CHAPITRE IX

78. Classification. — Il est commode, pour l'étude des moteurs, de grouper ceux qui rendent les mêmes services. C'est ainsi qu'on réunit en grandes familles :

Les moteurs fixes, à petite et à moyenne vitesse ;

Les moteurs fixes, à grande vitesse;

Les locomobiles et les machines demi-fixes;

Les machines qui servent à l'élévation de l'eau ;

Les machines d'extraction; les machines soufilantes, les compresseurs, d'autres moteurs destinés à des applications spéciales ;

Les locomotives ;

Les machines de bateaux ;

Les machines rotatives;

Les machines à entraînement direct, les turbines ont été examinées dans le chapitre vu.

On peut faire rentrer dans ces familles la plupart des appareils employés. Dans cette classification tout artificielle, une même famille comprend souvent des types de machines différents, tandis que d'une famille à l'autre, il existe de grandes analogies : c'est ainsi que des souflleries et des élévations d'eau sont commandées par des moteurs fixes qui ne présentent guère de dispositions spéciales pour cet emploi.

Dans chaque famille, on peut subdiviser les machines en tenant compte de la vitesse de marche, de la pression de la vapeur à l'admission et à l'échappement, du nombre de cylindres successifs, du mécanisme de distribution de la

direction de Taxe des cylindres, de la disposition des bâtis, de la forme des principaux organes*.

79. Moteurs fixes à vitesse modérée. — En parlant de la vitesse des moteurs, on entend la vitesse angulaire de l'arbre qu'ils commandent, habituellement définie par le nombre de tours en une minute. La vitesse moyenne du piston, en mètres par seconde, calculée en divisant par 60 le produit du nombre de tours en une minute par le double de la course en mètres, ne varie pas comme la vitesse ainsi entendue, car les machines lentes ont généralement une course plus longue que les machines rapides.

Au-dessous de 70 à 80 tours par minute, le moteur est dit à petite vitesse. La moyenne vitesse comporte 80 à 160 tours : au-dessus les machines sont dites à grande vitesse. Pour un fonctionnement prolongé, c'est encore la petite vitesse et la moyenne qu'on préfère généralement, comme donnant les moindres consommations et la marche la plus sûre. Dans les machines à moyenne vitesse, la distribution se fait généralement par tiroirs. Pour la petite vitesse, les obturateurs Coriiss et les soupapes sont d'un emploi fréquent. On commence même à les appliquer, avec le déclenchement, jusqu'à 150 tours par minute.

La machine à balancier, monocylindrique ou du système Woolf, est un type ancien et célèbre, qu'on ne construit plus aujourd'hui, sauf pour certains usages spéciaux qui justifient le balancier. La tète du piston est guidée en ligne droite par le parallélogramme de Watt ou par des glissières : cette dernière disposition est usitée surtout aux États-Unis. La machine est d'habitude très lente : elle fait 30 à 50 tours par minute. Jusque vers l'année 1860, la machine à balancier a été recherchée comme le meilleur moteur des fila-

* Une étude générale de la machine à vapeur ne peut donner des détails étendus sur les catégories si nombreuses de machines, mais doit se borner à l'examen sommaire de certains types principaux.

tures et de tous les établissements qui exigent une puissance motrice régulière et une vitesse uniforme : puis la simplicité et le prix moindre des machines horizontales les a fait accueillir avec une faveur croissante. L'usure presque nulle de certaines machines à balancier n'est pas due à l'emploi de cet organe de transmission, mais à des conditions de marche, qu'on pourrait retrouver dans les machines horizontales, si on ne craignait pas d'augmenter le prix d'achat et la dépense de combustible : une marche lente et une pression modérée de vapeur sont d'excellentes conditions pour ménager les appareils.

Pour les puissances ne dépassant pas 200 ou 300 chevaux, un cylindre unique peut suffire. Avec une bonne distribution par mécanismes à déclenchement, la consommation de vapeur n'en est pas exagérée. Mais pour des puissances plus fortes il convient en général d'employer soit deux cylindres, de préférence compound, en tandem ou avec deux manivelles à angle droit, soit trois cylindres, dont deux en tandem, avec la triple expansion, soit même quatre cylindres formant deux groupes tandem.

