Notice sur les travaux scientifiques

Nouvel appareil de distribution à un seul tiroir, sans excentrique, à coulisse droite (1867).

Cet appareil emprunte son mouvement à la bielle motrice et à la crosse du piston; il imprime au tiroir un mouvement représenté par

dans laquelle A est une constante et B une quantité sensiblement proportionnelle à la distance du coulisseau au-dessus du milieu de la coulisse. L’avance linéaire y çst constante pour tous les degrés de détente. La coulisse est rectiligne. Présenté par M. Combes à l’Académie en 1867. Décrit dans le Bulletin de la Société des Ingénieurs civils de la

stante, beaucoup plus vite que le diagramme polaire de Zeuner. M. Deprez l’a matérialisé de plusieurs manières, en construisant des mécanismes de distribution très simples, dont les uns ne comportent qu’un excentrique et pas de coulisse, tandis queles autres, un peu plus complexes, permettent d’obtenir avec un seul tiroir une distribution satisfaisant à des conditions que les appareils à double tiroir paraissaient seuls capables de remplir (distribution elliptique); d’autres, enfin, n’ont ni excentrique ni coulisse.

Ces mécanismes ont été appliqués à un certain nombre de machines à vapeur,où ils ont donné de bons résultats économiques.Unemacliine locomotive de grande puissance, appartenant à la Compagnie du Nord et portant le n° a43o, a également été munie du mécanisme auquel M. Deprez a donné le nom de système elliptique. Elle a parcouru 3o ooo km , pendant lesquels l’économie réalisée sur les autres machines du même type a'dépassé no pour i oo, résultat attesté par les rapports officiels des ingénieurs de la Compagnie.

1871 à l’Académie par M. Combes. Il a été successivement perfectionné et modifié par M. Deprez, qui a fait à l’aide de cet instrument une série d’expériences sur les locomotives du chemin de fer du Nord, machines Crampton, Engerth, mixtes, machines express à roues couplées, dites a outrance, et machine aitdo, munie du système de distribution de

Instrument permettant d’obtenir, par une simple lecture, l’aire, le centre de gravité, le moment d’inertie d’unefigure plane ( 1871).

M. Deprez découvrit, en 1871, une méthode générale permettant de réaliser matériellement, sans employer d’autres organes que des engrenages ordinaires, un mouvement représenté par une équation algébrique de degré m. Cette méthode est fondée sur le développement de sin”*a; et cos'“a;..suivant une série dont les termes sont les sinus et les cosinus des multiples de x. Il montra que cette méthode permettait de résoudre immédiatement un grand nombre de problèmes de Cinématique pratique et l’appliqua aux mécanismes dont l’énumération suit :

i° Intégrateur ou inlégromètre. — Le problème de la mesure de l’intégrale fy m dx étant ramené à la construction d’une courbe dont les ordonnées sont proportionnelles à la puissance m des ordonnées d’une autre courbe et dont il ne reste plus qu’à mesurer l’aire, la méthode précédente s’applique immédiatement. M, Deprez imagina deux solutions, l’une constituant un instrument spécial qu’il nomme intégrome'tre et dans lequel se retrouvent des organes déjà employés dans le planimèlre d’Arnsler ( 1 ).

2 0 Transformateur. — Pour permettre aux personnes qui possèdent un planimètre polaire de l’utiliser, M. Deprez imagina le transforma-

teur, sorte de pantographe qui est composé de deux styles reliés entre eux par des engrenages. Si l’on décrit avec l’un d’eux une courbe fermée , le second trace une courbe dont l’aire est proportionnelle à //Va:.

