VIII. PROPt'LSEURS

S Bobm à palet.

Les roues é pales sont le propulseur par excellence pour appareil moteur é balanciers. On en distingue deux espi-ces , savoir :

Les roues à pales fixes ;

Les roues é pales mobiles.

Les pales fixes différent des paies mobiles par la manière dont elles frappent l'eau. Se trouvant normales à la circonférence extérieure des roues, elles frappent d'abord l'eau obliquement, puis an fiir et à mesure qu'elles avancent , se dressent verticalement pour reprendre ensuite une position oblique égale et contraire à celles qu'elles avaient en entrant.

Les pales mobiles , au contraire, sont disposées de manière A se tenir verticales pendant tout le temps de leur action sur l'eau. Ce résultat s'obtient d'une manière fort simple : U suffit , pour cclg, de les munir de leviers , communiquant nu moyen de petites bielles avec un collier tournant, en même temps que l'arbre moteur, sur un excentrique fixe.

Nous ne pensons pas qn'il y ait grand avantage A remplacer les pales fixes par des pales mobiles, attendu que cette mobilité ne peut être obtenue qu'aux dépens de la solidité de l'appareil et A Laide d'un certain frottement qui absorbe peut-être la totalité du travail que l'on économise de l'autre cMé.

Ce qu’il importe le plus d’obtenir, dans les bateaux , c’est que la quantité dont plongent les pales toit constante et égale A leur hauteur totale augmentée de 8 A 10 centimètres au plus. Car, de même que si les pales rte plongeaient pas du tout, leur effet utile serait nul, de même aussi, si la roue plongeait jusqu 'A son axe, l'effet utile serait encore nul , le travail prtiduil par la résistance de l’eau A l’entrée des paies étant exactement le même que celui absorbé par leur sortie. L’effet utile maximum étant celai qui correspond an plongement total des pales augmenté de 8 A 10 cenfimètres, Il fout foire en sorte de se trouver toqjours dans cette stoatloo nonnale.

APPAREILS MOTEURS POUR LA NAVIGATION

Le tirant «fean des navires rariant eonstaimnent, fl n’y a nMyen d’y arriver qu’en changeant le dinnsitre des roues. Une des dispositions les pins Ingénienses, pour arriver à ce résultat, est celle de M. Aubert, de Toulon. Elle consiste dans la divlsiao de chaque pale en trois parties distinctes et superposées -, la partie Inférieure pouvant se désassembler facilement et se porter au-dessus des deux autres , il en résulte que, suivant le tirant d'eau du navire , on donne aux roues un grand ou un petit diamètre.

Cette disposition est d'autant plus convenable que , quand le navire est très chargé , la résistance i l'avancement est plus considérable que quand fl l'est peu ; alors, i quantité égale de travail dépensé par la machine é vapeur, la vitesse de sillage du navire est en raison inverse de la résistance. Or, la pression sur les pistons étant constante , il faut , pour que le travail de la machine soit constant , que la vitesse de rotation des roues soit eHranélM Mhstante, ce qui ne peut avoir lieu qu’antant que le rayon du centre de pression des pales diminue pro|Mnlmu>elIement à l'augmentation de résistance du navire, de manière que l'on ait toujours ;

PR = pr

P et R étant la résistance et le rayon du centre de pression des palet pour un tirant d’eau donné ; p et r étant également la résistance et le rayon du rentre de pression des pales pour on autre tirant d’eau.

Une seconde disposition fort ingénieuse, due k M. Gallevoys, et qui a pour but d’atténuer les chocs des pales sur l’eau, consiste dans la décomposition de chaque pale en trois, quatre on dnq parties égales formant autant de pales indépendantes disposées en escalier sur une couronne en fonte.

Par ce moyen , chaque pale composante agit séparément avec une force à peu près égale à ccOe qu’elle aurait si die était réunie aux autres , et quand die tort de l’eau, cette dernière s’échappe promptement par les vides ménagés; il résulte de IA qu’il n’y a qu’une très faible quantité de force absorbée par la résistance de l’eau A la sortie des pales. Il est A craindre, cependant, que cette disposition ne donne pas plus d’effet otIK que celle des roues A pales simples, par la raison que la résistance des fluides, est d'autant plus considérable par unité de surface, que cette dernière est elle-même plus considérable.

