X0,70 pour la marche de vitesse
La distribution est faite par tiroirs à doubles orifices avec compensateurs, et commandés par une coulisse de Stéphenson ; celle-ci est actionnée par un servo-moteur.
Les chaudières sont tubulaires, à faces planes, type haut.
On peut faire passer, momentanément, la puissance de 6000 à 8000 ch. par une légère modification de la commande des tiroirs, et en activant le tirage par un jet de vapeur lancé dans la cheminée.
430. L'Annamite. — V Annamite est mû par une hélice double, système Mangin ; diamètre : 550 ; pas : 6™50.
La machine, à trois cylindres côte à côte, est du système pilon ; admis* sion dans le cylindre milieu ; détente dans les cylindres avant et arrière. Coefficient de détente, avec l'admission à 0,70
0,70 Xi, 40' Tiroirs en coquille et à double orifice, conduits par des coulisses de Stéphenson actionnées par un arbre parallèle à Tarbre de couche et mû par engrenages. L'arbre de distribution conduit aussi les pompes alimen-
taîres et de cale ; Tarbre de couche actionne les pompes à air au moyen d'excentriques.
La manœuvre du changement de marche se fait, soit à la main, par une vis, soit à la vapeur, par un cylindre spécial avec frein hydraulique.
Les chaudières sont cylindriques et tubulaires avec retour de flammes.
Une machine spéciale actionne les pompes de circulation, qui sont centrifuges ; deux petits chevaux du système Behrems servent, au besoin,à Talimentation.
Dans des expériences postérieures aux essais de recette, on a pu en réduisant l'admission à 0 m. 40 environ et ne marchant qu'à 53 t. i/2, développer une puissance de 1236 ch., avec une consommation deO k. 951 par chevalet par heure. Avec une marche pareille, le coefficient de détente devient :
43i . LêH, France. — La France a pour propulseur une hélice à 4 ailes déployées ; la machine est du système Woolf à pilon ; 2 groupes de cylindres actionnant 2 vilebrequins à 90<> ; dans chaque groupe, Tadmetteur est dans le prolongement et au-dessus du détendeur.
La distribution est faite, dans Tadmetteur, par deux tiroirs superposés, système Meyer, et dans le détendeur par un tiroir en coquille à deux orifices; la commande, par une coulisse de Stéphenson, avec excentriques calés sur Tai'bre de couche ; coefficient de détente :
Les pompes à air sont conduites par un balancier actionné par la crosse du piston ; les pompes de circulation sont centrifuges et mues par une machine spéciale. Les chaudières sont cylindriques, tubulaires et à retour de flammes.
439. rVaviffation anvlale (voyageurs). — Depuis l'établissement des chemins de fer, la navigation par bateaux a vapeur rapides, autrefois très active sur nos grands fleuves, a perdu beaucoup de son importance ; les magnifiques flottilles du Rhône et de la Saône ont à peu près disparu. Elle, comptaient des bateaux remarquables par leurs dimensions, par leur puissance et par l'appropriation de leurs organes à un service fort difficile.
A l'étranger, il existe d'assez nombreux services de steamers pour voyageurs, bien installés et confortablement administrés ; ce sont surtout, en Europe, des navigations de plaisance ; sur les lacs de la Suisse, sur le Rhin sur le Danube. Mais, notamment sur les cours d'eau rapides, où le courant et les maigres rendent la remonte fort difficile, les chemins de fer ne lais-
sent guère à. la navigation que les voyageurs qui ont du temps et de l'argent à dépenser.
Les steamers américains ont une réputation universelle de luxe, de vitesse et d'audace dans leurs allures.
En France, le bateau à vapeur pour voyageurs a pris une forme nouvelle. Grâce aux travaux qui ont procuré à la Seine et à la Saône un lirant d'eau élevé et permanent, on a pu établir, à Paris et à Lyon, des services de bateaux omnibus avec des stations rapprochées. Ces petits steamers sont mus par une hélice ; légers, élégants, rapides, très maniables, ils s'arrêtent et repartent promptement, tournent dans un cercle restreint et abordent avec précision leurs nombreux pontons.
433. IVaviir«tlon fluviale (marclianclise*) (1). — Le champ est beaucoup plus étendu pour le transport, par eau, des marchandises.
La navigation, établie dans de bonnes conditions, peut facilement tenir tête aux chemins de fer pour le bon marché des transports lourds et encombrants.
