COMPARAISON' DES DIVERSES SORTES DE MACHINES A HÉLICE

On divise les machines destinées à mouvoir les hélices en deux classes : celles à engrenages et celles directes. Les premières se meuvent avec la vitesse ordinaire des appareils des roues à aubes, et la rapidité de rotation nécessaire est communiquée au propulseur au moyeu d'un engrenage. Dans la seconde classe les machines sont directement articulées à l’arbre de l’hélice, et par conséquent elles donnent autant de coups doubles, que ce dernier fait de tours. Ces deux genres de machines ont chacune leurs qualités; cependant les premières présentent le défaut d’occuper le double ou le triple de l'espace, et de peser deux ou trois fois plus, que si on s’était dispensé de se servir de l'engrenage. Certes on a fait plus de mauvaises machines directes que de mauvais appareils à engrenages; et si l’utilisation réelle de chacune était prise, on trouverait probablement que celles à roues dentées ont fait plus de travail pour moins de charbon. Mais ces imperfections accompagnent toujours les innovations aussi importantes, que la grande accélération de mouvement des machines marines. L’événement montre ce qui aurait pu être prédit : que lorsque des mécaniciens de différents mérites ont la résolution de résoudre un problème, il s'en trouve quelques-uns qui montrent aussitôt un plus grand Bavoir que les autres, et il y en a peu qui arrivent à un point de perfection assez grand, pour faire admettre leurs idées à la place de celles adoptées. Le dernier pas du progrès d’un art n’est pas représenté par le plus mauvais procédé mis en avant, mais bien par le meilleur; et. si nous comparons quelques-unes des machines directes les plus parfaites avec les appareils à engrenages les plus estimés, nous trouverons que les premières ont l’avantage sous tous les rapports. Relativement à leur effet utile, ou, autrement dit, à la quantité de force produite pour le même poids de charbon, elles ont d’aussi bons résultats. La liberté de leurs pistons aux extrémités de la course et leurs différents orifices ou passages de la vapeur, ont été, il est vrai , plus souvent remplis de vapeur inutile, mais aussi ces espaces

sont proportionnellement d’une capacité moindre, les cylindres étant d'autant plus petits que les pistons se meuvent vite , et la perte par la

condensation d’une partie de la vapeur dans le cylindre est beaucoup diminuée. Une expérience récente a prouvé que cette perte est plus considérable qu’on ne le pensait : elle a montré qu’une machine formée de quatre cylindres est plus avantageusement employée en se servant d’une quantité donnée de vapeur pendant toute la course de deux cylindres, qu’en introduisant la même quantité pendant la moitié de la course dans les quatre. L’avantage de la détente est plus que contrebalancé par l’augmentation de surface refroidissante des quatre cylindres, et si la même étendue était présentée par deux grands cylindres au lieu de quatre petits, le résultat serait le même que dans le cas précité. S’il en est ainsi, les machines à mouvements lents, et ayant par conséquent de grandes dimensions, sont moins économiques que celles plus petites, mais se mouvant très-vite, de manière à produire la même force. 11 résulte par conséquent que, toutes choses égales, les appareils directs tournant avec rapidité, économisent mieux la vapeur que ceux à engrenages, et seraient préférés à cause de cela pour faire tourner l’hélice, même s’ils n’avaient pas d’autres qualités. Mais sous tous les autres rapports ils ont une supériorité évidente sur ceux à engrenages, car il ne faut pas regarder comme un petit avantage d’avoir une machine capable de développer deux ou trois fois la puissance d’une autre de même dimension, ou d’avoir la moitié ou le tiers plus de poids et de volume pour la même force. Telles sont les machines directes et celles à engrenages l’une à l’égard de l’autre, et il ne faut pas une grande pénétration d!esprit pour voir que ces dernières ne tarderont pas à être universellement abandonnées. Quel avantage trouve-t-on dans les machines à engrenages? A quels inconvénients obvient-elles? Je n’en connais absolument aucun, et les raisons alléguées par leurs apologistes, pour persister à les préférer, me paraissent également futiles et chimériques. A une certaine époque les clapets de pompe à air présentaient certainement un obstacle aux mouvements rapides des machines à condensation, mais cet inconvénient a totalement disparu par l’adoption des soupapes en caoutchouc vulcanisé, à la place de celles en bromee employées antérieurement; et maintenant il n’y a plus de machines directes, où les pompes à air produisent le plus petit choc et occasionnent le moindre embarras. Quand à ce qui regarde les plus grandes chances d’écbauffement des articulations dans ies appareils à mouvement ra-

