CHAPITRE PREMIER

La voie métallique telle que nous venons de la décrire sans cahot ni ornière, comparée aux anciennes routes de terre, décuplait pourainsi dire la puissance des moteurs animaux employés jusque-là; mais elle ne suffit pas encore à elle seule pour expliquer Timmense supériorité des chemins de fer; car celle-ci est due surtout à l'emploi d'un moteur spécial utilisant une force incomparablement plus puissante. La locomotive peut traîner aujourd'hui sur la voie ferrée des trains dont le poids atteint parfois 600,000 kilog. et dépasser dans son élan rapide et continu la vitesse des meilleurs chevaux lancés au galop. C'est donc surtout ce moteur nouveau qui caractérise les chemins de fer, qui perdraient sans lui la plus grande partie de leurs avantages, et c'est à lui que nous allons nous attacher maintenant pour en donner brièvement la description et montrer, pour ainsi dire, cette force cachée qui l'emporte si rapidement dans l'espace.

Toutefois, nous croyons nécessaire auparavant d'esquisser les traits principaux de sa glorieuse histoire, nous le verrons naître et grandir pour ainsi dire, nous verrons comment on est arrivé à discipliner la force merveilleuse de la vapeur, en l'appropriant aussi complètement au rôle nouveau qu'elle avait à remplir.

LES VOIES FERHÉES.

r, Di {u'cUc soit née d'Iiier, la locomotive a son histoire raiiiiiK ui 1 les gnindcs inventions, cl le premier cherchcup qui a conçu la \oiture à vapeur, i-tnil loin de prévoir toulcâ les transforniutions qu'elle devait subir plus lard, pour arriver par un développement graduel et progressif jusqu'à nos types modernes si différents cependant des fjrossièrcs machines de Cugnotctde Savcry.

La locomotive résume ainsi en elle les travaux d'une foule de savants, do constructeurs et d'ingénieurs qui sont venus apporter leur concours k l'œuvre commune, et ont modifié, qui, un simple détail, d'autres un organe essentiel ; mais ils sont arrivés ainsi à constituer cet ensemble sî bien approprié que nous admirons atijourd'liui. Si la grande figure de Slephenson, qu'on pourrait réellement appeler le pt-re de la locomotive, rejello dans l'ombre celles de tous ses autres collaborateurs, nous n'en devons pas moins signaler Iti part de tous les chercheurs ignorés ou méconnus parfois, qui ont préparé ou perfectionné l'œuvre du grund ingénieur.

Et parmi cu\ nous ne comprenons pas seulement les inventeurs proprement dits, maïs aussi les constructeui-s et les ouvriers eux-mêmes qu'il convient, dans une mesure convenable, d'associer à la gloire de Sleplicnson. Si, en effet, leur concours n'a pas exercé toujours une influence aussi apparente, celle-ci n'en fut pas moins décisive pourlant, car les difficullés qu'on éprouvait autrefois dans la préparation des piiiccs mécaniques ont seules empêché souvent bien des inventeurs de réaliser leurs conceptions. Watt lui-iiiénic s'est trouvé arrêté dans SCS recherches, faute d'avoir, dans la machine qu'il voulait construire, un cylindre bien circulaire par exemple, un piston ou une garniture bien élanche ; la vapeur se répandait alors pendant la mai-clic dans les deux compartiments du cylindre ou même dans l'almosphêrc, sans produire ainsi tout son effet utile.

Toutes lesjiièces devaient aloisétre travaillées à la main, i'iiabileté de l'ouvrier exerçait une inlluence considérable, et le résultat obtenu ne répondait pas toujours à l'allentc de l'inveuleur; aujour-

d'hui, au contraire, la construction d'une machine aussi compliquée qu'une locomotive ne présente plus aucune difficulté dans les grands ateliers, car ceux-ci sont pourvus de puissantes machines outils capables de dresser ou d'ajuster en peu d'instants, s'il est nécessaire, toutes les pièces, qu'elles qu'en soient les dimensions; le montage s'opère sans aucune hésitation ; les pièces frottantes glissent librement les unes sur les autres, et on ne redoute plus les fuites de vapeur, malgré les hautes pressions qu'on admet maintenant.

L'inventeur n'a donc plus à se préoccuper des difficultés de la construction, et on peut dire vraiment que les progrès ainsi apportés dans le travail manuel ont exercé une influence énorme sur les découvertes théoriques elles-mêmes.

Les premiers essais, — Dès que la machine à vapeur perfectionnée par Watt fut devenue d'un usage industriel, beaucoup d'inventeurs songèrent à tirer parti de la nouvelle machine pour la locomotion. Papin et Savcry, dans leurs premiers essais, avaient déjà entrevu ce problème, et pressenti en quelque sorte cette application dès le commencement du dix-huitième siècle ; mais la question n'était pas encore mûre même pour une première tentative, et ils n'ont rien essayé, d'ailleurs, ni l'un ni l'autre, pour réaliser leur idée.

La première expérience sérieuse sur les voitures à vapeur parait avoir été entreprise en 1769 par un officier français nommé Joseph Cugnot, et la machine qu'il construisit put fonctionner dans les rues de Paris en présence du duc de Choiseul.

Cette voiture était une sorte de chariot ayant une roue à l'avant et deux à l'arrière. La première était la seule motrice, et elle était actionnée par deux petites machines à simple effet qui recevaient la vapeur d'une chaudière commune. Le mouvement était transmis par l'intermédiaire de tiges à rochets, et il pouvait être renversé quand on voulait faire aller la machine en arrière.

La voiture de Cugnot, qui est en quelque sorte l'ancêtre de nos locomotives, est actuellement déposée au Conservatoire des Arts et Métiers, et on peut encore en admirer aujourd'hui la construction

Bâclé. — Voies ferrées 7

tS LES VOIES FERHÉES.

ii(iig:nt>c, véritiible preuve du talent de l'ingénieur français qui altacha le premier son nom à l'hii^toire de In lncomotiv(!.

C'est un Américain. Olivier Evans, né en 1735 à Newp(irt (Delaware), qui eut l'Iionnt'ur de romprendrfi le caracliïpe essentiei des locomotives; il montra qu'elles doivent déployer «n grand effort sous un faible volume, en tirant parti de toute la force d'expansion de la vapeur, et qu'elles sont ainsi essentiellement des machines ii haute pression. 11 construisit une machine sans condensation qui était une espèce de bateau monté mr quatre roues mises en mouvement par l'intermédiaire de |>oulies et de courroies commandées par le balancier moteur. Cet étrange véhicule, qui reçut le nom A'Oruklor amphiàolis, mettait en marche une dragueuse qui devait nettoyer les bassins des quais de Philadelphie; mais il ne fut jamais appliqué sur une voie ferrée,

Evans fui également le premier qui entrevit la révolution que la machine nouvelle devait amener avec elle : « Un temps vienn dra, disait-il. où l'on voyagera d'une ville à l'autre dans des " voitures mues par des machines à vapeur, et dépassant en \iu tc8se le vol des oiseaux. Des voyageurs partis de Washington •' le matin, pourront déjeuner à Baltimore, duicrà Philadelphio. « et sonpcr à New- York le même jonr. "

On voit par là que dès le commencement du dix-neuvième siècle on était déjà en possession des deux éléments essentiels d'un chemin de fer : la voie ferrée, et la machine à haute pression ; toutefois, il s'écoula bien des années encore avant qu'on songeât à les réunir tous deux dans une même a|iplication. Les inventeurs qui s'occupèrent de la locomotive, jusqu'à Georges Stephenson, cherchaient tous une voiture à vapeur capable de marcher sur les routes ordinaires, et ceux qui construisaient les voies ferrées ne voulaient pas y appliquer d'autres motnnrs que les chevaux. On était alors dominé, en elTet, par cette idée que l'adhérence des roues d'une locomotive sur les rails métalliqiu's était insuffisante pour entrahier une charge quelconque, et que la machine devait tourner sur place sans avancer. Cette erreur entrava les efforts de presque tous les inventeurs, et, de 1810

jusqu^à 1825, par exemple, la plupart des voitures à vapeur qui furent construites, étaient destinées à la traction sur route.

Pour le transport sur la voie ferrée, au contraire, les ingénieurs cherchaient toujours une disposition spéciale qui pût assurer à la locomotive en marche ce point d'appui que Tadhérence ne lui donnait pas. C'est ainsi que Blackinshop, en 18H, munissait la machine d'une roue dentée qui devait engrener avec une crémaillère posée ù demeure sur la voie. Guillaume et Edouard Clapman avaient essayé d'arriver au môme résultat au moyen d'une chaîne tendue, enroulée sur un tambour mis en mouvement par la machine; Brunton avait appliqué des jambes articulées. Toutes ces dispositions compliquées avaient l'inconvénient de gêner et surtout de ralentir beaucoup la marche de la locomotive, et celle-ci ne donnait ainsi aucun résultat supérieur aux au- 1res moteurs.

