III

De l’air atmosphérique considéré comme force motrice.

De la vitesse du vent.

5 oa. Le mètre cube d’air atmosphérique pèse , à la température de la glace Tondante, i 5 oo grammes, et à ao degrés du thermomètre centigrade, 1309 grammes. En même temps que l’atmosphère est emportée dans l’espace, avec la terre qu’elle enveloppe, les parties de cetlc atmosphère ont en divers sens des mouvemens très variés, et forment des courons qu’on nomme vents. La vitesse des vents est variable comme la cause qui les produit; les vents les plus constans en direction et en vitesse soufflent dans les régions de la terre voisine de l’équateur; on les nomme vents alités ; leur vitesse moyenne est de a6 a 3 a décimètres par seconde ( 8 à 10 pieds; voyez le Dictionnaire de Marine de l’Encyclopédie méthodique, art. vent).

Les vents ordinaires , tels qu’on les observe sur les confinons , parcourent de 6 à 9 mètres par seconde ; on les suppose animés d’une vitesse renfermée entre ces limites, pour déterminer les dimensions des pièces de bois qui composent un moulin à vent. Si le vent parcourt moins de 4 mètres par seconde , son action contre les voiles est trop faible pour la mouture ordinaire du bled ; s’il parcourt plus de 8 mètres , on est obligé de serrer les voiles, pour éviter la rupture des ailes. Dans les ouragans, la vitesse du vent varie de aa à 43 mètres par seconde.

De la pression du vent contre une surface plane.

3 o 3 . La pression du vent qui parcourt 6 ~ mètres par seconde, contre une surface plane d’un pied carré ( 10 , 5 décimètres carrés), placée perpendiculairement à la direction du courant , est équivalente au poids d’une livre, ou demi-kilogramme.

Les pressions sont, toutes choses égales d’ailleurs, proportionnelles aux carrés des vitesses, mais elles croissent en plus grand rapport que les aires des surfaces exposées à l’action du vent. Ainsi la vitesse de l’air étant, comme dans l’expérience précédente, de 6j métrés par seconde , une pression contre un plan double en surface , sera plus que le double du poids observé, le demi - kilogramme. ( Voyez les expériences de Borda , Académie de Paris, année 1760. )

La force motrice du vent est toujours employée à foire tourner nn arbre; elle produit ce mouvement de rotation, en frappant des ailes planes ou courbes, qui sont fixées sur l’arbre tournant. Son action mécanique dépend, pour une vitesse donnée, de la grandeur des ailes, et de leur position, soit cntr’clles, soit par rapporta l’arbre. Les ailes recevant directement l’action de la force motrice, l’arbre devient un moteur secondaire, dont le mouvement est employé à produire un effet utile, tel que la moulure du bled, la fabrication des huiles, la pulvérisation , l’élévation des eaux , etc.

5o». Les moulins à veut n’ont été apportés d’Asie en Europe que vers la fin du XII* siècle.

On en a construit de diverses formes. Il y en a dont l’arbre tournant est vertical; les ailes fixées à cet arbre sont planes et de la forme d’un rectangle (*); leurs plans passent par l’axe de l’arbre. Quelques-unes des ailes sont exposées au choc plus ou moins direct du vent, et les autres y sont soustraites, soit en les masquant, ou eu les mettant dans la direction du vent.

L’arbre étant supposé vertical , ou a aussi imaginé d’y attacher des voiles courbes, dont les surfaces sont les unes concaves et les autres convexes, par rapport à la direction du veut; les moulins ainsi disposés s’appellent panemores , nom qui exprime qu’ils tournent à tout vent, sans qu’on soit obligé de changer la direction de l’arbre, ou la position et la forme des ailes. L’arbre des panemores tourne par la différence des actions simultanées du vent contre les surfaces concaves et convexes des ailes. Ayant égard aux eflbrts que de longues pièces de bois peuvent supporter sans rupture, et aux dépenses de première construction, les dimensions de l’arbre et des ailes d’un moulin sont renfermées dans des limites dont on s’écarte rarement. En comparant des moulins construits sur ces dimensions, et qui diffèrent entre eux par la direction de l’arbre à l’égard du vent, on a trouvé que dans les mêmes circonstances, et soumis à l’action d'un courant d’air de môme base et de même vitesse, les moulins dont l’arbre est parallèle à la direction du vent, produisent des effets 8 à 10 fois plus grands que ceux qu’on

(*) On a proposé de donner aux ailes la forme d’un triangle dont la base serait parallèle à l’axe de l’arbre, et de ranger ces aiU s symétriquement autour <le l'arbre, daus des plans passant par les côtés d'un hexagone régulier.

obtient des panemores, ou autres moulins dont l’arbre est vertical. Dans ces derniers moulins , le vent agit perpendiculairement sur le plan de l’une des ailes, et l’action sur les ailes voisines de celles-là, est tellement oblique , qu’elle peut être négligée. Lorsque l’arbre est parallèle au vent, les ailes qu’on suppose, comme les précédentes, planes et do la forme d’un parallélogramme, sont également inclinées par rapport à l’arbre, et toutes également exposées à l’action du vent. Le choc du vent est plus oblique, mais la surface choquée est plus grande. On conçoit facilement que la perle provenant de l’obliquité peut être compensée et au-delà, par la grandeur de la surface des ailes exposées au choc du vent.