Elle peut se faire, soit au moyen de bateaux porteurs^ soit au moyen de toueurs ou de remorqueurs traînant des bateaux chargés. La solution à intervenir dépendra des cas.
a. Cours d'eau,
La navigation ne peut lutter avec avantage contre le chemin de fer que si le tirant d'eau est régulier et assez grand, et le courant faible. Ces circonstances ne a» présentent, en France, sur des longueurs un peu notables, que pour les rivières canalisées. Dans ces conditions, une puissance motrice minime suffît, à une vitesse modérée, pour donner le mouvement à des charges immenses.
Au point de vue commercial, non moins qu'au point de vue technique, il y a grand intérêt à répartir celle charge sur un grand nombre de véhicules ; de là l'emploi, très général aujourd'hui, du remorquage ou du louage.
Sur les rivières sans courant notable, le remorquage donne de bons résultats : le service n'exige pas de frais élevés d'établissement, et le remor queur jouit d'une grande liberté d'allures.
Pour peu qu'il y ait de courant, le remorqueur doit céder le pas au toueur. Celui-ci exige l'installation préalable d'une chaîne ou d'un câble continus, c'est-à-dire des dépenses d'établissement qui ne peuvent être couvertes que par un trafîc actif.
Sur les cours d'eau, les écluses ont de grandes dimensions; elles sont
(1) Voir dans les Annales des Ponts et Chaussées : 1863, 2« sem., p. 229, Mémoire sur la traction des bateaux, par MM. Chanoine et de Lagrené ; 1877, 2» sem., p. 72, Traction des iMteatix dans l'Etat de SewYork^ par M. LavoiDne.
'ISi CHAPITRE XVII
fort espacées, et la navigation, par loueurs ou remorqueurs, se fait en convois considérables.
b. Canaux,
Sur les canaux, la question est compliquée par la présence de nombreuses i^c!*is(^s n'admettant qu'un seul bateau à la fois. Dans le prix du transport eniteiit, non seulement les frais de traction, à peu près proportionnels à la (lislaijce, mais aussi les frais généraux : intérêt et amortissement du ma- U*TU'\, personnel, etc., qui sont proportionnels au temps et constituent la raJijimre partie de la dépense totale. Toute perte de temps est donc une pi>Hi* d'argent. Or Téclusage un à un des bateaux constituant un convoi occasionnerait une perte de temps très coûteuse et, le plus souvent, inaccrptable. La solution normale est donc la navigation par bateaux isolés, cliacun portant sa machine motrice.
DaiiB ces conditions, le touage permettrait de faire les transports à des \\vH très bas ; deux chevaux de force médiocre suffisent, sur nos canaux, \Hn\f haler des bateaux chargés de 150 à 250 tonnes, à une vitesse de 1800 à tîo^K) mètres ;\ l'heure ; une petite machine de 4à5 chevaux suffirait pour fiMjinir une vitesse double, et son poids, y compris la provision de comhiisliltîe, ne serait qu'une très petite fraction du chargement.
Malheureusement, il n'existe pas encore de moyen simple et pratique de faire franchir rapidement les écluses à un système pareil ; le câble ou la cljaifi(3 constituent un embarras sérieux. C'est là un problème dont la solalliMi ferait faire un pas immense à la navigation économique sur les catiaux.
\ défaut de cette solution, on a recours aujourd'hui à des bateauxporl<!urrt: mais la vitesse est petite; les façons de la coque sont pleines et liJiîriles; la largeur des passages étant très limitée, les roues ne peuvent plus ôlre en saillie, elles sont rejetées k l'arrière ; l'eau arrive mal au propulseur, roues ou hélice. Pour toutes ces causes, le rendement est faible, le moteur mal utilisé et, par conséquent, puissant; mais cette puissance ne s'obtient qu'au prix d'un poids élevé de la machine, de la chaudière et des a)>provisionnemenls, le tout aux dépens du chargement utile.
U se présente ici une autre circonstance qu'il convient de mentionner: sur le>^ bateaux de canal, le poids de coque est très faible : i/6 et jusqu'à ij^ du poids du chargement. Le tirant d'eau variant de 0 m. 20 à i m. 60 ou plus, suivant que le bateau est lège ou chargé, l'immersion du propulseur est extrêmement variable, ce qui est éminemment nuisible à sonren-
Ou se tire quelquefois d'affaire en chargeant l'arrière de tout le poids de ht machine et de la chaudière, de manière h y maintenir un tirant d'eau à peu près constant; mais alors, quand le bateau marche à vide, il lève le nez et émerge de l'avant sur une grande longueur ; l'effort de flexion qui se
yAGHINES A VAPEUR APPLIQUÉES A LA NAVIGATION 433
produit ainsi sur la coque oblige à donner à celle-ci un excédent de solidité, c'est-à-dire de poids, qui fait perdre un des plus grands avantages du transport par canal, la faiblesse du poids mort.
