II

Fig. 185.

è[ la p^tîç inférieure, par un robinet C| terminé par un taraUdage k Taide .duquel: on monte Vinslrument sur le couvercle ou le fond ^u cylindre à Tapeur àou mis à Texpérienee.

. Cet appareil se trouvant en effel disposé comme il vient d*ètre dit; tant qile le* robinet C rcsle fermé, le piston R, dont le dessus communique librenienl avec; r^tnriosiJhère , est en équilibre de pression et reste immobile ainsi que le ressort qui entoure su tige; mais aussitôt que l'on établit la communioation ei^tre le^ cylindre de la machine et celui de Tindioateury en ouvrant le robinet C» la prés? $ion qui règne dans le cylindre à vapeur vient s'établir au-dessous du petit pis« ton R, et suivant que celte pression est supérieure ou inférieure à cdle do Fal* mosphère, le piston R est repoussé en comprimant le ressort, ou rejitre dans le cylindre en faisant, au contraire, céder ce ressort à Tcxtcnsion. • Si le ressort est construit de façon à rendre ses flexions proportionnelle aux

eiTorts différents qu'il supporte, la lige du piston étant munie d'un index qui correspond, à nne échelle divisée en parties égales, on comprend que te déplacement de cette tige fera connaître, comme le ferait un manomètre, Tétat de la pre$^ion dans le cylindre^ les flexions du ressort ayant été mesurées d^avance^ etsachant, par conséquent, qu'iipe divi-» sion de l'échelle correspond à un certain effort par unité de surface du petit piston R.

Cette fonction, à laquelle se réduisait, dans l'origine, l'indicateur de Watt, fut modifiée de la façon la plus heureuse par l'adjonction d'un enregistreur, appelé curvo-trace, et dont l'invention est attribuée à un Anglais nommé Field.

Cette disposition additionnelle, qui est celle indiquée sur lu fig. 19s» consistai V dans un. cadre fixe D, solidaire de l'instrument, et dans lequel se plaçait une planchette mobile E, disposée. de façon a recevoir un mouvement de transport horizontal ^ans .le cadre D. La mobilité de celte planchette était produite au moyeu d'une pordelctte b passant sur une poulie montée sur le cadre^ et dont l'autre exlrémiié $e rattachait à yn point convençiblcmcnt choisi sur l'une des pièces de la machine animée d'un mouvement aljcrnatif. Par conséquent, pendànLl'une des pulsations çimples du piston, la plîinchçtle était tirée vers Tune des extréiniiéa du cadre^ et pendant la pulsation suivante, . elle se trouvait rappelée vers l'aulne, bout par un poids c suspendu à une seconde cprdelclle d, disposée comme la précédente. . .

En.sQinme, la planchette était animée du même mouvement alternatif que le piston moteur, mais en accompUssanl une course, idus faible^ limitée- à environ J5 ceplimèlies, suivant la position du point d'attache de la cordei) quel'on prenait ordinaii emcnt sur le b^tliuicier ou le parallélogramme de Ja machine.

Il est fecilo 'maintenant de comprendre les eflets combinés des mouvemenîs de la plancliclte et de III tige du pisloh B.

. < Cette platacbetle étant recouverte d'une feuille de papier^ et la tige du piston Binoie à. son extrémité d'un porte-crayon ê, avec un ressort qui le maintient eà contact avec le papier, ce dernier reçoit une trace dont nous allons examiner les propriétés.

Si Tensemble restait complètement immobile » le crayon -ne donnerait qu'un point;

Si Ja planchette est immobile et que le piston se déplace , le crayon 4race 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, le crayon repassera toujours sur la même trace, dont le caractère général sera une figure curviligne fermée, résulL'mt du mouvement alternatif même de la planchette.

Pour se rendre compte exactement de la nature indicative de cette trace, dont upe 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 neutrie; son piston étant en équilibre avec la pression atmosphérique, 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 Tindicateur.

Si maintenant on ouvre simultanément le robinet de Tindicaleur et l'introduction de la vapeur dans le cylindre, la pression, que nous supposons plus élevée qa*une atmosphère, repousse très- rapidement le piston de l'indicateur et le mouvement de la planchette commence en môme 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 Tindicateur 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 la ligne atmo^hérique, 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 ligue droite horizontale, et, si la détente était nulle, cette horizontalité devrait se maintenir pendant toute la durée de l'introduction.

Le piston moteur s'approchant 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 de l'indicateur baisse de suite, et le crayon, décrivant une courbe plus ou moins

la hauteur qui correspond à la contrc-presiion due aa miUeu

rapide, re?ient

d'échappement ; si c'est l'almosphère, il revient à ht hauteur de son point de déparf de tout à l'heure, c'eBl-à-dire à la ligne atmosphérique; iqais si c'est un Condenseur, il s'abaisse au-dessous de cette ligne, el, suivant la constance plue ou mo.ius réelle de celle conlrc>pression, revient, par une ligne plus ou moins difl'érente d'une droite horizontale, vers la droite verticale qu'il a décrite au moment de l'introduc' lion. Un nouveau coup de piston commençant, le crayon s'élève, et, avant d'alteiodrc la hauteur de pression maximum, rencontre la ligne atmosphérique et ferme enfin la courbe.

