CHAPITRE

MACHINES ATMOSPHiRIQUES OU A BASSE PRESSION

120 ans avant J.-C. Héron d^Alexandrie K

Lorsque les liquides, les gaz ou les vapeurs s'écoulent des vases qui les renferment sous certaines conditions que

1. Héron d^Alexandrie, dit TAncien» vivait environ 120 ans avant notre ère. La plupart des nombreux ouvrages qu'U composa sont perdus : il n*en reste plus que trois. La machine à réaction dont il doit être Ici question se trouve décrite et représentée dans le traité inUtulé Spirltalia seu pneumatica. On a prétendu qu'Héron fut le premier inventeur des roues dentées, mais cet Uonneur appartient*

je vais décrire, ils deviranent une cause de mouvement qu'il est nécessaire de bien apprécier si Ton veut comprendre le jeu d'un petit appareil imaginé par Héron d'Alexandrie, et qui offre, je pense, le premier exemple de l'emploi de la vapeur comme force motrice. Concevons (fîg. 1) un tube coudé ABC dont les deux

Fig. 1. — I^ncipe des macttioesi xésction.

branches AB et BC se rencontrent rectangulairement. Supposons que la branche BA soit verticale, qu'elle passe librement dans un anneau fixe mn et qu'elle repose par le bas sur une pointe aiguë T, de manière à pouvoir tourner sur elle-même sans obstacle. Si dans cet état on verse de l'eau par l'entonnoir supérieur, nous aurons deux cas bien distincts à considérer. Quand l'écoulement du liquide s'opérera par l'extrémité G, dans la direction BG, tout l'appareil demeurera immobile. Quand, au contraire,

je crois , à son mattre Ctésîbius. Ses clepsydres et surtout ses automates excitèrent Tadmiration de Tantiquité. La fbntaine qui porte le nom d^lléron a reçu diverses applications importantes, même de nos jours : elle sert, par exemple, dans les mines de Schemnltz, en Hongrie, comme machine d*épuisement.

MACHINES A VAPBUR. T

le tube BG sera bouché à son extrémité G et que le liquide flortira seulero^it par une ouverture latérale S, dans une direction horiz(xitale » la machine prendra d'elle-même du mouvement. Elle tournera autour de AB , tant que récoulement durera , mais en sens contraire de la direction suivant laquelle se formera le jet. Si Feau, par exemple, 8*élance d'arrière en avant, le tube horizontal BC se transportera, en tournant, d'avant en arrière» comme par une espèce de recul.

Toutes les machines dans lesquelles Teau a été employée de cette manière , portent le nom de machines à réaction.

Un gaz qui parcourrait rapidement le tube coudé ÂBG, produirait les mêmes effets que Teau : le tube resterait immobile quand le gaz s'échapperait dans la direction BC ; il tournerait au contraire si Técoulement avait lieu latéralement.

Ges considérations préliminaires suffisent pour que Ton comprenne le mode d'action de la vapeur dans la machine d'Héron.

Imaginons qu'une sphère métallique creuse (fig. 2, page 8), susceptible de tourner entre deux tourillons A et B, soit remplie d'une vapeur très-élastique ; que cette vapeur puisse sortir de la sphère par un tuyau saillant DG perpendiculaire à AB et placé sur le prolongement d'un des rayons. On devine déjà que si le tuyau DG est ouvert à son extrémité, il ne tendra pas à tourner, et que la ^ère restera en repos; que si, au contraire, l'écoulement s'opère par une ouverture latérale S , d'arrière en avant, par exemple , le tuyau reculera et tendra à faire

tourner d'avant en arrière la sphère à laquelle il est lié. Pour rendre ce mouvement de rotation continu, il suffira d'ajouter aux suppositions précédentes , celles qu'un des deux tourillons (A si Ton veut) est creux, qu'il se trouve, par un bout , en communication avec l'intérieur de la sphère , et par l'autre , avec une chaudière : la vapeur déposée en S sera ainsi continuellement remplacée au fur et à mesure de son écoulement.

Fig. t, — Mode d*aetion de la vapenr dani la machine dVéron.

