JJ

n>0 boaUbote.) ■

ï (aloio-pbrre.)

' Continuation de cette table j par Itt. Dulong (année 1837 ).

lia, a ta», o ?

iSao '

aa8o

aSi

Fo^e clftitH^ua

Ttftrpêrniurc

! i-Q drgrMcmjgndrA.

en milUoiêires.

en «imofphèrta.

tSo; 0

Eu prenant pour unité la hauteur nauyenne du baromètre à Paris» 760 minimètres , les nombres de la troisième colonne de cette table 'indiquent les rapports des forces élastiques ihi gaz, à cette unité. A. la température I oo*, les parois de la chaudière sont également pressées en dedans et en dehors par les vapeurs et par l’air atmosphérique. A la température 173", elles supportent du dedans en dehors une pression de 8 atmosphères, ün compléterait cette table (vojrez la note pége suivante), en mesurant les densités des vapeurs correspondantes aux températures; ce trava^ n’a pas encore été fait; supposons quelles soient proportionnelles aux forces' élastiques. Un sait que la densité de la vapeur à too" et à 7(k> millimètres de force élastique est de celle de l’eau à o étant i;.ainsi,à 173°, la densité de la vapeur serait d'après la table précédente , ce nombre rrr. X 8 ou

* De ia chaleur latente de la vapeur d'eau.

34a, Le gaz aqueux, formé sous la pression atmospliérique , «st à l.n mente température que l’eau liquide en ébullition sous la même pression ; maisles quantités dechaleur contenues dans un poids déterminé, un gramme par exemple, d’eatt bouillante et de vapeurs à la même température, sont tres-diOerentes. On sait qu’un gramme d’eau liquide a y 5“ centigrades, et un gramme de glace à o*, mis dans le même vase, se convertissent en eau liquide à o*; ainsi la chaleur qui-fond un gramme de glace est capable d'é- * lever le même poids d’eau liquide de o* à 75* centigrades. liû chaleur qui ‘ change l’état des corps, et que le thermomètre it’indique se nqptme calorique latent op chaleur latente. On la nomme aussi calonqtit deJUiidité, lorsqu'elle fait passer les corps de l’état solide à l’état liquide, e\..Mdarique d’élasticité, lorsque le corps passe de l’état- liquide à l’état gazeux. "

a5a ■ ,TRAITE '

On pourrait «xprioier les quantités de chaleur, latente, comme les caloriques spéciâques, par des quantités de glace fondue, ou par des poids d’eau ^uide échauffés de o* à loo*; le plus ordinairement .on exprime la chalenf latente comme la chaleur sensible, par les degrésdo thermomètre. Ainsi l’o^j dit que la chaleur latente de la vapeur d’eau est de 55o degrés; c^qiil signifie que la chaleur nécessaire^j|our convertir un gramme d’eau liquide à loo degrés, en un gramme de vapeurs de même températuoe , peut augmenter la température de l’eau liquide de 55u degrés, ou, l’élever 'de loo* à 6So degrés;' d’où il suit qu’un poids donné de vapeurs à ioo‘, et à la pression 76 centimètres de mercure, contient la même quantité de chaleur qu’un pmids égal d’eau liquide qui serait porté à la' température 65o*. ' '

On n’a pas encore déterminé les dialeurs latentes de la vapeur d’eau , correspondantes aux diverses forces élastiques de cette vapeur (*).

De la quantité d’eau nécetisaire pour condenser par injection , un poids donné de vapeurs , à la pression atmosphérique 76 centimètres de va- ■ peurs.

343. La condensation des vapeurs d’eau peut se faire, ou en refroidissant extérieurement le vase qui les contient, ou par ûyècfion, c’est-à-dire y en y injectant une certaine quantité d’eau liquide d’une température inférieure à celle des vapeurs, ou enfin par la communication des vapeurs avec l’air atmosphérique. £n condensant par injection, la quantité d’eau à injecter dépend évidemment et de la chaleur latente de la vapeur à conden|er, et des teroijératures-de l’eau injectée avant et après la condensation. Prenons, pour exemple, la condensation d’un gramme de vapeurs à 100% et à la pression atmosphérique 76 centimètres , dont le volume est 1700 cen-

(*) Depuis l’année 1819 que cet arliçle, ainsi que le précédcol, Alt écrit pour l'édition qui a précédé celle-ci , M. Desprets a constaté que les forces élasliquea des vapeurs sont proportiooBelles aux densités, dans ruilervalle deo à foo degrés centigrades, les vapeurs étant ramenées pur le calcul ü une même température; il a aussi détrruiiné les chaleurs latentes de ces vapeurs aux temjiératurcs comprises entre a° et i6o*. Il pense que la chalcai*totale contenue dans un poids douné de va|ieurs, croit avec la température de ces vapeurs, et il*ettime que le nombre de degrés thrmiomctriques qui mesure cet accroissement aat moindre que le nombre de degrés qui mesure l'élévation de température ( vojret son Tnuir dt pkftiqiÊe , édition 1827, page 1 14). Il résalte aiiasi de ses expériences, que le nombre SSo qui mesure la ohalcur latente'de l'eau, n'est exact qui un trmiümc près en moin^

DES MACHnVF-S. a53

tiinétres cubes ou 1,7 litre. Supposons que les températures de l’eau d’injection avant et après la condensation soient i5* et 3o‘, le iViélange de l’eau injectée et des vapeurs contiendra une quantité de chaleur égale à celle qu’elles contiennent avant le mélange. Or, la chaleur d’un gramme de vapeurs à loo* est égale ( art. 34a ) à celle de 6,5o grammes d’eau liquide à loo*; l’eau injectée est un poids inconnu (j:) d’eau à i5*, et le mélange sera un poids d’eau (x grammes -f- i gramme) à la température 3o* ; on aura donc l’équation suivante :

d’où l’on tire x=4i ; ce qui apprend qu’il faudrait injecter 4f grammes d’eau à r5", pour condenser à 3o” un gramme de vapeurs d’eau à 100° et à la pression atmosphérique.

On prend ordinairement pour l’estimation de la force des Machines à vapeur, une grande unité d’effet dynamique, égale à a5o unités plus petites, chacune de mille kilogrammes élevés à un mètre; j’ai nommé celte grande nnité, force dun cheval vrqyeur. Dans les Machines à simple pression de Watt, on obtient celte force (a5o Un) en une heure, en consommant 5 kilogrammes de charbon , qui produisent environ 3o kilogrammes de vapeurs. condensation de ce poids de vapeurs exigerait, dans l’hypothèse prétÎMente, 3o fois 4> litres d’eau à i5*, ou environ 3o mètres cubes par a4 heures ( i ; pouce fontainier). La quantité d’eau nécessaire pour 1 injection étant pour les Machines de même espèce, proportionnelle au nombre qui exprime en unités cheval la force de la Machine , elle serait pour une Machine <le 20 chevaux, de 600 mètres cubes en a4 heures , ou de 3o pouces fontainiers ( art. t3g). L’eau d’injection étant de ia*et de .18* avant et après la condensation des vapeurs, la consommation serait seulement par force de cheval et par 24 heures, de 17 mètres cubes.

• Les températures de l’eau d’injection avant et après la condensation d’un gramme de vapeurs, étant n et n', on aura, pour déterminer le poids d’eau liquide à « degrés, qui condense à n‘ degrés, la formule suivante ;

Mettant dans cette formule pour n et n leurs valeurs en degrés centigrades, le nombre qu’on trouvera, indiquera combien de fois le poids d’eau à injecter contient le poids donné de vajteurs à condenser. Ce poids donné étant expgimé eu grammes, ou le multipliera par 1700, et on aura le nombre de centimètrescubes de vapeurs à condenser. Récàproqiiement, le volume do

» «peurs étaut connu , on le divisera par 1700 , et te quotient sera le poids de vapeurs à condenser.

Sur la quantité de chaleur qui est contentie dans un poids donné de vapeurs d’eau, considérées à diverses pressions et aux températures qui correspondent à ces pressions.

344- Les premières recherches théoriques sur la vapeur d’eau, sur sa densité, sa force élastique, sur les quantités de combustible nécessaire pour la produire, sont dues au célèbre James Watt (* *). En 1769, il prit une |Mtcnte .pour une métliode de diminuer la dépense de chaleur dans les Machines à vapeur. A cette époque, il employait la vapeur à la pression atmosphérique, ^ t il avait fait plusieurs essais pour réduire par la détente la force élastique de cette vapeur avant de la condenser. Eu i8o4, M. Woolf a pris mie patente pour des Machines à vapeur à haute pression et è con- <lensation, qui furent importées en Fiance par M. Edwards; le brevet d’importation et de perfectionnement a été pris le 17 mai i8i5. La bonne exécution de ces nouvelles Machines et l’économie du combustible ont déterminé un grand nombre de manuhtcturie^ou fabricans français^ leur dçnner la préférencê sur les Machines de Watt. ,

La description de la Machine de M. Edwards a été publiée en décembre 1818, dans le Bulletin de la Société d’encouragement; elle est accompagnée de deux plaqcbes dessinées par M. Hoyau. Dans la séance du conseil de cette Société, ^e iG décembre 1818 (noyez son Bulletiu, année 1818, page 385 j’ai exposé que le but de la Société ne serait qu’iinparfaitement rempli^ si à la description de la Macliinc àa^jipeur de M. Edwatds, on ne j'oi^dit pas un cdmpte exact de la quantité d’eau ^vaporéc et de la dépense en combuslible : j’al en conséquence proposé de faire une série d’expériences tendant i reconnaî^e les quantités d’eau 'évaporée à de hautes pressions, en commençant par la pression atmosphérique. Cette pro^sition fut accueillie par la üonscil, qui nomma une commission pour faire les expériences ^que j’avais indiquées.

Antérieurement, le 6 juin 1818, j’avais lu à la Société philomatique ûn mémoire tendant à prouver que l’économie du combtistible thns les Ma-

C") Ni* k nrecDock en r/îft; n6tnmé tni>milîs-'«wWflé dê llmtitiit de Fr»tlçeo/i el «iccédé iiiu>s joii danaioe (ieSoiin, firtVtdc Blnhtn^ham, en i8t j. ■

* ■ ' 'ïv

chines de Woolf et Edwards ne provenait que de la détente de la vapeur. Jeprésentois ce fait conune une conséquence de la théorie connue des vapeur.5. Ou savait, par la table de Dalton, que lorsque la vapeur passait de Ja pression atmosphérique é uue pression plus grande, double par eaem> pie, la température d'abord de loo» s'élevait seulement deaa”. En admettant que le calorique spécifique des vapeurs ne changeait pas avec la température, et sachant que le calorique latent de la vapeur à loo** et à la pression atmosphérique, est 55o degrés, if s'ensuivait qu’un poids donné de vapeurs à ioo“ et à na®, pouvait être considéré comme contenant la même quantité de chaleur que de l’eau liquide prise à séro et portée successivement aux températures 65o et 6730 ; d’où j’avais tiré cette conclusion que les dépenses combustibles'v f>our obtenir le même poids de vaf>eursaux températures ioo« et iaa<>, doivent être dans le rapport des deux nombres 65o «t Gya, ou de 100 é io3 ^..Mais en comparant Q les deux effets dynamiques qu’un obtient avec fe même poids de vapeurs aux pressions dq I et a atmosphères, j’avais trouvé que l’excès du second effet sur le premier, surpassait beaucoup le nombre qui exprime la différence des dépenses de vapeurs; d’où il résultait que l’économie du combustible provenait de la détente de la vapeur, qui met à pmfit la force quil auraitfàllu employer pour réduire à moitié un volume de vapeurs à »oo« double,, de celui k ia*“ qui sort de la diaudière pour agir sur le piston.

En avril 1819, M. Clément a communiqué le résulut des expériences qu’n vmtait de faire à Jouy, dans la manufacture de M. Oberkampr, en se .servant d’une chaudière de cet établissement. Il avaittrouvé que les quantités de calorique ajoutées à l’eau liquide à réro, pour former des poids ^ux de vapeurs ù iaa° et à ioo“,.n’étaient pas, comme je l’avais supposé, dans le rapport de io3 à 100; mais il a conclu de ses expériences que des poids égaux de vapeurs coutenaientà/ou/e^rersto/i, des quantités ègukx de chaleur. En adroettaut cette conclusion, on peut remplir un vase dont les parois sont imperméables au calorique, d’une vapeur à 100®, et à la pression atmosphérique 76 centimètres, augmenter ou diminuer indéfiniment la capacité , et la ‘vapeur dilatée ou comprimée conservera à toute pression létat de gaz, en prenant la température qui convient à sg force élastique, conformément à la table de Dalton (page a5o, art. 34 1).

(*) Cette corapsra'uon est l'objet d'un article qui est impriisd dans le BoUetinde la üoàéUt ^

d encouragement, cahier de i&itl,page i6j;; qui te Iroure dans l’édition précédeutç de ce Traité, année 181^ « que nous rapporteront art. 363,-ÿiage

a56 ,• TRAITÉ ^

Oa a su depuis que ce fait intéressant était connu en Angleterre depuis plusieurs anuées, et qu’il était consigné dans un ouvrage d’un ami de W att, M. Robison. Quelques exemplaires du chapitre de cet ouvrage , relatif au* Machines à vapeur, avaient été tirés é part; en 1819, MM. de Prony et Bertholet en avaient reçu chacun un exemplaire de M. Watt. ( é'oj-ex le Bulletin de la Société d’encouragement, août i8ig , page aS5. )

Des effets dynamiques du gaz aqueux dans les Machines à vapeur,

345. La partie essentielle d’une Macliine à feu , et la seule qu’il soit • nécessaire de considérer pour estimer l'effet dynamique du gaz aqueux, consiste en un cylindre parfaitement calibré, un piston et sa tige, et deux ' soupapes, l’une en dessus et l’autre en dessous du cylindre, qui ouvrent et ferment alternativement la communication du cylindre avec le réservoir du gaz aqueux. Le cylindre étant plein de vapeurs, et le piston au point le plus bas de sa course, on suppose que par le refroidissement ou par tout autre moyen , la vapeur soit ramenée à l’état liquide , et que ce liquide soit enlevé de l’intérieur du cylindre; dans cette hypothèse, il y aura vide parfait dans l’intérieur du 'cylindre, et la soupape inférieure de ce cylindre s’ouvrant, la vapeur pressera le dessous du piston, et l’obligera

à s’élever. Cette vapeur sera ramenée k l’état liquide et enlevée; le cylindre communiquera de nouveau |Xir son orifice supérieur avec le réservoir de vapeurs'. Jje piston, pressé en dessus, descendra, et sa vitesse, qui varie pour chaque position , dépendra de la résistance que la tige de ce piston devra surmonter. Connaissant la vitesse moyenne et -la force élastique constante du gaz, l’effet dynamique transmis au piston dans l’unité de , temps sera déterminé.-

346. Exemple. Supposons que la force élastique du gaz soit égale à la ^ pression atmosphérique, mesurée ou par une colonne d’eau de 10 mètres .de hauteur, ou par une pression d’un kilogramme sur un centimètre carré. Multipliant la surface de la base du piston par ce poids, on aura la pression exercée sur cette base; et en multipliant cette .pression par la vitesse moyenne du piston, ou par l’espace qu’il parcourt dans le cylindre en i", par exemple, ce produit sera l’effet dynamique du gaz aquetrx dans le même temps. La course du piston dans les diverses Machines à feu, varie de 8 «lécimètres à deux mètres, et sa vitesse moyenne est ordinairement d’un mètre par seconde. Donnant cette vitesse au 'piston d’un centimètre carré, et supposant .sa course d’un mètre ;1’effct dpÉàmique produit en 1’ sera

DES MACHINES. a5^

^ un kilogramme élevé k un mètre; le voiume de vapetirs qui produit cet ' effet est d’un dixième de litre , et il pèse 1 700 fois moins qu'un pareil volume d’eau liquide, c’est-à-dire ^ de gramme; d’où il suit qu’un gramme , ^ î-, • d’eau convertie en vapeurs d’une force élastique égale à celle de l’atnios-'

^ phere, a produit, dans l’hypothèse précédente, 17 petites unités dynamiques, chacune d’un kilogramme élevé à un mètre.

üu prix de V unité dynamique produite par la vapeur d’eau. .

347. La valeur de l’effet dynamique produit par la vapeur d’eau dépend du prix du combustible qu’on emploie pour convertir 1 eau en vapeur, et ^Je la quantité d’eau qu’un poids donné de combustible peut vaporiser.

M. Desprets a doimé.dans sa Physique (page 787), un tableau de la chaleur produite par la combustion de diverses substances, iroù j extrais les résultats suivaps :

Puid< d*c«u

Tcrti CP v»|><‘ur a loo* à L prmioii 76 cmi mer*HMc

Cornhuililile* Jcai le |K>itlA e«l prU pour oniu. .

I» charbon de bois. . ^. . . . . .. .

