DONNÉES PRINCIPALES

LBltTK.

MODÊBÉB.

Cornouailks.

Foyor ordinaire.

Combustible brûlé par heure et par eue val

Id. brûle par décimètre qtiarré de grille . .

Id. brûlé par m. q. de surface de chauffe

La section des cheminées e3t de 0 décim carré 30 à 0 décim. 35 par kilogramme de houille, pour les générateurs. Aux foyers d'Abainville, elle est de 0 décim.

188 PUBLICATION JNDCSTRIELLB.

quarré 47 par kilogramme de houille brûlé par heure. Les chemisées ont 18*° de hauteur.

Ces sections sont les sections supérieures. Ia conicité varie intérieurement de 12 à I5œ/m par mètre courant, et de Ora025 à 0œ 045 extérieurement.

Détermination ds la surface du cbndrikr. — D'après ces données , en comptant 18ro«- d'air par 6 kil. de houille et remarquant que 1 kilog. de houille donne 6 kilog. de vapeur, il faudra pour les lk 15 de vapeur (production de 5 chaudières) 0k 19 de houille par seconde. Cette quantité de bouille de 0k 19 par seconde exigera également par seconde 3«":-42 d'air, et puisque l'air ne doit pas avoir plus de lm de vitesse, la section totale sera de 3™q-98.

Surface des grilles. — En prenant l**cq 98 pour surface de grille par heure et par kil. de houille, la surface totale des grilles sera pour le maximum de combustion de houille qui est (Ok 19 x 3* 600) où 684 kil. de houille à l'heure,

684 X 98= 136l"« <i ou 13mq-6l, soit 2« i-72 par chaudière. On a pris pour chaque grille 2m72 x 0» 70= lroq-40.

Section des carnbaux. — En prenant le chiffre de 0** q. 29 par kil. de houille brûlé par heure, il faudra pour les 684 kil. de houille

684 X 0"c.q. 29 — 200** *■ ou 2">q-

Cette section est la moyenne , elle doit être légèrement augmentée vers le foyer à cause de la ventilation de Pair chaud , et légèrement diminuée vers la cheminée par suite du refroidissement des gaz.

Cheminée. — Calculons la cheminée pour suffire à la combustion de 1,100 kil. de houille.

En supposant qu'on prenne le chiffre de 0déc-<t-l9 par kilog. de houille brûlé à l'heure, la section minima au sommet serait :

0m (9X im ioo = 219 décimètres quarrés, soit 2«q 19 ou lm 67 de diamètre, et en supposant une conicité intérieure de 12m/m par mètre et une hauteur de 18 mètres, le diamètre inférieur sera 2m2l6.

La section minima qui sera adoptée est 2">q-

Supposons une combustion de 600 kil. de houille à l'heure.

Calculons quelle sera la hauteur de la cheminée. 600 kil. de houille exigeront pour leur combustion, par heure,

600 X 18 =• 10800MC d'air,

qui, à 250» (température dans la cheminée), deviendront 1 0,800 x 1,8 76=20, 26 !»«•

ce qui donne par seconde 3™ =6» 63, ^ 3,600

d'où résulte une vitesse de -~~ = 2,u8 dans la cheminée.

Le grand carneau qui reçoit la fumée a une section croissante de 0*»q-40 par grille, c'est-à-dire de 2"»q également pour les cinq grilles.

Les carneaux de chauffe également 0m40 par grille , les tubes au nombre de 26 pour chaque grille et ayant un diamètre de 0mi présentant une section et demie de celle de la cheminée ; le même volume y prendrait donc une vitesse double.

Mais dans les carneaux de chauffe et les tubes, on peut admettre que l'air sera en moyenne à 5'>0°; h cette température , il triple de volume au lieu d'augmenter seulement comme dans la cheminée et le grand carneau dans le rapport de l ,876 : i .

PUBLICATION INDUSTHTFÎl.E. 189

La vitesse dans les carneaux de chauffe sera donc 4,n 50

Jd. les tubes, sera 9n>00

Les carneaux de chauffe ont une section en forme de croissant ; on peut admettre que 4 tuyaux de 0m36 produiraient à peu près le même frottement, l'air circulant avec la même vitesse.

Évaluons les pertes de charges occasionnées par le passage de l'air dans ces diverses conduites.

Le grand carneau a un diamètre moyen de 0m80

La cheminée est conique, et le diamètre du bas est de 2,n 20

Celui du haut est de lm60

Dans les carneaux de chauffe la perte de charge sera :

Zn, = 40,5,5 a 650°; 00 bien 4-95X0» 62 =3-10 à 250".

