DISPOSITION GÉNÉRALE DE LA MACHINE

Cylindres. — Roues. — Essieux.

Le bâti de la machine se compose d'un cadre oblong en fer ou en bois qui porte la chaudière et auquel se rattachent les cylindres et les pompes alimentaires. Afin d'amortir les secousses accidentelles produites dans la marche et de ménager l'assemblage des diverses parties delà machine, ce cadre est soutenu par des ressorts fixés directement sur les boîtes des essieux. Ces ressorts peuvent se mettre de deux manières, soit au-dessous du cadre, soit au-dessus; dans ce dernier cas, le cadre est supporté par les deux extrémités du ressort dont le milieu est fixé sur une tige de fer, traversant le bâti et posant sur la boîte. Cette dernière disposition est assez fréquente sur le chemin de Manchester à Liverpool; elle présente l'avantage de baisser le centre de gravité du système et de diminuer ainsi l'étendue de ses oscillations; quelquefois aussi on place les ressorts sous les essieux, ce qui remplit le même objet.

Chaque machine présente deux cylindres à vapeur appliqués contre la chaudière. Dans les premières machines qui ont suivi celles de Darlington , que nous avons décrites plus haut ,

DE CHEMINS De FER. l6l

les cylindres étaient placés verticalement chacun d'un côté, et Faction de leur piston se transmettait au moyen d'un balancier et de bielles aux deux roues situées du même côté.

Dans cette disposition , les points de réunion des rayons des roues et des deux bielles placées de chaque côté doivent être à angle droit, l ? m* de l'autre. Cette précaution est indispensable pour que la machine puisse se mettre en mouvement sans difficulté. Autrement, les deux bielles, s'arrêtant dans la direction verticale au coup mort , il faudrait les déplacer à force de bras pour que la machine commençât à agir. Les machines du chemin de fer de Saint- Etienne à Lyon sont construites sur ce système.

Plus tard on modifia cette disposition en * changeant la direction verticale des cylindres. On trouva plus convenable de leur donner une direction inclinée à 45 degrés sur le cadre de la machine , en les faisant agir directement sur les roues de devant. Les roues de derrière étant unies à celles-ci au moyen de deux tiges rigides fixées contre les rayons, l'effet total des pistons se trouvait réparti sur les deux essieux. Cette invention présentait deux avantages ; l'un consistait dans la suppression des balanciers et de tout leur attirail qui devenait inutile, puisque la tige

l62 MANUEL DU CONSTRUGTEUR

de chaque pistou n'avait plus besoin que d'une bielle très -courte pour agir sur la roue ; l'autre était de diminuer fortement le mouvement alternatif d'oscillation de la machine, mouvement qui est très - sensible avec ]es cylindres verticaux , et qui tend à détruire la solidité des joints de la chaudière et des autres parties. Rappelons encore que»

dans cette disposition, les points de réunion des deux bielles avec les rayons sont à angle droit l'un de l'autre sur les deux roues correspondantes à un même essieu* Les premières machines du chemin de Manchester furent construites sur ce modèle* { Voy* la

L'expérience sembla montrer que l'inclinai* sondes cylindres pouvait être augmentée avec avantage pour diminuer les secousses latérales* et l'on finit par les placer presque horizontalement ; alors On inventa de les établir sous la chaudière, à l'extrémité opposée au foyer (Jfqy* la fig» 33 )> Cette disposition avait deux buts t l'un , de pouvoir lancer très-directement dans la cheminée la vapeur qui sort des cylindres / et qui sert de soufflet pour alimenter la combustion , comme nous le verrons plus loin ; l'autre , de faire agir les tiges des pistons , non plus sur les rayons des roues, mais sur l'essieu

DJ5 CHEMINS DE FER. l63

même qui est coude à cet effet aux deux points où s'attachent les bielles des pistons* La communication de mouvement du piston à l'essieu se fait ainsi de la même manière que dans les bateaux à vapeur , et elle présente le grand avantage de ne pas tendre à tordre l'essieu , comme on peut le craindre du système précédent» où la communication de mouvement se fait extérieurement sur les roues.

Ce système d'essieu coudé est assez généralement adopté sur le chemin de Manchester à Li ver pool; cependant, il présente encore des inconvéniens graves. En effet, si la machine. reçoit un choc accidentel, si elle sort des rails, par exemple , il arrive immanquablement que l'essieu coudé se fausse, et cette inflexion , toute légère qu'elle est , a le plus grand effet sur la régularité de la marche des roues et de toute la machine ; alors il faut un démontage complet pour dresser l'essieu endommagé. Si ce même essieu casse , ou s'il vient à s'user, il devient assez difficile de se procurer immédiatement son remplaçant ; car ces arbres à deux manivelles sont des pièces de forge difficiles et chères, dont l'une ne se peut substituer aisément à l'autre. Bans l'autre système, l'essieu peut se fausser également k mais cette inflexion est facilement redressée à la forge : ou, si l'essieu casse, û est iacilg d'en avoir de suite ua autre de

l64 MANUEL DU CONSTRUCTEUR

même calibre pour le remplacer- Au reste , les essais continuels qui se font sur le chemin de Liverpool , fixeront avant peu sur la méthode préférable pour la disposition des cylindres , et corrigeront les autres imperfections qui restent encore aujourd'hui dans la construction des machines locomotives.

A chaque cylindre est jointe une pompe alimentaire dont la tige est réunie à celle du piston , de manière à en recevoir son mouvement, ou encore, dans le système des cylindres verticaux , la tige de cette pompe est attachée au balancier» L'introduction de la vapeur dans les cylindres se fait par deux soupapes à tiroir, seul système qui ne perde pas la vapeur soumise à de hautes pressions. Leur jeu est réglé généralement par des bielles que met en mouvement un excentrique placé sur l'essieu; mais ce mode assez compliqué présente des inconvéniens pratiques , surtout lorsqu'on veut faire marcher la machine en arrière. Sans entrer ici dans des explications qui ne peuvent être bien comprises que sur la machine même en mouvement , on comprend qu'il existe une relation importante à établir entre le jeu du tiroir et celui du cylindre correspondant , de manière que la soupape d'admission soit toujours ouverte, juste au moment où le piston arrive à la fin de sa course,

et que la vapeur ait le temps d'un côté de s'introduire dans le cylindre, et de l'autre de s'en échapper. Si la soupape ouvre trop tard , le piston ne redevra l'action que d'une quantité de vapeur assez faible , tandis qu'il éprouvera d'autre part une plus vive résistance de la part de la vapeur qui n'aura pu s'échapper; conséquemment son mouvement sera ralenti.