''10 Coke pur - •

3® Houille, première qualité, donnant^ de cen

dre

4’ Coke, deuxième qualité, donnant de cen

dre

5* Houille, deuxième qualité, donnant ù de cendre

6* Houille, troisième qualité, donnant ^ de cendre. . • 9, 1

7* Bois sec quelconque 5, 6

8* Bois contenant -ù d’eau. . . • ... ... . 4i 5

g* Tourbe , première qualité 3, i

10* Tourbe, deuxième qualité 1, 7

Les prix de ces différens combustibles varient suivant les lieux de consommation, et suivant les distances de ces lieux, aux mines, aux tourbières, ou aux forêts. A Paris, un kilogramme de houille première qualité coûte cinq centimes. En i8a3, M. Silvestre et moi avons visité les mines d’Ai>zin (prèsde Valenciennes); l’hectolitre de gros charbon, pesant ras 88kilo^ grammes, et comble 100 kilogrammes, se vendait alors, comble, a fr. 4« c., ou a i centimes le kilogramme. ( t'oyez le Bulletin de la Société d’encouragement, janvier j8a5, page 3.) .

• ;»58 . THAITE

On voit, par U tabk^au précèdent, que la houille première qualité,' le coke pur et le charbon de bois, peuvent chacun convertir en vapeur -k joo» et à la pression atmosphérique, un poids d’eau égal à lo ^ fois celui, de la substance brûlée.

. On obtient ce résultat avec les appareils que les physiciens et les chimistes ont imaginés pour tenir compte de toute la chaleur qui se dégage |>erKlant la combustion. Mais dans les fourneaux des Ghandières des Machines à vapeur, une partieconsidérabledc la chalenrseperd parle rayonnement et par réchauffement de l'air qui s’échappe par la cheminée ; en gprtc que, dans la pratique, les nombres de la a' colonne doivent être réduits au moins dans le rapport de lo à 6. Un kilogramme de houille ne convertit envapeurà i oo*, dans les meilleurs fourneaux, que six kilogrammes d’eau. D’après l’article précédent, ces six kilogrammes de vapeur pourrliient produire six fois 17 ou loa unités dynamiques, chacune de mille kilogrammes élevés à un mètre. Mais cette estimation de l’effet dynamique suppose que la Machine à vapeur soit tellement construite, que d’un cûté du piston la vapeur agirait avec une force élastique constante égale à celle de la vapeur dans la chaudière, tandis que du côté oppose la vapeur serait totalement condensée et ramenée à la température zéro; cette condensation n’est jamais totale {voyez l’article suivant ). D'ailleurs, la meilleure garniture d’un piston n’empéxhe pas qu’une partie des vapeurs ne s’introduise entre ce piston et le cylindre. Si le piston ferme toute issue à la vapeur, alors le frottement de la garniture contre les parois est trè.sgrand, et il absorbe une partie considérable de l’effet dynamique, en sorte que Watt estimait sculcmentà 7 livres anglaises, ou 3 kilogrammes par pouce circulaire anglais de la section du piston, la pression qui, sans détente de la vapeur, pouvait être environ 5 kilogrammes. (On eutend par />ouce circulaire, un cercle d’un pouce de diamètre.) £n admettant cette réduction

de 5 à 3, six kilogrammes de vaj>eur produiraient ^ ou 61 unités

dynamiques, qui à Paris, coûteraient pour le combustible seulement, huit centimes, prix du kilogramme de houille première qualité, en 1837.

De la condensation des vapeurs par injection ; TÀmite de cette condensation.

348. D’après les expériences de M. Thénard sur les eaux publiques de Paris, i5 litres d’eau contiennent moyennement 36 décilitres d’air atmosjîhérique, environ du volume de l’eau. {Voyez son Traité de chimie,,

■ . DES MACHINES. aSg

art Eau. ) La chaudière d'une Machine à feu eaactivité est en partie pleine d’eau bouillante, qui ocaipe le fond; au-dessusdu niveau de l’eau se trouve li \'8peur aqueuse mélangée de l’air qui s’est dégagé de l’eau liquide par, l’ébullition. Cette vapeur est d’abord introduite dans le cylindre du pistou moteur; on fait communiquer ce cylindre avec un autre qui sfe nomme condenseur; ce dernier cylindre est en communication avec une source d’eau froide, qui fournit la quantité d’eau injectée., nécessaire pour condenser la vapeur contenue dans les deux cylindres. Après la condensation |>ar injection de cette vapeur, les deux cylindres contiennent i» l’air atmosphérique dégagé de l’eau qui a servi à la condensation, et celui qui avait été introduit avec la vapeur de la chaudière dans le cylindre du piston moteur; 3*4e gaz aqueux qui se forme ii la température de l’eau de condensation. La pompe dite pompe à air enlève du condenseur , et l’eau de condensation> et l’air atmosphérique mélangé aux vapeurs non condensées. La force élastique de ces dernières vapeurs déjjend de la température de l’eau du condenseur. En supposant que cette température soit, comme ôn l’a- siqv posé art. 343, de i5“ et de 38*, les forces élastiques correspondantes seraient, d’apri-8 le tableau, page a5o, de 1 3 et de 48 millimètres (en colonne de mercure). I^a pompe à ai> j>eut enlever l’air atmosphérique dont la’ force élastique est opposée à celle de la vapeur qui pousse le piston, mais le condenseur sera toujours plein de la vapeur qui se forme à la tein- |>ératore de l’eau de condensation ; celte température fixe la limite de la condensation ;si elle n’était que de 5», par exemple, la force élastique de la vapeur non condensée et de l’air mélangé à cette vapeur, serait réduite à 7 millimètres.

11 y a des Machines dans lesquelles on dilate la vapeur avant delà condenser, et il en résulte une grande économie de gaz aqueux, et par suite,de combustibles. Nous allons d’abord expliquer les Machines à simple et à double effet de fEatt, et ensuite nous ferons voir comment on calcule l’effet dynamique de la vapeur dans cette Machine , et dans celle dite à détente, dont le piston est soumis à l’action d’une vapeur à boute pression, qui se détend avant la condensation.

Description des Machines à vapeur, suivant le système de ffatt, pl. *J.

34g. La partie principale d’une Machine à, vapeur est (art. 345)le corps de pompe cylindrique dans lequel un piston se meut; le mouvement de va et vient de ce piston se transmet à d’autres mécanismes, tels que les le-

viers, les roues, etc. 11 y a deux espèces de Machines à vapeur suivant le svstêine de Watt; l’une que l’on nomme à double effet, dans laquelle laquantité de mouvement transmise par le piston est constante, soit que le piston monte ou qu’il descende ; l’autre à simple effet, dans laquelle le gaz .iqueux n’est em^doyé qu’à faire monter ou descendre le piston. Dans les Macliines à double effet, le gaz aqueux agit alternativement en dessus et en dessous du piston; il se condense en dessous lorsqu’il agit en dessus, et réciproquement En doublant l’effet, on augmente la dépense en combustibles , puisque la quantité de gaz aqueux employé est plus considérable.

35o. I.rfi Machine suivant le système de Watt, établie par MM. Périer à Chaillot (années 1780-1788), est à simple effet; le dessin (pl. i5) a pour objet de faire connaître les parties principales de cette Machine ; il est construit sur une échelle de 17 millimètres pour mètre; le même dessin, avec quelques modifications, servira pour l'explication. des Machines à double effet ; il se compose de deux parties, le plan ( fig. 1 ) et la coupe (fig. a).

La coupe ('üg. a ) représente, eu allant de gauche à droite, I* le cylindre à vapeur (A); a* le condenseur (B); 3* la pompe,(C) du condenseur, dite pompe à air; 4* une pompe (D) aspirante et foulante; 5' le réservoir (E) d’air comprimé de la pompe (D). Cette pompe (D)et son réservoir d’air (E), ne font point partie de la Machine à vapeur.

Les tiges des pistons du cylindre (A) et des pompes (C) et (D) sont attachées jMir des chaînes au même levier <pÿr; la tige CH du premier piston est un moteur secondaire, dont l’action est transmise par ce levier à la résistance qu’on veut y appliquer. Cette action , dans le cas particulier que nous examinons, a pour objet d’élever l’eau de la Seine au moyen de la pompe (D), à la hauteur verticale de 35'mètres ( note page aig ).

La vapeur sort de la chaudière par le tuyau dont la section circulaire est F (fig. a ) ; elle s’introduit dans le cylindre A , et fait descendre le piston G.

Le condenseur ('3 B est un tuyau cylindrique qui se prolonge en KK', jusque vers la- partie inférieure de la pompe à airC, noyée, ainsi que le tuyau KK', dans uue eau courante; ce tuyau KK' conamunique avec dem autres tubes LM et NO, l’un qui s’appelle le renifiard, l’autre Xinjecteur. La vapeur qui arrive par le tuysui F et qui remplit les capacités (A), (R) et KK', peut s’échapper dans l’air atmosphérique par le renifiard LM , lors-

(*; £11 aiitjlatf comUmtr, ^u’oii trailuit quekjrtcfois par condensateur.

DES MACHINES a6i

(|iie la soupape M, placée à l’extrémité de ce tube, est ouverte. On u’ouvre celle soiipa|)e que pour chasser l’air atmosphérique dç l’intérieur des corps de pompe de la Machine k feu , en substituant à cet air le gaz aqueux. Une tige PN, qui plonge dans l’eau courante, est fixée à une soul>ape N placée k l’extrémité de l'injecteur; cette soupape étant toujours ouverte, une partie de l’eau courante s’introduit dans l’injecteur; l’objet de la pompe à air (C) est de retirer du condenseur (B), KK', l’eau d’injection et l’air qui s’est dégagé de cette eau.

Si l’eau d’injection ou celle qui sort de la chaudière en vapeurs ne contenait pas d’air atmosphérique, la pompe (C) ne serait pas toujours nécessaire; il suffirait d’élever l’extrémité inférieure R' du condenseur de plus de lo ractres au-dessus du niveau des eaux courantes, piour que c«s eaux, soumises à la pression atmosphérique, ne puissent pas s’élever dans l’espace vide, formé par la condensation des vapeurs, ta même pompe qui enlève l’air du condenseur, fait sortir en même temps l’eau d’injection ; néanmoins on la nomme pompe à air, pour indiquer sa principale destination.

39 1. l.orsquc le piston G, et sa tige üH fixée au bras du levier rop, desceddcnt, la tige QD, fixée à l’autre extrémité poq de ce même levier, fait monter le piston de la pompe aspirante et foulante (D). L’eau d’une .source ou d’une rivière s’élève par la pression atmosphériqim , et suit l’extrémité inférieure du piston; en même temps elle est refoulée au-dessus du piston dans le tuyau ascendant RST, l’nir que cette eau entraîne (art. 374) s échappe en S dans le réservoir (E), s’y comprime, et l’action de l’airaprès la compression, force l’eau à continuer son mouvement d’ascension, pendant que la tige Qü du piston redescend. L’eau de la source ou de la rivière ne contiendrait pas naturellement assez d’air, jx)ur entretenir le rései’voir (E).dair comprimé à trois ou un plus grand nombre d'atmosphères.'Une petite ouverture y est placée au bas de la pompe aspirante et foulante D; l’air s’y introduit lorsque le piston s’élève, et lorsqu’il s’abaisse il n’y a qu une très-petite quantité d’eau qui puisse s’échapper par cette ouverture. Quaud le réservoir (£) est suffisamment plein,. on peut, au moyen d’un petit robinet, fermer l’ouverture U ; d’autres robinets placés en e et é sur le réservoir d’air (E), indiquent l’état de compression de cet air. Une petite pompe, mue par l’un des bras du levier opqr, élève la portion d’eau fie la source ou de la rivière nécessaire pour entretenir un courant d’eau autour du tube injecteiir PN (cette pompe n’est pas marquée sur le dessin^,.

Du jeu de la Machine à feu à simple effet.

35a. Le condenseur BK.K' est divisé en trois espaces ab,bc, çKK' par quatre soupapes a,b,c,d; la soupape a étant fennée, la vapeur qui arrive en F agit sur la tète du piston , et le force à descendre. Lorsque le piston descend, sa tige GH glisse dans une boiteà calfat (art. 370) adhérente au couvercle supérieur du cylindre (A); lorsqu’il a terminé sa course, les soupapes a et A s'ouvrent, la soupape c se ferme; le contre-poids D, composé de rondelles en fonte de fer, oblige le piston G k remonter,, et la vapeur du cylindre A passe du dessus au-dessous du piston par le» ouvertures a et b. Le pistou reprend sa première position; alors ta soùpape a se ferme, les soupapes & et c s’ouvrent ; la vapeur se condense souS' le piston G , et la nouvelle vapeur, arrivant par le tuyau F, agit de nouveau sur la tête du piston. Tandis que le pistou redescend, les soupapes b, esoiit fermées; la soupape d de la pompe k air C s’ouvre, et le piston de cette pompe, en remontant, élève l’eau d’injection qui sort du condenseur par l’ouverture d, et la porte jusqu’eu jf, d’où une partie s’écoule encore très-chaude dans la chaudière à vapeur; l’autre partie, qui n’entre pas dans la chaudière, n’est d’aucune utilité pour le jeu de la JMacbinc à feu.

Pour mettre la Machine en train, un ouvrier ouvre et ferme les soupapes^, c du condenseur, et règle l’ouverture qui correspond à la soupape N de l’injecteur; au bout de très-peu de temps, une tige verticale gh mobile sur on tourillon fixé au bras du levier ropq, agit sur d’autres leviers qui donnent aux soupapes les positions convenables, et alors toute la Machine est en jeu par la seule action de la vapeur.

353. On voit que dans cette Machine, le mouvement du piston dans le corps de pompe (A) ne produit d’effet utile que lorsqu’il descend; dans le temps que cette vapeur passe du dessus au-dessous du piston G, c’est le coutre-ptoidsp qui relève ce piston, et l’élévation des eaux dans la conduite RST n’est continue que par la réaction de l’air qui a été comprimé dans le réservoir en fonte de fer(E).Si le levier communiquait son mouvement à une roue, et qu’il fallût surmonter une résistance constante appliquée à l’arbre de cette roue, alors on emploierait une Machine à vapeurs k double effet, qu’on nomme aussi Machine de rotation.'VowT comprendre le jeu de cette Machine, il faut supposer qu’on a- substitué au condenseur simple (fig. a), le condenseur double BB' (fig. 3, pt; i5). Ce condenseur est

. ■ DES MACHINES. a63

divisé en plusieurs compartimens, ail moyen, i*de deux tuyaux accolés (B’), (B"), entre lesquels est un espace librec; a* de quatre soupapes «,/3, y, /. Deux de ces compartimens f, ij/, se nomment bottes à vapeur; ou voit dans l’une les soupapes «, ji; et dans l’autre, les soupapes 7, <T j ces boites communiquent alternativement à la source F' du gaz aqueux par l’espace f , t', t ', t" du condenseur, compris entre la soupape a et la soupape 7. Il est essentiel de remarquer que le gaz aqueux qui sort de la chaudière par F' ne peut communiquer que par la boite avec le dessus du ■cj-lindre (A), et par la boite ij» avec le dessous de ce cylindre.

<■ Du jeu de la Machine à double effet, ou de rotation.

354. Le gaz aqueux arrive par l’orifice F' (fig. 3), qui remplace l’orifice F (fig. a) de la Machine à simple elTet, et il agit alternativement au-dessus et au-dessous du piston G. I..orsqu*il agit en dessus, il faut condenser le gaz qui se trouve au-dessous; et réciproquement lorsqu’il fiiK mouvoir le piston de bas en haut, il faut condenser le gaz qui se trouve au-dessus de ce piston. \a condensation se fait, comme pour la Machine à condenseur simple, par une injection d’eau dans le tube K.K' ( fig. a), qui communique avec l’extrémité du condenseur double B B ’(fig. 3) (*). Il s’agit donc de faire voir commebt la vapeur agit en dessus du piston, tandis qu’elle est condensée en dessous, et comment elle agit en dessous du piston, tandis qu’elle est condensée en dessus.

Pour obtenir le premier effet, la soupape a. (fig. 3) est ouverte et la soupape |3 est fermée, en sorte que le gaz aqueux est forcé de passer du compartiment ou boite à vapeur y, sur la télé du piston G; mais dans le même temps, la soupape y est fermée et la soupape «T ouverte; le dessous du piston G, le compartiment 4» et toute la partie du condenseur comprise entre la soupape fi et la soirpape J', communiquent avec le tube •KK' (fig. a) d'injection; ie gaz renfermé dans tout cet espace est condensé. Cette condensation faite, les soupapes « et / (fig. 3) se ferment, et la soupape y s’ouvre. Ije gaz qui arrive par F est forcé de passer par t, t' , t" ,i", du compartiment 4 sous le piston G (fig. a); dans le même tempss la soupape 0 (fig. 3) est ouverte; le dessus du piston, le compartiment

Les deux triils |ioactués qui Tout de II ligure 3 k la figure 1, iodiquenl la place que le» deux bdtic» f, de la pi-nuière figure , occuperairm sur h seconde.

a64 TRAITÉ ‘ '

et la partie du condenseur ss's’ comprise entre les soupapes |S et / , communiquent avec le tuyau d'injection RK' ( fig. a ), et le gaz compris dans cet espace se condense. On voit donc que pour la double condensation, la partie ss's' du condenseur, terminée par les deux soupapes /S et / , est toujours en communication avec le tuyau d’injection RK' (fig. a); mais lorsque le gaz aqueux agit sur la tête du piston, cétte partie du condenseur communique avec le compartiment 4 par la soupape /; et lorsque le ' gaz agit en dessous du piston , elle communique avec le compartiment ^ ' par la soupape |S. Pendant que le gaz agit sur la tète du piston, les soti- })apes « et J' sont ouvertes, et les soupapes jS, y sont fermées; tandis qu’il agit sous le piston, c’est l’inverse; les soupapes H, y sont ouvertes, et les soupapes a, J' sont fermées: la soupape N de l’injecteur est toujours ouverte et l’injection est continue.