Le bateau porteur sur canaux et rivières canalisées semble n'élre qu'un expédient provisoire : la traction mécanique sur les canaux devient chaque jour une nécessité impérieuse ; on peut croire que, sous cette pression, la solution ne se fera pas longtemps attendre.
c. Cas divers.
Souvent aussi, la navigation doit se faire dans des conditions intermédiaires, se rapprochant plus ou moins soit de celle des rivières à grandes écluses espacées, soit de ceile des canaux à petites écluses rapprochées. La solution à intervenir résulte alors de l'étude approfondie de tous les éléments du problème. Nous nous en tiendrons aux indications qui précèdent, en laissant de côté également les cas spéciaux, tels que bacs à vapeur, remorquage ou transports à petites distances, etc.
434. FetitM»» eiulMircations À ^rAnde vitesse. — Voici un exemple remarquable des résultats auxquels peut amener une bonne entente des proportions relatives des organes d'un moteur, en vue de résoudre un problème déterminé.
Il s'agissait d'imprimer à de légères embarcations des vitesses que n'avaient jamais atteintes même les navires les plus puissants.
Au mois de septembre 1876, MM. Thornycroft et Cie, constructeurs à Chiswick, livrèrent à Mme la baronne de Rothschild un yach de plaisance à vapeur « La Gitana ».
Cette embarcation, dont la longueur n'est que de 27 m. 60 et la largeur de 4 m. 40, fut essayée sur le lac de Genève, entre Genève et Villeneuve, sur une base de près de 70 kilom. et atteignit la vitesse de 38 k. i/2 à l'heure, qu'elle soutint pendant 1 h. 3/4.
Les divers gouvernements ont fait construire, sur les mêmes principes, un certain nombre d'embarcations destinées à porter des torpilles.
Voici quelques-uues des dimensions d'un bateau porte-torpilles (Voir 415).
Coque, Longueur 27 m. 75
Largeur 3 m. 30
Tirant d'eau :
Avant 0 m. 42
Milieu 0 m. 79
Arrière.. 1 m. 70
Surface immergée du maître-couple 1 m.»87
Déplacement 30 t. 90
Hélice. Grâce à la grande inclinaison de la quille et au prolongement de Tarriére, on a pu donner à l'hélice un diamètre de 1 m. 67. Le pas est de
. •/ ' 3 ailes courbes et fort inclinées en arrière, de manière à auTnue^iésviLationséoergiq^^^ q^i se produiraient dans leur passage
près de rétamboL
Machine. Puissance indiquée 320 ch.
Soit par mètre carré du maître-couple. 471 ch.
Poids (machine, chaudières pleines,
hélice et arbres) 15.000 k.
Soit par cheval indiqué 42 k.
Vitesse 18 n. ou 33 k. 1/3 à Theure
Cette vitesse doit pouvoir se soutenir pendant 3 heures.
Voyons maintenant comment on a pu réaliser ce résultat merveilleux de réduire le poids du moteur à 42 kilogrammes par cheval.
La machine marche à haute pression (8 k. 1/2) et à grande vitesse (320 tours par minute) ; elle est du système Compound, à pilon, à trois cylindres ; un admetteur à un bout et deux détendeurs. Les trois cylindres sont à enveloppe de vapeur et le tout est plongé dans un récipient formant réservoir intermédiaire.
Lesvilebrequins son ta i 20 degrés et toutes les masses soigneusement équilibrées ; les frottements se font par de larges portées nageant dans Thuile, qui est distribuée en surabondance ; condenseur par surface, pompes à air à plongeur conduites par la crosse du piston.
Voici les principales dimensions :
Nombre de tours par minute 320
^. ,, ( Cylindre admetteur 0™ .350
Diamètres < ^,. , ,, ,
( Cynndres détendeurs 0" .420
Course (commune) 0™ .350
Introduction maxima O'^ .65
Surface de condensation 60"'*.25
Pompe de circulation, débit à l'heure 240"'.
