TRANSPORT SI R LES CUEIISS DE FER
241. Sur les chemins de fer à ornières saillantes, en admettant les derniers perfectionnements , on peut adopter les résultats suivants :
Poids des chariots, j de la charge utile ( la charge des chariots à charbons est ordinairement 2300 kilogrammes ) ;
Poids des roues seules, j du poids du chariot ou ; du poids total;
Effort du tirage le chemin étant de niveau du poids total.
Ce dernier résultat a été principalement établi d'après les expériences de M. Wood. qui ont donné des rapports encore plus petits; on le regarde comme tenant compte de ce que les rails ne sont pas toujours parfaitement propres , et de la résistance de l'air. Ces expériences ont montré que l'effort du tirage est indépendant de la vitesse du mouvement de translation des voitures et sensiblement proportionnel à la charge. L'expression précédente de l'effort du tirage comprend d'ailleurs la résistance du frottement de l’essieu et celle qui a lieu à la circonférence de la roue ; cette dernière résistance est beaucoup moindre que la première, et sur les chemins dont il s’agit, n’est qu’une très-petite partie de la résistance totale.
Dans les roues des chariots sur lesquels ces expériences ont été faites , le rapport du diamètre de l’essieu et de la roue était à peu près Par conséquent , une exécution plus parfaite de l’essieu et des supports par lesquels la charge portait dessus, et plus de soin apporté au graissage, ont rendu le frottement de l’essieu beaucoup moindre que ne l'indiquent les résultats du tableau n” 23.
242. Les expériences par lesquelles la résistance des chariots a été déterminée ont été faites, soit en observant directement l'effort du tirage au moyen d’un dynamomètre, soit en observant les espaces parcourus par les chariots dans un temps donné lorsqu'ils descendaient sans impulsion initiale sur des chemins inclinés, en cédant à l’action de la gravité. On a, dans ce dernier cas ,
et
x espace parcouru au bout du temps t ;
Q poids des chariots ;
— pente du plan incliné; m
F résistance duc aux frottements et qui est indépendante de la vitesse;
g vitesse imprimée par la gravité dans l’unité de temps.
243. Le transport des marchandises sur les chemins de fer, outre l'emploi des chevaux, s'effectue par trois moyens principaux : l'action de la gravité, les machines à vapeur fixes, les machines à vapeur mobiles appelées Machines locomotives.
Lorsque des chariots descendent sur un plan incliné, le mouvement tend à s'accélérer conformément à la loi exprimée par l’équation précédente. V étant la vitesse acquise au bout du temps t, on a
Si l'on voulait prévenir celle accélération, il faudrait établir le chemin sur une pente uniforme, telle que l’on eût :
Les chariots conserveraient alors constamment leur vitesse initiale. On pourrait leur faire acquérir la vitesse initiale convenable en leur faisant d’abord parcourir une portion de chemin dont la pente fût un peu plus rapide.
L’action de la gravité et celle des machines à vapeur fixes donnent lieu à un grand nombre de combinaisons. Ces machines font tourner des tambours horizontaux sur lesquels s’enroulent des cordes auxquelles les chariots sont attachés, et qui sont supportées d’espace en espace sur de petits rouleaux placés dans l’axe du chemin. La descente des chariots sur un plan incliné aide l'action des machines, soit pour faire monter sur ce même plan les chariots qui vont en sens contraire, soit pour faire monter des chariots qui vont dans le même sens sur un plan incliné ascendant situé en arriére du plan incliné descendant dont il s'agit. On peut donner à l’intervalle des stations 2000 à 2500 mètres. A cette distance, on estime que la résistance produite par le mouvement des cordes augmente la résistance provenant du frottement des chariots d’environ j.
244. La simplicité du système des machines locomotives et la grande rapidité que peut présenter ce mode de transport, d'après les perfectionnements qu’il a reçus dans ces derniers temps, semblent devoir lui assurer en général la préférence sur tout autre; il faut excepter néanmoins les cas particuliers où l'on serait obligé d’établir des plans inclinés ascendants sur des pentes rapides, telles que Vï.
D'après les marchés passés par les propriétaires du chemin de Liverpool à Manchester, une machine qui ne pèsera pas plus de 5 tonnes ( 5080 kl1-) doit conduire dans les parties de niveau, ou très-peu inclinées, une charge de 40 tonnes ( 40640kH ) avec une vitesse moyenne de 6". 50 par seconde. La charge totale étant 45720ku- et l’effort estimé au rb de 228klk,6 l’effet de cette machine, non compris les résistances qui ont lieu dans la machine même, est de 228kM-,6 * par seconde ou 20 chevaux environ. La pres-
sion de la vapeur contre la soupape de sûreté ne doit pas excéder 50 livres par pouce quarré (ôkll ,514 par centimètre quarré, 3j atmosphères environ en sus de la pression atmosphérique). La consommation de coke ne doit pas excéder une demi-livre pour une tonne transportée à un mille (0k"-,227 pour 101Gk,‘- transportés à 1609 mètres; cela revient à 6kM- ’ pour l’effet produit correspondant à la force d’un cheval). Dans les derniers essais, la vitesse d’une machine locomotive peu chargée a varié de 8 à 1 1 mètres par seconde.
Le principe de l’usage des machines locomotives consiste en ce que l'action de la vapeur imprime aux roues un mouvement de rotation, qui produit le mouvement de translation de l’appareil par l’effet du frottement des roues sur les rails. Le mouvement de translation n'aurait pas lieu si l’effort du tirage surpassait la résistance due à ce frottement, les roues tourneraient alors en glissant sur les rails sans que l’appareil changeât de place, ce qui établit une limite au tirage que peut exercer une machine d’un poids donné. On a reconnu que, dans l’état le plus désavantageux des rails, il n’est point à craindre que les roues viennent à glisser lorsque l’effort du tirage ne surpasse pas le V; du poids de la machine.
La même considération établit une limite à la pente que peut monter une machine locomotive tirant une charge déterminée; cette limite sera donnée par l'équation.
d'où
Q poids des chariots tirés par la machine et de leur charge;
q poids de la machine;
— pente du plan incliné ascendant;
rapport du tirage à la charge sur un chemin de niveau.
245. Les modifications que peut présenter le jeu des machines locomotives lorsqu’on fait varier la vitesse du transport , la charge ou l'inclinaison du chemin, peuvent être appréciées de la manière suivante. Conservant les dénominations précédentes , nous désignerons par
P l'effort exercé dans la tige du piston de la machine à vapeur; a l'aire de la section du piston ; r la longueur de la course du piston ; o la durée d’une oscillation entière ;
H la hauteur en centimètres de la colonne de mercure qui mesure la pression de la vapeur dans la chaudière ;
V la température de la vapeur correspondant à la pression H dans la table du n° 153.
u la vitesse du transport qui a lieu à la fin du temps t ; r le nombre de degrés de chaleur transmis à la chaudière dans l’unité de temps pour opérer la vaporisation de l’eau; r le rayon des roues de la machine locomotive :
* le poids du mètre cube de mercure = 15568k"-.
D’après les n”* 178 et 180, remarquant que les machines dont il s’agit sont ordinairement des machines à haute pression, sans détente et sans condensation (en sorte que la pression exercée sur la face antérieure du piston est celle d’une atmosphère ou 76 centimètres), et que l’on peut considérer les résistances qui ont lieu daits la machine comme faisant perdre environ les 0,1 de la tension de la vapeur dans la chaudière, nous aurons d'abord