Dans les tubes, elle est de :

— — = 12-15 a 550»; ... OU .... 7-53 à 250".

Dans le grand carneau :

"""""-Mnin ... o« ... . - M..

Dans la cheminée elle est :

0»0<27X8Xx

Total. I3»>81

Les équations deviennent alors :

p désignant la somme des pertes de charges provenant des frottements, P la charge totale hauteur de colonne d'air chaud = II a ( t'—t ), x = II la hauteur inconnue.

P = Ho(/' — /)=xX0u,876. |

p = 13-81 +0-0423 XX. d'où

V» = 2jf (P-p) ou 8= 19-62 (pPj \

P = 13-81 +0-407 -f (0-0428-X.r.) (xXO-876) = 14-21 7 + 0-0423 X-r.

tv < 14-217 14-217 =

Dou * Œ 0-876-0»'0423 ~~ U-833

En supposant la perte de charge due aux grilles égale à celle due aux tubes, il vient : x = 17™ 06 + 8 = 25 mèt. environ.

Et en faisant les mêmes calculs, 26 et 28 mèt., en supposant une section mide 1- 50, et 1- pour 600 kilog. de houille.

D'autres expériences, également faites chez M. Lemailre, mais relatives alors aux chaudières des bateaux de MM. Vachon père et fils de Lyon, ont donné les résultats suivants :

550 kil. de charbon ont suffi pour vaporiser 4,760 lit. d'eau ce qui donne

= 8 Ut. 65 par chaque kilogramme, vi. 13

Ces chiffres sont les résultats de vingt-quatre expériences successives faites avec du charbon du nord , paillette tres-fine (dite belle et bonne).

La cheminée s'élevant seulement de 60 au-dessus du réservoir, et de 6m 80 au-dessus de la grille.

Les résidus , après l'expérience, étaient de 53 kilogr. Soit le 1/10* de la bouille employée.

Nous trouvons dans Y Annuaire de* Chemins de fer, publié par M. Chaix depuis peu , quelques détails intéressants sur l'exploitation du chemin de fer atmosphérique de Saint-Germain.

L'ouverture du chemin de fer atmosphérique a eu lieu le 14 avril dernier, et, depuis ce temps, il a fonctionné avec toute la régularité désirable. On peut dire que l'essai est complet, et qu'il a fait faire un pas immense à la question générale de la construction des chemins de fer.

Le système atmosphérique est établi sur une longueur de 2,500 mètres , depuis la plaine, dans le bois de Vésinet , jusqu'au plateau, dans le parterre de Suint-Germain; une différence de niveau de 51 mètres est rachetée sur une longueur de 1 ,950 mètres.

En Angleterre, depuis près d'une année, en Irlande, depuis près de trois ans, ce procédé est employé sur des chemins à faibles rampes. .Mais jusqu'ici aucune expérience n'avait été faite sur des parties de chemins offrant les difficultés de la section du Vésinet au château.

La vitesse obtenue régulièrement depuis l'ouverture du chemin atmosphérique, varie suivant la pesanteur des convois , de 32 à 70 kilomètres à l'heure , résultat égal à celui obtenu sur les chemins de fer ordinaires. Vti wagon chargé d'un poids égal à celui de quarante voyageurs, lancé de la gare de Saint-Germain et abaudonné à lui-même , acquiert dans la descente une vitesse maximum de 77 kilomètres à l'heure, qu'il perd peu à peu jusqu'à son arrêt naturel sur la partie horizontale dans le bois de Vésinet.

- Un télégraphe électrique correspond avec le bois du Vésinet, et transmet aux machines les signaux pour leur mise en mouvement.

A la rampe de Saint-Germain . le tube a 63 centimètres , et pèse 500 kil. par mètre courant. I) coûte environ 200 fr. par mètre, soit 2<»0,000 fr. par kilomètre.

Kn France, ces machines et leurs bâtiments, et les dépenses inhérentes au système atmosphérique, indépendamment des terrassements et ouvrages d'arts , peuvent être évalués à 210,000 fr. par kilomètre en pays unis, et à 420,000 fr. par kil. sur les fortes rampes.

Houille, huile, suif, Le prix de revient de I exploita- I eau #> 1 fr 702 tion du chemin de fer atmosphé- \ Mécanicien8, chauf. rique entre le Vésinet et Saint- < feurg Q ^Q

Germain, revient environ, par soupape ,cuirï pi kUomètreetpartrain,à2fr.407 ^ tmygriisse 0 165

Pour terminer ce sujet, nous croyons devoir reproduire un extrait du Mémoire de M. Baude.