3° Appareil à équilibre indifférent entre un ressort et un poids. — Si l’on désigne par y les chemins parcourus verticalement par un poids et par x les chemins correspondants décrits par un point lié à un ressort dont les allongements sont proportionnels aux forces, l’équation du travail virtuel sera

pd r =txdx,

f étant la force élastique pour un allongement égal à l’unité. En inté-

La constante peut être prise égale à zéro, et l’on voit que le problème est ramené à celui-ci : Faire décrire à un point des chemins proportionnels aux carrés des chemins parcourus par un autre point. 11 rentre donc dans la classe des questions que la méthode de M. Deprez permet de résoudre immédiatement. La solution pratique est fort simple; trouvée en 1871, elle est décrite dans le Traité de Mécanique de M. Collignon, paru en 1872 (t. II, p. 397). •>

4° Nouvelle suspension de voitures annulant complètement les cahots. — M. Deprez montra que la question de la suspension des voitures complètement exemples de cahots dépendait de la découverte d’un appareil à équilibre indifférent ou presque indifférent entre un poids et un ressort. Il n’eut qu’à appliquer le mécanisme précédent.

5° Régulateur de vitesse astatique; indicateur de vitesse. — Le problème du régulateur astatique dépend d’une équation du second degré. La méthode générale mène à une solution qui avait été trouvée déjà par Girard, en 1869, et qui comporte deux engrenages dans le rapport de 1 à a.

Le problème de l’indicateur de vitesse à force centrifuge a été posé par M. Deprez dans les termes suivants : Construire un pendule conique dans lequel les chemins parcourus par le manchon soient proportionnels à la vitesse angulaire. Cette question dépend d’une équation du quatrième degré, que la méthode de M. Deprez permet de résoudre au

moyen de quatre roues dentées quand l’appareil ne comporte aucun ressort et de deux roues quand on admet l’emploi de ressorts.

Recherches sur l’influence de la distribution sur le rendement économique des machines à vapeur (1871).

Dans le cours de ses recherches géométriques sur la distribution, M. Deprez avait imaginé, comme cela a été dit plus haut, deux classes d’appareils : les uns, d’une grande simplicité, imprimant au tiroir un mouvement représenté par l’équation

comme le font tous les appareils à coulisse; les autres (système elliptique, épicycloïdal, etc.) communiquant au tiroir un mouvement dont la loi est heaucoup plus compliquée, dans le but d’obtenir une ouverture et une fermeture rapides du tiroir, une faible compression et un faible échappement anticipé. Dans le système elliptique, par exemple, l’excentrique ou les excentriques qui mènent le tiroir sont animés d’un mouvement de rotation irrégulier, lié à celui de la manivelle motrice par la relation

«, et « étant les angles décrits respectivement à partir du point mort par l’arbre auxiliaire qui porte les excentriques et par la manivelle motrice. La distribution ainsi obtenue satisfait à toutes les conditions qui ont toujours été considérées comme étant celles qui permettent d’obtenir de la vapeur le rendement économique maximum. M. Deprez fut amené à se demander si les appareils à coulisse (qui, pour les admissions faibles, n’ouvrent les lumières que d’une très petite quantité, produisent de fortes compressions et des échappements anticipés considérables) avaient, au point de vue économique, une infériorité aussi notable que le croyaient presque tous les ingénieurs. Il fit à cet égard des recherches approfondies, desquelles résulta la conclusion que les appareils à double tiroir ou à mouvement de déclic n’ont aucune

supériorité appréciable sur les appareils à tiroir simple. Ce travail fut publié deux ans plus tard, en 1873. M. Deprez y démontre un théorème important, dont voici l’énoncé :

Dans une machine à vapeur, lorsque la détente est complète [c’està-dire poussée jusqu'à la pression atmosphérique) et que la compression dans les espaces libres ramène la vapeur contenue dans le cylindre à la pression de la chaudière, le rendement de la machine n’est influencé ni parles espaces libres ni par l’admission anticipée, quelle que soit la loi de détente, pourvu qu’elle soit identique à la loi de compression.

Ce théorème est démontré avec une grande simplicité et sans faire aucune hypothèse autre que celle de l’identité des lois de détente et de compression.

