S. III

Description de la machine à vapeur à rotation immédiate du bateau LA SURPRISE, de Baltimore.

Dans les machines que je viens de décrire, la vapeur donne au piston un mouvement de translation qu'il faut anéantir et diriger dans un sens opposé, chaque fois que le piston parvient à Tune des extrémités du cylindre. Si la résistance qu'on se propose de vaincre anéantissoit elle-même ce mouvement, le but seroit atteint, car toute la force produite auroit été employée utilement; mais comme les parties fixes du mécanisme y contribuent beaucoup, dans le plus grand nombre des applications de la machine à vapeur, une portion de la force motrice est perdue pour l'effet principal , et employée à détruire la machine.

Lorsqu'on a besoin de faire tourner des roues à aubes, des meules , &c. , il faut transformer le mouvement alternatif du piston en mouvement de rotation continu ; et de quelque moyen qu'on fasse usage, ce n'est jamais qu'aux dépens de la force motrice qu'on peut compliquer une machine.

M. Watt a long-temps employé l'engrenage ingénieux qu'il a nommé le soleil et la planète et qui est appelé la mouche dans plusieurs ouvrages français ; mais il paroît qu'il est revenu à l'usage d'un arbre coudé que le brevet d'invention d'un de ses compétiteurs le forçoit à éviter, et qui est maintenant généralement adopté. C'est en effet une disposition très -sage que d'attacher entre elles les pièces d'un système destiné à transmettre des efforts égaux à ceux de cent et de cent vingt chevaux, où la moindre variation dans les distances des pièces peut occasionner des chocs et des secousses qui usent et brisent promptement les machines. Les arbres coudés ne laissent pas cependant d'avoir plusieurs

inconvéniens, entre autres celui de rendre le mouvement irrégulier; et quoique l'on corrige en grande partie ce défaut par un volant d'un poids convenable , on ne s'est pas moins occupé de composer des machines qui puissent produire immédiatement un mouvement de rotation.

Il y a en Amérique, dans divers établissemens , des machines de ce genre qui paroissent réussir assez bien. Je vais exposer ce que j'ai appris de celles qui ont été exécutées par M. Stiles, de Baltimore , qui en a placé une de la force de soixante chevaux sur le bateau la Surprise.

Les figures 25, 26, 27, 28 et 29 ( pl. VII ) donnent une idée de cette machine. Les deux premières sont une élévation et un plan horizontal de la machine vue extérieurement. Les trois autres représentent l'intérieur sur une échelle double. Le cylindre G H dans lequel agit la vapeur est horizontal, son axe S [fig. 2j à 28) est le même que celui des roues à aubes. Ce cylindre est immobile; il est traversé par l'arbre S S des roues à aubes, et contient un second cylindre fixé sur cet arbre et garni de deux ailes courbes à charnières I et J, susceptibles, quand elles sont développées, de fermer entièrement le canal annulaire G H compris entre les deux cylindres ; et quand elles sont repliées, de se loger dans des entailles faites exprès dans ie cylindre intérieur, et d'en compléter exactement la surface. Une des ailes est dessinée à part dans la figure 29.

Un tuyau DD {Jig. 2f , 26 et 28) qui part de la chaudière amène la vapeur dans le canal annulaire GH; un autre DD' la conduit de ce canal au réfrigérant C' ( fig. 2j et 26 ).

Un massif LL [fig. 28 ) , placé entre les orifices de ces deux conduits, bouche totalement le haut du canal annulaire, et oblige la vapeur à passer par la partie inférieure. Ce massif est fixé au cylindre extérieur et n'empêche point le cylindre intérieur de tourner.

Lorsqu'une des ailes est développée et que la communication est établie entre la chaudière et le canal , la vapeur agissant sur la surface concave de l'aile I fait tourner le cylindre intérieur, qui entraîne avec lui les roues à aubes, et l'air et la vapeur qui se trouvent au-delà des ailes s'échappent par le tuyau D' du réfrigérant.

