TROISIÈME PARTIE

Expériences faites au moyen du frein de M. Prony , sur les turbines hydrauliques, objets de ce mémoire.

31. Après avoir successivement parcouru la théorie et la description de ces turbines , nous voici arrivés au point principal d’après lequel on peut juger si la question proposée est résolue.

Tout ce qui a été dit précédemment resterait sans intérêt si les résultats obtenus et consignés ci-après n’offraient pas •un avantage marqué sur ceux des roues horizontales ordinaires , aussi désignées par quelques personnes sous le noni des turbines.

Les premières expériences faites sur une roue de cette espèce sont attestées par un procès-verbal de M. l’ingénieur des mines du département de la Haute-Saône.

Les résultats consignés dans ce procès-verbal, quoique conformes à ceux d’expériences précédentes , étaient trop saillants pour que je ne fusse pas curieux de les vérifier par de nouveaux essais faits avec soin.

Je fis donc établir en aval de la roue un barrage dont la crête était de niveau avec la surface de l’eau dans le bief supérieur;un peu en amont de ce barrage, une jauge graduée fixée contre la paroi du coursier devait indiquer la hauteur

delà lame d’eau qui coulait sur le barrage lorsque la turbine marchait. (Voy. fig. 2 , PI. 2 .)

Une roue à ailettes , très légère, tournant sur des pointes fines, était suspendue dans le coursier à la hauteur convenable pour mesurer la vitesse de Peau au milieu du courant

et à o,o4 environ de la surface; Taxe de la roue était placé perpendiculairement au coursier et vis-à-vis la jauge.

Les observations duraient deux , trois et quatre minutes , pendant lesquelles on comptait le nombre des tours de la roue à ailettes et celui des tours que la turbine effectuait dans le même instant.

On observait sur la jauge la hauteur à laquelle le niveau del’eau se maintenait dans le coursier en aval et la hauteur à laquelle elle s’établissait dans la huche ou réservoir d’amont A. La différence de ces deux niveaux donnait la hauteur de la chute.

On ôtait la charge appliquée au frein dont le rayon était constamment de i m ,325.

Le nombre des tours, divisé par celui des minutes indiquant la durée des observations , donnait la vitesse en tours par minute; ce nombre, multiplié par 3 m ,20, circonférence un peu plus grande que celle qui passerait par le milieu des ailes que nous avons regardée comme celle que décrivait le centre d’impulsion , donnait la vitesse de l’eau par minute. En divisant par 60 , on a trouvé la vitesse par seconde , et comme cette vitesse paraissait être , à peu de chose prés , la même jusque sur le barrage dont la crête était à o m ,ia3 au dessus du fond , et que je voulais admettre dans la roue uu petit retard occasioné parle frottement de son axe , je n’ai fait subir aucune réduction à la vitesse indiquée par la roue ; je l’ai prise pour vitesse moyenne; ce qui , certainement, donne une petite erreur au préjudice de la turbine.

La largeur constante du canal , multipliée par la hauteur variable de la lame d’eau coulant dans le canal au dessus du barrage , et le produit par la vitesse moyenne , calculé comme il a été dit, donnaient le volume, et par suite le poids de l’eau débitée par la roue , en une seconde.

Ce poids eu kilogrammes , multiplié par la hauteur de la chute, fournissait la quantité d'action dépensée.

D’un autre côté , le nombre de tours de la turbine et la charge du frein faisaient connaître l'effet utile produit ; la division de cet effet par la quantité d’action dépensée indique le rapport entre ces deux quantités , rapport qu’il était important de connaître.

C’est de cette manière qu’a été dressé le tableau suivant :

32. TABLEAU de quelques expériences faites en 1827 sur la turbine hydraulique établie aux usines de Pont-sur-l' Ognon.

33 . Une première remarque tjue l’on fait sur ces expériences , c’est que la roue immergée ou non immergée fournit à très peu près la même quantité relative d’effet utile.

On voit en effet , dans l’expérience n° 1 2 , oit la roue n’était pas immergée , que l’effet produit était 0,88 de l’effet théorique.

