CHAPITRE VIII

PRINCIPAUX TYPES DE MACHINES A VAPEl'R EMPLOYÉES DANS l A NAVIGATION. — MACHINE t>KS BATKAI'X A ROL'ES. — MACHINE DFN RATF.AI X A HELICE. — LES MAOBlfcMI DES RATEAU A VAPEUR.

Les détails dans lesquels nous sommes entré, dans la première notice de ce volume, relativement aux divers systèmes de machines ù vapeur employés pour les machines fixes, nous dispenseront de nous étendre beaucoup sur la description des machines de ce genre consacrées au service de la navigation. Aucune différence importante n'existe, en effet,

entre les machines fixes établies dans les usines et celles qui fonctionnent à bord des navires on des bateaux de rivière. La seule particularité à noter, c'est que, sur un bateau muni de roues, on emploie deux machines à vapeur, au lieu d'une seule. Dans l'espace étroit réservé au mécanisme, on ne pourrait facilement établir le volant, qui sert dans les machines fixes à régulariser le mouvement. On arrive au même résultat en faisant usage de deux machines à vapeur distinctes qui viennent agir, chacune, sur l'arbre tournant auquel sont fixées les roues. Les manivelles de l'arbre de chaque machine sont disposées à angle droit l'une sur l'autre, de telle sorte que lorsque l'une d'elles est au point le plus avantageux de sa course, l'autre se trouve au point le plus désavantageux, au point mort, comme on dit en mécanique, ce qui assure la continuité et la régularité de la rotation de l'arbre.

Les types de machines à vapeur employés dans la navigation, varient selon que le bateau est porteur de roues à aubes ou d'une

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Fig. 12?.— Ilattauà vapeurdestiné à faire le service d'omnibus sur la Seine a l'aris, pendant l'exposition universelle de im.:.

(Modèle * roues).

hélice. Pour les roues à aubes, il suffit d'imprimer à l'axe des roues une vitesse modérée; quand il s'agit de l'hélice, il faut, au contraire, transmettre à ce propulseur un mouvement excessivement rapide ; dans ce dernier cas, on est obligé, pour ne pas trop multiplier les engrenages ayant pour effet d'augmenter la rapidité primitive de la machine, de faire usage de types particuliers de machines à vapeur.

Machines à vapeur des bateaux à roues. — Un type de machine fréquemment employé pour les bateaux ou navires à roues, est la machine de Watt. Ces machines, qui ont été les premières en usage dans la navigation, sont, à la vérité, lourdes et encombrantes ; mais ce sont celles qui offrent la plus grande solidité, qui sont les inoins sujettes aux avaries, qui peuvent supporter le travail le plus long et le plus soutenu.

Les machines du type Watt employées à bord des bateaux et des navires, étant fort peu différentes dans toutes leurs dispositions, de celles qui sont en usage dans les usines, c'està-dire des machines fixes, nous n'aurons pas à nous étendre ici sur leur description. La seule différence à signaler entre les macbincs à basse pression de nos usines et celles des bateaux ou navires, se rapporte à la place occupée par le balancier. Dans les bateaux, où l'espace a besoin d'être ménagé, on ne pourrait établir sans beaucoup d'inconvénients le haut et volumineux balancier qui, dans la machine de Watt, s'élève au-dessus du cylindre; on le dispose donc au-dessous, à l'aide d'une tige articulée qui sert de moyen de renvoi. C'est, comme nous l'avons déjà dit, la disposition que Fulton avait employée sur le Clermont, son premier bateau à vapeur. Le ba-

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lancier, ainsi place à la partie inférieure du mécanisme, produit le même effet que produit, dans les machines ûxes, le balancier situé à leur partie supérieure.

Si donc on se représente une machine à vapeur à condensation, telle qu'elle est figuréepage 126, mais dans laquelle le balancier, au lieu de se trouver installé au-dessus du cylindre, soit disposé au-dessous, on aura une idée suffisamment exacte de la machine du type Watt qui sert à la navigation. Quelques différences peu importantes se remarquent seulement, selon les formes du bateau, dans les dispositions et l'installation des différentes pièces du mécanisme.