Or, avec les excentriques , il arrive que cette relation des mouvemens du piston et de la soupape ne peut parfaitement s'établir que lorsque le piston agit toujours dans le même sens. Il est vrai qu'on peut, aux points d'arrivée , retourner la machine au moyen d'un plateau tournant, de sorte qu'elle fasse tourner ses roues dans le même sens, soit qu'elle aille ou qu'elle revienne* Cette manœuvre s'exécute au chemin de Liverpool à Manchester; mais comme elle est encore assez difficile , on a préféré , au chemin de Saint-Etienne à Lyon , supprimer les excentriques et faire mouvoir la tige du régulateur au moyen de la tige du piston même. Celle-ci , à cet effet , porte une pièce en saillie qui vient frapper successivement deux autres petites pièces placées sur la tige du tiroir, de manière à la hausser ou la baisser alternativement. Le choc de ces pièces Tune sur l'autre peut être d'ailleurs amorti par de petits ressorts à boudins.

l66 MANUEL DU CONSTRUCTEUR

La grandeur des roues dépend naturellement de la vitesse que l'on veut donner à la machine. An chemin de Manchester à Liverpool , où Ton a surtout cherché une grande vitesse , les roues sur lesquelles agit le piston ont environ i m ,5o de diamètre. Lorsque les cylindres se fixent latéralement à la chaudière , ils sont placés au-dessus des roues de l'arrière ; alors , s'ils ont une inclinaison moindre de 45 degrés , il devient nécessaire de diminuer beaucoup le diamètre de ces roues et de les réduire à 0.76 ou 80 c, suivant la dimension des roues ordinaires des chariots. {Voy* lafig. 3a.) Cette différence de diamètre des roues d'arrière et d'avant présente un inconvénient ; elle ne permet pas de joindre ensemble par une tige iigide ces deux systèmes de roues , jonction très-importante pour la force d'adhérence de la machine sur le rail. Cet inconvénient était peu sensible dans les commencemens du chemin de Manchester, parce que les convois n'étaient composés que de quatre à cinq chais pleins de voyageurs ; mais pour les forts convois de marchandises pesantes , l'égalité des roues d'arrière et d'avant et leur réunion par une tige rigide , deviennent presque indispensables pour que la machine ne glisse pas sur les pentes. On peut obtenir facilement cette égalité des roues lorsque les cylindres sont placés à peu piès horizon*

talement sous la chaudière. Dans ce cas, on peut donner aux quatre roues un diamètre de 1 n, ,5oc.

Lorsque les machines ne doivent pas aller avec une extrême vitesse , il convient de diminuer le diamètre des roues , pour pouvoir traîner une plus grande charge : car la vitesse du piston doit être sensiblement la même dans l'un et l'autre cas. Sur le chemin de Saint- Etienne à Lyon, sur celui de Dariington à Stokton , où les machines ne font eu ères que 10,000 mètres à l'heure en conduisant des convois uniquement chargés de marchandises , le diamètre des roues ne va qu'à i"m5 ou i w ,2o.

La longueur de la course du piston eat nécessairement proportionnelle au diamètre des roues.

Dans les mac bines de Manchester, le piston a 16 pouces anglais , ou 4o cent, de course ; la manivelle coudée de l'essieu a conséquemment 8 pouces, et la circonférence de la roue développée par chaque double coup de piston est égale à4"\70. Or, on sait que la vitesse qu'il est convenable de donner au piston des machines à vapeur , est égale à i m . par 1". Ainsi, le piston ayant 4° centimètres de course , devra faire par 1" un double coup , plus ~ coup simple , ce qui correspondra à un développement de i fois 7 la circonférence de la roue, ou à 5 m B 88. Cette vitesse représente ^\% m fio par

l68 MANUEL DU CONSTRUCTEUR

minute, ou 24.780 mètres par heure. Les cy-> lindres ont d'ailleurs 11 à 12 pouces anglais ( 27 à 3o cent.) de diamètre.

Au chemin de Lyon, les cylindres n'ont que 8 pouces français environ de largeur, soit 22 cent, de diamètre. Le piston a 21 pouces , soit 57 c ,5o de course. L'extrémité de la bielle qu'il manœuvre est fixée à moitié des roues , et parcourt ainsi un cercle dont le diamètre a D7 c ,5o. La vitesse du piston étant supposée de r u . par i",il fera un peu moins d'un double coup complet par 1", il fera un coup et { de coup; ce qui correspondra , pour le développement de la roue , à £ de circonférence , ou à 3t m t 7i5. Cette vitesse donne environ 1 i,ooo m . à l'heure.

Les roues sont généralement en bois de chêne ; elles sont revêtues de deux cercles en fer superposés , qui ont chacun 3 à 4 centimètres d'épaisseur, et dont le dernier porte le rebord nécessaire pour retenir la roue sur le rail. Les emmanchages des rayons et de la jante, ainsi construits en bois, sont sujets à se déranger par l'humidité et la sécheresse. Pour y remédier, on a essayé de construire des roues en fonte ; mais l'expérience a démontré que la fonte n'est pas assez flexible pour donner une adhérence suffisante sur le rail , et qu'elle glisse trop facilement. De là il résulte que les roues en fonte , employées h Darlington pour les ma-

chines locomotives , sont doublées d'un cercle en fer laminé , parce que le fer laminé étant plus ductible , s'applique mieux sur la bande contre laquelle la machine doit s'appuyer dans son mouvement.

On a tenté aussi de confectionner des roues en fer forgé ; mais les rayons solides en fer présentent trop de raideur pour permettre à la circonférence de s'appliquer parfaitement sur le rail. A ce sujet, on a essayé un système de roues inventées par M. Jones de Londres. Dans les roues de M. Jones , les rayons ne sont pas fixés contre le moyeu , ils sont simplement retenus par des écrous placés dans l'intérieur du moyeu qui est creux, et peuvent prendre ainsi un certain jeu, de sorte que le moyeu et l'essieu sont toujours suspendus anx rayons supérieurs. C'est ainsi qu'était montée'la machine à vapeur , essayée par MM. Braithwaite et Ericson , sur le chemin de Manchester. Mais cet assemblage mobile des rayons dans le moyeu semble présenter bien peu de solidité pour résister aux chocs que la pulsation des pistons imprime toujours à la machine en mouvement. Le roulage anglais des routes ordinaires emploie bien des roues à jantes et rayons en fer; mais dans celles-là les rayons sont fixes.

En définitive, on emploie généralement le

bois pour les roues de machines locomotives , parce qu'il se prête mieux à la flexion que doit éprouver la circonférence de la roue quand la machine s'appuie sur le rail. Le moyeu seul est en fonte. En Angleterre il est d'une seule pièce , avec des encastrures , pour loger l'extrémité des rayons. En France, on l'a séparé en deux pièces circulaires parallèles , dont chacune présente la moitié de l'encastrure pour chaque rayon, et que Von serre fortement l'une contre l'autre avec des boulons.

Les deux bandes de fer qui sont superposées sur la jante en bois sont courbées en les faisant passer entre deux rouleaux , et on les fixe avec des boulons noyés sur leur circonférence. Il est de la plus grande importance que le cercle extérieur soit en fer de première qualité ; car le frottement énergique qu'il exerce contre le rail fuse très -rapidement, et ce renouvellement des jantes en fer est une des principales réparations auxquelles sont sujettes les machines locomotives*

Quand les cylindres sont situés latéralement, et que la bielle du piston est attachée sur le cercle extérieur de la roue , les boîtes dans lesquelles tournent les essieux doivent être nécessairement placées entre les deux roues d'un même essieu. Quand les cylindres sont sous la chaudière, et agissent sur un essieu

D£ CHEMINS DE FEK. 171

coudé , rien n'empêche de placer les boîtes à l'extérieur et sur le prolongement des essieux. Cette disposition donne plus de largeur au cadre de la machine qui se trouve immédiatement au-dessus. Elle laisse aussi plus de liberté pour l'arrangement des tiges de communication, qui partent des diverses pièces mobiles de l'appareil , et se rendent sous la main du machiniste placé sur le fourgon. Ces tiges lui servent à régler l'admission de la vapeur dans les tiroirs, et l'alimentation de l'eau. Plusieurs machines du chemin de Manchester sont montées sur des boîtes ainsi placées par côté , et, comme pour les chariots, on a diminué, au collet qui porte les boîtes , le diamètre du bouton qui forme le prolongement de l'essieu, de manière à réduire la quantité de force employée par la machine à vaincre ses propres frotte* mens {fîg> 33 )*

Les essieux ont 9 à 10 centimètres de diamètre » et les boîtes sont un peu plus fortes que celles des wàggons ordinaires. Généralement elles sont disposées comme celles des waggons de Lyon ; étant retenues en place par une pièce en fer à deux oreilles , comme on le voit Jig. 33* Cette disposition est très-bonne pour que les ressorts né se déjettent pas dans un sens ou dans un autre.

