THÉORIE DES FONCTIONS DES LOCOMOTIVES

VaiVCZVZS rOVOAHZirTAnX OB KA THAiOTIOV ET os KA VUZSSAVCS HOTAICS

Une machine locomotive est un moteur à vapeur dont le service immédiat, ayant le sol pour point d'appui , est d'opérer le transport d*une charge dans la direction horizontale, ou à peu près, et en la suivant dans son déplacement. Ainsi, tandis qu'une machine fixe possède ses propres points d'attache pour appuis contre la puissance qu'elle transmet, la machine locomotive n'a que le sol sur lequel elle se déplace incessamment.

Cependant, l'efTet théorique de ces deux systèmes de moteurs n'est pas différent, ainsi que nous allons essayer de le dénàonlrer.

Faisant abstraction, pour Tinstant, de la nature du sol sur lequel elle reposie, la locomotive consiste, en principe, en un chariot (à quatre, six ou huit roues), dont l'une des paires est reliée par son essieu, qui porte des manivelles, au mécanisme des pistons d'une machine h vapeur double, laquelle est rigoureusement rattachée au chariot.

Si nous supposons ce chariot soUdefnent amarré à un point d'attache fixe^ h l'aide d'une chaîne ou d'un cordage , et que l'on vienne à faire mouvoir les pistons à vapeur, de façon à faire tourner les roues, auxquelles ils sont reliés, dans le sens qui leur ferait fuir le point d'attache, les efforts développés sur ces derniers auront pour effet de les faire tourner sur place, en surmontant la résistance que ces roues opposent au mouvement de rotation, sous la double influence de la charge qu*elles supportent^ de la part du chariot, et de la nature du sol contre lequel elles s'appuient.

Dans cette condition , la machine reprendrait la situation d'un moteur fixe dont le travail serait de vaincre la résistance du sol en faisant tourner les roues, et qui aurait pour point d'appui la chaîne d'amarrage , laquelle éprouverait une tension égale et contraire à l'cfTort développé par les pistons.

Cette tension de la chaîne d'amarrage représente alors la puissance actuelle de la traction de la locomotive, c'esl-à-dire l'efTort qu'elle serait capable d'exercer pour entraîner une charge mobile, ses roues s'avançant en tournant au lieu de tourner sur elles-mêmes.

PUISSANCE DE TRACTIOiN. 185

Il résulte donc de celte expérience supposée, que 1<j^ puissance motrice de la sapeur sera théoriquement utilisée au profit de TefTort de traction , pourvu que le point d*appui soit suffisant, c'est-à-dire que les roues commandées opposent, par leur frottement sur le sol, une résistance positivement égale à Teffoit de traction à produire.

Cette résistance au moufement de rotation, que présentent les roues commaruUcs d*une locomotive, s'appelle adhérence. C'est rigoureusement parlant :

Le frottement qui se développerait entre elles et la voie sur laquelle elles s'appuient, sous Vinfluence de la charge qu* elles portent, en voulant les faire tourner sur elles^ mêmes.

Les conditions de puissance d'une locomotive se réduisent donc à ceci :

Pour traîner une charge donnée, il faut d'al)ord que TadlKTiMicc des roues commandées, ou roues motrices, soit suffisante; ensuite la force de vapeur doit èlre capable d'un effort correspondant à celui de la charge à traîner. Il est indispensable que ces conditions soient simultanément remplies, car si l'adhérence est bien en rapport avec la charge à traîner, mais que la puissance de vapeur soit trop faible, aucun mouvement n'aura lieu.

Si, au contraire, la puissance motrice est suffisante, mais que l'adhérence soit à son tour trop peu intense, elle sera vaincue par la force motrice, les roues lourneront sur elles-mêmes, et l'effet de traction ne se produira pas.

Nous allons donc examiner séparément ces diverses conditions qui constîluent l'ensemble du fonctionnement d'une locomotive, savoir :

L'adhérence;

La résistance des charges à entraîner;

La puissance motrice.

AoHÉRKNCE. — L'adhérence, ou mieux le frottement qui se manifeste entre la roue et la voie, lorsqu'on veut faire tourner cette roue, est indépendant de son diamètre et dépend essentiellement de la nature et de l'état des surfaces, et de là charge ou de la pression qui les maintient en contact.

Pour ce qui nous occupe, la voie est, ainsi qu'où le sait, uu rail eu fer et la roue un cercle de même métal parfaitement tourné. Dans leur état normal , les deux surfaces sont sèches, aucunement lubrifiées; mais cet état est susceptible de grandes modifications dues principalement à l'état de l'atmosphère; ainsi le rail peut être sec, mouillé, couvert de givre, Ae ueige ou de verglas. Ces diOérenls états correspondent à autant de valeurs différentes du coefficient de frottement.

Les effets résultant de l'adhérence sont aussi profondément modifiés par cette autre cause : la voie peut (>tre horizontale ou inclinée, autrement dit le chemin est de niveau ou en rampe. Nous allons examiner les effets de l'adhérence dans ces deux circonstances.

Soit A, fig. 120, un essieu monté de roues, reposant sur une voie m n, exactement de uiYcau, et relié, par un cordage, aicec un chariot B exigeant un certain effort pour être mis en mouvement sur la voie.

Si Ton désigne par P la pression exercée par les deux roues sur la voie , et par T H. 24

l'effoi'l qu'il faïuJrait faire horizontalement pour mettre le chariot B en mouvement, et que l'on cherche, en efTel, à faire tourner la paire de roues par leur circonférence, dans le sens indiqué par la flèche, il se .produira deux espèces de résistances :

I» Le frotlement des deux roues sur la voie, lequel s'oppose à ce qu'iïlles tournent sur elles-mêmes, et qui est une fraction /"plus ou nAoins gronde de P;

2° L'etforl T nécessaire pour foire ayancer le chariot B, et qui s'oppose au mouvement de translation du train de roues.

Dans cette siluoUon , ce train semblera fixé par les deux extrémités du rayon a c de ses roues et par deux résistances, l'une sur la voie, égale h fP, et s' opposant au mouvement de a vers d, et l'autre sur le centre égide à T, s'opposani au mouvement de c vers b. Si l'on applique h la circonférence de chaque roue une force tangentielle capahlc de vaincre l'une ou l'autre de ces résistances, il se produira, pour un moment infiniment petit, de deux choses l'une :

1° Si la résistance fp sur le rail est plus grande que celle T, sur le centre, le rayon a c oscillera de a comme point fixe, et son exirémilé c s'avancera vers b en surmontant la résistance T :

La deux roMS exécuteront un mouvement de iramlalion en roulant et en entrafrianC la charge posée sur la voie , et rattachée à leur essieu ;

2° Si, an contraire, la résistance centrale prédomine, le rayon ac devra céder parla circonférence, de a verstf, d'après le centre c comme point fixe :

Les roua tourneront sur elles-mêmes en surmontant le frottement f P, #1 sans déplacer ta charge.