5o5. En supposant l’arbre parallèle au vent et les ailes planes, l’intensité de l'action du vent contre ces ailes, dépend évidemment de leur inclinaison par rapport à l’axe de l’arbre. En effet, si le plan d'une aile passe par l'axe, le vent qu’on suppose dirigé dans le même plan, glissera sur l’aile sans obstacle; s’il est perpendiculaire à l’axe, le choc du veut ne tendra qu’à séparer l’aile de l’arbre ; d’où il suit que l’arbre ne tournera que lorsque les ailes ne seront ni perpendiculaires à l’axe de l’arbre, ni parallèles au vent. Les géomètres ont déterminé l’inclinaison la plus favorable, d’après k condition que le moment de la force qui fait tourner l’aile, soit le plus grand possible, et ils ont trouvé, pour cette inclinaison, l’angle de 54*44' ( voyez note *).

(*) Soit AB (Gg. a, a', pl. 14 ) l'axe de l’arbre tournant d’un moulin à vent, qu'on suppose parallèle à la droite XY, qui marque la direction du vent. Sur le bout de cet arbre ert une aile DE (fig. a), dont la projection »ur le plan de la Gg. a' perpendiculaire à l’axe de l’arbre, est D'E’MN. Le centre de figure de cette aile étant le point O, O" (Gg. a, a ') , on peut la supposer réduite à ladroite DE, D E", et ne considérer que l’action du vent sur ton centre.

Soit O/* (lig a), la droite qui représente la vitesse du vent; cette vitesse étant décomposée en deux autres O g, OA , l’une O g dans la direction de la droite DOE , et l’autre OA perpendiculaire i cette droite, cette dernière vitesse aura pour expression vsinx, v étant la vitesse O f du vent, et x l’angle DOB du plan de l’aile et de l’axe de l’arbre.

La vitesse du vent dans 1a direction perpendiculaire à l’axe étant représentée par la droite OA, la pression (art. 3o3) proportionnelle au carré de la vitesse, sera exprimés par OA X const., ou par rv* sin*x , c étant la constante. Prenant, pour simpliGer la Gg. a, la droite OA pour représenter la pression cv*sin'x, on la décomposera en deux, i’una O/ (Eg. a) , O’ (Gg. a') dirigée parallèlement à l’axe , qui ne tend qu'à augmenter l'inertie de l'aile ; l’autre OA (Gg. a) , O'k' (Gg. a) qui tend à U faire tourner dans le sens da

On n'avait point égard, dans ce calcul, au mouvement de l’aile; le résultat a’cst applicable qu’à l’origine de ce mouvement; aussitôt que l’aile tourne uniformément, l’acliou du veut est modifiée, et l’angle que son plan fait avec l’axe de l’arbre, doit augmenter avec la distance de cet axe au centre de l’aile ; cet accroissement d'angle, qui est indiqué par la théorie ( voyez la note* page ci-dessus), existe dans tous les moulins. II parait que les constructeurs de ces moulins, à force.de lâtonnemens, «ont parvenus à leur donner le plus graud degré de perfection. Ce qui le

l’arc du rayon CO', et O'P dont le centre est en C (fig. a'). Puisque la pression ©A =cv*siu*x, on aura Ole (fig. a) = cv* sin’ xcosx, et le moment de 1 a pressionOK. qui fait tourner l'aile aéra Oit X CO'. Pour que ce moment aoil le plus grand possible, il faut qu’un ait

<f.(C O' X ev* X siu’ ar eoa x) =0,

on simplement «f(sin* x cos r) = o , d’où l'on tirecoa x= pour le rayon 1 , et.

cos x=— — ,po»rlcrayondestables(io)’*;donclog . cosxtrtio— log 3 = 9,76144 1

qui correspond au cosinus de l’angle 54 " 44 ’.

On suppose dans ce calcul l’aile en repos, et l'angle qu'on trouve pour le maximum du moment, ne convient que pour l’origine du mouvement. Si l’aile est en mouvement, ou ramènera ce cas au premier, en la supposant en repos et en donnant au vent une vitesse factice, égale et contraire, qui se combinera avec la vitesse réelle. Soit Ov (fig. a) la vitesse factice du vent égale et contraire à celle du centre O, O' de l’aile. Le parallélogramme Ovff construit sur Ov et sur Of qui représente la vitesse réelle , donnera Of pour la nouvelle direction du vent. L’aile devra faire avec cette droite l’angle calculé •, d’où il suit quelle fera avec l’axe AB de l’arbre, un angle qoi surpassera l’angle calculé, de manière que leur différence sera représentée par l’angle fqf ■

