MACHINES SOUFFLANTES

ou A COMPRESSION D'AIR

Appareil où la colonne liquide avant le commencement de la compression est animée de vitesses résultant d'un écoulement au bief inférieur.

Au lieu d'être employé à élever de Teau Tappareil, objet du chapitre précédent, peut être transformé en machine soufflante ou à compression d'air ainsi que plusieurs systèmes de mon invention qui ne peuvent d'ailleurs marcher sans repousser de Tair.

Dans le Bulletin de la Société philomathique du 2 novembre i850 (journal Vlnstùut) du 20 novembre 1850, je m'exprimais ainsi : « Il n'est pas nécessaire que le tuyau vertical « soit en entier mobile. On peut ne rendre mobile qu'une « soupape de Cornwall. Alors cet appareil peut être employé « à comprimer de l'air au moyen d'un piston liquide, soit « pour une machine soufflante, soit pour faire des épuise- « ments avec une sorte de récipient de fontaine de Héron... »

Avant de savoir que cet appareil pouvait être exécuté d'une manière aussi simple au moyen de phénomènes nouveaux de succion, j'avais communiqué à la Société philomathique, le 22 juin 1844, la note suivante publiée parle journal VInstitut, du 3 juillet 1844, n« 549, p. 228.

« M. de Caligny communique à la Sociélé .un moyen de trans- « former en machine souflÛante un des appareils à élever de « Teau qu'il a présentés en i837.

<K Le bélier hydraulique de Montgolfier, introduisant périodique- '« ment dans un réservoir d'air de Teau qui ne revient point sur « ses pas, ne peut pas être considéré comme une machine souf- « fiante de la même manière que le bélier univalve de M. de Caa ligny, dans lequel le tuyau d'ascension se vide périodiquement « par un retour vers la source, quand Teau élevée s'est dégorgée « par son sommet. Il est clair que, dans ce dernier système, un voce lume d'air égal à celui du chemin abandonné alternativement a par cette colonne est périodiquement chassé par son sommet. On « peut donc, en disposant vers ce sommet des soupapes qui per- « mettront à l'air extérieur de rentrer pendant le retour de la co- « lonne liquide, employer le travail de la machine à comprimer de « Tair dans un réservoir latéral, au lieu de l'employer à verser pé- « riodiquement de l'eau au dessus du niveau de la source. Pour de a grandes dimensions, la soupape du bélier univalve est, si on se le (( rappelle, remplacée par une soupape cylindrique à double siège <c dite de Cornwall, qui, en s'ouvrant alternativement, permet à la « force vive de s'emmagasiner dans le corps de bélier, tout étant « d'ailleurs disposé de manière qu'il n'y ait point de percussion a brmque dans le système. Cette machine soufflante ou à compres- « sion d'air serait immédiatement applicable à divers appareils à a air comprimé, si leur utilité pratique était suffisamment éta- « blie. »

On voit, d'après ces derniers mots, que j'avais signalé le principe des machines à compression d'air au moyen du mouvement acquis des colonnes liquides à une époque déjà ancienne où Ton n'était pas encore bien fixé sur le degré d'utilité que pouvait avoir l'emploi de l'air comprimé. Je me servais alors, pour me faire plus facilement comprendre de la dénomination de bélier univalve. J'ai déjà rappelé que M. le général Poncelet m'a conseillé de donner à toute cette classe de machines le nom à' anti- béliers.

Les conditions qui conduisent au maximum de rendement reposent sur des principes parfaitement analogues à ceux qui ont été présentés ci-dessus pour la machine considérée

comme élévatoire. Mais il faut, bien entendu, avoir égard- à ce que le travail employé à chaque changement de période n'est pas le même que pour cette dernière. Gela dépend de la tension qu'on veut donner à Vair comprimé. S'il ne s'agit que d'une machine soufflante ou en un mot ne comprimant l'air qu'à une tension assez petite par rapport à* la pression hydrostatique qui résulterait de la hauteur de chute, l'oscillation en retour serait occasionnée principalement par la descente de l'eau qu'il aurait fallu élever au dessus du niveau d'amont. On conçoit qu'à la limite cette oscillation en retour se ferait de la même manière que pour la machine élévatoire.

Si l'on était obligé à chaque période de refouler toute la quantité d'air contenue dans le tube d'ascension tel qu'il vient d'être considéré, le travail recueilli pourrait être beaucoup plus grand que celui qui conduirait au maximum de rendement. Mais on peut avoir égard à cette considération en permettant à l'air de s'échapper jusqu'à ce que la colonne liquide soit parvenue aune hauteur donnée. Cela est évidemment facile au moyen d'une soupape alternativement fermée par un flotteur.

