TABLEAU ANALOGUE EN MESURES FRANÇAISES
Calcul des vitesses des locomotives avec des charges données.
DE LA VITESSE DES MACHINES. ïôt
On remarque ici , comme nous l’avons dit plus haut, que toute l'influence de la pression se porte sur la limite de charge , mais que son effet est à peu près nul sur la vitesse. Ce résultat est conforme aux principes ; car si la pression nécessaire Sur le piston pour mouvoir la charge est de 46 1b. par pouce carré par exemple, n’est-il pas Vrai que, pourvu que la vapeur soit abondamment fournie â cette pression par la surfoce de chauffe , il importe fort peu qu’elle soit d’abord emmagasinée dans la chaudière à une pression de 75 lb. ou de 65 lb. , ou à tout autre degré ? Il faudra toujours en définitive qu’au moment d’agir , cette vapeur se transforme en vapeur à 46 lb. de pression , et la vitesse dépendra uniquement de la quantité de vapeur à 46 lb. qui aura été fournie par la chaudière. Le petit avantage que nous remarquons ici en faveur d’une plus grande pression , tient seulement à ce que , dans ce cas , le feu dans le foyer est naturellement un peu plus intense ; d’où résulte non pas plus d’eau vaporisée, mais la même quantité, malgré une plus haute pression.
Ces tables font connaître l’effet qu’on peut attendre d’une machine donnée , soit sous le rapport de la vitesse , soit sous celui de la charge ; mais il est entendu que cet effet ne sera produit qu’autant qu’on mettra la machine en mesure d’appliquer tout son pouvoir.
Si, par exemple, au lieu d’activer suffisamment le feu , on le laisse languir , la quantité d’eau vapo-
risée par minute se réduira , et avec elle l’effet de la machine.
Si la machine, au lieu d’ètre en bon état, éprouve des pertes de vapeur par les fuites , soit autour du piston , soit par les fissures de la chaudière ou les soudures des tubes , soit par les boîtes à étoupes , soit ailleurs , il est clair que l’effet sera encore proportionnellement réduit.
Si , en diminuant l’ouverture du régulateur , on ne laisse pénétrer dans le cylindre qu’une portion de la vapeur engendrée , la chaudière continuant d’abord d’en fournir la même quantité, il y en aura nécessairement davantage qui se perdra par les soupapes sans agir sur le piston. Ensuite, dès que la diminution de vapeur lancée dans la cheminée aura calmé le feu , il y aura une moindre vaporisation produite, ce qui réglera par conséquent la vélocité. Ce cas est celui de toutes les petites charges tirées par les machines. On ne laisse jamais la vitesse s’accroître jusqu’à risquer un accident par un mouvement ‘trop rapide du piston ou des autres parties du mécanisme. Quand les machinistes voient que le train courrait trop vite, ils diminuent d’abord l’ouverture du régulateur, et ne font qu’un feu modéré pour maintenir une vitesse raisonnable. Dans toutes les expériences que nous allons citer un peu plus loin , on ne verra qu’une seule fois , comme nous l'avons déjà dit , la vitesse monter à 35 milles ou 56 kilomètres par heure (12 f lieues) ,et c’est la plus grande vitesse
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à laquelle aient encore été soumises les machines , si ce n’est pour un instant très-court.
Dans les tableaux ci-dessus , les limites de charge des machines, avec la pression indiquée, sont fixées, par la nécessité que la résistance sur le piston ne soit pas plus grande que la force qui doit le mouvoir , ainsi qu’il a été dit. Avec cette charge maximum, on voit qu’une machine de 11 pouces , ne travaillant pas au-dessous de 60 lb. de pression effective , aura encore une vitesse de 13 f milles , et une machine de 12 pouces , avec une pression effective de 55 lb. , conservera une vitesse de 12 milles par heure. Ces vitesses sont celles qui auront lieu si la machine travaille dans son état normal , c’està-dire si la soupape est fixée pour la pression de 60 lb. ou de 55 lb. Mais s’il arrive que la soupape ne soit réglée que pour une pression de 50 lb. , par exemple , et que la pression de 60 lb. ne se produise que par un soulèvement extraordinaire de la soupape et à force de vapeur perdue , c’est-à-dire par le seul motif que la vapeur au-dessus de 50 lb. ne peut s’échapper aussi vite qu’elle se produit , alors il est clair que , quoique la force de vaporisation de la chaudière reste la même , la partie effective de cette force sera considérablement réduite , et avec elle se réduira la vitesse. C’est par ce motif que nous verrons dans les expériences la vitesse baisser quelquefois jusqu’à 2 ou 3 milles par heure. Mais qu’on observe alors l’état de la soupape. On verra la pression élevée ne se pro-
duire qu’à forcé de perté dé vaperif f et i] sera facile, par le soulèvement dé la sOupâpe, de se rendre Compte de là diminution de Vitesse.