L'alimentation d'huile ou de graisse se fait

suivant les mêmes procédés que nous avons décrits à l'article des waggons.

Toutes les pièces tournantes des machines anglaises sont trempées en paquet ; cet aciérage donne plus de durée à ces pièces , et plus de précision à leûrs mouvemens. Sur les points d'assemblage des bielles des pistons et des tiges des excentriques , on dispose même des petits réservoirs d'huile ou de graisse pour adoucir le frottement de ces différentes pièces dans la marche.

Combustible employé au chauffage de la' chaudière.

Le combustible employé pour les machines locomotives est de la houille ou du coke. La houille exige une ventilation moins puissante dans le foyer ; mais une fois cette ventilation obtenue, le coke est de beaucoup préférable.

Il ne fait presque point de fumée, et c'est un avantage capital , lorsqu'on doit conduire des voyageurs, que la fumée de houille incommode fortement , soit dans les passages souterrains, soit lorsque le vent est contraire à la direction du mouvement de la machine.

Ensuite, le foyer étant nécessairement petit, il est indispensable de brûler toujours une houille de première qualité ; car les barreaux s'empâtent promptement par les résidus siliceux que laisse la combustion de la houille

médiocre , et alors l'air circule mal dans le foyer. Il faut de plus que cette houille ne soit pas de nature grasse ; car alors elle se collerait et empêcherait de même la circulation de l'air. Enfin , elle doit être en morceaux d'une certaine dimension pour «brûler toujours vivement et sans interruption. Ces diverses conditions rendent assez difficile , même à la proximité des bassins houillers , d'obtenir facilement de la houille propre aux machines locomotives ; tandis qu'on peut généralement obtenir de très-bon coke à un prix mtdéré , parce qu'il se fait avec du charbon menu, qui est toujours à bas prix. Ainsi , sur le chemin de Saint-Étienne à Lyon , la houille destinée aux machines locomotives coûte de i,5o à 1,60 les 100 kilog. ; tandis que de l'excellent coke, propre au même usage, ne coûte que 70 à ^5 c. le même poids. Quant à la consommation de l'une ou l'autre espèce de combvi itible , l'expérience , sur le même chemin , 1 donné les résultats suivans pour un trajet jt urnalier de 65 kilomètres.

CoioommatioQ Prix par jour.

Machines brûlant de la bect. kilï fr. fV.

houille 10 soit 800 à i,55. . 12,4°

Machines brûlant du coke. 800 0,72. . 5,56

Différence. . 6,8,4

I*y4 , M AN 13 EL DU CONSTRUCTEUR y

Ainsi , en comptant 3oo jours de travail , on obtient, en brûlant du coke f une économie annuelle de 2>o5i fr. Le coke nécessite seulement des foyers un peu plus étendus que la houille. ,

Chaudière.

La chaudière des machines locomotives actuelles est , comme je l'ai dit plus haut un cylindre en tôle ou en cuivre, traversé dans sa moi* tié inférieure par un grand nombre de petits tuyaux en cuivre » et fermé dp deux pièces circulaires à ses extrémités. Ce cylindre, qui forme le corps de la chaudière, a généralement 3o pouces de diamètre et 6 à 7 pieds de long. Il dm*e beaucoup plus de temps quand il peut être fait en cuivre. Cependant les chaudières anglaises sont encore en tôlç. Les petits tuyaux se confectionnaient d'abord en cuivre rouge ; niais des expériencés récentes faites au chemin de Li ver pool ont prouvé que le cuivre jaune, qui est, comme on sait, un alliage de une et de cuivre, résistait beaucoup mieux à Faction de la flamme du coke employé comme combustible. i

Le nombre et la dimension de ces petits I tuyaux â beaucoup varié. Eu France , on s'est borné à établir dans chaque chaudière 8o tuyaux de 18 lignes (4o millimètres) de diamètre, ce qui donne uue surface de chauffe to-

taie de 21 mètres carrés. En Angleterre on a été jusqu'à 1^0 tuyaux par chaudière , en réduisant leur diamètre à un pouce environ ( 28 millimètres )• On avait ainsi une surface de chauffe de 26 mètres carrés* Cette diminution du diamètre des tuyaux n'est pas sans inconvénient * parce qu'Us se remplissent assez promptement de suie qu'y dépose la flamme trop gênée dans sa circulation j alors l'avantage de leur grand nombre se trouve fortement diminué» Aussi commence-t-on, en Angleterre , à limiter le nombre et la dimension des tuyaux t aujourd'hui , les machines Ordinaires ont 100 à 110 tuyaux de i5 à 16 lignes (36 millimètres) de diamètre : ce qui représente une surface de chauffe de a6 mètres carrés- Une chaudière ainsi construite peut produire au moins 600 à 700 kilogrammes de vapeur à l'heure , avec une bonne combustion dans le foyer.

Chaque tuyau de cuivre se fixe au moyen d'une espèce de bague en àcier , évasée dud côté seulement , et qui entre de force dans l'ouverture pratiquée dans les deux fonds circulaires de la chaudière. Quelquefois on s'est contenté de river les deux extrémités de ces tuyaux sur les fonds circulaires. La bague en acier a pour effet de doubler la force de la plaque sur

ce point , et de rendre l'assemblage plus solide. On conçoit que cet assemblage est en effet d'une haute importance, pour que la chaudière puisse tenir l'eau et la vapeur sans perte, malgré la haute pression à laquelle on agit.

Les tuyaux se nettoient, soit avec une brosse emmanchée sur une tige de fer, soit avec une espèce de ringard recourbé. Cette opération doit se faire , chaque fois que l'on arrête la machine.

Le foyer est disposé à l'arrière de la chaudière, et forme une espèce de coffre carré en tôle , indépendant de la chaudière à laquelle il est réuni seulement par des boulons. En desserrant ces boulons , le coffre se trouve libre , et peut se réparer facilement.

Ce mode d'assemblage est très-utile dans la pratique ; car le foyer est la partie de la ma • chine qui se détériore le p lus rapidement par l'action énergique de la flamme , et s'il ne pouvait pas se remplacer facilement par un autre , la machine serait exposée à rester trèslong-temps et très-fréquem ment en réparation. Pour préserver de la flamme les com partimens latéraux qui composent le coffre du foyer, on a soin de les doubler, et dans l'intervalle on fait circuler de l'eau qui s'échauffe et passe de là dans la chaudière. La chaudière ne 1 ero ainsi que de l'eau déjà échauffée , ce qui

lui permet de produire une quantité de vapeur bien plus considérable que si elle était alimentée uniquement avec de l'eau froide.

Les barreaux des foyers sont quelquefois creux , et reçoivent un courant d'eau destiné à les empêcher de brûler ; mais ces barreaux creux coûtent assez cher z aussi généralement on préfère employer des barreaux pleins , et on les remplace à mesure qu'ils s'usent.

Cette réparation des barreaux est assez coûteuse* Les ingénieurs du chemin de Manchester comptent qu'il faut changer les barreaux d'une machine trois fois par an. D'autres donnent pour règle qu'il faut changer tous les barreaux du foyer après que la machine a parcouru 10,000 kilomètres.

Les foyers à coke ont généralement o m .28 de profondeur , sur o m .8i de large. Ceux à charbon sont un peu plus petits.