Le 9 décembre 1844, j'ai présenté à l'Académie des sciences, un Mémoire sur une machine soufflante enregistré au secrétariat de l'Institut, sous le n° 377. Il a été publié dans le journal de mathématiques de M. Liouville, 2** série, t. XIII, 1868. Un long extrait du même mémoire avait été imprimé par mes confrères de l'Académie des sciences de Turin, dans la notice historique sur les travaux de cette académie, pour l'année 1859. Il n'est pas nécessaire de le reproduire ici à cause des divers documents publiés dans cet ouvrage. Un extrait du même travail a été inséré dans le tome XIX des comptes rendus des séances de l'Académie des sciences. Il ne s'agissait que de l'emploi du mouvement acquis par un écoulement de Teau à l'extérieur avant l'époque où la com pression de l'air commençait.

Application proposée à la chute de Marly.

Cette forme du compresseur hydraulique permet d'obtenir des tensions élevées au moyen de chutes médiocres. Il est d'ailleurs à remarquer que le chemin parcouru par les résistances passives peut être beaucoup moindre que pour Tappareil considéré comme élevant de l'eau sans comprimer de l'air. Je dois à ce sujet, pour éviter un malentendu relativement à la nouvelle théorie de la chaleur, dire que dans tout le cours de cet ouvrage, lorsque je me suis servi des expressions pefHe de force vive, j'ai voulu seulement exprimer que la force vive était perdue quant au travail industriel qu'il s'agissait d'obtenir.

J'ai bien clairement signalé dans une note précitée de 1844, que cette machine était applicable à la compression de l'air pour divers appareils à air comprimé dont on s'occupait à cette époque sans que leur utilité fût aussi généralement reconnue qu'aujourd'hui. Cependant pour ne laisser aucun doute, je crois intéressant de reproduire le certificat suivant signé par M. Vauchelle, légalisé à la mairie et à la préfecture de Versailles, et publié par FAcadémie des sciences de Turin, dans son volume pour Tannée 1859.

a Nous, intendant militaire du cadre de réserve, grand offlcier de « la Légion d'honneur, ancien maire de Versailles, certifions que « pendant notre administration, qui cessa en 1852, M. le marquis « de Caligny, qui demeurait alors à Saint-Germain-en-Laye, pro- « posa, par une lettre destinée à être mise sous les yeux du conseil « municipal de Versailles, d'employer tout ou partie de ce qui res- « terait d tau disponible à la chute de Marly, quand Versailles « serait approvisionné d'eau, pour comprimer de Tair au moyen ff d'un des appareils de son invention, afin de procurer un moteur « à cette ville, qui pourrait en louer à ses industriels.

« 11 ne put être donné suite à cette proposition, les travaux de

« Marly n'ayant été commencés que longtemps après, et n'étant pas « encore finis.

« Nous certifions en outre, qu'il est à la connaissance de M. le « baron de Saint Germain, notre ancien adjoint, et de M. Fouqnet, a commis au secrétariat de la mairie, que cette lettre a existé; « mais toute recherche pour la retrouver a été jusqu^à présent inu- « tile.

a En foi de quoi nous avons délivré le présent pour servir et a valoir ce que de droit.

« A Versailles, le 28 mars 1859. »

Détails relatifs à une expérience de Mongolfier mentionnée dans le Journal de l'Ecole polsrtechnique.

Longtemps après avoir trouvé les principes précédents, j'ai pensé qu'il pourrait être utile d'essayer de recueillir tout ce que Montgolfier aurait pu avoir dit, môme verbalement, sur la possibilité de se servir du bélier hydraulique pour obtenir une machine soufflante ou à comprimer de l'air. Je me suis donc adressé directement à M. Seguin, Correspondant de l'Institut, neveu de Mongolfier. Dans une lettre qu'il m'a fait l'honneur de m'écrire le 25 janvier 1860, il s'est exprimé ainsi relativement à cette question.

« ... Je puis vous dire, je crois en pleine connaissance de cause, a que la seule et unique idée de mon oncle Montgolfler en invenff tant le bélier hydraulique, a été de donner aux arts et à Tagri- « culture un moyen d'employer directement, et le plus efQcacement « possible, la force développée par la chute de l'eau, à l'élévation a d'une partie de cette môme eau à des hauteurs indéGnies.

a Le bélier hydraulique ne fut pour mon oncle qu'une applica- « tion partielle d'un principe que lui avait révélé son vaste et im- « mense génie, savoir que le mouvement a une existence aussi « réelle que la matière, qu'il ne peut être ni créé ni annihilé, et, c qu'une fois produit, il se perpétue indéfiniment jusqu'à ce que « les causes qui lui avaient donné naissance se reproduisent en sens

« inverse, de manière à ramener les corps qu'il avait affectés u d'abord, à l'état de repos.

u J'ai vu dans des expériences faites vers l'année iSOO, rue des « Juifs, n^ 18, an Marais, où mon oncle était logé alors, la tension « du réservoir d'air destiné à régulariser la pression sur la nappe «t d'eau, qui communiquait au tuyau d'ascension, s'élever jusqu'à a une pression représentée par quarante-deux atmosphères, ce qui « eût suffi pour élever l'eau à plus de quatre cents mètres de hau- « teur. Mais je ne lui ai jamais entendu dire qu'il eût eu l'intenc tion de l'appliquer, ni à des machines soufQantes, ni à des « machines de compression.