IMPLICATION INUL'Sl K1KI.I.K.

B0TB SUR LB CBBMIN DE PBB ATM0SPHBB1QUB DB SOTJTH - DKVON ( DBVONSniBB ) BN ANOLBTRBRB; PAB M. BAUDB, 1NGBNISUB EN CHEF DBS PONTS BT CUAUS8BRS (I).

> Le chemin de fer de South-Devon réunit Exeter à PI y mou th ; il a 20 lieues de longueur. Des locomotives, empruntées à la compagnie du Great-W estera, conduisent encore aujourd'hui d' Exeter à Totness sur une longueur de 10 lieues. Entre Totness et Plymouth, les travaux avancent rapidement, et il est probable que la seconde partie du South-Devon sera ouverte au public vers le printemps de 1848. Tout le chemin est à une seule voie.

Bien que les machines locomotives circulent provisoirement entre Exeter et Totness, tous les tubes atmosphériques sont posés depuis Exeter à Newton sur 8 lieues de longueur. La machine fixe de la station de Newton n'étant point encore terminée, od ne fait de voyages d'essais par la traction atmosphérique que jusqu'à Teigumouth, station qui précède Newton.

Le tube atmosphérique a 38 centimètres de diamètre entre Exeter et Newton. Dans cette partie, le chemin de fer suit constamment le bord de la mer surira sol sensiblement de niveau, ou bien rendu tel, soit au moyen de coupures dans la falaise, de petits souterrains, soit en remblayant quelques anses de peu d'étendue. Il est impossible de suivre une route plus pittoresque et plus sauvage; en quelques points , la vague de la mer agitée doit mouiller les impériales des wagons.

Au delà de Newton , le tube atmosphérique a 56 centimètres de diamètre. Un certain nombre de ces tubes jonche déjà le chemin jusqu'à Totness. Sur la distance de 3 lieues 1/4 qui sépare .Newton de Totness, des pentes de 1/50 rachètent la hauteur d'un faîte que l'on traverse à Dainton par un très-petit souterrain. Cette section a été ouverte au public à la (in de juillet , et j'ai fait le trajet sur une locomotive à quatre roues couplées qui remorquait le train sur les rampes de 2 centimètres par mètre.

On devait d'abord exploiter tout le chemin de South-Devon par le système atmosphérique ; ce projet ne se réalisera qu'autant qu'on trouvera des avantages économiques a ce mode de traction sur la première partie de la ligne. La voie uniijue de South-Devon est naturellement de grande largeur {broad gage), puisqu'elle fait suite au chemin de Londres à Exeter, et qu'elle reçoit son matériel roulant.

Entre Exeter et Totness, il y a quatre stations, savoir : Starcross, Dawlish, Teigumoulh, !Newton. Il y a une machine fixe à chaque station. Deux machines intermédiaires sont placées entre Exeter et Starcross, c'est-à-dire à Turf et à Countess- >Veir. Une autre machine intermédiaire est établie à Summer-House , entre Teigumouth et Newton. On a disposé les machines de telle sorte, que le tube où elles doivent faire isolément le vide n'ait pas plus de 4,827 mètres de longueur.

Les machines fixes sont sorties des ateliers de trois constructeurs : Bolton et Watt, fiennie frères, Maudslay et Field.

Elles sont à mouvement direct, c'est-à-dire que le nombre de coups de pistons de la pompe à air est le même que celui du piston du cylindre h vapeur. A Saint- Germain, on sait que la vitesse moyenne de l'un est le cinquième de la vitesse de l'autre.

(I) Celle noie a t-ié lue dam la teanec du W »» plcmbrc 4 la Société d'encouragement.

Les machines de Bolton et Watt sont verticales et ont leurs deux pistons attachés à la même tige. La bielle du volant est fixée sur la tige entre les deux cylindres; elle est dirigée par quatre glissières qui se meuvent sur les quatre colonnes du bâtis. Il y a deux machines par station qui peuvent travailler ensemble ou séparément. Les petites machines de condensation sont a balanciers.