Le double condenseur (B') (B) ( fig. 5) étant mis à la place du condenseur simple (B), la bielle, ou la tige verticale en bois gh (fig. a) ouvre et ferme les soupapes, dans l’ordre qui vient d’étre indiqué.

Description d'une boite à vapeur.

355. On a seulement indiqué, fig. 3, pl. i5, la position des quatre sou. p’apes a, /!, >, /,dans les deux boites à vapeur 4, et on n’est entré dans îtucun détail sur le mécanisme particulier qui ouvre et ferme ces soupapes. Les constnicteurs de Machines à leu ont fait beaucoup de recherciies sur ce mécanisme, et ils sont parvenus à substituer aux chocs bruyans des bielles en bois ou en fer qui frappaient les tiges des soupapes, des mouvemens très-doux d’engrenages et d’excentriques, en sorte qu’une Alachine à feu moderne, capable d’un effet égal à celui de 3o à 4p chevaux attelés, ne fait pas plus de bruit qu’une horloge.

Considérant à part l’iiue des deux boites à vapeur 0, 4tle la fig. 3, il est important de coiinaitre par quel moyeu les deux soupapes de la boite <r, par exemple, dont les tiges sont verticales et ont un mouvement de vu et vient dans une boite à caliat, font communiquer le dessus et le dessous du piston avec le réservoir de vapeur et avec le condenseur.

t^tte boite (fig. 6, pl. suppl. C, 1” chapitre) est placée entre deux tuyaux prolongés , l’un FF jusqu’à la chaudière, et l'autie RR' jusqu’à l’extrémité inférieure du cylindre de la pompe à air. Elle est divisée en trois t;onipartimens C, C, C , dont le premier C communique avec le dessu.s du<yluufre de la Macliine à feu. Ce compartiment C est séparé -des deux

. ‘ . DES MACHINES. aG5

autres C, C', par les soupapes ««, qui sont représentées l’une ouverte et l’autre fennée. Dans cette position des soupapes, la vapeur passe du tuyau FFX'X dans le cylindre au-dessus du piston. Lorsque la soupape aa se ferme, la soupape/3/3 s’ouvre ; le compartiment G et le cylindre plein de vapeurs communiquent avec le condenseur KK', et les vapeurs se condensent.

Une,>econde boîte à vapeur, de même lorme que la première, divisée comme elle aussi en trois compartimens C, C', G", est placée à l’extrémité inférieure du cylindre de la Machine à feu, entre deux tuyaux prolongés, tels que XX Y, KK', et le compartiment du milieu de cette seconde boite communique avec le dessous du cylindre.

I..e jeu des soupapes des deux boites est réglé de manière que lorsque le dessus du cylindre communique avec la chaudière, le dessous curonuinique avec le condenseur, et réciproquement. Nommant /î'i8‘ les soupapes de la boite inférieure, analogues aux soupapes m, fifide la boîte supérieure (fig.6), les soupapes <uc, li'/f sont toujours ouvertes et fermées ensemble; il en est de même des deux autres Lorsque la soupape jS'jS' est fermée,

le cercle du diamètre AB de la soupape «« s’applique sur l’orifice du diamètre A'B'.

I.a tige verticale de la soupape «« est un canon creux, traversé par la tige de la soupape lifi. Pour donner à ces deux tiges un mouvement de va et vient, en interceptant la communication de l’air extérieur avec l’intérieur de la boite à vapeur, on les fait passer dans deux boîtes à calfat EG, E G', fixées l'une sur le compartiment C’, l’autre sur l'extrémité du canon.

A l’inspection d’un dessin de Machine à feu, on comprendra facilement par quel mécanisme la Machine donne aOx tiges des soupapes un mouvement alternatif, semblable à celui d’un piston de pompe.

* Des régulateurs.

356. Les régulateurs des Machines à feu ont pour objet de régler ou de modérer la formation des vapeurs, et l’action de ees vapeurs sur le piston du cylindre ; ils avertissent le chauffeur (c’est ainsi qu’on nomme celui qui entretient le feu sous la ciiaudière ) s’il faut augmenter ou diminuer l’iiitenaité de la chaleur. Un registre ou soupape, placéà la naissance de la cheminée,s’puvre plus ou moins, et règle le courant d’air qui convient au fourneau. I..a ghindeur des soupapes et leurs distances aux orifices par lesquels lavapeurpassedcla chaudiéredans le cylindre, ducvlindrc au condenseur,

et de la bâche d’eau froide dans le tuyau injectenr, déterminent, pour une résistance donnée, la vitessedu piston du cylindre à vapeur. Ondonnelenom de régulateur au mécanisme qui transmet une partie du mouvement du phtOn de la Machine à feu , à la tige d’une soupape du condenseur, pour en régler l’ouverture, et pour injecter plus ou moins d'eau de condensation, selon que le piston a trop ou trop peu de vitesse. La 6g. (a), pl. i5, représente on régulateur appliqué à la tige verticale d’une .soupape quelconque m.

Mécanisme par lequel on règle les ouvertures des soupapes dans les Machines à feu , üg. (a),pl. i5.

3.S7. Une soupape m est deshnée à régler la vitesse du piston d’une Machine à feu; elle doit s’ouvrir plus ou moins, selon que cette vitesse augmente on diminue. Pour produire cet effet , le piston du cylindre à vapeur communique un mouvement de rotation à l’axe vertical oé (6g. a) ; nne bride ef, 6xée sur cet axe, est percée en e ety pour recevoir les axes de deux leviers peg, qfk 6xés à une couronne cd par les deux branches eh, dg, et terminés par deux poids ou boulets p et q. Lu couronne cd porte sur son centre un petit cylindre creux r qui glisse à frottement sur l’axe ab, et entraîne dans son mouvement le levier A/, auquel la tige de la soupape m est 6xée. Les leviers et leurs branches tonment sur les ardculadons e,fg, h, c, d. Ix>rsque le mouvement de rotation de l’axe ab s’accélère, la force centoMuge éloigne les poids /> et 9 de cet axe; la bride pétant 6xe , la couronne cd doit s’abaisser, et entraîner avec elle le bras de levier kl, qni , en tournant sur son axe l, oblige la soupape in à s’élever. Lorsque le mouvement circulaire de l’axe principal ab diminue, les poids p et qs/e rapprochent de cet axe, et la soupape m s’abaisse. ^

Petites Machines à vapeur à double effet, exécutées en France, en i8og,

pl. 8, 3* chap. ,

358. La Société d’Encouragement de Paris jivait proposé la question suivante :

Construire une Machine à vapeur à double effet, capable d’élever it la hauteur d’un mètre un million de kilogrammes (1000 Un), dans l’espaoe de la heures, et dont la dépense totale, y compris les intérêts du capital, n’excède pas à Paris la somme de 7 ( francs, pendant ce même temps.

Le prix de 6000 fi^cs voté dans la séance du ^4 août 1808, pour la solution de cette question, a été donné (séance du i3 septembre 1809) à M. Martin. La Machine présentée par cet artiste a satis£ait aux conditions du programme, et avait de plus le mérite d’une par&ite exécution ( voyez le Rapport de M. de Pronj, Bulletin de la Société d’£ncounigement, année 1810, page iSq).

Les 6g. i et a (pi. 8, 3° chap.) indiquent les parties principales de cette Machine à double effet. A ( 6g. a ) est le cylindre à vapeur ; il est composé de deux parties AA et BB, coulées en une seule pièce. Le gaz aqueux passe de la chaudière dans une boîte carrée FF// ( 6g. 1 ) , d’oti elle se répand en dessous du piston du cylindre A par le canal SS, et en dessus de ce piston par le canal BBT.

Le fond de la boite à vapeur //^(fig. 1 ) est percé de trois ouvertures S', T, U'; la dernière U' (6g. i) communique avec le condenseur U (%. a); les deux autres communiquent, l’une S' ( fig. 1 ) avec le canal SS (6g. 2) ; l’autre T' (6g. i ) avec le canal BBT ( 6g. a ). Ces trois ouvertures sont fermées par un tiroir GGgg ( 6g. i ), qui glisse sur le fond de la bdlte à vapeur, et prend deux positions différentes; dans la première, il couvre les deux ouvertures U' et S', et dans la seconde, les deux ouvertures U' et T';en sorte que le condenseur U (6g..a) communique alternativement avec le dessus et le dessous du pistoif. Par ce mouvement de va et vient du tiroir, le gaz passe de la boite à vapeur sur la tète du pistou par le canal BB (6g. 2), tandis que le gaz au-dessous du piston est condensé : l’effet inverse a lieu lorsque le piston monte ; les vapeurs passent du üroir au-dessous du piston, par le canal SS. Celte nouvelle Machine , comparée aux anciennes, présente plusieurs avantages. Le piston peut s'élever jusqu’à l’extrémité du cylindre A ( 6g. a ), parce que l’entrée T de la vapeur n’est pas sur le côté du cylindre, comme dans la Maclûne (6g. a, pl. i5). On serre les cuirs qui forment le piston Q, au moyen d’une clef UP, dont le pignon O engrène une roue de pression N, et on n’est pas obligé de faire sortir le piston du corps de pompe.

Le tiroir est d’une construction plus simple que le système des quatre soupapes du condenseur (B') (B') ( 6g. 3, pl. 1 5 ).

Il est sous-entendu que le condenseur au-dessous du tiroir, communique, comme dans la Machine 6g. 1, a, pL i5, avec le tuyau injecteur ON et le cylindre de la pompe à air (C).

Pour donner au tiroir un mouvement de va et vient dans la boite à vapeur// (fig. i , pl. 8), cette boîte est tAversée par un axe JI (Hg. a), «

aÜ8 TRAITE

cjui-'porte un pignun F, et le pignon engrène la crémailliére I du tiroir 'r le mouvement circulaire alternatif de l’axe se change en un . mouvement alternatif rectiligne.

359. Les tiroirs sont aussi employés dans les grandes Machines à vapeur, mais avec ces modifications, i® qu’il y a deux boites à vapeur l’une pour le dessus et l’autre pour le dessous du piston ; a* que le va et vient de chaque boite est vertical ; ce mécanisme est adapté à la nouvelle Machine de Marly (année i8a6). On voit aussi à la maison des bains du quai de Gèvres, à Paris, une petite Machine à feu à un seul tiroir, dont l’effet ■correspond à celui de 6 à 8 chevaux attelés. Ce tiroir, au lieu d’étre horizontal, comme dans la petite Machine de M. Martin, est vertical, et sa tige, qui traverse la pnroi de la boite à vapeur, se meut comme les tiges de.s soujMipes des grandes Machines, par engrenages et' excentriques.

De la détente, ou de l'emploi des vapeurs d’eau, en dùninuant la force élas- ^ tique de ces vapeurs, avant de les "condanser.

360. L’idée d’employer la vapeur dilatée parait due à M. Watt;'on lui attribue cette inventiçn, dans une Notice imprimée en 1809, n* fia du Bulletin de la Société d Encouragement (Jp Paris, page a3i. Suivant cette notice, les premiers essais de M. Watt auraient été faits en I7fi9; mais cest seulement en 1804 que M. Woolf a pris une patente pour une nouvelle construction de Machine à feu, fondée sur le principe de la dilatation des vapeurs.^ On trouve dans le Bulletin cité, »r 3, novembre 1804, page 1 08 (*}, Fextrait suivant de Ja parente :

«La Machine doit avoir deux cylindres à vapeur, de capacités différentes , et cette différence dépend de la force élastique ou de la température de la vapeur dans la chaudière de la Machine.

» Le petit cylindre communique par ses bases opposées , le sommet et le fond, avec la chaudière; les communications s’ouvrent et se ferment alternativement par des soupapes adaptées A cet usage. Le sommet du petit

.D aussi le Bulletin n* 71, juin 1810, page 1 «5; Rapport de MM. Molard et Prony 4ur le concours relatif aux fifachincs a ïeu. En parlant des changemens proposés par les concurrens, un des plus importans ( suivant le Rapport ) consiste i économiser la vapeur, en ne remplissant qu’en partie le cylindre à chaque hnpulsion du piston, et en proliuot de

U force expansive de la va^ur inlrod*ite, pour achever la cmu-sc du piston.

-cylindre coramunique avec le fund du grand , et le sommet du grand avec le fond du petit ; ces communications s'ouvrent et se ferment aussi alternativement; enfin , les deux bases opposées du grand cylindre communiquent alternativement avec le condenseur.

» Lorsque la communication entre la chaudière et le sommet du petit cylindre est ouverte, celle qui joint le fond du petit cylindre au sommet du grand, etcelle qui va du fond du grand au condenseur, sont également ouvertes; dav le même temps, les trois autres communications, savoir, de la chaudière et du fond du petit cylindre, du sommet du petit cylindre et du fond du grand cylindre, enfin du sommet du grand cylindre au condenseur, sont fermées, et ne s’ouvrent que lorsque les trois précédentes se fennent.

» I/es choses étant ainsi disposées, et chaque cylindre étant muni d’un piston, supposons que la Machine soit en mouvement, et prenons l’instant où les deux pistons sont parvenus l’un et l’autre au sommet de leurs cylindres respetifs, et prêts à redescendre; alors la vapeur qui sort de la chaudière, avec une force élastique double ou triple de celle de l’air atmosphérique , entre au-dessus du petit piston, et le pousse vers le bas; Ja vapeur qui est au-dessous du même piston passe par le sommet du grand cylindre, au-dessus du grand piston, qui sera poussé de même que le petit , vers le bas; enfin , la vapeur au-dessous du grand pi.ston passe au condenseur. Les deux pistons étant ainsi descendus au fond de leurs cylindres respectifs, toutes les communications qui avaient été ouvertes pour une course du piston se ferment, et les autres .s’ouvrent pour la course en sens contraire; la vapeur qui passe delà chaudière au fond du petit cylindre force le petit piston dé s’élever; la vapeur en dessus de ce piston entre au-dessous du grand, et les deux pistous montent en même temps : enfin, ce grand piston, en s’élevant, pousse dans le condenseur la vapeur ' qui est au-dessus de lui.

» Ces mouvemens simultanés et successifs des deux pistons sont protluits l’un par l’action directe de la vapeur qui sort de la chaudière pour emplie le petit cylindre, et l’autre par la vapeur qui se dilate en passant du petit cylindre dans le grand.

La disposition de cette Machine peut recevoir une modification assez importante : au lieu de faire communiquer les fonds des deux cylindres avec les sommets , on peut établir les communications du Fond de l’un des cylindres avec le sommet de l’autre. Alors les deux pistons, au lieu (Te monter et descendre ensemble, montent et descendent alternativement;

ce qui peut, dans quelques circonstances, convenir davantage au but pour lequel on établit nne Machine. ■ , ' ,

36i . Nous ajouterons à cet extrait de la patente de M. Woolf, que la cbaudièrc f>our les Machines à feu dans lesquelles on emploie des vapeurs élevées, c’est-ii-dire dont la force élastique surpasse celle de l’atmospltére, n'est plus, comme dans les Machines de Watt, un seul vaisseau en tôle de cuivre ou de fer; elle est composée de deux ou trois grands cylindres en fonte, placés horizontalement dans le fourneau, et exposés à l’action immiédiate du combustible enflammé. Ces cylindres, qu’on nomme bouilleurs f sont toujours pleins d’eau, et communiquent par des ajutages ver- 'ticaux, avec un dôme en fonte encaissé dans la maçonnerie du fourneau. Ce dôme est le réservoir de la vapeur qui passe alternativement en dessus et en dessous du piston du petit cylindre. Chacun des cylindres à vapeur a pour enveloppe un autre cylindre en fonte, dont l’intérieur communique avec le réservoir de vapeur, en sorte que l’espace compris entre ces deux cylindres s’ajoute à la capacité du réservoir.

Des effets dynamiques de la vapeur.

36a. L’effet dynamique de la. vapeur sur un piston, et pour une seule course de ce piston , a pour mesure la pression totale de la vapeur sur le piston, multipliée par la longueur de la course. Par pression totale, on entend la différence des pressions moyennes en dessus et en dessous du piston. Lorsque la vapeur se dilate, la pression qu’elle exerce n’est pas constante; cette inégalité de pression, et le mode dotransmission du mouvement du piston à la bielle qui fait tourner une manivelle, Jmprime à ce piston une vitesse qui va rie T chaque point de sa course ; néanmoins nous ' supposerons que cette vitesse est uniforme et égala à la demi-somme 'des pressions initiale et 6nale. Cette Iqrpothése s’écarte peu de la vérité, I’ parce que la durée de la course du piston est trèsK;ourte, puisqu’il parcourt ordinairement un mètre par seconde; a* parce que la pression moyenne égale à la demi-somme des pressions extrêmes , diffère peu dans les limites ordinaires des forces élastiques des vapeurs , de la somme des pressions d’un ressort d’air qui se détendrait suivant la loi de Mariotte.