pide, ce n'est pas seulement une question de vitesse, mais de vitesse et de surface frottante combinées; car une articulation tournant vite ne sera pas plus exposée à s'échauffer, que celle à mouvement lent, si la surface des parties frottantes a l'extension suffisante. Il est clair, en outre, que la seule partie des appareils à hélice, où il y ait plusieurs grands palliers, est l’arbre lui-mème, qui se meut nécessairement très-vite, quelle que soit la forme de la machine employée; et si les frottements de ces parties peuvent être maintenus en bon état, pourquoi le bouton de manivelle ne le serait-il pas aussi facilement? et c’est la seule partie du renvoi de mouvement qui tourne rapidement. A bord de beaucoup de navires les dents en bois ont été usées, ou ont pris du jeu en peu de temps, mais il ne faut pas imputer des défauts de ce genre au système lui-même, puisqu’ils ne proviennent que d’une mauvaise confection. De même il ne serait pas convenable de conclure des imperfections de quelques machines directes que toutes sont défectueuses, car si on en a fait de mauvaises, il y en a aussi de bien faites, il est maintenant certain que les machines directes bien confectionnées sont, sous tous les rapports, aussi bonnes que celles à engrenage; et s’il en est ainsi, pourquoi employer ces lourdes roues dentées? Sans nul doute les mécaniciens qui n’ont pas encore exécuté de machines directes, ou qui n'en ont fait que de mauvaises, seront tentés de préférer les engrenages aux incertitudes d’une voie non frayée, ou dans laquelle ils n'ont pu atteindre la perfection. Mais bien que certaines personnes soient encore tentées d’adopter une forme antique de mécanisme, le public n'a pas autant qu’elles l'envie d’en user; et si elles ne peuvent ou ne veulent pas faire des machines directes, il en résultera seulement qu’on s’adressera là, où la même antipathie n’existe pas. Il est maintenant hors de doute et de discussion que des machines directes produisant le même effet utile que celles a engrenages, peuvent être faites, et l'ont été. 11 est également certain que les appareils directs épargnent beaucoup de place et de poids, et que cela s'élève à la moitié ou au tiers des vieux appareils à roues dentées. Pourquoi dès lors ceux qui désirent un navire à hélice dédaigneraieut-ils ces avantages; lorsqu’en achetant ailleurs ils sont sûrs de les trouver. Les machines directes ont moins de complication, elles coûtent moins à construire, et si elles ont été bien exécutées dans le principe, elles coûtent moins pour les réparations; mais leurs bâtis doivent être d’une grande solidité, les portages des coussinets très-longs, et les clefs, ainsi que tous les boulons ajustés, de manière à ne pas

prendre de jeu. Avec ces simples précautions, quelquefois négligées il est vrai , les machines à hélice fonctionnent avec une grande vitesse et avec très-peu de dépenses pour l’usure et l'entretien : il n’y a par conséquent aucune raison de prendre des appareils plus lourds et plus volumineux à cause de la complication de leurs engrenages.

MACHINES A BÉl.ICE A ENGRENAGE.