Inulilede répéter qu'en continuant le crayon va décrire une série de pareilles

Fig. 18D.

courbes, qui se superposemienl complètement avec la précédente, si la réglementation de la machine était assez parfaite pour qile 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 intérùl de comparer les cQels de la l'églementation sur les deux, il faudrait que deux appareils semblables fussent appliqués en même temps aux extrémités du cylindre, alin de comparer ensuite les deux courbes obtenue». Mais on peut également n'employer qu'un senl instrument, à condilion de le faire communiqucr ulternalivemeiit avec les deux bouts du cylindre; les courbes ainsi obtenues se croisent comme nous en donnons des eiicmples plus loin.

Avant de nous livrer à l'examen des courbes ditTcrentes que l'on obtient ainsi, nous allons dire quelques mots des perfectionnements apportés à l'appareil lui-même, et de la forme sous laquelle il est employé aujourd'hui. La fig. 186 représente un indicateur de Watt avec la disposition' spéciale qui lui A été donnée plus tard pnr un ingénieur anglais, M. Macnanghl.

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

Ce tambour, qui est formé d'une lame métallique tournée cylindrique très-exactement, est monté sur une tige verticale lixée sur une platine qui fait corps avec le tube principal A, et peut tourner sur cette lige comme cenire; il est terminé à 4a partie inférieure par une poulie à gorge sur laquelle est enroulée un 01 b qui remplit le même oftico que dans le premier appareil, et dont rextrcmilé opposée doit être rallacbée au mécanisme de la machine : une petite poulie de renvoi a est nécessaire pour transformer sa direction. Comme ce tambour doit être animé, ainsi que la planchette de l'autre appareil,

APPAREILS D'EXPÉRIMENTATION. m

d'bn mouvement alternatif, le fli lui transmet, par traction, la première période de ce tnouTementy et un ressort en spirale, monté dans son intérieur, le ramène et toi fait aecompltr la période de retour, comme le contre-poids de Finstrument primilir.

. Le tube A est divisé intérieurement en deux parties dont celle inféricnre est le cylindre qui renrerme le piston, et l'autre contient le ressort qui, entourant l«l Aîge, s*appnie d'un bout sur une emimse qu'elle porte et de l'autre contre le fond du tube A. Cette môme emlMise est munie d*unc petite tige qui traverse la rainure pratiquée dans le tube et porte extérieurement Tindex e qui s*y trouve monté par Articulation, avec ressort de pression, de façon h maintenir le crayon en contact <ioux avec la bande de papier. L*extrémité opposée de T index forme aussi une flèche indicative qui correspond à une échelle tracée sur le cylindre, et dont les degrés correspondent aux pressions transmises au piston et équilibrées par h 'flexion du ressort.

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

Pour faire fonctionner cet instrument ou 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 Tamplitude du mouvement circulaire communiqué au t<imbonr sort ^ale à la partie de sa circonférence restée disponible pour recevoir la trace sur la l>ande de papier. Mettant ensuite l'appareil en rapport avec le cylindre, on opère ainsi qu'<m l'a expliqué précédemment et le résultat en est le même.

Cet appareil a, comme le premier, l'inconvénient de ne donner qu'une combe et ée terminer son indication en un tour de 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 tiit en isolant l'appareil de la machine, qui doit continuer sa marche; on ferme d'abord le robinet de communication et. on interrompt ensuite Ja 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 Morin, si expert en ce genre de recherches, a construit un appareil dans lequel la bande de papier est sans fin el reçoit un mouvement continu qui lui est encore communiqué parla machine même, -de façon que leurs vitesses respeclives restent bien 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 soa importance comme volume et comme installation, pour les épreuves

ordinaires de recelte, dans lequel cas l'indicateur simple donne des résultats

suffisants.

C'est en effet Tindicaleur, dit de Walt, augmenté de quelques perfectionnemonis.

qui est appliqué journellement et dont remploi figure principolement dansées épreuves de recelte des machines mannes commandées par le gouvernement.

L'indicateur employé par les ingénieurs de la marine porte le nom du constrac^ leur, M. Garnicr, qui , comme nous Tavons dit , lui a apporté de très-importantes modifications. L'une des plus remarquables consiste dans remploi de deux ressorts, au lieu d*un seul^ qui entourent la tige du piston et se trouvent placés de chaque côté de son embase; il en résulle que ces deux ressorts ne résistent qu*à des efforts de compression et donnent des indications plus exactes^

Lorsqu'on expérimente au moyen de Tindicatcur^ comme avec 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 emploie pour cela la montre à secondes, procédé qui peut suffire néanmoins pour une expérience au frein dont le régime se maintient pendant un temps assez pror longé. Mais avec l'indicateur, dont les données sont intermittentes^ et correspondent chacune 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 d^ la part de l'opérateur que de le bien installer.