Enfln , pour diminuer les soubresauts désagréables que font ressentir aux voyageurs les chocs successifs des pales entrant dans l’eau, M. Cavé a imaginé de les placer obliques par rapport A l’axe des roues , de manière A former une portion de surface héli^idale, chassant l’eau A droite et A gauche, quand le navire marche en avant. Par cette dlspositian, i’aréte extérieure de chaque pale rencoutre l’eau obliquement et n’y entre que petit A petit , ce qui évite le choc de l’aréte entière oAntre le liquide ; de plus l’inclinaison est sufflsante pour que chaque pale commence son entrée dans l’eau avant que celle qui la précède n’y soit tout A fait plongée. Cette disposition est fort bonne en ce qui concerne les voyageurs; nous Ignorons si elle donne plus d’effet utile que les autres ; en tout cas elle ne doit pas en donner beaucoup moins.

S II. — Roacs A hfUcM.

Nous avons vu (page a&l ) en quoi consistent les roues A hélices ; nous avons dit que ces roues, primitivement A un seul filet de la longueur correspondant A un pas, ont été suoecssiveineDt remplacées par deux demi-filets , trois tiers de filet , etc. , rédoisaut ainsi la roue A la moitié, au tiers, au quart , etc., de sa longueur, sans diminuer son effet utile, pourvu que la surface totale du cercle soit tonjours couverte par une portion de surface héilçoidale.

Nous avons en outre cité les hélices (pl. 38, flg. 9, 10, Il et li), qui se composent de trois tiers et quatre quarts de filets, dont les surfaces héliçoidales correspondantes ne couvrent pas exactement la surlace du cercle. Nous avons dit qu’il pouvait en être ainsi , pourvu que la surfAce totale couverte par les trois surfaces béli^Idalea de la roue Rissent égales A la surface du cercle, base d’une hélicolde complète devant produire le même effet. VoUA pour la théorie.

DnxiHu SnltM. 33

Il paraîtrait qn'en pratique les elinaa ne w pâment pas tout à fait ainsL En effet , Il résulte des espériences de M. Cavé que si, d'une roue à quatre branches, on retranrhe deux branches, l'effet utile produit A vitesse égale dépasse, de beaucoup, la moitié de l'effet utile produit par les quatre branches, hlm qu'il n'y ait plus que la moitié de la surface qui agisse.

Selon cet habile praticieo , cet effet proviendrait uniquement de oe que les frottements sont moindres avec deux branches qu’avec quatre ; qu'en outre , quand il y a quatre branches , il n'y a pas assez de distance entre deux branches consécutives pour que chacune d'elles ne rencontre pas une portion notahie de l'eau qu’a mise en mouvement la bronche précédeute, eau tout A fait Incapable d’ofCrir une résistanoe utile.

On conclut de ce résultat qu'il est probahlement avantageux de ne mettre que deux branches dont le diamètre est très grand et rinclinaison assez forte; tel est précisément le mode de construction qu'a suivi M. Cave pour la frégate A vapeur le Chaptal qu'il a construite dans son chantier d'Asnières.

Cette frégate a les proportions suivantes :

I 11 **: * nv. .1 ?-» q

Section immergée du maître couple ll“-» 00

Force des machines en chevaux 110. 00

UC3 iiiauuuca .... --w. w

II, ' Hélices. | ,|,

■'t- 'i ' Diamètre ie oo m ■ . • is

•! ! Pas. • 4 .»o r 1 ’.'l

’e"; ' Nombre des pelles. . . . . .... l .oo 'Ni» ilrrm

' Longueur de dito parallèiemcot A l'axe. ... l .00

Nombre de tours par minute 7 A

L'appareil moteur de cette fr^ate est remarquahic par son mode de tren.smtsslon de mouvement A l'arbre de la roue qui est direct. Il consiste, comme nous l'avons dit, en quatre cylindres horizontaux fixes communiquant deux A deux le mouvement A l'un des coudes de l'arbre moteur. Ces cylindres sont à moyenne pression, détente et condensation. Le condenseur se trouve placé au-dessous de tout le système et forme un vaste coffre dans lequel il est facile de pénétrer au besoin pour les réparations. Les pompes à air sont horizontales et leurs pistons sont mus par des excentriques.

Il a été proposé plusieurs disposltiomyraur les roues A hélices. Parmi ces diverses dispositions, U en est de très ingénieuses, celle, entre antres, de M. Rennies. LA, la courbe directrice est tracée sur un cène , au lieu de l'étre sur un cylindre ; mais tout cela est nouveau, non encore étudié et oo n’en peut vraiment rien dire aujourd’hat qui intéresse. Ce qui est probable, c'est que les hélices finiront par remplacer les roues A pales dans un temps plus ou moins rapproché , et qu'elles subiront d’innombrables modifications avant qu'on ait trouvé la forme la plus avantageuse.