En admettant cette hypoüièse , le calcul développé ( art. suivant 363 ) * donne l’effet dynamique E d’un volume bl de vapeur à la force élastique F, et pour une seule course des deux pistons de la Machine à feu de Woolf,

E = « (f- -hbl y) (.);

N et BL sont les espaces que les pistons parcourent en même temps dans leurs cylindres respectifs , et les trois quantités F, F', F* mesurent les forces élastiques de la vapteiir dans trois états successif, savoir, dans la chaudière, dans le grand cylindre au commencement de la course de son piston, * et à la fin de cette course.

En supposant que les vapeurs , avant de passer au condenseur, ne se refroidissent ni par la dilatation, ni par le rayonnement, on aurait F = F,

et F = F. substituant ces valeurs dans l’expression de E, elle devient

BIj

^^fiication de la formule (s) à la Machine de tf'oolf établie au Gros- Caillou., pour la distribution des eaux de la Seine dans Paris.

363. Le jour où j’ai observé la nouvelle Machine du Gros-Caillou (31 novembre 1818), l’air atmosphérique comprimé dans un tube de Mariette était réduit, par la force élastique F de la vapeur dans la chaudière, au cinquième environ de son volume. Ainsi, la force élastique de cet air, dans l’état naturel, étant mesurée par une colonne d’eau de. 10 mètres , celle de la vapeur le serait par 5o mètres ( F = 5o métrés ).

La condensation sa faisait de 3o* à 3i* centigrades; 4 cette tepopérature, la force élastique / de la vapeur non condensée était o43S mètre.

Les diamètres des cylindres étant a* et i3 pouces, leurs courses 55 et 4> pouces, on a pour les volumes bl, BL, exprimés en mètres cubes.

Mettant oes valeurs numériques dans l’expression de E', elle devient : E' = i4>fi unités d3mamiqtMs ( chacune de nrille kilogrammes élevés è un mètre ), pour une seule course des pistons. ‘ ■

Pour comparer cet eflet k celui qu’on obtiendrait du même poids de vapeurs à la pression atmosphérique, telles qu’on les emploie dans les Machines de .Watt, il faut substituer les valeurs précédentes dans Pexpression £', trouvée article suivant 363, en .observant que la quantité A qui entre dans cette expression , est de 10 mètres, hauteur de la colonne d’eau qui mesure la pression de l’atmosphère; on a

E’ = w(F-£.è)+BL(I-/) Ca).

bl=i 0,I077"*'"'**; BL = o,4i4"^‘

et pour le rapport ^ , la fraction o,a6.

C<!t effet £’ de la Machioe de Watt n'^iat environ que |e tiers du précédent, qu'on obtient avec le naénie poids de vapeurs, dans- la Machine de Woolf.

Calcul des effets dynamiques des Machines à vapeur à pression simple et,

élevée.

364. D’après la description de la Machine à deux cylindres (art SSg), le petit piston, dans sa course, est pressé d’un côté par la vapeur de la chaudière, et cette pression est sensiblement constante. 11 éprouve sur le côté opposé une pression variable, puisque la vapeur se dilate et se refroidit en passant du jietit cylindre dans le grand.

On n’a pas encore observé, ni par le tube de Mariotte, ni par le baromètre, comment la force élastique de la vapeur varie dans le grand cylin- . dre. En ne considérant que les valeurs de cette force au commencement et à la fin de la course du piston , nous les désignerons par les lettres F, F'; la force élastique F' sera moindre que la force élastique de la vapeur dans la chaudière , que nous représenterons par la lettre F. De ces trois quaii.' tités F, F', F’, la première est connue par l’échelle du tube de Mariotte placé sur la chaudière; la seconde F en diffère peu, et la troisième F serait à la seconde F dans le rapport des espaces parcourus par le petit et le grand piston , si la vapeur ne se refroidissait pas en se dilatant. En supposant les trois quantités F, F, F données par l’observation , on calculera de la manière suivante les effets dynamiques des deux pistons, pendant une course entière. —

Soient A et B les bases des deux piétons; / et L leurs courses, qui se font dans le même temps Tparce que les tiges des pistons sont attacliées au même balancier et du même côté de ce balancier.

La force élastique constante de la vapeur d’un côté du petit piston est F, et du côté opposé, cette force élastique est la même au commencement et k la fin de la course du piston que dans le grand cylindre; elle a donc pour

valeurs F' et F', dont la moyenne est — — — ; ainsi le petit 'piston est k chaque instant de sa course soumis à deux forces opposées et constantes, exprimées l’une parF, et l’autre par .7-^ — . Dans cette hypothèse, la pression totale sur la base h est le produit de cette base par 4a différence des deux forces élastiques F — ^ ^ ^ ; or l’effet dynamique a pour exprès-

’sion cc produit multiplié par là course l du piston ; il a donc pour valeur

En général un volume V de vapeurs dont la force élastique est >», est capable d’un effet dynamique exprimé par V^. I.-a force élastique de la vapeur sur le grand piston ayant pour valeurs initiale et finale F et F', la force f* *4“ JF*

moyenne constante est — la vapeur qui reste dans le condenseur,

et qui est opposée à cette force moyetinc, conserve, ajfrès la condensation, une force élastique qui a pour valeur la quantité constante /'donnée par ' le baroinctrc; la base du grand piston sera donc souipise, à chaque instant de la course de ce piston, à l'action de deux forces éla.silqnes opposées et

constantes, l’une ~~ — et r.mtre f; d’où il suit que l’effet dynamique correspondant à la course L sera :

Ainsi les vapeurs sortant de la chaudière avec une force élasticpie F, un volume de ces vapeurs, égal à l'espace que le petit piston traverse en une course entière , produit un effet dynamique £, exprimé par la somme des effets (e) , (e') des deux pistons , et l’uu a • ^

» -, Si la vapeur ne se refroidissait pas on passant du petit cylindre dans le

grand, et qu’elle changeât seulement de volume, de manière que le volume W devînt BL, on aurait, d’après la loi de Mariotte (art. 338', la force élastique F ', par la proportion suivante :

BL» é-/.::F:F' = F.^. * ,

' Il est probable que la valeur réelle de F' ast iin^eu au-dessous de celle- <6 parce qu’il y a deux causes de refroidissement dans le passage

de la vapeur du petit cylindre d.ans le grand, savoir, la dilatation et lerayonnement. Il n’y a, pour la vapeur qui est contenue dans le petit cylindre , eFqui doit .se dilater dans le grand cylindre, qu’une seule cause de refroidissement", le rayonnement; en la supposant de même température que dans la chaudièré^ on aurait F F; cette hjqiothèse s’écarte peu

a74 ' ^ TRAITÉ ' ^

de la rivalité, à cause de la grande capacité de la partie supérieure de la diaudière, qui Sert de réservoir aux vapeurÿ.

Mettant pour F et F’ leurs valeurs F et F. dans l'expression de l’effe^ dynamique £, elle devient £', et on a

E'=W[F-î.j^]+BL[t-/] (.). f

Pour Caire usage des formules ^i) et (a), dans l’hypothèse où ruiiité dynamique est le {$oids d’un mètre cube d’eaa élevé à un mètre , on exprimera les volunjes bl et BL, des espaces que les pistons du petit et du , grand cylindre parcourent en même temps, en mètres cubes, et les forces élastiques F, F , par les hauteurs ( en mètres ) des colonnes d'eau '

qui mesurent ces forces; le nombre £, qu'on trouvera par la substitution de ces valeurs numériques, sera le nombre d’unités dynamiques produites par le volume àl de vapeurs à force élastique F, pendant la durée de la course toule des pistons, prise pour unité de temps. En supposant (art. 34 1) les densités des vapeurs d’eau qui se forment dans une chaudière , proportionnelles à leurs forces élastiques, un volume bl de vapeurs A force' élastique F, se dilaterait sous la pression atmosphérique (mesurée par la colonne d’eau A), et aurait pour expression la quantité bl multipliée par

le rapport ^ Or, dans les Machines de Watt, ce second volume de va-' peurs, de même poids que le premier bl, et de la force élastique (A— produirait l’effet dynamique • ( A.3>^; A ety étant les forces élastiques constantes et opposées de la vapeur, qui agissent sur le piston unique à chaque instant de .sa course; on obtiendrait cet effet dans im cy-

Hndre de la base dont le piston aurait de course la longueur l; dé-

signons-le par £', et l’on aura : E' = F — (A — /). Fojrez l’application de dette formule, article précédent.

■rb

‘ De l'appareil évaporatoire des Machines a Jeu. J ‘

365. Cet appareil se compose d'un fourneau, d'une chaudièic et d'un tuyau qui conduit la vapeur dans les cylindres des Machines à £ra; ' les perfectioiinemens successifs qu’il a reçus ne sont pas moins im-.

portans sons le rapport d'économie, que ceux qui ont été inventés pour ^les mécanisrnes^ par MM. Watt et Woolf.

Pendant l'ann^ 1808 ( Mémoire manuscrit de M, Bruyère, sur la Ma- ; chine de Marfyy, on a brûlé à Chaillot, arec le fourneau et la chaudière ^ qtie M. de Prony a décrits dans son Architecture hrdraulùfue ^ a"* vol.

• art^Si), iSaqôoo kilogrammes de charbon de terre en 44^4 heures, ou Alfldlogrammcs par heure. I.a machine élevait, dans le mérne temps { I heure ), ayS mètres cubes d'eau à 35 mètres, ou qSSS mètres cubes à un mètre; d'oA il suit qu'un kilogrfhnme de charbon produisait, en efiet utile , a3 unités dynamiques ( chacune d’un mètre cube d’eau élevé à un mètre). En la même année i8o8, on n’a changé que l’appareil évaporatoire, et en i6a3 heures on a brûlé 49^000 kilogrammes de charbon, ou 3o4Ailogrammes par heure. La Machine a élevé dans le même temps ( I heure) a78 mètres cubes d’eau à 35 mètres, ou 9730 mètrei cubes k I mètre; d’oîk il suit qu’un kilogramme de charbon a proiliiit en effet utile, 3a grandes unités dynamiques (chacune d’un mètre cube d'eau élevé à un mètre), au lieu de a3 qu’on obtenait par l'ancien procédé. On a annoncé que les Machines de Woolf donneraient en une heure environ %oo unités dynamiques avec a kilogrammes { de charbon, ou 88 unités par kilogramme. Ce produit serait le résultat du perfectionnement des deux appareils destinés l’un h la formation des vapetirs, et l’antre è l’emploi de ces vapeurs comme force motrice.

En supp<*sant(art. 346) qu’un kilogramme de vapeurs i la pression at mosphérique, soit capàhie de 17 grandes unités dynamiques, on divisera 88, produit d’un kilogramme de charbon, par 17, et le quotient 5 apprend qoe, dans la Machine de Woolf, i de charbon en poids vaporise au moin.s 5 d’eau.

l’hôpital Saint- Louis, à Paris, M. d’Arceta fait construire un fourneau et une chaudière pour des bains de vapeurs ; les vapeurs s’y formant k une pression mesurée par une colonne de mercure de 14 centimètres ( environ 5 pouces ); i en poids de charbon y vaporise , sous cette pression, 6 d’eau.

On ne tient pts compte à Chaillot de la quantité d’eau évaporée pour le" ^ service jonmalier de la Machine à feu ; mais M. Dumas , chargé du contrôle des Machines à feu de Paris, m’a communiqué (en 1819), le tableau des expériences faites pour les essais du charbon de terre destiné h Cf services il résulte de ces exp^cnces que i en ptoids de cliarboii vaporise 5 i 6 d’ean.

;'Dlgitiz’ed-by GoogU

3715 • TRMÏÉ .. •

Cinq kilograinroc» de va|>curs sont sans détentcf capables !(arl, 346.J de 17 fois 5 , ou 85 grandes uni lés dynamiques, et leur effet utile à Cliaillot est seulement 3a, ou les ^ de l’effet théorique. ,

3titi. Ou trouve dans les ouvrages pério<liques spécialement consacrés aux arts , des descriptions de fourneaux et chaudières ; il est à regretter qu’on n’ait pas encore de régies certaines |>our la meilleure construction de ces appreils. Le cahier du Bulletin de la Société d’£iicourageme/li^dicenibre Î8i8, contient la description de l'appareil évaporatoire d'une Machine de 5 dievaux , suivant le sytièrae de Woolf, établie par M. Edwards.

' L'économie du combustible n’a pas été runique objet des recherches qui ont été faites sur le meilleur mode de vaporisation. Les personnes qui babileiit dans le voisinage d'une Macliine à feu se plaignent quelquefois de l’odeur et de la fumée que le charbon de terre répand, l’oiy- les garantir de cette incommodité, ou a imaginé des foun\eaux/uniù>ores , c’est-à-dire, qui consument la fumée. La description suivante d’«n fourneau de cette espèce est extraite de la Bibliothèque britannique de Genève, cahier de février i8oa(vqy«s pl. i5< chap. 1).

.«L’ouverture A (fig. b, pl. i5)iau travers de laquelle le combustible est ^introduit dans le fourneau, est faite un peu en façon de trémie Kvct fabriquée en fer fondu ; cette ouverture s’incline et descend vers l’endroit où la combustion s’établit, sur la grille Bcjui occupe la partie intérieure du foyer. Les charbons dont cette ouverture est remplie font la fonction d’une porte , et ceux qui sont dans le bas et sur la grille arrivent à l’état, d’ignitiou avant d’étre forcés à entrer dans le foyer proprement dit. Au-dessous de la plaque inférieure de la trémie K jje'fburiieau est garni de barreaux O, qui non-seulement scrvcuràUdmetirc l'air dans le combustible, mais offrent un moyeu prompt et facile de ramener le combustible eu arrière de D en G, pour hiire place à de nouvelles doses de bouille qu’on fait descendre par la trémie dans lé foyer.

Par celte dispositiou, le combustible devient iucaAdesceiit avant d’atteindre la partie la plus éloi^ée de la grille du fond, où il est arrêté par la face H iln mur de briques, de manière que toute fumée dégagée de la houille, iiou encore ardente, doit passer par-dessus ces.^barbons incandescens, avant d’arriver au conduit FFF. (Jet effet, qui contribue à faire brûler une bonne partie de cette fumée, ne préviendrait pas totalome^' son ascension par le tuyau de la cheminée ^ car il ne sulTit pas, pour la détruire, qu'elle soit exjiosée à la température de l'ignitiqn; il &ut dé plus ttn renoiivellcracnt d’air suffisant, pourvue l’oxigène nécessaire à la

ft

•Di^ed by QtiOgfC, '

curobusùuu. dc cette t'uniéc arrive en contact avec elle 7 sans cette drconstance, elle sort d‘im feu ardent sans avoü- été décoin|KJsée.

Au-dessous de la paroi supérieure de la trémie , on loge une placpic au de fer fondu; cette pla(|ue est au-dessus du combustible, et 1 espace eiitrt elle et la paroi supérieure de la trémie admet librement une tranche mince d’air fjui, descendaul par ce plan incliné, arrive d abord en contact avec la partie du combustible qui fournit le plus de fumée , c’estrà-dire celui qui a été récemment introduit; cet air se mêle avec cette fumée, avant dé passer plus avant sur le combustible incandescent, et à la haute température à laquelle il se trouve ensuite, la combustion de la fumée devient si complété, qu’il n’en échappe aucune particule.

Ou règle par un procédé très-simple lu quantité d’air «[u’on cloit ainsi admettre au-dessus de la surface supérieure du combustible; lu plaque au. repose, en façon de bascule, sur deux pivots placés dans les parois latérales lie la trémie, à moitié chemin euvirou de sa descente. Oj> comprend qu'en abaissant un peu la partie antérieure doceUe bascide, on fait élever son autre extrémité, et diminuer d’uutaut la tranche d'air qui passe par cette espèce de bec de flûte. Lorsqu ’aprçs quelques essais, on a trouVé le degré d’ouvertnrtlconvenable au genre de combiislion qui a lieu ilaus le loyer, on rend celte ouverture jrermanente, à l’aide d’un petit coin de fer qu’on place entre le bord supérieur de la bascule et celui de la trémie, inunédiatement au-dessus.

Ces foifrneaux sout depuis long-temps connus eu France; un rapport fuit à rinslitul, le 16 janvier 1809, par Griyton de Morvean, apprend qu’en 1790, Watt l’avait adajvté à une Machine à feu qu’il a fait construire à Nairtes; qu’en 180a, MM. Clément «^Wlesormes gi* avaient lait un s^miblable à leur manufacture d’aluii de Verberie ; et qu’en 1807, èl. Cliunipy avait établi avec succès des fouiueaiui. fmuivqrcs pour les ;iècherics de |K)udrc de guerre. ■

Du volant des Machines de rotation.

367. Le mouvement de va et vient rectiligne de la tige du piston d’une . Machine de rotation, se change en un mouvement circulaire alternatif lUi balancier. De tous les moyens imaginés pour obtenir ce cliuugeincnt, le plus en usage consiste à ajouter Âi balancier, une chape et un guide de la chape. Ce guide est un autre petit balancier, et la cha]>c une tringle liée par des botdons au Ijalaiiciur et au guide. Lorsque le balancier tourne.