S'il s'agit, par exemple, d'une épreuve au frein, on note exactement rheure a^ commencement de l'expérience, et on laisse marcher le compteur; puis, n l'on veut la prolonger^ même plusieurs heures, on relève à la fois, çn arrêtant, Theure et le nombre total des tours accusé par cet instrument ; divisant ce nombre par le temps, c'est-à-dire par le nombre total de minutes (durée de l'expérience) 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 temps 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 à l'aide desquels elles s'effectuent; nous renvoyons pour cela aux traités spéciaux, et principalement aux ouvrages de M. le général Morin (1).

On y trouve également la description d'un ingénieux appareil appelé planimètre, qui permet d'effectuer très-rapidenieut 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 instrumenta de ce genre se trouvent aussi décrits, avec les applications, dans le recueil La Publication industrielle^ tomes ui'= et vi**.

IXlUtlf DES DUGEillHES FOURNIS PAR l'iNDICATEUR

«Nous désirons maintenant faire connaître, en principe, la nature des dia-^ grafomes que Ton obtient avec les principaux systèmes de machines à vapeur» et indiquer les conséquences que Ton en tire, ainsi que les notions relatives à leur éTalualion numérique. Nous entendons par principaux systèmes : . 1^ Les machines sans détente ni condensation ;

i? 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 coxdknsation. — Avec les machines réglées sur ce régime la pression de la vapeur est nécessairement plus élevée que ^ atmosphère, et la contre-pression atteint ce chiffre, au minimum, puisque l'on sait que, suivant la réglementation plus ou moins parfaite du tiroir et la section plus ou moins libre des passages, l'échappement peut être grevé de résistances additionnelles, ce qui arrive du reste Indubitablement, mais avec plus ou moins d'intensité, suivant le ^gré de perfection 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 s^élève de Éuiie à celle de la vapeur introduite, et, puisqu'il n'y a pas dé détente, le crayon, conservant cette hauteur pendant toute la coui*8e, trace une parallèle à la ligne cle ratmosphèrc, que nous appellerons le zéro de Vindicateur et du diagramme. La ^^urse terminée et l'échappement ouvert, l'index doit redescendre brusquement ^ reviendrait juste au zéro s'il n'y avait pas de résistance accidentelle ajoutée à Cdie même de Tàtmosphère où se fait l'échappement. Comme nous devons compter mar une augmentation quelconque, si faible qu'elle soit, nous dirons que le crayon, ou style, tracera, pendant le retour du piston, une ligne paiallèle h celle du zéro, ^ais 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 ^ passaient comme nous venons de le supposer, c'est-à-dire si les changements ^e pressions avaient lieu instantanément et avec toute la rigueur mathématique.

11 n'en est pas ainsi, puisque le tiroir qui livre le passage a une marche progrès- ^ive, et le véritable diagramme obtenu est une figure à peu près rectangulaire avec les '^mgles arrondis.

c La fig. 187 représente la forme des deux diagrammes que l'on obtiendrait 9A opéran^siir les deux bouts du cylindre d'une machine sans détente ni condensation parfaitement réglée, muisposscJant de Tavance à l'introduction et à la S^prtie.

w , ^d.uiQlt^nt^.pour rinsl^ut^ que la réglementation est parfaitement symétrique

S6t MOTEL'RS A VAPEUR.

(les deux côtés du piston, ces deux diagrammes seraient semblables, mais tournés en sens inverse. Prenons celui qui correspond, suivant la désignation habituelle, au-dessus du piston, pour en esaminer la slructure.

La ligne al repi-ésentanl le zéro de l'instrument et la vapeur étant & 4 atmospbères dans la chaudière, si le piston est prêt à descendre et le robinet de l'indicateur ouvert, comme il y a de l'avance, la vapeur a dû établir sa pression et le style s'est élevé en A, c'est-à-dire à la tiauleur qui correspond h la flexion du ressort de l'inslrumenl pour 3 atmosphères en plus de la pression extérieure.

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

Hais avant que la course soit terminée, celte admission cesse, puisqu'il y a avance à l'échappemciil, et si ce moment est en B, h partir de là le style s'abaisse aussi rapidement que le tiroir livre passage ù la sortie, et enlin le minimum de conlre-

Fig. 1*7.

pression doit être presque atteint, si le fonctionnement est bon, lorsque le piston repart en sens inverse.

Comme nous admettons ici, ce qui ne peut guère être évité, qu'il existe une cei^ taine résisbnce en plus de la pression extérieui'e, le style trace, pendant le retour du piston et à parlir de C, une lii^ne au-dessus de celle a t, mais à peu de distance et parallèle, si l'échappement se fait régulièrement.

