II

8"8 M0TEIIB&^ VAPEUR.

& la partie inférieure, par un robinelX, terminé par un taraudagc à l'aide duquel

on monte l'inslrument sur le coiiTcrcle ou le fond du cjKnJre à Ta|>eur aouniis à

l'expérience.

Cet appareil se trouvant en eBet disposé comme il vienl d'être dît, tant qnt le. robinet C reste fermé, le piston B, dont le dessus communique librement avec , l'atmosphère, est en équilibre de pression et reste immobile ainsi ^pe le ressort qui entoure sa lige; mais aussilAl que l'on élablit la communication entre le cylindre de la machine et celui de l'indicateur, en ouvrant le robinet C, la pression qui règne dans le cylindre à vapeur vient s'établir au-dessous du pelil pi»-' ton B, et suivant que c«lte pression cet supérieure ou.inrérieure à cctile de l'atmosphère, le pislon B est repoussé en comprimant Je ressort, ou rentre dans le cylindre en faisant, au contraire, céder ce ressort h l'exlensioh. Si le ressort est construit de façon h rendre ses flexions proportionnelles aux Pi ,35 efforis différents qu'il supporte, la tige du piston

^j étant munie d'un index qui correspond à une échelle divisée en parlics égales, on comprend que le déplacement de celle tige fera connaître, comme le fcrnît un manomètre, l'élit de la pression dans le cy^ndre, tes flexions du ressort ayant été. mesurées d'avance, et sachant, par conséquent, qu'une division de l'échelle correspond à un certain effort par unité de surface du pelil pislon B.

Celle fonclion, à laquelle se réduisait, dans l'origine, l'indicateur de Wall, fui modifiée de la façon la plus heureuse par l'adjonction d'un enregistreur, appelé curvo-lrace, et dont l'invention est attribuée à un Anglais nommé Ficld.

Celte disposition additionnelle, qui est celle indiquée sur^Qg. 18S, consistait' dans un cadre 4ixe D, solidaire de l'instrument, et dans lequel se plaçait une planchelle mobile E, disposée de façon h recevoir un mouvement de transport horizonlal dans le cadre D. La mobilité de celte planchetic était produite au moyen d'une cordelette b passant s.ur une poulie montée sur le cadre, cl dont l'autre extrémité se rallachait à un point convenablement choisi sur l'une des pièces de la machine animée d'un mouvement alternatif. Par conséquent, pendant l'une des pulsations ■impies du pistou, la planchette était tirée vers l'une des exlrémilés du cadre, et .pendaifl la pulsalion auivante, cUp se trouvait rappelée vers l'anlrc bout par un poids c suspendu à une seconde cordeletie d, disposée comme la précédente.

En somme, la planchette élait animée du même mouvemeni allernatif que le pislon moleur, mais en accomplissant une course plus faible, limitée h environ IS cwilimètre^ suivant la position du point d'utlache d« la corde b que l'on prenait ordinairement sur le balancier ou le paraUcli^ramme d& ta machine.

APPAREILS D*CXPËRIMENTATIO.N. 879

n eâtiacilc maintenant de comprendre les effets combinés des mouvcnienis de la planchette et de la tige du piston B. .

Cette planchette étant recouverte d'une feuille de papier^ et la tige du piston munie à son extrémité d'nn porte-<;rayon e, avec un ressort qui le maintient en contact avec le papier, ce dernier reçoit une trace dont nous allons examiner les propriétés.

Si l'ensemble restait complètement immobile, le crayon ne donnerai) qu'un point ; *

Si la planchette est immobile et que le piston se déplace , le crayon trace une droite verticale;

Si la planchette se meut et que le piston soit au contraire immobile» le crayon décrit une droite horizontale;

Enfin si les deux organes se meuvent ensemble, le crayon trace une courbe ou des droites obliques, suivant la relation des vitesses. De plus, si les mouvements de Tun et de l'autre sont pareils pour chaque évolution complète du piston moteur, te crayon Repassera toujours sur la même trace, dont le caractère général sera une figure curviligne fermée, résultant du mouvement alternatif même delà planchette.

Pour se rendre compte exactement de la nature indicative de cette trace, dont une image est donnée sur la vignette (fig. 185), il faut suivre l'action de la vapeur sur le piston et le mouvement qu'il en reçoit.

Admettons que le piston moteur soit au commencement de sa course et que le robinet de l'indicateur n'ait pas encore été ouvert, cet instrument sera à l'état neutre; son piston étant en équilibre avec la pression (itdfiosphérique, si Ton faisait marcher la planchette, le crayon tracerait une droite horizontale qui exprimerait, en effet, le degré atmosphérique de l'échelle des pressions, et, en la supposant tracée, elle va devenir le zéro des pressions successives accusées par l'indicateur.

Si maintenant on ouvre simultanément le robinet de l'indicateur et l'introduction de la vapeur dans le cylindre, la pression, que nous supposons plus élevée qu'une atmosphère, repousse très-rapidement le piston de l'indicateur et le mouvement de la planchette commence en même temps que celui du piston de la machine. Comme ce dernier mouvement est dans la période de la plus faible vitesse rectiligne, tandis que le piston de l'indicateur s'est mis presque instantanément en équilibre avec la pression, il en résulte que le crayon a tracé une droite presque verticale, et se maintient ensuite à une hauteur qui, mesurée au-dessus de )§, ligne atmosphérique, correspond à l'excès môme de la pression de la vapeur sur 1 atmosphère.