Cependant, Trévithick et Vivian avaient déjà construit, en 1804, une machine à simple adhérence, mais cet essai était resté inaperçu, et c'est seulement en 1813 que Hedley reconnut à la suite de longues expériences entreprises à ce sujet, que l'adhérence était pleinement suffisante dans les conditions ordinaires. Cette découverte importante fixait l'un des traits fondamentaux de la locomotive, et elle conduisit en même temps à supprimer les crémaillères et les roues dentées qu'on interposait presque toujours auparavant entre le piston de la machine et la roue motrice qu'il devait mettre en mouvement. La première locomotive, le 5/wc/<^r, construit en 1814 par Stephenson, présente encore cette disposition toutefois; mais, dans celle qu'il fit en 1815, il n'hésita pas à attaquer directement la roue motrice au moyen d'une bielle actionnée à son autre extrémité par la tête de la tige du piston.

En même temps qu'il construisait cette machine, Stephenson entreprenait au dynamomètre des expériences complètes pour déterminer l'effort de traction que la locomotive avait à développer sur les rails et sur les routes ordinaires dans les différents degrés de rampe. Il arriva ainsi à se convaincre qu'on

^B obtenait sur la voie ferrée un eiïct utile bien plus considérable

^^ que sur les roules ordinaires, et que cet efîet décaissait rapide-

^M ment sur une pente un peu forte ; et ce grand ingénieur, qu'on

^M peut appeler ajuste titre le fondateur des chcminsde fer, eiitniiisi

^M l'honneur de définir le premier les conditions nécessaires d'éta-

^M blissemcnt de voies ferrées qui doivent avant tout rester hori-

^1 zon taies.

^r Stephenson continuait d'autre part à perfectionner ses machines,

et le type qu'il construisit eu 1820 réalise déjà un progrès considérable sur celui de 1815, La chaudière était suspendue sur des I ressorts pour amortir les vibrations: elle était traversée par un

tube à fumée qui augmentait considérablement la surface de ehauffe, et surtout la vapeur d'échappement sortant des cjlindres était dirigée dans la cheminée pour augmenter le tirage. Grâce à cette dernière disposition, la dépression produite dans la cheminée par le passage du courant de vapeur, amène un volume d'air beaucoup plus considérable sur la grille du foyer, et elle active considérablement la combustion; l'emploi de l'échappement est un des traits essentiels de la locomotive, et il explique seul l'énorme production de vapeur de la chaudière de cette machine, comparée â son faible volume.

C'est à cetle même époque (1825) que Timothée Hackworlh construisit la première machine, le Royal Georges, ayant deiiv pistons agissant sur le même essieu, comme on le \oil sur la ligure 38. Celle disposition fut d'ailleurs perfectionnée plus tard, en 1828, par Georges Stephenson qui inclina les cylindres à 45° au lieu de les laisserverticaux,et il les reporta à l'arrière desdeuv côtés de la chaudière. Ce même type se renconlre également dans la machine le Bon-Ami construite en 1830, d'après les plans de Miller : les cvlindres sont à l'arrière, écartés de la chaudière qui est verticale. Cetle machine pouvait remorquer un train pesant 3 fois son poids, avec une vitesse de 20 kilomètres à l'heure. Ainsi disposée, la locomotive possédait déjà la plupart des traits caractéristiques de nos machines modernes ; toutefois, malgré l'augmentation de tirage due à l'échappement, la production de

LES PROGRÈS DE LA LOCOMOTIVE DEPUIS STEPHENSON. iOl

vapeur était toujours trop faible, et la puissance de la machine restait ainsi contenue dans d'étroites limites, dont elle put s'affranchir seulement grâce à la découverte d'un Français, Marc Séguin qui fit breveter en 1827 la première chaudière tubulaire. Celui-ci avait, dans ce nouveau type, multiplié la surface de chauffe à l'infini pour ainsi dire, en reportant le foyer à Tintérieur de la chaudière, et partageant la masse d'eau à vaporiser par un grand nombre de petits tubes qui amènent ainsi les gaz chauds en contact avec l'eau en tous les points de leur parcours du foyer à la cheminée. Cette disposition essentielle augmentait dans une proportion énorme la puissance de vaporisation de la chaudière, elle constituait en un mot d'une manière définitive la locomotive actuelle. Toutefois, il ne fut pas donné à Séguin de réaliser le premier l'idée qu'il avait conçue, car les machines qu'il voulait construire ne furent terminées que longtemps après; et la ligne de Lyon à Saint-Etienne sur laquelle il voulait les mettre en service resta exploitée au moyen de chevaux jusqu'en 1833.

Concours de Rainhill. — L'honneur de construire la première machine à foyer intérieur et chaudière tubulaire, échut à Georges Stephenson qui avait réalisé déjà tant de progrès importants sur les locomotives, et c'est à l'occasion du concours de Rainhill qu'on vit se produire ce premier type de nos machines actuelles. Ce concours forme une date tout à fait mémorable dans l'histoire des locomotives et des chemins de fer, puisqu'il est réellement le point de départ de la grande extension qu'ils ont prise ; ainsi que nous le disions en commençant, il se termina par une victoire éclatante de la locomotive de Stephenson qui parvint à dépasser de beaucoup, au grand étonnement général, les conditions imposées au programme. Les directeurs de la ligne de Liverpool à Manchester étaient décidés d'abord, en effet, à employer des machines fixes avec des cables de traction, et ils n'avaient consenti à essayer les locomotives que sur les vives instances de Stephenson lui-même.

C'est alors qu'ils se résolurent à ouvrir ce concours entre les différents constructeurs, et un prix de 500 livres (25,000 fr.) fut

iW LES VOIES FEHRÉES.

DfVi'rl à la meilleure machine qui reinpltrail cerlaines conditions

Héferminées, el pu particulier les deux suitantes :

1" Klle devait brûler elle-même sa propre fumée, comme l'exigeait l'acte d'autorisation de la liftne;

2° Elle devait présenter nu poids de 6 tonnes, et entraîner régulièrement un train d'un poids de 20 tonnes, y compris le tender et son cliargement, avec une vitesse de 10 milles (16 kilom. fi) ji riicure, et une pression de vapeur ne dépassant pas 5(1 livres (3 kilog. 3).

Le progframme fut publié dans tout le royaume, cl un tîr.in(t nombre de machines furent construites par le concours ; toutefois quatre seulement se préscnlcrcnt au jour fixé. C'étaient :

1" Le Sans-Pareil de Timotliée llackworth :

2* La Nouveauté de Braitwaîtli et Ericson ;

3* La Persévérance de Biirstall qui fut cnclue du concours, car elle ne put atteindre la vitesse prescrite ;

4° Le Rocket (la Fusée) de Georges Stephensoii.

La Nouveauté avait une chaudière verticale a>cc un foyer intérieur; elle put entraîner un poids de 7 tonnes seulement, mais elle se trouva hientàt hors de service.

Le 5'flns-/'ar«/avait unseul tube ;ï fumée in téricurconmio dans les anciennes locomotives, il utilisait la vapeur d'échappement pour augmenter le tirage qui était d'ailleui-s beaucoup trop considérable. Cette machine n'avait pas de ressorts de suspension, et elle se trouva hors de service au bout de quelques voyages seulement.

La fusée dont nous rcproduisonslavuce\térieure(tig.39), comprenait une chaudière horizontale et cylindrique, traversée înt*;rieurement par de nombreux tubes à fumée suivant la disposition adoptée déjà par Séguin comme nous l'avons dit plus haut. Cette chaudière avait!", 82 de longueur et l'°.02 de diamètre; sur la paroi d'arrière était fixée une caisse quadrangulaire on poêle, qui serait la boîte à feu de nos machines actuelles; car elle renfermait le foyer formé lui-même par une petite caisse sans fond munie d'une grille dans le bas pour soutenir le charbon. Entre les parois latérales parallèles de la boîte à feu et du foyer, Slephensoa avait

conservé un espace de 76 millimètres de largeur qui restait en communication avec le reste de la chaudière par deux tubes extérieurs, et était toujours maintenu plein d'eau. Ce vide était supprimé toutefois et remplacé par une maçonnerie en briques, au bas de la paroi d'arrière, au-dessous de la porte du foyer, et à Tavant, au-dessous de la plaque tubulairc. Le ciel du foyer n'était pas recouvert d'eau; mais il ne paraît pas que cette disposition ait jamais cntraîrté plus tard,cnservice,lesdangersqu'onredouterait si justement aujourd'hui, sans doute, parce que la pression était assez basse dans la chaudière, et la combustion peu active dans le fover.

