La vitesse la plus

convenable

pour le travail des moulins

vent est de 6 à 9 mètres' par secondes.

357. Avec un vent de cette force les mouliné à vent des en- . virons de Paris, lesquels sont à rotation verticale et portent

164 DU VENT CONSIDERE COMME MOTEUR, quatre ailes, dont chacune a environ 1 i mètres de longueur sur ■i mètres de largeur, produisent, suivant M. Hachette , l’effet suivait. Un moulin en i!\ heures moud quatre setiers de blé , et donne à la farine la préparation convenable pour en faire le pain blanc. Ce travail, dit M. Hachette, équivaut à celui de

• 28 hommes à raison de 7 hommes par setier ; et , d’après cette donnée , il évalue l’effet dynamique du vent, sur la supposition qu’un homme en 24 heures élève 1 1 1 mètres cubes d’eau à un mètre de hauteur : il en conclut qu’un moulin à vent élèverait 3 108 mètres tubes à la même hauteur.

358. Hitler (a) cite quelques expériences faites en Hollande et dont les résultats lui avaient été communiqués par Lyfofs ,* professeur de l’Université de Leyde. D’après ces expérience# , dn moulin dont chacune des ailes avait 43 pieds de longueur et 5 pieds ; de large, était capable d’élever par minute i5oo pieds cubes d eau à la hauteur de 4 pieds , la vitesse du vent étant

. d’environ 3o pieds par seconde; l’inclinaison des ailes sur 1^

• direction du vent Variait entre leurs extrémités; leur inclinaison moyenne était de 73 degrés. On avait remarqué dans ces expériences, que l’effet de ces moulins était à peu près proportionné au carré des vitesses du vent. .

359. Sméalon [b) a Tait plusieurs expériences pour déterminer les effets des moulins à vent, et la meilleure forme qu’il convient de donner aux ailes; il se servit à cet effet d’un modèle de moulin à vent qu’il faisait tourner avec plus ou moins de vitesse par des poids suspendus à un cordon enroulé autour de l’axe du volant. Il appliqua successivement à cet appareil des ailes de formes différentes , et différemment inclinées.

( a ) Mémoires de T Académie de Berlin , an 1^56 , pape 169.

( b ) Traduction des expériences de Sméaton par M. Giiard.

DU VENT CONSIDÉRÉ COMME MOTEUR. itiô

# Il y lit adapter des ailes inclinées, i°. sous un angle de 55°

sur la direction du vent; 2°. sous un angle de 72 à 75°; 3°. il lit

varier l'inclinaisbn de leurs élémens transversaux , suivant la loi • '

indiquée par un théorème d e Maclaurin (a); 4°. il la lit varier suiva^ la méthode hollandaise ; 5°. en conservant cette dernière • inclinaison , il élargit les ailes à leur extrémité de manière à leur donner la ligure d'un trapèze ; 6°. enlin il substitua aux quatre ailes que l’on emploie ordinairement, huit secteurs d’ellipse qu’il inclina sous l’angle le plus favorable.

36o. Ses expériences lui apprirent que, conformément à la théorie , les ailes planes inclinées sous un angle de 55 degrés recevaient à la vérité la plus grande impulsion du vent , lorsqu’elles étaient.en repos, mais quelles produisaient le moindre • effet lorsqu’elles étaient en mouvement. Il reconnut que la forme la plus avantageuse était celle dont les élémens extrêmes Sont inclinés sur 1^ plan du mouvementée 70", 3o', et de 22% 3o'. Le rapport de la puissance à l’effet était celui de 10 à 9,2. Celte expérience confirme la théorie d 'Euler (£).

3Gi. Stnéaton a reconnu ensuite , T°. qu’une variation d’un degré ou deux dans l’angle .d’iucliuaison des ailes ije produit qu’une, légère différence dans l’effet, quand l’angle approche d’être le plus avantageux possible; 3*. que, lorsque le vent agit sur une surface concave, il résulte de cette disposition un avantage pour la puissance de l’aile considérée dans toute son étendue, quoique chacune de ses parties , prise sepai'ément, ne soit pas clle-uièine disposée de» la manière la plus avantageuse ; 3". qu’une aile plus large doit être inclinée sous un angle

(a) Traité des fluxions , loroe 2.

(J) Euler, Mémoires de FNcadémie de Berlin , pour l’année 1732 cl 1751». — Nouveaux commentaires de l’étetsbourg , pour 1752.

i66 ~ DU VENT CONSIDÉRÉ COMME MOTEUR, plus grand , et que , lorsqu'elle est plus large à son extrémjjé que près du centre , elle présente une forme plus avantageuse que si elle était parallélogramique; !\‘. que, dans le cas où le cylindre de vent est totalement intercepté par les aile^ il ne produit pas le plus grand effet , parce qu’il manque d'issue con- • venable pour s’échapper après avoir exercé son action.

