installer de nouvelles à triple détente. »

Voici, d'après M. Hall (1), quels sont les avantages principaux que les machines à triple détente présentent sur le type Coinpound, pour les applications à la marine :

1' A égalité d'espace, on peut obtenir une puissance plus grande, sans accroître l'encombrement ;

2° L'augmentation de force est souvent obtenue sans augmenter le poids total.

M. Hall a constaté, à maintes reprises, que le poids des machines Compound^ chaudières comprises, est de 217 kilogrammes par cheval indiqué; il n'est que de 205 à 210 kilogrammes, avec la triple expansion ;

3" L'usure et la fatigue des organes sont réduites en raison du meilleur équilibre des forces agissant sur la manivelle ;

4° Quant à l'emploi des chaudières à haute pression, leur durée ne semble pas, étant donnés les progrès accomplis dans leur construction et la substitution de l'acier au fer, devoir être moindre que celle des chaudières travaillant à 6 kilogrammes ;

S° Enfui, le service des machines n'ajoute aucune difficulté.

(1) Mémoire de M. Hall à la North-Easl Coait Institulion of Engineers and shipbuilders.

SUPPLÉMENT AUX BATEAUX A VAPEUR

Une considération qui n'est pas à négliger, c'est qu'en donnant une vitesse plus considérable, en même temps qu'une moindre consommation de charbon, l'emploi de la triple expansion permet de diminuer le nombre des escales, dans les longues traversées, et contribue ainsi à réduire les droits de ports et autres frais. »

Les figures 131 et 132 donnent deux vues en perspective d'une machine du troisième type, théorique (C), construite par la Barroiv Shipbiiilding Company, pour le steamer Sohralense. C'est une machine à quatre cylindres, dont voici les dimensions :

Pelils cj'lindres 0'",431

Moyen cylindre 0",965

Grand cylindre l™,o24

Course cornmuac 1",062

Fig. 132. — Machine a triple expansiou tlu Soùrulejise (Vue d'arrière).

Sur deux grands bâtis, RR, de machinepilon, sont montés les moyens et grands cylindres, B et C. Les deux cylindres à haute pression, A, A, sont montés en ^«nrfem, sur ces deux premiers cylindres. Des passerelles enfer, fixées à mi-hauteur des bâtis et dans le milieu des grands cylindres, forment deux étages de circulation, dans le

haut de l'appareil, et permettent l'accès de tous les organes.

La vapeur qui arrive de la chaudière, par le tuysM e, se rend dans les deux cylindres A', A. Au sortir de ces deux cylindres, elle est conduite, par le tuyau e', dans le premier cylindre dôtendeur, B ; puis elle passe de là dans le cylindre C, et enfm dans le

SUPPLÉMENT AUX BATEAUX A VAPEUR

FIg. 133. — Type Ihéorique des machines à quadruple expansion.

condenseur à surface, F, qui règne sur toute la longueur de la machine et dont la surface réfrisférante est de ISo mètres carrés.

Le mode de connexion des cylindres montés en tandem est spécial. Au polit piston est fixée une tige unique a (fig. 131), qui porte à sa partie supérieure une traverse T. Sur cette traverse sattellent deux tiges descendantes, t, qui viennent s'assembler au grand piston. Celui-ci porte à la partie inférieure une tige unique qui vient actionner la bielle. Cette disposition a l'avantage de rendre les presse- étoupes plus accessibles.

Les deux manivelles sont calées à 90° l'une de l'autre. La distribution de vapeur est faite au moyen de deux paires d'excentriques calés sur l'arbre, et de deux coulisses Stephenson, solidaires dun arbre de relevage, G, Les tiges, Smettant en mouvement les tiroirs des grands cylindres, se pro-

longent par les tiges s, sur lesquelles sont montés les tiroirs des petits cylindres.

Les pompes à air et de circulation sont actionnées par un balancier à flasques, L, qui est articulé sur la traverse de la tige du piston du cylindre, C.

Cette machine développe la force de 1380 chevaux. La vapeur est fournie par deux chaudières doubles, ayant chacune quatre foyers. La pression de marche est de 10 kilogrammes, 15 par centimètre carré.

L'emploi des pressions très élevées a conduit les constructeurs à étendre encore le nombre de détentes successives. On est ainsi arrivé à construire des machines à quadruple expansion.