Les tubes à fumée qui traversaient le corps cylindrique pour conduire les gaz du foyer dans la cheminée étaient en cuivre, au nombre de 25, et avaient un diamètre de 76 millimètres.

L'emploi des tubes dans la Fitsée amenait la surface de chauffe totale à 10°"*", 7, tandis que celle de la grille était seulement de O^^So, et la surface totale du foyer de l'^^SO. On voit sur la figure que la cheminée était élargie à la base pour embrasser entièrement la plaque tubulaire d'avant, et tenir ainsi lieu de boîte à fumée.

Les cylindres étaient placés de chaque côté de la chaudière, et les deux pistons agissaient chacun parTintermédiaire d'une bielle sur l'une des roues de l'essieu moteur. Le diamètre paraît avoir été de 0"^,20, et la course de 0",41 .

La distribution était commandée par deux excentriques séparés agissant chacun dans un sens déterminé. Ces excentriques étaient actionnés par des tiges correspondantes que le mécanicien tirait à

lui quand il voulait changer le sens du mouvement. Les roues de la machine étaient en bois et munies de bandages

en fer. Les roues motrices avaient un diamètre de 1",45, et les

roues porteuses, de 0",98.

Le poids de la machine pleine était de 4',5, et celui du tender

de 3',25. La consommation de coke par litre d'eau vaporisée était

de 0^,17, deux fois plus faible que celle du SarUs-Pareil.

La Fusée fut mise en service après sa victoire sur la ligne de

Lîverpool à Manchester, L't Stephenson construisil d'autres machines sur le même type qu'il continua toujours à perfectionncp cependant. La Fusée cllc-nième subit également desmodificalionR importantes, si hiori qu'il est difficile aujourd'hui de préciser, malgré toutes les recherches qui ont été faites à ce sujet, les" véritables dimensions de ce prototype des locomotives modernes. Elln

a:, pir Timolhve

no resta pas d'ailleurs constamment sur la ligne de Liverpool, elle fut vendue à diverses reprises, et acquise linalement par M. Thomson qui la céda â Robert, (ils de Georges Stephenson ; et ce premier spécimen de ia machine qui a exercé la plus grande influence sur notre civilisation contemporaine est exposé actuellement au Musée de Ken.sington.

Perfectionnements qui ont suivi le concours de Rainhill. — Après la Fiisée, les traits principaux de la locomotive sont

LES PROGRES DE LA LOCOMOTIVE DEPUIS STEPHENSON. lOiJ

fixés désorioais, et en dehors de la distributioa par détente variable, nous aurons peu de découvertes nouvelles à signaler. Les véritables progrès s'accomplissent dans les ateliers de construction et s'appliquent surtout sur des points de détail ; tous les organes de la machine sont mieux étudiés, mieux proportionnés afin d'arriver à faire de la machine ce merveilleux ensemble si bien approprié que nous admirons maintenant.. La première locomotive à six i-oucs fut construite par

tlg. 39. — Vue extérieure de !■ locomotive de Siephemon, la Fiait (Hockot).

Stcphenson en 1833, un troisième essieu fut ajoute par lui à l'arrière du foyer pour diminuer le poids supporté par les rails, sous chaque essieu, (.'.ette disposition permit en mi^me temps d'allonger la chaudière pour augmenter la surface de chauffe, et par suite la puissance de la machine.

La chaudière de la machine construite en 1830 présentait déjà une longueur de 9 pieds (S^iVi) ; Stephenson donna 12 pieds (3',66) îi celle de 1842. la première qui ait reçu l'application de la célèbre coulisse. Enfin il augmenta de même

IW LES VOIES EEHHKES.

le diamètre des roues motrici's nfin d'nmplifier la TÎlesw- Les roues malricf!!! dos iiischines de 1832 nvaient \ fiivAfi (1",22) de dinnièlre, mais plus tard, vers 1850, on tittpîgitit S. 6 et môme 7 pieds, 1",10. i-,32. t".52, comme dniis le type reste célèbre de M. Crampton (fig. 40) qui permit de réaliser la plus grande vitesse ipi 'on ait encore obtenue jiis<pie 1.^. Vf^ sieu moteur était reporté, dans ce cas, derrii-re la boite à feu afin de ne pas trop relever le centre de gravité de la chaudière. La machine Crampton est restée encore en u^age de nos jours pour les trains rapides; seulement on y renoow; peu A peu en raison des exigences ci-oissantes de l'exploitatii

Fig. 40. — Vue eiiArieurs

■tiiat flrampioD.

car elle ne fournit pas un cfTort suriisant pour entraîner un Irain un peu lourd.

C'est vers 1841) également qu'on rencontre [loiir h première fois les tubes en laiton, les roues en fer à rais pins résïslanles qni- les roues en bois, les sonpnpes à Imnlet renqdaçant les soupapes coni<pies qui se coinçaienl jiarfois sur leurs sièges, les conduites métalliques avec rotules d'assemblage pour amener l'eau du tender à la chaudière, etc..

La distribution de la vapeur qui était une des parties les pins défectueuses des premières locomotives reçut également des perfectionnements importants : on s'attacha d'abord à faciliter la commande du tiroir par les mécaniciens pour permcttr-e les changements de marche ; Italdwin à Philadelphie en (834, et plus tard Forster à Liverpool munirent les excentriques calés sur l'essieu moteur de bras qui se

LES PROGRÉS DE LA LOnOMOTlVE DEPUIS STEPIIENSON. ' 107

terminaient par des fourches destinées fi saisir au moment ronvonablc l'extrémilé do la tige du tiroir suivant le sens de ta marche qu'on \oulait communiquer à la machine.

Plus tard Sharp Roherls et Stephcnson imaginèrent de rattacher les extrémités des deux hras d'e\centriqries par la

tig. i\

fer de l'Ëriâ.

célèbre coulisse qui porte le nom de Stephenson, et qui constitue un des prugrcs les plus importants qu'on ait apportés dans le mécanisme moteur de la locomotive.

On obtenait ainsi en efTet un résultat capital au point de vue de la bonne utilisation de la vapeur, car on pouvait varier

h voloaté la détente et demander ainsi à la locomotÎTe un effort variable suivant les circonstances, tandis que jusque U. la détente et par suite la proportion de vapeur admise dans le evlîndrc pour chaque course du piston était fixée Tine foi-; pour toutes d'après les dimensions données au tiroir en construisant la machine.

Pour rétablissement de la voie, le poids croissant des locomotive* a oblifîc ù aug'tiienter le poids des raiis qui était de lOâ 15 kilo^r. en 1830, et qui atteint aujourd'hui 30 à 36 kilog. avec des niils en acier, ce qui correspondrait à un poids de 40 kilog. environ pour les anciens rails en fer. Malgré ces précautions, on a dii augmenter le nombre des essieux pour ne pas faire porter à chacun d'eux un poids supérieur à 13 tonnes. On renonça d'ailleurs complètement aux locomotives ayant seulement deux, essieux; c.ir on reconnut les dangers de cette disposition dans le terrible iiccident survenu en 1842 sur la ligne de Versailles : une locomotive en marche dont l'essieu d'avant s'était rompu, n'étant plus soutenue que sur l'unique essieu restant, fut entièrement renversée sur la voie, et un incendie allnnié par les cbarhons du foyer se communiqua au Iniiii arrêté <]ui devint bientôt lu proie des llammes.

Leslocomotives construites depuis 18 12 présen lent toujours trois ou quatre essieux et même quelquefois davantage. Pour les machines à voyageurs, on accouple généralement deux de ces essieux en réunissant par une bielle rigide les tourillons des manivelles. Cette disposition ne parait pas d'ailleurs entraîner en service les inconvénients qu'on redoutait autrefois : on craifçnait que les l'oues accouplées, dont les bandages s'useraient inégalement, ne pussent conserver rigoureusement le même diamètre; elles tourneraient alors avec des vitesses différentes, et amèneraient ainsi la rupture des bielles. Cet accident ne se produit frnère toutefois, si on a soin de surveiller les bandages et de les rafraîchir aussitôt (pte la différence d'usure devient un peu sensible.