Dansrexpériencen°a 3 , la roue immergée deo, 5 1 aproduito,8o id. 2 6, id. o,a 5 à o, 3 o 0,87.

34 . Une autre observation remarquable , c’est que la chute restant la même et l’orifice d’écoulement étant constant , la dépense d’eau diminuait avec la vitesse de la turbine.

La hauteur de l’eau contre la jauge inférieure n’a pas varié , dans toutes les expériences , au delà de o m , 02 , et cependant la roue à ailettes a fait , lorsque la turbine tournait sans charge ou à peu près , environ le double des tours comptés quand la turbine était fortement chargée.

Je ne m’étendrai pas davantage sur ces expériences ; les nombres du tableau indiquent suffisamment que non seulement la turbine dont il s’agit fonctionne dans l’air avec un avantage plus grand que celui que l’on pourrait attendre de tout autre système, mais encore que cette roue étant exposée à la résistance du fluide dans laquelle elle est souvent immergée , l’effet supérieur qu’elle donne ne diminue qu’en raison de la chute et de la dépense d’eau.

35 . La seconde turbine que j’ai établie , représentée PI. 3 , n’a pas été essayée au frein ; il ne s’agissait pas ici de prouver au propriétaire pour qui elle a été construite combien elle rendait de la force dépensée , mais seulement de démontrer que pour produire le même effet elle usait moins d’eau que les autres roues, qu’elle tournait sous l’eau à

l’abri des gelées et des variations de niveau. A cet effet , la turbine fut placée sous la même chute d’eau qu’une roue à augets en dessus établie depuis quelques années , et faisant jouer , avec une vitesse convenable , des pistons de machines soufflantes , que ma turbine devait aussi faire agir comparativement.

On engrenait l’une et l’on dégrenait l’autre; les ouvertures de vanne étaient réglées de manière que la dépense fût la même dans les deux cas.

On faisait dans cet état marcher la roue à augets pendant un temps assez long, pour que son mouvement fût uniforme ; on comptait les coup de piston , et on engrenait la turbine après avoir dégrené l’autre roue; on la laissait marcher quelque temps et on comptait les coup de piston fournis.

Voici ce que l'on a remarqué :

Pour des quantités de vent au dessus de i3 à <4 mètres cubes pr minute, les deux roues pour le même effet employaient la même quantité d’action; car la turbine avait alors une vitesse et une ouverture de vanne trop petite.

Au contraire , à mesure que l’ouverture de la vanne et la vitesse augmentaient , on obtenait une plus grande quantité de vent, toutes choses égales d’ailleurs, avec la turbine qu’avec la roue à augets ; enfin , quand la roue fonctionnait sous l’infiuence des conditions de son établissement , son effet excédait notablement celui de la roue comprée , qui , d’ailleurs , était bien faite et en bon état ; celte roue , dont un ' bras seul pèse plus que ma turbine entière (qui ne pèse que 80 kilogrammes), n’est ps susceptible d’une force supérieure aux } de cette ptite roue : c’est ce que l’on a jugé par Xemaximumüe vent fourni alternativement pr l’une et l’autre

Pour démontrer la facilité avec laquelle elle fonctionnait

sous l’eau, nous l’immergeâmes de i m ,xo, elle continua non seulement à fournir le vent nécessaire, mais encore à faire tourner immergée la roue qui , sans charge et recevant toute l’eau qu’elle pouvait débiter, avait peine à prendre une vitesse moitié moindre , quoiqu’elle ne reçut plus d’eau par dessus lorsque la turbine la faisait tourner.

Je sais que ces expériences, si elles étaient isolées , ne convaincraient pas de la bonté de la machine , mais il fallait parleraux yeux d’un homme expérimenté jugeant mieux par des essais de ce genre qu’avec un frein dont il ne connaissait pas l’usage. Désirant démontrer par des nombres la supériorité de la turbine sur la roue généralement employées ; je lui proposai de la soumettre à l’essai aa frein avant de construire la grande qu’il me demandait ; mais sa conviction étant suffisamment formée au bout de quelques mois , il ne tarda pas à me charger de la construction de la grande turbine que je viens d’établir à Fraisans.