Par conséquent , la résistance maximum que l'essieu puisse vaincre en s'avançanl est égale à celle qui résulte du frottement des deux roues sur la voie, puisqu'au delà cette résistance centrale devient un point d'appui au mouvement de rolation sur place.

Le moment d'équilibre entre les doux résistances est , d'après la notation crdessus :

T = rp,

c'esl-à-dirc que s'il on élail ainsi, on csl fondé à dire que chaque roue céderait' par les deux extréinilés du rnyon a c, dont le centre s'avancerait tandis que l'autre extrémité glisserait sur la voie.

Donc :

L'^ort maximum de traction qu'une mackinB locomotive est capable dexercer est

fgal AI) PROTTEyENT DEVELOPPE SUR LA VOIR PAR LES IIOIJES MOTRICES, SOtM TÙl/IumM de

la diarge que ces roues supportent:

Nous allons voir maintenant ce qui doit avoir lieu lorsque la voie n'est pas de iiivmn.

Soit, fig. 134, la même proposition que ci-de-^sus, mais la voie m n inclinée dans le rapport indiqué par In base on el la hauteur m o.

(yOi'sqiie la voie est exactement de niveau , les véhicules s'y appuient de tout leur poids, el l'cfTort pour les déplacer, que nous désignons par T, serait nul si'le roulement ne donnai! pas lieu à i(nc résistance passive, dont nous ferons connaître la valeur.

Si la voie esl inclinée , on i^ait que le poids d'une masse qui s'y appuie se décom-. pose en deux ciïorts, dont l'un est perpendiculaire au plan el mesure la pression qu'il supporte, tandis que l'autre lui est parallèle et représente celui qu'il faut exercer dans cette direction pour soutenir la masse, et l'empêcher de descendre le long du plan incliné.

Pour simpliUcr ce qui snil, supposons l'ensemble des deux roues ramené à un seul disque élémentaire, ce qui revient au même pour la démonstration.

Si , pat exempte, on porte sur la ^erliraIe menée par le centre de la roue, ou disque A, une grandeur c b, proportionnelle à son poids P ci-dessus, et que l'on construise le parallélogramme cebd, dont les cdiés sont respectivement perpendiculaires et parallèles au plan mn, c« est proportionnel àla pression directe delà . roue sur le plan qui est ici la voie, et c d est proportionnel h l'efl'orl qu'il faut exercer pour soutenir cette roue et l'crapécher de descendre.

I^ar la similUude du triangle ce b avec celui nom formé par le plan incliné, on en déduit que :

La pression de ia roue sur le plan est à sa pesanteur comme la base du plan est à sa longueur; et que : •

L'effort pour soutenir la roue est à sa pesanteur comme la hauteur du plan est à sa longueur.

Or, la pression sur la voie étant diminuée^ le frottement ou Tadhérence subit la même- influence ; d'autre part, cette roue qui n'exigeait aucun effort pour 6tre soutenue lorsque la voie était horizontale, en nécessite un mainlenanl qui s'ajoutera, lorsqu'il faudra qu'elle se déplace, au frottement de roulement, lequel a un peu diminué il est vrai, puisque la pression est devenue plus Taible. Enfin , les mêmes effets se produisant à l'égard de la charge que la roue doit entraîner, il en résulte finalement une diminution dans l'effet dû à Tadhérence^ et, au contraire, une augmentation de travail pour la machine.

Pour arriver maintenant à mesurer ces différents effets, tant pour la voie horizontale que pour celle inclinée, nous adoptons la notation suivante ;

P^ représente le poids en kilogrammes du système de roues motrices, y compris

la charge qu'elles supportent ; /*, le frottement^ sur la voie, des roues tournant sur elles-mêmes, et équivalant h

une fraction du poids P; T, l'effort de traction à exercer pour entraîner une charge sur la voie horizontale.

Adhérence sur la voie horizontale. — L'expérience démontre que pour faire tourner une roué de locomotive sur elle-même en la faisant frotter sur les rails en fer, il faut surnionter une résistance qui varie depuis le 1/3, environ, de la pression qu'elle exerce, jusqu'à une \aleur qui peut diminuer indéfiniment suivant Tétat des deux surfaces. Autrement dit,le frottement fer sur fer aurait pour valeur maximum :

lorsque les deux parties sont bien sèches (ou complètement mouillées, mais non humides seulement) et que le contacta lieu sans Tintermédiaire de matières lubrifiantes.

Néanmoins on compte plutôt sur f = 0,25 et 0,20, et même pour rétablissement de la machine, sur f ^ 0,15 ou 0,10, afin de ne pas se trouver sur les limites de l'adhérence, qui diminue suivant l'état atmosphérique et s'abaisse du reste sur les parties en rampe de la ligne. \

D'après cela, et en se reportant aux développements qui précèdent, la valeur en kilogrammes de l'adhérence sur niveau sera /"P. *

Supposons, par exemple, une locomotive dont les roues motrices supportent ensemble un poids de 8000 kilogrammes^ et que le frottement /" atteigne 0,iS, on trouve pour la valeur de l'adhérence :

/•P - 0,15 X 8000 = 1200 kilogrammes.

HUISSANCE DE TRACTION. 189

Par conséquent la machine doit 6(re capable de surmonter cet effort maximum de traction sur un chemin de niveau, lequel effort, désigné parT, comprend la résistance au roulement de la charge à traîner el celle même altribuable à la locomotive. La puissance motrice de la vapeur devra donc développer cet effort appliqué à la circonférence des roues.

Hais puisque c'est un maximum, et d'ailleurs qu'elle fait équilibre à Tadhérence. on se gardera bien de donner cette charge entière à la machine, car à la moindre rampe ou à la plus faible altération de la voie, elle ne pourrait plus avancer et tournerait sur place, sans parler de Teffort au départ, qui est nécessairement plus élevé que celui nécessaire pour entretenir le mouvement parvenu à Tuniformité.

Adhérence sur un plan incliné. — Les développements ci-dessus relatifs à celle condition nous permettent de calculer la diminution que subit ^adhérence, et, par conséquent, Tefiort de traction.

On évalue les rampes ou inclinaisons, sur les voies ferrées, en millimètres de hauteur par mètre de développement de la voie. Ainsi on dit que telle rampe est de i , 2, 3, etc., millimètres par mètre. Comparant cette expression aux données ci-dessus, il en résulte que le plan incliné ayant 1 pour longueur, a successivement 0,001, 0,002, 0,003, etc., pour hauteur.

Pour calculer, d'après cela, Tadhérence réduite par Tinclinaison, et qui devient fF (P' désignant la pression ce sur le rail, fig. 121), on remarquera d'abord que cette pression a pour valeur :

mn

Pour déterminer ce rapport, désignons par :

^ la longueur mn du plan incliné (soit Thypoténuse du triangle rectangle qui

détermine l'inclinaison du plan) et qui a du reste l'unité pour valeur ; h, la base horizontale on; t, la hauteur om mesurant l'inclinaison en fraction de l'unité.