Machines di faos et de i.a faiht. — Ces machines, construites par MM. Penn et fils, sont, sous beaucoup de rapports, semblables à celles que ces messieurs avaient déjà faites pour les navires à roues à aubes; la vitesse de l’hélice étant portée au poinldésiré par une roue et un pignon. La poussée de l’hélice était dans le principe reçue par un grain d'acier encastré dans le bout de l'arbre, qui pressait sur une plaque d’acier, sur laquelle un courant d'eau était dirigé; mais il arriva que le grain s’échauffa au point de devenir rouge blanc, et de se souder avec la plaque d'acier, quoique l’eau vint constamment les mouiller. Le même accident s’était déjà présenté sur le Rallier en marchant en arrière : pour recevoir la poussée dans cette direction, on avait mis sur l’étambot de l’arrière une plaque d’acier; elle se trouvait donc toujours plongée dans l'eau. Cependant la chaleur, causée par l’action réunie de la pression et de la vitesse, devint si grande, que le bout de l’arbre se souda avec la plaque, et l’arracha. Ces accidents furent causés par la petitesse des surfaces frottantes; et comme maintenant elles sont plus grandes, la pression distribuée sur un espace plus vaste, n'occasionne plus d'échauffement. Le même fait arriva à bord de la Fairy, lorsque la reine remontait le Rhin, et heureusement M. Penn était lui-même à bord. Il détacha aussitôt du bout de l’arbre les restes du grain de buttée, et mit quelques morceaux de bronze à la place de la plaque d’acier pour appuyer le bout de,l'arbre. L’extrémité de ce dernier ayant une beaucoup plus grande surface, distribua mieux la poussée, et le navire put continuer sa route sans éprouver de retard. Les machines oscillantes de MM. Penn employées pour les roues à aubes sont trop connues, pour qu’il soit utile d’en donner ici une description, et j’engage ceux qui désirent plus de détails à parcourir mon catéchisme, où il y a des documents sur ce genre l’appareil. Je dois ajouter que MM. Penn n’emploient plus maintenant de machines à engrenages, même pour des navires aussi petits que le Faon ou la Fairy. Dans leurs derniers appareils pour l' Argot, et la

Sra-Mew, croiseurs de la douane de 60 chevaux, la machine employée par MM. Penn est directe et à fourreau, de la même construction que celles de V Arrogant et de l’Encountcr, représentées sur la planche des appareils directs. Les machines de l’Argus sont celles que ces messieurs ont construites pour la grande exposition. Leur hélice est de 2“,44 de diamètre, 2“,745 de pas, et O”, 482 de long. Celle de la Sea-ilrtv est de 2", 389; 3”, 125 de pas et 0”, 520 de long. La frégate péruvienne Amazonas a des machines du même genre de 300 chevaux de puissance; l’hélice a 4”, 575 de diamètre, 4“,575 de pas et O”, 762 de long. Toutes ces hélices sont à deux ailes.

Machines de visnipioe et du fiosier. — Ces machines construites par MM. Watt et C“ (antérieurement Boulton , Watt, et 6") sont à cylindres oscillants, dans le genre de celles de la Fairy , mais avec une plus longue proportion de course, et deux pompes à air mues par un balancier, au lieu d’une seule. La force nominale de ceà machines est de 60 chevaux, et celle développée réellement est d’environ 140. La pression de la vapeur dans les chaudières est de 0k,912 par centimètre carré; le nombre de pieds carrés de la surface de chauffe pour évaporer un pied cube d'eau est 9 J pieds carrés, et l’évaporation d’un pied cube d’eau, 28,4 litres dans la chaudière , produit dans la machine de 1 ,25 à 1,40 cheval de force réelle, cela donne 21 litres par cheval. L’aire des barreaux de grille pour évaporer un pied cube d’eau par heure est 0,433 pied carré ou O", 040, et celle de la section des tubes par pied cube évaporé est 8,5 pouces carrés ou 0“,0055. L-’hélice â environ 2“,44 de diamètre, 3”, 050 de pas, et le nombre de révolutions par minutes est de 90 à 94.

Machines du rattier. — Ces machines, construites par MM. Maudslay, Sont à double cylindre, disposition qu'ils ont souvent employée pour les appareils à roues à aube , mais qui n’a jamais été adoptée par d’autres fabricants, et qui ne me paraît pas devoir être beaucoup usitée. La poussée de l'hélice est reçue sur une buttée en fonte. Les cylindres agissent par paires, les pistons se meuvent ensemble comme un seul, et les pompes à air sont menées par des leviers articulés avec la pièce qui réunit les deux tiges de piston. Cette traverse est unie à une seconde , qui est guidée entre les cylindres, et d’où s’élève la grande bielle, pour faire tourner la manivelle. Il y a un tiroir pour chaque paire de cylindres, et il est situé entre les deux, mais non dans l’alignement de leurs centres. Ce tiroir est cylindrique, et l’un d’eux est visible en

élévation derrière la partie descendante du T de la pièce supérieure de jonction.