Maintenant , si l’on compose l’aile de plusieurs élémens ou parallélogrammes , tels que DE (fig a), MN (fig. a'), dont les centres soient placéssur la droite 0 (fig. a), CO' (fig. a'), les vitesses de ces centres croîtront avec leurs distances à l’axe de rotation, et par conséquent les inclinaisons des plans des parallélogrammes par rapport à l’arbre , devront etre plus grandes à l’extrémité de l’aile qu’à sa naissance. Cette conséquence s'accorde avec l’expérience, car dans la pratique, l’élément de l’aile dont le centre est à a mètres de l’axe , fait avec cet axe un angle de 6 c", et cette inclinaison est de 8 o" pour l’élément de l’extrémité dont le centrent à ta ( mètres de l'axe de l'arbre tournant (voyez art. 3 oy\ Au lieu de supposer l’aile composée d’élémens plans diversement inclinés, il faudrait, parmi les surfaces courbes continues , d’une aire déterminée , trouver celle qui convient le mieux à l’aile d’un moulin. Ce problème n'a pas encore été résolu d une manière satisfaisante. (Voyez le Traité de l'équilibre et du mouvement de s Fluides de d Alembcrt, année 1744; le 5 * volume de se» Opuscules; le Mémoire d'Euler , Pétersbourg , 175a, Dt corutructione Molarum alatarum. )

prouve, c’est l'observation faite par Coulomb, en Flandre et en Belgique , sur les moulins dont les campagnes de ces pays sont couvertes , que de petites différences dans la construction ou la disposition des parties principales de ces moulins, n’en apportent pas de sensibles dans les produits. Ces produits sont comparables à des quantités qui dépendent de plusieurs variables, et dont les valeurs n’augmentent ni ne diminuent sensiblement, lorsque ces variables n’éprouvent que de légers changemens.

5o6. Quel que soit l’angle du plan de l’aile d’un moulin avec l'axe de l’arbre, cette aile et son opposée auront la même droite pour ligna milieu, et cette droite est perpendiculaire à l’axe de l’arbre ; mais les plans des deux ailes comprendront entre eux un angle double du premier. Ainsi AOE ( fig. a ) étant l'angle du plan de l’aile DOE , MN ( fig. a ) avec l’axe AB, ce plan et celui de l’aile opposée (dOe, MN), feront entra eux l’angle EOe double de l’angle AOE. Les deux ailes opposées, de mémo grandeur, sont fixées sur le meme volant. Ce volant est une pièce de bois de forme rectangulaire qui traverse l’arbre et dont la ligne milieu serait la droite O , CO' (fig. a, a')-

Les ailes des moulins, telles qu’on les construit, ne sont pas planes; elles ont la forme de ce qu’on nomme dans les arts plans gauches, et eu Géométrie surfaces réglées ; mais en supposant que des cylindres circulaires de même axe que l’arbre, et de divers rayons, partagent les surfaces des ailes en plusieurs petites parties, on pourra considérer chacune de ces parties comme un plan, et y appliquer les mêmes raisonnemens que pour l’aile plane ( voyez la note page 177).

Les moulins dont l’arbre parallèle au vent porte des ailes courbes , étant les seuls en usage dans les pays ou l’on manque d’eau courante , toujours préférableau vent, nous allons en faire connaître le3 diverses parties , en prenant pour exemple celui dont Coulomb a donné les dimensions dans son Mémoire sur les Moulins de la Belgique, Académie de Paris, année 1781. *

Description d’un moulin à vent, et construction géométrique de la surface des ailes ( pl. i4 ).

307. DEFG (fig. s , pl. i4 ) est la coupe de l’arbre du moulin , perpendiculaire à son axe C. Cet arbre porte quatre ailes de même formo et de même grandeur; il est traversé par les deux pièces de bois en croix Hll', hh', qu’on nomme volans; ces pièces de bois ont 3 décimètres d’équarrissage, et environ iâ mètres de longueur; on alonge

ifio TRAITÉ

les volans, en fixant à leurs extrémités d'autres pièces de bois de a décimètres d’équarrissage et d’environ 7 mètres de longueur; on nomme ces alonges entes. Cil est In moitié de la ligne milieu du volant HH', et IIK est la ligne milieu de l’ente IIK de ce volant.