Le piston continuant de s'avancer ainsi que la planchette, si la pression intérieure n'augmente pas, ce qui a ordinairement lieu, mais reste néanmoins fixe, le crayon trace une partie de ligne droite horizontale, et, si la détente était nulle, cette horizontalité devrait se maintenir pendant toute la durée de l'introduction.

I^ piston moteur s'approchanf de la fin de sa course, le tiroir ouvre à l'échappement, ainsi qu'on le sait, un peu avant la fin. La pression venant à diminuer le piston derUidicateur baisse de suite, et le crayon, décrivant une courbe plus ou moins

MO HOTEURS A VAPEUR.

rapide, retient k la baatear qui correspond à la contre-preasion due au milieu (l'échappement; si c'est l'almocphère, il revient à la bailleur de son point de départ de loul i l'heure, c'esi-à-dire à la ligne atmosphérique ; mais si c'est ua condenseur, il s'abaisse au-dessous de celle ligue, el, suivanl la constance plue ou moins réelle de cette contre-pression, revient, par une ligne plos ou moins différente d'une droite horizontale, vers la droite ferlicale qu'il a décrite au moment de l'introdoclion. Un nouveau coup de piston commentant, le crayon s'élève, et, avaut d'atteindre la hauteur de presnion maximum, rencontre la ligne atmosphérique et ferme enfin la courbe.

Inultle de répéter qu'en continuant le crayon va décrire une série de pareilles courbes, qui se superposeraient complètement avec la précédente, si la réglemenlation de la machine était assez parfaite pour que tous les coups de piston tussent dans des conditions identiques.

La courbe, ou diagramme, dont on vient de suivre la formation pas à pas, est relative au jeu de la vapeur tf un seul côté du piston; et comme il est précisément du plus grand intérêt de comparer lea effets de la réglementation sur les deux, il faudrait que deux appareils semblables fussent appliqués en même temps aux extrémités du cylindre, afin de comparer ensuite les deux courbes obtenues. Mais ou peut également n'employer qu'un seul instrument, à condition de le faire communiquer ultemalivement avec les deux bouls du cylindre; les courbes ainsi obtenues se croisent comme nous en donnons des exemples plus loin.

Avant de nous livrer à l'examen des courbes diffcrenles que l'on obtient ainsi , nous allons dire quelques mois des perfeclionnemenls apportés à l'appareil lui-mèmo, et de la forme sous laquelle il est employé aujourd'hui. La iïg. 186 représente un indicaleur de Wall avec la disposition spéciale qui lui a été donnée plus tard par un ingénieur anglais, M. Macnaught.

La différence essentielle par laquelle cet appareil se dislingue du précédent est dans l'applicalion d'un tambour mobile D, autour duquel s'enroule le papier destiné à recevoir la trace de l'index e, qui se meut suivant les flexions du ressort.

Ce tambour, qui esl formé d'une lame métallique tournée cylindrique très-exactement, est monté sur une tige verticale lixée sur une pluline qui fait corps avec le tube principal A, el peut lourner sur cette tige comme centre; il est lerminé h la parlie inférieure par une poulie à gorge sur laquelle est enroulée un fil ti qui remplit le même oflicc que dans te premier appareil, et dont l'extrémité opposée doit être rallachée au mécanisme de la machine ; une pelile poulie de renvoi a esl nécessaire pour transformer sa direction. Comme ce tambour doit être animé, ainsi que la planchette de l'autre appareil ,

APPAREILS D'EXPÉRIMENTATION. 8gi

d'un monvement alternatif, le fil lui transmet^ par traction, là première période de ce mouTement, et un ressort en spirale, monté dans son intérieur, le ramène et lui fait accomplir la période de retour, comme te contre-poids de l'instrument primitif.

Le tube A est divisé intérieurement en deux parties dont celle inférieure est le cylindre qui renferme le piston, et Tautre contient le ressort qui, entourant la tige, s'appuie d'un bout sur une emt>a8e qu'elle porte et de l'autre conirc le fond du tube A» Celte môme embase est munie d'une petite tij^e qui traverse la rainure pratiquée dans le tube et porte extérieurement Tindex e qui is'y trouve monté par articulation, avec ressort de pression, de façon à maintenir le crayon en contact doxAX avec la bande de papier. L'extrémité opposée de l'index forme aussi une flèche indicative qui cprrespond à une échelle tracée sur le cylindre, et dont les degrés .correspondent aux pressions transmises au piston et équilibrées par la flexion du ressort.

L'appareil est du reste muni, comme le premier, d'un robinet avec partie taraudée pour se fixer sii^r le couvercle du cylindre.

Pour faire fonctionner cet instrument on entoure le tambour D d'une bande de papier, contre lequel elle est retenue simplement par deux lames de ressort c qui en pincent les extrémités; puis on attache le fil au mécanisme de la machine en un point tel que l'amplitude du mouvement circulaire communique au tambour soit égale i»^ la partie de sa circonférence restée disponible pour recevoir la trace sur la bande de papier. Mettant ensuite l'appareil en rapport avec le cylindre, on opère ainsi qu'on Ta expliqué précédemment et le résultat en est le même.