Sur la figure qu'Héron a donnée de son petit appareil, on aperçoit deux tuyaux semblables à celui que je viens de décrire. Ils forment les prolongements opposés d'un même diamètre et leurs ouvertures latérales sont disposées de manière qu'ils tendent à faire tourner la sphère dans le même sens.

11 y a aussi dans les Spiritulia la description d'une machine toute semblable à la précédente, avec cette différence seulement qu'un courant d'air échauffé y remplace le courant de vapeur.

En résumé , on trouve un certain emploi de la vapeur

aqneose dans un des appareils décrits par Héron , mais cette vapeur y agit tout autrement que dans les machines modernes. Watt, à qui les essais du mécanicien grec n'étaient pas inconnus, croyait qu'on ne pourrait jamais en tirer rien d'utile. D'autres personnes, si je suis bien informé , augurent au contraire assez favorablement des effets qu'il serait possible d'obtenir avec le mécanisme d'Héron perfectionné, pour avoir cherché, par un brevet, à s^en assurer la jouissance exclusive : le temps et l'expérience prononceront. On voit seulement que si , par des modifications dont nous n'avons aucune idée, des machines à vapeur et à réaction réussissaient un jour et qu'on jugeât à propos d'en écrire l'histoire, il faudrait s'empresser de signaler Héron comme leur premier inventeur. Quant à moi, j'aurais pu me dispenser d'en parler, puisque je ne dois m'occuper actuellement que des machines connues, que des machines employées dans les usines, et que celles-ci n'ont aucune ressemblance avec la sphère tournante du savant d'Alexandrie. Peut-être même eût-il été convenable de citer ici de préférence les auteurs qui, tels qu'Aristote et Sénèqûe, attribuent les tremblements de terre à la transformation subite de l'eau en vapeur. Cette transformation, suivant eux, s'opère dans les entrailles du globe par la chaleur souterraine ; or, les grands effets qu'ils veulent expliquer montrent bien de quelle énorme puissance mécanique la vapeur leur semblait douée. J'espère, en tous cas, qu'on me pardonnera ce paragraphe, quand on verra qu'il donne une solution naturelle de la question importante qu'a fait naître naguère la pièce dont je vais maintenant m'occuper.

15/i3. Blasco de Garât.

M. de Navarrete a publié en 1826, dans la Correspondance astronomique de M. le baron de Zach, la Note ci-après, qui lui avait été communiquée par M. Thomas Gonzalez, directeur des archives royales de Simancas.

c Blasco de Garay, capitaine de mer, proposa, Tan 15&â, à Tempereur et roi Charles-Quint, une machine pour faire aller les bâtiments et les grandes embarcations, même en temps de calme, sans rames et sans voiles.

« Malgré les obstacles et les contrariétés que ce projet essuya, l'empereur ordonna que Ton en fit l'expérience dans le port de Barcelone, ce qui effectivement eut lieu le jour 17 du mois de juin de ladite année 15Aâ.

c Garay ne voulut pas faire connaître entièrement sa découverte. Cependant on vit, au moment de l'épreuve, qu'elle consistait dans une grande chaudière d'eau bouillante et dans des roues de mouvement attachées à l'un et à l'autre bord du bfttiment.

«On fit r expérience sur un navire de 200 tonneaux, appelé la Trinité, arrivé de Colibre pour décharger du blé à Barcelone , capitaine Pierre de Scarza.

« Par ordre de Charles- Quint, assistèrent à cette expérience don Henri de Tolède, le gouverneur don Pierre de Cardona, le trésorier Ravage, le vice -chancelier et rintendant de la Catalogne. ••

c Dans les rapports que l'on fit à l'empereur et au prince , tous approuvèrent généralement cette ingénieuse

inyention, particulièrement à cause de la promptitude et de la facilité avec laquelle on faisait virer de bord le navire.

« Le trésorier Ravago, ennemi du projet, dit qu'il irait deux lieues en trois heures, que la machine était trop compliquée et trop coûteuse, et que Ton serait exposé au péril que la chaudière éclatât. Les autres commissaires assurèrent que le navire virait de bord avec autant de vitesse qu'une galère manœuvrée suivant la méthode ordinaire, et faisait une lieue par heure, pour le moins.