A une distance CL d’environ a mètres de l’axe C de l’arbre, on fixe sur le volant une latte dont la ligue milieu qui se projette en LMM' ( fig. a ), fait avec la parallèle à l’axe menée par le point L un angle de 6o% en sorte qu’elle se projetterait ( fig. 1 ) suivant 0O0', l’angle AOo' étant de Go*. A l’extrémité de l’ente IIK (fig. a), et à la distance CN du centre C, d’environ iaj mètres, on y fixe une autre latte, dont la ligne milieu, qui se projette en N P. 3a, fait avec la parallèle à l’axe menée par le point N un angle de 8o*; faisant l’angle AO p (fig. a ) = 8o% pO. 3a est la projection sur celte fig. a de la ligne milieu de la dernière latte. Les lignes milieux des deux lattes LMM' et NPP' étant de même longueur, qu’on joigne leurs extrémités par une droite; cette droite sera Taxe du cotret. On nomme ainsi la pièce de bois MP ( fig. a ) qui reçoit les extrémités des lattes placées entre la première LM et 1a dernière NP. L’axe LK du volant et de l’ente, l’axe du cotret qui se projette en MP, sont les directrices de la droite génératrice de la surface de la voile; cette droite se meut en s’appuyant constamment sur ces deux axes, et en demeurant perpendiculaire à l’axe LN du volant; ayant divisé cet axe en un certain nombre de parties égales, et ayant mené les génératrices de la surface correspondantes à ces points, ces génératrices sont les lignes milieux des lattes sur lesquelles la toile à voite doit s’appliquer.

Le cotret a une longueur déterminée par la position des lignes milieux LM et NP; il a 8 centimètres de largeur et 3 centimètres d’épaisseur.

Les lattes traversent le volant ou fente; elles ont a6 décimètres de longueur, 8 centimètres de largeur et 3 centimètres d’épaisseur. Chaque aile a de largeur un peu plus de a mètres ; elle est formée d’une toile qui couvre les lattes, et d’une planche légère dont la largeur est d’environ j de mètre.

le volant et les entes ne sont pas ordinairement des pièces de bois droites; la ligne milieu LIIK ( fig. a ) de ces pièces qu’on a supposée droite , est le plus souvent une ligne courbe. Après avoir déterminé la génération de la surface de l’aile , dans l’hypothèse où la ligne milieu CLI1K est droite , on suppose, lorsque cette ligne milieu est courbe.

que la projection de l’aile sur le plan de la fig. a ne change pas , que la nouvelle surface ait pour directrice la ligne courbe , milieu du volant et de l’ente, et qu’elle soit composée de droites parallèles à l’ancienne.

La fig. 5, qui remplace pour ce dernier cas, la fig. 1 , fait voir que les lignes milieux des lattes oo', p 3a , sont parallèles aux lignes milieux oo',p 5a de la fig. î.

Les fig. 4 et 5 sont les projections de l’aile sur un plan vertical parallèle à celui qui passe par la ligne milieu CHK. On y voit les coupes Ohh' du second volant h h' ( fig. a ), placé eu croix sur le premier HI1'.

La fig. 5 se rapporte au volant courbe.

La fig. 6 représente un arbre de moulin incliné à l’horizon d’un angle de i5*; on donne cette inclinaison aux arbres des moulins de la Belgique, afin que Taxe soit autant que possible dans la directiou des vents qui régnent dans cette contrée.

5o8. Les moulins pour lesquels on emploie les ailes dont on vient de donner la description , se construisent de manière que l’arbre puisse se mettre au vent; lorsqu’ils sont exécutés en bois, c’est le moulin tout entier qui tourne sur un axe vertical. Mais lorsque l’enceinte du moulin est formée de murs droits ou en tour ronde , une partie seule 1 ment est mobile; cette partie se compose de l’arbre, des ailes et du comble.

Des effets des moulins à vent observés à Lille par Coulomb.

Fabrication de l’huile de co/sa.

5og. L’arbre tournant d’un moulin à vent destine à la préparation de l’huile de colsa, est garni de sept solives de 1 13 centimètres ( 4a pouces) de longueur, qui le percent transversalement d’outre en outre, et forment quatorze taquets ou levées, cc qui lui donne la forme et le nom de hérisson. Ces levées répondent aux mentonnets de sept pilons , qui peuvent être élevés chacun deux fois dans le temps que l’arbre fait un tour entier.

De ces sept pilons, cinq sont des pièces de bois de chêne, ordinairement de 7 mètres de longueur sur 28 centimètres d’équarrissage; ils sont armés d’un sabot de 1er de s5 à 5o kilogrammes, et servent à broyer la graine; le poids de chaque pilon est d’environ 5io kilogrammes. Les deux autres pilons ont la même longueur, mais ils n’ont que 19 à ao centimètres d’équarrissage; ils sont destinés à serrer et

i8* TRAITÉ

desserrer des coins pour extraire l'huile par une forte compression ; ils pèsent environ a5o kilogrammes chaque. De ces deux derniers pilons, il n’y en a jamais qu’un seul en action^ les cinq premiers agissent ensemble, lorsque le vent est sufTisant.

Première Expérience. Le vent parcourt 3,27 mètres par seconde. Lorsque le mouliu est libre, et lorsqu’aucun des pilons n’est élevé, les ailes du moulin font 5j tours par minute; mais en mettant un seul pilon du poids de 5io kilogrammes en action, et frappant deux coups de 4g centimètres de hauteur à chaque tour d’aile , le moulin fait à peine trois tours par minute.