Maintenant, comme il y a avance à l'introduction, si c'est en D que le tiroir commence à démasquer 1" orifice, la pression se relève, el finalement 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 général permet de faire apprécier tout le parti que Ton lire déjà d'une semblable opération pour jugct' la réglementation d'une distribution de va[teur et

ap|)n*ndre si c«^ fonctions sVffecliienl clans les moines conditions pour li*s deux côtés du cylindre. Il est important d'ajouter que Ton peut se croire dans de bonnes conditions, sans atteindre à cette régularité des tracés précédents qui ne résultent pas d*un essai direct. Cependant on peut voir, dans les ouvraj^es de M. Morin, quelques diagrammes qui sont d*uue régularité vraiment remar- «limble.

Mais la plupart du temps on n*arrive pas à ce résultat pour des causes d'irrégularités allribiiables à la machine ermème à l'instniment. Souvent les lignes tracées fiar le crayon présentent des ondulations qui résultent en efTet du fonctionnement inipaiiait de l'appareil^ et que Ton peut néanmoins rectifier en y substituant des lignes moyennes régulières que Ton adopte pour la forme réelle du diagramme. Avec les nmchines k grande vitesse et à haute pression, le piston de Tindicateur reçoit des impulsions violentes qui rendent les flexions du ressort inconstantes, de ffaçon qu*il est souvent difficile d'obtenir des traces assez correctes pour en dé* «liiire un résallat sur lequel on puisse compter.

▼ojODS'maintenant la marche & suivre pour adculcr les quantités de travail accusées par ees diagrammes.

Si roD trace au^nlessous de la ligne at une pandièle cd h la distance qui correspond I la flexion du ressort pour 1 atmosphère, et que l'on considère co leclangle «mcÉdhMit la figure A BCD, et qui a cd pour base et c A pour hauteur, on en déduit

4|ue'l6lraniil absolu de la vapeur, pour ce coup simple de A en b, abstraction faite ^Je^toale perte ou contre-pression, est proportionnel à la surface de ce rectangle, «font b hauteur c A représente en efTet la pression 4 atmosphères, de la vapeur, et la kase cd la couine du piston à une certaine échelle réduite.

Opérant de même pour le diagramme du coup complémentaire, on dirait que le travail théorique de la vapeur, par coup double de piston, est représenté par la «omme da ces deux rectangles.

Mais tandis que la vapeur travaille activement de A en B, admission en dessus, ^llc éprouve la contre-pression inférieure qui, dans le second diagramme, est représentée parla partie hachée N'; réciproquement, pendant l'admission en dessous, de A' en B^, il règne la contre-pression du dessus représentée de même par N du premier diagramme.

Par conséquent^ si Ton tient compte encore des parties de la surface de ces deux reclangles qui se trouvent en dehors des figures ABCDet A'B'C'iy, et qui mar- <|ueut des quantités de travail nulles, par suite de la dépression qui se manifeste à l'ouverture et à la fermeture des orifices, il ne reste de travail positif ou utile que celui représenté par la superficie même des deux diagrammes.

On peut donc conclure, sans autre opération auxiliaire, que :

La qtumtitè de travail lUUe développée par coup double de piston est proportionnelle a la

SaMHB DES SURFACES P + F DES DEUX DIACKAMMES.

L'évaluation numérique de cette quantité n'est plus qu'une question d'échelle que la tare même de l'instrument détermine.

Pour donner une idée de cette opération, prenons un exemple.

Admellonn que les dîa^rnmnios précédents aient été relevés sur une machine ayant les dimensions suivantes :

Diamètre dn piston 0"60

Siipcrncio 2827 cent. car.

Course t"00

Pression de la vapeur 4 atmosp.

Adoptons encore que le ressort de rinstrument fléchisse de 2 centimètres par atmosphèn^ et que la course de la haudc de papier soit de 15 centimètres.

En taisant la quadrature de ces diagrammes obtenus sur de telles bases^ il pourrail bien se faire que Ton trou^At, par exemple, 10000 millimètres carrés pour la sonune de leui*s surfaces P + P^ Il ne reste qu*à trouver le nombre de kilogrammèti*es auquel cela répond d*après les dimensions de la machine.

Une flexion de 2 centimoti-es corres|K)ndant à 1 atmosphère, ou, en nombre rond, i\ I kilogramme par centimètre carré du piston^ la superficie de ce dernier étant 2827, il sVnsuil que 2 centimètres, ou 20 millimètres des ordonnées du diagramme, correspondent à un effort total de 2827 kilogrammes sur le piston.

D*auln^ |uirt, la ligne des abscisses ayant IS centimètres» qui représentent 1 mètre, la course du piston moteur, il en advient , en résumé; qu*un élément rectangle de la surface dos diagrammes ayant 20 millimètres sur 150 » 3000 millimètres carrés, ropn^sente 2827 kilogrammèlres.