Le calcul de ce triangle fournit :

h = y//*— i*jou : h = y/ 1 —iK La valeur F cherchée devient alors :

Nous avons montré que le poids de la machine exige maintenant un certain effort pour- ôtre soutenu sur le plan incliné, et que cet effort, qui diminue d'autant la charge utile à remorquer, est proportionnel à la hauteur mo ou i du plan.

Qn poun^ait établir tout de suite la distinction entre le poids total de la machine cl celui ci-dessus désigne par P, et afférent à la partie du poids total portée par les rones motrices. Cependant comme toutes les roues peuvent être motrices, en

les accouplant,^ nous conserverons pour Tinslant la désignation P pour le poids total de la machine, sauf à établir nettement la différence entre le poids total et le poids actif, lorsque ces deux valeurs seront en effet différentes.

Désignant alors par F' cet effort nécessaire pour soutenir la locomotive sur un plan incliné, et conservant P pour le poids total, on obtient :

F' = p — ; ou : P'' = P 4- = P»

Exemples. —Quelle serait la diminution de Tadhérence pour la locomotive de Texemple précédent, montant un plan incliné de 10 millimètres par mètre, la valeur du frottement ne changeant pas?

Pour le cas proposé on a :

P = 800U kilogrammes; f^ 0,15; î ^ 0,010. .Solution ;

' P' = 8000 X v/T"— (0,010)* «= 7999. D*ou Ton trouve pour l'adhérence réduite :

/• F = 0,16 X 7999 = 1199,8 kilogrammes.

Ainsi pour une pente de 10 mil. par mètre, l'adhérence ne subirait qu'une trèsfaible diminution, et nous r^ontrerons bientôt que la principale cause de réduction de la puissance utile est due au supplément d'effort nécessaire pour faire gravir la pente aux véhicules et à la machine elle-même.

En effet, quant à celle-ci qui n'exigeait d'autre effort pour se transporter ellemême sur un chemin de niveau que la résistance au roulement, il faut maintenant ajouter à celte résistance la composante P'^ dont la valeur est indiquée ci-dessus.

Si, par exemple, la machine en question pèse en totalité 20000 kilogrammes, sur lesquels on attribuait 8000 comme adhérence par les roues motrices, nous trouvons pour cet effort et pour une rampe de 10 mil. par mètre :

P'' = Pi ^ 20000 X 0,010 =» 200 kilogrammes.

Cet effort s'ajoutant à l»4*ésistance du mécanisme au roulement, et tout le poids du convoi subissant-to même influence, on voit déjà comment la puissance motrice doit augmenter pmsr entraîne^ la même charge, en même temps que l'adhérence qui doit la soutenir diminue*

Résistance des charges a "entraîner. — Lorsqu'un corps pesant repose sur un plan horizontal, l'effort à exercer pour le faire mouvoir, après l'inertie vaincue, serait nul, s'il n'existait pas de frottement dont l'intensité varie dans de très-grandes limites, suivant la nature et Téiat dés surfaces en contact. Il estplair que la disposition-la plus favorable à cet égard est celle d'un chariot muni de roues en métal, bien tournées et reposant sur une voie analogue parfaitement lisse et rigide. Ainsi les conditions à remplir pour l'entraînement des charges est juste l'opposé de celles

PUISSANCE DE TRACTIOiN. 194

qui conviennent pour l*adhérence, puisque dans le premier cas on doit cherclier s& diminuer le frottement que l'on augmente an contraire par un accroissement de charge, h Tégard des roues dont le mouvement de rotation est commandé et qui doivent produire l'entrahiement.

Un train placé sur un chemin de fer offre cette nalure de résistance an roulement des roues sur les rails, augmentée par le fi ottement des fusées d'essieu dans leurs boites, par le frottement latéral des rebords des roues au passage des courbes, par la résistance de Tair, etc., en supposant d'abord, comme nous Tavons annoncé, la voie parfaitement de niveau. L'appréciation des effets dus à des causes si diverses n'était possible qu'à Taide d'expériences, qui ont du reste été faites, et ont même fourni des résultats souvent discordants. Néanmoins, il en ressort un fait général certain : c'est que l'ensemble des diverses résistances qu'un Irain oppose à la traction croit beaucoup avec la vitesse.

D*après ces recherches, dues aux ingénieurs les plus spéciaux et les plus expérimentés, on peut estimer que la résistance totale qu'un train oppose à la traction horizontale, sur un chemin de niveau et dans les circonstances ordinaires d'un service courant, varie :

De 4 à 5 kil. par 1000 ou par tonne de son poids tot;U, lorsque la vitesse dépasse peu 20 kilomètres à l'heure;

Et de 8 à 11 kil. par 1000, lorsque cette vitesse atteint 80 à 100 kilomèlres.

Ceci :s'appliquartt à de simples véhicules qui n'ont d'autre mécanisme que le mouvement des fusées d'essieu, il est clair que les machines locomotives doivent présenter au mouvement de transport une résistance plus grande, puisqu'en roulant tout leur mécanisme est mis en jeu.

En résumant des expériences faites par plusieurs ingénieurs, et particulièrement par MM. Morin, Lechatelier et Gouin, les auteurs du Guide du mécanicien estiment à 16 kilogrammes par tonne la résistance d'une machine locomotive en vapeur, se déplaçant sur un chemin de niveau à une vitesse moyenne de 45 kilomètres à l'heure.

H. Lechatelier opérant sur les trois types principaux de locomotive, c'est-à-dire celles à voyageurs, mixtes et à marchandises, et dans les conditions de vitesse différentes qui caractérisent leurs services respectifs, a trouvé que la résistance à la ti*action varie de 18 à 22 kilogrammes par tonne environ. Les machines dans lesquelles deux ou trois paires de roues sont connexées, présentent évidemment plus de résistance que celles qui n'ont qu'un essieu moteur ; mais comme ces dernières, qui sont les machines à voyageurs, marchent plus vite, et que l'estimation de la résistance a été faite dans les conditions de vitesse particulière à chaque système, il s'ensuit que les chiffres de la résistance finissent par s'égaliser sensiblement et diffèrent peu de la moyenne, 20 kilogrammes par tonne.

Somme toute, les résultats trouvés en diverses circonstances diffèrent généraleuient, et ne permettent que d*avoir une idée assez générale sur l'état de la question. Il est difficile qu'il en soit autrement, tant de causes différentes et variables concourent à engendrer la résistance à la traction d'une machine, ou des véhicules

Moyenne vitesse.

id.

de la machine. 46

id.

Id.

id.

des wagons... 7

id.

Grande vitessse.

id.

de ia tnacliine. 20

id.