Deuxième Expérience. Le vent parcourt 4, 06 mètres par seconde ; les ailes fout 7 à 8 tours par minute , et il n’y a que deux pilons de 5io kilogrammes et un pilon de a5o kilogrammes qui soient en action; le moulin fabrique une tonne ou 100 kilogrammes d’huile en 34 heures.

Tivisième Expérience. Le vent parcourt 6,5 mètres par seconde ; le hérisson tait i3 tours pur minute. Cinq pilons de 5io kilogrammes et un pilon de a5o kilogrammes sont rais en action; le moulin lubrique 3 ï tonnes d'huile en 2 * heures.

Le vent, pour ce degré de vitesse, souffle assez uniformément; les quatre ailes du moulin portent toute leur voilure sans fatiguer les assemblages de charpenterie; c’est le vent qui parait le mieux convenir à la machine.

Quatrième Expérience. Le vent souffle avec force; il parcourt 9,1 mètres par seconde; les conducteurs des moulins sont obligés de serrer deux mètres de voilure à l’extrémité de chaque aile; le hérisson fait 17 à 18 tours par minute, et le moulin fabrique prés de 5 tonnes d’huile en ai heures. Les six pilons de l’expérience précédente sont en action.

Cinquième Expérience. Par un relevé du travail pendant plusieurs années, chaque moulin fabrique, anués moyenne, 4oo tonnes d’huile ; chaque tonne consomme i4 n i5 mille unités de la force transmise par les pilons(l’unité dynamique étant un mètre cube d’eau élevé à un mètre, et la tonne de 100 kilogrammes). Coulomb estime que les frottemens , le choc des menlonnets des pilons et des levées du hérisson, absorbent environ le sixième delà force transmise aux pilons, ce qui réduirait à

T) ES MACHINES. i &3

la mille ± le nombre d’unités dynamiques nécessaires pour la fabrication de 100 kilogrammes d’huile (*).

Mouture du bled.

3 io. L’engrenage d’un moulin à bled est dispose de manière que la meule fait cinq tours dans le temps que l’arbre et les ailes n’en font qu’un.

Première Expérience. Le moulin ne commence à tourner que lorsque la vitesse du vent est d’environ 4 mètres par seconde.

Deuxième Expérience. La vitesse du vent est de 5,8 mètres par seconde; les ailes font n à 12 tours par minute; le moulin peut moudre, sans bluter, 4 oo à <* 5 o kilogrammes de bled par heure (en a 4 heures environ 10000 kilogr. ).

Troisième Expérience. La vitesse du vent est 9,1 mètres par seconde; les ailes portent toute leur voilure, et iont 22 tours par minute; on peut moudre, sans bluter, 900 kilogrammes de farine par heure (en 24 heures 2 1600 kilogr. ).

Avec ce degré de vitesse, la farine s'échauffe considérablement, et les meuniers changent de temps en temps l’espèce de grain qu’ils soumettent à la mouture, pour rafraîchir , disent-ils, la meule.

De la quantité de Jorce employée pour la mouture de 100 kilogr.

de bled.

3 n. La vitesse du vent est la même pour les expériences troisième et quatrième des deux articles précédons, relatives, l’uuc à la mouture

(*) D’après une note qui m’a été communiquée par M. Clément, M. Hall doit établir à Lille une Machine à feu de to chevaux attelés, qui fabriquera en 234 heures 5 oo kilogrammes ou 5 tonnes d’huile. La journée du cheval attelé est (art. 73) 6000 unités; la force en 24 heures des 10 chevaux est 60000 unités; divisant ce nombre par 5 , on a pour la force employée à la fabrication d’une tonne d’huile isooo unités.

À Lille, l’hectolitre de charbon de terre coûte ia 5 centimes; il pèse, mesure comble, 100 kilogrammes; il ne pèserait ras que 80 kilogrammes. La Machine de M. Hall ne doit consommer que de 5 oo à 600 kilogrammes de charbou en 24 heures; la dépense en charbon sera au plus de 7 a 8 francs dans le meme temps. Quoique la force motrice du vent n’ait point de valeur, et que l’établissement d’une moulin à vent n'exige qu'une très petite partie des capitaux nécessaires pour la construction des Machines à feu, néanmoins, il est probable que l’on verra bientôt les moulins à vent de la Flaudre, qui, suivant Coulomb, ne travaillent qu’un tiers de l’année, remplacés par des Machines dont les produits seront aussi conatans que la force motrice appliquée à ces Machines.

i 84 TRAITÉ

tlu bled, et l’autre à la fabrication de l’huile; mais, pour cette dernière; on a été obligé de serrer les voiles , et l’arbre faisait 18 tours par minute.

Le moulin, avec ce degré de vitesse, a fabriqué 5 tonnes d’huile en ai heures; en supposant qu’on ait pu se servir de toute la voilure, et que l’arbre eût fait aa tours comme pour la mouture du bled, on aurait fabrique environ 6 tonnes d'huile au lieu de 5 .