Les constructeurs de machines fixes emploient déplus en plus la disposition pilon, qui occupe peu de place en plan ; l'appareil repose sur un massif de fondation simple; l'arbre est bien maintenu par ses coussinets, entre lesquels se placent les coudes.

Ces machines pilon sont généralement compound ou à triple expansion, soit avec trois cylindres et trois manivelles, soit avec quatre cylindres sur deux manivelles, et quelquefois à quadruple expansion.

80. Moteurs fixes à grande vitesse. — Plusieurs motifs paraissent indiquer la supériorité des machines à grande vitesse : à égalité de puissance, elles sont plus petites et moins coûteuses que les machines lentes; la rapidité de l'évolution de la vapeur y réduit l'influence des parois; leur vitesse même est, dans bien des cas, plus convenable

pour Tappli cation, par exemple quand elles doivent commander des machines dynamo-électriques.

Pour ces motifs, les moteurs à grande vitesse sont fréquemment employés. Cependant, dans la plupart des installations permanentes, lorsque les dépenses de premier établissement ne sont pas impérieusement limitées, on préfère les moteurs plus lents. En marche courante, ces derniers consomment moins de vapeur, dont la dépense est augmentée par les laminages, inévitables dans les machines rapides. Il est probable que celles-ci dépensent, en outre, un peu plus de matières grasses; Tentretien en est plus dispendieux, et elles sont plus exposées aux avaries et aux chômages.

Les moteurs rapides, comme les moteurs lents, sont horizontaux ou pilon (fig. 469). D'ailleurs les deux genres de machines ne se distinguent pas nettement, les vitesses adoptées croissant en série continue; certaines machines rapides ne diffèrent guère des machines plus lentes que par leur régulateur.

Le tiroir équilibré, plan ou cylindrique, est fréquemment employé dans les moteurs à grande vitesse. Certains sont munis de tiroirs superposés ou concentriques; d'obturateurs oscillants, comme ceux des machines Corliss, mais sans déclic; de distributeurs à rotation continue.

Ces machines sont monocylindriques, compound, ou à triple expansion. Le régulateur agit souvent en modifiant le calage de Texcentrique.

Pour équilibrer, en partie, les pièces animéesd'un mouvement rectiligne alternatif, on fait parfois agir les pistons des machines rapides à deux cylindres sur deux manivelles calées à Topposé l'une de l'autre, et non à angle droit comme d'habitude (fig. ilO).

On rapproche beaucoup les plans des deux mécanismes ainsi, équilibrés, en prolongeant la tige de Tun des pistons (le plus grand), de manière à loger le petit cylindre en partie sous le grand, la machine étant supposée du type pilon : on

voit que la distance des deux plans peut cire réduite au rayon du petit cylindre plus le rayon de la tige et l'épaisseur de la paroi en fonte.

Fig. no. — Ma hine Lomp) ind pilon â grande vilesse arec manivelles 1 180° sj sterne Hoffmann Les tiroirs concentriques du petit cylindre donnent une admission de S fi 50 p 100 âOO â 300 tours par minute

La marche à simple effet permet d'éviter le3 chocs, qui résultent du changement de sens des efforts dans la

DISPOSITIONS d'ensemble DES MACHINES 265

machine à double effet. Avec le simple effet, la même face du piston est toujours pressée par la vapeur; les efforts transmis à la bielle et à la manivelle peuvent conserver une direction constante, pourvu que les forces d'inertie ne dépassent pas la contre-pression résistante sur le piston, pendant la seconde moitié de la course de retour.

Pour réaliser cette condition, de longues périodes de compression sont nécessaires ; la résistance qui en résulte risquerait d'être insuffisante dans une machine à condensation : on fait alors usage d'un piston spécial refoulant un matelas d'air.

Les types de machines rapides à simple effet sont nombreux, monocylindriques, compound, du système Woolf, c'est-à-dire avec un seul organe de distribution sur le trajet de la vapeur entre les deux cylindres successifs. Souvent les manivelles sont calées à l'opposé l'une de l'autre. La bielle peut être articulée sur le piston même, assez long pour être bien guidé en ligne droite, malgré la suppression des glissières de tète de piston.