« Je désire, Monsieur, que ces renseignements puissent remplir « l'objet que vous vous êtes proposé en me faisant l'honneur de « vous adresser à moi »

La rue des Juifs étant loin de tous les quartiers élevés de Paris, j'ai cru pouvoir en conclure que l'expérience mentionnée dans la lettre de M. Seguin, et dont Mongolfier avait dit lui-môme quelques mots, dans le Journal de lEcok polytechnique^ avril 1808, i4« cahier, p. 297, avait pour objet la compression de l'air dans une cloche, qui n'élevait pas d'eau. J'ai donc cru devoir demander à M. Seguin quelques explications à ce sujet.

Il m'a fait l'honneur de m'envoyer un croquis de cet appareil dans une lettre du 27 octobre 1860. 11 s'agissait d'un bélier hydraulique ordinaire, dont, en effet, on bouchait d'abord avec un robinet le tuyau d'ascension, quand on voulait expérimenter sur ces pressions élevées. La cloche était, me dit-il, en crliftal; elle pouvait avoir quarante à cinquante centimètres de hauteur, dix à douze centimètres de diamètre et un centimètre d'épaisseur.

On faisait jouer le bélier jusqu'à ce qu'un manomètre disposé à l'intérieur même de la cloche en cristal, servant de récipient, indiquât une pression de quarante atmosphères; et à mesure qu'on approchait de ce terme, on faisait éloigner les femmes et les enfants en prévenant les curieux du danger auquel ils s'exposaient en assistant à l'expérience. Les deux

extrémités supérieure et inférieure de la cloche étaient retenues par deux plaques en fer, qui la serraient fortement au moyen de boulons.

D'après les détails qui précédent, Montgolfier avait exécuté une machine à comprimer de Tair, qui a fonctionné sans élever de Teau. Mais il esl certain que dans Tétat où était alors la science, il n'a point pensé à proposer une mfichiue ayant pour but de comprimer ou de souffler de Tair sur une grande échelle, de manière, en un mot, que le résultat pût être appliqué à Vindustrie, comme on Tentend aujourd'hui (1).

Ce qui a complètement changé Tétat de la question, c'est l'application que j'ai proposée des vannes cylindriques ou des soupapes de Cornwall aux machines hydrauliques de ce genre.

J'ai montré le premier d'immenses colonnes liquides fonctionnant par ce moyen, même dans des enveloppes fragiles^ sans aucun coup de bélier possible, parce que les sections transversales ne sont jamais bouchées. Je suis d'ailleurs le premier qui pour qcs grandes colonnes liquides ait signalé le principe auquel j'ai donné le nom de principe des vitesses continues.

Déjà dans les Annales des mines^ année 1838, page 455, tome XIV de la troisième série, je m'exprimais ainsi relativement à une application du bélier univalve à la compression d'une assez grande masse d'air.

« .... On peut, dans ce cas, diminuer le chemin des résistances pas- « siveSf au moyen d'un assez grand matelas d'air qui, substitué au (( tuyau d'ascension, changerait le sens de la vitesse de la colonne. U

(1) Witebnrst, dans son bélier hydraulique publié par les TranFaclions de la Société royale de Londres, en 1775, avait aussi un réservoir d'air. Mais la marche de son appareil n'était pas automatique, comme celui de Moutgolfler qui, d'ailleurs, ne connaissait pas les recherches du savant auglais, dont le nom doit être rappelé pour compléter les recherches historiques sur ce sujet.

0 D'y aurait dans ce changement aucun choc brusque, la pression « augmenterait graduel iemeiit dans le malelas d'air, et produirait « peut-être à peu près le môme effet sur la colonne qu'une augmen- « tation graduelle de la pesanteur.... »

Appareil où la colonne liquide part du repos quand elle commence à refouler l'air. — Application au tunnel du mont Cenis.

On peut aussi faire comprimer Tair en vertu de la force vive de Teau partant du repos, à Tinstant où il commence à être refoulé. C'est ce dernier principe qui a été employé à comprimer Tair pour le percement du mont Cenis. Je Tavais indiqué dans l'extrait du procès-verbal, de la séance de la Société philomathique, du 8 août 1846, publié dans le journal Vlmtùut, du 26 août de la même année, n° 660, page 288. 11 suffit de reproduire le passage suivant. Après avoir dit qu'D est à peine nécessaire de remarquer que les appareils de mon invention sont susceptibles d'être variés d'un grand nombre de manières, j'ajoutais : w Si, par exemple, la ma- « chine soufflante, décrite dans la séance du 22 juin 1844, est « conçue, comme refoulant immédiatement une colonne « d'air, dans un tuyau ou réservoir très large, on peut, au (( moyen d'une disposition dont le principe est analogue à « celui de l'espèce de soupape cylindrique, décrite dans la « séance, du 20 juillet 1839, faire fonctionner l'appareil « d'une manière également simple, la soupape cylindrique, (( percée ici à ses deux extrémités, pouvant descendre au « moment voulu, en vertu d'un surcroît de pression de haut « en bas, et se relever aussi à l'instant voulu, par un des « moyens indiqués dans des communications déjà ance ciennes »