«Lorsque l'essai fut fait, Garay emporta toute la machine dont il avait armé le navire ; il ne déposa que les bois dans les arsenaux de Barcelone, et garda tout le reste pour lui.

« Malgré les oppositions et les contradictions faîtes par Ravago, Finvention de Garay fut approuvée , et si Texpédition dans laquelle Charies-Quint était alors engagé n'y eût mis obstacle, il l'aurait sans doute favorisée.

« Avec tout cela, l'empereur avança l'auteur d'un grade, loi fit un cadeau de 200,000 maravédis, ordonna à la Trésorerie de lai payer tous les frais et dépenses, et lui accorda en outre plusieurs autres grâces.

« Cela résulte des documents et des registres originaux que l'on garde dans les archives royales de Simancas , parmi les papiers de l'état du commerce de Catalogne et ceux des secrétariats de guerre, de terre et de mer dudit

an 15&3.

c Thomas Gonzalez.

• Simancas, S7 août 1825. »

Suivant M. de Navarrete, il résulte de la Note qu'on

vient de lire, • que les vaisseaux à vapeur sont une invention espagnole » et que de nos jours on Ta seulement fait revivre. > De là découlerait aussi la conséquence que Blasco de Garay doit être considéré comme le véritable inventeur des machines à feu I

Ces prétentions me paraissent de nature à être repoussées Tune et Tautre. En thèse générale, Thistoire des sciences doit se faire exclusivement sur des pièces imprimées. Des documents manuscrits ne sauraient avoir aucune valeur pour le public, car le plus souvent il est dépourvu de tout moyen de constater Texactitude de la date qu'on leur assigne. Des extraits de manuscrits sont moins admissibles encore. Quelquefois Fauteur d'une analyse n'a pas bien compris Touvrage dont il veut rendre compte , et il substitue , même sans le vouloir, les idées de son temps , ses propres idées, aux idées de l'écrivain qu'il abrège. J'accorderai, toutefois, qu'aucune de ces difficultés n'est applicable dans la circonstance actuelle , que le document cité par M. de Navarrete est bien de 15&3, et que l'extrait de M. Gonzalez est fidèle ; mais qu'en résultera-t-il ? qu'on a essayé, en 15&3, de faire marcher les bateaux avec un certain mécanisme, et rien de plus. La machine dit-on, renfermait une chaudière, donc c'était une machine à vapeur. Ce raisonnement n'est point concluant. 11 existe, en effet, dans divers ouvrages, des projets de machines où l'on voit du feu sous une chaudière remplie d'eau, sans que la vapeur y joue aucun rôle : telle est, par exemple, la machine d'Amontons. Enfin, lors même qu'on admettrait que la vapeur engendrait le mouvement dans la machine de Garay, il ne s'ensuivrait pas néces-

sairement qae cette machine était nouvelle et qu*elle avait quelque ressemblance avec^celle d'aujourd'hui, car Héron, comme on Va déjà vu, décrivait, 1600 ans auparavant, le moyen de produire un mouvement de rotation par Tac* tion de la vapeur. J'ajouterai même que si Texpérience de Garay a été faite , que si sa machine était à vapeur, tout doit porter à croire qu^il employait Téolipyle d'Héron. Cet appareil, en effet, n'est pas d'une exécution trèsdifBcile , tandis que (on peut l'assurer hardiment) la plus simple des machines à vapeur d'aujourd'hui , exige dans sa construction une précision de main-d'œuvre fort supérieure à tout ce qu'on aurait pu obtenir au xvi* siècle. Au reste , Garay n'ayant voulu montrer sa machine à personne, pas même aux commissaires que l'empereur Charles- Quint avait nommés, toutes les tentatives qu'on pourrait faire , après trois siècles , pour établir en quoi elle consistait, n'amèneraient évidemment aucun résultat certain.