On va môme plus loin aujourd'hui, et on accouple Iroiset même quatre essieux pour augmenter le poids adhérent, et obtenir ainsi

iù9

un effort moteur plus considérable. Cette disposition qui donne à la machine une base d'appui élargie, tout à fait rigide, crée toutefois des diffificultés spéciales pour le passage dans les courbes de faible rayon, comme il s'en rencontre un si grand nombre aujourd'hui, surtout sur les lignes nouvelles. On a tranché la difficulté en ramassant les essieux sous le corps cylindrique de manière à réduire autant que possible Tempatement; on a essayé

Fig. 42. — Vue extérieure de la machine express du chemin de fer du Nord à deux essieux accouplés avec boggie à l'avant, qui figurait à l'Exposition de 1878.

également de donner un certain jeu, une certaine liberté d'oscillation à l'essieu d'avant, par exemple, afin qu'il puisse obéir plus facilement à l'impulsion du rail au moment de l'entrée en courbe. Dans d'autres cas, on a eu recours pour les essieux porteurs, à un truck articulé appelé boggie, analogue à celui des voitures américaines, et qui est formé d'un petit châssis porté sur quatre et quelquefois sur deux roues; ce truck pivote autour d'une cheville fixée au bâti de la machine, et il s'inscrit librement dans les courbes. Il se place ordinairement à Tavant des machines et c'est la disposition, représentée dans la figure 41, qui est généralement admise aux Etats-Unis, on en trouve aussi un exemple d'ailleurs sur la figure 42 représentant la machine express du chemin de fer du Nord qui figurait à l'Exposition universelle de 1878. On rencontre aussi quelquefois le boggie à l'arrière, dans certains types de machines contemporaines.

En dehors de ces dispositions les plus simples, on en a Ima^int: plusieurs autresquiétiiient toutes également destinées â augmenter l'oirort moteur de la locomotive afin qu'elle put fournir un effort suffisant pour assurer la traction des trains sur les fortes rampes. C'est lit un problème d'une solution particulièrement difficile, car l'effet utile de la locomotive décroit rapidement sut' les rampes, et d'autre part, en augmentant le nombre des essieux accouplés, on enlève it la machine la flexibilité dont elle a besoin pour franchir les courbes à faible rayon. Toutefois la question présente une importance 1res considérable, surtout pour les lignes de niontajrnes, comme celles qui traversent les Alpes. INous citerons pour

Hg. 43. — Michins Eagortll i, 4

sninjlé deYsnt le (oytt.

exemple, la ligne des Semmringcn Autriche qui a des pentes de !15 millimètres par mètre.

Cette ligne, l'une des premièi-es qu'on ait construites avec une inclinaison aussi piononcéo, présente une célébrité particulière, car elle fut l'occasion d'un concours analogue à celui de Kaiiihill dans lequel on espérait découvrir le type de machine le mieux approprié au rôlenouveau qu'elle avait à remplir. Le prix, d'une valeur de 2,400 ducats, fut gagné par la locomotive lu Batavia construite à Munich ; cette machine présentait en effet un [loids adhérent considérable, obtenu en accouplant avec les essieux moteurs par l'intermédiaire de chaînes et d'engienages. les essieux du train articulé d'avant, de même que ceux du tender; mais elle ne put donner en service de résultats satisfaisants, car les chaînes et surtout les dents se rompaient continuel-

lement. Du reste, le concours du Semmring n'a révélé aucun type nouveau, et d'ailleurs, la solution qu'il cherchait de concilier l'adhérence totale avec la convergence des essieux moteurs parait à peu près irréalisable, et la plupart des essais entrepris jusqu'à présent à cet effet ont échoué plus ou moins complètement.

M. Engerth avait essayé de relier les essieux du tender à ceux de la machine par des engrenages, mais on dut y renoncer également, et les machines du type Engerth telles qu'elles ont été modifiées depuis, sont seulement caractérisées aujourd'hui par le pivot d'articulation reporté devant la boîte à feu, et autour

Fig. 44. — Locomotive à 4 cylindres et G essieux accouplés, essayée au chemin de

fer du Nord.

duquel oscille le tender (fig. 43), une partie du poids de celuici se trouve ainsi reportée sur les essieux moteurs.

D'autres constructeurs ont cherché une solution un peu différente, en conservant aux roues motrices leur liberté d'oscillation. M. Fairlie est l'auteur d'un type de machine dans lequel le mécanisme moteur tout entier est porté sur un truck mobile pouvant osciller librement par rapport à la chaudière. Cette disposition qui supprime toute difficulté d'inscription en courbe, entraine, d'autre part, des complications spéciales pour le raccordement des tuyaux de conduite de vapeur allant de la chaudière aux cylindres, il faut conserver, en effet, un assemblage entièrement étanche tout en laissant cependant à la partie mobile une grande liberté de déplacement.

Au chemin de fer du Nord, M. Petietavnit imaginé une solution très originjilc dans les machines à quatre cylindres. Celles-ci comprenaient (fig. 44) deiiv machines accouplées pour ainsi dire, ayant chacune leurs deux cylindres et leur mécanisme moteur spécial; et comme les deux châssis pouvaient osciller l'un par rapport à l'autre, le passage en courhe s'opérait comme pour une petite locomotive, bien que l'etTet moteur fût aiusi presque doublé.

Ces solutions compliquées sont totalement abandonnées aujourd'hui, à part le type Fairlie, qu'on rencontre encore sur cerhines lignes anglaises; on est revenu aux dispositions les plus simples, et on se contenfe, commo nous l'avons dit, d'accoupler quatre essieux, s'il est nécessaire, pour avoir un effet moteur suffisanl.

Dispositions actuelles, — Les types actuels présentent certains caractères particuliei-s qu'il est intéressant de signaler. Les modifications apportées principalement dans le foyer par exemple imt permis de brûler des combustibles de toutes qualités, et rie réaliser ainsi des économies très considérables.

Aux anciens foyers profonds et étroits dans lesquels on ne pouvait brûler que du coke, on a substitué peu à peu des foyers moins hauts mais beaucoup plus larges, sur la grille desquels on a hrùlc d'abord des bri([uettes, et on arrive même à passer aujourd'hui des charbons menus. Le combustible est alors étalé sur la grille en couche très mince, et la plus grande partie de la chaleur dégagée esl utilisée comme chaleur rayonnante.

En outre, la pression normale dans la chaudière a été augmentée dans une proportion considérable pour utiliser sur une plus large étendue l'effort d'expansion de la vapeur, et on rencontre aujourd'hui des chaudières timbrées à 10 ou 12 atmosphères, tandis qu'on ne dépassait guère 6 dans les anciens types.

Kn terminant cette revue rapide des progrès de la locomotion, nous devons signaler également le célèbre appareil d'alimentation dû au génie de M, Giffar-d. et qui est univer.sellement appliqué aujourd'hui.

L'injecleur Giffard utilise directement, comme on sait, la

vapeur empruntée à ta chaudière, pour y refouler l'eau qu'il aspire. Le jet de vapeur qui vient se dégager dans l'appareil, crée par son passage à l'orifice du tuyau de prise d'eau du tender, un certain vide qui détermine l'aspiration de l'eau, celle-ci vient se mélanger ii la vapeur et produit en la condensant une surle de courant mixte qui possède encore une force d'impulsion suflisantepoursoulever le boulet d'outrée d'eau malgré la pression résistante de la Viipeurde la chaudière. Ce merveilleux appan'il dont le fonctionnement est ahsolumenl parfait, puisqu'il n'entraine aucune perte de force par frottement de pièces mobiles, comme pourrait le faire un mécanisme (juelconque. excita dès son apparition le plus vifétonnement, et aujourd'hui encore la théorie mécanique de la chaleur, malgré Ions les progrès dont elle a été l'objet, fait plutôt entrevoir la possibilité qu'elle ne montre la nécci^sité de l'introduction do l'eau dans des conditions [lareilles.

L'injecteurGitfard a [lortédans le inonde entier la renommée de son illustre inventeur ; caries avantajjcs qu'il présentait l'ont amené à se substituer rapidement, et dans toutes les contrées, auK anciennes pompes alimentaires employées autrefois sur les locomotives. Toutefois, tel qu'il était disposé à l'origine, il conservait certains inconvénients qui avaient obligé à conserver sur les machines une pompe à côté de i'injecteur pour assurer sûrement l'alimentation.

B»a,(.. — Vuics Ccrrocs. 8

M. Soupape de refoulemi

LES VUIES FEHHEES.