Dans ces cas de charge maximum , il est évident que la vapeur se dépensera par le cylindre à la même pression qu’elle se produit dans la chaudière , et que la vitesse du piston ne sera autre que la Vitesse de formation de cette vapeur. Ce fait a été prouvé d’une manière générale dans le 5 2 de cet article. On peut le vérifier ici , en calculant à quelle vitesse la vapeur formée par minute, en vertu de la force de vaporisation , traverserait les Cylindres sans aucune altération ou réduction dé pression. On trouvera précisément pour les machines les vitesses que contient le tableau. Cela prouve que dans le cas où la machine ne marche qu’à cette vitesse , la pression dans le cylindre est lâ même que dans la chaudière.
Ces cas de charge limitée sont ceux qui nous ont servi à la détermination du frottement de la machine chargée , et l’on voit ici .justifié le principe dont nous nous sommes alors servis , que dans le cas où la vitesse de la machine était inférieure à 12 milles par heure , la pression de la vapeur dans le cylindre était la même que dans la chaudière.
Enfin, il reste à dire qu’il y a toujours dans les machines une petite perte que nous n’avons pas Introduite dans le calcul: c’est celle de la vapeur qui remplit à chaque coup de piston les passages qui mènent des tiroirs aux cylindrés. Il serait fa-
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cile d’en tenir compte d’après les mesures prises sur chaque machine , du diamètre et de la longueur de ces conduits ; mais cette perte est très-minime , et compliquerait le calcul sans avantage.
§ 6. Expériences sur la vitesse et la charge des machines.
Comme vérification des formules que nous venons de trouver , et pour qüon puisse d’ailleurs asseoir au besoin des calculs sur des faits matériels j nous allons donner ici une suite d’expériences entreprises par nous dans le but de connaître les vitesses auxquelles les machines conduisent différentes charges avec différentes pressions de la vapeur , dans leuf service ordinaire et régulier.
Ces expériences furent faites sur le railway de Liverpool à Manchester , dont voici la section, telle qu’elle résulte d’un nivellement fait , au mois d’août 1833 , par M. Dixon , ingénieur de la compagnie. Nous ne donnons que la partie parcourue par les locomotives. Il y a en outre , sous la ville de Liverpool , trois passages souterrains , servis pâr des machines à vapeur stationnaires.
Le railway partant de la station à Liverpool, jusqu’à celle de Manchester , parcourt le» distances et pentes suivantes :
mil
0,85 niveau.
8,23 descente.
1,47 montée .
1,87 niveau.
1,39 descente.
2,41 descente.
0,60 descente.
5,62 montée .
4,56 montée .
29,48 milles.
ÏÔ94
D’après ces inclinaisons diverses , on voit que le même train offre des résistances variées suivant le point de la route où il se trouve , parce que la gravité de la masse totale en mouvement devient un allégement dans les descentes et un obstacle additionnel dans les montées.
Il en résulte qu’un train de 100 tonnes offre sur le niveau une résistance de 800 lb., outre le frottement propre de la machine j et que ce même train , s’il est par exemple tiré par une machine du poids de 1 0 tonnes , offre en arrivant à la montée à ~ une résistance de 3366 livres , qui ,
DE LA VITESSE DES MACHINES
sur niveau , serait la résistance d’un train de 421 tonnes.
En effet , en observant qu’une tonne vaut 2240'*’, on trouvera alors pour la résistance :
100x8» = 800», résistance due au frottement.
— = 2553», résistance due a la gravite du tram sur
un plan incliné à
233», résistance pareille due à la gravité de
la machine.
3366», résistance totale , non compris le frottement propre à la machine , équivalente à celle d’une charge de
— — = 421 tonnes sur niveau.
C’est de cette manière que nous avons calculé la charge réelle de la machine , sur les diverses pentes qu’elle parcourt dans sa route.
La colonne suivante indique la pression dans la chaudière , d’abord exprimée par l’état de la balance et ensuite par son équivalent au manomètre. Ainsi, quand la balance, fixée à 57 , s’élevait par le soufflement jusqu’à 58, nous avons écrit 57.. .58; et comme , pour Atlas par exemple , cet état de la balance correspond à une pression effective au
as* ÇRAP1TBÏ ÇIKQÇIÈME,
manomètre de 01 lh, , nous avons écrit 57. ..58
=61 lb.