Mais, si les distributions par coulisse n’affectent pas notablement le rendement économique, elles diminuent, en revanche, d’une façon souvent considérable, le travail développé par tour. Il résultede là que, de deux machines ayant le même cylindre et munies l’une d’un système de distribution à coulisse, l’autre d'une distribution à tiroirs indépendants, la seconde pourra, à travail égal par tour, marcher à une détente plus élevée que la première et donner, par suite, un rendement économique plus considérable lorsque ce travail par tour sera exigé. C’est ce qui explique l’économie de près de 3o pour 100 réalisée par le système elliptique de M. Deprez sur une machine locomotive du chemin de fer du Nord.

Appareil destiné à enregistrer la loi des pressions des gaz de la poudre dans les bouches à feu (1872).. . mi

M. Deprez, ayant été mis en rapport avec le Service de l’inspection générale de l’artillerie de la marine, fut amené à proposer l’emploi de l’indicateur qu’il avait imaginé en 1869, pour les machines à vapeur, pour mesurer la pression des gaz de la poudre dans les canons. Il dut naturellement lui faire subir des modifications profondes, afin de le mettre à même de résister à l’intensité des forces mises en jeu et pour lui permettre de relever la courbe entière en un seul coup de canon.

tards dus à la désaimantation et à l’inertie de la plume a pu être réduite à de seconde, la vitesse de la plume au bout de ce temps si court dépassant 5“ par seconde.

Dans un autre type d’enregistreur analogue au système électromagnétique employé dans le télégraphe Hugues, les signaux sont produits par des fermetures de courant, et l’on aura une idée de la rapidité de leur fonctionnement quand on saura qu’il suffit, pour les faire agir, d’un courant de 3 él Daniel fermé pendant le temps nécessaire à une balle de carabine rayée pour franchir moins de o m ,oi.

A la suite de ces résultats, les enregistreurs de M. Deprez ont reçu un emploi de plus en plus général dans l’étude des phénomènes qui exigent une grande précision. Ils sont minutieusement décrits dans le Mémorial de l’Artillerie de la Marine et dans l’Ouvrage de M. le professeur Marey sur la Méthode graphique. Le dernier type n’a pas encore été publié.

Étude sur les régulateurs de vitesse. — Indicateurs de vitesse.

(Association française pour l'avancement des Sciences, sessions de 1873 et 1874.)

M. Deprez montra que la question de la régularisation de la vitesse des machines était loin d’être résolue par l’emploi des régulateurs isochrones ou astatiques, dans lesquels la question n’est traitée qu’au point de vue de l’équilibre statique. La seule condition qu’on leur impose, en effet, est celle-ci : faire en sorte qu’il y ait équilibre indifférent, dans toutes les positions possibles des boules, entre la force centrifuge et les forces auxiliaires qui les sollicitent et qui sont produites par des ressorts ou par des poids, lorsque la vitesse angulaire a une valeur déterminée.

On a imaginé un grand nombre de mécanismes remplissant cette condition; mais on a fini par s’apercevoir qu’elle n’assurait pas la régularité sur laquelle on comptait, parce que l’on avait oublié d’étudier de très près ce qui se passe quand l’équilibre vient à être rompu entre les forces motrices et les forces résistantes.

C’est là une des questions les plus difficiles de la Dynamique appliquée à l’étude des machines. M. Rolland a, le premier, abordé l’étude de cette question dans son. Mémoire sur les régulateurs. M. Deprez,

par d’autres considérations, arriva aux mêmes conclusions que M. Rolland et montra que toutes les classes de régulateurs peuvent assurer, dans certains cas particuliers, un mouvement uniforme, mais ne peuvent, au contraire, que condamner la machine à des oscillations perpétuelles quand les conditions particulières mentionnées ne sont pas remplies ('). Il fit connaître plusieurs indicateurs de vitesse, parmi lesquels on peut citer, l’ indicateur à lame de ressort et Yindicaleur à mouvement différentiel hélicoïdal.