En Angleterre, en Hollande, en Belgique, dans une partie des Etats-Unis, en France, pour la marine de l'Etat, la machine de Watt à condenseur et à basse pression, c'est-à-dire à la pression d'une atmosphère ou d'une atmosphère et quart, est la seule en usage pour les bateaux à roues.

On comprend difficilement, au premier aperçu, les motifs qui pourraient dicter l'adoption, sur les bateaux, des machines à haute pression, sans condenseur. Les eaux affluentes fournissant toute la quantité d'eau nécessaire à la condensation de la vapeur, il paraît absurde de songer à se servir, sur les fleuves ou les mers, de machines sans condenseur. Cependant on voit en Amérique, sur les eaux de l'Ouest, quelques bateaux mis en mouvement par ce genre de machines. Leur emploi ne s'explique que par les nécessités spéservice de ces paquebots. Ils n'ont en général, à accomplir qu'un trajet trèscourt ; une grande vitesse est pour eux la condition du succès. La machine à haute pression offrant, sous un faible volume, une puissance motrice considérable, présente, dans ce cas particulier, certains avantages, et ce n'est que dans de telles conditions que l'on peut admettre l'emploi d'une machine qui fait perdre le bénéfice de la force motrice d une atmosphère.

Mais si la machine à haute pression n'offre point d'avantages, sous le rapport économique, quand on laisse la vapeur se perdre librement dans l'air, ello présente, au contraire, des conditions très-précieuses lorsque la vapeur à haute pression, au lieu d'être rejetée dans l'atmosphère, est soumise à la condensation. Nous avons vu que l'industrie a tiré un parti des plus heureux de la combinaison de ces deux systèmes, et que dans plusieurs machines fixes qui fonctionnent dans nos usines, on emploie de la vapeur à haute pression, que l'on condense, après qu'elle a . produit son effet. On réunit ainsi le double bénéfice de la puissance, motrice considérable dont jouit la vapeur à haute tension, et celui qui résulte de sa condensation. Cette alliance des deux systèmes, que l'on a réalisée avec tant de profit sur les machines fixes, est aussi adoptée pour la navigation. Une partie des bateaux à vapeur qui parcourent nos fleuves, portent des machines qui sont à la fois à haute pression et à condenseur. La vapeur y fonctionne avec une tension qui va de quatre à cinq atmosphères.

Cependant, ayons bien soin de remarquer que les navires ne font jamais usage de ce système combiné, et voici le motif de cette exclusion. Si le niveau de l'eau venait accidentellement à s'abaisser dans la chaudière, les parois du métal ne tarderaient pas à rougir, par suite delà température excessivement élevée que présente le foyer, lorsqu'il sert à produire de la vapeur à haute pression. Or, si dans ce moment, le roulis du navire projetait une partie de l'eau delà chaudière contre ces parois rougies, l'explosion serait à craindre. C'est pour ce motif que les machines à haute pression sont proscrites sur les navires, et réservées aux bateaux qui suivent le cours tranquille des rivières ou des fleuves.

Outre la machine de Watt, on fait quelquefois usage, pour mettre en action les roues à aubes, de machines d'un autre type, parmi lesquelles nous signalerons les machines à

cylindre horizontal, dont le type est assez conforme à celui des locomotives, les machines à cylindre vertical et les machines oscillantes. Mais ces systèmes sont rarement consacrés à mettre en action les roues ; dans l'immense généralité des cas, on s'en tient aujourd'hui à l'ancien type de Watt pour les navires à roues.

Machines à vapeur des bateaux à hélice. — La machine de Watt se prêterait mal à fourni r la vitesse qu'il faut imprimer à l'hélice. On fait donc usage, dans ce cas, de machines portant directement l'effet moteur sur l'arbre à mettre en rotation. C'est pour ces motifs que l'on a fait usage successivement sur les bateaux et navires à hélice :

Ie De machines à cylindre horizontal ;

2' De machines oscillantes ;

3° De machines à deux cylindres inclinés, agissant sur le même arbre, et conformes au type des locomotives.