En i^ésumé, la superficie totale ci-dessus représente donc :

•^^r-r-r- X 2827 » 15077 kilogmnmèlres.

On pouri*ail preudi*o dos moyens un peu dinérenls, mais qui conduiraient d'ailleurs au nuMno n^sullat que cette méthode qui est des plus simples. De quelque façon que Ton s'y pi*enne, l'habitude est nécess«'iire poar opérer avec précision.

Quant à la quadrature des surfaces, si Ton ne possède pas de planimètre, on l>ourra faire usage de la méthode dite de Simpson, pour laquelle nous renvoyons aux traites spéciaux de mécanique.

Machines a detextk sans condensation. — Les notions prérédentes vont nous permettre de passer rapidement en revue les diagrammes que Ton obtient sur les machines de réglementation différente, car si la forme do la courlie change, le principe en est le même.

La fig. t88 représente le type de diagramme que Ton obtiendrait sur une machine à détente sans condensation, les fonctions supposées parfaitemenl régulières.

La ligne ai correspondant encore au zéro de rinstnimenl, c'est-à-dire a la pression atmosphérique, ca exprimerait, comme ci-dessus, IVquivalent de celte pression en flexion du ressort, cl c\ équivaut de même à la pression absolue de la vapeur, telle qu'elle s'établit dans le cylindre à l'origine de la course du piston.

Puisqu'il y a détente, rhorizonlalité de la ligne supérieure du diagramme doit se

APPAUKILS (l'EXPElUMENTATION. 597

innintenîr senlemenl, pendani la durée île l'admissirm h plotiic vapeur, puis nu point E, choisi ici pour le monirnt où le tiroir coininencc h masquer nolabletnrnt l'ftriAce, In pression commence & décroître, et la course fl'achf;ve sous des pressions ■-npidemeni décroissantes, dont la courbe EB iiiarqui- lu projircBBion. De B en C l'éctiap|>cment est ouvert et In [iressiori baisse cni'Oro pour se tiinintenir, comme l>i-ècMemmenl, égalu, ou im pou supérieure, l'i la pivssion atmosphérique, jusqu'à «.'L- que l'admission soit de nouveau ouverte en U.

Le principe de ce diagramme sera IK's-)>ien compris eu se R-portaul à la courbe théorique (I. i", p. 79) du liTivail du la détenle, laquelle est du reste répétée ici €n Aef. Cette dernière figure exprimenitl eu elTet le travail théorique de la vapeur dont le diagnimme donné par rimiicaleiir révèle au coiitniire l'efliel dynamique réel.

On K rappelle que cette représentation firaphique du travail de la vapeur avec déteate esl basée sur le principe de la loi de Hariolte (t. i", p. 76], que l'emploi de l'in-

Uicateur permet ainsi de vcritier dans son application au travail de la vapeur. C'est |>rîncipalcment h U. .Vorin que l'on doit les plus sérieux essais exécutés précisément On voe de cette vérillcation. Les résultats qui en sont pidUïcs dans les iffom du savant profei^seur, montrent que la concordance de celte loi avec les elTels pratiques est osseï parfaite pour que l'on puisse l'adapter.

Le fouctianneiucnl et l'utilisation seront donc d'autant meilleurs que ces deux tifTures, qui se ressemblent, se rapprochent d'une superposition parraile.

Il esl bien entendu que cela ne peut avoir lieu absolument, car le mécanisme Inéme de la machine s'y o])[iosc. Ainsi, le commencement de la détente ne peut («.voir lieu qu'en vertu du ronctionneuii>nl de l'orguue distributeur, dont l'aclion a Mne durée qui ne peut être nulle ; pour interi'ompi'e théoriquement l'admission en e, î 1 faut commencera fermer l'orillcc un peu avant pour ne le masquer coin])lé1emenl <)n'nn peu après, d'où la pression décroît avant le moment déterminé et se mainlient après quelques instants encore un peu plus élevée que ne l'indique la courbe

théorique. Enfin, les périodes extrêmes d'ouverture et de fermeture des orifices donnent lieu aux mêmes obserxations que pour les diagrammes précédents.

Néanmoins des essais exécutés sur des machines, apparemment très-bien réglées, ont montré une remarquable coïncidence entre la courbe théorique et le diagramme^ tenant compte, bien entendu, des écarts prévus et inévitables. D*autres fois, an contraire, soit par la mauvaise réglementation, soit a cause de la grande vitesse, Tirré- ^ularité du diagramme est telle qu'une comparaison n*est plus possible.

A pi'opos d*essais sur les machines à détente, c'est le cas de tenir compte des espaces perdus ou nuisibles, car la vapeur qu'ils renferment produit un certain travail sur lequel on ne comptait pas et dont le dia<;ramme portera nécesssiirement rindice. C*est une question dont il a été dit déjà quelques mots (p. 476).