Cet appareil a, comme le premier, l'inconvénient de ne donner qu'une courbe et de tennitier son indication en un lourde la machine, car si Ton continuait on obtiendrait des courbes qui se superposent et s'embrouillent de façon qu'il faut réellement changer autant de fois le papier que l'on désire faire d'épreuves nettes. Ce changement se Diit en isolant l'appareil de la machine, qui doit continuer sa marche; on ferme d'abord le robinet de communication et on interrompt ensuite la transmission par le fil. Les appareils perfectionnés de M. Garnier sont disposés de façon à rendre ces opérations faciles.

C'est en considération de ce fait que M. le général JMorin, si expert en ce genre de recherches, a construit un appareil dans lequel la bande de papier est sans fin et reçoit un mouvement continu qui lut est encore communiqué parla machine même, de façon que leurs vitesses respeclives restent J)ien proportionnelles. On obtient, au moyen de cet ingénieux instrument, une courbe continue correspondant à une durée de marche aussi prolongée qu'il est nécessaire.

Néanmoins, M. Morin lui-même fait observer que cet appareil, très-utile, si ce n'est indispensable, pour des observations scientifiques, conviendrait difficilement, à cause de son importance comme volume et comme installation, pour les épreuves ordinaires de recette, dans lequel cas l'indicateur simple donne des résultats suffisants.

C'est en efTet Tindicalcur, dit de Watt, augmenté de quelques perfectionnements.

^m . KOTEURS A VAPEU&.

qui est appliqué journeUemcnt et dont l'emploi flpfure principokmeat dans l0i épreuves de recette des macliides marines commandées par le gouvernement.

L'indicateur employé par les ingénieurs de la marine porte le nom du cMislrocleur, M. Garnier, qui , comme nous l'avons dit , lui a apporté de très-importantes modifications. L'une des plus remarquables courte dans l'emiUoi de deux ressorts, jtu lieu d'un seul^ qui entourent la tige du piston et se trouvent places de chaque côté de son embase; il en résulte que ces deux ressorts ne résistentrqu'à des efTorts

de compression et donnent des indications plus exactes.

Lorsqu'on expérimente au moyen de l'indicateur^ comme aTec le frein de Prony, il est indispensable de compter avec exactitude le nombre de tours de la machine afin de pouvoir rapporter le travail développé à l'unité de temps, ce qui constitue la base de la puissance nominale ou spécifique de la machine. Faute de mieux, on em{iIoie pour cela la montre à secondes» procédé qui peut suffire néanmoins pour une expérience au frein dont le régime se maintient pendant un temps asses prolongé. Mais avec l'indicateur, dont les données sont intermittentes et correspondent diacnne à un temps très-court, il faut pouvoir déterminer, non pas la vitesse moyenne de la machine. prise sur une marche de quelque durée^ mais pour ainsi dire la durée exacte de chaque expérience.

Dans un cas comme dans l'autre, il n'y a rien de mieux que d'appliquer un compteur de tours, appareil qui a le mérite d'enregistrer avec exactitude le nombre de tours d'une machine pendant un temps très-long, sans autre préoccupation de la part de l'opérateur que de le bien installer.

S'il s'agit, par exemple, d'une épreuve au frein, on note exactement l'heure au commencement de Texpérience, et on laisse marcher le compteur; puis, si l'on veut la prolonger, même plusieurs heures, on relève à la fois» en arrêtant, l'heure et le nombre total des tours accusé par cet instrument ; divi^nt ce nombre par le temps, c'est-à-dire par le nombre total de minutes (durée de l'expérieRce) on a la moyenne exacte de la vitesse par minute prise pour unité.

A regard de l'emploi de l'indicateur, on relève un diagramme à intervalle de temp^déterminé, soit de cinq en cinq minutes ou de quart d'heure en quart d'heure, et à chaque expérience on note les indications du compteur. On arrive ainsi à connaître la vitesse moyenne qui correspond à chaque opération, de façon à en déduire ensuite une moyenne générale des vitesses et des quantités de travail.

Notre intention n'est pas d'entrer dans tous les détails de ces opérations ni de ceux des instruments ii l'aide desquels elles s'effectuent; nous renvoyons pour cela aux traités spéciaux, et principalement aux ouvrages de M. le générdl Morin (1).

On y trouve également la description d'un ingénieux appareil appelé ptanimhtre, qui permet d'effectuer très-rapidement la quadrature des diagrammes obtenus avec l'indicateur et dont la surface exprime proportionnellement, comme nous allons le démontrer, la quantité de travail développée pendant la durée de l'expérience.

(1) La plupart des inistramenU de ce genre se trouvent aussi décrits, avec les applications, dans le recueil La Publicalion industrUlle^ tomes m" et vi'.

EXAMEN DES DU6RÀMME8 FOURNIS PAR l'iNDICATEUR

Nous désirons maintenant faire connaître, en principe, la nature des diagrammes que Ton obtient avec les principaux systèmes de machines à vapeur, et indiquer les conséquences que l'on en tire, ainsi que les notions relatives à leur, évaluation numérique. Nous entendons par principaux systèmes :

^^ Les machines sans détente ni condensatiim ;

2® Les machines avec détente sans condensation;

3® Les machines à détente et à condensation ;

4^ Et les machines à deux cylindres du système de Woolf.

Machines sans détente m condensation. — Avec les machines réglées sur ce régime la pression de la vapeur est nécessairement plus élevée que i atmosphère, et la contre-pression atteint ce chiffre, au minimum, puisque Ton sait que, suivanila réglementation plus ou moins parfaite du tiroir et la section plus ou moins libre des passages, Téchappement peut être grevé de résistances additionnelles, ce qui arrive du reste indubitablement, mais avec plus ou moins d'intensité, suivant le degré de perfecl^ion du fonctionnement.