La pompe de circulation est une turbine actionnée par l'arbre de couche
au moyen d'un engrenage par friction.
La distribution est faite par de simples tiroirs à recouvrement, conduits
par une coulisse au moyen d'excentriques calés sur l'arbre de couche.
Lumières d'admission : longueur 0"^.320
largeur 0-.050
, ( intérieur 0"».030
Recouvrement { ,^ . ,
( extérieur nul
admetteur 0-.062O
détendeur 0™.0535
Avance angulaire 42«
Ainsi donc, forte pression, grande vitesse, fortes avances, détente per-
Rayons d'excentricité )
MACHINES A VAPBUtl APPLIQUÉES A LA NAVIGATION 435
fectionnée : tels sont les caractères d'une machine à la fois puissante, légère et économique comme consommation de vapeur.
La chaudière a la forme des chaudières de locomotives, mais avec un foyer très grand et des tubes peu nombreux et très courts.
Surface de grille .
Surface de chauffe
ToUle
Par cheval
En supposant, par heure et par cheval, une consommation de 8 k. de vapeur et de i k. 30 de charbon, cela donnerait, par heure :
Charbon brûlé par décimètre carré de grille 2 k. 15
Vaporisation, par mètre carré de surface de chauffe 50 k.
La combustion est donc très vive, .analogue à celle que Ton obtient sur les locomolives.
Quant à la vaporisation, elle est des plus intenses, résultat obtenu en réduisant les tubes à une faible longueur (i m. 70) et sacrifiant la partie de la surface de chauffe éloignée du foyer.
Pour obtenir le tirage nécessaire, on a enfermé la machine et les chaudières dans une chambre close, dans laquelle deux ventilateurs insufflent de Taip pris au dehors, de manière à y produire une pression de quelques centimètres d'eau. Le diamètre des ventilateurs est de 1 m. 15, ils sont conduits directement par une machine spéciale faisant 800 à 1000 tours par minute.
Ainsi, pour obtenir un moteur ne pesant que 42 k. par cheval indiqué, les moyens employés se résument comme il suit :
Machine à haute pression, à grande vitesse et très économique comme consommation de vapeur ;
Chaudière à grande grille, avec foyer soufflé et faible surface de chauffe, c'est-à-dire peu économique comme consommation de combustible.
Nous terminons nos études sur les machines de navigation par cette remarquable application des principes développés dans les chapitres précédents.
435. Division- — Nous avons étudié jusqu'ici les machines fixes de manufactures, les locomobiles et mi-fixes, les locomotives et les machines marines.
La machine h vapeur comprend bien d'autres variétés : en se vulgarisant, en s'adaptant à tous les ouvrages, elle s'est diversifiée à Tinfini et a pris mille aspects différents.
Ne pouvant passer en revue qu'un petit nombre de ces applications multiples des mêmes principes, nous choisirons seulement les plus remarquables parmi celles dont la pratique a démontré la valeur.
Les machines que nous avons considérées, comportent toutes un arbre de couche animé d'un mouvement de rotation continu, actionné par ua piston à mouvement rectiligne alternatif, et actionnant à son tour la distribution de vapeur.
Sans sortir de ces données générales, nous aurons d'abord à mentionner quelques moteurs destinés à certains services spéciaux, ce qui leur imprime un caractère particulier.
Mais le travail développé par la vapeur peut être recueilli au moyen des organismes les plus variés et difl'érant beaucoup du type ordinaire ci-dessus rappelé ; nous aurons à décrire, dans cet ordre d'idées :
Les machines constituées par un piston animé d'un mouvement rectiligne alternatif, mais actionnant Torgane opérateur sans l'intermédiaire d*un arbre de couche ;
Les machines dans lesquelles le mouvement de rotation est produit directement par l'action de la vapeur, sans l'intermédiaire d'un piston animé d'un mouvement alternatif ;
Les machines élévatoires sans piston ;
Les machines diies servo-moteurs.
Commençons par quelques exemples de machines ordinaires affectées à des services spéciaux. Nous passerons rapidement en revue :
Les locomotives routières ;
Les machines soufflantes ;
Les pompes à incendie à vapeur ;
Les moteurs domestiques ;
Les machines à mouvements rapide!^.
430. Eiocoin otives routières. — Ce n*est que dans des cas assez rares qu'il y a avantage à se servir de la locomotive pour la traction sur les routes de terre.