1/évalualiou des quantités de travail se fera de même que précédemment; il sera d'ailleui*s toujoui*s nécess;iire d'obtenir un diagramme pour chaque cAté du piston, autant pour tenir compte des différences éventuelles dans les quanUlés de travail déxeloppé que pour vérifiei* les efTets directs de la réglementation du tiroir pour une ré>olution complète de la machine.

Nous avons à faire ici une observation imporlante.

En con^1ruifiant le diagramme (fig. 188), nous avons évidemiDent supposé, ce qui doit être, que h (iression h la fin de la détente est encore wpèrieure à celle de Tatinosphére qui constitue la contre-pression, puisqu'il n'y a point de condenseur; la c|uantité de tmvail utile est donc toujours exprimée par la su|)erlicic de la n^^ure AEBCI).

Hais si cette détente, ayant été mal comlunée, se terminait par une pression finale moindre que celle de Tatinosphère, le diagramme présenterait ee caractère singulier analogue à ce que représente, sur cette même fig. 188, la conii)e nouée A E' F D.

En effet, tant que Téchappement n*est pas ouvert la pression baissera, et la courbe descendra au-dessous du degré ai; mais une fois la conununication avec Fatmosphère établie, il est naturel que la pression se relève et devienne, pendant toute la durée de réchappeinent, ce qu'elle est dans le premier cas. P.ir conséquent, la courbe revenant sur elle-méuie croisera en F sa première trace et pourra redevenir ce qu'elle a été déjà supposée.

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

Machines a dktknte kt ciindknsation. — Dans ces machines, le diagramme auni le même caractère que le précédent ; la seule dilïérence que Ton y remarque^ c'est que la ligne atmosphérique at traverse la courl>e, puis(|ue les pressions utiles sont successivement supérieures el inférieures à celles de ralmosplière, car même dans les machines dites à basse pression la tension initiale de la vapeur est plus élevée que 1 atmosphi're.

Nous donnons pour exemple ((ig. 189) de ces diagrammes l'un de ceux qui ont été relevés le 5 novembre l8o9 sur l'appaieil à vapeur du yacht L'Aiijlc, décrit précédemmenl; c'est en ouhc un spécimen do ces diagrammes pris simultanément des deux cotés du piston a\ec le inèine indirateur.

Cette ligure est la reproduction aussi exacte que possible, aui S/3 de gnindciir naturelle, de l'un des qualrc diagrammes prit sur chacun des deux cylindres à vapeur et auquel nous avons ajouté la ligne correspondaiil au vide parlait, ainsi que t'échelle «les pressions et des divisions dans le sens de la course, alln d'en rendre l'eiamen plus locile.

La lare de l'indicateur correspondait à des flexions du i^essort de 3 ccnUmëlres |'>ar almosplière; Ib ligne at marque le zéro ilc l'inslrumenl comme ci^lessus, et

Celle cd, Irjcée à 3ccnlimètres .-iti-ilcssoiis, correspondrait h 0 pression, c'est-à-dire 4u vide parfait dans le condenseur.

Pendant ces expéi'ieuccs, dont il a déjà clé question (p.3S'ï}, le nombre de tours ■nojcn de la in:tchinc élait de 33,70 p»r niinulc;

Le sillage du biltimcnl, 13,82 nœuds;

La pression dans le Kénératciu' s'est élevée à ISO centimètres de mercure en plus Oe l'almosplièrc, soit, ou langage ordiuiiirc-,

lO

L'examen des dingramiucs indique d'ubord que la pression dans les cylindres était >in peu inrérieure à celle de la chaudière et qu'elle ne dépassait pas en moyenne, lïcndant l'introduction h pleine vapcui', â"'35 environ.

On reconnaît ensuite plir ta distance qui sépare la partie intérieure du diagramme Oe la ligne cd, de vide parfait, que lu contre-pression s'est maintenue sensiblemeul A 1 74 d'atmosphère.

Les cfTets de h délente ne se font pas sentir ici d'une Tuçon aussi tranclice que Oans la plupart des iiulrcs machines; lu pression, qui se aialnlient peu fixe du reste

dans ia période d'introduction, s'abaisse ensuite plus vivement au milieu de la course où la détente commence, mais néanmoins avec peu de rapidité; l*un des deux coups présente même une courbe de détente convexe, au lieu de la concavité qui la caractérise ordinairement, et cette différence entre les deux diafi^nimmes d*un môme coup double est parfaitement constante dans les huit essais qui ont été pix>duits dans la durée de cette expérience. Si Ton se reporte à la description et aux dessins de cette machine (pi. Ai et 43), et que Ton examine Tensemble du mécanisme qui conmiande le tiroir, on comprend que de pareilles irrégularités^ qui iront du reste aucun caractère nuisible à la marche de la machine, sont difficiles h 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 diaiirrammes doubles correspondant à huit cou|)S doubles différents, on est frappé de leur conformité presque complète.