Ce que nous avons dit précédemment des machines à triple expansion s'applique aux machines à quadruple expansion. Dans la figure 133, nous donnons les dispositifs

Fig. 134. — Machine du Rionnag-na-Mara (Vue du côté du changement de marche).

le plus souvent adoptés par la quadruple expansion de la vapeur.

Le dispositif A est le plus simple, il est le plus employé dans les machines de faible puissance. Le type B s'applique aux machines d'une certaine force. C'est celui adopté par MM. Rankin et Blackmore, de Greenock, pour le yacht Rionnag-na-Mara.

La machine établie sur ce bateau donne des résultats remarquables à ce point

de \ue. Aussi en dirons-nous quelques mots.

Les figures 134 et 135 donnent deux vues en perspective de cette machine. C'est une machine tandem à six cylindres. Les trois cylindres de haute pression, A, A' A", sont montés, au moyen de fourreaux coniques en fonte évidés, «, au-dessus des trois cylindres B, C, et D, dans lesquels la vapeur se détend successivement, pour être enlin éva-

cuée au condenseur F, par la conduite E. Comme dans les machines précédentes, les boîtes de distribution des six cylindres sont placées sur le côté, dans le plan diamétral de la machine, et les tiroirs peuvent être ainsi mis en mouvement directement par l'arbre moteur lui-même, au moyen de trois paires d'excentriques, G. Les trois manivelles sont calées à 120° l'une de l'autre. Les pompes à

double circulation sont actionnées par un levier à deux flasques, L, articulé sur la tête de la tige du piston du dernier cylindre D.

La pression de la vapeur est de 12 kilogrammes, 65 par centimètre carré.

La puissance développée a été de 518 chevaux, et la consommation de charbon aux essais s'est abaissée à 510 grammes par cheval et par heure.

Los machines à quadruple expansion sont encore fort peu répandues, mais la très forte économie réalisée sur le combustible, ainsi que nous venons de le voir, peut faire croire que ces machines seront avant peu appelées à remplacer, sur les grands paquebots, les machines à triple expansion.

Une machine à quadruple expansion et à six cylindres, comme celles du Bionnag-na- Mara, a, en outre, l'avantage de se prêter à neuf combinaisons différentes de fonctionnement, à savoir :

1° Comme machine à quadruple expansion et à ^ cylindres actionnant 3 manivelles. ■ — La vapeur est admise dans les 3 cylindres à haute pression, au moyen des tuyaux e, e, et elle est évacuée au moyen des tuyaux b, b et c, qui la conduisent au premier cylindre détendeur, B; enfin elle passe par le tuyau / successivement aux cylindres C et D.

2° Comme machine à quadruple expansion et cylindres actionnant 3 manivelles. — Il suffît pour cela de fermer l'admission de la vapeur d'eau dans un des cylindres supérieurs.

3° Comme machine à quadruple expansion et à if cylindres actiormant 3 manivelles. — Deux des petits cylindres sont supprimés.

4° Comme machine à triple cxpansion^sans condensation., à 4 cylindres actionnant 2 manivelles.— La vapeur n'est admise que dans les deux petits cylindres A', A", d'où elle passe dans le cylindre B, puis dans le cylindre C, pour être ensuite évacuée à l'air libre.

5*' Comme machine à triple expansion, avec condensation, à 4 cylindres actionnant deux manivelles. — La vapeur est admise dans les deux cylindres A, A', passe de là dans les tuyaux b et y, dans le cylindre C, puis dans le cylindre D, et s'écoule enfin au condenseur, par la conduite E.

6° Comme machine à trijjle expansion, avec condensation, à 3 cylindres, actionnant 3 manivelles. — La vapeur se rend directe-

ment dans le cylindre B, puis se détend dans les cylindres (- et D.

7° et 8° Comme machine Compound à deux cylindres superposés et sans condensation. — Dans ce cas, un des trois groupes qui composent l'ensemble, celui de l'avant (xV B) ou celui du milieu (A'C), fonctionne seul, il y a échappement à l'air libre.

9° Comme machine Compound à deux cylindres superposés et à condensation. —

C'est le groupe de l'arrière. A, B, par l'intermédiaire du tuyau de commuaication h, qui fonctionne seul.

On voit donc qu'une pareille machine se prête à une grande variété d'allures.