Indicateur à lame de ressort. — Un ressort est soulevé à chaque tour d’une roue par une came. Il tombe sans vitesse initiale sur un arrêt qui provoque la rupture d’un courant électrique traversant le gros fil d’une bobine d’induction. Le fil induit est en relation avec un tube de Geissler entraîné par la rotation de la roue et devient lumineux chaque fois que le courant inducteur est rompu par la chute du ressort. L’angle que fait cette ligne lumineuse avec une droite fixe choisie convenablement est proportionnel à la vitesse, puisqu’il représente l’espace angulaire décrit par la roue pendant un temps égal à la durée de chute du ressort. Une pinnule permet de lire cet angle. Cet appareil très simple fonctionne parfaitement. Il peut devenir inscripteur si l’on fait frapper la lame de ressort sur un crayon appliqué contre un cylindre lié à la roue.

L’indicateur à mouvement différentiel hélicoïdal est une des applications d’un organe nouveau imaginé par M. Deprez pour représenter les fonctions exponentielles; il se compose d’un plateau animé d’un mouvement uniforme et entraînant par adhérence une roulette dont l’axe fileté tourne dans un écrou qui reçoit le mouvement de rotation dont il faut mesurer la vitesse. 11 est clair que la roulette ne peut rester à une distance constante du centre du plateau qu’à la condition d’être animée de la même vitesse angulaire que l’écrou; la vitesse relative de ces deux organes est alors nulle, et la roulette est animée d’un simple mouvement de rotation, non accompagné de translation suivant l’axe.

Si l’on désigne par <o, la vitesse uniforme connue du plateau, par u la vitesse angulaire à mesurer imprimée à l’écrou, par oc la distance du point de contact de la roulette au centre du plaleau et par r le rayon de la roulette, on a

La roulette se place donc d’elle-même à une distance du centre proportionnelle à la vitesse qu’il s’agit de mesurer ( 1 ).

Appareil permettant d’engendrer mécaniquement lafonctionlogarilhmique

Si l’on suppose que, dans l’indicateur différentiel qui vient d’être décrit, l’écrou soit fixe, la roulette va tourner en se vissant dans l’écrou, et la relation qui existe entre les chemins parcourus par son point de tangence sur le plateau et les angles décrits par le plateau est donnée par l’équation

dans laquelle oc et x„ désignent les distances actuelle et initiale du point de contact de la roulette au centre du plateau, c le pas de la vis à laquelle est liée la roulette, r le rayon de la roulette et « l’angle décrit par le plateau.

Si l’on fait entraîner par le plateau une seconde roulette pour laquelle les quantités œ, x 0 , c et r seront respectivement remplacées par y,

On a donc là un mécanisme très simple qui permet d'èngendrer la ' fonction a**, et par suite tous les termes d’un polynôme de degré m. Cet instrument a été décrit par M. Deprez, ainsi que les indicateurs de vitesse, au Congrès de l’Association française pour l’avancement des Sciences, dans sa session de Lille, en 1874.

Théorème, sur le choc des corps (18 j5).

M. Déprez a trouvé une construction graphique très simple qui donne immédiatement la grandeur et la direction de la vitesse de deux corps élastiques ou non, ou même d’élasticité imparfaite. Cette construction, fondée sur le théorème du mouvement du centre de gravité, remplace avantageusement les formules analytiques. Elle a été exposée au Congrès de l’Association française tenu à Nantes en 1875.

Invention d’un ensemble d’appareils permettant de relever à distance les diagrammes représentatifs du travail de la vapeur dans les cylindres des machines locomotives (1875).