On a'vu dans la note du mois de juin 1844, reproduite cidessus, qu'il s'agissait non seulement des machines soufflantes, mais aussi des machines à comprimer de l'air. Quant

à la communication du 20 juillet 1839^ publiée dans le journal r Institut du 8 août «839, n° 293, page 27i ; il suffit de rappeler qu'il s'agissait d'un appareil où la colonne liquide partait du repos, au moment où son ascension commençait. C'est d'ailleurs le môme appareil qui a fonctionné en présence d'une commission de l'Institut à l'école des mines en 1837 (Voir ci-dessus, pages 708 à 710). Il est intéressant de rappeler, comme je l'ai fait à l'Institut, en réclamant le témoignage de MM. Combes et Séguier, qui avaient assisté à l'expérience, qu'il y avait un orifice latéral alternativement boucbé par un flotteur. Ce détail n'est pas sans quelque intérêt pour montrer, comme j'en ai déjà dit quelques mots que, si l'appareil est transformé en machine soufflante ou à compression d'air, on peut graduer à volonté la quantité d'air sur laquelle on veut faire agir la colonne liquide comprimante.

Quand cette colonne part du repos au moment où elle commence à comprimer l'air, il est facile de calculer, abstraction faite des résistances passives, au moyen des logarithmes hyperboliques, le degré de la tension de l'air qui pourra être obtenue dans une chambre de compression, analogue à celles qui ont été employées au mont Cenis, en vertu de la force vive acquise par l'eau pendant cette compression. Mais il en résulte que, pour des petites chutes motrices, la tension de l'air qui pourrait être obtenue par ce moyen serait assez restreinte. Elle pourrait, il est vrai, être notablement augmentée, si l'on diminuait, comme je viens de l'expliquer, la masse d'air sur laquelle la colonne liquide agirait. Mais, en gén<^ral, il serait bien plus simple d'employer, comme cela est indiqué dans le paragraphe précédent, un écoulement préalable à l'extérieur pour emmagasiner de la force vive au moyen d'un tuyau-soupape à mouvement alternatif (1).

(1) Je dois dire que je n'avais pas signalé la possibilité de varier, par le moyen d'an orifice latéral, la masse d'air sur laquelle la colonne liquide agit en vertu de sa force vive pour la comprimer. Ce détail

Pour les chutes très grandes», comme celles dont on disposait sur le versant italien du mont Genis, le cas est très différent de celui des chutes ordinaires.

Le régulateur que je viens de rappeler est dessiné figure 3, planche 1. J'ai donné, pages 97 et 709 (à cette dernière il faut lire figure 3, au lieu de figure 15), quelques détails sur le principe qui le fait fonctionner. Je remarquerai seulement ici qu'il était disposé de manière à ne pas permettre à Torifice d'introduction et à celui d'évacuation de communiquer ensemble. Cela est d'autant plus intéressant qu'on a reconnu à Bardonnèche, sur le versant italien, qu'il y avait du danger à rendre cette communication possible.

J'avais indiqué d'ailleurs divers moyens d'établir alternativement les communications, en employant des vannes cylindriques ou des soupapes de Cornwall, même quand on ne cherche pas à éviter de boucher alternativement les sections transversales des tuyaux. On en a déjà vu ci-dessus, planche VII, des exemples pour plusieurs de mes premiers appareils. Il n'est pas nécessaire d'entrer dans ces détails sur lesquels j'aurai occasion de revenir.

Quelque soit le système de fermeture alternative employé,

résultait d^ailleurs implicitement de la disposition de cet ori6ce latéral, bouché alternativi'meDt par un flotteur, et qui n'avait au reste pour but, dans le modèle précité^ que de simplifier la construction du régulateur, car il aurait suffi de ménager une retraite dans le tuyau d'ascension pour y faire fonctionner le flotteur. Aussi, quand j*ai dessiné ce régulateur dans le Tecbnologiste de 1850, je n'ai point rappelé cet orifice, la colonne liquide pouvant être censée agir, pendant toute son ascension, sur la totalité de l'air contenu dans le tuyau vertical.

Quant au tiroir, il est d'autant plus intéressant de rappeler que les pressions latérales de l'eau étaient coutre-balancées au moyeu de la circulation tout autour de cette pièce, c'est-à-dire dans une retraite annulaire, qu'à l'exemple de cet appareil on a depuis appliqué le même système de circulation par une retraite annulaire pour la vapeur, dans une machine à vapeur signalée par la Société d'encouragement pour l'industrie française, dans son bulletin de 1858, plus de vingt ans aorès.

rinerlie de l'eau permet de Je faire fonctionner sans coup de bélier sensible, pourvu qu'on le fasse marcher assez vite, ainsi que je Fai remarqué pour les premiers appareils de mon invention.

