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certain nombre de lignes ne sont pas nécessaires, si elles soulèvent des critiques fondées, si le tempérament de l'ingénieur, le désir, louable d'ailleurs, d'innover entrent pour une grande part dans leur création, il est incontestable, d'un autre côté, que le choix d'un type de machine est un problème complexe, dans la solution duquel doivent intervenir des éléments variables d'une ligne à l'autre, et qu'uu type repoussé justement sur celle-ci peut avoir sa raison d 'être sur «elfe-là.

I â. — Proportion des chaudières.

Les chaudières de locomotives ont péché pendant longtemps par l'insuffisance des dimensions des foyers. La nécessité d'augmenter leur section horizontale, pour une surface de chauffe donnée, est devenue plus impérieuse encore par suite de l'emploi chaque jour plus général de la houille , qui ne peut être, comme le coke, amoncelée en couche épaisse sur la grille. Il faut donc regagner en surface ce qu'on perd en épaisseur. S'il s'agit de charbon menu, il faut pousser plus loin encore la réduction de l'épaisseur, et, par suite, l'augmentation de surface de la grille.

Les grands foyers, plongeant peu au-dessous du corps cylindrique, existent depuis longtemps en Amérique. M. Belpaire, ingénieur des chemins de fer belges, les a introduits en Europe, en les appropriant à la combustion des charbons menus demi-gras, et ils out reçu , soûs cette forme, de nombreuses applications en Belgique et sur te Nord français (1). Un autre fait a coïncidé assez généralement avec l'augmentation de largeur des foyers, c'est la réduction de la longueur des tubes, et, par suite, du corps cylindrique. La longueur des tubes n'est point absolue : elle est en relation avec leur diamètre, et elle doit être d'autant moindre

(0 Deux ingénieurs allemands, MM. Benne et Kool, revendiquent la priorité do l'application de ces grands foyers. Nous ne pouvons que uienlionm-r leur réclamation, sans nous prononcer sur sa valour.

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que ce diamètre est plus petit. Mois l'expérience a conduit à reconnaître que» même avec un diamètre intérieur de 0m04 à G™045, la longueur des tubes était souvent exagérée. Vers la boîte à fumée, la puissance de vaporisation d'un tube de 4m50 à 5 mètres est très-faible, de sorte que le poids et la longueur de la machine sont augmentés sans profit sensible pour sa puissance.

Les foyers peu profonds ont un précieux avantage indirect, c'est la liberté complète qu'ils laissent au constructeur pour l'installation de la chaudière sur les essieux. Le foyer pion* yeant ne peut être placé qu'en porle-à-faux, ou, au contraire, devant l'essieu d'arrière. Le foyer non plongeant, ou au moins à grille inclinée, comme dans beaucoup de machines anglaises ou allemandes, peut être placé aussi au-dessus de cet essieu. H peut même être placé au-dessus des roues si leur diamètre est faible, et déborder de paît et d'autre, de sorte que sa largeur est alors tout à fait indépendante de la largeur tic la voie. La machine à quatre cylindres du Nord, exposée par M. Gouin, offre un exemple de cette disposition. On y remarque aussi un autre point essentiel à noter : l'addition audessus de la chaudière, 1° d'un sécheur, 2° d'un réchauffeur qui lui fait suite, mais qui en est séparé par un diaphragme, et dans lequel est injectée l'eau d'alimentation ; un tuyau extérieur établit la communication entre le réchauffeur et la chaudière. On espère arriver ainsi, avec des tubes très-courts (2»50) et une surface de chauffe très-inférieure à celle des premières machines à douze roues couplées (153 mètres en tout, et 118 mètres seulement, déduction faite du sécheur et du réchauffeur), à dépouiller plus complètement de leur chaleur les produits de la combustion, et obtenir, en somme, avec cette surface de chauffe très-réduite, autant de vapeur et à moins de frais. L'expérience prononcera sur la valeur de ces modifications.

Suppression de la fumée. — La. combustion, ou, pour mieux

dire, la non-production de la fumée, a fait depuis quelques années de grands progrès ; on peut même dire que, sous ce rapport, les machines fixes laissent souvent plus à désirer aujourd'hui que les locomotives, quoique le problème soit plus facile pour les premières, pourvu qu'on ne leur demande pas une production de vapeur exagérée. Après avoir usé pendant longtemps à l'égard des chemins de fer d'une tolérance indispensable, l'administration a réclamé, en France, l'exécution de la clause du cahier des charges qui interdit la fumée, et les Compagnies, qui avaient mis à profit le délai accordé pour l'étude de la question, se sont mises rapidement en mesure d'obéir à une injonction qui n'a plus rien d'excessif.