Enfin, nous avons tenu note de letat du régulateur j mais nous devons ajouter que, la poignée du régulateur de ces machines ne tournant pas sur un cercle gradué , comme il serait bien mieux de le faire, nous n’avons pu inscrire le degré d’ouverture de ce régulateur que par estimation à la vue.
Les vitesses ont été soigneusement prises en inscrivant en minutes et quarts de minute l’heure du passage devant chaque quart de mille de la route. Ces quarts de mille sont marqués par des bornes numérotées. Au même instant nous prenions la pression dans la chaudière, sur la balance de la soupape.
Le poids des wagons a été pris exactement en tonnes , quintaux , quarts de quintal et livres. Les convois d’approvisionnement n’ont pas été pesés ; mais on les a portés à leur poids moyen qui est de 5 tonnes j quand on reprend do l’eau en chemin , et de 5 tonnes seulement dans le cas contraire. Les diligences contenant des voyageurs n’ont pu être pesées , le service du railway s’opposant à ce délai; mais on a porté ici leur poids moyen, ainsi qui celui des voitures particulières et des traîneaux.
On a noté l’état du temps , parce qu’on sait qu’un vent debout et surtout un vent latéral , qui presse le men tonne t des roues contre les rails , accroît la
DE LA VITESSE DES «ECHINES. 859
résistance du train. Enfin, on a mentionné l’état 4# température de l’eau dans le convoi , pour qu’on puisse juger l’influence de cette circonstance , et l’on a donné la date de chacune des expériences comme point de vérification.
Expériences sur la vitesse
DE LA VITESSE DES MACHINES. 241
et la charge des machines.
VITUK en milles par heure.
PBESSIO*
effective dans la chaudière en livres par pouce carre, d’après l’état
de la balance.
ÉTAT
du
régulateur.
OBSERVATIONS
La machine a etc aidée aur le plan ■cliné 1 ' par 3 machine, à ey lin -
La machine a été aidée sur le plan tlioé à ~ par 2 machine, à cylin-; lire, de 11 pouces de diamôtié. — '
La machine a été aidée aur le plan cliné i par une machine à cylindres de 11 pouces de diamètre. — 1 Dana le train il y avait un eaaieu de tsagon fumant pour être trop serré. — Temps beau et calme. — Eau très chaude dana le cooroi.
Expériences sur la vitesse
date de l'expérience , et désignation de la machine et
de sa charge.
PEKTB
de la route.
CBAROt
de !>
machine rapportée an ni? et*.
17 Juillet, Atlas, de Manchester à Liverpool,
tonnes»
en 1 * 26'... avec 8 wagons vides et
descente. . ~j-,
3 chargés .... 22(,45
descente. .
délais 3' convoi. ...
montée . . 7 -fj
jA 29» 27', 45
montée . . y®
23 juillet, Atlas, de Liverpool à Manchester,
en 3* 2'... avec 40 wagons . 190',
niveau
délais 15' convoi .... S', 5
descente. . — jj
descente. . yjj
montée . . Ti'^ï
montée . . jVrï
23 juillet, Atlas, de Manchester à Liverpool ,
avec 8 wagons. 33', 90
montée . . —
convoi S',5
31 juillet, Atlas, de Liverpool à Manchester
en 1* 44'... avec 14 wagons. 61', 6£
niveau
délais 5T convoi. ■ • 5 '
descente. . —y
montée . . jfc
montée . . j-j-
DE LA VITESSE DES MACHINES
et la charge des machines.
PHESSION
ÉTAT
VIT1IIX
effective dan* U chaudiér
par
heure.
en livre* par pouco carré , d'après l'état
du
OBSERVATIONS
de la balance.
régulateur.
millea.
Ib.
La machine a monté seule le plan
incliné i -l. Sur le reste do la
route la machine a conduit 2 wagons
de plus. — Temps beau et calme° — Lau très-chaude dans le convoi.
La machine a été aidée sur le plan
incliné à ~ par 4 machines, 3 à cylindres de 11 pouces et 1 il cylindres de 14 pouces. — Temps beau et calme. — Eau froide dans le convoi.
Temps calme.
La machine a gravi le plan inclimj
i y # tTec son tr ** n en ^ k*** "“I
Temps beau et calme.
Dans cette expérience on a vayid es pressions 1 dessein. — Snr le délai!
otal il y a eu 26' pour une cipériencej
Expériences sur la vitesse
