LOCOMOTIVES

C'est en France qu'on a fait , pour la première fois, l'application de la puissance de la \apeur au mouvement des voitures. En 1770 , un ingénieur français, nommé Cugnot, construisit une voiture à vapeur complète, d'une assez grande force, qui existe encore aujourd'hui au conservatoire des Arts-et-Métiers. Son mécanisme, quoique très ingénieux, estloin cependant de remplir toutes les conditions nécessaires pour qu'elle puisse fonctionner sur les routes ordinaires; les moyens surtout de direction sont très imparfaits. Dans un des essais auxquels elle fut soumise, ayant acquis beaucoup de vitesse, on ne put l'empêcher d'aller frapper contre un pan de mur qui fut renversé par la force du choc. Quoique Cugnot ne réussit pas, il n'en lit pas moins preuve d'une grande habileté. Le problème de l'application de la vapeur au transport sur les routes ordinaires, présente des difficultés telles qu'aujourd'hui même, on n'est pas encore parvenu à les vaincre d'une manière complète. Ces difficultés sont moindres sur les chemins de fer, qui cependant n'ont porté, qu'en 1804, la première machine locomotive, qui fut construite par MM. Vivian et Fréwithick. La persuasion où l'on était que l'adhésion seule des roues sur les rails n'était pas suffisante pour remorquer de fortes charges , fit d'abord beaucoup compliquer le mécanisme , dans le but d'empêcher les roues de glisser. Ce ne fut qu'en 1814-, que M. Backett détruisit cette idée fausse par des expériences directes, et dès lors seulement les mécaniciens furent amenés dans la véritable voie des perfectionnements; aussi, la construction des machines locomotives fit-elle de rapides progrès. On supprima tous les engrenages, l'action de la vapeur fut régularisée par l'emploi de deux pistons ; enfin on apporta de véritables améliorations dans les formes des chaudières et la disposition des foyers.

En 1829, le chemin de fer de Liverpool à Manchester étant terminé , la compagnie propriétaire de ce chemin, ouvrit un concours pour le choix de la meilleure voiture à vapeur. Cinq constructeurs se présentèrent , et leurs voitures furent soumises à des épreuves comparatives, dont le résultat dépassa toutes les espérances. Plusieurs d'entre elles, en effet, avancèrent avec la vitesse énorme de douze lieues à l'heure, en continuant à se manœuvrer avec la plus grande facilité. Le prix fut remporté par la Fusée, de M. Robert Stephenson, auquel on confia la construction de toutes les voitures nécessaires au service de ce chemin.

C'est une machine locomotive de ce mécanicien que nous allons décrire ; elle est surtout remarquable par la disposition de la chaudière que tous les autres constructeurs ont adoptée pour ce genre de machines, dont la plus grande difficulté consiste dans le mode de production de la vapeur.

Nous devons dire que cette disposition est due

(1) Extrait d'un article très remarquable sur les machines à vapeur, par M. Thomas, de l'école centrale des Arts et Manufactures; Encyclopédie du xix' siècle , Paris, rue de Seine, n. 16,

à M. Séguin, qui l'avait déjà à cette époque employée en France.

Explication des figures.

Les fig. 1 et 2 sont la coupe et l'élévation longitudinale de la locomotive ; la chaleur est développée dans l'espace rectangulaire (n°2), entièrement entouré d'eau, excepté à l'endroit de la porte , qui sert à jeter le combustible sur la grille ; l'air nécessaire arrive par l'ouverture (12) disposée de manière à ce que le mouvement même de la voiture favorise son entrée. La fumée, immédiatement après le foyer, se divise dans une centaine de tubes en cuivre, (13) de 0m,05 de diamètre, qui vont aboutir à l'extrémité de la chaudière, en passant au milieu de l'eau qu'elle contient; elle lui abandonne une partie de sa chaleur , et se rend dans la cheminée C , par laquelle elle s'écoule dans l'atmosphère. La vapeur qui se développe autour du foyer ainsi qu'autour des tubes , s'élève à la partie supérieure de la chaudière qui, sur le devant , est surmontée d'un dôme D , dans lequel se trouve le tuyau (1, 2, 3 et 4), qui la conduit à la machine proprement dite, placée à l'autre extrémité ; pour éviter le refroidissement de ce tuyau, on le fait passer dans la chaudière même, au-dessus du niveau de l'eau. La machine se compose de deux cylindres parallèles et égaux entre eux, dont un seul (6 et 7), peut être vu dans la fig. 2 ; dans chacun d'eux se meut un piston (7) qui donne le mouvement à une bielle attachée directement à son extrémité; l'essieu de la roue R est deux fois coudé, et présentée l'action des bielles deux manivelles (9), formant entre elles un angle droit; de telle sorte que lorsqu'un des pistons est à l'extrémité de sa course, l'autre est au milieu, ce qui rend leurs efforts continus. Les roues R font corps avec lui, et sont entraînées dans son mouvement de rotation ; leur adhérence sur les rails (fig. 4 et 5), détermine l'avancement de la voiture, qui peut même en remorquer plusieurs autres à sa suite.