Tous les appareils fumivores appliqués aux locomotives ont deux points communs : une admission facultative d'air audessus du combustible, et une disposition ayant pour but d'opérer le mélange des gaz et d'augmenter leur parcours depuis la grille jusqu'à l'entrée des tubes. Les plus usités en France sont celui de M. Tenbrinck, celui de M. Bonnet, qui dérive du premier, et celui de M. Thierry. Il faut y joindre, comme complément commun, le souffleur, toujours indispensable et qui est lui-même souvent (c'est-à-dire avec les charbons médiocrement fumeux, à distillation lente) un appareil fumivore suffisant. C'est surtout, en effet, lorsque la fermeture du régulateur suspend l'action de l'échappement , que la fumée est abondante. Tel est le cas des machines en stationnement : si le mécanicien vient de charger son feu, ou s'il est forcé de le faire pendant un arrêt prolongé, la fumée est, faute de tirage, bien plus abondante que pendant la marche, et fort incommode pour les voyageurs, et surtout pour le voisinage. En lançant dans la cheminée un petit jet de vapeur pris directement à la chaudière , on entretient, lorsque l'échappement a cessé de fonctionner, un tirage qui atténue beaucoup la production de la fumée. Mais il faut tenir la main à ce que les mécaniciens se servent du souffleur, qui augmente un peu la consommation de charbon.

Ce petit appareil a un autre avantage, c'est d'accélérer notablement la mise en vapeur des locomotives. Dès que la vapeur a atteint une certaine tension effective , cette tension croît rapidement sous l'influence du souffleur , effet qu'on ne peut obtenir par Faction de l'échappement qu'en faisant courir la machine.

L'échappement, en marche, et le souffleur, en stationnement, sont souvent insuffisants. Le choix du système doit alors dépendre de la nature du charbon. L'appareil de M. Tenbrinck est le plus efficace, mais son application est assez coûteuse, surtout quand il s'agit de machines existantes, dont il faut couper le foyer à l'arrière. Il est donc tout simple que cette application soit limitée aux machines neuves et aux lignes qui brûlent des charbons très-fumeux. Ainsi, on ne le trouve en France que sur les réseaux de l'Est et d'Orléans, mais il y est très-répandu.

Pour les anciennes machines, l'Est emploie le système Bonnet, fondé sur le môme principe, mais qui n'exige pas des modifications aussi profondes du foyer. Les lignes qui emploient des charbons plus traitables se contentent d'appareils plus simples. Tel est le réseau de Paris à la Méditerranée, qui a adopté exclusivement le tube à injection de vapeur de M. Thierry, toujours, bien entendu, avec le souffleur. Le chemin de l'Est lui-même, après une série de tâtonnements infructueux, réussit maintenant à tirer un bon parti du furaivore Thierry, et il l'a déjà appliqué à un grand nombre de machines.

Les bouilleurs ont été introduits, sous diverses formes, dans les foyers de locomotives, en vue d'augmenter la surface de chauffe directe. Ces tentatives ont eu généralement peu de succès, et on y a renoncé ; aussi le bouilleur, qui est un des éléments essentiels des appareils de MM. Tenbrinck et Bonnet, a-t-il été accueilli dans le début avec une certaine défiance. On ne tenait pas compte de sa position plus favorable, qui le met mieux à l'abri des incrustations, et du mode d'as-

semblage au moyen de tubulures douées d'une flexibilité suffisante. L'expérience, au surplus, a prononcé. Le bouilleur de la première machine qui a reçu l'appareil Tenbrinck figure à l'Exposition, et on peut s'assurer qu'il est intact, après un parcours de 259,000 kilomètres. Ajoutons que, si les longs foyers cités plus haut ne sont pas, comme on l'a dit avec une certaine exagération , fumivorcs par eux-mêmes, ils ont du moins l'avantage de restituer à la conduite plus ou moins intelligente du feu la part qui lui revient dans les chaudières fixes, dont les locomotives à grand foyer se rapprochent. On sait qu'un bon chauffeur de machine fixe non surmenée, peut, sinon éviter, du moins atténuer beaucoup la production de la fumée. Il en est de même dans les locomotives à grand- foyer.

g 3. — Construction des chaudières.