Si le trafic à desservir est peu important, la traction mécanique ne saurait procurer d'économie ; s'il est plus considérable, on trouvera presque toujours avantage à établir une paire de rails et à construire sur l'accotement de la route un petit chemin de fer. Toutefois, le dernier mot n'est peut-être pas dit sur cette question. La traction à vapeur ne s'applique économiquement que lorsque le chargement à transporter est assez important pour nécessiter l'emploi de plusieurs véhicules attelés en convoi ; dès lors, il faut que la route à parcourir soit large, à courbes assez douces et à inclinaisons faibles, car la montée et surtout la descente, sur une pente rapide, d'un convoi qui n'est pas maintenu par des rails, ne laissent pas que de présenter des inconvénients sérieux ; la route doit être, en outre, en fort bon état et assez peu fréquentée pour que la longueur du convoi ne soit pas une gène pour les voitures ordinaires.
Dans ces conditions, si les transports à faire sont importants et surtout s'ils ne doivent avoir qu'une durée limitée, le mode de traction dont il s'agit, peut présenter de sérieux avantages. C'est ainsi que l'Administration de la guerre Va utilisé pour le transport des munitions destinées aux forts des environs de Paris. Les chariots de l'artillerie employés à cet usage sont munis d'un système directeur qui fait converger les essieux d'avanttrain, de telle sorte que dans les courbes, toutes les roues suivent à peu près la même piste. La locomotive attelée en tête est une locomobile dont l'arbre attaque, par un engrenage, les roues d arrière, qui sont munies de larges jantes. L'avant-train pivote sur une cheville ouvrière, et ce mouvement est obtenu par la manœuvre d'un volant mis sous la main du conducteur.
Les locomobiles agricoles, surtout celles employées au labourage, sont disposées de manière à pouvoir se déplacer elles-mêmes. Un simple embrayage permet de communiquer le mouvement aux roues; mais, ici la fonction de locomotive n'est qu'accessoire ; la fonction essentielle est la puissance du moteur une fois mis en station. Tant qu'elle a à se déplacer, la machine n'a rien à remorquer, si ce n'est un petit chariot portant son propre approvisionnement ^ou quelques outils agricoles ; c'est là du reste une besogne assez difficile dans les chemins montueux et défoncés ou au milieu des terres labourées. Une fois arrivée en place, la machine est mise en service pour tirer de lourdes charrues au moyen d'un câble en fil de fer, pour manœuvrer une grue, une batteuse, etc. Dans toutes ces locomotives, dont le déplacement est peu rapide, il ne faut pas songer à attaquer directement les roues motrices : cela entraînerait à des mouvements de piston
très lents et, par suite, à des cylindres énormes : la transmission se fait toujours par engrenages ou par chaînes de Galle. L'appareil : moteur, chaudière et machine, ne diffère pas des locomobiles ordinaires.
43^. Rouleaux eompresscninB. — Les rouleaux compresseurs à vapeur, qui servent à cylindrer les chaussées de Paris, sont établis à peu près comme des locomotives routières (fig. 268).
HiPHPiPVJIIl
Fig. 268.
La machine à vapeur actionne, par une série d'engrenages, deux pignons, A et B, qui commandent, au moyen de chaînes de Galle, deux roues dentées, C et D, fixées sur les axes des deux rouleaux en fonte E F qui portent tout Tappareil.
Pour tourner dans les courbes, on fait converger les axes des rouleaux au moyen de la double vis G mise en mouvement par le conducteur et qui rapproche ou éloigne les plaques de garde K K ; afin que cette convergence soit possible, les fusées H H des essieux des rouleaux sont sphériques, du côté opposé à la vis G.
Le cylindrage se fait de préférence la nuit, dans les quartiers où la circulation est active.
Les rouleaux en usage à Paris pèsent de 18.000 à 25.000 k. et marchent à' la vitesse d'environ 2500 m. à l'heure. Cas cylindres ont un diamètre de i m. 20 à i m. 50 et une longueur de 1 m. 50 à 4 m. 90. Le cylindrage d'un mètre cube exige de 6 à 8 tonnes kilométriques.
43S. Maclilne* soufflantes. — La figure 269 représente les nouvelles machines soufflantes installées au Creusol pour le service des hauls-fourneaux :
A A. Cylindre à vent ;
BB. Cylindre à vapeur ;
ce. Té ou traverse guidée par les glissières DDDD fixées au bâlt ;
EE. Bielles pendantes latérales attaquant par les maDDetous FF le double volant GG calé et monté sur un arbre transversal H H passant en dessous du cylindre à vapeur ;
Fig. 269.