36z. Sméaton a observé que le rapport qui existe entre la vitesse des ailes lorsqu’elles ne sont point chargées, et leur vitesse quand elles sont chargées du ]>oids correspondant au maximum, d'effet , est en général celui de 3 à a , à peu près; et que le rapport entre la plus grande charge que les ailes jieuvent soutenir sans s’arrêter, ou , ce qui est la même chose, entre le moindre poids capable de les arrêter, et la charge correspon* dante au maximum d'effet, est k peu près comme 6 à 5. ..

363. Il a enûn déduit de ses expériences les règles suivantes :

I**. La vitesse des ailes d’un moulin non chargé ou chargé au maximum d’effet, est proportionnelle à la vitesse du vent, la figure des ailes et leur inclinaison étant les mêmes.

i°. Le poids correspondant au 'maximum d’effet est un peu moindue «pie proportionnel au carré delà vitesse du vent, la forme et la position des ailes restant les mêmes.

3°. Les effets des mêmes ailes, lorsqu’elles produisent le maximum d’effet, sont un peu moindres que proportionnelles au cube de la vitesse du vent.

4*. La charge des mêmes ailes corespondante au maximum .. d’effet est à peu près comme* le carré, et leur effet comme le cube du nombre de leurs révolutions dans un temps donné.

5°. Quand les ailes sont chargées de manière à donner un maximum d’effet sous une vitesse donnée, et que celle du vent vient augmenter, la charge restant la même, i°. l’accroissement d’effet, celui -de la vitesse étant supposé faible, sera à peu près

Dü VENT CONSIDÉRÉ COMME MOTEUR. 167 comme le carré de cette vitesse; a*, quand la vitesse du vent sera double, les effets seront à peu près comme 10 à 27 -J 3°. quand les vitesses comparées seront plus que doubles de celle sous laquelle le poids donné produit un maximum, les effets croîtront à peu près dans le rapport simplette la vitesse du vent.

6". Lorsque le* ailes sont semblables de figure et de position , le nombre de leurs révolutions, en un temps donné, est réciproquement proportionnel à leur longueur.

- 7*. La charge au maximum d’effet que des ailes semblables de figure et de position sont capables de supporter à une distance donnée du centre de mouvement, sera comme le cube du rayon.

8°. L’effet des ailes de position et de figure semblables, est proportionnel au carré du rayon.

g*. La vitesse de l’extrémité des ailes hollandaises , ainsi que des ailes élargies , soit qu'on les suppose non chargées on chargées au maximum d’effet, est considérablement plus rapide que la vitesse du vent; cette extrémité se meut 3 fois rz plus vite.

364- Les praticiens ont observé dit S méat on , que, quand les ailes hollandaises, placées à l’ordinaire, faisaient i3 révolu-* fions par minute, les moulins auxquels elles étaient appliquées effectuaient un travail moyen , et alors la vitesse du vent est de ï2 pieds ; par seconde.

365. Sméaton , en appliquant les résultats de ses expériences au calcul de l’effet d’un moulin garni de quatre ailes hollandaises de 3o pieds de long, avec un vent de la force de 1 a pieds et ; de vitesse parseconde, a reconnu qu’il équivalait à la force de dix hommes et à celle de dix-huit, lorsque ces ailes sont élargies. U a eu occasion de vérifier que ces calculs ne sont pas pure-

iO>8 DU VENT CONSIDÉRÉ COMME MOTEUR, nient spéculatifs, et sont susceptibles d’être appliqués avantageusement à la pratique. En effet, clans un moulin à huile dont les ailes élargies avaient 3o pieds de rayon ,‘et faisaient tourner deux meules verticales qui écrasaient de la graine de navette , il a observé ^{ue, quand les ailes faisaient 1 1 révolutions par minute^ cas dans lequel la vitesse du vent doit être d’environ i3 pieds par seconde , les meules faisaient sept tours par minute, tandis que deux chevaux, employés pour les faire mouvoir, ne leur faisaient faire à peine que 3 tours • dans le même temps. Enlin, continue-t-il, on s’est assuré de la supériorité réelle de^ ailes élargies sur les ailes hollandaises ordinaires, non-seulement dans les circonstances où elles ont été appliquées à des moulins neufs, mais encore dans les circonstances ou elles out été substituées à des ailes d’ancienne construction.