Les explosions de locomotives sont rares, grâce à la surveillance continuelle dont elles sont l'objet, à leur entretien soigné, à la qualité et à l'emploi judicieux des matériaux. Une tôle possédant une grande résistance à la rupture, mais aigre, est dangereuse, comme quelques accidents l'ont prouvé. Une certaine ductilité est indispensable; le travail même du perçage des trous de rivets et du malage, souvent fait sans précaution, fait subir à la résistance des tôles aigres un déchet considérable.

Les rivures suivant les génératrices du corps cylindrique sont aujourd'hui presque toujours à deux rangs de rivets : disposition très-motivée , nécessaire même, l'effort moléculaire, rapporté à l'unité de surface, étant deux fois plus considérable suivant les génératrices que dans la section droite. Quelques constructeurs remplacent le recouvrement des feuilles par un couvre-joint. Cette disposition est à recommander : elle évite à la fois la tendance à la déformation et ta production des sillons plus ou moins profonds qu'on découvre parfois, à l'intérieur des chaudières, le long des bords des feuilles en saillie.

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Soudure. — Les lignes de rivure sont toujours des lignes de moindre résistance ; avec le double rang de rivets, la perle s'élève encore à 29 pour 100 de la résistance en pleine tôle. On cherche depuis quelques années, en Angleterre, à remplacer la rivure par la soudure, et on aurait, à ce qu'il parait, réussi à rétablir ainsi la continuité, l'égalité de résistance. La machine exposée par la maison Stephenson, de Neweastle, présente un exemple de cette innovation, sur la valeur de laquelle on ne saurait encore se prononcer. On réussira sans doute, d'ailleurs, à obtenir au laminoir des anne comme cela se fait depuis longtemps pour les

tùmploi de la tôle (ravier fondu. -- La rd des locomotives, rapporté à leur surface de cl dire à leur puissance, est une des principales des constructeurs, et c'est surtout en vue de cette réduction qu'on s'attache de plus en plus à employer des matériaux trèsrésistants. Pour les chaudières, on a cherché à réaliser cette légèreté spécifique, en multipliant beaucoup les tubes et eu réduisant leur diamètre. On obtenait bien ainsi, sans accroître beaucoup le poids, une surface de chauffe considérable, mais au prix d'inconvénients graves. Le tirage était difficile, le mélange et, par suite, la combustion des gaz étaient imparfaits, et le dégagement de la vapeur était gêné par le rapprochement excessif des tubes. La tôle d'acier fondu, devenue abordable grâce au procédé Bessemer, permet aujourd'hui de réduire l'épaisseur de l'enveloppe de la chaudière, malgré l'élévation de la pression.

Cette tôle a été appliquée avec succès en Autriche. En France, les chemins d'Orléans et du Midi l'ont également adoptée, et les locomotives exposées par ces deux Compagnies ont leurs chaudières en acier fondu. Sur le Midi, toutefois, l'application a été restreinte au corps cylindrique, tandis que sur l'Orléans elle a été étendue à la boîte à feu, et même limitée par*, fois à celle-ci, ce qui paraît moins facile à justifier. Les surfaces.

planes devant être maintenues par des entretoises, leur épaisseur ne peut s'abaisser au-dessous d'une certaine limite, indépendante de la résistance du métal ; les entretoises en cuivre taraudées doivent, en effet, être engagées dans les plaques par un nombre suffisant de filets. D'un autre côté, si l'équarrissage d'un solide, travaillant seulement par traction, comme cela a lieu pour le corps cylindrique, peut être réduit dans le rapport inverse de la résistance élémentaire , il n'en est pas de même d'un solide plan, et qui dès lors fléchit.

Les essais de foyers en tôle d'acier fondu faits sur les lignes de l'Est et de Lyon ont donné des résultats médiocres. Ici encore, au surplus, c'est de faces planes qu'il s'agit. Même en restreignant l'application de cette tôle au corps cylindrique, la Compagnie du Midi a réduit à 30,500 kilogrammes le poids de son type exposé, à six roues couplées, dont la surface de chauffe est de lio^iôO. C'est seulement 209 kilogrammes par mètre carré. Il est vrai que la longueur des tubes est considérable (4m46), ce qui réduit l'efficacité d'une partie de la surface de chauffe. C'est la considération de la répartition du poids sur les essieux qui a conduit à adopter cette grande longueur.

g 4. — Consolidation des faces planes.

Les armatures intérieures des chaudières présentent des améliorations dignes d'être mentionnées.