Ces principes ont été appliqués pendant plusieurs années à Bardonnèche. M. Noblemaire, ingénieur en chef des Mines, a eu Tobligeance de me communiquer un mémoire qu'il a publié sur ce sujet en i861. Il aurait été, selon moi, convenable de faire vider la chambre de compression par une oscillation descendante, comme j'ai toujours prescrit de le faire pour les appareils de ce genre. Déjà dans la séance de la Société philomalhique du 28 décembre 1839 (voir le journal CInsiïtut, du i6 janvier 1840, n° 516, page 23), j'avais prescrit, pour la fontaine de Héron ou la machine de Schemnitz, d'utiliser l'air comprimé dans le récipient inférieur, « en vidant Veau par oscillation^ c est-à-dire en enfonçant d'une « certaine quantité le récipient qui la contient en contrebas du « niveau de décharge. Cette eau sort par un tuyau recourbé « comme dans une machine à colonne oscillante,... »

J'ai rappelé, afin de bien signaler les principes tels que je les avais exposés, l'espèce particulière de tuyau-soupape représenté figure 3, planche I, qui permet de faire fonctionner au moyen d'une seule pièce mobile les orifices d'introduction et d'évacuation de l'eau, mais je ne prétends pas que ce régulateur soit le plus convenable pour des circonstances analoguesàcelles oùl'onsetrouvaitàBardonnèche. Les ingénieurs sardes ont fait fonctionner, au moyen de vannes cylindriques séparées, les orifices dont il s'agit. Il est important de disposer les choses de manière qu'ils puissent fonctionner le plus vite possible. J'ai signalé pour cela, quand la nature des eaux le permettra, un moyen très simple reposant sur l'emploi des lames courbes concentriques que j'ai présentées à la Société philomatique le 22 juin 1851 et à l'Académie des sciences, le 20 août 1855.

Ces surfaces peuvent être disposées comme des pavillons de trompette rentrant les uns dans les autres autour d'un cône central à génératrice curviligne. Gela permet de diminuer considérablement la résistance de Teau dans Tespèce de coude annulaire résultant de la disposition d'une vanne cylindrique, soit à la bouche de sortie en aval, soit dans un tuyau dont on veut alternativement boucher la section transversale pour rintroduction du liquide. On peut donc diminuer beaucoup la levée de cette vanne sans augmenter la résistance plus qu'on ne ferait si Ton se croyait obligé de conserver une levée assez grande pour donner des rayons convenables aux courbures destinées à atténuer cette résistance. Cette levée peut être considérablement réduite ainsi, quand même on se contenterait d'employer seulement trois surfaces courbes concentriques.

La pièce sur laquelle fonctionnait à Bardonnèche la vanne cylindrique d'introduction, portait sous sa surface inférieure une sorte de poupe, formée d'une surface conique dont la génératrice était à double courbure, de manière que le bout de tuyau annulaire qui l'enveloppait pût conserver une forme convenable avec une section constante, sans flexion brusque de la veine liquide au-dessous de la vanne cylindrique.

Le mode d'écoulement qui en résultait pour l'introduction de l'eau était d'ailleurs du même genre que celui que j'ai employé pour un tuyau de 0",40 de diamètre dans mes expériences faites en 1842 et 1843, sur le moteur hydraulique à flotteur oscillant (voir ci-dessus, planche VIII, figures 21 et 22, pages 726 et suivantes). Dans ce système, le flotteur était alternativement fixé au haut de sa course il présentait précisément à l'eau, sortant du bief supérieur par la vanne cylindrique, un tuyau annulaire d'écoulement^ formé de l'intervalle restant entre ses parois et celles du tuyau toujours fixe de l'appareil. La partie inférieure du flotteur en repos pendant cet écoulement présentait aussi précisément une poupe conique. Au-dessus de la vanne cylindrique supposée descendue

il y a-vail une sorte de proue fixe. Dans le cas où la pureté des eaux Taurait permis, on aurait pu, au moyen de surfaces courbes concentriques, disposer les choses de manière à diminuer beaucoup la levée de la vanne.

Je passe maintenant à la vanne cylindrique d'évacuation telle qu'elle était construite au mont Genis. Elle se levait dans Tintérieur d'une sorte de chapeau de fonte qui la recouvrait, et qui était composé d'un bout de tuyau ouvert au bas et fermé par le sommet, au travers duquel passait la tige destinée à la faire fonctionner. Il y avait une cause de perte de force vive résultant de la liberté laissée à Teau dans cette pièce, et qu'on aurait sans doute pu atténuer en y disposant un cône renversé, surtout si l'état de pureté des eaux avait permis d'y mettre des lames courbes concentriques, l'écoulement au bief d'aval se faisant de bas en haut, au sommet d'un bout de tuyau vertical plongé dans l'eau de ce bief.