Id.

id.

des wagons. . . 10

id.

i93 MOTEURS A VAPEUR.

isolés ou en convoi. Touteifois il reste constant que la résistance s'accroît sensiblement avec la vitesse, et que toutes choses égales d'ailleurs, elle est à peu près du triple au double par tonne pour la machine et pour les vragons. Cette condition devient alors très-sensible pour les convois à grande vitesse, dont le poids est faible comparativement à celui de la machine motrice.

En résumé, n'ayant pour objet que de donner un aperçu du sujet actuel, nous adopterons les chiffres suivants pour la résistance par tonne et sur niveau :

Petite vitesse — Résistance de la machine. 18 kilogrammes par tonne. Id. id. des wagons... 5 id. id.

id.

id.

id.

id.

Ainsi,, nous dirons que pour faire rouler une charge sur un chemin de fer de niveau, ou, plus exactement, pour lui communiquer une vitesse uniforme, une fois l'inertie vaincue, il faut exercer horizontalement un effort de 8 kilog. par lUOO ou par tonne : soit 1/200 de son poids totale dans les limites des faibles vitesses, ne dépassant pas 25 à 30 kilomètres à l'heure.

Par exemple, pour remorquer sur un chemin de niveau un convoi pesant 200000 kilogrammes, à cette vitesse assez réduite, la machine devrait exercer un effort utile moyen de 1000 kilogrammes.

On peut déjà remarquer l'immense résultat obtenu par l'emploi des voies ferrées, sans lesquelles les locomotives les plus puissantes ne seraient encore que de mé-' diocres moteurs, et se détruiraient très-promptement si on les faisait fonctionner sur des routes ordinaires.

En effet, lorsqu'une charge de 1000 kilogrammes n'exige qu'un effort de traction de 8 kil. sur un chemin de fer horizontal, les roues et essieux des véhicules étant en bon état, cet effort s'élèverait à plus de 30 kilogrammes sur une route pavée ordinaire, bien entretenue.

Nous venons de supposer le chemin de niveau; mais il est facile de trouver l'effort de traction sur rampe, en se fondant sur les considérations ci-dessus^ relatives à la machine même.

11 est évident que la charge à traîner subit exactement l'influence dont la figure ci-dessus nous a aidé à calculer les effets, et que son poids total, s'il est encore désigné par P, détermine en rampe un effort supplémentaire P'^ dont la valeur est Pi.

Ainsi, le convoi pesant 200000 kilogrammes^ et donnant lieu à un effort de traction de 8 kil. par iOOO sur un plan horizontal, donnerait lieu, sur une pente de S milll par mètre, à un effort supplémentaire égal à

P" = 200000 X 0,008 = 1000 kil.

soit :

= 8 kilogrammes par tonne;

G'esl-à-dire i kilog. par tomie et par millimètre de pente par mètre.

Ce résultat n'est pas particulier à cette inclinaison : il est^ au contraire, commun à toutes. En effet, Tinclinaison du plan détermine une composante parallèle du poids qui s'y appuie, proportionnelle à la hauteur mesurant l'inclinaison. Par conséquent, un millimèlre de penle pour un mètre de longueur du plan incliné détermine bien une composante parallèle de 1 pour 1000, rapport qui se maintient en prenant constamment pour unité l'hypoténuse du triangle qui ligure l'inclinaison du plan.

Résumé de la combinaison de l'adhérence avec la résistance a la traction. — Pour récapituler toutes les règes précédentes, nous supposons un train d'une cornposition déterminée et transporté successivement dans des circonstances différentes, comme pente de la voie et changement survenu dans l'intensité de l'ajhérence.

Soit un train pesant 200000 kilogrammes, remorqué par une locomotive pesant 25000 kilogrammes, et ayant deux paires de roues motrices qui portent ensemble les 4/5 de ce poids, c'est-è-dire 20000 kilogrammes. Il s'agit d'examiner l'influence que subira ce train, suivant qu'il suivra un chemin de niveau ou des rampes de diverses inclinaisons.

Nous désignons les termes du problème de la manière suivante :

C — le poids du train, compris le tender et non compris la machine, en kilogrammes;

C V'i — i* — la pression que le train exerce perpendiculairement à la vole; Ci — l'effort à exercer parallèlement à la -voie pour entraîner la charge, suivant

l'inclinaison et indépendamment du frottement de roulement, effort qui se

réduit à 0 sur un chemin de niveau ; L — poids total de la locomotive ;

Ly^l — i* — la pression correspondante, perpendiculaire à la voie;

Lt — l'effort à exercer parallèlement à la voie, suivant l'inclinaison (voir cidessus pour Ci);

P — la partie du poids de la locomotive, portée par les roues motrices et afférente à l'adhérence ;

P yT—i* — pression de cette même partie perpendiculairement à la voie ;

f — frottement de glissement déterminant l'adhérence ;

f — résistance au roulement offerte parle train, proportionnellement à la pression qu'il exerce perpendiculairement à la voie ;

fff — résistance analogue, relative à la machine;

T — l'effort total de traction que la machine doit exercer pour entraîner le poids^ total du convoi, dans lequel nous comprenons celui même de la machine.

Effort de traction d'après la pression sur la voie, — La machine absorbant, pour se déplacer elle-même, un effort proportionnellement plus grand que les véhicules lu 25

Id* MOTEURS A VAPEUR.

simples, el coDsidéré comme une fraction f'^ de la pression qu'elle exerce perpendiculaireuient à la voie, cet effort de traction a pour expression générale :

dans laquelle le second facteur est supprimé, si la voie est de niveau.

A Tégcard du train dont le poids est désigné ci-dessus par G, et la résistance totale au roulement par ff on a, de même :

Effort parallèle à la voie. — Cet effort qui prend une yaleur au-dessus de 0, si la voie est inclinée , et qui est aussi bien applicable à la machine qu*aux véhicules remorqués, a pour expression :

Ci -f Lî " (C -«- L) t.

Adhérence. — Celle-ci, qui dépend de la pression des roues motrices perpendiculairement à la voie et du coefficient de frottement de glissement, s*écrit :

/■pyT-^ •

Équilibre de traction. — Pour établir cet équilibre, il suftit de remarquer que Teffort total de traction se compose des deux quantités ci-dessus exprimant la résistance au roulement et Teffort parallèle à la voie^ suivant son inclinaison, et que cet effort total, qui comprend ceux respectifs du train et de la machine, doit être égal, aumaximvm, à l'adhérence. Or, l'effort de traction, formé de la somme des quantités précédentes, a la valeur suivante :

T=:Crv^l — i* + Lr\/i—i* + (C +L)t = [(Cr + LnV^l — »^ + (C-hL)i.

Si nous admettons, pour l'instant, la résistance à la traction égale à J'adhérence, on posera donc :

/"P v/l-i' = [(Cr + LTOv/i — t"] + (C + L)t.

Mais, enfin, il est bien entendu que cette égalité n'existe que théoriquement, et que, pour rendre l'entraînement pratiquement possible, le premier membre de cette formule correspond^ en réalité, à une valeur plus élevée que celle du second.