Mais la tonne d’huile consomme , frottemens compris ( art. 309, cinquième expérience) i5ooo unités dynamiques; d’ou il suit que les six tonnes d’huile, Ira va il du moulin en 24 heures, auraient consommé 90000 unités. Avec le même vent, et le même nombre de tours de l’arbre , le travail du moulin en a 4 heures est ( article précédent ) la mouture de 21600 kilogrammes de bled; d’où il suit que la fabrication de 100 kilogrammes de farine non blutée, n’aurait consommé que 416 unités de force transmise;» l’arbre du moulin ; le résultat suivaut parait plus exact.

Les vitesses du vent, dans les expériences n* 2, art. précédent, et n* 3 , art. ôoy, sont respectivement 58 et 65 décimètres par seconde; les vitesses de rotation de l’arbre sont dans le rapport des nombres de tours 12 et i 3 par minute. Les elfets produits dans le même temps ( ai heures ) sont, d’une part, la mouture de 10000 kilogrammes de iiled,ctdc l’autre, la fabrication de 3 tonnes j d’huile. Ce second effet • consomme 5 a 5 oo unités de force ; en le supposant égal au premier, la mouture de 100 kilogrammes consommerait 5 a 5 unités dynamiques.

Sept hommes ou un cheval peuvent moudre un sclier ( iaû kilogr. ) de farine confectionnée, ou 1 j setier ( 167 kilogrammes) de mouture simple. La force journalière d'un cheval ou de 7 hommes, appliquée à un manège ou à une manivelle, étant (art. 80) de 8 à 900 unités, on fera cette proportion :

167 kilogr. : 900 unités “100 kilog. ; un quatrième terme 538 , nombre d'unités dynamiques consommées pour la moulure simple de 100 kilogrammes de bled. Comme ce nombre diffère peu du précédent 5 a 5 , il en résulte que la fabrication de 1 00 kilogrammes de farine nonblutée, correspond .à un effet dynamique de l’arbre du moulin, égala 5 oo ou 55 o unités, chacune d’un mètre cube d’eau élevé à un mètre {voyez art. 149 et i 5 o).

Du rapport entre la vitesse du vent et le nombre de tours de l'arbre d’un moulin à vent.

3 i s. Les expériences que nous avons rapportées, relatives à la fabrication de l’huile et de lu iàrinc de bled, donnent pour le rapport de la

DES MACHINES. i85

▼itessc du vent et du nombre de tours de l’arbre du moulin , les nombres de la troisième colonne de ce tableau.

Vitc*»« du vrnt * Nonihcr dr lotira

en i*. de l'irbre tn l\ Rapport-

3,37 mètres 3 0,76

9>i aa

Ne considérant que les expériences pour lesquelles l’arbre-tournant a la vitesse ordinaire de 7 à 11 tours par minute, le rapport de la vitesse du vent en 1" et du nombre de tours de l’arbre en 1', est à très peu près constant et égal à (o,54). Ayant observé le nombre de tours que les ailes d’un moulin à vent bien disposé fout en 1', et multipliant ce nombre par o,54 , on aura en mètres la vitesse du vent en 1".

5x3. Nous avons donné (art. 507) les dimensions d’un moulin à vent de la Belgique ; elles different peu de celles qu’on donne aux pièces de charpente des moulins que l’on construit dans les environs de Paris. L’arbre-tournant dans ces moulins a 18 pieds de longueur et ao pouces d’épaisseur ; le volant a 36 pieds ; l’aile a 7 pieds de largeur et sa surface est environ de si mètres carrés. Les quatre ailes offrent 8a à 83 mètres carrés de surface au choc du vent. Le propriétaire d’un moulin do Montmartre le loue 5oo francs par an (1818). Ordinairement le meunier achète le bled pour le moudre et vend la farine à la halle; les particuliers qui font moudre, paient de 4o à 5o sols la moulure d’un setier (130 kilogrammes).

Des soufflets et ventilateurs.

3i4. En traitant des Machines hydrauliques, on a distingué les Machines qui reçoivent directement l’action de l’eau , de celles qui ont pour objet d’élever l’eau à une certaine hauteur, et qui n’ont pas nécessairement pour moteur ce fluide. Ou doit de même distinguer les Machines mues par l’air, de celles qui sont destinées à mouvoir l’air avec une vitesse et dans une direction déterminée. Ces dernières Machines par lesquelles on produit des vents artificiels, se nomment en général soufflets et ventilateurs.

II y a plusieurs espèces de soufflets qui différent entre eux principalement par la flexibilité ou l'inflexibilité de leurs parois. Un sac de peau ou de toute autre substance flexible et imperméable à l’air, étant rempli de ce fluide, et comprimé , les parois du sac prouvent une pression de l’intérieur à l'extérieur, et si l’on y adapte un tuyau ouvert par les deux bouts, l’air sera comprimé dans ce tuyau, et eu sortira avec la vitesse due à sa force élastique.