Voici en quoi consisterait l'avantage de pouvoir ouvrir très vite cette vanne. Quand la colonne comprimante et refoulante a produit son effet sur l'air dans la chambre de compression, elle descend suivie par l'air extérieur entrant au-dessus d'elle par des soupapes à air. Or, celles-ci peuvent être disposées, de façon à ne point permettre à cet air de ressortir en quantité notable, puisqu'il ne peut alors entrer dans le récipient où la tension devait être d'environ six atmosphères dans cette localité. Par conséquent, si la vanne d'évacuation de l'eau ne se refermait pas aussi vite qu'on devrait le désirer, une partie de l'eau sortie au bief d'aval pourrait rentrer dans la branche de décharge. Mais sa course y serait limitée par la résistance de l'air contenu dans la chambre de compression, produisant alors, jusqu'à un certain point, un effet analogue à celui d'une cloche à plongeur; et même le commencement de compression de l'air qui en résulterait ne serait point perciu pour l'effet qu'on veut produire.

On conçoit que, si la vanne dont il s'agit tardait trop à se fermer, cela pourrait occasionner des oscillations secondaires

dont il serait facile de se rendre compte. Mais ce qui précède suffit pour montrer que^ si la hauteur de la chambre de compression ne dépasse pas, dans des circonstances analogues, certaines limites relativement à la pression atmosphérique, il est évident que, même sans addition d'aucun clapet de retenue, le ressort de Tair offrira un moyen d'avoir le temps de fermer la vanne d'évacuation. De sorte qu'il est, en définitive, intéressant d'étudier surtout les moyens de la faire ouvrir vite. Si le tuyau de décharge n'est pas assez long, il faut qu'elle puisse s'ouvrir très vite pour qu'on puisse bien profiter de l'oscillation descendante.

La vanne cylindrique d'évacuation était à Bardonnèche dans des conditions très différentes de celle d'introduction. Celle-ci pouvait se lever ou se baisser sans qu'on eût à se préoccuper, relativement aux surfaces coniques destinées à empêcher une flexion brusque, de ce que l'eau qu'elle déplaçait devait trouver un passage tout naturellement livré par la colonne liquide. Mais, l'orifice de sortie en aval étant recouvert d'un chapeau, si l'on y avait disposé, pour diminuer la flexion de la veine liquide une surface conique dont le somment aurait été à sa partie inférieure, la vanne en se levant ou se baissant aurait eu à déplacer de l'eau qui aurait dû passer entre elle et les bords de cette surface.

Si les ingénieurs sardes ne se sont pas préoccupés de ce détail comme pour la vanne d'introduction, c'est sans doute par ce qu'ils ne cherchaient point à utiliser l'oscillation descendante de décharge, d'autant plus qu'ils pouvaient avoir à se préoccuper de difficultés quelconques qui auraient pu résulter de l'état des eaux quand elles étaient troubles. Mais, lorsque les eaux seront assez pures, rien n'empêchera d'employer non seulement cette surface conique, mais des surfaces concentriques, c'est-à-dire disposées, comme je l'ai indiqué ci-de&sus, pour diminuer la résistance de l'eau. Je crois inutile d'entrer dans plus de détails sur l'application de ces surfaces dans des circonstances semblables. Il est à peine

nécessaire d'ajouter que Tespace annulaire, qu'il faudrait ménager entre la vanne cylindrique d'évacuation et la sur. face conique supérieure, n'empêcherait pas d'employer celle-ci avec avantage, d'autant plus que les autres surfaces courbes précitées empêcheraient la veine liquide d'exercer sur l'espace annulaire dont il s'agit, une .percussion aussi forte que si elles n'existaient pas.

L'oscillation de vidange serait plus utile à étudier si les chutes motrices étaient moins grandes qu'à Bardonnèche. Il est à peine nécessaire de remarquer que, pour de petites chutes, on ne pourrait avoir au moyen de cette disposition que des pressions assez faibles. Mais alors, surtout quand on voudrait avoir d'assez grandes pressions, et même si l'on n'avait besoin que de machines soufflantes, il serait bien plus simple d'employer l'appareil décrit dans le paragraphe précédent.

Il n'est pas nécessaire, comme le pensaient les ingénieurs qui ont construit cette machine, que la section de la chambre de compression soit égale à celle du tuyau de conduite : j'ai déjà parlé de ce genre de considérations, page 631. On peut, dans des limites assez étendues, augmenter sans inconvénient sérieux, les sections de cette chambre, en évitant d'ailleurs les changements brusques de diamètres. J'ai donné dans la première partie, pages 368 à 374, un essai de calcul pour déterminer la perte de travail résultant de réchauffement de l'air, perte qui peut être précisément atténuée^ au moyen de l'élargissement de la chambre de compression. L'ouvrage officiel sur ce travail, intitulé : Traforo délie Alpi, etc., Turin, 1863, pages 60 et 61, ne paraissait attacheraucune importance quant à la pratique à une cause de perte de force vive indiquée par la nouvelle théorie de la chaleur.