Cette expression générale nous permet de faire la recherche proposée avec la plus grande facilité.

Pour le train composé suivant les conditions données ci-dessus comme exemples, et la voie de niveau, on a les valeurs suivantes :

G ^ 200000 kilogrammes. P » 20000 kilogrammes.

L =r 25000 id. i « 0, et y/l — i* = 1.

Nous admettons que l'état de la voie donne pour l'adhérence f » 0,25, et comme

H s*agit ici d'une machine applicable aux moyennes vitesses, on peut admcllrc pouf les coefBcients f èl f'^ relatifs à la résistance des wagons et de la machine, les valeurs approximatives 0,007 et 0,016.

Par conséquent l'adhérence égale ici :

fP » 0,25 X 20000 =• 5000 kilogrammes.

La résistance à la traction a pour valeur, correspondant à l'état de niveau :

T « [(Cr + Ln X i) + (C + L) X 0 - {201)000^ x 0,007) + (25000 X 0,016) = 1800^.

Ainsi, dans cette situation, Tadhérence est bien supérieure à l'effort de traction et le convoi sera facilement remorqué. (Nous supposons , bien entendu, que la vapeur est capable d'exercer cet effort.)

Maintenant si, par exemple, le même train est parvenu sur une rampe de

8 millimètres par mètre, dans lequel cas le terme y^ 1 — i* a pour valeur :

L'adhérence devient, d'après cela :

Ainsi une rampe de 8 mil. par mètre^ quoique très-sensible, diminue très-peu l'adhérence. Hais nous allons voir que l'effort de traction augmente beaucoup. Il a, en effets pour valeur,

T = [{Cr + Lf") X 0,99997 j + (C + L) 0,008 = [(200000 X 0,007 + 23000 x 0,016] X 0,99997] + (200000 + 23000) X 0,008 =

L'effort de traction aurait doublé, mais la machine, par son adhérence, serait encore très-capable de le surmonter. Il est évident que la vitesse du train devrait être très-réduite, à moins que la chaudière de la machine puisse sufSre à l'excès de dépense nécessaire pour maintenir la même vitesse que sur le chemin de niveau .

SufPLincATiON DE LA RÈGLE PRÉcÊnENTB. — Eu tenant complc, dans Cette règle, de la diminution produite par l'inclinaison sur l'adhérence de la machine et sur la pression totale du train sur la voie, nous désirions en faire connaître l'influence. Hais la règle démontre que cette influence est très-faible, môme pour de fortes pentes.

Supposons, par exemple, une pente de 20 centimètres par mètre, laquelle est bien

en dehors des applications, le terme V^l — i* aura pour valeur :

V 1 — u,u4 = u,y/yi.

Par conséquent, même pour cette pente exagérée, l'adhérence et la pression du

train subiraient une réduction d'environ 2 centièmes de leur valeur sur niveau. On peut donc négliger cette influence dans la plupart des cas, et les formules précédentes se réduisent à celles-ci :

Adhérence = fP; Résistance à la tractioir: T = C/^ 4- L/^' + (C + L) t.

Dans celte dernière, le terme (C + L) i n'est Joint au premier que lorsqu'il y a de la pente, et n'exprime pas autre chose que ce qui a été remarqué ci-dessus, savoir :

L'effort de traction augmente de 1 kil. par tonne du foids total du train, et par chaque MILLIMÉTRÉ DE PEXTK par mïtre.

Pour l'exemple précédent on se rappelle que l'adhérence sur niveau a été trouvée de 5000^ et l'effort de traction » ISOG^".

Considérant cette adhérence comme à peu près invariable, quant aux différents degrés de pente que l'on peut rencontrer, ainsi que la pression du train sur la voie qui égale 225 tonnes, on trouvera de la manière suivante l'augmentation de l'effort de traction pour divers cas proposés :

Pente K mil. par mètre. Effort de traction = 1800 + (225 x 5) » 2925^ 10 id. id. » 1800 + (225 x 10) = 4050

15 id. . id. = 1800 + (225 X 15) = 5175

Dans la dernière de ces conditions la traction ne serait plus possible, puisqu'elle surpasse l'adhérence en intensité.

Remarque. — Terminons par un coup d*œil jetéjsur deux questions que se posergnt certainement toutes les personnes qui étudient le mode de traction par les locomotives:

Dans quelles limites une machine, en fonction, cessera-l-elle de pouvoir gravir une rampe T

Dans quelle condition une machine^ non-seulement ne gravira plus, mais descendra-t-elle en glissant, sous l'influence de sa propre masse?

Pour répondre à la première des deux questions il faut d'abord limiter la charge, que Ja machine entraine, à sa propre masse et raisonner ainsi :

Elle cessera de s'élever sur la rampe, les pistons communiquant leur mouvement aux roues motrices, lorsque celles-ci tourneront sur elles-mêmes, ce qui arrivera dès que l'effort de traction égalera l'adhérence. Or, cette situation correspond à la formule (voir les développements qui précèdent) :

/■P V^l— i« = Li,

lorsqu'une partie seulement du poids de la machine est utilisée pour l'adhérence.- Mais lorsque le poids entier est moteur, ce qui a lieu quand toutes les roues sont accouplées, L = P; on a :

/■p V/ t — i* = Pi, soit : /-y/ 1 — i* = t.

Si de chacune de ces forimiles on tire la valeur de t, qui rcprésenle l'inclinaison cherchée dans les deux cas, on obtient successiTement :

Dans celte seconde expression, qui s'applique à une machine dont le poids entier est utilisé pour l'adhérence, si l'on remarque que pour les rampes d'inclinaison ordinaire le dénominateur de la Traction a une valeur Irès-rapprochée de l'unité, on dira que :

Une machine isolée, dont toutes les roues sont couplées, cessera de pouvoir gravir une rampe lorsque l'inclinaison êquivauuha a l'iohëhbnce.

Si, par exemple, l'adhérence ou le frottement de glissement atteint 0,3S, la machine ne pourra pas s'élever sur une rampe de plus de 0,35, ou âSO millimMres par mètre (el même moins que cette inclinaison, en tenant compte du dénominateur de la formule, qui pour une pente aussi intense est assez sensiblement au-dessous de l'unilé).

Si cette adhérence descend au 1/10, la machine ne gravira pas une rampe dépassant 1 décimètre par mette, etc.

Appliquons maintenant li:s formules exactes à la locomotive supposée, pesant 93000 kil., en admettant d'abord 20000 kil. pour le poids adhérent, el ensuite le poids entier de 35000 kil. Nous conservons f = 0,35 pour l'adhérence.

Op trouve pour le premier cas :

\/ {25000)' + (0,35 X 20000}* Et pour le second :

Vl + (0,25)'

Cet examen permet de se faire une idée des limites extrêmes dans lesquelles on se trouve renfermé, avec l'emploi des locomotives comme moyen de traction. Hais, en réalité, on est loin d'atteindre ces limites, qui cm r(ï[ioi)<k'iit, du reste, dans les exemple» précédents, à une machine isolée ne lonxiiquaiit que son propre poids; les pentes les plus rapides, adoptées jusqu'à piO'^uiU sur les voies ferrées, n'atteignent même pas encore 5 centimètres par mèti e.