Le foyer est arrêté contre le fond de la chaudière. On a essayé, en France, de le prolonger au-dessous de la chaudière , de manière à augmenter sa capacité; mais ce mode d'assemblage a un défaut très-grave : la flamme qui s'élève du foyer se trouve frapper directement contre le joint du cylindre qui forme la chaudière et du fond circulaire , et si la chaudière et ce fond sont en tôle, la partie frappée par la flamme brûle très - rapidement. Il est vrai

qu'on peut mettre sur ce point une doublure en cuivre , ce métal résistant mieux au feu que la tôle.

On a construit des foyers en cuivre et en tôle. Ceux en cuivre coûtent beaucoup plus cher , mais ils durent plus long-temps ; et pour eux, comme pour la chaudière , on tire toujours un parti bien plus avantageux du vieux cuivre que de la tôle à demi rongée , telle qu'elle se trouve après deux ans de service sous l'action d'un feu extrêmement violent» L'eau nécessaire à l'alimentation de la chaudière est portée , comme je l'ai déjà dit , dans une caisse en tôle placée sur un petit chariot joint à la machine. De là elle sort par un tuyau de cuir dont l'ouverture est réglée au moyen d'un robinet. Ce tuyau communique

par la machine , et servant à introduire l'eau dans le coffre du foyer et dans la chaudière ; mais comme chaque quantité pondérable de vapeur qui entre dans le Gylindre doit être remplacée dans la chaudière par un poids d'eau correspondant , la caisse se vide après un certain nombre de coups de piston. Pour la remplir de nouveau, on établit , de distance en distance le lopg de la ligne , des réservoirs en bois ou en tôle, placés à une hauteur d'une diaaine de pieds, et, à l'aide d'une pompe , un

homme a soin de les tenir pleins d'eau. Quand la machine arrive auprès de ces réservoirs, elle s'arrête , et au moyen d'un robinet de fond joint au réservoir , et d'un tuyau mobile de communication , l'eau coule dans la caisse du chariot-fourgon qui suit la machine.

Cette eau est généralement froide au sortir du réservoir. Elle s'échauffe, comme nous l'avons dit , en arrivant, soit dans les com partimens du foyer, soit dans des espèces de supports creux en fonte disposés au fond du foyer, et qui soutiennent la chaudière. C'est du moins ainsi que Ton opère en France. Au chemin de Liverpooi , comme on désirait réduire extrêmement le poids des machines pour les rendre propres à de grandes vitesses , on chauffe l'eau dans les réservoirs même , où elle est pompée , et , de cette manière , elle a généralement une température de 4<> & 5o degrés quand elle sort du réservoir fixe pour passer dans le réservoir de la machine. Ce chauffage s'opère par la vapeur, l'excédant de la vapeur non condensée servant à mouvoir une machine qui pompe l'eau. A. Darlington , l'eau est pompée par un moulin à vent qui s'oriente lui - même , et n'exige qu'une simple surveillance de la part d'un gardien , préposé en même temps au pesage des chariots qui s'arrêtent sur ce point.

Toutes les chaudières des machines locorao-

l8û MANUEL DU CONSTRUCTEUR

tives doivent être pourvues d'un petit tube d'un centimètre de diamètre situé à l'extrémité , et servant à indiquer le niveau de l'eau dans la chaudière ; ce tube doit être observé avec un grand soin par les machinistes ; car si le niveau d'eau baisse trop par suitç d'uu engorgement dans le jeu de la pompe alimentaire , ou parce que le robinet du réservoir n'est pas assez ouvert , la flamme frappera sur des parties de la chaudière privées d'eau, et les brûlera de suite.

On place sur la chaudière deux soupapes de sûreté à bras de levier, qu'on charge d'un poids correspondant à une pression de trois atmosphères environ ou de 3 kilogrammes par centimètre carré sur l'ouverture de la soupape. Il se présente à ce sujet un phénomène assez singulier. Quand la machine est en marche, alors même qu'elle est portée sur de* ressorts , chaque secousse fait balotter le levier et soulève la soupape de sûreté , de sorte que la pression est intermittente , et que la vapeur s'échappe rapidement. Cet inconvénient est si sensible , qu'aux chemins de fer situés aux environs de Newcastle, on avait l'habitude de fixer pendant la marche le bras de levier de la soupape , au moyen d'une pièce mobile en fer qu'on détournait lorsque la machine s'arrêtait, de manière à rendre la soupape libre; car c'est dans ce cas sur-

DE CHEMINS DE FER. l8l

tout qu'on doit craindre des accumulations de vapeur , et les accidens qui en sont la suite. En marche , la vapeur est dépensée à mesure qu'elle est produite et il y a peu de danger, si la chaudière a toujours une quantité d'eau suffisante. Mais il résultait de cette invention , que la machine en marche était tout-à-fait privée de soupape de sûreté ; et cette habitude hasardeuse ne pouvait être conservée au chemin de Liverpool , destiné à un si grand transport de voyageurs. Aussi , sur ce chemin , on a remplacé le poids des soupapes de sûreté par un ressort placé à l'extrémité du bras de levier, et exerçant une pression équivalente : alors la soupape ne se soulève pas par les secousses des mouveinens de la machine. Cependant on peut craindre avec quelque raison qu'un ressort ne soit sujet à se raidir plus ou moins , et l'on n'a pas ainsi une mesure bien exacte de la pression exercée dans la chaudière. En France on a imaginé un moyen qui présente plus de sécurité. Il consiste à interposer entre le bras de levier, et la petite plaque qui porte sur l'entrée de la soupape, un double ressort qui amortit tout l'effet des oscillations dupoids placé àl'extrémité dulevier. De cette manière , la soupape est toujours libre de ses mouvemens quand la machine est en marche , aussi bien que lorsqu'elle est au repos.

i83 MANTJÈL Dti CONSTRUCTEUR

Ventilation.

J'ai dit que la dhemiuée des machines ean ployéés à Ôarlingtoh et sur les chemins de fer des environs de Néwdâstle, rt' avait au plus que 10 pieds de haut* Elle ne procUràit qu'un tirage biert in&uffisàrit pôur un foyer aussi petit queddui de dés machines * puisque la vitesse ascensionnelle, dorréspôtidanté à une semblable hautéur* tie va guèréS à plus dé 4 m * par *" } ainsi la quantité d'air, fournie pont 4 une section defoyérde deu* pieds darrés environ, devait al-» 1er au plUsà Un mèfc*é dubé par seconde. Cependant lé moindre ralentissement dans la com* bustion diminue presque instantanément d'un tiêfs Où de moitié la forée des machines locomottvès j câr la partie supérieure dé la chaudière qui reste vide ne peut contenir qu'une quantité dé Vapeur asseï limitée, dont Une partie est ab* sotbéë à chaque coup de piston des cylindres. Si donc dette quantité de vapeur n'est pas incessamment renouvelée k l'aide d'une combustion très-active , la machine se trouve arrêtée au bout de quelques minutes.

Élever ces cheminées davantage présentait dé grandes difficultés , ainsi que nous l'avons déjà dit* Car cette surélévation > pour être utile , devait aller à une disaine de pieds de plus p et f pour cela , il eût fallu s'astreindre à

relever de beaucoup tous les ponts et passages souterrains placés sur la ligue des chemins de fer, travail souvent impraticable, pu biea il aurait fallu faire tourner les cheminées au? tour d'une charnière , comme dans les bateau* à vapeur. D'un autre côté , une chemw née semblable aurait acquis facilement dans sa marche un mouvement d'oscillation qui eut ébranlé toutes les parties da la maehine ; et ç'est ce qui se vpit même auprès de !<eeds, sur

un chemin de fer asse* poqvt, qui est desservi par une machine k vapeur armée d'un tuyau de plus de 20 pieds de haut.