Dans la machine Willans à triple expansion (fig. 171), la vapeur est distribuée par des tiroirs cylindriques montés sur une tige unique, qui se meut suivant Taxe du cylindre; ces tiroirs jouent à l'intérieur d'un fourreau, qui porte les pistons moteurs; c'est le mouvement relatif du tiroir, par rapport au piston moteur, qui effectue la distribution, en mettant en communication le dessus du piston, tantôt avec la partie supérieure du fourreau, pour l'admission, tantôt avec la partie inférieure, pour l'échappement. A cet effet, chacun des trois tiroirs, ¥3, V-, Vg, se meut devant des trous, 2, 5 et 8 du fourreau. En outre l'admission est interrompue après le parcours, par le piston, d'une fraction déterminée de sa course, lorsque d'autres trous du fourreau, 1 pour le premier cylindre, 4 pour le second, et 7 pour le troisième, passent dans la garniture que traverse le fourreau.

Ce mécanisme rentre dans la classe des distributions à deux tiroirs superposés : la tige centrale produit la distri-

[• ni ip^ppi livemtnl

ouvrrtiirrs 1 * T dans ks ^arniturps de la ljf^ treiihe Le pisloii inférieur agit Mir un rmU las d air I air peut penUrer par les ouvertures 11 It V soupapes <le surete des cylindres

bution principale, dans son mouvement par rapport au fourreau, qui limite l'admission seule.

Pendant la course montante, la vapeur passe du côté supérieur au côté inférieur de chaque piston, en remplissant les capacités qui forment les deux réservoirs intermédiaires; l'échappement du dernier cylindre se fait dans une chambre qui communique avec le condenseur ou avec l'atmosphère. Le guide de l'articulation de la bielle est un piston qui comprime un matelas d'air, pendant cette course montante :

la période de compression de la vapeur, peu étendue, ne crée pas une résistance sufflsante pour éviter à grande vitesse le changement de sens des efforts dans les pièces à mouvement alternatif. Les trous 11 servent à rentrée de l'air dans la chambre où il est comprimé.

La distribution doit être réglée de manière à ramener à peu près la pression à la valeur initiale pour chaque cylindre à la fin de la course ascendante; on voit sur le dessin, dans le fond des cylindres, des soupapes (R. V.) s'ouvrant si la

compression est excessive; en outre, la pression dans chaque réservoir intermédiaire, de capacité variable, doit être à peu près celle de la vapeur du cylindre qui l'alimente au moment où s'ouvre l'échappement de ce cylindre. Un régulateur commande une lanterne équilibrée placée sur l'admission de vapeur, en G.

Fig. 172. — Calage de l'excentrique de la machine Willans, suivant M^ T^, sur le tourillon de la manivelle motrice. OT, est alors le rayon de l'excentrique qui commande le tiroir : mais le tiroir joue dans la tige creuse, en relation avec la manivelle OM^; d'après la règle de la composition des excentriques, la résultante de OTj et de OM» est Oï'„ qui est bien rexcentrique normal.

La règle de la composition des excentriques détermine le calage de l'excentrique de la machine Willans : on veut réaliser la distribution qui correspondrait à un excentrique de rayon OT'j (fîg. 172), la manivelle motrice étant en OM^. Le rayon OT^ diagonale du parallélogramme construit sur OM^ et OT'i, commande la tige centrale, qui se meut dans le fourreau conduit par OM^, parce que l'excentrique est calé sur le tourillon moteur, suivant Mjl\, égal et parallèle à l'excentrique fictif OT'^.

La figure 171 représente une machine Willans à triple expansion, avec deux manivelles à angle droit. Le type compound n'en diffère que par la suppression du premier cylindre de chaque groupe.