De ces trois systèmes, le premier, c'est-àdire la machine à cylindre fixe horizontal, a été jusqu'ici le plus usité. Le navire le Charlemagne, qui a servi de type à la plupart des machines des navires à hélice de la marine impériale française, est muni d'une machine de ce type, qui est aujourd'hui le plus généralement adopté. L'action motrice de la tige du piston se transmet directement et sans aucun intermédiaire, autre que l'embrayage que l'on a vu représenté (fig. 117, page 240), à l'arbre de l'hélice, auquel il imprime une vitesse très-considérable.

Les machines oscillantes qui ont été employées pendant une vingtaine d'années sur les remorqueurs des bateaux de rivière et sur les navires, sont aujourd'hui abandonnées, par suite des inconvénients qui sont inhérents à ce genre de machines, et qui résultent, d'une part, de l'usure trop rapide des tourillons supportant le cylindre mobile ; d'autre part, de l'imperfection du vide et de la perte de pression occasionnés par le long

trajet de la vapeur dans les coudes et les circuits des tourillons.

Les machines à cylindres inclines, selon le type des locomotives, constituent un système nouveau, qui tend à se généraliser beaucoup sur les navires, en raison du faible emplacement nécessité pour l'installation de cet appareil mécanique. MM. Gâche (de Nantes), Tompson et Wothert, en Angleterre, Carslund, en Suède, ont construit les machines les plus remarquables en ce genre. La seule machine de navigation qui obtint à l'Exposition universelle de 1855, la grande médaille d'honneur, était une machine de ce genre, c'est-à-dire à cylindres inclinés, selon le type des locomotives. Elle avait été construite par M. Carslund à l'usine de Motala, en Suède. Cette disposition parait celle qui sera adoptée dans l'avenir, pour les navires à hélice.

La puissance des machines à vapeur, quel que soit le type de leur construction, varie selon le port des bateaux ou des navires. Ces deux termes sont assujettis au principe suivant généralement adopté : La force de la machine à vapeur doit être d'un cheval pour un port de deux tonneaux sur les bateaux de rivière, et sur les navires, d'un cheval pour un port de quatre tonneaux.

Chaudière et foyer de machines à vapeur appliqués à la navigation. — Si les machines à vapeur qui servent à la navigation, ressemblent beaucoup, sous le rapport du mécanisme, aux machines fixes de nos usines, elles en différent en ce qui concerne la disposition de la chaudière et du foyer. On comprend, en effet, que l'agitation continuelle de la chaudière, par suite du roulis ou du mouvement des vagues, doit entraîner la nécessité de dispositions spéciales pour le générateur. Indiquons rapidement les formes principales adoptées aujourd'hui pour la construction des chaudières des bateaux.

Les chaudières des bateaux qui font usage de machines à basse pression, présentent une forme prismatique; elles sont analogues, par

leur aspect, aux chaudières de Watt, que l'on désigne sous le nom de chaudières à tombeau. Mais elles en diffèrent notablement en ce qu elles sont partagées à l'intérieur en un certain nombre de compartiments, ou cloisons, qui ont pour effet d'arrêter et de maintenir la masse du liquide qui s'y trouve contenu, lorsque le bâtiment vient à s'incliner, par l'effet du mouvement de la mer. De plus, on les fait traverser par un certain nombre de larges conduits métalliques, par lesquels s'échappe l'air chaud qui sort du foyer. Par cet artifice, l'eau se trouve soumise par une plus grande surface à l'action du feu, et elle donne ainsi naissance, dans le même temps, à une quantité beaucoup plus considérable de vapeur.