Nous 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 rr, au commencement de l'introduction, et qui est souvent suivi d*une ou deux ondes, plus ou moins allongées, avant que ia pression n*ait acquis son régime constant. Cette légère irrégularité provient du choc reçu par le ressort de rinslrument lorsque la vapeur s'introduit et de ce que, le tiroir ayant de Tavance. le piston n'est pas encore parti.

Nous complçtons cet examen des diagrammes pris sur Tappareil de VAigle par l'évaluation 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 une superficie totale de :

ii32i inillimètres carrés.

Ou se rappelle que les pistons de cet appareil ont 1"800 de diamètre sur 1*900 de course. Par conséquent i atmosphère de pression correspond h un eflfort total par piston égal à :

"" ^ •^'^^" X 1^033 = 26286,7 kilogrammes.

U autre part, 1 atinosplièrc était représentée sur le diagramme par une ordonnée de 30 millimètres, et la course du piston, qui égale l"*ll, par une abscisse de 150 millimètres, il s'ensuit que la superficie correspondante, (|ui égale 1500 millimètres carrés, représente :

26286^7 X 1»9 = 49844,73 kilogramuiètres.

Or^ la quadrature totale pour un coup double étant, connue nous l'avons dit, de 11324 millimètres canrs, elle représente un travail total de :

^^ X 49814 J3 = 158661 ,3 kilogrammètres. iioOU

APPAREILS D'EXPÉRIMENTATlOiN. 591

Enfin, la vitesse moyenne, pendant lesdiles expériences, ayant été de 35^7 tours p«ir minnte, et le résultit précédent correspondant à 1 cylindre, on trouve pour los deux et en chevaux de 75 kilogrammètres :

* ;;:; ^^ =1812 chevaux-vapeur.

Ce résultat est parfaitement conforme i\ celui que nous avons dit déjà avoir été c^onslalé (p. 355) et qui se trouve mentionné dans le nouvel ouvrage de M. A.. Le- «I ieii, sur les machines marines.

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

La tige du piston en réduit nécessairemenl la section d'un côté, ce qui, à moins cl^une régulation compensatrice , diminue la quantité de travail développé de ce c-filé. Dans la machine actuelle, dont toutes les dimensions sont généralement con-r sidérahles, la tige surtout est proportionnellement très-forte, a cause du système c>sciilant : elle a donc une influence sensible dont il est facile de donner une idée.

Ccïtle tige a 22 centimètres de di<imMre; par suite la section correspondante égale 380 centimètres carrés. Celle du cylindre étant de 23446, leur rapport est de :

Elle réduit donc d'une même fraclioji le travail dé\eloppé de son côlé^ ce qui, ■"Apporté au travail total des deux cylindres, représente une diminution de :

1812 1 ,oK I

En réalité, cette différence peut être facilement évitée en prolongeant quelque r^eu Tadmission l\ pleine vapeur du coté de la tige; mais quoi qu'il en soit, les deux ^ i^es n*en représentent pas moins, par leur grand volume, ce qu*on nous permettra ^ l'appeler une puissance négative de près de 14 ciievaux.

Machines a deux cvi.ixnnKS wv. Woolf. — Pour expérinienlcr ces machines au 'iioyen de l'indicateur, il en faut iiécessaireniont appliquer un sur chaque cylindre, ^>t toujours opérer simultanément. On obtient deux diagranunos (ou deux croisés |>onr chaque cylindre) dont il est aisé de prévoir la nature. .

Pour le petit cylindre, lu partit* supérieure du diagramme sera comme pour une ^^lachiije simple, avec la condition variable de pleine vapeur ou détente; mais la , T^artie inférieure accusera une contre-pression variable décroissante.

I^ partie supérieure du diagramme du grand indiquera une pression décroissante dès Torigine, et la partie inférieure la contre-pression ordinaire d'un con- ^ tenseur.

La lig. 190 représente deux tracés analogues à ceux qui seraient obtenus ainsi ^vec deux inslrumenls d*une tare identique; les courbes en lignes pleines figurent le résultat de Fépreuve en supposant que la délente s'effectue exclusivement par le

grnnd cylindre, el celles en ponctué, ce que l'on trouverail 8Î In dclenic commençait an contraire dans le pclil cylindre; dans les deux cas, ce ne sont que des courbes théoriques, et, en réalité, celles obtenues inonircnl que les pressions dans le grand cylindre sont inférieures :i ce qu'elles devraient être, ii ciiuse princi(ialcmciil des espaces que la vapeur remplit en pussaiil d*Hn cylindi-c diinR l'aulrc , et où elle éprouve un cominencomcnl de détente plus ou moins considérable, suivant qne ces espaces nuisibles ont été plus ou moins rcslivînls,

Ix' diagramme A, llfiuré en lignes pleines, correspondanl au petit cylindre, présente, à sa partie supérieiii'e liorizonlale, l'inlrodiiction ù pleine vapeur mainlenue pendant la course entière; la courbe 'inrérienre, engendrée pendant le retour.

s'alHiissc Irès-rapidcmenI, puisqu'elle est l'indice 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 i:ouree, ullondu que la pression décroît immédialemeni, ainsi qu'on le sait; quant à la partie inrérieure, elle est dctcnnince par la ligne à peu près borisontalc qui résulte, comme précédemmeni, de la contre-pression conslanle du condenseur.