Machines du plomper. — Les machines du Plumper construites par MM. Miller et Ravenhill ressemblent beaucoup à celles du Faon et de la Fairy, mais les pompes à air sont construites d’une manière différente, et il y a quelque dissemblance dans d’autres parties de l’appareil. Bn général, ces machines peuvent être classées avec celles de MM. Penn, auxquelles elles ressemblent beaucoup, non-seulement par la forme, mais aussi par la perfection du travail. Dès qu'on emploie des engrenages, il n’y a pas de forme plus convenable que celle-ci, car elle est compacte, légère et très-peu compliquée dans ses diverses parties.

Machines du great britaix. — Ces machines ressemblent presque entièrement à celles du Faon , de la Fairy et du Plumper, excepté sous le rapport de la dimension, mais le Gréai Brilain avait deux pompes à air inclinées et faisant un angle entre elles au lieu d’une seule, comme pour les petites machines. La manière dont le Gréai Brilain a marché avec ces machines est supérieure à ce qu’avait donné son premier appareil, quoique sa puissance nçminale fût double. Sans l'aide des voiles et avec un chargement complet, il obtenait facilement 10 noeuds par heure.

Machines de i.a fire qlees. — Ces machines sont de 80 chevaux; elles furent construites ainsi que le navire par M. Robert Napier, pour M. Asliton Smith , et elles sont certainement un des meilleurs types de ce genre. On remarquera que cette forme ressemble à la machine ordinaire de terre, mais le balancier et la grande bielle sont en fer forgé au lieu d’être en fonte, comme on le voit d'habitude. Le balancier est formé de deux feuilles de tôle épaisse, placées de champ et réunies par plusieurs traverses. Le condenseur est aussi en tôle, et la pompe à air en bronze. Le tiroir est à trois orifices comme celui des locomotives, mais la vapeur s'échappe vers le condenseur par un trou pratiqué dans le dos et pour empêcher celle contenue dans la chemise de suivre la même direction, le trou du derrière du tiroir est entouré d’un anneau métallique mobile, et rendu étanche sur les bords par son poli et par la pression des ressorts. L’effet de cette disposition est de préserver le tiroir de toute pression sur la face opposée aux orifices, et de le faire manœuvrer plus facilement, ainsi que toute la machine. Toutes les parties de cet appareil sont très-solides, peut-être même un peu trop lourdes, mais les dispositions sont si judicieuses qu’il serait difficile de suggérer des perfee-

pompe à air du Reynard. Lee soupapes sont faites avec plusieurs épais* seurs de toile à voile , s’appuyant sur un grillage et buttant lorsqu'elles s’élèvent sur des anneaux circulaires d'un diamètre à peu près égal à celui des soupapes, et ayant la Forme d'une coupe. Il vaut mieux ne pas

tionnements à ce genre de machine, s'il devait être employé. La vitesse de la FireQueen est de 14 milles à l'heure.

Machines du c BEtNocr. — Ces machines construites par MM. Rennie, pour le vapeur de S. M. B. la Watp , ont été mises plus tard à bord du Greenock. Les cylindres sont horizontaux afin d'être placés au-dessous de la ligne d'eau, et les pistons font tourner un arbre court, portant les roues dentées qui engrènent avec les pignons de l’arbre de l’hélice et le font tourner. Les pompes à air, ainsi que celles de l'alimentation et de la cale, sont mues par des leviers, qui le sont eux-mêmes par des excentriques, montés sur l’arbre de la grande roue. On comprendra mieux cette disposition en examinant la figure 15 qui est une section de la

F.| is.

faire de soupapes du pompe à air de culte sorte, mais à l'époque du la construction de cette machine, c’était lu meilleure disposition connue.

Machines du hjgbflïer, — Ces machines construites par MM. Maudslay pour le navire du S. M. 1$. Ilif/h/lyer ressemblent, dans leur disposition générale, à celles des locomotives. Le bâtis ne consiste qu’eu deux tiges servant de guide à la traverse du bout do la tige de piston , et la pompe à air est menée par une petite manivelle à l’extrémité de l'arbre de la grande roue. La tige de piston de pompe à air est formée d'un tube ou fourreau, qui permet les oscillations de la bielle, qui meut le piston au moyen d'une manivelle. On comprend que cette machine a deux cylindres et deux pompes à air , quoique le dessin n’en montre qu’un de chaque sorte. Cette machine n'est pas assez compacte, elle occupe trop de place , et la course de ses pistons me paraît plus courte qu’il ne convient.