éj, i»i,.ci„« *, g„ide, „„ ,..dH,„é::irr,i

DBoyen des boulons qui les réunissent Ia Wiïa

^r uu boulon à la chape, et on donne aux^ôlTqutlZt'

misions telles que, pour une course ortlinaire du piLn sa tiee ne VA.

ToZZ^f '“théorie des^a^i t

ir.", •" “■ r-T,

Sistance. L’angle de cette bielle et du ravon de n ? ^

tinuellement; lorsqu’il est droit, l’effet de la bielle est

La position plus ou moins oblique de la bielle nnr de la manivelle de l’arbre tournant d’une Machine à feu, n’est pai“a3e «use qu. fasse varier l’action du moteur sur cet arbre- les tilT J tons du ^lindre à vapeum de la pompe à air, de la pompe d’S. cîlS*

( qu. condpit l’eau du condenseur dans la chaudière), egiiLt

ment dans le même sens que la i^,uu«, et dansTuTns

Plus le vola» aura de mas« et de vitesse, moins les

sjs ance seront sensibles; mais l’acauissement de masseXleme Ï 1

s^tance puisqu .1 en résulte un plus grand frottement de^rbre to^

nam sur les tourillons : on est donc obligé par cette raison, et par la diffi

culté d exécuter et de transporter de trop grandes mass;» , d^ se tZ

Srna!Z°“‘^'"‘“’” ‘l"" J «P^ence a ùil

Ou donne comme une règle de pratique, q.ic dans une Machine de rotation . e rayon du volant doit être 4 à 5 fois plus grand que celui de la manivelle, qui est déterminé par la course du piston. Admettons que le jHMds du volant soit tel , que la puissance motrice cessant d’agir, et le vo-

Z œt instant,

^ effet dynamique pendant cette révolution «>it égal à cehü de dix coups

Digitizêd by Coogle

du piston, nombre de coups nécessaire pour obtenir cii\q tours de l’arbretoiirnaut de la Machine. Quel que soit le système de corps mis en mouvement par l'arbre tournant, le volant conduit seul cet arbre, lorsque la bielle approche des deuil positions où elle se trouve dans la direction du rayon ' ^ de la manivelle. Supposons qu’i droite et à gauche de chacune de ces positions , le volant fasse faire ^ de tour à l’arbre , et en somme J de tour; puisqu’il est capable en cet instant d’un effet dynamique équivalant à cehii qui produirait cinq révolutions entières, il ne perdra pondant la durée de j de tour, que la 40* partie de l’effet dynamique total dû à sa masse et à sa vitesse. Or, cette perte n’altèrera pas sensiblement l’uniformité de son mouvement , et d’ailleurs on doit ajouter k l’effet du volant , celui de fous les corps du système mobile dont il fait partie; d’où il suit qu’en déterminant la masse du volant pour un effet dynamique connu, on pourra toujours satisfaire à la condition principale de régulariser le mouvement de rotation de Farbre tournant.

On sait par expérience, que dans un système de corps mobiles autour de plusieurs axes de rotation , et dans l’hypothèse d’un seul moteur qui transmet son action k l’un de ces corps par une manivelle, le volant doit être placé sur l’axe autour duquel le mouvement de rotation est le plus rapide. L’effet dynamique de ce volant étant proportionnel à sa masse par le carré de sa vitesse, il y a plus d’avantage à augmenter la vitesse que la masse; et d’ailleurs, en diminuant la masse, on diminue les frottemens de l’arbre du volant sur les tourillons. Il y a même des Machines, et on en voit des exemples dans l’horlogerie, pour lesquelles il y a un arbre particulier qui porte le volant, et un système d’engrenage, pdur donner k ce volant une vitesse telle, que, quoique la masse du volant soit très-petite, il devienne capable d’un effet dynamique qui convienne au jeu régulier de la Machine.

Considérons maintenant le volant d’un arbre tournant d’une Machine de rotation, comme un moteur secondaire capable de produire en une . seule révolution , et avec sa vitesse initiale , un effet dynamique égal k « celui qu’un piston du cylindre à vapeurs produirait en dix coups successifs, on pendant cinq tours de la manivelle de l’arbre tournant de la résistance. - Oh trouvera , par le calcul de la note ci-jointe (*), une relation entre la

'(*) Prenant i>oiSV nniié de lemps la durée de la course du piston, soit /celte course, 6 la basé du pitlos, p la preuion sur t’unilè de turléce. L'efTel <Knaml<)i>e du piuon peu-

dn |>U(on (NI de ta bme ib, et it le rapport de b eirconfereiioeàu diamètre.

' Le diamètre do b manivelle du volànt riant' èpal i Ha eourae J dn piston , soit O le dbmètre de ce vobat, <cD sa circonüércpca, et M sa masse iju'on suppose distribuée uniforiso-

roenl sur cotte eireoofèrence. Un point de cette masse «^rit la demi-ctrconférence —, dans

le mémo temps <pie le piston fait une course.

' Un formule du mouvemeut des corps graves

s =: pr »gh, donne pour la hauteur A génératrice de b vitesse e, A c= , la seconde étant l'onité de temps. Soit n le nombre de toors du volant en une l' ou 6o’, an sera le nombre de «Mirses du pistan dans le même temps,

l’une révolution entière , double de ocUe d'une course de |ûstoa , cet cllet sers

a8o TRAITÉ • - ^ * • '

/ pression sur la ba*e du piston, la vitesse et la course de ce piston d'uM ‘ - part, et de l’autre part, la masse, la vitesse, et le diamètre du volant.' *' Exemple. Soit une Machine de rotation doqt le piston ait 48 poiiœa (i,3 mètre) de course. En stipposant la pression paT pouce (ârcitlaire ,7 livres, ou par pouce carré 9 Itères ( 4 / kilogrammes ), la formule,

-,M = la note, dernière ligne) donne, à cause de t —j,'

P = 3o pieds =, 3Go pouces; /= 48 pouces, . . . . M = i4 d'.

' Ayant égaivl à l'iuertic des masses mises en mouvement par l’arbre de la résistance qui porte le volant, on conçoit que l’on peut diminuer la -r masse calculée de <x volant, et néanmoins la force totale d’inertie différera pen de l'eflct dynamique de dix coups de piston consécutifs.

• '1^ Wdl*

dam aile coiirie, sert b pressiim pS X b course l, ou pU = pt. , J étant b diamètre

et la durée aune course de piston —, Qjnaani u vitesse « en i dun point de la mr- ■

•• w , , , ... 60* vb, » irD. n

• -confoence du volant; par b proporüoii suivante; ^ • "J * '"~~6Ô '

L’cKet dynamique du vobm eis r sera' donc MH, ou — — ou -rrr ,» cl pendant la dnm

^ 60 .Hf ■

Mv'D*/i«^6n M.iT«ri*N

6oxs< "

pour qu’il soit équivalent à celui qu’on obtient par dix coups de piston , il faut qn’oo aita

.. ’’ • J* M.x*U’n .nd' 3ooelp.d‘

• ,'•»* ~ ?— — lopt— ; doù Ion ibe M=: — — ;

• » • xl'.V- • . i.»9# 4- rtmO'

’ ' ’ ^ * * ad-m l’P" aoppose D = 5/, c'est-à-dire le diaùnHfb du volant 5 foiaedni de U manivéllc,

. 'I v ‘.Vn Digitiz^byt^oogle-

De l'air atmosphérique dilaté par la chaleur, et divers essais /miiT F em- ^ ployer conune force motrice dans les Machines.

368. Le calail de l’effet dynamique d’un volume d’air dilaté par la

clialeur, se déduit, comme pour le gaz aqueux, de son action sur un piston dont on connaît le diamètre et la course. Qu’on imagine entre le fonil d’un cylindre et un pi.ston de même diamètre , un volume d’air atmosphérique dont on élève la température d'un degré; cet air se dilatera, et poussera le piston, qui s’arrêtera lorsque l’élasticité de l’air chaud fera équilibre à la pression atmosphérique. En supposant alors que le piston soit fixé dans le cylindre, et que l’air reprenne sa température primitive, l’espace que le piston aura parcouru dans I& cylindre sera vide, d’où il suit que l’effet dynamique de l’air échauffé sera le produit du la pression atmosphérique exercée sur le piston, par la course de ce piston. Or, on sait que pour chaque degré du thermoniAre centigrade, à partir <le zéro, un volume d’air se dilate d’un (o,oo375) du volume primitif; donc si l’on nomme B l’aire de la base du piston en mètres carrés, L sa distance au fond du cylindre, la pression sur cette base sera une colonne d’eau de même l>ase et de la hauteur de lo mètres, mesure de la pression atmosphérique. Multipliant cette pression loB, par la course (q,oo375) L du piston, le produit (0,037$) l’effei dynamique d’un volume d’air BL dont la

température est portée de o à i“( l'unité linéaire étant le mètre, et ruiiité dynantique un mètre cube d’eau élevé à un mètre). En échauffant le même volume de l’effet dynamique sera ( 0,037$) ”BE.

Comparaison des effets dynamiques du gaz aqueux et de l’air atmosphérique dilaté, à dépense égale de chaleur, quel que soit d’ailleurs le combustible qui produit cette chaleur.

369. Prenons pour unité tle chaleur, celle qui est capable d’élever d'un tiegré la température d’un kilogramme d’eau; la chaleur qui convertit en vapeurs à la pression atmosphérique un kilogramme d’eau k o'’, température de la glace fondante, sera exprimé (art. 34a) par 65o, et ce kilogramme de vapeurs est capable ( art. 346) d’un effet dynamique 17 ; l’unité dynamique étant un mètre cube d’eau élevé à un mètre. Les caloriques spécifiques de l’eau et de l’air sont ( Physùjue de M. Biot, tome IV, page 716) dans le rap|>ort de 1 à o,aÔ7; ce qui signifie que la fraction

a8a . ■ TRAITÉ

d’unité de chaleur, 0,167, d’un degré la température d’un kilo-

gramme d’air atmosphérique. Or, le volume de ce kilogramme d’air à o“, est {Annuaire du Bureau des Ix>ngitudes , année i8i8, fkage lag.) de 770 litres; donc, a l’on liait cette proportion

0,167 chaleur : 770 litres :: 65o chaleur : x, •

le quatrième terme x sera le nombre de litres d’air dont 65o unités de chaleur peuvent élever la température d’un degré centigrade ; on trouve x= 1874,5 mètres cubes. Mais ce volume d’air, porté deo"à i“, est capable (art. .367) d’un eflet dynamique exprimé |>ar le produit des deux nombres ( 0,0875 ) et ( 1 874,5 ) : effectuant ce produit , on trouve 70,8.'

Ainsi, à dépense égale de chaleur, quel que soit d'ailleurs le combustible employé pour former les vapeurs d’eau et dilater l’air, les effets dynamiques du gaz aqueux et de l’air dilaté sont dans le rapport de 1 7 à 70,8, ou à peu près de 1 à 4it-

-• 370. On pourrait s’étonner, d'après ce résultat, qu’il n’existe pas encore de Machine à feu dont l'air échauffé soit le 'moteur. On verra par le rapport qui suit, fait en i8o6 par Berthollet et Carnot, qu’à cette époque MM. Niepceont essayé de construire une Machine de cette espèce , qu’ils . ont appelée pyrèolophore ; cet ossai a été suivi de beaucoup d'autres qui n’ont pas été plus heureux.

Laroche, l’un des deux auteurs du Mémoire sur b chaleur spéciüquc des gaz, couronné par l’Institut, s’occupait, dans ses derniers momens (en 181 a), d’un travail sur la Mécanique de l’air; enlevé par une mort pré- ^raaturée à une femille (*)qui le chérissait, aui sciences qu’il cultivait avec succès, U it'a pu m in>gil M. Mongolfier 61s continue ses

rechercÙta (année 1819) sur une Machine qu’il nomme /^ro-^4'er, qui doit avoir pour moteur l’air échauffé.

La première difficulté qui se présente pour l’emploi de l’air -comme force ^ motrice, c’est la grandeur des appareils qui doivent le contenir. Puisqu'il faut échauffer environ aooo mètres cubes d’air d’un degré, pour obtenir 70 unités dynamiques , nous supposerons qu’on aurait 17 unités dynamiques de vapeurs, avec le quart de ce volume ou 5oo mètres cubes échauffés d’un degré, ou 5 mètres cubes échauffés de 100°, lesquels occuperont un volume d’environ 7 mètres cubes.

' (*) M. "Laroche était boau-frère d'un savant dlstingsié, d’on médecin célèbre, M. le docleur Doméril, de l'Académie royale des .Sciencct. • ^

. . ^ ' ' DES MACHINES. u83

Or, dans les Machines à vapeur, le volume de gaz aqueux, capable du même effet dynamique 17, n’occupe que 1700 litres ou 1,7 mètre cube 7 volume quatre fois plus petit que celui de l’air dilaté. Mais dans la Macbinc Jk air dilaté, il y aura un réservoir d’air; on doit donc admettre que la capacité de ce réservoir sera au {poius'4 fois celle du réservoir des vapeurs dans une Machine à feu; d’où l’on voit qu’il est presque impossible d’exé- ^ cuter des récipiens sur des dimensions aussi considérables.

O* éprouverait encore une difficulté d’un autre genre. 11 n’est pas facile d’échauffeK promptement un grand volume d’air ; on n’y parvient qu’en exposant les tuyaux qui contiennent l’air, au feu d’un haut-fourneau, et ces tuyaux, qui prennent la température du foyer, à l’intérieur comme à l'extérieur, se détériorent promptement. En stipposant qu’on ait trouvé - des moyens commodes et prompts pour renouveler l’air et l'échauffer, ou doit renoncer à le contenir et à le faire circuler dans des cylindres, par les procédés usités dans les Machines à vapeurs, puisqu’on ne peut employer ni cuir, ni corps gras que l’air chauffé au rouge détruirait prompte-’ ment- Ces considérations portent à croire que les Matdiines à air dilaté seront eticore long-temps l’objet de recherches purement spéculatives^ néanmoins on lira avec intérêt le rapport suivant ;

Ilapport sur une nouvelle Machine inventée par MM. Niepee , et nommée par eux Pyréolophore;par BerthoUetet Carnot. Lu le \ ^ décembre i8oC, imprimé en 1 807, 1" semestre.

371- Cest toujours une choK précieuse que la découverte d’un nouveau principe motenr dans la nature, lors<^*on peut parvenir k en régulariser les effets, et le faire servir à ménager l'action deshomme^et des animaux.

Les anciens ne connaissaient que peu de ces principes moteurs , ou du moins ils n’employaient guère comme forces motrices , que les êtres vivans dont nous venons de. parler, les chutes et «ourans d’eau, et enfin l’action' du vent. Ces forces étant toutes trouvées et développées par la nature ellemême , il ûc fallait, pour les appliquer aux besoins ordinaires, que la connaissance expérimentale des effets du levier ou autres eugins qui s’y rapportent. La théorie vint ensuite qui porta la précision du calcul dans I évaluation de ces effets, et garantit des écarts de l’inaagination.

Mais ces assemblages de leviers ne sont par eux-mêmes que des masses inertes, propres seulement à transmettre et à modifier l’action de la force mouvante „san$ pouvoir jamais l’augmenter; c’est toujours le principe moteur qui fait fout.

a84 TRAlTit

i Les modernes ont découvert plusieurs principes moteurs, ou plutAt ils les ont créés; caé , quoique leurs élémens soient nécessairement préexistans dans la nature, leur dissémination les rend nuis sous ce rapi>ort, et ils n’acquièrent Iq qualité de force mouvante que par des moyens artificiels :• telles sont les poudres fulminantes et partiaulièrement la poudre à canon; telle est la force expansive de l’eau réduite en vapeurs ; telle est la force ascensionnelle qui lance l'aérostat dans les airs, par la légèreté relative dti , gax gydrogène qu’il contient. Ce n’est pas que la nature n’offrît sans Cesse des exemples de l’effet prodigieux de ces forces, dans l’élévation des nuages, dans l’explosion des météores , dans l’éruption des volcans; mais tant que leur action est s|)ontauée, qu’on ne peut la régulariser, il y a plus souvent lieu de les regaixler comme des fléaux, que comme des ageiis mécaniques applicables aux besoins de la société. ,

C’est la recberche d’un semblable ageut qui fait l’objet du Mémoire dont nous avons à rendre. compte; les auteurs, MM. Niepee, otit cru l’apercevoir dans la propriété qu’a le calorique de dilater promptement l’air atmosphérique, et leurs premiers essais annoncent déji» des résultats importans. Quoique, cette propriété fût bien coonue, il ne ]>àra!t pas qu’on eiit jamais pensé , ou du moins qu’on eût jamais réussi à l'employer comme force mouvaute. MM. Nie|>ce, par son moyen et sans aucune intervention de l’eau en nature, sont parvenus à occasioucr dans un espace déterminé des commutions si fortes, que les effets paraissent en être comparables à ceux do la Machine à vapeur ou pompe à feu ordfnaire.