Si la détente commence dans le pclil cylindre, les courbes poncinécs montrent le caractère des diagrammes oblcnns, que tout ce qui précède permelira Je comprendre parfailcnienl. - *

Enfin, la méthode pour le calcul du travail n'est pas différente de ce qui a été exphquc justtu'ici. Chaque diagramme représente encore, par sa surface intérieure, le travail utile développé, à chaque coup simple, par le piston correspondant. Il fout donc faire la quadialiirc des deux diagrammes el calculer le travail séparément pour les deux pisluns, qui oui des courses et des diamètres différenl): ; puis faire la somme afin d'obtenir le Iruvail tolal de la machine.

APPAREILS D'EXPÊRIMISNTATION. 503

En aliordant ce sujet, nous avons eu siirloiil pour but de Taire comprendre l*inévt\ qu'offrent ces moyens d'investigation employés pour l*(Hude et la réception des nacliines h vapeur, et nous répétons qu'on ne saurait trop les vulgariser et en fain* les opérations vérilalrfemont usuelles.

L'emploi du frein est assez répandu, quoiqu*on n-tpporte pas toujours, néannoinSi les soins indispensables pour en oblenir des indications certaines : ainsi, le rein est quelquefois construit à la liAte, inexactement équilibré et dépourvu d*une lisposition qui en rende la manuMnre facile et non dangereuse; le plus généralenent le compteur de toui*s fait défaut, etc.

l/eniploi de riinlicateur est, au contraire, plutAt accidentel, et pourtant il nous emblerait aussi im|H>rtant de se rendre compte de Télal de fonctionnement du ylindre et de la distribution, (|ue d*obtenir Télat de la pression dans le générateur t d'estimer le rendement sur l*arbre à manivelle, rendement qui peut tout aussi >\en dépendre de Tappareil de distribution et du cylindre que de la somme des ésislances passives entre cette nvu* de la macbine (!t Torgane récepteur final.

Pour donner une idée do rimporlance de cette observation, nous citerons un fait |ul certainement s'est ri*nou\elé bien des fois: un constructeur bien connu pour a bonne exécution avait li\ré une macbine à sapeur pour Tune de nos colonies rançaises, et, sur Tavis que le fabricant avait un |>ersonnel assez intelligent, il l'avait pas envoyé de monteur pour mettre Tappareil en marcbe. Cependant la nachinc montée ne put fonctionner, et le colon avait cru devoir rabandonner, orsque après quelques années le lils du constructeur, allant dans la colonie, reconlut que l'on n'avait pas su régler la position du tii'oir de distribution. A peine y »a8sa4-il quelques beures, et la macbine fonctionna parfaitement.

Il nous parait donc désirable de ^oir ce genre d*essai à riridicaleur |>lus pratiqué |u'il ne l'est jusqu'à présent, et ikuis pensons que 1rs constructeurs feraient bien l'en faciliter Texécution en réser\aiit d'a\ance, hur cliaque macbine nouvelle, des >oints iïattoUc, pour appliquer Tindicateur et le nietire rapidement en état de juctionner au jour de la réceplitui, ou pour eux-mêmes, avant de livrer délinitive- [lent : il en résullcrail cerlainrnient un avantage pour les deux parties.

11 est vrai que rinslrunicnt arlud ne fonctionne peut-être pas aussi régulièrelient qu'il le faudrait a\cc les grandes \itesses auxquelles sont réglées maintenant m grand nondjre de niacbines; mais si son emploi devenait général, il n'est pas outeux qu'on lui trou\erait bientôt une disposition capable d*atteindre le but proosé dans les diil'éreutes ciiconslances particuliên*s.

Nous aurions pu donner en terminant ce cbapitre un grand nombre d'expéicnces faites sur di\ers svstùmes de niaeliines exécutées: mais connue nous en vous déjà cité [ilusieurs dans le cours de cet ouvrage, il suffira de les revoir pour cconnaitre qu'en déiinili\e les bonnes macbines, a grande détente et condenition, ne doi\ent pas consonnner, en travail courant, plus de 1 kil. 1/2 de bouille ar beureetpar cbe\al utile de 75 kilogrannnètres, en admettant d'ailleurs les randes puissances.

Fl?l DL' CUAl'lTIIK CINQl'lBMK