Pour remédier à cette imperfection du tir rage, 3VÏ. G, Stephenson a imaginé de jeter dans la cheminée la vapeur qui sort du eyiin-r dre , après y avoir exercé son effet , et de pror fiter de sa vitesse pour exciter dans la cheminée un courant rapide qui pût activer la combustion. Cette invention réussit parfaitement; seulement , pour que le jet de vapeur produise tout son effet , il faut que le coffre inférieur de la cheminée où il est lancé soit imperméable à l'air extérieur, de manière que le jet fasse le vide exactement derrière lui 5 de plus, il est avantageux de lancer le jet aussi directement que possible dans le sens de l'axe du tuyau de la cheminée. Cette deuxième remarque fit placer les cylindres immédiatement sous la cheminée , de

l84 MANUEL DU CONSTRUCTEUR

manière que le jet fût tout-à-fait direct, sans être retardé par aucun frottement dans les tuyaux de sortie , frottement qui a lieu plus ou moins sensiblement quand les cylindres sont placés latéralement à la chaudière. Ensuite on eut soin d'augmenter le diamètre des tuyaux de sortie , et de les réunir dans la cheminée en un seul tuyau dirigé verticalement et terminé en haut par un orifice en forme de cône tronqué, comme un tuyau d'anche. Il paraît que cet étranglement du tuyau de sortie augmente sensiblement le résultat produit, le jet de vapeur se trouvant dans la même situation que l'air qui sort d'un soufflet d'appartement. Les tuyaux de sortie ont généralement un décimètre , ou 4 pouces anglais de diamètre , ainsi que ceux d'admission.

Lorsque la machine fonctionne , la vapeur

sortant des cylindres rencontre , dans la cheminée, un courant d'air chaud sortant du foyer ët déjà animé d'une vitesse ascensionnelle. Elle le pousse devant elle par sa vitesse supérieure, et produisant le vide derrière , elle excite un courant violent d'air qui se précipite dans le foyer. Ce courant d'air anime la combustion , et une plus grande quantité de vapeur se produit dans la chaudière. L'introduction de cette nouvelle vapeur dans les cylindres accélère la machine , et sa sortie accélère le courant qui

DE CHEMINS DE FER. l85

alimente la combustion; d'où Ton voit qu'une machine en mouvement , alimentée constamment de combustible et d'eau , tend continuellement à s'accélérer, si elle se meut tou- . jours sur une ligne droite d'une pente uniforme , de manière que sa vitesse acquise ne soit pas épuisée par le frottement des courbes , ou par la portion du poids qui se trouve clécomposée si la pente augmente. D'un autre côté , Ton voit que si la machine se mçut lentement , les jets de vapeur dans la cheminée seront intermittens , et ne pourront conséquemment y exciter un courant continu. L'introduction d'air dans le foyer ne sera donc pas rapide , la production de vapeur sera faible , et la machine s'arrêtera dès qu'elle aura dépensé la quantité de vapeur accumulée dans la chaudière au moment du départ. De là résulte , i°. qu'il faut calculer le poids que doit traîner la machine de manière qu'elle puisse marcher avec une vitesse suffisante , 2°. qu'il est avantageux d'avoir des cylindres larges et courts ; car alors les jets de vapeur dans la cheminée sont plus fréquens , puisqu'ils correspondent à chaque pulsation du piston.

Pour mettre la machine en action , on commence par chauffer la chaudière avec du charbon mêlé de bois, de manière à exciter un feu vif

l86 MANUEL DU CONSTRUCTEUR

qui amène la température de l'eau au-dessus de i oo°, et produise assez de vapeur pour que la machine puisse traîner son propre poids. Dès que le machiniste est arrivé à ce point , U fait partir la machine et la promène seule, La vapeur en. tre dans les cylindres, en sort, et excite peu à peu un courant d'air rapide dan6 la cheminée. On jette du coke dans le foyer; il s'allume, et la température s'élève dans la chaudière. La vapeur est produite en plus grande quantité et à une plus haute pression \ elle produit donc un effet plus énergique 9 et la machine s'accélère. Peu k peu l'eau parvient k i5o ou \&o Q 9 Gt la chaudière se trouve remplie d'une quantité suffisante de vapeur à la pression demandée, Alors la soupape se soulève, et la machine vient chercher son convoi. On remplit d'eau sou réservoir, s'il en a perdu une certaine quantité dans cet essai préparatoire , et la machine est prête à oartir. 11 faut ordinairement chauffer la chaudière pendant une heure ou une heure *et demi , pour xjue la température a'éiève ôuffisamment et que la vapeur arrive k 4 atmosphères.

On «a employé , sur le chemin <de Saint- Étienne à Lyon, une autne méthode de ventilation qu'il peut «être utile de décrire , /quoiqu'elle soit généralement remplacée

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d'bui par J'injection de la vapeur dans la che* minée. Ce moyen consistait à placer, sur le fourgon attaché à la suite de la machine , un ventilateur mis en action par des courroies passant sur une grande poulie fixée a une roue du fourgon. Ce wntilateur eût pu être un cylindre soufflant , mais on wait trouvé plus bjmplç dVdppter des ailes sgfnblables à celles 4u mp^Un k Vjanoer le h\é. Sur chaque côté 4tf fourgçn 09 ayatt éuWi jipe caisse oWongl^e e& planchas , 4ans laqjaeile tournait une ivpue 4 quatre palettes qui aspirait l'air par h £e#jtre de caisse , et le refoulait dans un induit 4e £W*' #w partit du ventilâtes et afcçutjssaU atp^sfcpjis 4# foyer. Cette disposition pr^^e/ît^it FijjcQpvcpicnt d'exiger une <C£rtaipe quantité 4e force motrice. De plus , Jy€£ ^oncjuitsen cuir et les çourjioi es exigeaient mi entretien assez coûteux.

frais de *r*#iw avec % jpftç&ne? Joçomotiyes.

« * On conçoit <j.ùe les frais 4e traction avec les jnacjbiqjes lpçppio&ves variçQt sensiblement, suivant la yitessç qv'on jijge convenable de dopper.aux transports. Sil'on veut s'^tmndre à des vitesses considérables , aipsi qu'ay ,cberoip de Manchester à JLiverpool , il en sera de chaque machine emplp^e cpwwe dVn chçyaJ

l88 MANUEL DU CONSTRUCTEUR

de course : elle ne pourra mener qu'un poids assez faible proportionnellement à sa force absolue, et elle se fatiguera promptement ; les joints de ses diverses parties se lâcheront , et

parois du foyer et les tuyaux de la chaudière. De là il suit que , pour assurer un service régulier avec cette grande vitesse, il faudra un nombre considérable de machines. Nous laisserons de côté pour le moment le cas de ces grandes vitesses , qui ne sont applicables utilement qu'au transport des voyageurs , et iious supposerons que les machines doivent uniquement conduire des chariots chargés de marchandises , avec une vitesse de 10 à 1 1,000 mètres à l'heure , vitesse conforme à celle qu'elles ont sur te chemin de Darlington et sur celui de Saint-Etienne à Lyon, et au moins suffisante pour le transport de toute espèce de marchandises pesantes.

