HISTORIQUE; CLASSIFICATION DES APPAREILS À AIR COMPRIMÉ

Historique. — Depuis l'antiquité la plus reculée, l’homme ses! préoccupé de la solution de ce problème : « travailler sous l'eau. »

Les plongeurs peuvent le faire, mais ils n'arrivent jamais qu'à un bien mince résultat, et cela se conçoit si l'on réfléchit que les plongeurs capables de séjourner deux ou trois minutes au fond de l’eau sont excessivement rares. Il fallait donc recourir à des moyens artificiels permettant d'entretenir la respiration humaine à une profondeur quelconque.

Lorsqu'on renverse dans l’eau un verre vide, et qu'on cherche à l'enfoncer, l'air confiné ne peut s'échapper, il se comprime de telle sorte qu’il fasse équilibre à la pression de l’eau, et son volume varie conformément à la loi de Mariotte, c’est-à-dire que les volumes sont en raison inverse des pressions. Une atmosphère correspondant à la pression d’une colonne d'eau d'environ 40 mètres de hauteur, lorsque le verre sera descendu à 40 mètres au-dessous du niveau de l’eau, il ne sera plus qu'à moitié plein d’air; à 20 mètres de profondeur, l'air n’occupera plus que le tiers de son volume primitif. .

Au lieu d’un verre, supposez un grand vase, une sorte de baquet rénversé, qu'un homme se met sur la tête; cet homme pourra déscendre dans l’eau à une profondeur quelconque, théoriquement, pourvu qué le volume du vase ainsi que sa forme soient convenablement calculés.

Substituez au baquet un appareil plus vaste et plus résistant, avec des lentilles de verre enchâssées dans ses parois pour livrer passage à la

lumière, et vous aurez une chambre ou cloche, dans laquelle des ouvriers pourront séjourner et travailler.

Afin que l'ascension de l’eau à l’intérieur de la cloche soit peu considérable, on a soin de donner à l'appareil une forme évasée par le bas: de la sorte, les variations de volume sont relativement considérables pour une faible hauteur.

Tel est le principe général des cloches à plongeur de toutes dimensions; ce principe, signalé par Aristote, fut mis en pratique au moyen âge, notamment sur les côtes d'Espagne, et l'on arriva à retirer du fond de la mer des objets précieux engloutis par un naufrage. (On a tenté récemment une opération analogue pour le sauvetage de la riche cargaison des galions de Vigo, qui, depuis des années, repose au fond des eaux.)

Denys Papin, l'inventeur de la machine à vapeur, proposa d'employer l'air comprimé à conserver la flamme et à bâtir sous l’eau dans une cloche à plongeur. |

Au XVIT° siècle, sur les côtes d'Écosse, on se servit, au grand étonnement des populations, d'une cloche en bois remplie d'air sous laquelle un homme descendait au fond de la mer; cet homme pouvait à son gré rester dans la cloche, ou se couvrir la tête d’un capuchon rigide, communiquant sans cesse avec la cloche par un tube, et se promener aux environs.

Mais tous ces appareils ne permettaient point un séjour prolongé au fond des eaux; car l’air confiné devient rapidement irrespirable par suite de l'accumulation de l’acide carbonique. Dans une eau courante, une partie de ce gaz carbonique est entraînée par dissolution; néanmoins la proportion en est toujours trop forte, et il est nécessaire de renouveler l'air.

Au XVIII* siècle, on imagina d'opérer ce renouvellement au moyen de barriques étanches remplies d'air pur et lestées de manière à descendre en face du bord inférieur de la cloche; le plongeur les attirait à lui avec une gaffe, et en les ouvrant, recevait une nouvelle provision d'air.

En 1790, Smeaton substitua à ce système primitif celui des pompes à air qui, par un tuyau flexible, envoient dans la cloche autant d’air frais qu'on le veut, et à la pression nécessaire.

Sauf des modifications de détail, la cloche de Smeaton est encere celle que l’on emploie de nos jours.