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... ; : iU- ^ TITRE VI. A -*

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II, .1 .. LOCOMOTIVES. u d,.

DÊFINITIOKS.

Les locomotives sont les appareils remorqueurs des convois sur les chendns de fer. Elles diffèrent de toutes les machines précédemment étudiées, en ce que leur puissance est limitée par l’espace que leur permet d'occuper la largeur A peu prés constante de ces voies de communication ; il résulte de IA que ces moteurs sont tous A peu prés également puissants, et ne se distinguent généralement entre eux, que per

Digitizoc;

< • LoooMwrivBS.

1(6 qBmtlté» de ebargee qa’Us nmotqaeot et ht; %itæe$ qu’ils sont nuoapUUes d'aequMr, en raiaoD de ces charges. i . i i . • ' - '

On considère, dans les chemins de fer, trois catégories de trains, savoir :

I " catégorie. Trains à voyageurs, diligences et malles-postes.

** catégorie. Trains mixtes on omnibus. . ■! • • • : / i , ■

ï" catégorie. Trains à marchandises, ' i ! • •

Les premiers sont dits Traim à grondf vilesfe, et doivent marcher à raison de 45 kilomètres i l'benre, en moyenne j non compris les temps d’arrêt. ' ^ '

Les seconds sont dits Trains à moijmne ri7«se, et doivent marcher k raison de 35 kilomètres à l’heure, en moyenne j non compris les temps d’arrét.

Les troisièmes sont dits Trains à petite vitesse, et doivent marcher à raison de 35 kilomètres à l’heure, en moyenne ; non compris les temps d’arrèt.

De même on considère trois espèces de locomotives, savoir :

Les locomotives à voyageurs ou à grande vitesse.

Les locomotives à trains mixtes ou à moyenne vitesse.

Les locomotives à marchandises on à petite vitesse.

Toutes ces locamotives sont aujourd’hui montées sur trtds paires de roues assemblées A demeure avec leurs essieux.

On nomme rtmej motrices celles d’entre les roues dont Tadhérence, snr les mils, est employée comme auxiliaire dans l’opération dn remorquage. Le nombre des roues nwtrioes est d'autant plus grand qne la charge A remorquer est elle-même plus considérable ; en général, ce nombre est de deux ponr les locomotives à gmnde vitesse; de quatre, pour les locomotives à moyeane vtteiM; et de six, pour les locomotives A petite vitesse.

Les roues motrices sont tontes égalesrntre elles; quand leur nombre est de quatre on six, Uy en adeux, dites roues motriees principales, formant la paire, qui reçoivent directement le mouvement des pistons moteurs et le transmettent aux aulrea rouet motrices, par l'intermédiaire de UeUes en fer, dites bielles d’accouplement. Les loociinoUves prennent alors le nom de maehines à quatre ou à six roues couplées. Cela posé, la composition d’nne loeomotive dérive de quatre données prindpaies, savoir:

1° La largeur de la voie;

3" L’écartement maximum qui peut exister entre les axes des essieux extrêmes ;

3° La nature du combustible que l’on emploiera ;

4” La puissance de tracUan dont on vent disposer.

>oas allons envisager successivement ces quatre données.

1 » Ijirgeur de la voie.

La largeur de vole adoptée pour les cbemins de fer tant en France qu’en Angleterre, en Belgique et en Allemagne, varie entre l*.435 et l*.4S, eutxb les axas; elle a été poussée exceptionnellement, par H. Brnnnel, è 3*.l3g sur le chemin de fer de Londres A Birmingham, dit le Gréai- Western.

A 6 «nthnètres ponr largeur du champignon dn nll, la largeur de la voie, d’axe en axe, est généralemeot, en France, de l*.50 on l'.5l.

Suivant répolsaeur qne l’on donne aux rebords des rauee , les dlidanoea entre les plans intérieurs des Jantes varient, pour cee deux largeurs de voie, entre l'-SS et l'.S?. Ainsi, par exemple, eur un chemin où l’écartement des rails est l*.44, soit I *.50 d'axe en axe, la distaoee entre les plans intérieurs des Jantes des rouet de iooaoothre* est l*.355; sur un autre où l’écartement des rails est l*.45, soit i*.5l

d'ue CD axe, oetta dùtaooe n’eat que de tandis que sur d'autres (iielniDs , dont l’ieartemeot des rails est également de cette distance est portée 6 t'.SGS.

*“ Ecarleuient en(re les axes des essieux extrêmes.

L'écartement qui peut exister entre les axes des essieux extrêmes des locomotives varie suivant le rayon minimum des courbes, dont est siUonnée la voie qu'elles doivent parcourir, et suivant la vitesse & laquelle ces courbes doivent être franchies.