Le poids des machines , telles qu'on les con« struit actuellement, varie de 5 à 7,000 kilog. Il faut ajouter à ce poids 3,ooo kilog. environ pour le fourgon qui la suit , chargé d'eau et de charbon. Ainsi , on peut compter sur 9 tonneaux environ pour l'ensemble' du fourgon et de la machine avec son eau dans la chaudière. Avant de se mettre en mouvement , la machine doit vaincre le

dû à son poids , ou tonn. = 45 kil. ; de plus si elle se meut sur une pente ascendante, une portion de ce poids viendra créer un résistance qui sera

Pour i mill. par mètre. 9 kil.

Ainsi, sur une pente de 5 mill. par mètre , la résistance que la machine devra vaincre pour se mouvoir elle-même sera double de la résistance qui résulte de Faction de son propre poids sur les essieux. Cette résistance sera triple à 10 mill. par mètre, et quadruple à i5. Indépendamment de la moindre adhérence des jantes sur un rail incliné, une quantité notable de la force des machines locomotives se trouve donc employée à remonter leur propre poids au-delà d'une certaine limite de pente , de sorte qu'à mesure que la pente augmente , on ne peut utiliser qu'une portion d'autant moindre de leur force.

Machines sur un chemin de fer horizontal.

— Sur une partie du chemin de fer de Saint- Etienne à Lyon , dont la pente est de \ milli-

igQ MANUEL DU CONSTRUCTEUR

mètre par mètre en montant, une machine, pçgant 9 tonnes avec son fourgon , entraîne 10 waggons chargés , soit 4<> tonneaux à raison de 1 1 ,000 à l'heure , ou de trois mètres par se«conde environ. Elle parcourt avec cette charge 18 kilomètres, ramène des chariots vides , et fait en tout trois voyages complets , aller et retour, dans sa journée.

Frott. de la machine 9.000 k. Xo. oo5 . . . 45t. 00

Frott. de 10 waggons =40 tonnes . 40000 k. Xo. oo5 . . . 200 00

Poids décomposé de la machine. 9.000 k* X °»0Po5 ... 4 §0

Poids décomposé des waggons. . 40 000 k. Xo.ooo5 ... 20 00

Total. . . 269k. 5o

Ce poids , entraîné avec une vitesse de 3 m t par 1", représente un effet de 8o8,5kil, à i w . par 1", ce qui correspond à la force de 11 chevaux environ» Cependant la machine produit à l'heure de 6 à 700 U). de vapeur, quantité qui , dans les machines fixes , représenterait au moins une force de 20 chevaux. Mais il faut observer que )a ligne que parcourent les machine» n'est pais régulière

dans sa pente ; car, sur une longueur de 1,000 mètres environ, elle offre une pente ascendante de 2 mm . par mètre, ce qui augmente en ce point la résistance jusqu'à 343 kil. En outre il faut remarquer que les difficultés du terrain n'ont pas permis d'établir toujours le tracé suivant des lignes droites ou au moins des courbes très -étendues. Il existe sur cette ligne beaucoup de courbes, et plusieurs n'ont pas plus de 5oo mètres de rayon. C'est là une cause de frottement extrêmement sensible , comme nous l'avons vu* Enfin , en général > dans udé machine mobile , le rapport de l'effet produit à l'intensité de la force est moindre que dans les machines fixes, et, cette observation peut s'appliquer surtout aux machines de ce chemin qui sont loin d'être parfaites, comme construction.

„ Sur le chemin de Manchester à Liverpool , la pente peut être considérée comme sensiblement horizontale, à l'exception de la hauteur appelée le Rain-Hill, qui exige une machine de renfort. Sur le reste de la ligne * les plus fortes inclinaisons vont au plus jusqu'à ou

i* ,m ,25 par mètre de pente. D'après le ie* levé des comptes de ce chemin, dont on donnera un extrait à la fin de cet ouvrage , les machines conduisent ordinairement 454onnes

de marchandises, ce qui correspond à 70 tonnes environ, parce que les chariots pèsent plus et sont moins chargés qu'au chemin de Lyon.

Elles font en deux heures le trajet de Liverpool à Manchester, distance 48 kil. Leur vitesse est donc de 7 mètres par 1".

La résistance entraînée à 7 mètres par seconde se compose ainsi :

Frottement delà machine, 9X0.005. . 45k. 00 Id. de 70 tonnes à 0.004 P ar ton " nés , au lieu de o.oo5 comme précédemment, à cause des petits essieux employés sur ce chemin. ( Voir page 5 1. ) .... 280 00 Pente} mill. moyennement. . . Machinq. 4 5o Poids décomposé Waggons. 35 00

Total. • . 364k. 5o

L'effet de ces machines est donc bien supérieur à celui des machines de Lyon , et cet avantage . tient en partie à la meilleure construction dés machines anglaises, qui sont extrêmement soiguées. De plus , le chemin de Liverpool présente de nombreuses lignes droites et de grands développemens dans ses courbes , circonstances qui réduisent considérablement les difficultés opposées dans la marche par le frottement latéral , et qui permettent aux

machines de profiter largement de l'effet de la vitesse acquise. Suivant les Revues anglaises,

DE CHEMINS DE FER. ig'5

les machines de Liverpool ont traîné souvent des charges beaucoup plus considérables que celles que nous venons d'indiquer. Ainsi la Revue d'Edimbourg (octobre 1882) rapporte qu'une machine a conduit 100 tonneaux en i h . et ~ de Liverpool à Manchester, et depuis, l'on cite de nouvelles machines qui auraient conduit jusqu'à \/±o tonnes. Mais pour évaluer l'effet utile de ces machines , il est plus exact de prendre leur travail moyen que le cas d'une exertion extraordinaire de force qui a pu être suivie de plusieurs jours de réparation.

Au chemin de fer de Saint-Etienne à Lyon, et sur la portion de ligne que nous avons prise pour exemple , l'entretien journalier d'une machine locomotive est composé comme il suit •

Intérêt de 12.000 fr. prix de la machine à

5 |, 600 f. par an , soit par jour 1 f. 50 c.

400 kil. de coke par voyage , le coke à ^5 c.

les 100 kil. pour 3 voyages par jour. . . 9 00

Machiniste et chauffeur 6 60

Eau d'alimentation dans les châteaux d'eau; prix du pompage à 3o cent, par machine et par château-d'eau; il faut compter deux reprises d'eau sur la distance et

pour trois voyages. . . * 3 60

Huile , graisse. 2 00

Menues réparations journalières , hors de l'atelier de réparation 3 00

Ig4 MANUEL DtJ CONSTRUCTEUR

Grosses réparations annuelles.

Savoir : Chaudières , tuyaux ,

pompe alimentaire. . 800

Essieux , ressorts , boîtes 3oo

Coffre du foyer , barreaux . . . 600

Roues et bandages en fer * . 5oo

Usure des pistons , pièces de mouvement. . 4 00

2600 soit 7 m

Il faut compter au moins que de deux machines une sera en réparation. Ainsi pour la machine en activité, il faut doubler Tintérêt du capital de construction \ ce qui fera. .•..>....«,.*. t 70

Entretien des ateliers et outils de répara* tion, appointemens de l'ingénieur mécanicien qui surveille les réparations. . 2 18

Total. . . 37 f 00 c.

Une'machine qui coûte ce prix, transporte par jour 90 tonnes à 18 kil. , ce qui fait environ o f .o22 c . par kilomètre et par tonne.