81. Locomobiles et machines demi-fixes. — Des roues portent les locomobiles f propres aux emplois temporaires, en agriculture et pour les constructions; on peut aisément les faire voyager sur les routes. La chaudière est du type locomotive (fig. 173), ou bien cylindrique avec tubes en retour. Le mécanisme, à un cylindre ou à deux cylindres, généralement compound, est porté par une selle qui pose sur la chaudière : la distribution se fait par un tiroir, parfois par deux tiroirs, du système Meyer. Quelquefois elle comporte un changement de marche par coulisse.

Les roues d'une locomobile, installée à demeure, deviennent inutiles ; cette suppression donne la machine demi- fixe, souvent employée comme moteur d'ateliers; le montage en est facile et moins coûteux que pour un appareil équivalent formé d'une chaudière et d'une machine séparées. Le moteur demi-fixe peut d'ailleurs fonctionner aussi économiquement que bien des machines fixes de même puissance ; la position des cylindres supprime même la perte de chaleur dans la tuyauterie et permet une alimentation facile des enveloppes.

La chaudière, qui porte la machine, repose sur une fondation simple.

DISPOSITIONS d'BNSBMBLB DBS MACHINES 269

Ces imchiOLS demi fixes se construisent pour des puissances moyennes et même assez grandes atteignant

850 chevaux (machines demi-fixes â l'exposition de 1900). Il devient alors assez difficile de donner à la chaudière une

dimension suffisante, et le chômage de la chaudière paralyse la machine.

Pour les faibles puissances, des moteurs analogues prennent le nom de machines portatives. Souvent alors la chaudière est verticale et le moteur lui est accolé.

Afin d'éviter le danger que peut présenter une chaudière à pression élevée pour un moteur domestique, la vapeur est quelquefois employée à la tension même de l'atmosphère, de sorte que la chaudière n'est soumise à aucune pression, et peut être fermée par un simple couvercle : la condensation est alors nécessaire.

Pour la commande des appareils tels que les grues, les treuils, et autres engins de manœuvre, on fait un fréquent usage de petits moteurs à deux cylindres sur manivelles calées à angle droit, souvent à changement de marche par coulisse. Lorsqu'il y a plusieurs mouvements à produire, comme dans une grue, ou bien on les commande par embrayages à l'aide d'un moteur unique, ou bien on installe un moteur séparé pour chaque mouvement.

On peut ranger dans la même classe les petits moteurs à vapeur qui servent à la propulsion des voitures sur routes ordinaires ; c'est surtout la disposition des chaudières de ces moteurs qui est remarquable.

En reliant par une transmission l'arbre moteur aux roues, convenablement construites, on transforme la locomobile, munie d'un changement de marche à coulisse, en locomotive routière et en rouleau compresseur.

82. Élévations d'eau. — Les machines d'épuisement servent à extraire les eaux gênantes, et les rejettent hors des mines ou des terrains inondés, tandis que les machines élévatoires amènent l'eau aux endroits où elle est utile.

Avec les pompes qu'elles commandent, les machines qui servent à élever Peau constituent un ensemble, dont on mesure le travail utile, en jaugeant la quantité d'eau élevée à une hauteur connue. Lorsque le refoulement se fait par

DISPOSITIONS d'ensemble DES MACHINES 271

de longues conduites, les moteurs produisent en outre un travail qui correspond à la perte de charge dans la conduite, et qu'il est utile d'évaluer à part; la perte de charge est comme une hauteur supplémentaire à laquelle l'eau serait élevée.

L'épuisement des mines s'est fait longtemps à l'aide des machines de Gornouailles (fig. 109). On préfère généralement aujourd'hui les moteurs à rotation continue, parfois placés au fond des min^s auprès de la pompe ; l'emploi de la transmission électrique permet de maintenir au jour la machine à vapeur.

Les pompes à piston anciennement employées ne fonctionnaient convenablement qu'à une faible vitesse, souvent limitée à 30 tours par minute. Un progrès important est l'emploi des pompes rapides dites express, qui se prêtent à la commande directe par une machine à vapeur rapide, et par conséquent de dimensions restreintes, ou même par un moteur électrique.