Deux excentriques communiquent , au moyen de leurs tiges (20) et des leviers coudés (17), le mouvement aux tiroirs qui distribuent la vapeur dans les cylindres ( 1 , et 6, 7 ). Après que la vapeur a agi sur les pistons, on la fait s'échapper par le tuyau (5) dans la cheminée dont elle augmente la force de tirage ; pour produire cet effet, on rétrécit l'extrémité du tuyau (5), afin qu'elle sorte avec plus de vitesse.

Le réservoir qui contient l'eau nécessaire à l'alimentation de la chaudière, est porté, ainsi que le combustible , dans un wagon attaché derrière la voiture ; il communique avec la pompe d'alimentation par un tuyau sur lequel se trouve le robinet (12), qui sert à régler le volume d'eau aspirée. Le chauffeur est placé sur une espèce de balcon (S) , entre le wagon de service dont nous venons de parler, et la machine qu'il doit chauffer et diriger. La manivelle (2) lui sert a déterminer, au moyen d'un robinet qu'elle fait mouvoir, la quantité de vapeur qui doit entrer dans le tuyau (1, 2, 3 et 4), fig. 2, pour aller aux cylindres. En tirant la tige (13), il interrompt l'action des excentriques sur les leviers (17), ce qui lui permet de manœuvrer lui-même les tiroirs, en agissant sur le levier (1), qui communique avec eux par la

tige (7), et par conséquent d'arrêter et do faire avancer ou reculer à volonté la voiture.

Le niveau de l'eau dans la chaudière est indiqué par un tube indicateur en verre , ne différant pas de ceux employés souvent dans les chaudières ordinaires.

La pression maximum est de k 1/2 atmosphères; lorsqu'elle monte plus haut, une soupape (18) pressée par des ressorts, au lieu de poids, se soulève et donne un échappement à la vapeur qui va se perdre dans l'air par le tube P. C'est la seule soupape de sûreté dont soit munie la chaudière. Il y en a bien une autre sur le devant ; mais comme on laisse au chauffeur le soin de déterminer la tension du ressort qui la presse, elle n'est réellement qu'une soupape ordinaire servant à l'évacuation de la vapeur, lorsque la machine s'arrête, car il n'y a pas de robinet à cet usage. Ce système de chaudière ne présente aucune crainte d'explosion dangereuse; dans le cas où la pression deviendrait trop forte, une des parois planes se déchirerait ou plutôt se déformerait seulement sans violence. T, est le trou d'homme qui sert à la nettoyer ; en-dessous, il y a un autre trou diamétralement opposé qui sert à l'écoulement des eaux pendant le nettoyage.

La plupart des machines locomotives sont faites sur le système de celle que nous venons de décrire, avec de très légères modifications. Leur consommation en combustible est très grande par rapport à leur force, et elle revient d'autant plus chère qu'on est obligé de brûler du coke. Jusqu'à présent on n'a tenté aucun essai dans le but de la diminuer; on y parviendrait d'une manière sûre en utilisant la force de la détente de la vapeur, dont l'emploi ne nous paraît offrir aucun inconvénient. Il y a encore plusieurs autres moyens , mais nous n'entrerons point dans tous ces détails.

II n'y a pour ainsi dire pas de limites à la vitesse qu'on peut donner aux voitures à vapeur sur les chemins de fer. On l'a quelquefois poussée, pendant de courts instants, à la vérité, jusqu'à trente lieues à l'heure. Nous ne pensons pas qu'on puisse constamment les faire fonctionner avec cette immense rapidité, mais nous sommes persuadés que l'on adoptera pour le transport des voyageurs , d'ici à quelques années , une vitesse de vingt et même vingt-cinq lieues à l'heure. Il est facile de disposer les machines pour que les pistons et autres pièces frottantes ne fatiguent pas plus et même moins qu'actuellement , en faisant seulement huit à dix lieues. Une plus grande détérioration des rails pourrait être objectée comme s'opposant à cette rapidité; mais aucune expérience ne prouve qu'elle aurait lieu ; peutêtre , au contraire , il y aurait moins d'usure , parce que les chocs latéraux des wagons seraient beaucoup diminués. Au lieu de dévier à chaque instant de leur direction comme ils le font à une vitesse de dix lieues à l'heure, il est probable qu'en allant plus vite, ils suivraient constamment une ligne droite entre les deux rails, dont ils ne viendraient pas frapper tour à tour les bords intérieurs. Il en sera des voitures locomotives comme des bateaux à vapeur. Les premiers n'avançaient qu'avec une vitesse de une et demie à deux lieues à l'heure ; maintenant ceux destinés au transport des voyageurs dépassent souvent cinq lieues

dans l'eau morte, et l'on tend de jour en jour à les faire marcher plus vite, sans être arrêté par la considération de la dépense en combustible qui augmente comme le carré de la vitesse , tandis que sur les chemins de fer l'accroissement de vitesse n'occasionne aucune augmentation sensible de dépense. La fig. 3 montre la disposition des tubes horizontaux , dans lesquels la chaleur passe pour échauffer l'eau contenue dans la chaudière, qui doit produire la vapeur. La fig. 6 représente le levier ou clé, au moyen de laquelle le conducteur peut tourner le robinet (voyez n°2, fig. lre et 2e).

Les fig. 4 et 5 donnent les coupes de différentes dispositions des rails employés pour la construction des chemins de fer.