Au chemin de Liverpool à Manchester, il, résulte du dernier rapport ( Voir à la fin de l'ouvrage ) que chaque voyage de machines, avec 45 tonnes en moyenne, coûte 60 ft\, qui sont détaillés comme il sijit \

Achat et transport do coke , . iaf. 70

Chargeurs de coke et fourniture d'eau. . • 1 54 Graisse, huile, chanvre pour les pistons. . 3 70 Tuyaux en cuivre, en laiton, fers et chaudronnerie i5 00

Ouvriers employés aux réparations à l'atelier. ..... 18 71

Machinistes et chauffeurs 4 o5

Réparations hors des ateliers 4 a 9

Total. . . 60 f. 00 c.

Pour avoir les mêmes données que dans le compte précédent , il faut ajouter à ce chiffre l'intérêt de toutes les machines employées au service de ce chemin. Elles sont au nombre de 34, et représentent un capital de 58o,ooo fr., L'intérêt à 5 de cette somme forme 29,000 fr., et doit être réparti sur 5,5oo voyages, nombre de voyages d'un semestre ( voir à la fin de l'ouvrage), ce qui donne par voyage 5 fr. 27 c. Ainsi, il en coûte à la compagnie 65 fr. 27 c. pour transporter avec une machine 45 tonnes de Liverpooi k Manchester, sur une distance de 48 kil.; ce qui revient à une dépense de o*«, o3opar kilomètre pour une tonne transportée. Il faut observer toutefois que dans ce chiffre se trouve compris l'excédant de dépense nécessaire pour monter le Rainhill, qui exige, comme nous l'avons dit, une machine de renfort; de sorte que le chiff re par kilomètre et par tonne doit être réduit au moins à 2 e . 76 en plaine. Ajoutons

dby

que ces machines vont avec une très-grande rapidité et que les prix de main-d'œuvre et de fabrication sont généralement plus élevés en Angleterre qu'en France.

En moyenne , on pourra compter que sur un chemin de fer sensiblement horizontal , dans des localités où le combustible sera à bas prix , et dans l'hypothèse où le transport principal de marchandises est dirigé dans un seul sens , le prix des transports par les machines locomotives reviendra en France à 2,2 c. par kilomètre et par tonne. Dans les mêmes circonstances, et le retour se faisant toujours à vide , le prix par les chevaux revient à près de 5 centimes par kilomètre et par tonne. Ainsi, il y a économie de moitié en faveur des machines locomotives.

Dans ces calculs , nous ne faisons pas entrer comme élément la réduction dans le nombre des waggons nécessaires au service produite par la vitesse des machines, et d'un autre côté , nous négligeons la plus grande usure des waggons par cette rapidité de transport. Ces deux quantités étant assez difficiles à évaluer exactement , nous les regarderons comme se faisant sensiblement compensation l'une et l'autre.

Si les retours se faisaient à charge comme les allées, le prix du transport par kilomètre et par tonne diminuerait nécessairement ; mais

il ne se réduirait pas tout à fait à moitié du prix indiqué plus haut , parce qu'alors les machines seraient plus fatiguées. Il en serait de même du service des chevaux , ils seraient obligés de faire un plus grand effort au retour, et conséquemment le prix du transport , en les employant, ne se réduirait pas à moitié de 5 centimes. Mais, en définitive, l'avantage serait encore plus sensible en faveur des machines , car leur service ne coûterait guères plus de i c ,75 par kil. et par tonne.

Machines locomotives sur une pente de 6 millimètres par mètre. — Je choisirai cette pente de 6 millimètres , parce que c'est à ce taux que l'on peut compter sur la descente régulière des waggons par l'action seule de la pesanteur , tandis que sur des pentes plus faibles , les courbes les retardent trop facilement. Lorsque les waggons descendent ainsi en vertu de leur poids, l'emploi des moteurs se trouva limité à la remonte.

Pour avoir des données semblables dans nos calculs , je supposerai toujours que le frottement des waggons est égal à 7— du poids , et non à — comme on l'évalue avec les petits" essieux. En effet la valeur 7— se rapproche plus de la résistance moyenne éprouvée réellement par le waggon, avec toutes les circonstances accidentelles qui peuvent entraver sa

marche dans les courbes ou qui rendent la surface des rails moins propre au mouvement.

Au chemin de fer de Saint-Etienne à Lyon, il existe une longueur de i4 kilomètre» sur cette inclinaison de 6 mill. par mètre, et elle est parcourue par des machines et des chevaux employés concurremment à la remonte de

Wag&ons.

Chaque machine remonte 20 waggons vides, et fait trois voyages. — Total , 60 par jour. Cet effort est conforme à l'évaluation que nous avons donnée pour la fprce de ce* machines ; car nous avons :

Frott. de la machine. . . . 9t.X°0° 5 • • 5 $5 k. Frott. de 20 waggons à

ïoook. Tun *20t.Xo.oo5 ... 100

Pente Machines. 9t.Xo.006 ... 54

Waggons. Mt X 0*006 . . . i%o

Total. . . 3i6k.

Cet effort est un peu moins grand que celui dont la machine était capable sur la pente horizontale , et qui était représenté par une résistance de 343 kilogrammes , entraînée avec une vitesse de 3 m . par

nombreuses que présente cette deuxième portion de la ligne su 'liront pour expliquer la différence apparente des deux résultats.

Nous avons donc par joui- 60 waggon* xe-

m CUBMIHS D£ FJS1U I99

montes par chaque machine à 1 4 kilomètres, mais nous porterons la dépense des machines à4ofr. au lieu de 37 fi%, parce que les machines se dérangent beaucoup plus en agissant sur une pente qu'en terrain plat ; ce qui tient à ce que , sur une pente , leur force doit être employée d'une manière continue ; tandis qu'en terrain plat, elles profitent beaucoup de l'effet de la vitesse acquise.

60 waggoos , multipliés par i4 kilomètres , font S4° à un kilomètre. En divisant 4o fr, pur ce «ombre, fe pm 4'un waggon «monté k 1 kiL revient à o f ,o47-

Sur cette pente un eheyal remonte 5 waggonsdans sa journée. Il faudrait donc 12 chevaux pour les 60 waggons. Chaque cheval coûtant 5 fi\ , le prix du waggou remonté à un kilomètre revient à 0^07. Ainsi , les machines ont encore un avantage sensible sur les chevaux.

Remarquons toutefois que , pour que la machine puisse faire ainsi trois voyages en remonte sans perdre de temps , il faut qu'elle ait beaucoup de facilité pour se dégager aux points de chargement où elle doit laisser un convoi et en reprendre un autre,. S'il arrive quelque accident qui entrave le retour de la machine , elle ne peut plus faire trois voyages. Les chevaux ont l'avantage de conduire mieux les wa^gons au point voulu pour les charge-

mens, et ils se dégagent aisément des embarras de ces portions de lignes qui présentent gé néralement beaucoup d'encombrement.

Si l'on suppose des chargemens en remonte, chaque machine ne pourra remonter que 6 waggons chargés au plus par voyage , ou 18 dans sa journée. Ainsi, si la remonte était moitié delà descente, il faudrait un nombre considérable de machines, semblables à celles du chemin de Lyon ; mais ces machines sont certainement au-dessous de celles de Liverpool.

Machines sur des pentes de 10 millimètres, par mètre. — À ce taux de pente, la partie du poids de la machine, décomposée suivant la pente, devient très- sensible.

En prenant 34o kil. pour la résistance qu'une machine peut vaincre, avec sa vitesse ordinaire, on aura sur une pente de 10 millimètres:

Frott. delà machine. . . . 9t.X0.006 ...

Poids de la machine 9 t. X0.010 ... 90

Total. . . i35k.

A déduire de 340

Reste. . . ao5k.

Sur cette pente , la résistance d'un waggon vide est égal à

Frott. du waggon. . . . 1000 x o.oo5 ... 5 k. Poids décomposé 1000 k- X 0.010 ... 10

Total. . . t 5k.