Dans le cours de ses expériences sur les machines locomotives, Sl. Deprez avait été frappé de la difficulté de faire de bonnes observations, par suite de la situation très fatigante et quelquefois même dangereuse de l’expérimentateur. Il conçut alors l’idée de relever dans un wagon les diagrammes qui jusqu’alors avaient dû être pris directement sur les cylindres. Ses expériences et ses appareils de Balistique intérieure contenaient tous les éléments nécessaires pour résoudre la question. Il serait impossible de donner ici une idée, même superficielle, des méthodes et des appareils qu’il fut obligé d’imaginer. Mis en relation accidentellement avec l’ingénieur en chef de la Compagnie des chemins de fer de l’Est, il lui communiqua, ses idées, le rendit témoin des expériences et lui montra les appareils qui démontraient la possibilité du problème posé. Ce fut là le point de départ de la con-

Dynamomètre de traction (1876),

Cet appareil a pour but de remplacer les dynamomètres à ressort par un simple pendule monté sur des couteaux et armé d’une poulie sur laquelle s’enroule un ruban d’acier auquel est appliquée la force à mesurer. En un point quelconque de la tige du pendule est fixée une tige horizontale assez longue, à laquelle est attaché le crayon. Si l’on désigne par P le poids du pendule ramené à son centre de gravité, par « l’angle avec la verticale de la droite qui joint les couteaux au centre de gravité, par r et l le rayon de la poulie et la distance aux couteaux du point d’attache de la tige porte-crayon, et enfin par L la distance des couteaux au centre de gravité, on a, pour la valeur f de la force à mesurer,

maison a d’autre part, pour la valeur du déplacement x du crayon,

quantité proportionnelle à x.

Ainsi, dans cet appareil si simple, les chemins parcourus par le crayon sont rigoureusement proportionnels aux forces. De plus, la massede la lentille et sa distance au pointde suspension donnent au moment d’inertie une grande valeur et rendent l’instrument insensible aux petites variations accidentelles ou de caractère vibratoire de la force à mesurer. C’est là un avantage réel sur les appareils à ressort, et qui n’est pas acheté d’ailleurs au prix de l’exactitude des indications, comme on pourrait le croire d’abord (♦).* 1,

Appareils transmettant une vitesse constante malgré les variations de vitesse du moteur (1876).

Congrès de Clermont.

M. Deprez a réalisé deux sortes d’appareils de ce genre, l’un basé sur l’emploi d’un embrayage à friction et à force centrifuge, dans lequel la vitesse motrice doit toujours être supérieure à la vitesse transmise. Cet appareil est plus simple que le suivant, mais absorbe plus de force motrice, parce qu’il est, par son mode de fonctionnement même, soumis à des glissements voulus continuels.

Le second appareil imaginé par M. Deprez est basé sur l’emploi d’un organe nouveau, qu’il imagina également en 1876, et auquel il donna le nom de servo-moteur cinématique.

Servo-moteur cinématique.

Ce mécanisme a pour but de résoudre par des procédés purement, cinématiques le problème résolu par M. Farcot en employant la vapeur ou un fluide quelconque comprimé.

Il se compose d’un cylindre ou d’un plateau auquel un moteur communique un mouvement de rotation. Contre ce cylindre, que nous supposerons horizontal, est appliquée avec une pression considérable une roulette en acier à bords presque coupants, mais légèrement arrondis, dont l’axe de rotation est habituellement parallèle à l’axe du cylindre. Le montage de cette roulette est tel, que l’on peut la déplacer en ligne droite sur toute la longueur d’une génératrice du cylindre sans qu’elle cesse d’être entraînée par ce dernier. En outre, elle est montée comme les roulettes de fauteuil, e’est-à-dire mobile autour d’un axe vertical, avec cette différence toutefois, que cet axe vertical passe par le point de contact de la roulette avec le cylindre. Elle porte enfin une sorte de gouvernail semblable au gouvernail des petites voitures connues sous le nom de tricycles.

Cela posé, le cylindre étant animé d’un mouvement de rotation rapide, si l’on vient à imprimer au gouvernail un mouvement quelconque, la

teignant jij, et cela malgré toutes les variations possibles dans l’intensité du courant ou dans les résistances opposées au moteur.

Synchronisme électrique de deux mouvements de rotation ou d’un mouvement de rotation et d’un mouvement vibratoire (1878).

Société de Physique.