Appliquant l'indicateur à une telle machine et connaissant sa marche, on peut prévoir d'avance la forme du diagramme à obtenir.

L'index partant du point où il correspond à la pression atmosphérique ^ève de suite à celle de la vapeur introduite, et^ puisqu'il n'y a pas de détente, le crayon, conservant celte hauteur pendant toute la course, trace une parallèle à la ligne de l'atmosphère, que nous appellerons le zéro de Vindicateur et du diagrtnnme. La course terminée et l'échappement ouvert, l'index doit redescendre brusquement et reviendrait juste au zéro s'il n'y avait pas de résistance accidentelle ajoutée à celle même de l'atmosphère où se fait l'échappement. Comme nous deyons compter sur une augmentalipn quelconque, si faible qu'elle soit, nous dirons que le.crayoïl, ou style, tracera, pendant le retour du piston, une ligne parallèle h celle du zéro, mais un peu au-dessus, puisque le piston de l'indicateur supporte, comme celui de la machine, une pression un peu plus élevée que 1 atmosphère.

En somme, le diagramme ainsi obtenu serait un véritable rectangle, si les choses se passaient comme nous venons de le supposer, c'est-à-dire si les changements de pressions avaient lieu instantanément et avec toute la rigueur mathématique.

Il n'en est pas ainsi, puisque le tiroir qui livre le passage a une marche progressive, elle véritable diagramme obtenu est une figure à peu près rectangulaire avec les angles arrondis,

La fig. 187 représente la forme des deux diagrammes que l'on obtiendrait en opérant sur les deux bouts du cylindre d'une machine sans détente ni condensation parfaitement réglée, mais possédant de l'avance à rinlroduction et à la sortie.

Admettant, pour l'instant, que la réglementation est parfaitement symétrique

des deux cdiés du |iislon, ces deux diagrammes seraient semblables, mais louroét en sens inverse. Prenons celui qui correspond, suivant la désignation babîluelle, au-demu dapiilmt, pour eti examiner la structure.

La ligne at représentant le zéro de l'inslrumenl et la vapeur étasl à 4 atmosphères dans la chaudière, si le piston est prêt & descendre et le robinet de l'indicalenr oaverl, comme il y a de l'avance, la vapeur a dû établir sa pression et le slyle B*çst élevé en A, c'est-à-dire à la hauteur qui correspond à la flexion du ressort de rin^mnienl pour 3 atmosphères en plus de la pression extérieure.

Le piston se mettant en marche, et avec lui la bande de papier, le stvle doit tracer une parallèle i al, tant que dure l'admission.

Mais avant que la course soit terminée, cette admission cesse, puisqu'il y a avance & l'échappement, et si ce moment est en B, h partir de Ib le style s'abaisse aussi rapidement que le tiroir livre passage à la sortie, et enfin le minimum de contre-

Fig. 1S7.

pression doit être presque atteint, si lu fonctionnement est l>oi}, lorsque le pistoa repart en sens inverse.

ComEiiiï nous admettons ici, ce qui ne peut guère être évité, qu'il existe une certaine résistance en plus de la pression extérieure, le style trace, pendant le retour du piston et à partir de C, une li^ne au-dessus de celle al, mais à peu de distance et parallèle, si l'échappement se fait régulièrement.

Maintenant., comme il y a avance ù l'introduction, si c'est en D que le tiroir commence à démasquer l'oriflcc, la pression se relève, et ûnalenient le style décrit une courbe ascendante rapide, indiquant que'la pression s'est établie de nouveau complètement sur le piston avant qu'il n'ait recommencé le parcours suivant. ■,

Cet aperçu géoérui permet de faire apprécier tout le parti que l'on tire déjà d'une semblable opération pour juger la réglementation d'une distribution de va|>euret

apprendre ti cm fonctions s'eflecliteni dans les mêmes conditions pour le» denx côlés du cylindre. Il est iinporlant d'ajouter que Ton peut se croire dans de bonnes conditions, sans atteindre à cette régularité des tracés précédents qui ne résultent pas U*un essai direct. Cependant on peut voir, dans les ouvrages de M. Morin, qudqucs diagrammes qui sont d'une régularité vnitment remarquable.

Mais la plupart du temps on n*arrive pas à ce résultat pour des causes d'irrégularités atlribuables à la machine et môme à Tinstniment. Souvent les lignes tracées par le crayon présentent des ondulations qui résultent en etkl du fonctionnement imparfait de Tappareil, et que l'on peut néanmoins rectifier en y substituant des lignes moyennes régulières que l'on adopte pour la forme réelle du diagramme. Avec les machines à grande vitesse et à haute pression, le pistan de Tindicateur reçoit des impulsions violentes qui rendent les flexions tlu ressort inconstantes, de façon qu'il est souvent diflRcile d'obtenir des traces assez correctes poor en déduire un résultat sur lequel on puisse compter.