Une des ailes est toujours développée quand l'autre parvient à l'orifice D' de ce tuyau. Alors la vapeur comprise entre les deux ailes se dégage; l'aile qui vient de se développer mène à son tour; l'autre rencontre bientôt deux pièces en forme de coin u, u placées auprès du massif LL, lesquelles la forcent à se replier pour occuper l'entaille du cylindre intérieur et passer aisément sous le massif

On a fixé à chacune des ailes I , J , perpendiculairement à la charnière , deux secteurs t qui pénètrent dans le vide du cylindre • intérieur en traversant des mortaises garnies d'étoupe, qu'ils remplissent toujours parfaitement. Aussitôt que les ailes sont dégagées du massif, les secteurs t ou t' rencontrent des obstacles uu fixés aux plaques des bouts du cylindre extérieur. Ces obstacles résistant aux secteurs obligent les ailes à s'ouvrir. On peut changer la position de ces obstacles par le moyen de vis extérieures.

La vapeur ne s'oppose point aux mouvemens par lesquels les ailes s'ouvrent ou se replient , parce que la tension est la même des deux côtés des ailes lorsque ces mouvemens s'opèrent. Dans la machine du bateau la Surprise , on avoit d abord placé l'ouverture pour l'issue de la vapeur entre les deux pièces u, u qui forcent les ailes à se fermer; mais, par cette disposition, la vapeur s'opposoit au mouvement que ces deux pièces tendoient à déterminer : aujourd'hui les ailes atteignent cette ouverture. Avant de commencer à se replier, le vide (i) se fait des deux côtés, et il n'y a plus que les frottemens à vaincre.

( i ) Je parle comme s'il y avoit un condenseur, quoiqu'il n'y en ait pai ordinairement.

Ces frottemens éprouvent une réduction sensible si ion a le soin de donner au canal annulaire un peu moins de largeur auprès du cylindre extérieur qu'auprès du cylindre intérieur, afin que les aiJes soient légèrement trapézoïdales, et qu'à mesure qu'elles se replient leurs garnitures soient moins comprimées (i).

Les angles extérieurs des ailes sont un peu arrondis, et les plaques des bouts du cylindre conservent un petit filet ou congé qui détermine la position du cylindre et soutient les garnitures placées entre les brides.

Les ailes ( fig. zj, 28 h j# ) sont en cuivre. On a formé à chaque bout du métal un canal triangulaire [fig. 29 ) pour recevoir la garniture. Un semblable canal, creusé dans les bouts du cylindre intérieur, est destiné au même usage; et quand on serre les plaques de fond par le moyen des vis des brides, toutes les garnitures se trouvent pressées en même temps.

H y a aussi des garnitures dans les mortaises où passent les secteurs, et sous les viroles qui renforcent le passage de l'arbre. J'ai aperçu dans les échancrures où se logent les ailes, des pièces saillantes, qui sont probablement des vis pour serrer les garnitures des secteurs, ou des ressorts destinés à commencer le développement des ailes et à les faire presser contre le massif lorsqu'elles passent dessous.

Les garnitures du massif sont placées entre des lames métalliques, et sont serrées, à mesure que cela est nécessaire, par des vis dont les têtes sont en dehors de la machine. Avant de présenter les fonds du cylindre, on met une plaque de plomb sur les bouts du massif.

Les garnitures ne se renouvellent que tous les mois, et même celles de la machine qui est dans Ja fonderie de M. Stiles ne se changent que trois fois l'année.

( i ) On pourrait encore augmenter un peu le canal dam l'emplacement où le» mouvemeni particulier» des ailei ont lieu ; mail l'autre moyen e»t préférable.

La vapeur est employée à un assez haut degré de tension dans ces machines pour qu'elles puissent être considérées comme à haute pression et agir sans condenseur. Alors le tuyau pour l'issue de la vapeur traverse un réfrigérant C [fig. 2j et 2<f) dont l'eau, quand elle est échauffée, est employée à remplacer, dans la chaudière, celle qui se réduit en vapeur.