Nous admettions, en raisomianl, un fort coillkiciit d'adlineiicc, ce qui donnait «omme pente limite une inclinaison très-prononcée. Hais comme cette adhérence est susceptible de diminuer beaucoup, si, par exemple, le rail est humide ou couvert de givre, la même machine capable de surmonter la pente, dans les conditions ordinaires, deviendra insuffisante lorsque l'adhérence aun diminué. 11 est donc nécessaire de limiter l'inclinaison de la plus forte rampe d'une ligne ferrée i un

degré où la machine conserve encore, dans les plus mauvaises conditions, une adhérence suffisante pour soutenir le train qu'elle remorque.

El puis une rampe est parcourue aussi bien en descendant qu'en montant, de façon que dans le premier cas, au lieu d'employer la puissance de la machine, le train descend de lui-même, et il faut au contraire foire usage de freins pour l'empêcher d'acquérir une très-grande vitesse si la rampe est très-prononcée. On comprend alors que plus la pente est intense et plu<> ce procédé devient d'un emploi difficile, et se trouve exposé à manquer, en causant des accidents plus ou moins graves.

C'est le moment de répondre h la deuxième question relative au roulement naturel d'un train ou d'une machine sur un plan incliné.

S'il s'agit de l'ensemble d'un train qui oppose au roulement une résistance égale à 1/200 de son poids, il est clair qu'en vertu des principes ci-dessus, s'il n'est retenu pur rien et si lu machine ne fonctionne pas, il descendra seul sous l'influence de la pente, une fois son inertie vaincue, lorsque Tinclinaison aura la mêuiç intensité, c'est-à-dire 1/200, ou 5 mil. de pente par mètre. Quant à une machine isolée, il faudra une inclinaison un peu plus considérable, et dont les coefficients de résistance donnés précédemment (p. 192) indiquent précisément la mesure, sous la réserve, bien entendu, de leur propre exactitude.

L'analyse qui précède dégage le problème de la détermination de la puissance motrice de tout ce qui pouvait le rendre obscur, et le ramène à ce simple énoncé :

Les deux pistons doivent exercer normalement un effort capable de vaincre la résistance à la trcu>tion, et, au maximum, celle de l'adhérence des roues sur la voie.

Cette dernière condition signifie moins qu'elle doit être remplie, qu'elle n'indique le rapport limite entre Tadhérence et la puissance motrice, car, en tout étal de cause, Tadhérence doit conserver une certaine supériorité sur l'efTorl de traction.

(Cependant si nous voulpns conserver, pour l'instant, celte donnée pour déterminer la puissance de traclion, il suffira de supposer Tadhércnce réduite au degré admis par les ingénieurs comme base de l'établissement des locomotives, afin qu'elles conservent^cette supériorité en toutes circonstances.

On compte, en effet, sur une adhérence de 1/6, environ, du poids utile, pour rester dans de bonnes limites pratiques, et si la résistance à la traclion ne dépasse pas ce chiffre, les raisonnements qui précèdent pennetlent d'acquérir la certitude que la machine entraînera sans patitier, tant que les rampes à gravir ne dépasseront pas rinclinatson, ordinairement maximum, de 8 à 10 millimètres par mètre, et que la voie sera dans son élat moyen. Il est d'autanl plus important de conserver un excès d'adhérence que la résistance à lu Iraction augmente considérablement lorsqu'il faut vaincre Tinerlie du train au repos, ou pour démarrer, phénomène qui se produit non-seulement pour passer du repos au mouvement, mais aussi en marche à chaque accélération de vitesse.

Bien que ces conditions' soient remplies, il arrive que Tadhérence devient insuffi-

santé, soil en pleine marche, parce que le rail est humide ou couvert de givre, soit au départ, au démarrage, surtout en gai-e, dans l'endroit du stationnement ordinaire des machines où il tombe accidentellement de la graisse sur les rails. On est aloi-s obligé d'y répandre du sable afin de pouvoir avancer. Des machines disposées pour entraîner de fortes charges et susceptibles d'avoir à franchir des rampes sont pounues, à cet effet, de sabliers munis de conduits recourbés qui descendent jusque près des rails ^ devant les roues motrices.

Admettant donc l'adhérence au \/6 == 0,167 P, l'effort équivalent et maximum de traction pour lequel la machine doit être établie peut se calculer en prenant pour base le diamètre des roues, à la circonférence desquelles l'adhérence est comptée^ et le rayon des manivelles motrices. Soient :

R, le rayon des roues motrices, en mètres;

r, le rayon des manivelles, c'est-à-dire des coudes de l'essieu en vilbrequin ;

d, le diamètre des cylindres, en centimètres;

p, la pression utile totale sur chaque piston, en kilogrammes;

y, la pression utile de la vapeur sur les pistons en kil., par centimètre carré. Il est clair que Teffort à transmettre à chacun des deux boutons de manivelles est équivalent à la moitié de l'adhérence totale /"P, multipliée par le rapport des rayons R et r. Soit pour cet effort sur chaque bouton :

Le piston correspondant, qui transmet cet effort, doit recevoiriie la part de la vapeur une pression totale équivalente, c'est-à-dire la même valeur multipliée par le rapport inverse des chemins parcourus par le bouton de manivelle et par le piston (t. !•', p. 348).

La pression totale p, que la vapeur doit exercer sur chaque piston, est égale,

d'après cela , à :

fP R ic /PR»

d étant le diamètre des pistons, en centimètres, et p' la pression utile, en kilogrammes, par centimètre carré , la pression totale p a cette autre valeur représentative :

Egalant ces deux valeurs pour en tirer celle de p', il vient :

fPRic icd* /PR

—. — = p' -7-; d où : ' = p' d*;

d'où l'on tire :

Exemple. — Une inachine locomotive construite par M. Polonceau, pour le transport des voyageurs sur la ligne de Paris à Orléans, est établie dans les conditions suivantes :

Poids total de la machine en état de n^arche 2S300 kilog.

Poids transmis à la voie par ta paire de roues motrices , et

afférent h l'adhérence 12300

Diamètre des roues motrices 2*027

Diamètre des pistons 0"400 .

Course des pistons :....... 0"*600

Quelle pression utile la vapeur doit-elle exercer, sur chaque centimètre carré des pistons, pour rendre la machine capable d'un effort de traction égal au i/6 de son adhérence, sur un plan horizontal?

Solution. On a :

/• P = 0,167 X 12300^ = 2050 kilog. R = 2«» 027 t 2 =t 1« 0138. d» = 40* X 40° = 1600 cent. cariu5s. r = 0,600 : 2 = 0,300.