Nous n'avons parlé jusqu'ici que des cloches mobiles à l’abri desquelles on peut travailler au fond des eaux, entouré d'une atmosphère d'air comprimé ; les grands travaux de fondation n'ont pas été exécutés avec ces appareils, mais à l’aide de tubes ou de caisses métalliques au milieu desquels des ouvriers, plongés dans l'air comprimé, pouvaient creuser le sol et maconner comme à l'air libre.

C’est vers 1830, à la suite de la construction par Brunel du tunnel sous la Tamise, que l'on vit apparaître les premiers tubes en métal pour la fondation de grands ouvrages.

On eut l’idée d'y faire le vide pour les enfoncer. Supposez un tubé ouvert par le bas et recouvert par en haut d’une calotte métallique, et

faites le vide à l'intérieur ; les matières terreuses sont aspirées de bas en haut, mais en même temps la pression atmosphérique (10 tonnes par mètre carré) presse le tube de haut en bas et le force à s'enfoncer. On enlève la calotte de temps en temps pour vider l’intérieur du tube et draguer les matières soulevées.

Bien que ce système n'ait point donné de mauvais résultats, on semble aujourd’hui l'avoir abandonné ; peut-être y reviendra-t-on. Il a un avantage sérieux, c'est que l'aspiration de l’eau désagrège le sol et le soulève en le perçant de nombreux canaux, et les dragages sont d’une exécution facile.

Ea 1841, M. Triger ayant à percer un puits de mine près de Chalonne, sur la Loire, devait traverser une couche de sable aquifère de plusieurs mètres de hauteur; il parvint à vaincre cette difficulté en constituant la paroi du puits avec un tube métallique fermé par en haut, à l’intérieur duquel on comprimait de l’air; cet air chassait l’eau et faisait équilibre à la pression hydrosiatique qui s’exerçait à la base du tube; des ouvriers pouvaient donc travailler à sec au fond du puits et creuser le sol. Une sorte d'écluse posée sur le tuyau, et communiquant à volonté soit avec l'atmosphère, soit avec le réservoir d'air comprimé, permettait aux ouvriers d'entrer dans le puits et d'enlever les déblais sans interrompre le travail.

En 1851, les Anglais eurent l’idée d'employer la méthode ingénieuse de M. Triger à la fondation du pont de Rochester, et Brunel en fit ensuite l’application au pont de Royal Albert.

L'invention était devenue pratique et elle se développa rapidement.

Quelques années après, il parut plus commode de substituer aux tubes à section circulaire des caissons à section rectangulaire de grandes dimensions, que l'on descendait par le même procédé que les tubes. La plus belle application en a été faite au pont de Kehl, sur le Rhin, par deux ingénieurs français : MM. Vuigner et Fleur-Saint-Denis.

Depuis lors, de nombreux perfectionnements de détail sont survenus; les fondations par caissons à air comprimé sont aujourd'hui un travail courant et le système est, dans bien des cas, plus économique que tout autre ; il offre, du reste, de tels avantages qu'il ne tardera pas à se généraliser de plus en plus.

Pour en finir avec la série des appareils à air comprimé, il nous reste à citer les scaphandres : le scaphandre est un vêtement imperméable et résistant réuni par un tube flexible à une pompe de compression qui y entrelient une provision d'air comprimé; un homme s'introduit dans ce vêtement et peut ainsi se mouvoir et travailler sous l'eau ; il va sans dire que le casque, dont sa tête est recouverte, porte des yeux de verre et qu'il peut de la sorte se guider au fond des eaux.

Cliussification des appareils à air comprimé. — De ces explications résulte une classification simple des appareils à air comprimé :

4° Fondations tubulaires à l'air comprimé.

2° Caissons à l'air comprimé.

3° Cloches et bateaux plongeurs.

4° Scaphandres.

C'est dans cet ordre que nous éludierons les appareils dont il s’agit et nous terminerons notre travail par les deux sections ci-après :

5° Précautions pour éviter les accidents dans l'air comprimé. 6° Appareils de compression.