Machines de la frégate siiarkie. — Ces machines de 550 chevaux furent construites par MM. Miller et Ravenhill , pour la frégate égyptienne Sharkie , et elles présentent un bon type de cette sorte d’appareil. Les pompes à air sont mises en mouvement au moyen d'un prolongement courbé du bouton de manivelle, ce qui donne moins de course k cette pompe qu'au piston du cylindre à vapeur. Le bout de la tige du piston est maintenu en ligne droite par des guides comme ceux des locomotives. Il n'y a pas de bâche, mais l'eau de condensation est directement jetée en dehors du navire par la pompe à air. Une bâche me paraît une inutilité dans toutes les machines, où les passages de la décharge de l’eau de condensation sont d’une grandeur suffisante.

Machines du termagant et de l eiphrates. — Ces appareils de 620 chevaux de force ont été construits par MM. Seaward pour les navires de S. M. B. l’Euphrates et le Termagant : ils ont quatre cylindres avec labielle placée entre le piston et la manivelle, comme dans les locomotives; mais la traverse de la tète de tige de piston est très-courbée, de manière à mettre les deux branches sur les côtés de la boîte à étoupe, afin de donner un peu plus de longueur à la grande bielle. Les pompes à air sont mues par les manivelles des arbres des roues dentées, comme dans les dispositions de MM. Maudslay et Miller.

Machines du dauntless. — Ces machines, construites par M. Robert Napier, sont de 580 chevaux de force, et ressemblent beaucoup à celles que MM. Miller ont fait à bord du vapeur Sharkie ; mais la réduction de la course de la pompe à air est obtenue par un levier ou balancier, au

lieu de l’être par la courbure du bouton de manivelle. Les différentes parties de l'appareil sont construites solidement et la tige de piston est prolongée à travers le fond du cylindre pour soutenir le poids du piston. Cette tige saillante est couverte par un tuyau.

Machines de la cnr or glascow et de la cm of m Ascii bsteb aso glascow. — Ces machines , construites par MM. l'od et Macgregor, ressemblent à celles usitées à terre et aussi à celles construites par M. Robert Napier pour la Fire queen, mais elles sont naturellement plus grandes. A la partie qui reçoit la poussée , l’extrémité de l'arbre passe dans une caisse d’huile, entre le côté de laquelle et le bout de l'arbre sont interposés deux disques de métal , traversés par un boulon central de manière à ne pouvoir glisser par côté. L’arbre presse sur ces disques , et si son frottement sur le premier est assez fort pour l’échauffer et se l'attacher, il en résulte qu’il l’entraîne et que les surfaces frottantes cessent d'être le bout de l’arbre et le premier disque , mais bien le derrière de celui-ci et le devant du second. Ce changement de surfaces frottantes permet à celles qui sont échauffées de se refroidir, pour le moment où elles sont de nouveau appelées à travailler. La seule différence entre la machine de la City of Glosiow et celle de la City of Manchester est dans leur grandeur et quelques dispositions des bâtis.

Machines bu bbisk. — - Ces machines, construites par MM. Scott et Sinclair, ressemblent beauooup à celles du Daunliets, mais elles sont un peu plus compliquées. De même que beaucoup de machines de cette sorte, elles n’ont point de bâche de pompe à air. La poussée de l’hélice est reçue comme à bord de la City of Glascow, et il faut ajouter que e'est maintenant une méthode très-répandue.

Machines du bobdeavi. — Dans les machines du Bordeaux, construites par MM. Thompson de Glascow, il y a deux cylindres inolinés à 45" agissant sur une manivelle, dont le bouton est courbé pour diminuer son parcours et être articulé par sou extrémité à un balancier servant à mouvoir la pompe à air et celles de l'alimentation et de fa cale. On remarque que l’arc fendu des locomotives est adopté pour mouvoir les tiroirs , et la disposition générale, ainsi que le soin des détails, dénotent beaucoup de jugement et d’aptitude dans l’art des combinaisons mécaniques. Ces machines ayant été construites pour un navire du commerce , il n'a pas été nécessaire de les maintenir en-dessous de la ligne d’eau.