On esl arrivé h réduire aujourd'hui In plus graode j cesdifficultés,suploutavec les injecteursen charge qui suppriinenl les aiguilles mobiles et les Ulonnenients inévilables pour la mise au point au moment de l'amorçage. Enfin les nouveiiiu injecteurs admettent de l'eau ayant une température clevéi^ tout a fait incompatible avec le bon fonctionnement du type pHmitir, et ils ont ainsi permis de tirer un parti beaucoup plus avantageux de la vapeur d'échappement qu'on n'avait pu le faire auparavant, puisqu'on a pu s'en servir pour réchanlTer l'i'au d'alimenlution. Tel esl le cas, par exemple, pour la pompe injec-

Fig. 46. — Vue ilo l'iujoclcur Ilauier et Davïc roticliounanl arec !a rnp^ur d'échappement.

A, Prise ds vapeur. i ('. Couduile <lc rorouicmciit duNi la cluu-

B. Prise d'eau. diére.

D. Trop-plein. |

teur Chlnz/ari qui alimente sans difficulté à 90°. ou pcmrl'injectcur Korting dont nous reproduisons une coupe dans la ligun-io et qui est en réalité un appareil double comprenant un second injccfeur qui refoide l'eau aspirée par le premier. Cet appareil peut encore alimenter avec de l'eau échauffée jusqu'à HO ou 60°. M. Mazza est arrivé à construire un injecleurqui utilise directement la vapeur d'échappement dont rinipulsion vient s'ajouter à celle de la vapeur de ia chaudière, et 11 atteint ainsi une température de 60' pour l'eau d'alimentalion. MM. Ilanier et Davie ont même construit un Injecteiir plus curieux encore, car il peut alimenter en empruntant uiiHiueirient la tapeur

d'échappement, sans avoir recours à cellede la chaudière (fig. 46). Ce dernier appareil n'est pas applicable sans doute sur les chaudières et locomotives, car il ne peut pas refouler Teau sous une pression supérieure à 3 ou 4 atmosphères. Toutefois, même dans ces conditions, il n'en reste pas moins étonnant de voir que Falimentation peut s'opérer néanmoins, bien que la pression de la vapeur motrice soit inférieure à celle de la vapeur résistante. M. Giffard avait déjà d'ailleurs entrevu ce fait dans une certaine mesure, et il avait constaté dans ses premières expériences sur l'injecteur, qu'il pouvait en être ainsi aux hautes pressions avec une différence de 2 à 3 atmosphères seulement.

La locomotive. — Description sommaire. — La locomoliïfl pM une machine à vapeur qui doit se transporter elle-même en remorquant une cliarge donnée sur une voie ferrée ; elle comprend trois parties essentielles :

La chaudière ou appareil producteur de la vapeur ;

Le mécanisme qui a pour but d'opérer la disfrihuiion de la vapeur dans les cylindres de la machine proprement dilc. et de transmettre au\ roues motrices le mouvement du piston ;

Le vé/iicule qui supporte la chaudière et le mécanisme.

Ces (rois parties sont distinguées pour la commodité de Ve\plication ; mais, en réalité, dans une locomotive, elles sont essentiellement dépendantes et connexes entre elles; elles doivent former un ensemble dont toutes les parties soient bien harmonisées et se prêtent un mutuel concours.

La chaudière. — La chaudière est une caisse en tôle de forme fîénéraleinent cylindrique, où est renfermée l'eau à vaporiser. Ses parois intérieures sont disposées de inanicce à former une enceinte servant de foyer, et à conduire les gaz dégagés à travers toute la masse de l'eau jusqu'à la ))oiteà fumée d'où ils sont aspirés dans la cheminée.

Le foyer et la boîte à feu. — Le foyer est situé à l'arrière de la chaudière; il est constitué par une caisse généralement parallélipipédique placée à l'intérieur d'une boîte spéciale de forme semblable, rattachée à la chaudière, et qui porte le nom de boîte à feu.

Le foyer est ouvert dans le bas (fi g. 47 et 51), et le fond est

occupé par une grille G (lig. 47 et 48) sur laquelle on dispose le combustible. L'arrivée de l'air s'opère parles intervalles ménagés entre les barreaux, de manière à ce qu'il s'échauffe au contact des matières incandescentes et fournisse ainsi une température de combustion plus élevée. Les gaz dégagés sortent ensuite du foyer en traversant le faisceau des tubes à fumée qui déboticlient sur la face avant ou plaque tubulairc du foyer. Les parois de celui-ci sont échauffées prinoipnlcmcnt sous l'intluencc de la chaleur

- Coupe longiludinale du loyor du la micliiae du Nord.

rayonnée par la grille, et la vaporisation est très active clans t'espace compris entre les faces correspondantes des deux caisses. Il est absolument nécessaire de maintenir les parois du foyer et surtout la plaque supérieure formant le ciel constamment baignées d'eau, car autrement le métal se trouverait rapidement brûlé et la déchirure qui se produirait alors pourrait amener une explosion subite de la vapeur de la chaudière.

Les parois du foyer sont formées généralement par des tôles

de cuivre ; toutefois, en Angleterre cl en Amérique, on emploie le fer elmême l'ncier doux. Ces tôles doivenlètpc consolidées d'une inanière particulièrement robuste pour pouvoir supporter sans (léchir l'énorme pression de vapeur qui pèse sur elles: on les relie à cet effet aux parois parallèles de la boîte à feu par des entretoises vissées E (fig. 47 et 49). Celles-ci sont disposées de manière h dessiner sur la lôlc autant de petits car rés de 10 centimètres de côté enviion Elles sont généralement creuses à linte rieur afin que si l'une d'elles vient \ se fendre, le jet d'eau qui se produit dans le

Fig. tS. — Projectiuu horjioattlo de U grille Fig. W. — Diipouiion du fojrnr

du Tofer itk le JeUa feu à l'avant. i l'iaiêriour de la bollv h lia

de l> cbaudière du Nord.

foyer par le petit trou central de la tète de l'enlretoise manifeste extérieurement cet accident.

Le ciel présente souvent une forme plane, et exige également une armature spéciale. On le soutenait autrefois par des fermes transversales ou longitudinales, et on employait ;1 cet effet de véritables poutres; mais avec les foyers modernes, dont les dimensions sont agrandies, il est souvent préférable d'employer des tirants verticaux comme dans l'exemple représenté (fig. 49}.

Le corps ajUndrique et les tubes à fumée. — En dehors de la boite à feu, ta chaudière présente l'aspect d'un gros tube posé horizontalement de 4 à 5 mètres de long sur ] m. 120 de diamètre, et qui prend le nom de corpscylindrîque. En Amérique, celui-ci porte généralement un raccordement incliné qui le relie à la boite à feu. On voit un exemple de cette disposition dans les

MACHINE ET TENDER. iiO

fig. 50 et 51 OÙ nous représentons les coupes du foyer de la machine du Philadelphia andRcading Railway qui a figuré à TËxposîtion de 1878. Le foyer qui est en acier et chauffé à Tanthracite, présente une chambre de combustion derrière la plaque tubulaire.

Le corps cylindrique renferme l'eau à vaporiser, et il est traversé en même temps par un faisceau de petits tubes T au nombre de 150 à 200 environ qui reçoivent les gaz brûlés sortant du foyer (fig. 47 et 51). Ces tubes sont destinés, comme nous l'avons dit plus haut, à multiplier dans une grande proportion la surface de chauffe en amenant les gaz chauds en chacun des points de la masse liquide.

En raison de sa forme régulière, le corps cylindrique n'a pas besoin d'aucune armature spéciale, sauf pour consolider les ouvertures qu'on peut y pratiquer afin de loger le régulateur Rou le dôme D par exemple. Malgré cette difficulté, on conserve souvent le dôme, car la vapeur qu'on y puise est plus sèche que dans le reste delà chaudière. Autrement, on dispose quelquefois pour recueillir la vapeur, un tuyau horizontal posé le long de l'arête supérieure du corps cylindrique et fendu par le haut sur toute sa longueur ; le passage de la vapeur à travers les bords rétrécis de cette fente prévient dans une certaine mesure l'entraînement des gouttes d'eau. Le tuyau employé dans la chaudière du Nord est percé à cet effet à l'extrémité, de petites fentes longitudinalesqui lui donnent dans le dôme l'apparence d'une lanterne.

La boite à fumée, qui présente dans nos machines françaises la même section que le corps cylindrique, dont elle est le prolongement, sert à recueillir les gaz sortant des tubes à fumée; elle supporte la cheminée et reçoit également la tuyère d'échappement E. Celle-ci, qui joue un rôle important dans la distribution, est disposée, comme on sait, de manière à diriger dans la cheminée la vapeur qui sort des cylindres, après avoir produit tout son effet mécanique, afin qu'elle active ainsi le tirage.