Pour se rendre compte de la cause de déchet qui résulterait d'un trop grand élargissement de la chambre de compression, il faut se rappeler que, si la bouche d'entrée du tuyau de conduite dans cette chambre n'était pas évasée, il y aurait

une perte de force vive, provenant de la vitesse de Teau passant par cette extrémité. On peut atténuer cette perte en élargissant cet orifice, mais assez graduellement pour que les vitesses varient par degrés assez peu sensibles. On conçoit d'ailleurs que, si le tuyau de conduite a un diamètre trop petit par rapport à celui de la chambre de compression, les vitesses pourront y être assez grandes pour que le travail en frottement qui en résultera soit si considérable, qu'il vaudrait mieux augmenter son diamètre en se débarrassant au reste de difficultés d'exécution et de causes quelconques de perte de force vive provenant des changements de diamètres.

M. de Guyper, l'éminent directeur de la Revue universelle de Liége^ alors professeur de mécanique à l'Université de cette ville, inspecteur des études à l'École des mines de Belgique, etc., a publié dans sa Revue, cahier de mars et avril 1859, un mémoire intitulé : « Résumé succinct de diverses ' « notes sur les machines soufflantes ou à compression d'air « de M. le marquis Anatole de Galigny, publiées avant 1832, « rédigé à l'occasion des relations techniques sur le perce- « ment des Alpes. » L'Académie des sciences de Turin a publié dans son volume pour Tannée 1859, un mémoire intitulé ; « Notice historique et critique sur les machines à com- « pression d'air du mont* Genis, par le marquis Anatole de « Galigny, correspondant de l'Académie royale des sciences « de Turin. »

Je ne reproduirai pas ici ces deux mémoires qui sont d'ailleurs dans des recueils très connus. Il suffit, en effet, à Ja rigueur de rappeler les deux notes précitées du 22 juin 1844 et du 8 août 1846, et l'emploi des vannes cylindriques ou tuyaux soupapes dans plusieurs de mes appareils, ayant donné dans cet ouvrage les détails qui peuvent intéresser au point de vue de l'utilité publique.

CONCLUSIONS

Quand les chutes motrices ne sont pas très grandes, je préfère en générai la forme du compresseur pour lequel la force vive s'emmagasine par un écoulement à Textérieur, avant que Tair commence à être refoulé. Sous cette forme le système est d'une très grande simplicité, d'autant plus qu'on n'a à s'occuper pour Teau que d'un seul oriflce. Ce système aurait pu être appliqué notamment sur le versant français.

Quant aux chutes très grandes, comme celles de Bardonnèche, il a été possible de faire partir la colonne liquide du repos au moment où elle commence à refouler l'air. Sous cette forme le système, tel qu'il a été appliqué à Bardonnèche, est beaucoup moins intéressant au point de vue scientifique. J'ai cependant tenu à faire savoir que j'en avais donné le principe dans la séance de la Société philomatbique du 8 août 1846, d'autant plus que j'ai proposé le premier d'appliquer à de très grandes colonnes liquides des vannes annulaires, qui n'avaient été employées en hydrodynamique que pour des turbines.

J'avais depuis longtemps fait fonctionner des colonnes liquides en mouvement dans des tuyaux de conduite très peu résistants et de diamètres bien autrement considérables que tout ce qui avait jamais été proposé pour le bélier hydraulique, même avec des tuyaux très résistants. Or, il est bien à remarquer que les ingénieurs sardes n'avaient pas osé dépasser les diamètres que j'avais moi-même employés, en obtenant un jeu régulier avec ces grandes colonnes liquides.

J'ai indiqué des perfectionnements qu'il eût été convenable, selon moi, de faire aux appareils tels qu'ils les avaient construits. On aurait d'ailleurs pu n'avoir qu'une seule pièce mobile pour l'entrée et la sortie de l'eau.

On lit, page 41, dans un mémoire de M. Sommeiller, pu-

blié en 1857, comme réponse à M. Piatti, qui avait proposé de comprimer Tair au moyen d'une combinaison intéressante du principe de la machine de Schemnitz, une phrase dont

voici la traduction textuelle « Donc notre compresseur a

« pour caractère essentiel fondamental: l'emploi de la force « vive de Teau, qui, si Ton veut la mettre entièrement à (( profit, exige que la colonne comprimante soit dans toute « sa longueur, c'est-à-dire depuis la chambre de compression « jusqu'au réservoir alimentaire, d'une section égale, et que « la compression soit directe »

On a vu plus haut que cette dernière assertion est beaucoup trop exclusive et que même il vaut mieux, à divers égards, augmenter, dans des limites assez étendues, le diamètre de la chambre de compression.

Des pompes à air mises en mouvement par des roues hydrauliques ont coûté beaucoup moins cher que ces compresseurs à colonnes liquides oscillantes. Mais si Ton avait élargi la chambre de compression dans les limites où cela se pouvait, sans qu'il résultât trop de perte de force vive d'un évasement disposé d'une manière convenable, on aurait eu beaucoup moins de machines et de changements de périodes.