Pour SC faire une idée de l'appureii employé par MM. Nie|)ce , il faut concevoir un récipient de cuivre, bieo-elos de tous côtés; alors si l’on trouve moyeu de porter tuut-à-coup au centre de ce récipient une flamme trèsvive, la chaleur dilatera subitement la masse' d’air contenue; les parois intérieurs éprouveront du dedans au dehors une forte' pression ; et si l’on lait à ces parois une ouverturmà laquelle on adapte un p’iston'de même grandeur, le pistou sera repoussé et se trouvera capable d^ .soulever une colonne d’eau, ou un autre poids quelconque pruportioimé à dilatation de l’air du récipient. ^

Qu’aprèsvela , eu supposant la flamme éteinte, ou renouvelle cette masse d’air, pour remettre les choses dans leur premier état, le piston reviendra ;tsa place; et si l’on porte de nouveau au centre du récipient une flamme semblable à la première, le jeu de la Machine recommencera, et aura lieu ainsi autant de fois qu’on recommencera la même manœuvre.

Pour concevoir comment s’ojvère ce jeu alternatif dans l’appareil «le

DES MACHINES. • • ,aS5

MM. Niepce, qu’on se figure le récipient donfnous avoo^ parlé o-deseus, posé et fortement attàchc à une table horizontale; qu’eiisuite ayant fait une petite ouverture à sa paroi « on soude à cette ouverture un tul)c qui rérxùve ^ à son autre extrémité la tuyère d’un soufflet, de manière qu’en pro.ssant ce^ soufflet; on en chasse à volonté une masse d’air dans l'intérieur .du récipient; qu’onfin, sur la longueur de ce tube. Comprise eqtre la tiiyèreet le récipient, on pratique deux j>etites ouvertures, l'une plus proche de la tuyère pour recevoir une matière extrêmement combustible pulvérisée; ,, l’autre plus p’roche du récipient, pour recevoir la flamme d’iiiie pelité ‘ lamjw ou d’une mèche; alors si l’on ferme ces petites ouvertui-es par tles soupapes, de manière qu’il n’y ait auciine communication entre l’air extérieur et l’intérieur de l’appareil, et qu’on presse le soufflet,, il est é»i- ^ dent que l'air qui en sera chas.sé avec force emportera le gorabustible qui a % placé sur son chemin , et le lancera dans le récipient à travers la ^ flamme placée à la seconde ouverture du tube ; en passant par cette flanmiA| » le combustible s’allumera, il arrivera sous le rédpieut dans cet état d’i» ‘ gnition, y sera düwéminé par le mouvement qui lui a été imprimé , '*

tera subitement et simidtanément toutes les parties de l’air atmospbérique- f • compris «laiis la capacité du récipient, eHjsroduira l’explosiou dont notis , avons }>arié. • -

Cesté cela que se réduit en effet l« mécanisme imaginé par MM. Niepee; c’est l’explosion elle-même qui remonte à chaque battement de la Maclime, c’est-é-dire; qui la ramèné à sa première position, mesure la charge combustible pour le coup qui doit suivre, arme le soufflet, &it entrer la flamme dans le tube, Terme les soupapes et lâche les détentes. Quoique le, détail de tout ce qu’ont imaginé les auteurs pour remplir ces différens objets, .soit très- intéressant, il est "inutile pour rintelligencc du principe. . Comme d’ailleurs l’appareil de MM. Niepee n’est qu’un essai qu'ils espèrent perfectionner, nous nous bornerons à quelques remarques sur les principaux points de ce mécqnLsroe, en observant que les auteurs l’ont eux-mémci réduit à ses plus simples fermes, dans une espèce d'éprouvette, où l’opération des mains supplée aux détails dont nous avons fait mention ctdessus, en laissant subsister en entier l’action de la force mouvante.

La plus grande difficulté est de renouveler l’air â chaque pulsation. Pom- • rèmplir cet objet, les auteurs y ménagent nu grand nombre d’ouvertures à soupape pour laisser aller l’air échauffé oossitôt que le battement est Elit , '

et ils l’expulsent au moyen d’un diaphragme, qui se ment par le jeu même <de la Mâéhine,'et qui, en parcourant le récipient dans toute sa longueur, ■

a86- •• TRAITÉ

chasse l'air vicié pour donner accès à une nouvelle partie d’air aimosphé* rique.

Si lair de 1 intérieur du récipient n’était. ainsi soigneiisenient renouvelé à cliaque pulsation, l'opération ne réussirà'it pas ; il faut pour son succès, que l’oxigène s’j trouve en quantité suffisante, afin que la Üamine, en arrivant dans le récipient, atteigne en un instant toutes les parties de cet oxigene disséminé, et dilate, en le consumant, les parties adjacentes des gaz non respirables qui se trouvent mêlés avec lui: c’est par là qu'une raréfaction si prompte a Keu, et ce qui fàit que la Machine cesse d’aller, lorsque l'air vital de la chambre est presque tout absorbé, ou que l’air " ambiant se trouve altéré par la respiration d’un très-grand nombre de pers<Aines autour de l’appareil. Nous l'avons vu cesser scs battemens, et les reprendre avec force d'elle-mémc ,• dès le moment, qu’en ouvrant une fenêtre et une porte opposée, on rétablissait un nouveau courant ^^'air atmosphérique 5 la Machine était pour ainsi dire asphyxiée par le gaz méphitique et ranimée par l’air pur.-

Le combustible employé ordinairement par MM. Niepee est le lycopode, comme étant de la combustion la phis vive et la plus facile; mais comme cette matière est coùteqse, ils la remplaceraient en grand par la houille pulvérisée, et mélangée au besoin avec une très-petite portion de résine, ce qui réussit très-bien , ainsi que nous nous en sommes assurés par plusieurs expériences faites avec l’éprouvette dont nous avons parlé.

' Indépendamment de l'azote qui se trouve mêlé à l’oxigèue avant l'explosion, il doit se développer par la combustion une certaine quantité- de gaz acide carbonique et d'hydrogèue. Gelul-ai doit donner lieu à la foimation de quelques portions d'ean réduite en vapeurs, mais cette vapeur ne joue ici qu’un rôle secondaire et connu ; d’ailleurs, ce n’est point l’eau eu nature qui est exposée à l’action du feu, mais une matière sèclie qui peut en contenir plus ou moins. On voit que ce nouveau moteur diffère essentiellement de celui qui agit dans la pompe à feu.

; Dans celle-ci, il faut commencer par échauffer une grande masse d'eau, ei l'on conçoit qu’une partie considérable du calorique doit être absorbée )>ar les corps environnaus; dans l’appareil de MM. Niepee, aucune portion du calorique n’est dissipée d'avance; la force mouvante est un produit-* ' instantané, et tout l’effet du combustible est employé à produire la dilatation qui sert de force mouvante.

Cette Machine est trop nouvelle encore (en 1807) fKiur qu’il soit possible d'en apprécier exactement les effets, et de comparer l'action de son prin-

eipe mot«ir avec celle des antres forces mouvantes connues; cependant les secousses violentes qu’éprouve cette Machine, dont la masse pèse à peti' près trois cents livres, l’ébranlement qu’elle communique "aux corps sur lesquels elle repose, et la vivacité des mouvemens que toutes les parties reçoivent à chaque battement, occasioné par l’ignition de 5 ou 6 grains seulement de combustible, ne permettent pas de douter de l’intensité et de l’impétuosité de ce nouveau principe înoteur.

Noüce hùtoriqm sur ies Machines à vapeur'.''

37a. En 161 5, Salomon de Cans, ingénieur, et architecte du Roi, auteur d’un ouvrage intitulé : raisons des forces mouvantes , décrit nne Ma-

chine qui consiste en un vase sphérique {>lacé sur le feu. Ce vase est percé de deux ouvertures ; l’une sert à introduire l’eau, et on la ferme par un robinet ; l’autre reçoit un tube qni plonge par son extrémité dans l’eau dh vase, et s’approche du fond sans le toucher.

L’auteur observe que quand le vase est sufRsaroment échaiilTé, l’eau s’élève et sort par le tube. Il dit ailleurs que la vapeur aqueuse redevient eau, et que te poids de l’eau, provenant de la vapeur condensée, est. égal au poids de cette vapeur.

On a imprimé à Paris, en t6a4, une nmivelle édition de l’Ouvrage de Salomon de Caiis , dans leqiiel on n’a rien ajouté sur la Machine à feu décrite dans l’édition de i6i5. ' •

En“i6a9, on a imprimé à Rome un ouvrage sous le titre de Le Machine, diverse, delsignor Giovani franco. L’auteur y décrit une autre Machine, dont la vapeur est le mofcur.

Un vase de métal, contenant de l’eau et ayant la forme d’un tronc hm main surmonté d’une tète, est placésurun foyer allumé; la vapeur sort avec impétuosité par un ajutage adapté à la bouche de cette figure grotesque, et frappe les ailes d’une roue tjui soulève les pilons d’un moulin , par l’intermède d’un engrenage et d’un arbre garni de cames. ( Voyez l’art, de M. Baillet, Journal des Mines, tome XXXIII, année i8i3, page 331.)

En 1693, Worcester(marquisde) publia en Angleterre l’annonce de cent inventions ; Century of Inventions. Voici la traduction de l’article relatif au* effets de la vapeur. •‘•68* invention ; admirable et très-puissant moyen délever <le l’eau au moyen du feu, non pas èn lançant le fluide, <W» én Taspirant,. car c^la serait, comme dit le philosophe, intrà sphœram aetivitatis, mais par un moyen qui n’aurait pas de bornes, si les réeipiens

a88 ' TRAITÉ - * -t’

étaient a$sez forts. « J'ai rempli d'eau, dit l'auteur, un canon aiia trois Njuarts et je le bouchai à vis; exposé à un feu de a4 heures, le canon creva. Ayant fortifié deux récipiens contre la pression du dedans en dehors, et les ayant disposés de manière qu’ils pussent se remplir soccessivemeut l'un après l’autre, j'ai vu l’eau s’élever et ooider comme d'une source naturelle. Un pied cube d’eau liquide gazéfiée, en élevait 4o d’eau froide è 4o pieds, • L’honrune (continue l'auteth*^ «{ui surveille la Machine, n’a que deux robinets à tourner, pour que Tiin des récipiens agisscj pendant que l’autre se rempli t. Le même homme trouve encore le temps d’entretenir le feu , avant que le jeu des robinets recommence.

Deu)s Rapiu, médecin, a composé, en 1 68a, une Dissertation française * snr le Digesteur, ou Machine propre à faire du bouillon avec les os; «t en 1695, il a publié, è Marpurg, un ouvrage sous le titre : Fascieuku di$~ senationum de quibusdam Machùm phjrsicU. Tandis ^ue Papin travaillait à la cour du Landgrave de Hesse, pour élever l'eau par la force du feu ( suivant l’expression de ce savant ), Savery s’occupait à Londres tPexpé- ^ riences analogues, et obtenait les mêmes résultats.

En 1696, Savery publia, dans un ouvrage anglais intitulé l\^mi du Mineur (^the miner's Jnend)^\» description d'une Machine à. vapeur avec ' condettsaüon.'\jk vapeur agiss.iit et se condensait alterna tiveroeut dans le même vase; l'eau de condensation montait parla pression atmosphérique dans le vase, d’où elle s’élevait dans un tuyau d'ascension par la force élastique de la vapeur. ^

En 1 705 , Newcomen imagina la Machine k feu avec cylindre, piston et balancier. La vapeur n’était employée- que comme moyeu de faire le vide d'un c6té do 'piston,- tandis que la pression atmosphérique agissatt sur le coté opposé.

La présence d’un ouvrier était nécessaire pour ouvrir et fermer tes ru- - binets, rouis en 1717, Bcigiiton (M. H. ) ajouta à la Machine de Newcomen un mécanisme qui, étant mis en mouvement par le balancier, suppléait k la main de l’homme. Depuis cette époque, un perfectionnement important a été fait à cette Macbinq; au lieu de condenser la vapeur dans le cylindre é piston , M. Watt a proposé de le conduire par un tuyau dans un autre cylindre, qii’il a appelé condenseur ; mais une difficulté se présentait. Comment faire sortir du condenseur i’enu d’injection nécessaire pour la condensation des vapeurs, et l’air qui se dégage de l’eau échauffée ou réduite en vapenrs?;dl se présentait deux moyens (^'arriver à ce but; . L'im; de faire . commun)l)uer par un tuyau le condenseur f un réservoir r

Di:S MACHINES.

plaM à plus de dix meJres au-dessous de ce condenseur ; l'eau d’injection et de la vapeur condensée se serait écoulée dans Je réservoir, et le condenseur ne contenant plus que de l’air, ïine pompe aurait enlevé ce fluide Le second moyen était de fiiire sortir rki condenseur, à l’aide de cette pompe eau et I air en -même temps, et de supprimer le réservoir d’eau, qui d’aij! leur» n exisf^e que dans le voisinage des rivi. res, ou des puits dont l’eau se renouvelle facilement; M. Watt a préféré avec raison ce second moyen Ce savant, qui joignait à la science du mécanicien le génie d’nn habile physicien , a perfectionné tous les moyens d’exécution pour les diverses parties qui composent une Machine * feu, et on doit le regarder, av«: Newcomeji , comme le créateur d’un moteur, qni donne un travail mécanique ^uivalent a I action journalière d’un cheval, pour la valeur de ao à »5 kilogrammes de charbon de terre, dont le prix moyen sur les-mines do France est de 1 5 centimes ou 3 .sols. Voyez le ' de la Société d encouragement; août 1819, page ,a5, tome V 111. )

Les Machines à feu qui sortent des ateliers de M. Matidslay de Txmdres sont conslmites sur les principes de M. *Vatt. Néanmoins on y remanque nne disposition particulière pour la transmission du moiivi nient de la tige verticale du piston moteur,^* l’axe de l’arbre tournant de

zlnUlTTl' ‘■‘Hnme un T, par une traverse hori-

EdÎ^’ V coulisse». traverse prolonge au-

nivelleTd?'!tT * **‘*‘‘** embrassent les boutons des ma-

nivelles de larbra tournât. On voit au Con.erratoire des Arts et Méliers

dI“Zr*t ; I**' M- Becquey. diracteur général

d« pont, et chaussées, a &it%cbeter pour cet établissement, à l’é^que

U U exerçait les fonctions de sous-secrétaire d’État du ministère de^finténeur (vo^xJe dessin et la description. Bulletin déjà Société d’ Encoaragement de Pans, juillet i8i5, page i53).

^ M. Woolf a pris une patente pour les Machines à vapeur et

à detente qui ont été décrites art. 36o. .

a T'-evi.bick célèbre mécanicien du comté de Cornouailles,

or^^! 1" ’ Machine à feu de nouvelle construction. Il a sup-

ne de SIX à huit atmosphères; l’effet de la Macliine est dû è la différence e la force élastique de la vapeur sur la pression atmosphérique. On l’emploie dans les grande mines de houille d’Angleterre, pour traîner les

ago ‘ TRAITÉ

caissons chargés de charbon ; on la désigne sous le nom de Stearns horses, ou Machines A vapeur qui remplace les chevaux (vo/’ez le Bulletin cité plus haut, décembre i8i6, page 379 ) (*).

£n 1800, Fulton, ingénieur américain, l'inventeur des bateaux à vapeur et des panoramas, a fait à Paris l'essai d’une Macliine A vapeurs A trèsliaute pression. La chambre dans laquelle la vapeur se formait ne communiquait que par intervalles avec un réservoir d'eau froide; chaque communication avait pour objet d’introduire dans la chambre la quantité d’eau nécessaire pour un seul coup de piston.

M. Calla, mécanicien (rue du Faubourg-Saint-Denis, n° 9a, A Paris), a conservé le dessin d’après lequel il a exécuté cette Machine, sous la direction de Fulton; ce dessin, dont j’ai une copie, est A l'échelle de ; de la grandeur naturelle. La chambre à vapeur placée au milieu du foyer est un cylindre en cuivre rouge de 4 pouces anglais (10 centimètres) en diamètre , et d’une hauteur égale A ce diamètre. Le cylindre A piston est en cuivre jaime, de a pouces anglais de diamètre et d’environ a4 pouces de longueur; U est vissé sur la chambre A vapeur. Un peu au-dessus de cette jonction , il est traversé par deux tubes inclinés , dont le diamètre intérieur est d’environ trois millimètres. L’eau du réservoir tombe par l’un de ces tubes dans la chambre A . vapeur; cette chambre communique avec l’air extérieur par l’autre tube. Cette double communication étant interceptée par des robinets que la tige du piston moteur ouvre ou ferme en temps convenable, la vapeur se forme dans la chambre chauffée au rouge, et ^ sa pression s'exerce sur la base du piston moteur. Ce piston arrivé A la limite supérieure de sa course ouvre de nouveau les communications de la cliamhre A vapeur avec ie réservoir d’eeu et avec l’air atmosphérique; soumise A l’action du contre-poids dont sa tige est garnie, il descend, et la pression de la vapeur sur sa base inférieure se renouvelle.

(*) M. de Haupeou, propriétaire à la Mariiaiqne , m‘a dit qu’on se servait depuis longemps dans sa 'Sucrerie, d’une Machine construite sur le prSicipe de H. Trevithick pour mettre en mouvement un moulin i presser tes cannes; qu’elle exigeait peu de réparations, cl qu’elle était facile à oondnire. '

On ponrrait oohstruire sur le même principe une Machine k vapeur rouioire sons piston. La pièce principale de celte Machine serait une roue eu fonte , dont l’axe tounerait dans une boîte à vapeurs qui communiquerait avec la chaudière. L« ra/ons creux de la éouc aboutiraient à cette boîte, et la vapeur l’édupperait par des orifices latéraux placés aux extrémités des rayons. [ f'ojv* le dessin du volant hydraulique, ou de la roue k réaction, pl. i ( cbap 1"), fig. 4 et k (o}> M l’explication de ce desam, cWp. a.].