JJ. Montants et bâtis supportant et entreioisant les difTerentes pièces; KK. Conduites prenant Tair frais au dehors ; LL. Conduites amenant Tair comprimé au haut-fourneau; MM. Clapets d'aspiration ; NN. Clapets de refoulement ;
Ces machines fournissent de Tair comprime à 0 in. 16, àO m. 18 dp. mer* cure:
Diamètre du cylindre à vapeur I™:â5
Diamètre du cylindre soufflant .*..,..* 3 00
Course des pistons « . 2 aO
La vitesse est d'environ 12 tours et le débit de 320 m' d'air par minute, la vitesse moyenne des pistons est d'environ i mètre par seconde.
Pour que Teiïet utile de machines de cette nature ne soit pas fort rédait, il faut que la vitesse de Tair, au passage des clapets d'aspiration ou de refoulement soit très petite. De là deux conditions : faible vitesse des pistons et grande ouverture des clapets; cette dernière condition conduit, pour le cylindre à vent, à des espaces nuisibles considérables, dont une partie a été supprimée par Taddition, sur le piston, des coffres en tôle creuse aaaa,
La distribution se fait par des cames portées par un arbre 66conduitpar engrenages. Ces cames actionnent des soupapes de Cornouailles, système très simple et excellent pour des appareils à faible vitesse.
Les volants ont pour objet essentiel de faire passer les points morts. Dans leurs jantes sont ménagés des contrepoids destinés à équilibrer la masse mouvante. Le mouvement de rotation de ces volants est loin d'être régulier. Le travail moteur, supérieur au travail résistant pendant la pleine pression, lui devient rapidement inférieur pendant la détente, et la masse des volants a été, à dessein, faite assez petite pour que, vers la fin de la course, la vitesse de rotation devienne faible, de manière k laisser aux clapets le temps de se fermer et de s'ouvrir sans choc.
Il existe dss machines soufflantes horizontales, mais de moindres dimensions que celles que nous venons de décrire ; d'autres sont à. balanciers, le piston à vapeur à un bout, le piston à vent de l'autre.
Le genre de transmission représenté figure 269, et composé d'une paire de bielles en retour avec volant en arrière du cylindre est souvent usité pour les petits chevaux alimentaires; les deux cylindres, à vapeur et à eau, sont placés en prolongement suivant un axe vertical ou horizontal.
439. Pompes à locendle à vapeur. — L'usage des pompes à incendie à vapeur est devenu très fréquent depuis quelques années.
Ces pompes se composent d'une machine à vapeur, accompagnée de sa chaudière, actionnant une pompe foulante, le tout monté sur un chariot.
Pour rendre des services sérieux, l'appareil doit être prêt à fonctionner très promptement. La pompe à vapeur, tenue en parfait état, est remisée à côté du poste de pompiers ; sa chaudière est pleine d'eau et son foyer bourré de copeaux et de fagots ; les tuyaux en cuir, tout montés, sont arrangés sur le chariot. Deux chevaux harnachés sont dans une écurie voisine.
A l'annonce d'un incendie, signalé par un télégraphe spécial, le feu est allumé dans le foyer, les chevaux attelés ; les pompiers montent sur le chariot ; on part au trot et, en quelques minutes, on est sur le lieu da sinistre ; la cjiaudière a dû atteindre sa pression pendant le trajet.
Les deux qualités essentielles d'un appareil de cette nature sont : légèreté, rapide montée en pression.
IfAGHINBS A VAPEUR DIVERSES 441
La chaudière sera donc à petit réservoir d'eau (259) ; à faible surface de chauffe (257) ; à grande surface de grille (238), et à combustion active par tirage forcé (253).
Quant à la machine, les pompes à eau ne se prêtant pas à des mouvements rapides, on doit, pour la faire légère, recourir à des artifices particuliers sur lesquels nous reviendrons (445).
Les pompes de Merryweather se composent d'une chaudière Field (270) et d'une machine sans arbre de couche dont le piston actionne directement le piston à eau ; Téchappement de la vapeur a lieu dans la cheminée ; le tout est solide, léger et porté par un chariot qui peut tourner dans les rues les plus étroites.
Une pompe, fournissant par minute 2400 litres, et donnant un jet de 54 mètres de hauteur, ne pèse guère, chariot et accessoires compris, que 2000^ kilos.