Le rayon minimum des courbes variant, suivant les voles, entre 300 et l ooo mètres, si l'on considère 00 kilomètres é l'heure comme la vitesse maximn que puissent affecter les convois, les limites raisonnables d'écartement des axes des essieux extrêmes sont à peu près les suivantes, savoir :

qVATH Minas.

1 ° Pour rayon minimum de 1000 mètres et grande vitesse ;

Pour rayon minimum de SOO mètres è une station où l'on arrête toujours ;

3° Pour rayon minimum de SOO mètres sur les voies de service et dans les croisements.

nois Mirais CLVQi'xm caimMirats.

I* Pour rayon mlnbnum de 600 mètres et grande vitesse;

3° Pour rayon minimum de 300 mètres i une station où l'un arrête toujours;

3* Pour rayon minimum de 300 mètres sur les voles de service et dans les croisements.

3* .Va/ure du eombuslible.

La nature du combustible influe spécialement sur la capacité du foyer et la surtaoe de la grille. Nous avons dit (page 1 32) que la quantité de coke qui se brûle par heure dans une locomotive est, en moyenne, de & kilog. par décimètre carré de surface de grille, pour une hauteur de combustible de 60 centimètres. Quand ce coke est de bonne qualité, la combustion de I kilog. correspond à environ 6 kilog. de vapeur ; mais s'il est de qualité médiocre, la production en vapeur diminue non seulement en proportioo du carbone contenu, mais encore en raison de la mauvaise combustion qui a lieu et s'accuse par une absence plus ou moins complète de rayonnement du combustible à travers la grille. Dans œ cas, la capacité du foyer et surtout la surface de la grille ne sont Jamais trop grandes, car II n'y a d'autres moyens de maintenir la température du foyer sufllsante, qu'en augmentant la masse de combustible en ignltion, la tuyère ne pouvant produire le tirage qui convient dans ce cas, qu'en absorbant la presque totalité du travail produit par la machine.

Or, aujourd'hui, la consommation de houille est si considérable que l'on doit s'attendre à être obligé d'employer pour locomotives des cokes de qualités très inférieures, comme eda a lieu toutes les fois qu'on les tire du nord de la France et de la Belgique, c'est donc une excellente précaution que celle qui consiste è donner, aux foyers, le plus de capacité, et, aux grilles, le plus de surface possible, l'excès dans ce sens ne pouvant aller bien loin, et ne nuisant pas & l'emploi du bon charbon, dont on ralentit la combustion en évasant la tuyère d'échappement de la vapeur dans la cheminée.

4* Puissance de Iraciion.

La puissance de traction des locomotives varie non seulement suivant la vitesse qu'elles doivent avoir, mais encore suivant les rampes qu'elles ont 6 franchir. Ainsi, en terrain horizontal, la résistance moyenne qu'oppose une tonne (1000 kilog.) de charge remorquée est 4 kilog. ; pour chaque millimètre de rampe cette résistance augmente de I kilog.

Une locomotive ne doit avoir à remorquer que la charge correspondant à la rampe maxima qu'elle aura

LOCOMOTIVES

à Iraiscàir, saie quoi le convoi serait exposé é rester en rente; U en résnlte que, qnaii4 ily ede fortes rampes dans un diemin de fer, U est d'une bonne admlnlstratioo d’avoir des machines puissantes, aOn que, tont en tenant compte des rampes maximo, le nombre des wagons remorqués ne soit pas moindre que sur les autres Hgnes d’égale Importance. Néanmoins, comme en définitive, les rampes présentent le grave inconvénient de ne permettre d’utiliser pendant la mgjenre partie du trgjet qu’une portion de la puissance du moteur, il est bon de les iUre anssi faibles que possible; 4 à 6 millimètres nous paraissent une limite convenable ; malbeureusement on n’est pas toqjaors maître do terrain, et il est souvent nécessaire de dépasser ces chiffres.

Quand les rampes s’élèvent à 3 centimètres, on fait habitueilement usage d’une seconde locomotive qui ne sert que lé où existe la rampe. Dans ce cas la résistance d’une tonne à la traction devenant 30 -|- 4 = 34 Ulog., 13 kiiog. est la charge d’une tonne sur chaque locomotive ; or 13 kilog. te décomposent en < -4- 4 ; e’eat-é-dire que, chargée à raison de 13 kilog. par tonne remorquée, la locomotivedn train franchira, sans auxiliaire, les rampes de 8 miDimètres, mais pas au-delé.