Ce n'est que par rattache et de la bielle à la manivelle du volant que les machines de Remue diffèrent des précédentes. Cette bielle prend son origine à l'extrémité inférieure de la tige commune qui traverse les deux couvercles du cylindre à vapeur. Ces machines ont l'inconvénient d'occuper un grand espace vertical ; pour le réduire autant que possible, le constructeur n'a laissé que la place nécessaire aux stuffingboxs entre les deux cylindres, de telle sorte que la chaleur naturelle développée par la compression de l'air est encore augmentée par le voisinage du cylindre à vapeur. On épuise ainsi des volumes d'air dilaté par la chaleur : c'est un inconvénient. Dans les grands cylindres à vapeur de Rennie, la condensation s'opère au moyen de petites machines a cylindres oscillants.

Enfin , les machines de Maudslay et FMd sont toutes à cylindres oscillants; les tiges des cylindre et pompe à air viennent se réunir sur le même bouton sous un angle assez aigu.

Les machines fixes du South-Devon , entre Exeter et Plymouth , ont les dimensions qui suivent :

Diamètre des cylindres à vapeur 32 pouces «= 0"\8l

Id. des pompes à air 51 là. — 1 m ,41

Course du piston 6 pieds = 1 ro,81

Pression habituelle dans les chaudières. ... 40 livres = 18k iq par pouce, ou 2 kilog. 81 par centimètre carré.

La détente varie, ou, pour mieux dire, la vapeur est coupée depuis la moitié jusqu'au cinquième de la course du piston. Quand les machines sont réglées , les volants font, en général, vingt-quatre tours à la minute.

Supposons que l'émission de la vapeur soit, en général , interceptée au tiers de la course du piston, il sera facile de connaître la quantité de travail de l'une de ces machines.

Le travail théorique du cylindre à vapeur, par coup de piston , sera exprimé par

10,000 X 0» '-,344 ( I + 1,1087) X 2 kilog. 81 ■= 20,384 k. m.

dont à déduire le travail du condensateur où nous supposerons la pression réduite au moins à un quart d'atmosphère

10,340 X lm e , 034 X 0,25 = 2,672

Différence 17,712 k. m.

Et pour deux cylindres 35,424

On veut pouvoir maintenir un vide correspondant à 20 pouces ou 51 centimètres de hauteur du manomètre, c'est-à-dire disposer d'une pression de deux tiers d'atmosphère pour presser le piston propulseur. Dans cette hypothèse , le travail de la pompe à air sera exprimé par

lme-,1814

10,340 X X 1,108 = 6,920 km.

el pour deu\ — 13,840

On voit par là qu'on a dû supposer que le travail théorique de la pompe à air était à celui du cylindre à vapeur dans le rapport de

Au chemin de fer atmosphérique de Dalkey, le rapport était de 0,49.

Dans une expérience faite a l'une des machines de Saint-Germain , on a trouvé que le travail donné par un diagramme représentait le travail théorique de la pompe à air avec une réduction du dixième. D'après cela, la force effective d'une machine double de l'une des stations du South- De von serait égale à

"^-*»XM 13îchevaUI.

Calculée d'une manière analogue , la force de la machine à double effet de Dalkey était de 117 chevaux.

On nous pardonnera d'entrer dans ces détails; ils étaient nécessaires pour apprécier exactement ce que nous entendons par force de cheval quand nous employons cette expression pour les machines intermittentes du système atmosphérique.

On a fait beaucoup d'essais au South-Devon sur les soupapes de sortie d'air des pompes. En général , on emploie des soupapes à siège avec guide terminé par un piston qui refoule de l'air dans un petit cylindre. Les soupapes qui nous ont paru fonctionner le mieux se composent d'une suite de petites languettes d'acier fixées par un de leurs bouts et fermant les trous qui leur correspondent; elles se soulèvent, en décrivant un arc de cercle , pour donner passage à l'air, lorsque le piston lui a fait atteindre la pression atmosphérique. A la vérité, ces soupapes n'étaient posées que depuis quelques jours lorsque nous les avons vues : il faut savoir si l'élasticité de l'acier, en s'altérant, ne leur fera pas perdre la propriété précieuse de se soulever et de s'abaisser sans battements.

La soupape longitudinale du tube du South-Devon est celle de Samuda. Dans plusieurs expériences sur les rentrées d'air dans le tube, nous avons trouve un abaissement manométrique de 2 pouces anglais (5 centimètres) par minute; cela correspond, pour une section de tuhe de 1,131 centimètres carrés, à une rentrée d'air de 0 lit. 147 par seconde et par mètre courant de soupape.

Nous avons dit que le tube atmosphérique était interrompu à chaque station de voyageurs. Dans cet intervalle, il y a toujours deux voies pour que des trains puissent se croiser.