Voyons maintenant la marche à suivre pour calculer les quantités de travail accnsécs par ces diagrammes. '

Si l'on trace au-dessous de la ligne ^at une panfllète cd h la distance qui correspond à la flexion du. ressort pouY 1 atmosphère, et que l'on considère ce rectangle encadrant la figure A BCD, et qui a cd pour base et cA pour hauteur, on en déduit que le travail absolu de la vapeur, pour ce coup simple de A en 6, abstraction faite (le toute perte ou contre-pression, est proportionnel à la surface de ce rectangle, dont la hauteur c A représente en effet la pression 4 atmosphères, de la vapeur, et la base cd la course du piston h une certaine échelle réduite.

Opérant de même pour le diagramme du coup complém«alaire, on dirait que le travail théorique de la vapeur, par coup double de piston, est représenté par la somme de ces denx rectangles.

Mais tandis que la vapeur travaille acHvwient de A çn B, admission en dessw^ elle éprouve la contre-pression inférieure cpiî, dans le second diagramme, est repré* sentée par la- partie hachée N'; réciproquenent, pemiaat l'admission en dessous,, de A' en B', il règne la conirc-pression du dessus repréaeatée de même par N du pne«< mier diagramme.

Par conséquent, si Ton tient compte encore des parties de Ja tnuSàce de œsideiix rofilangles: qui se trouvent en dehors des figures ABCDet A'B'C^iy, et qui ntàw^ qvent des quantiiés de travail nuUes, par suite de la dépression qui se mairifesle! à l'ouverture et à la fermeture des orifices, il ne reste de travail positif ou utile qua: cehii représenté par la superficie même des deux Magrammesi

On peut dinc conclure, sans aiirtre opéralion auxiliaire, que*;

La quantité de travail utile développée j^aromnp doubU de piston etiproportioimdk a la

SOMME DBS SOarACES P + F D£S DEUX DlACliaHmSS.

L'évaluation numériqiie de cette quantité n'est plus qu'une question d'échelle que la tare même de l'institunent déteMniae. Pour dcmner uoe idée de oette opératiotiv prenons un exemple.

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'.■^ jovr-i ■ ;••■-.;-» u-^ r.> -"na ;-t wh : r^;->™s^ «aê qaî eonduînimt d'iily:nr» ti wj-^-j^ ï-u. ,ît i".»* «>-■:;• sit-.-st»^ :■»; «t Ar^ p*«ï ««pècis. De quelque t»ç/,« ■:>• :-jR »'i =«'*r.ot. ;>-j:--.i.» «sî mectist ■* por openr a^ec préciàon.

O.wil a Lt <;.*Jrï!..re -vs «î-îk.-», à r;« ■* p-**Je pas de pbnimcire, on (n'^-ra hiff »**z* e* u n>r:r >;.; i.-,? d^ Sir-f.*», po«r b^wUe nous reovoyons

MjwjrrtM « MtiTf. *»'* ci:-'*:c\^tT*:v — Les Boli.^n; précédentes tooI nous pertn*iUi:Af. |>4>v-r D^.i.t'rirKnt en rerne lesdiasramiii» que foo obUenl sur les ma- I hiiit^ Af. rt-4U:uifM\!ilntD Aitl^renle, car s b forme de b court» change, le principe tut K*t U: liiHiiK.

M fi-j. ï*!>(r'-("r.:-V;ntelft type de diazTBmine que Ton obtiendrail sur une machine il lU-UfuU- h'int oiiiileiiMlîftn, les fondions supposées parfaitement régulières.

(,« Unne «( c<irr<fH|>on<lanl encore au léro de l'instnimenl, c'est-à-dire à la presn'iiin iiliii((ii|)li/'ii{(iiL', en (;i:|>rimcfail, comme ci-dessns, l'équivalent de celte pression l'ii fl»sf'in du rcoMtrt, et cA équivaut de même h la pression absolue de la vapeur, Ifflhi qii'flk N'(''lnli)it dans le cylindre à l'origine de la course du pïslon.

I>iiit>qii'll y (I d/;l4tiit<', rtiorizontalilé de la ligne supérieure du diagramme doïl se

APPAItFJLS D'EXPÉRIMENTATION. ÎB7

innintenir seulement pendant la durée île l'admission à pleine vapeur, puis nu point E, choisi ici pour le moment où le tiroir coininencc h nimqiiei- notablement l'orilîce, la pression commence 6 décroître, -et la course s'acitève sous des pressions rapidement décroissantes, dont la courbe EB marque la progression. Oe B en C l'échappement est ouvert et la pression biiisse encore pour se maintenir, comme précédemment, égale, ou un peu supérieure, îi la pression atmosphérique, jusqu'à ce que l'admission soit de nouveau ouverte en D.

Le principe de ce diagramme sera très-bien compris en se reportaut à la courbe théorique (t. i", p. 79) du travail de la détente, laquelle est du reste répétée ici m Xef. Cette dernière figure exprimerait en eflel le travail théorique de la vapeur dont le diagi-amme donné par l'indicateur révèle au contraire l'effet dynamique réel.

On fe rappelle que celte représentation graphique du travail Je la vapeur avec détente est basée sur le principe de la loi de Hariolte (t. l■^ p. 76), que l'emploi de l'in-

dicateur permet ainsi de vérilicr dans son application au travail de la vapeur. C'est principalement h U. Horin que l'on doit les plus sérieux essais exécutés précisément en vue de cette vérification. Les résultats qui en sont publiés dans les Leçom du savant professeur, montrent que la concordance de celle loi avec les efTcts pratiques est assez parfaite pour que l'on puisse l'adopter.