Les parois des petits soufflets d’appartetpens sont en partie flexibles et en partie inflexibles; deux planchettes qui ont chacune la forme d’un trapèze, sont réunies par une peau plissée qui est clouée sur les bords de ces planchettes ; l’une d’elles porte une soupape qui s’ouvre de l’extérieur à l'intérieur; à l’extrémité de l’autre planchette, est un petit canon qui sert de conduit à l’air. Lorsqu’on écarte les planchettes, » la peau qui les sépare , se développe ; l’air extérieur entre dans l’intérieur du soufflet par l’ouverture à laquelle correspond une soupape ; .lorsqu'on rapproche les planchettes, la soupape se ferme, et l’air comprimé s’échappe par le canon. Tour que le soufflet soit à vent continu , on divise, au inoyeD d’une troisième planchette qui sert de cloison, l’intérieur de ce soufflet en deux parties, qui ne communiquent entre elles que par une ouverture faite à la cloison ; on adapte à cette dernière ouverture une soupape qu’un petit ressort tient fermé, et qui ne s’ouvre que lorsqu’on ferme le soufflet. La plus grande partie de l’air que l’on comprime en fermant le soufflet, s’échappe par le canon, mais une autre partie entre par l’ouverture de la cloison dans la portion du soufflet qui est destinée à servir de réservoir à l’air comprimé. Tandis qu’on ouvre le soufflet, et qu’on introduit de nouvel air atmosphérique par la soupape extérieure, la soupape intérieure est fermée, et l’air comprimé du réservoir continue à s'échapper par le canon dans lequel on obtient de cette manière un jet continu.

3i5. La plupart des soufflets de forge sont encore construits sur les mêmes principes; ils ne diffèrent des soufflets d’appartemens que parleurs dimensions; leur forme est la même. Depuis quelques auuées, on leur a préféré des soufflets à cylindre et piston. Les Machines soufflantes sont des pompes <fé même genre que les pompes aspirantes et foulantes qui servent à élever les eaux, et tout ce qu’on a dit sur ces dernières (art. 2 GG — 373), pour obtenir un jet d’eau continu, s’applique également aux soufflets cylindriques qui doivent produire un jet d’air continu à l'extrémité du cauon.

DES MACHINES. , i8y

La régularité du vent qui entretient la combustion dans les Journaux, est de la plus grande importance pour le succès des opérations métallurgiques. De tous les moyens d’obtenir cette régularité, le plus certain consiste à donner au réservoir d’air de très grandes dimensions, en sorte que l’air qui sort à chaque coup de soufflet par la tuyère, soit d’un très petit volume par rapport à la capacité du réservoir,. L’un de - ces réservoirs les plus remarquables , a été construit pour les forges de Davon en Ecosse ; il est bâti en pierres et voûté ; sa capacité intérieure est d’environ 445 mètres cubes; l’air qui sort à chaque coup de piston, n’est à la pression de l’atmosphère, que la 84* partie de cette capacité.

( Voy. le mémoire de M. Baader, traduit de l’allemand par,M. Hassenfralz, Journal des Mines, tome XXV, pag. ai et 161 , et le tome HT des Annales des si rts et Manufactures. )

De la manière d'estimer les effets dynamiques d'une Machine

soufflante.

3i6. Quelle que soit la forme de la Machine soufflante, on connaîtra la pression de l’air dans le réservoir, le volume de cet air qui s’échappe à chaque coup de soufflet par le canon, et le nombre de coups de soufflet en un temps donné. Le volume d’air qui passe dans l'unité de temps, 1" par exemple, du canon dans la tuyère du fourneau, sera déterminé', et en divisant ce volume par l’aire de l’orifice de cette tuyère, on aura ta vitesse du vent artificiel à cet orifice.

La plus grande pression de l’air du réservoir dépasse rarement le poid d’une colonne d’eau de 3 mètres ; on peut la mesurer ( art. a86 et 3a5 ) par une colonne de mercure qui sera de i3 à i4 fois ( i3,6) moins haute; les 3 mètres d’eau correspondraient à aa centimètres de mercure.

En multipliant le nombre de mètres cubes d’air du réservoir qui sort • par la tuyère en un temps connu, une heure par exemple, par la hauteur de la colonne de mercure et par la densité i3,6 de ce liquide, le produit de ces trois quantités exprimera en unités chacune d’un mètre cube d'eau, élevé à un mètre, l’effet dynamique que la Machine soufflante produit en une heure.

La force motrice appliquée au soufflet sera capable , dans le même temps, d’un plus grand effet, puisqu’elle aura de plus à vaincre l’inertie et les frottemens des parties mobiles de la Machine soufflante.