Un changement de voie place nécessairement un rail sur le chemin du piston , à sa sortie du tube. Pour éviter le déplacement de cette portion de rail, comme on le faisait au Croydon, on a fixé le piston à la tige au moyen d'une charnière qui lui permet de se relever légèrement. Aux abords du rail, on pose des planches concaves sur lesquelles glisse le piston. Ces planches sont graissées et rachètent, par une légère inclinaison, fa saillie du rail que l'on doit traverser.

Les soupapes dites d'équilibre, qui ferment le tube à ses extrémités, se manœuvrent de 1a même manière, à l'entrée comme à la sortie. Décrivons ce qui se passe pour 1a sortie ou pour l'entrée dans un tube, d'un côté d'uue station seulement, attendu que les mêmes mouvements se reproduiront de l'autre côté sur des appareils semblables.

PUBLICATION INDUSTniFLLK.

Le train arrivant à la station, le mentonnet de la roue du wagon directeur déplace le contre-rail mobile qui tourne horizontalement sur un pivot.

Il en résulte que l'extrémité mobile entraîne le tiroir, qui découvre une lumière par laquelle l'air s'introduit dans un petit tube où le vide est fait par la machine. C'est d'ailleurs un tube fermé sur Ipquel se branche le tuyau d'aspiration.

Le piston est alors poussé par la pression atmosphérique , et la tige abat le levier vertical, qui, monté sur l'axe prolongé de la soupape d'équilibre, la fait tourner dans le sens du mouvement du train. Cette soupape se couche dans sa boite et ne met plus obstacle au passage du piston. Toutefois, l'action du contre-rail ne se borne pas à ce que nous venons de décrire.

En se retirant, l'extrémité mobile déclenche un contre* poids qui ferme alors une soupape placée à l'entrée du tube d'aspiration; dès lors le tube propulseur, que va quitter le pistou, est isolé de la machine. Si celle-ci continue à fonctionner, elle préparera le vide dans le tube où le piston va entrer : dans cet exemple, ce sera entre Dawlish et Teigumoulh.

Lorsque le train va en sens contraire , comme de Dawlish à Starcross, et que le piston doit entrer dans le tube, voici ce qui se passe :

Il faut d'abord mettre en mouvement le train , arrêté à la station , de telle sorte que le piston du wagon directeur soit soumis à l'influence de la pression atmosphérique dans le tube. A cet effet, on a placé , à côté de la voie, un tube de longueur au moins égale à celle qui sépare le centre de la station de l'entrée du tube. Un piston est placé à l'origine du tuyau , et il porte une corde à l'aide de laquelle le train peut être remorqué. Eu opérant le vide par l'autre extrémité, le train est amené vers le tube propulseur. Les tuyaux remplacent les pente et contre-pentes qui existaient aux stations de Croydon , lorsque ce chemin était exploité par le système atmosphérique; ils font l'oflice des cabestans que l'on remarque à la station de Saint- Germain.

Il ne faut pas oublier que le tiroir a été replacé sur les ouvertures de sa table par la main d'uu cantonnier ; dès lors , sous ce tiroir, les tubes sont en communication et soumis à l'action de la machine qui fait le vide; le levier est vertical , et le piston est au milieu de sou cylindre.

Or le train, qui avance lentement, écarte avec le mentonnet de la roue du wagon directeur le contre-rail ; en se déplaçant, il entraîne le tiroir qui découvre une lumière par laquelle l'air s'introduit sur la face opposée du piston. Son action est de renverser la soupape d'équilibre dans le sens du mouvemeut au wagon directeur.

A l'instant où le train atteint le contre-rail, le contre-poids est déclenché, la soupape se terme , et toute communication de la machine de Dawlish avec le tube est interceptée; celui-ci n'est plus alors soumis qu'à l'action de la machine de Starcross.

On voit donc que la même soupape sert à l'entrée aussi bien qu'à la sortie du tube; que cette soupape s'abat toujours dans la direction du mouvement du train; que manœuvrée de la même manière, elle peut servir à diviser un même tube, comme cela a lieu, en effet, entre Exeter et Starcross.

Dans quelques voyages que M. Samuda a bien voulu me faire faire entre Exeter et Teigumouth,on a atteint la vitesse de 24 lieues à l'heure. Les vitesses sont d'ailleurs très-inégales et soumises à des intermittences qui s'expliquent par la nature même des appareils employés à produire la traction atmosphérique. »