Une grille à mailles serrées est toujours placée en France à la nais-, sance de la cheminée dans la boîte à fumée pour arrêter les flam-

MACHINE ET TENDER. Ht

mèches entraînées, et empêcher qu'elles n'arrivent à l'air libre.

Appareils divers de sécurité. — Nous rappellerons seulement sans les décrire les divers appareils de sécurité dont les chaudières de locomotives doivent être munies, car les prescriptions sont les mêmes pour les chaudières des machines fives,

La locomotive possède un manomètre phici' à l'arriére, à la vue du mécanicien, indiquant à chaque inslant la pression dans la chaudière en même temps que la limite qu'elle ne doit pas dépasser, de manière à ce que ce dernier soil toujours prévenu, et puisse éviter sûrement tout excès dangereux.

En outre, deux soupapes do sûreté, placi'es sur la chaudière,

Fig. âf. — CoDpe longitudinale de la mochiiin express à boggie du cliemi fer (lu Nord.

dont une au moins doit être hors do la main du mécanicien, sont en état d'assurer l'écoulement de la vapeur quelle que soit l'aclivité du feu, aussitôt que la pression dépasse le timbre normal fixé lors de l'essai de la chaudière.

De plus, celle-ci est munie de deux appareils indicateurs du niveau de l'eau afin que le mécanicien snche continuellement quel est le niveau dans la chaudière, et puisse ainsi s'assurer qu'il est toujours plus haut que le ciel du foyer.

Un bouchon en métal fusible est placé dans la plaque du ciel pour assurer l'extinction du feu si le niveau venait à s'abaisser d'une manière dangereuse.

LES VOIES FEHBEES.

Signalons enfin le sifflet à vapeur ([uï sert au mécanicien s Ininsinpllre les signaux nécessaires aux roinluc leurs du train, m aux aiguilleurs el npenis de la viiie.

Au-dessus (le la fliandii're, esl disposé unr saMii-re. oomiiK'nii

— Diagrammo rpprisftnmnt lu di«lribntîon de la Vïpenr i?ec u recouïromem nysnl une ariince i l'tdmiuion égilo k a.

le voit sur la fîp:ure 52 en S : celle-ci esl formée par une boîte pleine (le sable reliée ii un tuyau recourbé qui descend le long et à l'avanl de la roue motrice pour aboutir jusqu'aux rails. Le mécanicien ouvre cette boite et jette du sable sur la voie lorsque les rails sont un peu gras et que l'adhérence devient insuffisante ; les roues tourneraient alors sur place et la machine patinerait sans avancer; le sable forme au contraire une surface rugueuse, la roue engrène en (jnelque sorte avec le rail, comme une i-oue dentée sur une crémaillère, et le patinage se trouve ainsi arrêté.

A ppnreii moteur delà locomotive. — L'appareil moteur de la locomotive forme une véritable machine à vapeur à deux cylindres avec tout un mécanisme de distribution, \\n ensemble d'excentriques, de bielles et de manivelles destinées à transmettre aux roues motrices le mouvement des pistons dans les cylindres.

La distribution de la vapeur s'opère là d'après les mêmes principes que dans une [nachino fixe, et nous n'y insisterons pas autrement ; nous reproduisons seulement dans les lig. 53, 54 et

HACUINE ET TENDER,

56 trois diagrammes au moyeo desquels nos lecteurs pourront retracer eux-mêmes les phases principales de la distribution avec un tiroir ayant nue avance à l'admission a, un recouvrement eilérieur r, et par suite un angle de calage égal a 90 ^a, et nous ajouterons quelques détails sur l'emploi de la coulii^se ù détente variable qui est plus spéciale au\ locomotives.

Supposons que le piston soit immobile au milieu de ^,i coun:e, (Bg. 56), et n'ayant par suite aucune tendance à se déplacer plutôt vers la droite que vers la gauche, il suffira d'agir sur le tiroir pour déterminer le sens du mouvement. Si le tiroir qui découvrait d'abord par exemple la lumière de gauche, est déplacé de manière à découvrir celle do droite, il est clair que la pression de la

pMftioo du tiroir déplacé pour l'arlmiasion ■Dr ]> r*ee an droilc, et rupriisi^nlô ctn trait* pointillés fig. SU.

Posiiioii du tiroir placô pour l'iidoiissio liir la fie» de gauclii.', cl représente ai traits pipinalli;. iH,

vapeur s'exercera désormais sur la face do droite qui deviendra motrice et que le piston sera repoussé ver» la gauche. La manivelle, supposée verticale, tournorn dans le sens AB au lieu d'aller dans celui AC. Comme rien d'ailleurs n'est changé, on voit qu'il suffit de guider le tiroir par une autre manivelle placée à l'avant de celle du piston du même angle que l'était l'autre dans le premier sens. Accrochons, en effet, la tige du tiroir en A' au lieu de A sur le petit cercle qu'elle décrit à son cxtrémilé, les phénomènes de distribution se reproduiront avec la même régularité en changeant seulement le sens du mouvement.

Nous avons supposé ici (juc le piston fût an milieu de sa

iU LES VOIES FEHHÊES.

course; mais on compi-end qu'il en serait de même dans une position quelconque, L't que la distribution se trouverait renversée plus ou moins rapidoutent.

Changer le sens de la marche se riiduit donc ;i déplacer le tiroir, en accrochant l'extrémité de sa tipe à une barr« d'excentrique ou h une autre symétrique avec celle-ci. C'est ce cjui se faisait, en effet, dans les premiers types de locomotives; ces barres étaient terminées par des fourches qui recucillaieni plus facilement l'extrémité de la lige quand elle était déplacée. Stcphcnson imagina, comme nous l'avons dit plus haut, de réunir ces deux barres B et B' par uni- coulisse CC {lig. 57} dans laquelUon faisait glisser In t^te C" de la tige du tiroir T. et cet appareil ainsi disposé réalisa du même coup un perfectionnement Irt-?

Fig. hO

L'angle d'avir

Diagraismc donnant la dislrtballon de la rapeur pour li marche &vanl xrec "" [rails pleins Dt pour la mircho arriéra par le tiroir paJDiillê.

considérable, car il permit en même temps de varier à volonté la délente, ef de tirer ainsi un parti beaucoup plus complet et mieux réglé de la force d'expansion de la vapeur.

La détente est déterminée en elîet par le temps pendant lequel les lumières sont obturées parle tiroir: mais si on réduit la course de ce tiroir de manière à ce qu'il découvre très faiblement les lumières, il esl clair qu'on aura augmenté ainsi la durée de la détente qui s'étendra sur une portion plus considérable de la course du pistou. La coulisse jiermet d'obtenir ainsi exactement le degré de détente qu'on désire et de le proportionner en un mot au travail que la machine doit accomplir; la détente sera faible si ce travail est important, elle devra être augmentée, au contraire, s'il est réduit ; il suffit à cet effet d'amener la tète de la tige du tiroir sur la coulisse dans une position rapprochée, de

rextréinité dans le premier cas, et du centre dans le second. Si on veut changer la marche de la machine, on passe la tige à l'extrémité opposée de la coulisse. Lorsque la tète de la tige du tiroir ou coulisseau est maintenue au milieu de celle-ci, la course du tiroir est très réduite de sorte que Tadmission n'a lieu que pendant un temps très faible de la course du piston, et peut même être supprimée tout à fait. C'est cette circonstance qui a fait donner au point milieu de la coulisse le nom appoint mort, puisqu'il ne fournit presque aucun effort moteur.

Fig. 57. — Vue de la coulibse de distril)ution variable CC et des leviers qui la

commaudent.

Ce déplacement de la tète de la tige du tiroir était autrefois une opération très pénible et même dangereuse, car le tiroir, soumis àTaction d'une pression de vapeur considérable, était très difficile à manœuvrer et n'obéissait pas au mouvement qui lui était imprimé, parfois même il se trouvait entraîné subitement, et le mécanicien qui tenait à la main le levier L de changement de marche pouvait se trouver grièvement blessé par le choc de ce levier. On remédie à cet inconvénient au moyen du changement de marche à vis qui est maintenant d'un usage universel, et qui donne toute sécurité et toute facilité au mécanicien.