En résumé , le nouveau document exhumé par M. de Navarrete doit être écarté, l*" parce qu'il n'a été imprimé ni en 1543 ni plus tard; 2* parce qu'il ne prouve pas que le moteur de la barque de Barcelone était une véritable machine à vapeur ; 9" parce qu'enfin si une machine à vapeur de Garay a jamais existé c'était , suivant toute apparence, l'éolipyle à réaction décrite dans les Œuvres d^Héron d'Alexandrie.

S»* 1615. Salomon de Gaus '•

Salomon de Gaus est Tauteor d'un ouvrage intitulé : Les Raisons des forces mouvantes, avec diverses machines tant utiles que plaisantes, etc. Cet ouvrage parut à Francfort en 1615. On y trouve, entre autres choses ingénieuses que plusieurs mécaniciais ont présentées de nos jours comme nouvelles, un théorème ainsi conçu, sous le n* 5 : Veau montera par aide du feu plus haut que son niveau. Voici en quels termes Gaus justifie cet énoncé :

1. Par une bizarrerie bien digne de remarque, un homme que la postérité regardera peutrêtre comme le premier inventeur de la machine à feu, n^est cité dans Thistoire des mathématiques de Montucla qu^à roccasion de son Traité de perspective^ et encore la citation n'est-elle que de cinq mots. A peine a-t-ll aussi obtenu les honneurs d'un article de quelques lignes dans les volumineux dictionnaires biographiques publiés de nos jours. La Biographie unir verselle le fait naître et mourir en Normandie. Elle dit qu'il habita quelque temps l'Angleterre, où il fut attaché au prince de Galles» Dans les Raisons des Forces mouvantes^ Salomon de Gaus prend luimême le titre d'ingénieiur et d'architecte de Son AHesse palatine électorale. Cet ouvrage fut composé, je crois, à Heidelberg ; il a été imprimé à Francfort ; ces trois circonstances ont fait supposer à quelques personnes que Gaus était AHemand. Hais remarquons d'abord combien il serait peu probable qu'un AUemand eût écrit en fï*ançais dans son propre pays. Ajoutons que dans la dédicace au rai trè&«faiétira (Louis XIII), la formule suivante précède la signature : de Votre Majesté, le très-obéissant subject; qu*enlin on Ut dans le privilège, et ceci tranche tous les doutes : « Nostre bien aimé Salomon de Gaus, maistre ingénieur, estant de présent au service de nostre cher et bien aimé cousin le prince Électeur Palar

tin, nous a fait dire, etc , désirant gratifier ledict de Gaus,

comme estant nostre subject, etc » Ainsi Salomon de Gaus était Français.

MACHINBS A VAPEUR.

c Le troifflèiDe moyen de faire monter Teaa est par Taide du fea, dont il se peut faire diverses machines. y eu donnerai ici la démonstration d'une.

c Sœt (fig. 3) une balle de cuivre marquée A, bira

fig. 9. •« EipilicaHon de raseension de Ten dans la machine

de Salomoa de Gans.

sondée tout à Tentour, à laquelle il y aura un soupirail lOarqué D par où Ton mettra l'eau, et aussi un tuyau marqué BG qui sera soudé en haut de la balle ; et le bout G approchera près du fond , sans y toucher ; après faut emplir ladite balle d'eau par le soupirail , puis le bien prfxHicher et la mettre sur le feu ; alors la chaleur donnant contre ladite balle , fera monter toute l'eau par le toyau BG. v

L'appareil dont je viens de transcrire la description est une véritable machine à vapeur propre à opérer des épuisements. Mais peut-être supposerait-on, si je me bornais au passage précédent , que Salomon de Gaus ignorait la cause de l'ascension du liquide par le tuyau BG. Cette

cause lui était parfaitement connue, et j'en trouve la preuve dans son théorème 1*% p. 2 et 3, où, à Toccasion d'une expérience toute semblable , il dit que • la violence de la vapeur (produite par l'action du feu) qui cause Teau de monter, est provenue de ladite eau, laquelle vapeur sortira après que Teau sera sortie par le robinet avec grande violence. »

1629. Branca.

Branca est Tauteur d'une compilation intitulée : Le macchine dcl sig. G. Branca; Roma 1629. Cet ouvrage renferme la description de toutes les machines dont l'auteur avait eu connaissance. Dans ce nombre, on remarque un éolipyle placé sur un brasier^ et disposé de manière que le courant de vapeur, sortant par un tuyau , allait frapper les ailes ou les augets d'une petite roue horizontale et la faisait tourner. Le vent de la tuyère d'un soufflet ordinaire aurait évidemment produit le même effet.