DES MACHINES. ag,

Fulton avait l’intention d’employer la vapeur d’eau à la pre^ion de atmosphères. Après quelques essais, faits conjointement ovec M. Calla la chambre à vapeur s’est détériorée , et la Machine fut abandonnée.

373. Lorsqu’une Machine à vapeur est destinée à élever dp l’eau à une hauteur moindre que celle qui mesure la pression de l’atmosphère, par exemple 8 mètres, on peut la réduire à un simple tuyau d’aspiration, dont la parüe supérieure, qui est coudée pour traverser un mur du foyer,' s’élève dans la cheminée, d’où elle sort un peu au-dessous du réservoir qui contient l’eau élevée par la Machine. La damme, la fumée et l’air chaud du foyer enveloppent cette partie du tuyau qui est fermée par une boîte à calfat; elle est alternativement remplie de vapeurs et d’eau échauffée. On condense les vapeurs par une injection; le tuyau injecteur a son orifice supérieur dans le réservoir, et il traverse la boite à calfat.' Un robinet , qui règle la quantité d’eau injectée, s’ouvre et se ferme au moyen d’un contre-poids suspendu par im fil de fer dans l’intérieur du tuyau chaudière; ce fil glisse à frottement dans la boîte à calfat. Lorsque le tuyau est rempli d’eau, le contrepoids noyé fait équilibre à un autre contre poids du levier qui est fixé à la clef du robinet; mais, lorsque le tuyau est plein de vapeurs, l'équilibre est rompu; le levier et la clef du robinet tournent, et pa,r ce mécanisme, le robinet s’ouvre et ^ ferme alternativement. Un autre robinet, construit sur le même principe, s’ouvrirait et se fermerait en temps convenable, pour donner issue à l’air qui se dégagerait de l’eau en ébullition.

Pour que la partie supérieure et verticale du tuyau chaudière soit toujours pleine d’eau échauffée, après la condensation de la vapeur il est nécessaire que la partie coudée et horizontale de ce tuyau soit à peu près de même longueur, ou plutôt d’une capacité mtérieure’à peu prèségie à celle de la première.

La partie inférieure du tuyau chaudière est le tuyau d’aspiration d’une pompe ordinaire aspirante et foulante. Une boite à deux soupapes établit la communication du tuyau d’aspiration de cette pompe au tuyau «Tascension, qui conduit l’eau élevée par la pression atmosphérique, dans le réservoir supérieur. On obtiendrait la continuité du mouvement dans le tuyau d’ascension , en se servant de deux tuyaux d’aspiration <im passeraient datis le même foyer ; et si l’on ajoute à ces derniers tuyaux, des réservoirs d’air dilaté, le mouvement de l’eau y serait également continu. , "

La Machine dont nous venons d’indiquer les parties principales est dé-

arja TBAITÉ

crite dans la Bibliothèque universelle de Genève, juin 1817, page 327; elle a été composée par M. Richard Witty-

Légende de la Macldne à vapeur de B. IFittj. Fig. 9 et 10, planche supplémentaire A, i*'' chapitre.

f ‘g- 9- — AA partie supérieure du tuyau chaudière ^ àzsx& laquelle la vapeur est successivemeut formée et condensée; BB grille du fourneau et conduit de la fumée, qui renferme le premier tuyau AA.

b Margelle du puits; fwn mur du foyer traversé par le tuyau chaudière, lequel est coudé en A, et prolongé en CC.

Boite à deux soupapes c et placée entre le tuyau d aspiration C et le tuyau d*ascension D, qui conduit Feau élevée par la Machine dans le réservoir E.

aa Boîte à calfal, qui termine le tuyau chaudière AA, et qui est tra* •ersée par le fil de fer f g , tendu par le poids g.

P q Petit tuyau d'injection , fermé par le robinet dont la clef e porte un lévicf fh,

g Contre-poids attaché à Tune des extrémités du levier/A, pour contrebalancer le poids g et le fil g/, fixés à Tautre extrémité du levier,

Fig. 10. — Clef du i*obinet c (fig. i), son levier /A, et le tuyau injecteur P q sur une plus grande, échelle.

(*}UDprotp«cta«, imprioii «a tictobre 1836, annooM qua M. Friaot, ia^ésiKir aa Cotpt royal dca ponte et ckaouéa*, a crié à Landrroaa ( départemaDt do FinUtère) on élabUiMf&eot poor la cooiiroctioD de Haebiora à fro , qo’il nomne pompe» à •vapeur à baianeier hjJrauU^e^ et qni 1001 apéclalenieot deatioéee i élerer de Teaa aa mo^eo de ponpea ordioairce aapinoiea et /onlaolaa. Dna pompe i eapenr de oetta eapece , éteblie k Rreai, donoe 87 oolléa dy&anuqaM(rhacoo# de mille kUogramiDea élevée é 1 mètre) avec an kilo* gramme de ckarbon de terre j m force cet de 1 8ao ooitée c» beore (environ de 7 cbeveoz vapettr).

La Machine i vepeiir de M. Frimai «et è ttople effet; le$ tigea dee piilona dea denz pompea aocoopléce aont dam la même venicele | et attacbéca k on ebiaria de la forme d’na rectangle ; lee cétéa varticanx de ce ^lâuie M prolongent aa-deeaooa du cylindre de la Maefaioe è vapenr, et lea traveraea Uoriaootalea aopcrirnre et infefieorc portent , Tooe la tige dn platon de la Machine k vepeori l’aotre la tige do pialoo delà pompe ordinaire. La vapenr qni aort do la cbaodiire i la preaaioo d'ooe atmmpbcre * aoit d'aboi la piaion qn’elle fait mmiter, et enaoite ae détend ; elle paaae an condenaenr* pendant qot le pialoo dcaeeod.

Léconoaiie do oomboaiibJe réanlle, lairaDi M. Frimoi, i» de U aoppraaion dn point d'appni dn helanciera ordioairea ; a** de U bcolié de tenir conatamment lea Ügea dea deoz piafeoni aitaobéa en même obiaeia , dioa la même verticale;. 3* de la dimimition de la viteiae de cet ptatona« dana lea initaaa ou l’on onvre et ferme lee aonpepea plaoéea prèa dea (mvertnrea per leaqnellea le vepenr et l'ean doivent paaaer.

M. Frimot a imaginé no méoiaiane aimplt et ingénianz pour modérer on diminoer en tempe coavesaUe la vitease dea piatona aeconpléa, dont la valeur moyenne n'atteioi pea on métré ; no réaerroir d’air comprimé fail partie de ce méeaniame. En ccmbioant ce ayatème de Machioea avec nn antre ayatème loot-è-foit pareil , pour lequel 0 efoploie de la vapenr k ban le praminn. il annonce qn’on kilogramSie de charbon donnera 1 5o nnitéa djnamiqnea, produit triple de celoi qu’on obtient dana lea Madüoea de Watt i dooble eflet.

1^ mot Mander hjJramiifuey qni entra dana la nom dea pompaa de M. Frimot, poorrait être remplacé par celni«o : modérateur kjrdrtMkérien. Tons lea mooTemena aool rectilignea dana cee pompea , et U n’y a aocoo monvemeni de rotation oo de balancement aor dea azaa fixea.

• DES MACHINES agi

, On voit par -»tt« notice qoefs ont été fésiprogrès auccestiia d'un art dont tuâtes les applications tendent à (liminaer le travail pureroent mécaniqiio'de.l’bonime, et à augmenter ses moyens industriels. Puissionsnotis arriver bientôt à l’époque où un autre art, la BaUstique, fondé, comme de premier, sur.éa connaissance des effets d’un puissant moteur ( la poudre à canon), servira «eulement à consolider Texistenceet la tranquillité des nations." ^ »

De la composition de la poudre et de son inflarrunation. -

374» L’époque de la découverte de la' pondre à canon et le nom de l’inventeur sont inconnus; l’usage de cette poudre pour la' défense et l’attaque des places de guerre, date du commencement du XIV* Siècle (t). La composition de la poudre de guerre n'est pas la même pour les poudres de cbasse et de mines. Les trois substances, salaire, charbon et soufre, qui entrent dans cette composition, se dosent sur les âibriqites de France (année 1818 ) de la manière suivante; eent parties en poids contiennent t * - -

Pottdrc «le

>8alpéire.

CbetboiL

* Soufre*

Guerre. . .

. laS» . .

. Chasse. . .

Mines. . . .

A poids éganx, les volumes appareus de la poudre varient de 100 à'l33, le volume d’un poids égal d’eau étant 100.

Un décilitre de poudre de guerre, de bonne qualité, pèse environ 90 grammes.

La poudre de guerre réduite en pulvérih et tassée , prend nne pesanteur spécifique de 1,66, l’eau étant 1 ( voj^ez le Traité de l’Art de fabriquer la poudre à canon, par MM. Boité et Riffault, in-4“, 1811 ).

’ La poudre s'enflamme et détonne à la température qui détermine la corabustioii de son élément le plus inflammable , qni est le soufre. Cette tem|)ératurc, de 294* thermomètre centigrade, est à peu- près celle du plomb fondu ( 322° }.

On 4ie connaît pas le volume dca gaz qui se dégagent dans uue bouche à feu d\ui poids donné de pondre de guerre , ni la pression qu’ils exer-

* l'ojet rilijioire du corps rojiàl du par M. Allent, aoniie s8o5, pa;;c 649.

cent »tir le projectiie; M, de Villantroys' (!) ( note, page 169 de sa TVaduction d’Huttan ) estime que la force élastique du fluide dégagé de la poudre est au moins de ao à 3o mille fois celle de l’air atmosphérique.

■ De la durée de l'infiammation de kt poudre.

375. Le cheralier d’Arcy ((*) **),dans son Essai d’wte théorie d’JrtiUerie, page a8(in-8°, Paris, 1760), rapporte les expériences suivantes, qui furent faites en juillet 1754 !

« Je fis faire des tringles de bois qui s’ajustaient les unes au bout des autres, et j’y fis pratiquer une rainure de 9 millimètres ( 4 lignes) de large sur 9 millimètres de profondeur. Je remplis cette rainure de poudre de chasse; la rainure avait environ 56 mètres. Ayant mis le feu à une des extrémités, j’ai compté ag' t pour le temps employé par cette poudre k s enflammer. J’ai fait la même opération avec le poudre à canon , le temps de l’inflammation n’a été que de 18' j. « "

Le rapport des poids des deux, espèces de poudre de chasse été canon, sous le même volume, était égal à et les vitesses d’inflammation aont •-ilans le rapport de ou de Ces expériences ont été reprises en octobre 1751 ; en voici le résultat: S

• « J’ai mU successivement le feu à denx traînées, l’une de 187 mètres,

et 1 autre de ia5 mètres; la première ayant 18 millimètres de large sur 9 millimètres de haut; la seconde de 9 millimètres en hauteur comme en largeur. Le feu a parcouru la première en fd’j et la seconde en 70' i.

» Les 1 a5 mètres ayant été perCburus en 70' 7, 187 mètres l’auraient été en io5’. Ainsi , s longueur et hauteur égales des traînées, les temps des ^ .inflammations sont dans le rapport de 76 à io5, ou de 100 à 140.» .

' Quoique d’Arcy ne donne pas l'explication de ces différences dans la durée de l’inflammation, il est clair qu’elles sont dues à la plus grande largeur de la traînée, et à l’accroissement de chaleur qui ^ dégage d’une quantité double de poudre, répartie sur une longueur égale de traînée. I a chaleur dégagée de la poudre enflammée échauffe plus fortement celle ♦ . • <

(*) Cet olBcier «upéricur (Tartilleric de France a terminé sa carrière en janvier 1819.

(“•) Patrice d'Arcy (ou d’Arci), né t Gallovay en Irlande, le a8 septembre »7a5, passa au service de France, parvint au grade de maréchal-de camp , et fut reçu membre de l’Académlc dos Sciences en 1749; il eslmorlà Paris le 18 octobre 1779.

DES MACHINES. agi

qui en es» voisine, et celleHÛ s’enflamme plus rapidement. Le même raisonnement s’applique à l’expérience suivante :

« .\vant voulu reconnaître, dit le chevalier d’Arcy (page 74 de son Essai), si la poudre renfermée s’enflammait plus ou moins promptement, je fis une traînée de 44 mètres,' et de 9 millimètres tant en largeur qu’en hauteur. Elle était formée de sablières de 4 mètres, de long; on la couvrit en posant simplement d’autres sablières dessus, et je trouvai que, quoique la flamme s’échappât en grande quantité entre ces deux sablières, elle n’avait mis pour parcourir la traînée, que 7';, au lieu de a5';, temps^ nécessaire pour l’inflammation totale à l’air libre; ce qui donne une vitesse presque quadruple.

»I1 serait naturel de croire , ^continue d’Arcy, d’après cette expérience,* que la poudre étant mieux rewermée dans les armes à feu , son inflammation devrait être si prompte, qu’on pourrait la regarder comme instantanée; cependant il n’en est pas ainsi, comme on le verra dans l’expérience suivante : ^

i^BÜn petit canon, ou plutôt un petit tuyau de 189 millimètres de long et de 39 millimètres de*diamètre, parfaitement cylindrique et ouvert par les deux bouts, avait, au lieu de boulet, un cylindre de 54 millimètres de long, et précisément du même calibre. Ce cylindre était percé dans l’axe de part en part, d’un trou de 9 à 11 millimètres de diamètre; une lumière, percée sur sa circonférence au milieu de sa longueur, aboutissait à ce trou. Le canon avait au milieu de sa longueur une lumière toute semblable ; et de plus, deux autres lumières , également éloignées de celleci, et séparées par un intervalle égal à l’épaisseur du boulet Pour foire l’expérience, on chargeait le cauon de la manière suivante : on remplissait de poudce le trou du boulet; après quoi on le faisait entrer dans le canon, jusqu’à ce que sa lumière et celle du canon située au milieu, se répondissent parfaitement; on chargeait ensuite le canon des deux côtés avec des charges égales de poudre, en les bourrant bien également avec des bourres de feutre ou de papier, faites avec un emporte-pièce; on aroorçait.et on 'mettait le feu par la lumière du milieu du canon;de cette façon il se communiquait en même temps aux deux cliarges , par la poudre contenue -dans lé trou du boulet; leurs distances de l’endroit où l’on mettait le feu ctâSent les mêmes; de là, le boulet sollicité de part et d’autres par des forces égales, devait rester dans la même place, et ne pas s’écarter de la première position ; c’est aussi ce qui arrivait. Mais lorsque le tout étant parfaitement de même, au lieu de mettre le feu par la lu-

ag6 TRAI rÉ ■ • i - % . ■

inière du milieu, -on 1« mettait par l’une oii Pkutre de- celtes qui r^^n' datent à l'extrémité du Itoulet, il était chassé avec. Tiolence du côté opposé à celui où on l’avait mis; expérience qui prouve que la poudre emploie un temps è s’enflammer, etipie ce temps est suffisant pour qu'elle produise des efTets cumparables; car on voit que celui pendant lequel le feu peut se communiquer é travers le boulet à l’autre charge,' est assez long pour que la |iuiidre ait le temps d’agir et de le ctiasser au dehors. » ^ ' •. —

Aiüre expérience sur la durée de l’inflammation de h poudre.

• 376. En i8o3, M. de Villantroys fit, à Douai, avec l’obusier de son

. nom, l’expérience suivante f || ~ ‘

L’obusier du diamètre intérieur de a4j millitnèlres ( 9 pouces), a été tiré k plusietirs coups, et ensuite scié à 3a5 millimètres ( 1 pied) de distance du fond de l’âme, pour mieux examiner, après le tir, les inégalités de la surface intérieure. On avait reconnu qû’avant le tir cette surface était parfakeraent cylindrique. •-

L’obusier, avant d’être'- scié , a été tiré alteruntivement avec la charge de a5 à 3o livres de poudre ( la livre dé grammes ). I,a charge de a5 livres oocupait dans l’ème une longueur de huit pouces, et celle de 3o livres une longueur de ta pouces. On mettait pai^ dessus la charge un sabot conique, dont le fond avait 4 pouces d'épaisseur, et l'obus dans le sabot, en sorte qu’avec la charge de a5 livn*s, le point de l’âme stir lequel reposait l’obus était à 18 J pouces du fond;-et avec la charge de 3o livres, â ao4 pouces, en supposant que l’obus arrivât bien au fond du sâbot, ce qui, le plus souvent, ne devait pas avoir lieu; on ne bourrait ni sur la pouilre ni sur l’obus. ./■

Lorsque l’obusier fiit scié, on mesura exactement les dilatations intérieures qu’il avait éprouvées par le refoulement du métal ; le résultat de cette mesure a été consigné dans le Procès-Verbal des Épreuves, ainsi qu’il suit : ” •

Distances des sections de l’obusier au fond de l’âme, en pouces.

Dilatations correspondantes, ou accroissemens des diamètres des sections exprimées en points ( le point est un douzième de ligne).

• • laf*", la, aa, 36, 46, 60, 7a, 84, 8], 7a, 7a, 36, 3o.