Le fonctionnement et l'utilisation seront donc d'autant meilleurs que ces deux figures, qui se ressemblent, se rapprochent d'une superposilion parfaite.

Il est bien entendu que cela ne peut avoir lieu absolument, car le mécanisme même de la machine s'y oppose. Ainsi, le commencement de la délenle ne peut avoir lieu qu'en vertu du fonctionnemonl de l'organe distributeur, dont l'action a nue durée qui ne peut être nulle; pour interrompre théoriquement l'admission en e, il faut commencer â fermer l'orifice un peu avant pour ne le masquer complètement qu'un peu après, d'où la ^)re38ion décroît avant le moment déterminé et se main- Uent après quelques inslants encore un peu plus élevée que ne l'indique la courbe

tbéoriqtic. Eiiftii, les périodes extrêmes d*ouvérlsre et de fermeture des orilîccs donnent lieu aui mémos observations que pour les diagrammes précédents.

Néanmoins des essais exécutés sur des machines, apparemment très-bien réglées, ont montrà une remarquable coïncidence entra la courbe théorique et le diagramme, tenant compte, Irien entendu, des écarts prévus et inévitables. D'autres fois, au contraire, soit par la mauYaise réglementation, soit à cause <ie la grande vitesse, Tin'égiilarilé du diagramme est telle qu'une comparaison n*est {)lus possible.

A propos d'essais sur les machines à détente, c'est le cas de tenir compte des espaces perdus. ou nuisibles, cnr la vapeur qu'ils renferment produit un certain travail sur lequel on ne comptait pas et dont le diagramme portera nécessairement rindiott; CesLune question dont il a été dit déjà quelques mots (p. 476).

L'évaluation des quantités de travail se fera de même que précédemment; il sera d'ailleurs toujours nécessaire d'obtenir un diagramme pour chaque côté du piston, autant pour tenir compte des différences éventuelles dans les quantités de travail développé que pour vérifier les eiïels directs de la réglementation du tiroir pour une révolution complète de la machine. Nous avpns à fiiire ici une observation importante.

En construisant le diagramme (flg. t88), nous avons évidemment supposé', ce qui dojt être, que la pression à la fin de la détente est encore supérieure à celle de l'atmosphère qui constitue la contre-pression, puisqu'il n'y a point de condeùseur; la quantité de travail utile est doue toujours exprimée par la superticie de la figure A EBGD.

Mais si cette détente» ayant été mal combinée, se terminait par une pression finale moindre que celle de Tatiaosphère, le diagramme présenterait ce caractère -singulier analogue à ce4|iie représente, sur cette même fig. 188, la courbe nouée AE'fD. En effet, tant q^e l'échafipement n'«8t pas ouvert la pression baissera, et la courbe descendra au-dessous du degré ai; mais une fois la communication avec l'atmosphère établie, il est naturel que la pression se relève et devienne, pendant toute la durée de l'échappement, ce qu'elle est dans le premier cas. Par conséquent, la courbe revenant sur elle-mômc croisera en F sa première trace et pourra redevenir ce qu'elle a été déjà supposée.

Avec cette condition de marche, qui n'est pas du reste pratique, la quantité de tnivail utile serait proportionnelle à la surface limitée par AE'FD.

Machines a détente kt condensation. — Dans ces machines, le diagramme aum lefnème caractère que le précédent; la seule différence que l'on y remarque, c'est que la ligne atmosphérique at traverse la courbe, puisque les pressions utiles sont successivement supérieures et inférieures à celles de Tatmosphère, car même dans les machines dites à basse pression la tension initiale de la vapeur est plus élevée que 1 atmosphère.

Nous donnons pour exemple (fig. 189) de ces diagrammes l'un de ceux qui ont été relevés le 5 novembre t8S9 sur l'appareil à vapeur du yacht V Aigle, décrit précédemment; c'est en outre un spécimen de ces diagrammes pris simultanément des deux côtés du pistou avec le même indicateur.

APPAREILS D'EXPÉRIBIKNTATION. «89

Celte Rifure est I» reproduction ainsi exacte que possible, aux 2/3 de grandeiir naturelle, de l'un des quatre diaffrnnitnes pris sur chacun des deux cylindres k vapeur et auquel nous avons ajouté In ligne eorresponduiit au vide parlait, ainsi que l'écIteUe des pressions et des divisions dans te sens di; la course, afin d'en rendre l'eiamen plus facile.

La tare de l'iiulicateur correspondait à des flexions du ressort de 3 centimètres . par atmosphère; la ligne al narque le zéro de l'instrument comme ci-dessus, el

celle cd, trucée àSccnlimètrcs au-dessous, correspondrait à 0 pression, c'est-à-dire au vide parfiiit dans le condenseur.

Pendant ces expériences, dont il a déjà été question (p. 3S7), le nombre de leurs moyen de la machine élait de 35,70 p;ir minute;

Le sillage du bâtiment, 13,83 nœuds;

Lu pression dans le générateur s'est élevée à .130 centimètres de mercure en plus de l'atmosplière, soil, en langage ordinaire.

L'examen des diagrammes indique d'abord que la pression dans les cylindres élait un peu inférieure h celle de la chaudière et qu'elle ne dépassai! pas en moyenne, pendant l'introduction à pleine vapeur, 3"-3S environ.

Onreconnall ensuite p»r la dislance qui sépare )a partie inférieure du diagramme de la ligne cd, de vide parluil, que la conirc-pression s'est maintenue sensiblement Ji l/4d'atmosph6re.