Si l'on mesurait la pression de l’air du réservoir par une colonne d’eau, la hauteur de cette colonne et le volume d’air sorti du réservoir, seraient les deux facteurs 4u produit qui mesurerait l’effet dynamique du soufflet

317 . Les ventilateurs ont pour objet de renouveler l’air dans un lieu déterminé, ou plutôt de produire un vent artificiel, en transportant l’air d’un espace dans un autre. Ces deux espaces communiquent entre eux par un tuyau cylindrique; on fixe l’extrémité de ce cylindre au centre d’un tambour formé de deux plateaux circulaires parallèles, et réunis par des supports placés à la circonférence de ces plateaux.

Un moulin à six ou huit ailes tourne dans l’intérieur du tambour ; l’air étaut chassé de ce tambour, il est remplacé par l’air du cylindre; d’où il suit que l’air doit s’élever de l’une des extrémités du cylintjlrc vers l’autre extrémité qui communique au tambour.

En plaçant un ventilateur dans tme caisse fermée de tous côtés, et divisée en deux comparlimens, on imprime à l’air de cette caisse un mouvement tel qu’il passe et repasse continuellement d’un compartiment dans l’autre; si dans la même caisse, on y réduit en poussière des matières telles que le soufre, le charbon, le salpêtre , l’air entraînera les poussières les plus fines, et les séparera de celles qui n’ont pas encore le degré de finesse convenable. On emploie le ventilateur à cet usage, pour la fabrication de la poudre à canon, par les procédés de M. Ckampy.

La quantité d’air qu’on doit élever d’un lieu dans un autre en un temps tlcterminé étant donnée , on établira le rapport des dimensions des parties qui composent un ventilateur , et on estimera la force motrice qui doit être appliquée à ce ventilateur. ^

318. On emploie les ventilateurs pour renouveler l’air dans des lieux bas et fermés, tels que les fosses , les puits de mines, les citernes, les fonds de calle d’un vaisseau; on en fait encore usage dans les poudreries , pour dessécher la poudre en hiver par des courans d’air chaud. On a proposé de les employer pour favoriser l’évaporation de l’eau contenue dans tes sirops de raisin (*). On admet qu’en automne, et pour le midi de la France , l’air atmosphérique est dans un état tel , qu’un seul mètre cube de cet air, rois en contact avec de l’eau , vaporise trois grammes de ce liquide. Ainsi, counaissant le nombre de mètres cubes d’air qu’un moteur peut mettre en contact avec de l’eau , dans un temps donné , on conclura le poids de l’eau qu’il peut vaporiser dans le meme temps.

Sur les lieux où l’on exploite les mines de charbon de terre, il y a une

(*j Voyez les Annales de Chimie , tome 76 , octobre 1810, Mémoire de SIM. Clément, Dt-soriuea et Moût sjol fier.

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DES MACHINES. 18g

partie de ce combustible réduite en poussière, qui a peu de valeur dans le commerce; on l’emploie pour entretenir des feux dans la partie supérieure des puits verticaux qui communiquent avec les galeries; Fair échauffé s’élève; il est remplacé par l’air inférieur, ce qui détermine un courant d’air de l’intérieur des galeries vers le haut des puits. Si l’on plaçait dans l’intérieur du puits un arbre horizontal portant une aile en hélice, semblable à celle -qui est représentée 5'B du tableau, pl. 1*™; il est évident que le courant d’air chaud ferait tourner l’arbre. C’est par un moyen semblable que, dans quelques cuisines, l’air chaud qui s’élève dans le tuyau de cheminée, sert de moteur au tourne-broche. ■

3ig. Nous avons considéré l’air comme un moteur, et ensuite comme un fluide soumis à l’action d’un autre moteur. Il y a encore un point de vue sous lequel on peut l’examiner, c’est comme milieu résistant. On sait qu’un corps lancé dans l'air a bientôt perdu sa vitclsc initiale. L’air en repos, frappe par un corps, se comprime d’abord, et ensuite passe à un état de» mouvement plus ou moins composé. Les oiseaux en se servant de leurs ailes comme d’une rame sur l’eau, trouvent dans l’air un point d’appui pour s’élever; ils doivent cette faculté de voler à une force musculaire qui, comparée à leur masse, est. supérieure à celle de tous les autres animaux.

Les parachutes en se développant, embrassent un grand volume d’air , le compriment, et lui communiqucnfdu mouvement. La vitesse initiale due à la pesanteur, décroît très promptement, et une masse de 80 à ioo™logrammes fixée à l’un de ces parachutes, est bientôt réduite à celle d’un corps très léger, tel qu’une plume, qu’on abandonnerait à elle- meme dans un air calme.

Les ailes d’un volant de tournebrochc éprouvent, en tournant dans Fair, une résistance qui fait équilibre à la force accélératrice du poids moteur, et on régularise par ce moyen, le mouvement de la chaîne sans fin qui supporte la poulie de la broche; on fait encore usage de ce régulateur dans l’horlogerie.

Les effets de la résistance de l’air ont été observés avec soin par les physiciens qui se sont occupés de la Balistique; nous ferons connaître les résultats de leurs expériences, en traitant des gaz qu’on emploie comme force motrice.

>go TRAITÉ