B On voit, dit M. de Villantroys (page 5 des Observations publiées en 1818, sur un nouvel ouvrage d’Artillerie ), que le plus grand efiet de la poudre avait,eu lieu à une distance entre 16 et 18 pouces du fond de râme. C’est donc au plutôt à cette distance qu’on pourraft supposer que l'inflammation de la charge était complète; si elle l’eût été plus tôt, comme le fluide dégagé de la poudre se serait trouvé resserré dans un plus petit espace, il aurait eu plus de force, et le plus grand refoulement aurait eu lieu à un point plus rapproché du fond de la pièce, en même temps qu’il eût été plus considérable; encore n’est-il point démontré que l’inflammation fût complète, même au point de la plus grande dilatation; car le fluide, dégagé de la poudre, perdant de sa force à mesure qu’il occupait un plus grand espace, il pouvait très-bien arriver que quelque partie de la charge venant à s’enflammer seulement après cette limite, l’accroissement de force qu’elle pouvait produire fut plus que compensé par la diminution provenant de l’accroissement de l'espace. *

La conclusion que M. de Villantroys tire de son expérience n’est pas exempte d’objection. Le refoulement du métal ne dépend pas seulement de la force expansive des gaz de la poudre, mais encore du battement du projectile contre les parois de la bouebe à feu. L’obus étant par hypothèse logé à 18 i pouces du fond, cette distance correspond probablement au plus grand refoulement.

Essai de la poudre fulminante xomnie poudre de (guerre.

377. Oh prépare dans les laboratoires de chimie des comjiosés d’oxides métalliques et de divers gaz qui détonnent au moindre choc et à la moindre élévation de température, et qu’o'h nomme par cette raison poudres fulminantes. Il existe parmi ces composés une poudre qns l’on obtient par le mélange de trois substances, lenitre, le soufre et la potasse,. dans les proportions de 3, 1 et a; elle a été essayée comme poudre de guerj-e, et l’expérience a confirmé un fait que l'on pouvait prévoir, qu’une poudre dont l’inflammation est trop subite ne convient pas à une bouche à feu,, capable d’ailleurs de résister k la poudre ordinaire de guerre. Ijl déton- ^lation subite des poudres fulminantes produit l’effet d’un dioc violent; la plus petite quantité de cette poudre, mise à nu sur un morceau de glace ou sur un vase de verre, le brise en éclats. Un effet pareil a lieu dans une bouebe à feu, lorsque la durée de l’inflammation de la poudre est trop subite, et n’est pas réglée. pour la résistance dont les parois de la bouche à feu sont susceptibles.

Dlgitized by GoogU

agS

De la vitesse initiale des boulets , ou de leur vitesse à l'instant où ils sortent du canon. - . ^

378.’ Ne connaissant ni la force élastique de la poudre convertie en ga/. par l’inflammation, ni la durée de cette inflammation, ou est dans l’impossibilité de calculer à priori l’effet dynamique d’un poids donné de poudre, et de le comparer à celui qu’on obtient réellement au'moyen des bouches à feu. Soit que l’on considère le vent ou les gaz produits par un combustible, comme des forces motrices, on ne met à profit qu’une partie de la valoin- absolue de ces forces; dans l'artillerie, par ^çraple, l'effet dynamique vraiment Utile est celai du boulet, ou du projectile lancé par l’explosion de la poudre ; néanmoins l’effet dynamique total de la poudre se transmet non-seulement au boulet, mais à la bouche à feu dont elle comprime les parois, et à l’affût qui porte la bouche à feu. Le poids d’un boulet étant donné, il, est manifeste que ton effet dynamique, au moment où il sSrt de la bouche à feu, est le produit de sa masse par la hauteur dont il devrait tomber poup acquérir la vitesse dohitil est animé en cet instant. Les expériences sur la théorie de la poudre ont d’abord eu pour objet de' déterminer cette vitesse, et les premiers essais, couronnés du succès, sont dus à Benjamin Robins (*), auteur des Principes d'arUl-lerie qui parurent à Ix>ndrcs en 1742.

'Lombard, à qui l’on doit la traduction des Principes de Robins commentés par Éuler (Dijon, année 1783), à publié, en 1787, les résultats des expériences fiiites à Âuxonnc en 1786, SUE Je *ir des canons et des obusiers. Dans le même temps 'Ifettoa, pn^MMor à TÉoàle . militaire^ de Wooiwich, a appliqué la méthode de RoUns et^Arcy à -des pièces de canon d’un plus fort calibre, et le résultat de ses expériences, faites pendant les années 1783 à 1786, a été traduit et publié en i8oa, par M. de Villantroys, officier supérieur d’artillerie. Ce savant traducteur avait remarqué la conformité parfaite des résultats trouvés par Hutton, avec ceux obtenus plus en petit par Robins et d’Arcy, et il avait conclu queslns aucun doute la même conformité existerait dans des essais fiiits plus en grand; ce qui est vérifié par les nouvelles expériences, de MM. Hutton et Grégory, faites par le premier pendant les trois années 1787 à ^yqt , et par

(*) Né à Bath, comté Sommersrt, en 1707, et morC en i75o aux Indea orientales, imtplissani les fonctions d*ingétiieur général de la Compagnie.

DES MACHINES. agg

le second en 1817. Le résultat île ces expériences sur un moteur qui,/ait époque dans Tlustoire de la civilisation intéresse un assez grand nombre d'ingénieurs, pour trouver place dans un ouvrage destiné à faire connaître les applications principales de la science du mécanicien.

Mais avant de rendre compte des recherches de MM. Hutton et Grégory, je dois rappeler l'objet qu’on s’est proposé dans les premières expériences faites à Woohsich en 1783 et 1786; elles avaient pour but principal de déterminer :

I? Les vitesses que les boulets reçoivent de charges égaies de poudre dans -les pièces du même poids et du même calibre, mais de longueurs différentes;

a” Les vitesses produites par différentes charges de poudre, le poids etla longueur des pièces étant les mêmes;

3" I.A plus grande vitesse que l’on peut obtenir des différentes longneurs des pièces, en augmentant les charges autant que la résisto|Mje des pièces p>eut le permettre ;

4® Les effets résultant des variations dans le poids des pièces, tout le reste étant le même;

5” Les renfoncemens des boulets dans les bois; •

6» Les portées des boulets et lcuns.durées, pour les comparer avec leurs vitesses initiales, et en conclure la résistance du milieu;

7* Les effets résultant.:

Des bouchons ; des différens degrés de force dans le refoulement; des différentes quantités de vent (du boulet); des différentes positions de la lumière, des chambres, des tourillons, et de tous les autres objets relatifs au service de l'artillerie.

De la nature des expériencès de Hutton^ et des Machines qui ont été

employées,

379. La plupart des effets dont on vient de fciire l’énumération dépendent de la vitesse avec laquelle le boulet sort de la bouche de la pièce. L objet essentiel des expériences doit donc être de découvrir cette vitesse dans tous les cas, et particulièrement dans ceux qui se rencontrent le plus communément dans la pratique de l’Artillerie; cette vitesse est fort grande, puisqu elle va au-delà de 600 mètres par seconde. Pour l’estimer convenablement fil faut commencer par la ramener à être dans une proportion connue avec une autre beaucoup moindre. On conçoit que cela peut se faire

3oo • TRAITÉ

en supposant que le boulet projeté avec une grande vitesse frappe ([uelque objet très-pesant, comme un gros bloc de bois, duquel il ne rebondisse point, de sorte qu’après le choc ils continuent leur marche tous deux ensemble avec une vitesse commune. Il est clair qu’en donnant au corps frappé une masse assez considérable, on peut réduire la vitesse primitive (In Ijoulet en toute proportion , et à une vitesse telle, qu’on puisse la mesurer commodément. On saij, cm effet, qu’alors la vitesse avec laquelle le boulet et le bloc de bois se meuvent ensemble, est à la vitesse du boulet avant te choc, comme la masse du boulet est à celle du boulet et du bloc réunis. On peut, par ce moyen, réduire des vitesses de 5oo mètres, à'd’aui très cf’un ou deux mètres par seconde : en mesurant ces dernières par des moyens convenables, et les multipliant par le rapport des masses réunies (lu boulet et du bloc à celle du boulet, on trouve les vitesses du boulet avant et aii moment dxi clioc.

380. Cesjîtosses réduites peuvent se mesurer facilement par un moyen simple et i^^nieux, imaginé par Robins. Au lieu de laisser le bloc de bois frappé par le boulet se mouvoir librement dans la direction du mouvement du Imulet, on le suspend comme la lentille du pendule d’une horloge , par irtie forte tige de fer, dont l’extrémité supérieure porte un axe horizontal, .autour duquel il oscille librement loftqii’il est frappé par le boulqfr On voit aisément l’effet de cet appareil. I.e boulet, en frappant le pendule , s’y enfoncera à une certaine profondeur, et le pendule oscillera autour de son axe, en décrivant un arc dont la grandenr dépendra de la force du coup qu’il aura reçu : au moyen de l’arc décrit par le pendule, on peut aisément calculer la vitesse de chacun de ces points : car un corps acquiert la même vitesse en tombant d’une hauteur donnée, soit qu’il descende verticalement otrde toute autre manière de la même hauteur; la longueur de l’arc décrit par le centre d’oscillation du pendule , ainsi que le rayon de cet arc étant donnés, on en connaît le sinus verse, qui est la hauteur verticale à latpielle ce point du pendule s’est élevé. Cette hauteur étant observée , la vitesse que le centre d’oscillation a reçu par le choc, se trouve par les lois connues du mouvement des corps graves de cette vitesse, on conclut celle de tout la pendide, et au moyen de cette dernière vitesse on détermine celle du boulet avant le choc, par le rapport connu des masses du boulet et du pendule. .Un voit que la détermination de la grande vitesse du boulet se réduit à mesurer la grandeur de l’arc décrit par le pendule en vertu du choc.

381, Cet arc péut se mesurer de différentes manières. Dans les expériencer de Uutton, on l’a déterminé en mesiiraut sa corde, qui est

DES MACHINES. 3or

la ligne la plus utile pour le calcul qu’il y a à faire, et cette corde a été mesurée, tantôt au moyen d’un ruban attaché au bas du pendule par une de ses extrémités, et dont le reste glissait au travers d’une Machine imaginée pour cela ; tantôt par la trace qu’une pointe fixée au bas du pendule imprimait dans un arc dont le centre était au milieu de l’axe du pendule, et qui était couvert d’une composition d’une consistance convenable.

Une autre manière de mesurer la vitesse du boulet est d’observer l’arc décrit par le recul du canon que l’on aura suspendu comme le pendule. En chargeant le canon de différens poids, on peut réduire ses oscillatious à des arcs commodes è mesurer. Ijl grandeur de ces arcs dépendra de lu vitesse du l>oulct, ou de la force de la poudre enflammée, l’action et la réaction étant égales et contraires; c’est-à-dire que la vitesse du boulet sera plus grande que celle du centre d’oscillation du canon*, dans le rapport du poids du canon à celui du boulet. Ainsi, en calculant la vitesse du centre d'oscillation du canon par la corde de l’arc décrit par le recul, on trouvera celle du boulet, en faisant la proportion suivante : le poids du boulet est à celui du canon comme la vitesse du canon est à celle du boulet, en supposant que le poids de la poudre ne contribue en rien au recul.

38a. Cette description peut suffire pour donner une idée générale de la nature des expériences à faire pour déterminer la vitesse avec laquelle les boulets sont lancés des pièces de canon par des charges de poudre quelconques; et des principes sur lesquels elles sout fondées. Mais il faut observer qu’indépendammenl du centre d’oscillation et des poids du boulet du pendule et du canon, l’effet du choc dépend aussi de l’emplacement du centre de gravité du pendule et du canon , et du point frappté par le boulet , qui est celui où s’exerce la force qui agit sur le pendule. La grandeur de l’arc d’oscillation dépend de la situation de ces deux points. On trouvera dans l’ouvrage cité, traduit par Villautroys, une description détaillée des Machines dont on a fait usage, et des méthodes que l’on a employées poor tpouver les données, nécessaires au calcul.

On a employé cinq canons du même calibre (5i,3 millimètres). Prenant pour unité ce calibre, la longueur de l'àme pour les cinq pièces était' respectivement

Le poids du boulet est de 453 grammes ( f livre avoir poids);^ les conclusions suivantes se rapportent à ces dira^kfens.

3oa

^ Conclusions des expériences de Hutton , faites pendant les années 1783 ci 1786. - ' ~

1° La vitesse du boulet est comme la racine carrée du poids du boulet, jusqu’à la charge moitié du poids du boulet, et ce rapport meme existerait pour toutes les charges, si les pièces étaient d’une longueur indéfinie. Mais ce rapport diminue à mesure t]ue la charge en nugmenUnt occupe un espace qui se trouve dans un plus grand rapport avec la longueur totale du canon. * '

a* La vitesse du boulet augmente avec la charge jusqu’à un certain terme particulier à chaque canon, passé lequel, si la ciiarge augmente, la vitesse diminue par degré jusqu’au pioint où Tâme de la pièce serait totalement remplie de poudre. Cette charge de plus grande vitesse est d’autant plus forte, que le canon est plus long ; elle n’augmente cependant pas dans la même proportion que la longueur du canon. La portion de l’âme remplie de poudre par ce maximum de charge , est moindre par rapport à la longueur totale du canon , dans les pièces longues que dans les courtes, la portiou remplie étant à peu près en raison réciproque de la racine carrée de la longueur de la portion qui reste vide en avant de la charge.

3‘ La vitesse augmente continuellement à mesure que la longueur du cançn augmente, mais elle ne suit pas le rapport de cette augmentation; ou trouve que les vitesses sont entre elles dans un rapport un peu moindre que celui des racines carrées des longueurs d’âme, et iw peu plus grand que celui de leurs racines cubiques.

4° Les portées augmentent dans un rapport beaucoup moindre que celui des vitesses , et à peu près comme leurs racines carrées , la pièce et l’angle de projection étant les mêmes.

50 Les durées des projections sont à peu près comme ces portées, la pièce et l’angle de projection étant les mêmes.

•' 6“ On n’a point observé de différence dans la vitesse ou la portée, en faisant varier le poids du canon, le degré de force dans le refoulement, et en mettant le feu à divers points de la charge.

7* Une petite augmentation dans le vent (*) du boulet, cause au con-

(*) Oo .TppHIe U diftcrcocc du

au diamèlro do projectile, ^

alibre ou diamètre iotérieur dç la bouche fe»)

DES MACHINES. 3o3

traire une grande perte de vitesse; avec le vent en usage, gui est à jieu près s dn calibre, il ne se perd pas moins de j ou j de la charge; et comme il arrive souvent que les boulets sont encore plus petits, il y a souvent moitié de la poudre perdue.

Expiriences de> Hutlon , pendant les années il 1791, ” .

. De I» vitesse du boulet. " ' • . .

383. On s’est servi d’un canon dît poids de ago livres (*), des dimension? suivantes : diamètre et lon^eur de l’àme a,oa pouces et a8,a pouces.

Dianf^tre des boulets un peu moindre que »,oa pouces, et du poids moyen 16 onces

Le poids des charges de poudre a augmenté depuis a justpi’à 8 onces. La première charge donne au boulet uqc vitesse de 8 à 900 pieds par seconde, et la dernière une. vitesse de 16 à 1800 pieds. C’est pour des vitesses intermédiaires au-delà de 1100 pieds, que, suivant Aobins, la loi de la résistance change, et passe du carré de la vitesse au triple environ ' de ce rapport.

Soit r la résistance de l’air contre un boulet de la vitesse u; ce boulet animé d’une autre viteaée u éprouvera une résistance r, et l’on aura pour des vitesses au-dessous de 1100 pieds par seconde :

r ; r : u ‘, d’où r =

Pour des vitesses au-dessus de 1 100 pieds, la loi des résistances changé^ et l’on a , suivant Robjns , r! = ^. u’, c’est-à-dire trois fois plus grandeque

dans l'hypothèse où l’on aurait j —

384. Pour employer de la poudre d’égale ibree, on a mêlé ensemble delà poudre nouvelle, tirée de trois barils; une certaine quantité de boirlets bien ronds ont été préparés avec soin ; chaque boulet était du poids de 18 onoes (à - d’once près) et son diamètre de a pouces, celui dc.rârae* étant a,oa pouces.

(•) On se servi™ des mesures inglaises , c|uon rapportera tu système. mètriqoé, ptr les données suivantes : 1 livre vaut 4iî,44 grammes. tMce vaut ^8,34 gramines. 1 pied vais» 3o4,;86 ffliUimilres. i pouce vaut aS, 41 millimctiw

3o4 • ' TR.<ITÉ '

T>es charges furent mises , comme dans les expériences des années précédentes, dads des sachets de flanelle, et refoulées dans l'àme de la pièce, de manière qn’elles y occupaient le même espace. ,

On a tiré les boulets contre un pendule du poids de 791 livres, verge de ce pendule comprise; le rayon du centre de gravité dece pendule était de 78,3 pouces, et le nombre de ses oscillations en 10', terme moyen, 4oi. Le tableau suivant contient les résultats moyens des expériences.

Expériences de Vannée 1^37.

Di»t«ncH du caooD m pendule.

de 8 onoct.