440. Petite moteurs domestiques. — Il s*est posé, depuis quelques années, un problème d'une extrême importance industrielle et même sociale ; il convient d'en dire un mot.
Il s'agirait de mettre entre les mains des ouvriers en chambre un potit moteur simple, peu coûteux, présentant toute sécurité, très facile à conduire et à entretenir et fournissant, à bas prix, une puissance motrice minime ; en un mot, il faudrait remplacer le manœuvre qui tourne à la manivelle ou le pied de l'ouvrière sur la pédale de la machine à coudre.
Le problème n*a pas encore été résolu, du moins d'une manière générale : la machine à vapeur, et surtout la chaudière à vapeur exigent trop de soins et d'attentions ; l'homme chargé de les conduire ne peut guère s'occuper d'autre besogne, et son salaire pour les très petites forces devient, relativement parlant, une grosse dépense.
On a essayé de se servir du gaz d'éclairage comme combustible ; la conduite du feu devient alors très simple, et d'ingénieux inventeurs ont construit de petites machines à vapeur chauffées au gaz et marchant plusieurs heures sans qu'on ait à s'en occuper ; malheureusement, le gaz d'éclairage est un combustible trop cher, et la machine à vapeur utilise trop mal la chaleur produite dans le foyer pour que cette solution devienne pratique ; les machines à gaz proprement dites (Chap. XIX) se rapprochent davantage du but, à cause de leur faible consommation.
Pour des puissances qui ne sont pas très petites : un ou deux chevaux, de petites machines demi-fixes simples et solides peuvent convenir; exemple : Machine de Baxter avec chaudière verticale, portant une petite machine verticale ; pour une force de 2 chevaux, prix : 2000 francs ; 300 révolutions par minute ; construction fort bien entendue et d'une exécution remarquable.
La solution du problème a été cherchée dans une autre direction : un moteur central engendre une grande puissance, qui est ensuite transmise
et détaillée entre un grand nombre de petits ateliers. Avantages économiques d'une pareille organisation, malgré la perte de puissance, souvent considérable, résultant des résistances passives.
Le moteur central peut être une machine à vapeur ou, si les conditions locales le permettent, une chute d*eau.
La transmission peut avoir lieu par systèmes funiculaires ou par l'eau sous pression.
Voici des exemples de transmissions par systèmes funiculaires.
Cités ouvrières de Paris : ce sont de grands bâtiments divisés en une multitude de petits ateliers ; une puissante UMichine à vapeur, établie au centre, distribue, au moyen d'arbres et de courroies, la force motrice à tous les étages ; chaque atelier est loué avec la force motrice correspondante.
Cités industrielles de Schaffhouse et de Bellegarde : les chutes du Rhin et du Rhône fournissent une puissance motrice considérable, recueillie par des turbines, envoyée et répartie à des grandes distances dans la valléia et à des ateliers grands et petits au moyen de câbles en fil de fer.
Dans quelques villes, on se sert de Teau sous pression qui circule dans les conduites alimentaires pour actionner,soit de petites turbines, soit de petites machines à colonne d'eau ; c'est surtout avantageux pour les nombreuses industries qui n'ont besoin de force metrice que par intermittence; on ouvre le robinet d'admission pour mettre la machine en marche, on le ferme pour arrêter et on ne paie que l'eau réellement dépensée.
Quant à la mise en charge des conduites, elle est obtenue soit par des travaux de dérivation des cours d'eau, soit par des pompes à vapeur.
Le système n'est admissible que si l'eau est vendue à très bon marché et sous forte pression ; un petit moteur d'un demi-cheval, actionné par de Teau sous une pression de 40 m., réduite à moitié par les pertes de charge, en consommerait, par heure :
-;z ^-7^ = om',5
soit, à raison de 4 heures de travail, 26 m. ^ par jour ; avec les prix de vente de l'eau, à Paris et dans la plupart de nos grandes villes, ce serait une dépense inabordable.
Il en est autrement dans un certain nombre de villes de Suisse, où l'on a tiré parti des circonstances locales pour installer des distributions fournissant Feau sous de fortes pressions et à très bon marché.
C'est pour ce cas particulier que M. Schmid^ habile constructeur à Zurich» a installé le petit moteur représenté figure 270 et dont nous donnons la description comme un exemple de dispositif très simple et bien adapté au service a rendre :
A. Cylindre oscillant autour d'un axe 0 ;
MACUINBS A VAPEUR DIVERSES
B. Arrivée de l'eau en pression ;
G. Echappement;
D E. Glace cylindrique ayant son centre en 0 ;
F. Arbre de couche ;
F G. Vilebrequin ;
P. Piston,
Fig. 270.