3 66. Sméaton, en comparant les moulins horizontaux aux . moulins verticaux, fait observer qu’on ne doit point être surpris , si les premiers n’ont réellement que la huitième ou lâ * dixième partie de la puissance des verticaux, ce dont on est assuré par les tentatives qui ont été faites. Ce désavantage dépend de ce que , dans un moulin horizontal , il n’y a qu’un peu plus d’une voile sur laquelle le vent agisse, tandis que, dans les moulins à vent ordinaires , le vent agit conU e les quatre ailes en même temps. Supposant donc chaque aile d’un moulin à vent horizontal, de même dimension que chacune des ailes d'un moulin à vent vertical, il est manifeste que la puissance d’un de ces derniers , composé de quatre ailes , sera quatre fois plus grande que la puissance d’un moulin horizontal, quel que soit le nombre de scs ailes. De plus les ailes postérieures éprouvent nécessairement une difficulté à se mouvoir contre le vent.

3G7..Les moulins à vent connus peuvent être distribués çn quatre genres, i°. moulins à rotation verticale et à voiles qua-

DU VENT CONSIDÉRÉ COMME MOTEUR. 169 drilatères , 2°. moulins à rotation verticale et â voiles triangulaires, 3°. moulins à rotation horizontale, 4°- moulins à mouve- . ment alternatif.

GENRE PREMIER. — Moulin» à rotation verticale et à voile» quadrilateire».

368. Ce genre de moulins à vent , quoique le plus ancienne- ment connu, est encore celui qui mérite la préférence sur tous les autres par sa solidité, par sa simplicité, par sa manœuvre plus facile et plus sûrê , enfin par plus de régularité dans le mouvement, et par un effet utile plus abondant, à parité de circonstances.

Ce genre se subdivise en deux espèces , 1°. moulins dont le toit seul est mobile , 2“. moulins dont le corps de l'édifice est mobile.

première espèce. — Moulins dont le toit seul est mobile, Planche XII,

fig. 3 et 4. *

369. Le corps de l’édifice , dans cette espèce de moulins, est une tour en maçonnerie ou bien en charpente. Si cette tour est en charpente, elle a ordinairement une base octogone plus large dans le bas que dans le haut , et elle a la figure d’un tronc de pyramide. Huit fortes pièces verticales partent des angles de l’octogone, sont liées entre elles par trois ou quatre rangs de pièces horizontales et par des croix de Saint-André butant les unes contre les autres. Les pièces horizontales supportent les poutres des planchers. Des planches placées à recouvrement l’une au-dessus de l’autre forment le revêtement extérieur de la tour. Elles devraient être travaillées à la varlope et goudronnées pour mieux résister aux injures du temps.

370. La tour dont nous venons de parler s’élève quelquefois De la composition des Machines. ' 22

170 DU VENT CONSIDÉRÉ COMME MOTEUR, au-dessus d'un torps de bâtiment dans lequel on dispose le» machines qui doivent être mues par le moulin à vent placé sur cette tour. On en voit un exemple dans la fig. 4 , qui représente l’extérieur d’une scierie hollandaise. On doit établir dans le pourtour de la tour une plate-forme circulaire accessible , où l’on puisse manœuvrer la queue du moulin destinée à l’orienter, comme nous l’indiquerons bientôt.

■371. L'organe d’un moulin à vent qui re^it l’impulsion dn vent , se nomme volant. 11 est composé de plusieurs pièces ; savoir, d’un arbre tournant , incliné à l’horison de huit à dix degrés , et d’un certain nombre'd’ailes.

37a. Voici le détail des mesures moyennes des volans des moulin i vents établis en Flandre , et principalement auprès de la ville de Lille, où il y en a une très-grande quantité, qui élèvent des pilons pour broyer les graines de colza, et en extraire l’huile, et qui servent à la mouture.

Les volans ont, d’une extrémité d’une aile à l’extrémité de l'aile opposée , une longueur de 76 pieds ; la largeur de l’aile est d'un peu plus de si* pieds dont cinq sont formés par nue toile attachée sur un châssis , et le pied restant par une planche trèslégère ; la ligne de jonction de la planche et de la toile, forme, du côté frappé par le vent, un angle sensiblement concave au commencement de l’aile, et qui allant toujours en diminuant, s’évanouit à l’extrémité de l’aile. La pièce de bois qui forme le bras et soutient le châssis, est placée. derrière cet angle concave. La surface de la toile forme une surface courbe ; mais les constructeurs de moulins, dit Coulomb (a), n’ont aucune règle fixe. dans le tracé de cette courbure, quoiquils la regardent

( a ) Coulomb , Mémoires de t Académie pour l'année 1381.