Échappement. — Nous avons déjà dit que la vapeur d'échappement, sortant des cylindres, se rendait directement dans Tat-

126 LES ToIES FCHHEEâ.

iii(><'(>lifrfl. c'c!>l-ii-direi(iiir In (iicniiiDlivi; cslneces-sairemenluDe machine à liaiilc pressimi Ji^anl par Miîtc un rendemenl inforivur à celui de9 machinrs fi c»ni)pn»ilion. Cependant, il ne faut pas oublier que la sapeur d*t'rlkappeiiien(. <c rendant dans l'aiinosphére, si elle n'^icrct- plus aueiin efTi-t utile au point de vm mécanique, joue CDCnn^ néanmoins rm rôle très considérable dans réconomie de la lucoinotite pui«qu'cllc active le lirn^et qu'elle détermine sur In Toyer un appel d'air qu'on ne pourrait pa« obtenir autrement ; et ectte disposition essentielle caractérise lu cliaudii-re de locomotive, comme nous l'avons dit plus liaul. Mécanisme. — Les cvlindres sont placés à l'avant de la inacliine et sont prcstpie toujours horizontauit: iN sont réunis sou^ 1,1 chaudière à l'intérieur du châssis cumnie dans la figure 52. ou reportés séparément a rextêrieur des deux côtés. La position des cvlindrcs exerce une influence coiiKidérablc sur celle du uk-eanisme tout entier, car elle détermine l'emplacemcnl de toutes les pièces mobiles, bielles, ntanivelle». e^icenlriqucs de distribution, etc., et elle caraclérisi; innnédinlement la physionomie générale delà machine. Toutcrois aucune dcsdcux dispositions, intérieure ou extérieure, n'a prévalu jusqu'à présent d'une manière définitive, car elle:; jirésentent oharunc de* n\,intagcs et des inconvénients à peu près éiiuivaleiils.

Les cylindres intérieurscnlreloisent plUîMilidcmcnl le châssis, ils rendent l'allure de la machine beaucoup plus douce, toutefois ils ont r inconvénient de rcporler sous la chaudière toutes les pièces du mécanisme dont l'accès est alors très frèné, en outre ils obligent à couder l'essieu moteur cpii devient une pièce coûteuse, difficile à forger, et iK's sujette au\ ruptures.

Les cvllndrcs extérieurs donnent plus d'assielle à la m.ichinc, ils reportent en dehors du châssis les pièces mobiles qui sont plus faciles à surveiller, toutefois ils ont l'inconvénient d'accroître l'inlensilé des mouvements perturbateurs de la machine en marche.

Véhicule. — La chaudière et le mécanisme que nous venons de décrire sont supportés par un véhicule qui doit leurfournir un

point d'appui robuste et invariable, tout en conservant un peu de jeu et une certaine élasticité nécessaires pour adoucir les réactions de la voie, supporter Tinscriplion dans les courbes et permettre enfin la libre dilatation de la chaudière. Le véhicule comprend un châssis rigide en fer qui assemble et soutient à la fois les différentes pièces de la machine dont il reporte le poids sur les fusées des essieux. Ce châssis est formé sur ses longs cotés par des tôles de fer posées de champ et solidement entretoisées sur toute leur longueur. En Amérique, on emploie généralement à cet effet de véritables barres de fer carrées.

La chaudière est presque toujours fixée au châssis à Tavant, sous la boite à fumée; elle se dilate alors vers l'arrière, en glissant librement sur les supports ou sous-ventrières du corps cylindrique, et sur les tasseaux latéraux de la boîte à feu.

Le châssis repose lui-même sur les fusées des essieux par Tintermédiaire de ressorts de suspension, et il communique à la machine entière le mouvement d'impulsion des roues, qui lui est transmis par les plaques de garde.

Ces pièces, qui sont de simples fourches embrassant les boîtes à graisse, jouent ainsi, malgré leurs faibles dimensions, un rôle essentiel dans la marche de la machine, et elles doivent être montées avec un soin particulier, de manière à éviter tout jeu inutile qui pourrait amener le ballottement des roues et fausser les bielles d'accouplement. Les surfaces de frottement des plaques de garde sont munies souvent de coins de réglage qui permettent de maintenir constamment le jeu dans certaines limites malgré l'usure des pièces.

Le châssis est disposé tantôt à l'intérieur et tantôt à l'extérieur des roues ; quelquefois les longerons sont doubles au moins sur une partie de leur longueur, comme dans les anciennes machines Crampton ou dans Tcxemple représenté figure 52. La position donnée au châssis, de même que celle des cylindres, modifie beaucoup l'apparence extérieure de la machine, dont les pièces mobiles sont entièrement cachées si les cvlindres sont intérieurs, et le châssis extérieur, tandis qu'elles restent apparentes dans le

138 LES VOIES KËHREES.

cas contraire. Elles ont toutes leurs avantages et leurs inconvêiiionts correspondants, et in préférence à accorder dépend dans une grande mesure des conditions particulières. Les rhùssis intérieurs obligent II augmenter le diiunètre des fusées, ce qui a d'ailleurs Tiivautage de réduire les chances du chauffage; la chaudière est alors plus directenienl el mieux soutenue : niiils. d'autre part la rone n'a pins le même appui dans le cas d'une rupture d'essieu cpi'aïec un cliAssis extérieur. Les châssis doiiblf» ont l'inconvénient de leur prit élevé, mais ils sont hien préfcrahlesau point de vue de la sécurité et de la solidité.

Machines américaines. — .Nous avons représenté dans li's ligures 4 l,aOelS8 des machines américaines tics types ordînairt's adoptés aux Etats-Unis, afin de pouvoir signaler brièvement les ditrérenccs qu'elles présentent avec les nôtres. On reconnuil (fig. 41) le boggie mobile ù l'avant, et qui e^t resté longtemps caractéristique ; on commence toutefois ii l'adopter en Pranct-, comme on en a vu un exemple dame la locomotive express du Nord. La machine n'a pas de châssis proprement dit. mais seulement de grosses barres de fer {lour tenir lieu de longerons. \ji foyerest muni d'une chambre de combustion eld'une grille tubulaire (fig. 51 ) jiour brûler l'anthracile, l'échappemenl se règle en général au uiom'ii d'une valve à papillon ruénagéo sur la porte de la boite à fumée, efc... On voil à l'avaiil le chasse boenfs qui est nécessaire dans un pays où la voie n'est pas close. Le sifflet possède, d'autre pari, un son tr^s ranque assez semblable au beuglement du taureau affolé, el qui est très propre à effraver les animaux. La cloche préviciil du passage dn train dans les villes. On reuianpu'ia également la ein'iiiinée élargie dans le haut |ionr retenir les flaniirièclu-i. el l'abri eonrurlable si bien .iméuugé du mécanicien, dans lequel <iu a léuni sous sa main fous les leviers ([u'il peul avoir à mana-uvrer. On retrouve égaleuienl foules ces particularités caractéristiques, sauf le boggie, dans la machine à '^ essieux accouplés de la ligure 58.

Le tmdcr. — La locomotive est tonjoui-s accompagnée d'un véhicule spécial, appelé tender, qui serf à renfermer les approvi-

sionnements nécessaires d'eau et de combustible, à moins qu'elle ne les porte elle-même. Le tender se compose essentiellement d'une grande caisse en tôle présentant souvent la forme d'un fer à cheval entre les branches duquel on entasse le charbon. Cette caisse est supportée sur un châssis monté, comme les autres wagons ; elle est remplie d'eau au commencement du voyage et dans les arrêts, s'il est nécessaire, en la puisant aux réservoirs des stations. Le tender porte toujours un frein que le chauffeur doit serrer au moment des arrêts.

La contenance de la caisse à eau du tender est limitée ordinairement à 8 ou 10 mètres cubes ; mais on est obligé de dépasser ces dimensions quand on veut effectuer des parcours de 100 à 120 kilomètres sans arrêt, comme dans les étapes du train rapide de Paris à Marseille, il faut alors donner 15 mètres cubes environ, et ajouter un troisième essieu au tender.

En Amérique et même en Angleterre, certains trains franchissent sans arrêt, des étapes atteignant parfois 200 kilomètres, mais ils prennent alors de Teau en marche, en ayant recours à une disposition très ingénieuse, imaginée par M. Ramsbotton, et appliquée pour la première fois sur le North Western Railway, Une bâche longue et étroite, constamment remplie d'eau, est installée à demeure, au milieu de la voie, dans une partie en hgne droite sur une longueur de 400 mètres environ; et, au moment du passage du train, le mécanicien aspire dans le tender l'eau qu'elle contient en descendant un tube vertical recourbé et évasé à son extrémité qui vient plonger dans l'eau de la bâche. La partie recourbée du tube est tournée dans le sens de la marche du train, et comme celui-ci est animé d'une vitesse relative très considérable, les Glets d'eau qui pénètrent dans le tube sont soulevés à une certaine hauteur, dès que la vitesse dépasse 36 ki- • lomètres, ils peuvent pénétrer dans la caisse à eau du tender, et la remplir ainsi automatiquement.