Une petite pompe horizontale / à piston plein, dont la tige jk tient à un excentrique M placé sur l'arbre principal S, prend, par un corps d'aspiration f', l'eau de la mer, ou du puits, et l'introduit dans le réfrigérant C par le tuyau supérieur / A l'autre bout de la pompe, elle retire, par un corps d'aspiration horizontal /', l'eau échauffée et la refoule dans la chaudière par un conduit courbe /. Un autre tuyau g ' et des robinets , tels que g, convenablement placés , permettent de suspendre l'introduction de l'eau dans la chaudière, et de la faire circuler dans le réfrigérant pour qu'elle s'échauffe autant que possible.

Selon M. Stiles , pour que la machine de la Surprise fût de la force de soixante chevaux, la tension de la vapeur devroit être quintuple de celle de l'atmosphère; mais, à cause des imperfections de la chaudière, la tension n'a jamais été portée plus haut que le triple ou le quadruple de la force de l'atmosphère, quoique les personnes qui ont des intérêts opposés aux siens prétendent qua cause des pertes de vapeur et des frottemens excessifs des garnitures , il est obligé de rendre la tension décuple de celle de l'atmosphère. La surface de la coupe du canal annulaire de cette machine n'est effectivement qu'environ le dixième de celle du cylindre des machines ordinaires de la force de soixante chevaux, mais si la vitesse est double, il paroîtroit qu'on pourroit obtenir le même résultat en ne portant la tension de la vapeur qu'à cinq fois celle de l'atmosphère.

Il faut remarquer qu'en laissant s'échapper la vapeur au même degré de tension qu'elle est entrée , on n'en tire pas autant de

parti que dans les machines de M. Evans , mais on obtient un mouvement plus régulier sans employer de volant. Si cette pièce, qui est indispensable dans les autres machines, étoit ajoutée à celles de M. Stilcs, on pourroit suspendre l'introduction de la vapeur comme dans celles de M. Evans , en augmentant convenablement les dimensions du canal annulaire.

Le diamètre intérieur du grand cylindre de la machine du bateau Li Surprise est de i m ,50.

L'intervalle entre les cylindres est de o m ,i$2; celui entre les plaques est de o m ,483. Le poids de cette machine est évalué à quatre ou cinq tonneaux.

Les chaudières sont placées sous l'appareil . il y en a trois dans chacune desquelles on fait le feu. Elles communiquent entre elles , et les cheminées, qui les traversent d'un bout à l'autre, se réunissent en une seule au-dessus du pont. Les trois chaudières contiennent ensemble sept tonneaux d'eau , et pèsent étant vides environ huit tonneaux.

Les roues ont 4 m »9 de diamètre ; elles portent douze aubes de i m ,8o de longueur sur environ o m ,6o de hauteur. Elles font ordinairement dix-huit tours par minute. On emploie quelquefois un levier pour commencer à les mettre en mouvement.

Le bateau a environ vingt-huit mètres de longueur, 4 m »88 de largeur et i m ,32 de tirant d'eau.

M. StiJes pense qu'un bateau de 3 3" l ,5 de longueur et de 6 m ,y de largeur seroit préférable.

On consomme vingt- deux stères de bois en seize heures , et quoique le bateau soit peu propre à la marche , on assure qu'il fait pendant ce temps des courses de plus de cent vingt milles nautiques, et qu'il gagnoit de vitesse tous les bateaux qui existoient en 1817a Baltimore.

On a fait à la machine de la Surprise, pendant l'hiver que j'ai passé aux États-Unis, des changemens et des réparations consi-

dérables; on commençoit à l'essayer lorsque je partis en 1820 : le bateau passa très - lentement devant Annapolis et finit par s'arrêter. Tout sembloit indiquer qu'il étoit arrivé quelque dérangement , mais qu'on esperoit y remédier sans retourner à Baltimore.

M. Stiles porte le prix de ses machines de la force de soixante chevaux, avec des chaudières en fer, à 66,000 francs; celui des machines de la force de trente chevaux , à 44»° 00 francs. Elles exigent encore moins de place que celles de M. Evans , par la simplicité du mécanisme ; elles conviennent beaucoup aux bateaux à vapeur , mais comme le succès dépend des détails d'exécution , il seroit plus convenable de s'en procurer une si elles continuent à réussir, et de profiter de l'expérience acquise, que de s'exposer à des dépenses considérables en se livrant à des essais.