La pression cherchée égale, d*après cela :

Si la machine devait réellement développer un pareil effet utile, il faudrait, " même en ne supposant pas de détente, que la vapeur atteignit une très-haute pression dans la chaudière, car bien des expériences prouvent que la pression effective de la vapeur sur les pistons est de beaucoup inférieure à celle de la chaudière. En effet, si Ton ajoute ensemble : Taffaiblissement résultant déjà des résistances ducs aux conduits et aux lumières d'introduction; la contre-pression naturelle par l'atmosphère ambiante, comme machine sans condensation; un excès de contre-pression provenant de Téchappement de la vapeur dans la cheminée, etc., on comprend que dette pression effective, utilisable directement comme traction, doit subir une diminution sensible.

Mais, par la nécessité de régler la marche nornlale de la machine sur l'emploi de la vapeur avec détente, on peut estimer que pour obtenir une pression utile et moyenne de 4 kilogrammes par centimètre carré des pistons, la vapeur devrait s'élever dans la chaudière à une pression de 7 1/2 à 8 atmosphères environ, ce qui a lieu du reste quelquefois dans les locomotives.

Néanmoins nous pouvons conserver cette donnée comme exemple, et chercher la composition du train correspondant à cet effort de traction, la voie de niveau et ensuite en rampe de 8 millimètres par mètre.,

Voie de niveau. — Si de l'effort de traction ci-dessus, 2030^, on retranche, par exemple, 20 kilogrammes par tonne du poids de la machine, il reste disponible pour le train :

En prenant 10 kilogrammes par tonne pour la traction de ce train, son poids sera 100 fois la traction; il posera donc 154,400 kilogrammes, ou lKi,4 tonnes.

Eniîn, si de ce poids on retranche celui du tenderqui, pour cette machine, pèse 16' 4So, et en assimilant sa résistance à celle des autres voitures, il reste pour les autres véhicules du train :

soit, en nombre rond, 138 tonnes, ce qui représente à peu près le poids d'un train de 20 wagons chargés de voyageurs. .

Hais, comme ceci s'applique au travail maximum de la machine et sur un chemin de niveau, il est aisé de comprendre qu*pn ne lui donnera pas une pareille charge , et qu'elle sera réduite à moins des 3/4 ou des 2/3.

En effet, le chemin comprenant sur son parcours des rampes qu'il faut pouvoir franchir, môme en supposant l'adhérence réduite que nous avons prise pour hase, voyons quelle réduction le poids du train devra subir pour franchir une rampe de 8 millimètres par mètre.

Voie en rampe. — Conformément aux règles simples ci-dessus, il faudra comprendre dans l'effort de traction 1 kilogramme par tonne et par millimètre de pente, c'est-à-dire compter 28 kilogrammes par tonne pour la machine et 18 pour le tender et les wagons.

La machine absorbera donc, pour sa part :

Le tender :

Retranchant la somme de ses deux efforts de la traction totale , il reste pour celle utilisable :

Divisant le reste par 18, l'effort nécessaire pour remorquer une tonne du convoi,

il vient :

C'est-à-dire que le convoi devra être réduit à 58 tonnes environ, au lieu de 138 trouvées pour la voie de niveau, pour être remorqué sur la rampe de 8 millimètres, la machine ne pouvant exercer encore que l'effort de traction 2050 kilogrammes équivalant à l'adhérence calculée sur le sixième de son poids actif.

Ces exemples, qui n'ont du reste d'autre but, démontrent bien les principes qui doivent servir de guides pour régler la marche des machines locomotives, en limitant la charge qu'elles doivent traîner d'après ce que Ton désigne par : le profil du c/k^min qu'elles ont à parcourir; et c'est moins encore la valeur de leur adhérence que la puissance du générateur qui doit être prise en considération pour la n. • ' 26

charge maximum à leur soumetlre. Cette adhérence peut, en effet , rester sufiisanle en un point de la ligne où la machine ne pourra passer que lentement, faute de pouvoir exercer un effort de traclion- suffisant. Dans ce cas, la lenteur non prévue, si la mrnpe est d*un grand dévoloppement, non-seulement amènera un retanl préjudiciable au service, mais l'activité du loyer s*en sentira^ et la production de vapeur diminuant, le convoi pourra, ainsi qu*on le dit, se trouver complètement en détresse,

PUISSANCE VAPORISÂTOIBB.

La puissance mécanique d'une machine locomotive est, avant lout^ dépendante de la quantité de vapeur qu'elle est' capable de produire à Tunité de temps^ car cette puissance étant le produit de Teffort de traction par la vitesse^ ces deux facteurs peuvent varier inversement pour un même produit, lequel se réduit, comme pour toute autre machine à vapeur, à un poids de vapeur dépensé proportionnel à la puissance dé\eloppée.

Par conséquent, pour une même puissance , il faut dépenser de toute façon un même poids de vapeur, tantôt sous un grand volume à une faible pression, et tantôt sous un faible volume, mais à une pression élevée.

Connaissant, par conséquent , les conditions de vitesse et d'effort de traction d'une machine locomotive, on pourra toujours en déduire la puissance vaporisatoire du générateur qui doit lui être appliqué; seulement cette puissance, qui dépend encore de la surface de chauffe, subit, pour le cas actuel, de profondes modifications qui proviennent de la structure même du générateur et du tirage artificiel dont son foyer est doté.

Des ingénieurs les plus distingués ont fait des expériences en assez grand nombre sur la quantité d'eau consommée par les machines locomotives; mais les résultats sont restés le plus souvent peu certains, à cause d'une particularité inhérente à ce système de machine : c*est un énorme entraînement d'eau non vaporisée, dont le chiffre, toûjoui*s assez difficile à déterminer, s'élève fréquemment à 40/00 du poids total dépensé.

Cependant lorsque le réservoir de vapeur est grand et que le dôme de prise est reporté vers l'avant, loin du foyer, l'entraînement de l'eau peut être réduit, ainsi que le prouvent quelques expériences, et particulièrement celles exécutées sur le chemin de fer de Versailles (rive droite) par HH. Gouin et Lechatelier. Ces ingénieurs ont trouvé^ en effet, un entraînement d'eau égal seulement, en moyenne, à 18/00, sur une machine à délente fixe, la Gironde, du reste bien conduite et dans laquelle le dôme était reporté vers l'avant; les cylindres étant maintenus extérieurement à une haute température dans la boite à ftimée et la détente peu prolongée, il devait n'exister aussi que peu de condensation. (Guide du Mécanicien, édit. de 1851.)

Pour qu'on puisse se faire une idée du travail développé par le générateur d'une locomotive, nous citerons seulement quelques chiffres empruntés aux expériences précédentes, et à d'autres dont nous allons parler.

PUISSANCE VAPORFSATOIRE. 203

La machine, la Gironde, soumise aux expériences de MM. Gouin et Lechalelief , faisait le service ordinaire de Paris à Versailles (rive droite); sa marche élaif» en moyenne, de 43 kiiomèh*es à l'heure; sa surface de chauffe totale était de 53°" "i 739.