Pour les élévations d'eau des villes, on emploie fréquemment des machines à mouvement de rotation, commandant les pompes en tandem; la disposition est horizontale ou verticale; cette dernière est commode dans certains cas pour placer la pompe à un niveau suffisamment bas. La marche de ces machines est souvent très lente, ce qui a l'inconvénient d'en exagérer les dimensions.

Le mouvement circulaire de l'arbre n'est évidemment pas indispensable, puisque le piston de la pompe, comme le piston moteur, a un mouvement rectiligne. La distribution des machines élévatoires à action directe, telle que celle de Worthington,a été mentionnée au § 56. L'emploi de la détente, avantageuse pour l'économie de vapeur, présentait une difficulté dans ces machines : la détente diminue la force motrice du commencement à la fin de la course, tandis que la force résistante, due à l'aspiration et au refoulement de l'eau, reste à peu près constante. On n'a plus de volant pour emmagasiner puis restituer le

travail résultant de Texcès de force motrice au début de la course.

Le compensateur des pompes Worthington (fig. 174) rem-

Fig. 174. — Positions diverses du compensateur Worthington. La courbe placée à la partie supérieure de la figure indique, par rapport à la base AB, d'abord l'excès, puis le défaut de la force motrice par rapport à la force résistante constante. La différence de travail qui en résulte est absorbée, puis restituée par les pistons compensateurs, entrant dans leur cylindre et en sortant.

place le volant : il se compose de deux cylindres oscillants, munis de pistons dont la tige s'articule sur la tige commune

DISPOSITIONS d'ensemble DES MACHINES 273

du moteur et de la pompe. L'axe de ces cylindres oscillants, à mi-course du moteur, se place perpendiculairement à Taxe du mécanisme principal; les pistons de ces cylindres sont soumis à la pression de Teau refoulée par les pompes ou à une pression plus forte ; pendant la première moitié de la course, ils marchent contre cette pression, qui les pousse pendant la seconde moitié.

83. Machines d'extraction. — La machine d'extraction manœuvre, dans les puits de mine, les cages qui portent des wagonnets. Ces cages, l'une montante, l'autre descendante, sont suspendues à des câbles, qui, après avoir passé sur des molettes ou poulies de renvoi placées au-dessus du puits, s'enroulent en sens inverses sur deux bobines ou tambours, montés sur l'arbre de la machine motrice. Suivant le sens de rotation de cet arbre, les cages montent et descendent alternativement.

Les mines importantes donnent un fort tonnage à extraire ; le poids de chaque cage, avec son chargement, atteint parfois 10 tonnes, et la vitesse d'ascension dépasse i2 m par seconde, dans des puits profonds de 500 et même de 1000 m. Les manœuvres, au fond et au jour, doivent être rapides.

La machine d'extraction est, avant tout, établie en vue de la commodité et de la simplicité du service; elle doit obéir docilement et sans retard à son conducteur, démarrer sans hésitation dans toutes les positions, tourner à volonté dans les deux sens, et exercer des efforts parfois très variables dans le cours d'une même manœuvre. Elle a deux cylindres, dont les pistons commandent deux manivelles calées à angle droit sur l'arbre, qui porte les bobines ou les tambours, sur lesquels s'enroulent, en sens inverses, les deux câbles des cages. Quelquefois verticale, elle est généralement horizontale.

La distribution se fait par tiroirs, soupapes, obturateurs oscillants ; le changement de marche exige souvent un servomoteur. Un frein à vapeur peut arrêter l'arbre.

Sauvace. — Machine a vapeur. 18

84. Machines soufflantes, compresseurs, machines de lami< noirs. — 11 n'y a pas de différence essentielle entre la machine soufflante et le compresseur; seulement la première de ces machines refoule Tair à des pressions ne dépassant pas beaucoup celles de Tatmosphère (par exemple à une pression effective de 0,5 kg par cm*), tandis que les compresseurs donnent des pressions plus élevées (jusqu'à 120 kg par cmdans certains cas).