Je n'ai pas encore deviné d'après quelles analogicîs on a pu voir dans cet éolipyle le premier germe des machines à vapeur employées de nos jours. En tout cas, et je me bornerai à cette remarque, le recueil de Branca est postérieur, de beaucoup , aux deux premières éditions de l'ouvrage de Salomon de Gaus.

MÂCHINBS A VAPEUR. 47

1663. Le marquis de Worcester '•

The ScantUng of one kundred Inventions , par le marquis de Worcester, parut en 4663 pendant le règne de Charles II. Ce livre est plus généralement connu sous le litre de Century of Inventions. L'appareil que les auteurs anglais regardent comme la première machine à feu , est décrit dans ces termes (c'est la 68' invention) :

« J'ai inventé un moyen admirable et très-puissant d'élever Teau à l'aide du feu, non par aspiration, car alors on serait renfermé, comme disent les philosophes, inira sphœram activiiatis^ l'aspiration ne s' opérant que pour certaines distances; mais mon moyen n'a pas de limite, si le vase a une force suffisante. Je pris en effet un canon entier dont la bouche avait éclaté, et l'ayant rem-

1. Edward Somerset, marquis de Worcester, que les Anglais regardent comme le véritable inventeur de la machine à feu , vivait sous le règne des derniers Stuarts. Jeté dans toutes les intrigues de cette époque, il éprouva bien des traverses. Worcester perdit d'abord son immense fortune ; il ne passa en Irlande que pour y être emprisonné; il s'évada, atteignit la France, retourna à Londres par les ordres de Charles II, fût découvert et enfermé dans la Tour, d'où U ne sortit qu'à la restauration. La tradition rapporte que les idées de Worcester sur l'emploi qu'il serait possible de faire de la force dont la vapeur aqueuse est douée, furent éveillées pendant sa der. nière détention, par le soulèvement subit du couvercle de la marmite dans laqueUe ses aliments cuisaient Si l'anecdote était vraie, elle ferait beaucoup d'honneur à l'esprit inventif du prisonnier, mais eUe montrerait en même temps son peu d'érudition ; car il faudrait admettre qu'il ne connaissait pas l'ouvrage de Salomon de Caus; or, on sait qu'une seconde édition de ce livre avait paru en France pendant que Worcester y résidait.

48 MACHINES A VAPEUB.

pli d*eau aux trois quarts , je fermai par des vis Textrémité rompue et la lumière ; j'entretins ensuite dessous un feu constant, et au bout de vingt-quatre heures le canon se brisa en faisant un grand bruit. Ayant alors trouvé le moyen de former des vases de telles manières qu'ils sont consolidés par la force intérieure ^, et qui se remplissent Tun après l'autre, j'ai vu l'eau couler d'une manière continue comme celle d'une fontaine, à la hautefir de quarante pieds. Un vase d'eau raréfiée par l'action du feu, élevait quarante vases d'eau froide. L'ouvrier qui surveille la manœuvre n'a que deux robinets à ouvrir, de telle sorte qu'au moment où Tun des deux vases est épuisé, il se remplit d'eau froide pendant que l'autre commence à agir, et ainsi successivement. Le feu est entretenu dans un degré constant d'activité par les soins du même ouvrier ; il a pour cela tout le temps nécessaire durant