L'application de ce système dépend d'ailleurs de la nature des eaux. M. Noblemaire dit que la marche était extrêmement régulière avec des eaux claires, ou même avec des eaux n'ayant en suspension que des boues ou des sables fins, mais qu'il en était autrement quand elles amenaientavec elles, dans les crues, des matières ligneuses ou filamenteuses très ténues (racines, mousses), que le jeu de la soupape d'admission n'était plus aussi net qu'il aurait dû l'être. 11 en résultait des inconvénients qui ne se seraient pas présentés pour la première forme de mon appareil unwalve^ c'est-à-dire n'ayant qu'une seule soupape annulaire pour l'introduction et l'évacuation de l'eau. Il est donc bien entendu que je la préfère en général à celle où les sections transversales sont alternativement bouchées. 11 y a d'ailleurs lieu de penser que les

difficultés résultant de Tétat des eaux auraient été bien atténuées, si Ton avait substitué des soupapes .de GornwaJl aux vannes cylindriques, telles qu'elles ont été employées. Je reviendrai plus loin sur ce genre de détails.

Quant aux machines soufflantes, on m'a conseillé, comme je Tai dit dans mon mémoire précité de 4844, de disposer sur la colonne liquide oscillante un flotteur ayant pour but d'empêcher, au besoin, l'air d'être mouillé par cette colonne (4).

Je me suis un peu étendu sur la forme du système tel qu'il a été exécuté par les ingénieurs Sardes. Mais en rappelant que j'avais signalé aussi le principe qu'ils ont appliqué, je dois signaler les avantages de la forme de mon système pour laquelle il n'y a qu'un seul tuyau-soupape fonctionnant de la manière la plus simple possible, un seul orifice servant d'ailleurs à l'introduction et à l'évacuation de l'eau. Si l'on avait laissé un peu d'eau s'écouler préalablement au bief d'aval,

(1) Dans la séaDce de la Chambre des députés de TurÎD, du 11 juillet 1862, le rapporteur de la Commissioa chargée d'examiner les observatioDs faites par plusieurs iogéoieurs sur les machiues à comprossioD d*air du Mool-CeDis, a rappelé avec bieaveillaoce mon mémoire de 1837, et la grande médaille d'or que Charles- Albert, roi de Sardaigoe, m'avait fait Thonueur de me décerner, peu de temps après la publication de ma note précitée de 1844 sur les machines soufflantes ou à compression d'air. Elle porte l'inscription : Marchioni de Cnligny hydraulico egregio. Elle était accompagnée de la lettre de Monsieur le Comte Solar de la Marguerite, Ministre des affaires étrangères, dont voici la copie :

Secrétairerie d'État pour les affaires étrangères,

Turin, le 31 juillet 1844.

« Monsieur le Marquis,

ti Le Roi, mon Auguste Souverain, a fort agréé l'hommage que vous « lui avez fait de quelques-unes de vos productions scientifiques, et, « connaissant le succès avec lequel vous marchez sur les traces de vos « célèbres ancêtres dans la culture des mathématiques. Sa Majesté a saisi « volontiers cette occasion pour vous donner une marque de sa bien- « veillante satisfaction en vous décernant une médaille d'or portant Sa

une vitesse dont la hauteur due aurait été très petite par rapport à la chute, aurait fait fonctionner un tuyau-soupape comme pour la forme de l'appareil décrite dans le premier paragraphe de ce chapitre. SU en était résulté une perte de temps provr^nant de Toscillation en retour, comme on aurait pu élargir la chambre de compression dans les limites indiquées ci-dessus, le système aurait été encore très- simplifié. Au lieu des coups de bélier qui pouvaient résulter de ce qu'une soupape ne fonctionnait pas assez vite à Bardonnèche quand les eaux n'étaient pas suffisamment pures, il aurait pu arriver que Teau ayant le temps de prendre dans ce cas trop de vitesse, aurait donné lieu à quelques périodes dans de mauvaises conditions, mais sans occasionner de rupture.

« Royale efflgie. Je in*empresse de remplir les gracieuses intentions « de Sa Mnjesté à voire égard, en vous traDsincltant ci-]oint, de sa Q part, la médaille qui vous est destinée, et je vous prie d'agréer en « même temps, Monsieur le Marquis, les assurances de ma considé- « ration très distinguée.

« Signé : Solar de la Marguerite. »

Je ne reproduirai pas les témoi^rnages qui me furent donnés dans cette séance par plusieurs membres de la Chambre des députés de Tnrin. Je transcrirai seulement, à cause d'une reconnaissance officielle de principe, les mots suivants du discours de M. Sella, Correspondant de l'Institut de France, alors Ministre du royaume de SarJaigne :

a Il primo forse che propose di adoperare l'aria compressa per

« traforare délie grandi catene di montagne fu il Colladon di Ginevra. « Il Caligny aveva proposlo degli apparati, onde impiegare l'acqua a « comprimere quesfaria, traendo partito délia forza viva di quest' a acqua, quando fosse stata posta in moio »

Voici la traduction textuelle de ce passage :

« Le premier peut-être qui proposa d'employer l'air comprimé

« à percer les grandes chaînes de montagnes fut Colladon de Genève. « Caligny avait proposé des appareils, à employer l'eau à comprimer « cet air, en tirant parti de la force vive de cette eau, quand elle au- « rait été mise eu mouvement >