DU VENT CONSIDÉRÉ COMME MOTEUR. 171 comme le secret de l’art ; il a paru à cet auteur que le plus généralement l’on s’élqjgne peu de la vérité, en supposant la surface de l'aile, composée de lignes droites, perpendiculaires au bras de l’aile à six pieds de l’arbre : ces lignes droites formeraient avec l’axe de l’arbre un angle de 6o°, et à l’extrémité de l'aile , cet angle serait de 78 à 84 degrés; en sorte qu’il augmente de 78 à 84 , à mesure que l’axe de rotation est plus incliné à l’horizon. Cependant le pan gauche qui formerait l’aile , d’après cette description , n’est pas encore exact , et , au lieu d’être terminé par une ligne droite; il l’est ordinairement dans le côté , sous le vent, par une ligne courbe dont la plus grande concavité est de deux ou trois pouces.

L’arbre tournant et auquel. les ailes sont fixées, s’incline à l'horizon entre 8 et i5 degrés.

373. Coulomb, en examinant l’effet de ces moulins, fit une observation intéressante; c’est qu’avec utfvent moyen que l’on peut estimer de t8 à ao pieds par seconde , plus de cinquante moulins placés à un quart de lieue de Lille, dans la même exposition, produisaient à peu près la même quantité d’effet, quoiqu’il y eût plusieurs petites différences dans la construction de ces moulins, sOtt relativement à la disposition des ailes, soit relativement à l’inclinaison de l’axe de rotation ; de cette observation l’on peut, ajoute Coulomb ,4irer une conclusion bien intéressante , c’est qu’il est probable qu’à force de tâtonnement, la pratique s’est très - rapprochée du degré de perfection ; car, si l’on cherchait par les règles de maximis et minimis (quelle que soit la formule qui exprimerait l’effet d’un moulin) quel devrait être le rapport de toutes les quantités variables qui la composent , pour que cet effet fût un maximum , on trouverait, d’après les principes fondamentaux de ce calcul, qu’en faisant varier dans cette formule une ou plusieurs indéterminées, fa

172 DU VENT CONSIDÉRÉ COMME MOTEUR, variation de 1’efFet devrait toujours être supposée égale à zéro , ou , ce qui revient au même , que , quoique l’on fit varier un peu les différentes parties de la machine, îeffet resterait toujours constant. Ol’ on trouve ici que, quoique les constructeurs des moulins varient entre eux dans la disposition des ailes , l'effet, avec un vent moyen est toujours constant. Ainsi, il est probable que les parties en sont disposées de manière quelles produisent à peu près le maximum d’effet.

374. Voici maintenantune série d’observations que Coulomb a faites sur ces moulins. *

Il observait et mesurait la vitesse du vent avec des plumes très - légères que. ce vent entraînait ; deux hommes placés sur nne petite élévation , dans la direction du vent, et à i5o pieds l’un de l’autre, observaient le temps que cette plume employait à parcourir les 1 5o pieds.

i°. Le vent parcourant 7 pieds par seconde , lorsque le moulin est libre, et lorsqu’aucun des pilons n’est élevé, les ailes du moulin font cinq tours et demi par minute; mais , en mettant un seul pilon , pesant milje vingt livres, en action , et frappant deux coups de 18 pouces de hauteur à chacjue tour d’aile, le moulin fait à peine trois tours par minute.

2”. Le vent parcourant 12 à i3 pieds par seconde, les ailes font sept à huit tours parminute, et il n’y a que deux pilons de mille vingt livres et un pilon de cinq cents livres qui soient en action: avec ce degré de mouvement, le moulin ne peut fabriquer qu’une tonne ou 200 livres d’huile en 24 heures.

3". Le vent parcourant 20 pieds par seconde, les ailes font i3 tours dans une minute, cinq pilons de 1020 livres chacun sont mis en action , ainsi qu’un pilon de 5oo livres : les quatre «des du moulin portent toute leur voilure , et l’on fabrique

trois tonnes et demie d’huile en 24 heures: ce degré de vitesse dans ie vent est celui qui paraît convenir le mieux à cette machine, c’est au moins celui que le conducteur préfère; il n’est pas forcé de travail; ce vent souffle ordinairement avec une vitesse assez uniforme ; le moulin porte toute sa voilure sans crainte d’acCident, et sans que les liaisons de la cliarpente soient trop fatiguées. •

4°. Le vent souffle avec force , parcourt 28 pieds par seconde ; les conducteurs des moulins sont obligés de serrer six pieds de • voile à l’extrémité de chaque aile; l’aile fait 17318 tours dans une minute, et le moulin fabrique près de cinq tonnes en 24 heures; les. cinq pilons de 1020 livres, ainsi qu’un pilon de 5oo, sont en action.