DE CHEMINS DE FEli. 201

^1 = i3 waggons environ. C'est donc la charge que pourrait avoir la machine. Or sa dépense doit être évaluée à 45 fr. au moins par jour , à cause de l'excédant de pente , et de plus, comme il est impossible delà laisser s' accélérer à la descente dans la crainte des accidens , on doit réduire son travail à

3o kilomètres en montée.

3o kilomètres en descente.

Elle montera donc par jour i3 waggons à 3o kil. pour 45 fr. , ce qui fait i i c .6o pour un waggon remonté à un kilomètre.

Sur cette même pente, un cheval exerçant un effort de 6o kil. pourra mener 4 waggons. Mais 4 waggons seraient dans ce cas une charge trop forte pour un travail continu , et . pour nous rapprocher de la réalité , il faudra compter sept waggons pour deux chevaux , par ce que ceux-ci , comme la machine, sont fatigués par l'excédant de pente. II faudra deux relais pour faire les 3o kilomètres, et pour mener i4 waggons vides , il faudra 8 chevaux à 5 fr. l'un ; ce qui fera 4o fr., et donnera 9 cent - 5. pour le prix d'un waggon remonté à un kilomètre.

Ainsi il y aura par kilomètre et par waggon vide ou par tonne de remonte , 2<\ io par faveur de l'emploi des chevaux ; mais aussi on

Digit

doit admettre que les nouvelles machines pourront exercer un effet plus puissant.

Au-dessus de 10 mill. par mètre commence la possibilité d'appliquer avec avantage les machines stationnâmes; mais cet avantage n'est bien réel que vers i5 millimètres par mètre. On peut même regarder cette pente comme une limite obligée ; car, au-dessous, si la ligne n'est pas presque droite, il suffira d'une pluie qui aura sali les rails, ou d'un peu de neige pour que les chariots descendans ne puissent entraîner le câble déroulé par la machine derrière eux ; ou bien il faudra que les convois soient très-considérables , ce qui entravera le service. Sur certains plans peu inclinés, dans les temps froids , quand l'huile ou la graisse se gèle clans les boîtes , il faut atteler un cheval en avant pour aider la descente du câble que les waggons ne peuvent plus entraîner. ( Wood, page 21a.)

Observons qu'il faut toujours admettre que le tonnage sera assez considérable pour couvrir l'achat et l'établissement coûteux des machines stationnaires.

Pour apprécier rapidement leur avantage sur les machines locomotives pour les pentes un peu fortes, telles queo^.orô, rappelonsnous que la résistance due au frottement du câble est environ V T de son poids , et supposons le convoi de 16 waggons ou de 16 tonnes vides tout compris.

DE CHEMIiNS DE FER. 203

— La résistance du convoi de waggons sera :

Frottement 16 t. X o oo5 = 80 k.

Pente . 16 1. X o.oi5 = 240

Total. . . 3-20 k.

Supposons que la longueur du relai desservi par la machine fixe soit de 3,ooo mètres , et que le convoi soit entraîné avec une vitesse de 3 mètres par 1", comme nous avons calculé précédemment ; il faudra un câble pesant un kil.

par mètre , ou en tout 3,ooo kil.

Résistance due au frottement du câble. . . . a5o Plus pour son poids décomposé suivant la pente. 4^

Total. . . 295

Ce nombre de ag5 kil. représentera la portion de résistance provenant du transport du moteur.

Si Ton emploie des machines locomotives , avec leur force de 34o kilog. élevée à 3 m . par i" t il en faudra deux pour remonter ce convoi.

Car une machine perdra :

Frottement

Poids , 9 t* Xo*oi5. •••• • • • i35

Total. . . 180 A déduire de 340

Reste. « . 160

Et comme un chariot ou une tonne représentera ici une résistance de 20 kil., chaque machine n'en pourra monter que 8, et fera 20 voyages. Donc, pour les 16, il faudra deux machines qui donneraient 36o kilogrammes pour la résistance due au transport du moteur, et ce nombre est supérieur à celui que donne la résistance du câble.

Supposons qu'on doive remonter par jour 3oo wa^gons vides ; d'après le compte présenté page i34, les frais de la machine fixe monteront à 70 fr. environ par jour ? ainsi le prix de la remonte des chariots sera environ 7 centimes par kilomètre. Avec les machines locomotives^ chacune ne pouvant faire que 10 voyages complets dans sa journée de 60 kilomètres, remonterait 80 waggons. Ainsi , pour les 3oo, il faudrait

4 machines qui, kfo fr. Tune, coûteraient i6ofr. par jour ; le prix du waggon remonté irait donc à 53 cent, pour la distance entière, ou à 17 c. par kilomètre.

Les chevaux pourraient remonter 3 chariots chacun , en faisant 5 voyages par jour au plus. Chaque cheval mènerait donc i5 chariots pour

5 fr. , ce qui fait encore 33 c. par chariot pour la distance entière , ou ne. par kilomètre et par waggon. Mais ici les chevaux iraient trop lentement , et on serait peut-être obligé de les réduire a deux chariots { par cheval.

Ainsi, en résumé , en supposant un tonnage suffisant pour payer les frais de construction des moteurs mécaniques , les divers moteurs peuvent être ainsi classés, suivant les diverses pentes .

Les machines locomotives devront être

employées depuis, .zéro pente, jusqu'à 8 ou iomill. Les chevaux depuis 1 . . 8à iomill. jusqu'au ou i5 Les machines fixes, de 12 ou 1 5 milL aux pentes supérieures.

Mais cette conclusion générale demande quelques observations importantes.

Nous avons vu plus haut l'encombrement et l'incertitude qu'apporte dans le service l'établissement de plusieurs relais successifs de machines stationnâmes. Delà on doit conclure qu'il faut regarder l'emploi de ce moteur comme une nécessité pour un cas particulier , et qu'il faut éviter autant que possible les plans inclinés , où il devient indispensable. Observons de plus que les machines locomotives sont encore dans l'enfance , puisque l'attention des constructions habiles ne s'est fixée sur elles qu'en i83o. On est bien parvenu à produire 6 à 700 kilogrammes de vapeur par heure, et même plus :

mais une grande partie de cette quantité de vapeur n'agit qu'imparfaitement , puisque , dans les machines ordinaires, une production

206 MANUEL DU C0N6TRUGTEUR

semblable correspond à une force de vingt a vingt-cinq chevaux. Déjà, on est arrivé à des excitions singulières de force sur le chemin de Manchester» mais les effets remarquables qu'on a ainsi produits entraînent de grands frais de réparation. Toutefois l'avenir est devant nous, et sans aucun doute , l'émulation vivement excitée des constructeurs perfectionnera avant peu les machines locomotives , et parviendra à les rendre capables d'exercer leur action avec utilité, même sur des pentes de îoetde i5 millimètres par mètre (i).

(i) Des machines mieux construites , essayées dernièrement sur la partie du chemin de Saint-Étienne à Lyon , qui présente 14 millimètres par mètre de pente, y ont remonté i5 chariots vides , à raison de 3 mètres par seconde. On peut conclure de ces essais qu elles pourront faire sur cette pente un service régulier de 12 waggons vides à chaque remonte. Avec i5 waggons, on a :

Résistance des i5 waggons. , l5t »X*j^-=285

Résistance de la machine. . . iQt.X — — 17 *

Ce chiffre correspond à la résistance la plus considérable qu aient pu entraîner jusqu'ici les meilleures machines de Liverpool. Mais elles entraînent cette résistance , en faisant sept mètres par seconde*