Les effets de lu détente ne se font pas senlir ici d'une façon aussi tranchée que dans la plupart des autres machines; la pression, qui se niainlïenl peu fixe du reste

890 MOTfTCRS A VAPEUR.

dans la période d*introduelion, s'abaisse ensuite plus vivement au milieu de la course où la détente commence, mais néanmoins avec peu de rapidité; Fun des deux coups présente môme une courbe de détente convexe, au lieu de la concavité qui la caractérise ordinairement, et cette différence entre les deux dia^nimmes d*un même coup double est parfaitement constante dans les huit essiiis qui ont été produits dans la durée de cette expérience. Si Ton se reporte à la description et aux dessins de cette machine (pi. 42 et 43), et que l'on examine l'ensemble dû mécanisme ({ui commande le tiroir, on comprend que de pareilles irrégularités, qui n*ont du reste aucun caraclère nuisible h la marche de la machine, sont difficiles à empocher.

Ces courbes montrent au contraire par leur netteté, comme lignes, que la distribution de la vapeur se fait très-normalement, sans ressauts ni contractions brusques; (le plus, si Ton compare les huit diagrammes doubles correspondant à huit coups doubles différents, on est frappé de leur conformité presque complète.

Nou« devons faire remarquer, en passant, une particularité qui se rencontre très-souvent dans les diagrammes recueillis au moyen de l'indicateur; c'est un petit ressaut en x, au commencement de l'introduction, et qui est souvent suivi d-une ou deux ondes, plus ou moins allongées, avant que la pression n*ait acquis son régime constant. Cette légère irrégularité provient du choc reçu par le ressort de l'instrument lorsque la vapeur s'introduit et de ce que, le tiroir ayant de l'avance, le piston n'est pas encore parti.

Nous complétons cet examen des diagrammes pris sur l'appareil de Y Aigle par révaluation de la quantité de travail développé qu'ils accusent.

La quadrature des surfaces de ces deux diagrammes, correspondant à un coup double de l'un des pistons, donne très-sensiblement unesuperflcie totale de :

14324 millimètres carrés.

On se rappelle que les pistons de cet appareil ont l^SOO de diamètre sur 1"900 de course. Par conséquent 1 atmosphère de pression correspond a un effort total par piston égal à :

ZJLlhÈ)! X |k033 = 26286,7 kilogrammes.

D'autre part, 1 atmosphère était représentée sur le diagramme par une ordonnée de 30 millimètres, et la course du piston, qui égale l^O, par une abscisse de 150 millimètres, il s'ensuit que la superficie correspondante, qui égale 4500 millimètres carrés, représente : '

26286^7 X 1"9 = 49844,73 kilogrammètres.

Or, la quadrature totale pour un cpup double étant, comme nous l'avons dit, de 14324 millimètres carrés, elle représente un travail total de :

-^- X 49844,73 = 158661 ,3 kilogrammètres.

Enfin, la vitesse moyenne, pendant lesdilcs expériences, ayant été de 35^7 tours par minute, et le résultat précédent correspondant à 1 cylindre, on trouve pour les deux et en chevaux de 75 kilogrammètres :

^ ^58661,3 X 25,7\ ( jnr — '-K ) = *842 chevaux- vapeur.

Ce résultat est parfailemcnt conforme à celui que nous avons dit déjà avoir été constaté (p. 3S5) et qui se trouve mentionné dans le nouvel ouvrage de M. A. Ledieu, sur les machines marines.

Nous ferons une observation sur un fait dont nous n*avons pas encore parlé, mais qui peut avoir ici une certaine importance.

La tige du piston en réduit nécessairement la section d'un côté, ce qui, à moins d'une régulation compensatrice, drminue la quantité de travail développé de ce côté. Dans la machine actuelle, dont toulesles dimensions sont généralement considérables, la tige surtout est proportionnellement très-forte, à cause du système oscillant : elle a donc une influence sensible dont il est facile de donner une idée.

Cette tige a 22 centimètres de diamètre ; par suite la section corrcspon<lanlc égale 380 centimètres carrés. Celle du cylindre étant de 2o446, leur rapport est de :

Elle réduit donc d'une même fraction le travail développé de son côté, ce qui, rapporté au travail total des deux cylindres, représente une diminution de :

En réalité, cette différence peut être facilement évitée en prolongeant quelque peu l'admission à pleine vapeur du côté de la tige; mais quoi qu'il en soit, les deux tiges n'en représentent pas moins, par leur grand volume, ce qu'on nous permettra d*appeler une puissance négative de près de 14 chevaux.

Machines a deux cylindres de Woolf. — Pour expérimenter ces machines au moyen de l'indicateur, il en faut nécessairement appliquer un sur chaque cylindre, et toujours opérer simultanément. On obtient deux diagrammes (ou deux croisés pour chaque cylindre) dont il est aisé de prévoir la nature.

Pour le petit cylindre, la partie supérieure du diagramme sera comme pour une machine simple, avec la condition variable de pleine vapeur ou détente; mais la partie inférieure accusera une contre-pression variable décroissante.

La partie supérieure du diagramme du grand indiquera une pression décrois- Sfinle dès l'origine, et la partie inférieure la contre- pression ordinaire d'un condenseur.