5°. Les moulins à blé , dont l’engrenage est disposé de manière que la meule fasse cinq tours dans le temps que l’axe n’en fait qu’un , ne commencent à tourner que lorsque la vitesse du vedt est de 18 pieds par seconde; les ailes du moulin font onze ou douze tours par minute, et ces moulins peuvent moudre, sans bluter, de huit à neuf cents livres de blé par heure; l’on dbit remarquer qu’avec ce degré de vent, les moulins à huile font également de onze à douze tours par minute; en sorte que, dès que l’on aura calculé pour un vent de 18 pieds par seconde, la quantité d'effet que produit un des moulins à huile dont, le travail a été indiqué précédemment, l’on évaluera très-facilemertt le moméntum de la résistance delà meule qui broie le grain.

6*. Lorsque le vent a 28 pieds de vitesse par seconde, les ailes des moulins à blé portant toute leur voilure font souvent jusqu’à 22 tours par minute, et peuvent moudre jusqu’à 1800 livres de farine par heure. Quelquefois les meuniers font tra-

174 DU VENT CONSIDÉRÉ COMME MOTEUR, railler leur moulin avec cette vitesse, malgré le degré énorme de chaleur que la farine contracte en sortant de dessous la meule : ils sont cependant obligés pour lors de changer de temps en temps l’espèce de grain qu’ils soumettent à la mouture, pour rafraîchir, disent-ils , la meule.

Coulomb, d’après un relevé fait du travail des mouliuS à huile en question, plusieurs années de suite, a trouvé que chacun d’eux fabriquait, année moyenne, 4oo tonnes d’huile.

375. Les Hollandais, dit M. Mollard, dans un- mémoire qu’il a rédigé sur les moulins à vent propres au sciage des bois , * les Hollandais, si propres et si recherchés dans la construction de leurs hâtimens , ne le sont pas moins dans celle de leurs moulins à vent. Quiconque a vu ceux des environs de Paris et les compare aux leurs, croit passer d’un pays barbare dans un pays policé. Simplicité , élégance , économie et solidité , tels sont les principès qui les dirigent toujours.

376. Ils préfèrent les moulins* qui n’ont de mobile que la calotte qu’on fait tourner au moyen de la queue q , quoique les frais de construction en soient plus considérables. Le corps du bâtiment est fixe. Une galerie G G est pratiquée tout autour du moulin à la hauteur de quatre ou cinq mètres ; on y monte pour mettre les ailes aii vent , et lorsqu’on veut ployer ou déployer les toiles de ces mêmes ailes. Le fût du moulin est une espèce de conoïde à huit faces , qui commence à la galerie et se termine par un cercle L K de six mètres de diamètre , sur lequel la calotte tourne; des rouleaux de fer ou de cuivre facilitent le mouvement. L’arbre de la grande roue est incliné de cinq à six degrés par rapport à l'horizon , et tourne sur des paliers de marbre. Les collets AA sont garnis alternativement de bandes de fer et de bois ; on a soin d’y mettre de l’huile.

DU VENT CONSIDÈRE COM^IE MOTEUR. VjS Tous les engrenages sont en bois , et vont très-bien ; les alluchons sont carres , et un peu inclinés en arrière.

Les ailes Y sont fixées à l’extrémité et à l'extérieur du grand arbre , dans un plan qui lui est perpendiculaire , et suit par conséquent la même inclinaison que lui. Ces ailes ont i3 mètres 64 centimètres de long, sur 2 mètres 11 centimètres de large. Il n’y a de la toile que d’un côté , elle ne commence qu’à un mètre et demi ou deux mètres de l’axe. L’autre côté du bras porte une planche de 3x centimètres de largeûr. La surface de l’aile est donc i3 , 64 , multiplié par a , 1 1 ou 78,804 mètres carrés. '

377. Ces mêmes ailes sont inclinées par rapport à la direction du vent , de 1 1 7 degrés pris à la distance moyenne de Taxe ; à partir de ce point , cet angle augmente' à mesure qu’on approche du centre , et il diminue en allant vers l’extrémité de l’aHe , où il est presque droit; en sorte que les ailes forment des surfaces gauches. L’expérience a conduit les charpentiers hollandais à ce résultat.