Les moteurs de ces appareils n'offrent guère de dispositions spéciales résultant de leur application particulière : ce sont des machines horizontales ou pilon, avec commande directe du cylindre à vent monté en tandem et arbre à volant; généralement deux cylindres moteurs, simples ou de préférence compound, attaquent deux manivelles à angle droit. Le volant est utile, parce que le travail résistant croit du commencement à la fin de la course, tandis que le travail moteur décroît par suite de la détente de la vapeur : le cylindre à vent est même un instant moteur au début, lorsque l'air comprimé dans l'espace libre se détend. Une grande uniformité de rotation est d'ailleurs inutile.

Les machines de laminoirs sont de deux sortes. Si le laminoir tourne toujours dans le même sens, le moteur qui l'actionne doit avoir un fort volant, qui agit comme accumulateur de travail plus que comme régulateur de vitesse; c'est une machine horizontale, simple ou compound, ou bien une machine-pilon, qui tient moins de place dans la forge.

Les laminoirs réversibles sont actionnés par des machines à changement de marche par coulisse, à deux cylindres sur manivelles à angle droit, machines remarquables par la rapidité de la mise en train et du renversement de la rotation, malgré des dimensions considérables. Un servomoteur commande l'arbre de relevage; les tiroirs cylindriques conviennent pour réduire la fatigue de la distribution. On emploie aussi trois cylindres commandant trois manivelles calées à 120<* : l'effort moteur est alors très

régulier ^. Le volant est d'ailleurs inadmissible, parce qu'il gênerait le renversement de la marche. Aux cylindres simples on substitue quelquefois des groupes tandem de deux cylindres compound.

85. LocomotiYes. — La machine locomotive fonctionne à haute pression, sans condensation, avec de grandes variations de puissance et de vitesse. Les dispositions en ont été reproduites dans beaucoup d'autres moteurs ; elles sont caractérisées par la simplicité et la grande solidité des pièces, obtenue sans en exagérer le poids. C'est pour les locomotives que Séguin a imaginé la chaudière tubulaire (à tubes de fumée).

Le mécanisme de la locomotive à simple expansion comprend deux cylindres ^, dont les pistons attaquent un essieu par deux manivelles calées à angle droit : une coulisse de Stephenson ou un mécanisme équivalent conduit le tiroir. Les systèmes les plus fréquemment employés, après celui de Stephenson, sont ceux de Gooch, d'Allan, de Walschaerts ; on trouve aussi parfois celui de Joy et d'autres sans excentriques. Ce sont surtout les conditions de l'installation qui font choisir un de ces systèmes.

La double expansion est souvent adoptée dans les locomotives de construction récente, avec deux, trois ou quatre cylindres.

Deux cylindres exigent une disposition spéciale de démar-

* La machine réversible Ehrardt et Schmer, qui figurait à Texposition de 1900, a trois cylindres de 1 m de diamètre et de course, avec coulisses de Stephenson et tiroirs cylindriques. Les trois manivelles à 120» donnent un moment moteur bien régulier même à petite vitesse. Avec une pression de vapeur de 9 kg par cm*, la puissance indiquée, à la vitesse de 120 à 130 tours par minute, est de 3 500 à 4 000 chevaux. La vitesse maxima est de 180 tours. Un modèle plus grand de cette même machine a des cylindres de 1,3 sur 1,3 m. On entend par moment moteur le produit de la force tangentielle, qui fait tourner la manivelle, par le rayon de cette manivelle.

• Très exceptionnellement, on voit des locomotives à simple expansion ayant trois et quatre cylindres.

rage : le système Mallei permet de séparer complètement les deux cylindres, en ouvrant un échappement indépendant au premier et une admission spéciale au second.

La disposition à trois cylindres est rarement adoptée, parce que, sur la locomotive, elle se prêle moins bien que d'autres à la régularité du moment moteur et à l'équilibrage des pièces à mouvement alternatif.

Dans le système Vauclain, il y a deux groupes formes chacun d'un cylindre à haute pression et d'un cylindre à basse pression superposés, avec tiroir cylindrique unique. Enfin, suivant une disposition très fréquente en France, on commande deux essieux différents à l'aide des cylindres à haute et à basse pression. Dans le système Mallet. ces deux essieux font partie de deux groupes articulés différents, ce qui donne à la locomotive une grande flexibilité pour la circulation sur les voies sinueuses. Dans les locomotives ordinaires, l'accouplement des deux essieux directement commandés permet un bon équilibrage des pièces à mouvement rectiligne *.