Dans les machines à haute pression des bateaux, la vapeur est produite par des chaudières à bouilleurs, analogues à celles des machines fixes; seulement le nombre des bouilleurs est plus grand. Ajoutons que depuis plusieurs années on a adopté, pour le service des bateaux et des navires, les chaudières dites tabulaires qui, dans un espace de temps très-court, produisent une quantité de vapeur prodigieuse. Ces chaudières se composent d'une grande capacité à peu près prismatique, traversée par un nombre considérable de tubes étroits, dans l'intérieur desquels vient circuler l'air chaud ou la flamme arrivant du foyer, et qui donnent ainsi à la surface de chaude une étendue extraordinaire. Nous aurons occasion de parler avec beaucoup de détails, dans l'histoire des chemins de fer, de ce genre de chaudière, dont l'emploi commence à se généraliser dans les machines de navigation.

Cependant la force qu'il faut développer pour mettre en mouvement sur les eaux, la masse énorme d'un navire, est si considérable, qu'une chaudière présentant les dispositions précédentes, serait encore insuffisante pour produire la quantité de vapeur nécessaire au jeu de la machine. Or, comme on ne

peut étendre au delà de certaines limites les dimensions des chaudières, on est contraint d'en employer deux pour chacune des machines. Et comme, d'autre part, un bateau à roues est toujou rs mis en action par deux machines, on voit que Ton est conduit à employer sur un navire à vapeur porteur de roues, quatre générateurs de vapeur. Ces quatre chaudières sont adossées deux à deux, Tune contre l'autre, et installées dans la cale du navire, dont elles occupent la plus grande partie. Les deux machines à vapeur qu'elles alimentent, sont disposées pardessus.

Les chaudières des navires présentent une particularité que n'offrent point celles des bateaux de rivière. Elles sont naturellement alimentées par l'eau de la mer. Or, cette eau tient en dissolution une quantité considérable de substances salines, et son évaporation dans le générateur, donne promptement naissance à un dépôt abondant de sel marin. Les moyens employés dans les machines fixes pour prévenir la formation des dépôts terreux, resteraient ici sans efficacité. On sait que dans les machines alimentées par de l'eau douce, certains corps étrangers, maintenus dans la chaudière, suffisent pour prévenir la formation des incrustations terreuses. Cette précaution serait complètement insuffisante avec l'eau de la mer, qui tient en dissolution une quantité de sels énorme (32 grammes par litre). Comme il serait impossible de s'opposer à la précipitation de ces substances, on est contraint de remplacer l'eau du générateur lorsqu'elle a atteint le degré de concentration auquel elle commence à fournir du sel.

C'est dans ce but que les chaudières des navires sont pourvues d'une pompe, dite à saumure, destinée à rejeter à la mer l'eau qui a subi un commencement de concentration. Cette pompe est mise en mouvement, terme moyen, une fois par heure. Elle vient puiser l'eau dans les parties inférieures de la chaudière, parce que c'est dans ce point que

se réunit, en raison de sa pesanteur spéciflque, l'eau la plus chargée de sels.

Il existe une pompe à saumure, dite de Maudslay, du nom du fabricant qui l'a ima • ginée. Son mécanisme et ses dimensions sont calculés de telle sorte qu'elle extrait de la chaudière un volume d'eau contenant précisément la quantité de sels existant dans le volume d'eau apporté, dans le même temps, au générateur, par le tuyau de la pompe alimentaire.

On appelle faire t extraction, dans les bateaux de mer, l'opération qui consiste à éva-

cuer ainsi, d'heure en heure, l'eau concentrée et chargée de sels qui existe dans le générateur. Pour utiliser une partie de la chaleur emportée par cette eau, on la dirige hors du navire, par un tuyau métallique, qui se trouve environné lui-même d'un second tube, par lequel arrive l'eau d'alimentation. Grâce à cette disposition , l'eau qui entre dans la chaudière, s'échauffe aux dépens de celle qui est rejetée; et lorsqu'elle s'introduit dans le générateur, elle se trouve déjà en partie échauffée, ce qui procure une certaine économie de combustible.