Études récentes sur le rendement des locomotives. — Wagou d* expériences du chemin de fer de F Est. — La locomotive, telle que nous venons de la décrire sommairement, est une véritable ma-

LES Vores PEnHEES.

chîi ' !ur, soumise comme foutes les autres aux lois de la me et quelque merveilleux résultats qu'elle ait procurés,

on peut se demander néanmoins si le travail utile obtenu reste bien en rapport avec le travail dépensé, si on recueille une proportion suTlisante de l'énergie latente dans le combustible brûlé sur le foyer; on peut chercher en un mot quel est son rendement. C'est là une question des plus complexes, qui n'est pas encore résolue aujourd'hui malgré tous les travaux et les rcchei^ ches dont la locomotive a été l'objet, et dont la solution présenteraitcependantun )ntérétcapital.Mais,dansun train en niarchi-. les efforts de frottement si considérables au départ varient ensuite à chaque instant; le profil de ta voie, la vitesse, la résistance de l'atmosphère exercent en outre une influence prépondérante sur la valeur de l'cirort utile il développer pour entraîner le train. El d'autre part, le travail que la locomotive elle-même peut fournir est très difficile à évaluer exactement, car il faut faire la part des chûtes do pression inévitables, des fuites de toutes sortes, etc., avant de trouver le véritable effort moteur,

La Compagnie de l'Est a voulu reprendre ces recherches en s'entourant de toutes les ressources que les derniers progrès des sciences physiques mettent aujourd'hui à la disposition des expérimentateurs. Dans le wagon ronsti'uit par ses éminents ingénieui-s sur les indications tlicori(iues fournies par le génie inventif de M. Marcel Ocpro/, lion n'a été négligé pour éliminer toutes les erreurs qui avaient pu entacher les expériences antérieures, et obtenir des résultats d'une précision absolue pour ainsi dire. L'observateur emporté avec le train en marche, opère dans ce wagon si bien aménagé comme dans un véritable cabinet de physique: il noie à cbaifue inslantles pressions motrices et résistantes sur la surface des pistons dans les cylindres, en même temps que l'effort résistant du train, la vitesse de marche, etc., toutes les indications utiles en un mot qui viennent s'inscrire d'ellesmêmes dans son wagon, sans qu'il ait besoin jamais d'opérer directement sur la machine en marche. Il faut espérer que la comparaison des résultats obtenus simultanément dans des conditions

d'exactitude et de précision inconnues jusque là, apportera des faits nouveaux qui serviront à fixer définitivement cette théorie des locomotives, restée encore malheureusement obscure dans bien des cas.

Le magnifique wagon de TEst comprend donc essentiellement, un appareil dynamométrique, attelé entre la machine et le train, donnant, par la flexion d'un ressort, la résistance du train à chaque instant, et en outre, un appareil indicateur de pression donnant de son côté la pression motrice dans les cylindres pour chaque instant de la course du piston, indications qui sont transmises synchroniquement par des fils électriques depuis le cylindre de la machine jusqu'au wagon d'essai. 11 nous est malheureusement impossible de décrire tous les appareils si élégants et délicats qui permettent de résoudre ces deux questions si complexes, et nous nous bornerons à donner la description de l'indicateur de pression de M. Marcel Deprez. Nous renverrons nos lecteurs au numéro de la Nature^ 1879, tome II, page 407, dans lequel nous avons étudié également le régulateur de pression de M. Napoli, et ils trouveront d'ailleurs l'étude complète sur le wagon d'expériences dans la Notice publiée par la compagnie de l'Est, et reproduit dans la Revue générale des Chemins de fer.

Indicateur de pression de M. Deprez. — On sait que l'indicateur de pression a pour but d'établir un diagramme représentant le travail de la vapeur et donnant la valeur de la pression dans le cylindre pour chaque position du piston.

Dans les premiers indicateurs que Watt avait construits à cet effet, il s'était borné à placer en communication avec le cylindre de la machine un tuyau vertical formant un petit cylindre muni d'un piston mobile contrebalancé, par un ressort, mais qui pou- .vait s'élever ou s'abaisser sous l'action de la pression de la vapeur. En même temps, ces déplacements étaient enregistrés sur un tableau mobile entraîné lui-même avec le piston moteur.

Cet appareil fort simple ne donnait guère que des courbes approximatives à cause de l'inertie des pièces et du lancé du ressort, et il présentait de nombreuses chances d'erreur, que

m.. ' LES VOIES FEI

iprez réussit à éviter, en même temps qu'il en tai s indications de manière à rétablir le diagrainttie ;i un* nce quelconque de la machine étudiée.

Le piston de l'indicateur de Watt est remplacé dans l'appan'il de M. Dcprez par tine memhrane métallique excessivement mince, sollicitée d'un côté par une pression déterminée s'exer-

iiidicitour do pression

1 Deprcz,

çant sur une de ses faces, (■( de l'autre par la pressum delà vapeur du cylindre appuyant sur la face opposée, (ii-tte pressicm, variable avec la position du piston-moteur, va en déeroissaut peu à pcti en passant successivement par toutes les valeurs, elle resie un instant seulement égale h la valeur constante, pendant celte période, de la pression antagoniste, pour lui devenir ensuite in-

MACHINE ET TENDER. i35

férieure ; à ce moment précis, la membrane se déplace légèrement, en obéissant à Timpulsion de Teffort moteur qui change de sens, et cette rupture d'équilibre est enregistrée automatiquement par l'intermédiaire d'un courant électrique sur un tableau mobile installé à cet effet dans le wagon d'expériences. L'indication qui en résulte donne immédiatement la valeur, à cet instant, de la pression de la vapeur, alors égale à celle de la pression antagoniste connue; et, comme d'autre part le tableau est animé d'un mouvement rigoureusement synchrone et identique à celui du piston, on voit qu'on obtient à la fois par la position de l'indication obtenue sur le tableau, la valeur de la pression et la position correspondante du piston. On répète ensuite Texpérience en donnant à la pression connue une série continuelle de valeurs graduellement variables, et déterminant toujours la position du piston pour laquelle la pression de la vapeur atteint une valeur égale. L'ensemble des résultats ainsi obtenus §ert à constituer le diagramme demandé.

Les appareils qui permettent de réaliser cette idée sont des merveilles d'invention et de construction ingénieuse et élégante, mais ils sont beaucoup trop compliqués pour qu'il soit possible de les décrire, et nous nous contenterons, après en avoir fait comprendre le principe, de représenter dans sa disposition primitive, la membrane exploratrice dont les ruptures d'équilibre doivent donner les inscriptions nécessaires sur le tableau mobile.

Cette membrane représentée figure 59 est en acier, elle a 1/20 de millimètre d'épaisseur et 50 millimètres de diamètre. Elle est fixée directement au-dessus du cylindre, et pincée, comme on le voit, entre deux coquilles de bronze entre lesquelles sa course est limitée à 1/4 de millimètre de part et d'autre de sa position d'équilibre. Elle sépare donc ainsi l'espace vide en deux chambres V et A, dont l'une V communique avec le cylindre, et l'autre A avec une chambre manométrique remplie d'air comprimé, et destinée à fournir à chaque instant une pression antagoniste déterminée, comme nous le disions plus haut. Au centre de la membrane est fixée une petite tige dont l'extrémité hors

e termine par une pince d'argent c. Celle-ci frotte

iéce /"formée de rondelles de verre et d'argent sou-

cH lie et soigneusement isolées de l'enveloppe de la

ne, mise elle-même en communication avec le pôle né-

d'une pile, dont le pôle positif est relié au\ lames d'argent.

it que celle-ci se tient en équilibre par égalité de pression sur

leus faces, la pince est en contact avec la rondelle d'argent.

le courant électrique peut se transmettre sans interruption par

irmédiaire de la tige métallique; mais aussitôt que l'équi-

e est rompu, la pince se déplace d'un côté ou de l'autre fii

\ème temps que la membrane, le courant est brisé et celte

rupture détermine immédiatement la production d'un signal

sur le tableau indicateur, comme il a été dit plus haut : la va-

r variable de la pression de la vapeur se trouve être alors

n égale à la pression antagoniste de l'uir comprimé

la l'autre face. Cette dernière pression se détermini'

fa t, comme nous le disions en commençant, au- moyen

r de M. Napoli qui permet de mesurer la pressiou

r comprimé et de la maintenir constante et bien

détermmee aussi longtemps qu'il est nécessaire.

Dans l'installation actuelle, la membrane métallique que nous venons de décrire est remplacée par un explorateur formé d'un petit cylindre dans lequel se meut un piston ayant une course très limitée ; mais d'ailleurs le fonctionnement s'opère absolument dans les mêmes conditions.