Dans ces conditions, la dépense théorique d'eau , c'est-à-dire celle qui a dû être réetiement vaporisée, et déduction fuite par conséquent de celle entraînée à Télnt liquide, s'est élevée, suivant la moyenne de six expériences, à 1100 kilogrammes pour effectuer un parcours de 22800 mètres. Cette distance étant assez sensiblement la moitié de la vitesse normale du train, qui était^ comme nous venons de le dire, de fc5 kilomètres à l'heure, il est permis d'admettre que cette production théorique, restant proportionneUe, serait de 2200 kilog. environ , pour 1 heure de marche effective.

Donc^si l'oa reporte ce chiffre à l'étendue de la snrface de chauffe totale, qui est, en nombre rond, de 54 mètres carrés, on trouve : .

d'eau vaporisée par mètre carré de surface de chauffe et. par heure.

Ce chiffre de vaporisation est beaucoup plus élevé qu'on ne le trouyerait avec les machines plus récentes, dont la surface de chauffe a généralement beaucoup plus d'étendue.

Dans d'autres expériences exécutées par M. Lechatelier sur la machine Mulhouse, ce savant ingénieur a obtenu des résultats parmi lesquels nous citerons les suivants :

Vitesse du train, 38 kilométrés à l'heure;

Charge remorquée, 108 tonnes;

Vaporisation théorique par heure, 1910 kilog.

La surface de chauffe de cette machine étant de 73 mètres carrés environ, on

obtient :

d'eau vapoiisée par mètre carré de surfiK^e de chauffe et par heure.

D'autre part, il a été constaté, avec une machine du système Crampton, ayant une surface de chauffe d'environ 100 mètres carrés et faisant un service à grande vitesse sur le chemin du Nord, une dépense totale de 3202 kilog. d'eau par heure, quantité qui doit être réduite à 2000, environ, pour tenir compte de l'eau entraînée et non vaporisée. Ce serait donc une vaporisation d'à peu près 20 kil. par mètre.

Enfin, diverses expériences faites en Angleterre tendent à prouver que la limite du pouvoir vaporisateur des chaudières de locomotives serait d'environ 5S à 60 kilog. d*eau par heure, chiffre très-élevé et qui ne saurait être atteint qu'exceptionnellement et en lEatiguant beaucoup la machine.

Dans les premières machines qui aient fonctionné en France, la vaporisation devait être certainement poussée plus énergiquement, en raison même du peu

204 MOTEl'RS A VAPEUR.

(l'étendue tic leur stirfiice tie chaiifTe, ilonl ilcsljuslededirequplefoyerformail une parlie Irès-notaMe. D'après des expériences failrsparM. Tourasse, ancien directeur dit chemin de fer de Saint>Ëlienne h Lyon, et dont les résiillats sont consignés dans lin tableau qui est donné dans la 3' vol. de la Publication industrielle, il résulle que In vaporisalion s'est élevée, avec pjiisicnis machines, de 38 h 54 kilogrammes d'eau pnr méire carré de surface de chauffe lolalc.

Si nous examinons, au contraire, des expériences faites tout récemment sur le cliemin de fer du Nord, à l'aide des plus puissantes machines dont on ait encore fait usage, nous voyons qu» la vaporisalion a varié, entre plusieurs essais, de %ik 36 kil. d'eau par mèlre. '

En résumé, il csl très-difficile de donner des chiffres réguliers sur ce fait que tant de causes lendent à modifier. D'ailleurs, en mentionnant les expériences cxéculécs en diverses circonstances, les auteurs spéciaux omettent souvent dans leurs relations quelques éléments dont le défaut vous laisse dans une très-grande perplexité, tan disque l'on voudrait établir des bases exactes. Suivant les savants auteurs de l'ouvrage, le Guide du Mécanicien et du Conducteur de locomoiivei, la recherche du pou* voir de vaporisation d'une chaudière de locomotive, rapporté k l'étendue de la surface de chaufle, manquerait d'intérêt, h cause des conditions de marche qui peuvent en changer totalement la valeur, même pour une machine déterminée.

Si nous nous permettons, pour l'instant, de comparer les locomolives aux machines fixes, quani h. la relation h. établir entre la surface de chauffe et la puissance en chevaux développée utilement, nous dirons que cette surface est environ le 4/3 ou la 1/2, au plus, de ce que l'on adopte pour les machines fixes, car, au lieu de 12 à IS kilogrammes d'eau vaporisés par mèlre carré de surface de chauffe lolalc, avec les générateurs à bouilleurs ordinaires, nous v.enons de voir que l'on produit avec ceux des locomotives, qui sont tubulaircs et à tirage forcé, 30 à 30 kilogrammes par mèlre de surface de chauffe , et même quelquefois davantage.

On ne pourrait mieux faire, pour fixer les idées h. cet égiird, que de mentionner retendue de la surface de chauffe possédée par des locomotives dont la puissance est connue, ainsi que le rapport qui cjiistc entre la surface des luhes et celle du foyer directement soumise h l'action du calorique.

Ainsi, dans la locomotive du système Pulonceau , qui a été prise ci-dessus pour exemple, la surface totale est de 79 mèircs carrés, dont 73 poui' les tubes et 6 pour le foyer, d'où celle dernière partie est environ lu '\l\Z de la surface totale.

Si celle machine devait marcher à la vitesse de SO kilomètres à l'heure , en développant une puissance qui corresponde à une dépense constante de vapeur à 6 atmosphères, avec admission pendant les 2/3 de la course, on trouverait, d'après le volumedescyltnd reset le diamètredesrouesmotrices, le poidslotai de vapeur suivant:

Volume d'une cylindrée O""- 07542

Nombre de tours de roue par heure pour 80 kilomètres. . . 78S1* 76

Nombre lolal de cylindrées... 31407

Poids d'un mètre cube de vapeur à 6 atmosphères S"" 0402

PUISSANCE VAPORISATOIRE. 20«

Poids total cherché :

0»«- 07842 X 31407cyi- x 3^0402 x 2/3 = 4801 kilogrammes.

Cette dépense, qui correspond à peu près à 60 kil. par mètre carré de surface de chauffe, serait complètement anormale et presque le double de la production ordinaire de vapeur avec une machine établie dans ces conditions. Elle correspondrait à peu de chose près à relTort de traction maximum, donné pour exemple, et que la machine peut à la vérité développer momentanément, mais non d'une manière continue. On se rapprochera davantage de la vérité en disant que cette machine doit atteindre^ pour utiliser son adhérence, une puissance vaporisatoire d'environ 3000 kilogrammes d*eau par heure, ce qui correspondrait à peu près à 37 kilogrammes par mètre de chauffe, résultat élevé, mais comparable à ce qui a été obtenu dans diverses expériences et sur plusieurs lignes de fer, ainsi que nous Ta vous indiqué ci-dessus.