L^oscillation du cylindre autour de son axe détermine la communication alternative des lumières a ei b avec Tadmission B et l'échappement G ; les tourillons 0 sont pressés sur la glace par les bras K L au moyen de Técrou M, et cette pression est réglée de manière à faire seulement équilibre à la sous-pression de Teau arrivant par la conduite B.
N. Réservoir d'air pour amortir les coups de bélier.
Gette machine peut, à la rigueur, marcher à la vapeur.
44i* MacblneM ék mouveinoiito rapide». — Dans certains cas, la grande vitesse de marche d'une machine devient très commode ; elle permet de supprimer des transmissions et engrenages multiplicateurs, lorsqu'il s'agit d'actionner des outils à mouvements rapides (ventilateurs, pompes centrifuges, scies circulaires, machines magnéto-électriques, etc.) et d'obtenir, sous un faible volume, une puissance considérable.
Les machines rotatives (449) résoudront peut-être un jour ce problème. En voici une autre solution qui a eu déjà de nombreuses applications, c'est la machine à trois cylindres de Brotherood (lîg. 271).
Elle se compose de trois cylindres à simple effet A A A fondus d'une seule pièce, divergeant sous des angles de lâO<^ autour de l'arbre de couche 0 et dont les pistons actionnent directement, au moyen de bielles BBB,une manivelle unique G ; la distribution est obtenue par un robinet tournant D (422) mû par une contre-manivelle E et sur lequel est monté un petit modérateur F qui ouvre plus ou moins l'arrivée de vapeur.
On remarquera que les bielles sont toujours en pression, ce qui supprime
complètement les chocs qui, dans les machines à double effet, ont lieu à chaque bout de course, quand les pièces ont pris du jeu ; une usure, même notable, n'empêche pas le fonctionnement.
Toutes les pièces sont d'une construction simple, solide et bien entendue ; les frottements se font entre larges surfaces, acier et bronze phosphore, avec graissage surabondant; la vitesse du piston atteint 6 à 7 m. et le nombre de tours 1500 et au delà par minute.
Fig. 271.
Cette machine a été imitée de bien des manières ; certains constructeurs ont réduit à deux le nombre des cylindres et, en faisant les deux cylindres d'inégal diamètre, essayé d'appliquer le fonctionnement Compound ; d'autres ont placé les trois cylindres côte à côte, les pistons, à simple effet, agissant sur trois vilebrequins à 120<>.
11 nous est impossible de décrire ces dispositifs variés, dérivant d'une même idée et dont quelques-uns ne sont cependant pas sans intérêt.
442. Maclilne» «aiia arbre do eouclie. — Nous comprenons sous la dénomination de machines sans arbre de couche, toutes celles qui comportent un piston animé d'un mouvement rectiligne alternatif, mais dans lesquelles ce mouvement alternatif est transmis directement à l'outil opérateur, sans passer par l'intermédiaire d'un arbre animé d'un mouvement de rotation continue ; on les désigne quelquefois sous le nom de machines à action directe.
Depuis quelques années, ce dispositif est fort usité, comme petit cheval, pour conduire la pompe alimentaire des grandes chaudières.
Si la résistance opposée par l'opérateur est sensiblement constante pendant la course du piston, il est clair qu'il doit en être de même de la puissance ; il ne saurait donc y avoir de détente, à moins cependant, que les masses mises en mouvement ne soient très considérables.
Au point de vue de la distribution, il faut distinguer deux cas :
MACflINBS A VAPEUR DIVERSES
io Distribution faite à la main : nous citerons les marteaux à vapeur et les grues Chrétien ;
2"" Distribution automatique : pompes diverses, machine de Cornouaiiles. 443. JMapteanx à vapeur. — Un marteau à vapeur ou marteau pilon se compose d'un cylindre vertical A (fig. 272) porté par deux jambages en fonte BB ; la tige du piston C porte un lourd mouton D en fonte, guidé par deux glissières ; sous le mouton est fixée une frappe E qui vient battre sur Venclume F ; le tout est supporté par une lourde masse de fonte G, appelée chabotte^ fixée à de solides fondations.
La distribution se fait le plus souvent à la main, au moyen d*un tiroir H manœuvré par un levier K ;