Si l’on supprime le commutateur d’un moteur de M. Deprez, et qu’on le remplace par deux frotteurs amenant simplement le courant dans les fils de la bobine, cette dernière prend une position d’équilibre vers laquelle elle revient avec une grande énergie si on l’en écarte ; si l’on vient alors à renverser le courant, la bobine prend une nouvelle position d’équilibre; si enfin les alternances de courant se suivent assez rapidement au moyen d’un commutateur que l’on fait tourner, la bobine prend un mouvement de rotation tel, que le nombre de demi-tours qu’elle accomplit dans une seconde est précisément égal au nombre d’alternances du courant. Le sens de cette rotation est d’ailleurs quelconque et dépend de l’impulsion initiale. Le synchronisme se maintient malgré les efforts moteurs ou résistants que l’on applique au moteur, entre certaines limites, bien entendu, et, si les alternances, au lieu d’être produites par un commutateur tournant, sont produites par un diapason, la bobine prend un mouvement de rotation tel, que le nombre de tours accomplis pendant une seconde est rigoureusement égal au nombre de périodes du diapason. Or, comme ce dernier est animé d’un mouvement tellement régulier qu’on peut le prendre pour étalon du temps, on voit que le mouvement de rotation du moteur sera d’une régularité qu’on ne peut atteindre par aucun autre moyen.

Nouveau synchronisme électrique entre deux mouvements de rotation (1879).

Société de Physique. — Académie des Sciences, 1880.

Le procédé de synchronisme décrit précédemment avait le défaut d’exiger une impulsion initiale et de ne pouvoir tourner qu’à la condi-

un circuit électrique et qui se manifeste soit sous forme de chaleur, soit sous forme de décomposition chimique, soit enfin sous forme de travail dans un moteur électrique. Il ramène la mesure de la quantité d’énergie à celle du produit des intensités de deux courants, et ce produit peut être obtenu, par une simple lecture, au moyen d’un appareil auquel M. Deprez a donné plusieurs formes différentes. Cet appareil fait connaître, par exemple, immédiatement, le nombre de chevaux-vapeur absorbé par une lampe électrique. Il n’a pas de précédent..

Théorème sur le rendement économique des moteurs électriques (1880).

M. Deprez établit un théorème fort simple qui permet d’évaluer immédiatement, et sans faire aucune mesure de travail ni aucune pesée de zinc, le rendement économique d’un moteur électrique. Il suffit, pour cela, d’un rhéostat et d’un galvanomètre. M. Deprez applique ce théorème au rendement des machines dynamo-électriques servant à transmettre a distance le travail d’un moteur et trouve qu’il peut être rendu indépendant de la distance. Il justifie ce résultat, paradoxal en apparence, par des faits parfaitement établis, relatifs au transport à distance de l’énergie chimique du courant.

Dans cette énumération, plusieurs travaux de M. Deprez ont été omis à dessein. Cependant il faut rappeler ici deux appareils, qui sont :

Accéléra graphe (1873-1874).

Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences, 1874.

Cet instrument donne la loi du mouvement d’un piston poussé par les gaz de la poudre et surmonté d’une lourde masse qui ralentit son mou-

vement. Il fait connaître la pression des gaz d’après l’accélération qu’ils impriment à la masse, d’où le nom ÿctccélërographe.

Tout l’appareil est placé sur la bouche à feu, et fonctionne parfaitement. Les premières courbes obtenues dans des conditions aussi extraordinaires ont été insérées aux Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences.

Chronographe électrique pour le service de l’artillerie de la marine.

Mémorial de l’Artillerie de la Marine.

Cet instrument, dû ù la collaboration de M11. Deprez et Sebert, est le résumé des recherches faites par M. Deprez sur l’enregistrement électrique jusqu’en 1876. Il permet de mesurer les intervalles de temps successifs employés par un projectile pour franchir l’àme d’un canon, avec une approximation d’environ franf-,, de seconde.

Il est actuellement au Dépôt des poudres.