La fig. 190 représente deux tracés analogues h ceux qui seraient obtenus ainsi avec deux instruments d'une tare identique; les courbes en lignes pleines figurent le résultat de l'épreuve en supposant que la détente s'effectue exclusivement par le

grand ojfindre, el celles en ponctué, co que l'on Irouvnrait si la détente commençait au contraire dans le petit cylindre; dans les deux cas, ce ne sont que de» courbes théoriques, el, en réalité, celles obtenues montrent que les pressions dans le grand cylindre sont inférieures h ce qu'elles devraient être, â cause princi[uilemenldes espaces que la vapeur remplît en passant d'un cylindre dans l'aulrc, et où elle éprouve un commencement de détente plus ou moins considérable, suivant que ces espaces nuisibles ont élé plus ou moins resiretnis.

Ix diagramme A, figuré en lignes pleines, correspondant au petit cylindre, présente, à sa partie supérieure horizontale, l'inlrodnclion h pleine vapeur maintenue pendant la course entière; la courbe inférieure, engendrée pendant le retour,

Fig.

les.

s'abaisse très-rapidement, puisqu'elle esU'indicc de la décroissance de la pression dans le grand cylindre.

Le diagramme B, supposé relevé sur le grand cylindre, esl, au contraire, limité en dessus par celte courbe descendante qui part de l'origine même de la course, attendu que la pression décroît immédiatement , ainsi qu'on le sait ; quant à la partie inférieure, elle est déterminée par la ligne à peu près borizontalc qui résulte, comme précédemment, de la coutrc-pressiou coiislanlc du condenseur.

Si la délenle commence dans le peitt cylindre, les courbes ponctuées montrent (ç çftrdçtèrç des diagrammes obtenus, que tout ce qui précède permettra de comprendre parliiilemeni.

Eufln, la méthode pour le calcul du travail n'est pas différente de ce qui a clé expliqué jusqu'ici. Chaque diagramme représente encore, par sa surface intérieure, le fra\ail utile développé, à chaque coup simple, par le piston correspondant. Il Ëiut donc tiairc la quadrature, des deux diagrammes el calculer le travail séparément pour les deux pistons, qui ont des courses el des diamètres différents ; puis laire la somme afin d'oblanir le travail total d« la machine.

En abordant ce sujet, nous avons ou surtout pour but de faire comprendre I*intcj*èt qu'offrent ces moyens d'investigation employés pour l*étude et la réception des machines à vapeur, et nous répétons qu*on ne saumit trop les vulgariser et en faire des opérations véritablement usuelles.

L'emploi du frein est assez répandu, quoiqu'on n'apporte pas toujours, néanmoinsy les soins indispensables pour en obtenir des indications certaines : ainsi, le frein est quelquefois construit h la hâte, inexactement équilibré et dépoun^u d'une disposition qui eu rende la manœuvre facile et non dangereuse; le plus généralement le compteur de tours fait défaut, etc.

L'emploi de Tindicaleur est, au contraire, plutôt accidenleh et pourtant il nous semblerait aussi important de se rendre compte de l'état de fonctionnement du cylindre et de la distribution, que d'obtenir l'état de la pression dans le générateur et d'estimer le retidement sur l'arbre h manivelle, rendement qui peut tout aussi bien dépendre de l'appareil de distribution et du cylindre que de la somme des résistances passives entre cette âme de la machine et l'organe récepteur final.

J^our donner une idée de Timportance de cette observation, nous citerons un fait qui certainement s'est renouvelé bien des fois : un constructeur bien connu pour sa bonne exécution avait livré une machine ù vapeur pour Tune de nos colonies françaises, et, sur Tavis que le fabricant avait un personnel assez intelligent, il n'avait pas envoyé de monteur pour metti e l'appareil en marche. Cependant la machine montée ne put fonctionner, et le colon avait cru devoir l'abandonner, lorsque après quelques années le lils du constructeur, allant dans la colonie, reconnut que Ton n'avait pas su régler la position du tiroir de dislribution. A peine y passa-t-il quelques heures, et la machine fonctionna parfaitement.

11 nous parait donc désirable de voir ce genre d'essai à l'indicateur plus pratiqué qu'il ne l'est jusqu'à présent, et nous pensons que les constructeurs'leraient bien d'en faciliter Tcxécution en réservant d'avance, sur chaque machine nouvelle, des points ù^attetite, pour appliquer l'indicateur et le mettixî rapidement en état de fonctionner au jour de la réception, ou pour eux-mêmes, avant de livrer définitivement : il en résulterait certainement un avantage pour les deux parties.

11 est vrai que l'instrument actuel ne fonctionne peut-être pas aussi régulièrement qu'il le faudrait avec les grandes vitesses auxquelles sont réglées maintenant un grand nombre de machines; mais si son emploi devenait général, il n'est pas douteux qu'on lui trouverait bientôt une disposition capable d'atteindre le but proposé dans les différentes circonstances particulières.

Nous aurions pu donner en terminant ce chapitre un grand nombre d'expériences faites sur divers systèmes de machines exécutées ; mais comme nous en avons déjà cité plusieurs dans le cours de cet ou>rage, il sufiii'a de les revoir pour reconnaître qu'en délinilive les bonnes machines, à grande détente et condensation, ne doivent pas consommer, en travail courant, plus de ^ kil. 1/2 de houille par heure cl par cheval utile de 75 kilogrammèlres , en admettant d'ailleurs les grandes puissances.

FIN DU CIlAfITRS CIKQUIBMS