Machines du cobmeo. — Les maobiues du Correo présentent beaucoup d’analogie avec celles du Bordeaux. Le Cuneo est un navire en bois de

48", HO de long, 6", 86 de large, 3”, 965 de creux, et 3“, 355 de tirant d'eau. La surface de sa maîtresse section immergée est de 18’l-,,577, et son chargement de 413 tonneaux. 11 fut construit par M. John Brown de

Dundee, et les machines sont de MM. Gourlay, Mudie et Co. de Dundee. Le diamètre des eylindres est de 0“,813 et 0”,801 de course, le nombre de coups de piston par minute est 45 et la force nominale 75 chevaux; le diamètre de l'hélice est de 2“, 287, le pas est de 2,668, le nombre des ailes est 2, et celui des révolutions 120 par minute. La manivelle sur laquelle agissent les tiges de piston est forgée avec l’arbre comme dans leB locomotives , et la pompe à air est mise en mouvement par une manivelle plus courte et séparée , fixée au bout de l’arbre dans ce but. La pompe de cale est articulée à l’un des bouts de la traverse de pompe à air et la pompe alimentaire à l’autre. Cette machine est d’une construction très-simple et solide.

Machines de veuropban. — Ces machines construites par MM. Smith et Rodger pour le navire mixte l’Européen sont des exemples d’un nouveau type dessiné par M. David Napier, le plus grand innovateur en fait de machines marines; et depuis différents fabricants en ont construit un nombre considérable. 11 y a deux cylindres , mais sur le plan on n’a tracé que la moitié de la machine. Chaque piston a quatre tiges qui s’élèvent à une grande hauteur au-dessus de l’arbre de l’hélice, et au sommet de ces tiges est une traverse du centre de laquelle descend la grande bielle, dont l’extrémité inférieure s'articule avec le bouton de la manivelle. Cette disposition est une variété de la machine en clocher, la grande bielle se trouvant au-dessus de la manivelle, et ayant son extrémité supérieure conduite par des guides, tandis que son bout inférieur suit le cercle de la manivelle. Chaque appareil a sa pompe à air, entraînée par des leviers en fer forgé, dont les extrémités sont unies par des sortes de menottes avec la traverse des tiges de piston. Le tiroir est à trois orifices et reçoit le mouvement d’un excentrique situé immédiatement au-dessus et qui tourne dans un cadre carré en bronze ; celui-ci glisse dans un châssis qui permet le mouvement par cêté, tandis que le va-et-vient vertical force le cadre lui-même de monter et descendre et d’ontraîner le tiroir. Cette disposition est adoptée pour obvier à l'inconvénient d’une tige d’excentrique trop courte ; elle la remplace entièrement , et elle est maintenant très en usage sur la Clyde. On remarquera que les deux pompes à air déversent leur eau dans une même bâche, d’où part le tuyau de décharge, et que la pompe alimentaire ainsi que celle de cale

sont placées de chaque côté de la pompe à air et sont conduites par sa traverse ou té, comme on le fait souvent. La poussée de l’arbre est reçue sur un bloc de métal de Babbit, plongé dans une citerne d'huile.

Machines de la biche et de la sestiselle. — Cette disposition de machine a été dessinée par M. Holm , et le plan en est très-ingénieux. On observera que les deux cylindres sont placés avec leurs fonds en contact, et que chacun donne le mouvement à une roue, qui agit de son côté sur un pignon commun monté sur l'arbre de l’hélice. Dans cet appareil, chaque piston a deux tiges placées diagonalement, et de leur extrémité une grande bielle se dirige vers le cylindre comme dans les machines en clocher , et c’est en substance la machine de M. David Napier, mise sur le côté, à cela près qu'il n'y a que deux tiges de piston. Le çondenseur est en-dessous des cylindres, et la pompe à air est menée par un bras qui s'étend de la traverse à laquelle sont unies les deux tiges de piston, et par conséquent elle a la même course que le piston à vapeur lui-même. Depuis que les pompes à air ont leurs clapets en caoutchouc, la rapidité de leur mouvement a cessé d'être un inconvénient, et il n’y a par conséquent pas de raison qui empêche de bien fonctionner celles qui ont la même course que le piston à vapeur.