Entretoises du foyer. — Ces entretoises se rompent souvent, surtout vers la partie supérieure du foyer, par suite des différences de dilatation et de contraction des deux faces parallèles qu'elles relient. Ces ruptures, très-difficiles à constater directement, sans descendre le foyer, sont dangereuses si elles affectent plusieurs entretoises voisines. En les perçant d'un trou longitudinal, la rupture est immédiatement décelée par le jet d'eau et de vapeur auquel ce trou donne issue. La perforation peut être totale, comme sur le chemin de Paris à

la Méditerranée, ou partielle, comme sur le chemin d'Orléans. Dans le premier cas, le trou ne peut rester entièrement libre, car chaque entretoisc donnerait une injection d'air dans le foyer. L'ouverture doit donc être bouchée , et elle peut l'être, ou du côté de la boîte à feu, ou du côté du loyer. Si une rupture se produit, le jet d'eau et de vapeur est dirigé alors, ou à l'extérieur, ou dans le foyer ; c'est le second mode qui a été adopté au chemin de fer de Lyon.

Dans le second cas, la perforation ne s'étend qu'à une certaine distance de chacune des deux plaques ; la partie intermédiaire de l'entretoise reste alors pleine, ce qui a peu d'inconvénient, la rupture se faisant presque toujours près des plaques. La perforation du côté extérieur suffirait m£me à la rigueur, car c'est presque toujours vers la boîte à feu et non vers le foyer que le cisaillement de l'entretoise a lieu. 11 y a toutefois des exemples d'entremises rompues au milieu, de sorte que la disposition adoptée sur le chemin de Lyon paraît la meilleure.

L'initiative de cette solution ingénieuse, qui donne à la sécurité des garanties réelles, appartient au London and Soutli Western. La plupart des chemins de fer français et plusieurs chemins allemands se sont empressés de l'appliquer.

Armatures du ciel du foyer. — Le eiel du foyer n'est pas dans les mêmes conditions que ses faces verticales. La face opposée de l'enveloppe extérieure est cy lindrique, de sorte que l'armature, au moyen de tirants, n'est plus guère applicable, ou du moins elle ne l'est que partiellement, et surtout à la partie moyenne du ciel qui correspond à la partie à peu près horizontale du berceau cylindrique extérieur. Il en résulte que le ciel est suspendu à une série d'armatures qui reportent la charge sur deux des parois verticales , roidies par les entretoises qui les relient aux faces parallèles de la boîte à feu , et par les tubes, pour la partie supérieure de la plaque tubulaire.

M. Krauss, dans sa machine dont il sera question plus loin, t. ix. 28

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a combiné les deux modes : les tirants, pour la région moyenne ; les armatures, à droite et à gauche. C'est toujours la réduction du poids qu'il avait en vue. Généralement, les armatures existent dans toute l'étendue du ciel ; seulement on relie souvent au berceau extérieur celles du milieu, pour soulager d'autant les parois verticales.

Ces armatures sont généralement placées suivant la longueur de la chaudière. Lorsque la forme de la grille se rapproche du carré, cela n'a pas d'inconvénient; mais, quand la longueur du foyer excède beaucoup sa largeur (et il en est de plus en plus ainsi), la charge est reportée sur les deux faces de moindre développement, ce qui a, entre autres inconvénients, celui de déformer les trous de la plaque tubulaire, qui s'ovalisent sensiblement. On est donc conduit, comme les Américains le font, du reste, depuis longtemps, à placer les armatures en travers.

La maison Cail a eu l'heureuse idée de les prolonger, en lear -donnant pour point d'appui des consoles rivées sur les faces internes de l'enveloppe extérieure. Les parois du foyer sont ainsi soustraites à la charge; énorme du ciel, ou du moins leur charge et l'affaissement qu'elle peut produire sont assez limités, pour que tout danger disparaisse. On remarque cette disposition dans les locomotives à huit roues couplées, du chemin de fer du Midi, et dans la machine à tender-moteur, construite par l'usine de Graffenstadt, pour le chemin de fer de l'Est.

M. Pétiet, dans les machines à huit et à douze roues couplées du chemin de fer du Nord, a placé le ciel du foyer dans les mêmes conditions que ses faces verticales ; la boîte à feu est un parallélipipède, de sorte que les deux faces horizontales sont, comme les autres, reliées par des entretoises.