Comme exemple d'une des plus puissantes locomotives de construction européenne, on peut citer la machine à grande vitesse type Atlantic (bogie, deux essieux couplés, un essieu porteur) du chemin de fer Paris-Orléans. Les dimensions principales sont les suivantes :

Chaudière :

Diamètre intérieur 1,513 m

Hauteur de l'axe au-dessus du rail. . . . 2,700 —

Timbre 16

Longueur des tubes entre plaques .... 4,400 m

Diamètre extérieur des tubes 70 mm

Nombre (tubes à ailettes) 96

Surface de grille 3,1 m*

Surface de chauffe 239,4 —

Cylindres :

H. P., diamètre 360 mm

B. P., diamètre 600 —

* Pour plus de détails sur les locomotives, consulter « La machine locomotive » par Ed. Sauvage, 4* éd. (Paris, 1904, Béranger).

DISPOSITIONS d'ensemble DES MACHINES 277

Course des pistons 640 mm

Diamètre des roues motrices 2,040 m

Poids en service 72,9 t

Dans des expériences faites sur une machine de ce type, un trajet de 13 km a été effectué à la vitesse moyenne de li2 km à rheure. L'admission était de 53 et de 65 p. 100 respectivement dans les cylindres à haute et à basse pression. L'effort de traction moyen, sur la barre d'attelage derrière le tender, a été de 2 350 kg, ce qui correspond à une puissance utile de 972 chevaux. La puissance indiquée était en moyenne de 1830 et a même atteint 1900 chevaux.

86. Machines de bateaux. — Les appareils destinés à la grande navigation doivent brûler peu de charbon pour produire le cheval-heure ; il importe que le poids total en soit modéré et qu'ils n'occupent pas trop de place à bord ; il est nécessaire qu'ils soient assez robustes et assez simples pour fonctionner d'une manière continue et régulière, parfois pendant plusieurs semaines sans arrêt. Certains appareils de ce genre sont remarquables par leurs colossales dimensions.

On peut leur demander une puissance toujours à peu près uniforme, soit pour les paquebots à grande vitesse, soit pour les bateaux de charge à marche lente. Au contraire, la marine militaire exige des moteurs qui puissent fonctionner à des allures très différentes, ce qui est une difficulté sérieuse.

Les organes de propulsion, commandés par les moteurs, consistent en hélices ou en roues à aubes; celles-ci, exclusivement usitées au début de la navigation à vapeur, ont généralement cédé la place à l'hélice. Cependant on en construit encore, pour des paquebots à courtes traversées maritimes et pour la navigation fluviale.

En montant deux et même trois hélices, conduites chacune par un moteur spécial, on évite, dans de très grands bâtiments, les dimensions excessives qu'aurait une machine

278 HANUEL DE LA UACHINE A VAPEUE

unique. En outre, les évolutions sont plus faciles et u avarie de machine ne paralyse pas le bâtiment.

Fig. 175. — Machine k balancier supérieur d'un bateau de rivière américain; cylindre unique, distribution par soupapes. Ces machines, d'un type ancien, ae trouvent encore aujourd'hui en setvice sans modifications essentielles.

La commande directe de l'arbre des roui machine à marche lente. Le balancier supérie

exige une ' eat depuis

longtemps en usage aux Etats-Unis (fîg. 175). Cette grande masse, oscillant au-dessus des ponts, donne aux bateaux des rivières américaines une curieuse physionomie. Le cylindre, vertical et à longue course, est souvent unique. Pour les grandes puissances, on fait usage de deux cylindres avec détente de Woolf.

Pour la navigation maritime, les anciennes machines avaient des balanciers infériewSy placés de part et d'autre du cylindre vertical, et commandés par des bielles en retour (voir fîg. 9).

On s'est bientôt débarrassé de l'attirail lourd et encombrant de ces balanciers, pour appliquer la connexion directe. Mais, en conservant la position verticale des cylindres, on était gêné par le manque de hauteur disponible sous l'arbre des roues : d'une part, on était conduit à donner aux cylindres de grands diamètres avec de faibles courses, ce qui est une mauvaise proportion, et, d'autre part, à raccourcir beaucoup trop les bielles, dont la longueur descendait presque à trois fois le rayon de la manivelle. Diverses dispositions ont été imaginées pour allonger la bielle en abaissant l'articulation de la petite tête ; l'une d'elles consiste à conjuguer deux cylindres, dont les tiges de piston commandent une grande traverse triangulaire. Certains constructeurs ont transporté l'articulation de la petite tête de bielle à une hauteur suffisante au-dessus de l'arbre ; la tige est alors reliée à un cadre qui laisse le passage de l'arbre et de la manivellcy ou l'on emploie plusieurs tiges. Telle est l'ancienne disposition de la machine à clocher.

Avec les cylindres oscillants (fig. 176), la tige du piston s'articule directement sur le tourillon de la manivelle, et le cylindre oscille sur deux tourillons creux : l'un sert à l'arrivée et l'autre à l'échappement de la vapeur : des garnitures s'oppposent aux fuites. Un renvoi spécial commande le tiroir, porté par le cylindre oscillant.

Dans les constructions récentes de bateaux à roues, les cylindres sont souvent inclinés ou même horizontaux, dis-

position qui se prête à l'emploi d'une roue unique à l'a commode pour la navïg^alion fluviale.

FiR. 176. — Machine à ijluidres oscillants conatruils par J. el G. Thompson a Glasgow pour bateau a roues coupe longîludinale (Steamei « lona « deux c^hudres de 1 17 m sur 1,22 m; nombre de tours par minute, ^i)

Pour la commande des arbres d'hélice, la disposition pilon, à connexion directe, est de beaucoup la meilleure. Toutefois, sur les navires de guerre, on a longtemps préféré la disposition horizontale, permettant de mieux abriter les moteurs, placés au-dessous de la ligne de ilottaison; mais dans les constructions récentes des marines militaires, on fait de plus en plus, usage de la machine

DlflPOSlTIONS d'ensemble DES MACHINES 281

pilon, de hauteur auffiBamment réduite pour être recou-

verte par des ponts cuirasses La multiplicité des hélices

permet d'ailleurs remploi de moteurs de dimensions réduites.

En exceptant de très petits appareils, les machines marines sont presque toutes à triple expansion, avec des pressions initiales qui dépassent parfois 14 kg par cm^. La machine la plus simple a trois cylindres et trois manivelles (fig. 177). Pour éviter un diamètre excessif de cylindre, et surtout pour équilibrer autant que possible les pièces à mouvement alternatif, on fait souvent usage de quatre manivelles calées suivant des angles convenables (disposition Yarrow-Schlick-Tweedy), en dédoublant le dernier cylindre.

Pour les machines de très grands paquebots, le montage des cylindres en tandem a été souvent adopté. On semble moins l'employer dans les constructions récentes, au moins pour les appareils n'ayant pas une puissance exceptionnelle.

La quadruple expansion est encore assez rare.

La distribution des machines marines se fait toujours par tiroirs, de préférence cylindriques; toutefois on conserve, sur le dernier cylindre, les tiroirs plans, fréquemment considérés comme plus étanches. Afin d'obtenir des sections de passage suffisantes, on est conduit à monter sur les grands cylindres deux et même plusieurs tiroirs plans ou cylindriques. Une distribution à changement de marche est nécessaire; celle de Marshall est commode pour la commande des tiroirs placés latéralement.

Les pompes de condenseur sont actionnées soit par le moteur principal, soit par un moteur auxiliaire.

Les vitesses de rotation sont de 80 tours environ par minute pour les hélices des grands paquebots et des bateaux de charge ; de 120 et 150 pour certains paquebots, et enfin de 300 et 400 pour les torpilleurs.

Le poids des machines (sans les chaudières), par cheval indiqué, peut être estimé en moyenne à 93 kg pour les paquebots et les bateaux de charge de construction récente,

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