Alimentation. — L'emploi de l'injecteur Giffard se généralise de plus en plus. Ce précieux appareil a été recueilli d'abord avec peu de faveur sur plusieurs chemins allemands, sur lesquels on était habitué à marcher avec l'eau du tende r

presque bouillante. On sait que l'injecteur ne permet guère de porter l'eau alimentaire à plus de 35°, parée que, au delà, la condensation de la vapeur, qui est le point de départ de l'effet de projection de l'eau aspirée, s'opère mal. Mais les ingénieurs allemands n'ont pas tardé à reconnaître que l'inconvénient d'alimenter avec de l'eau moins chaude ne peut être mis en balance avec les avantages du jeu si sûr, si régulier, de l'injecteur, tandis que le dérangement des pompes entre pour une grande part dans les détresses des trains. Les pompes ne sont cependant pas abandonnées complètement. Sur le réseau d'Orléans, par exemple, si la supériorité évidente de l'injecteur pour l'alimentation en stationnement n'est pas contestée, on regarde la pompe comme mieux appropriée à l'alimentation en marche, qui se fait sur ce réseau d'une manière continue, et, dès lors, par un jet très-faible, mode d'action auquel l'injecteur se prête mal. (iliaque machine reçoit, en conséquence, une pompe et un injeeteur.

Dômes. — L'emploi des dômes de vapeur était général autrefois. On supposait que la vapeur, puisée à une certaine hauteur au-dessus de l'eau, serait plus sèche. Plus tard, ^efficacité de cet expédient a été coutestée, et ou a cherché h atteindre le but en augmentant le volume occupé dans la chaudière par la vapeur. Depuis, tout en reconnaissant l'influence incontestable de cet accroissement de volume, on a reconnu aussi qu'il ne suffisait pas, et on est revenu généralement aux dômes, quoique quelques ingénieurs persistent ù nier leur efficacité.

§ 4. — Puissance de vaporisation. Utilisation des chaudières.

Si on considère deux locomotives ayant des chaudières et des cylindres identiques, différant seulement par le diamètre des roues motrices et par le nombre des roues couplées, et donnant le même nombre de coups de piston dans l'unité de temps, la vaporisation et, par suite, le travail mécanique dis-

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ponible sur les roues motrices devront aussi être identiques de part et d'autre. Les vitesses de translation seront proportionnelles aux diamètres de ces roues, et les efforts de traction seront en raison inverse de ces vitesses. A l'appui d'une inégalité dans la vaporisation et dans le travail, on ne pourrait invoquer que l'influence directe du mouvement de translation sur r embarquement de l'air. Mais cette influence est tout à fait négligeable, en présence de l'action si énergique qui produit le tirage dans les machines locomotives, c'est-à-dire de l'action de l'échappement.

Les divers types de machines ne réalisent pas tout à fait dans la pratique la condition absolue que nous avons admise, celle de la proportionnalité des vitesses habituelles aux diamètres des roues. Mais il n'en est pas moins vrai que la puissance de vaporisation du mètre carré de surface de chauffe doit être sensiblement indépendante de la vitesse, dans les limites entre lesquelles celle-ci varie en pratique, et que rien ne justifie une utilisation très-inégale de cette surface dans les machines à grande vitesse et dans les machines à petite vitesse. Cette inégalité a cependant existé pendant fort longtemps, et, quoique atténuée, elle existe encore aujourd'hui. Le mètre carré produit plus et parfois beaucoup plus de vapeur dans les machines qui remorquent les express, que dans celles qui remorquent les trains de marchandises.

Cet état de choses a été, sur le chemin de Paris à la Méditerranée, l'objet d'une discussion approfondie, à la suite de laquelle le principe de l'égalité de puissance de vaporisation a été posé résolument, et fixé comme règle absolue au personnel de la traction. Les charges des trains de marchandises ont été déterminées, en conséquence, sur toutes les sections du réseau, en tenant compte, rationnellement, des courbes et des rampes, et compensant sur celles-ci le surcroît d'effort de traction , par la réduction de vitesse , la constance du travail étant toujours admise comme point de départ invariable. On a réussi ainsi à augmenter de plus de 35 pour 100

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la charge des trains de marchandises, et, par suite, à suffire aux exigences toujours croissantes du trafic, sans accroître l'effectif des machines.

Un tel résultat fait le plus grand honneur à M. l'ingénieur Deloy, à qui a été confiée la double tâche de faire le travail, qui a nécessité de très-longs calculs, et d'en poursuivre l'application. Cette application, qui froissait tant d'habitudes contractées de longue date par un nombreux personnel, s'est faite sans difficulté , sans soulever de réclamations , tant on comprenait que le point de départ était juste , et que ses conséquences avaient été logiquement déduites.