1. Ce passage a été traduit presque toujours d'une autre manière : « Ayant découvert, faitron dire à Worcester, le moyen de fortifier les vaisseaux intérieurement, etc., etc. » LapJirase,je dois Tavouer, est beaucoup plus raisoiuiable que celle de ma version , mais c'est presque un argument contre sa fidélité, tant en général les projets de Worcester sont chimériques et extravagants. Au reste, voici le texte original : « Having a way to make my vessels so tliat they are strengthened by the force within them^ etc., etc. » U m'a semblé quQ force within them ne peut pas désigner des moyens de consolidation intérieurs. Si j'ai bien compris ces paroles, vy^orcester, pour répondre à une objection qu'il prévoyait, a jugé convenable d'assurer que ses nouvelles chaudières n'éclateraient jamais; et en effet, il aurait atteint ce but si , comme il le dit , elles devenaient d'autaat plus fortes que la vapeur les presserait avec plus d'intensité de dedans en dehors. Cette circonstance donnera un nouveau poids à l'opinion de ceux qui pensent que Worcester n'a jamais fait l'essai de sa machine, mais je m'empresse de faire remarquer que tout cela est sans Importance quant à la question de priorité qu'U faut discuter icL

les intervalles qm lui laisse la manœuvre des robinets. »

Le lecteur connaît maintenant tout ce que le marquis de Worcester a jamais écrit sur la machine à feu. Cest l'unique titre sur lequel se fonde M. Partington , de Tlnstitution de Londres, dans sa nouvelle édition (182&) de la Century of Inventions, pour décider avec tous ses compatriotes que « Worcester est le premier homme qui ait découvert un moyen d'appliquer la vapeur comme agent mécanique; invention qui seule ^ ajoute -t- il, suffirait pour immortaliser l'âge dans lequel cet homme vivait. »

ExamÎBons à notre tour ce paragraphe tant de fois cité, et voyons, sans partialité, ce qu'au fond on y trouve.

J^y vois d'abord une expérience propre h montrer que l'eau réduite en vapeur peut , à la longue , rompre les parois des vases qui la renferment Cette expérience était déjà connue en 1605, car Flurence Rivault dit expressément que les éolipyles crèvent avec fracas quand on empêche la vapâir de s'échapper. Il ajoute même : « L'effet de la raréfaction de l'eau a de quoi épouvanter les plus assurés des hommes*. » {Éléments â!arliUerie, p. 128. Paris, 1605.)

J'y vois encore l'idée d'élever de l'eau à l'aide de la force élastique de la vapeur. Cette idée appartient à

1. J'emprmite cette citation à Ton des curieux articles falstortqiws, si riches d'érudition, que M. de Montgéry a publiés sur les macliiiies dans lesquelles le feu est employé d'une manière quelconque, et je la substitue au passage suivant de Salomon de Gaus que j'avais d'abord inséré dans le texte. Ce passage n'a paru que dix ans plus tard, G'estràndire en 16i5, mais près de cinquante ans toutefois avant la Century 0/ inventions : « La violence sera grande quand l'eau s'exhale en air par le moyen du feu et que ledit air est

Scilomon de Caus, qui Tavait publiée quarante -huit ans avant l'auteur anglais.

J'y trouve enfin la description d'un appareil propre à opérer cet effet ; mais qui n'a pas reconnu que la boule métallique de Salomon de Caus élèverait aussi de Teau à une hauteur quelconque , si Ton supposait ses parois suffisamment fortes et la chaleur assez intense ? Peut-être dira-t-on que la machine du marquis de Worcester est préférable? Je pouri'ais raccorder sans que cela tirât à conséquence , car il n'est pas question , dans ce moment , de rechercher quel ingénieur a imaginé la meilleure machine à feu, mais seulement qui a pensé le premier à tirer parti de la force élastique de la vapeur pour soulever un poids ou pour produire du mouvement. Au reste, avant de comparer le projet du marquis de Worcester à tout autre projet , il faudrait savoir bien exactement en quoi le pl-eraier consistait. Ce problème n'a pas encore été résolu , par la raison toute simple que la description de la soixantehuitième invention du lord anglais manque totalement de clarté. Personne, aujourd'hui, ne serait embarrassé s'il fallait construire une machine d'épuisement dans laquelle l'eau serait soulevée par l'action de la vapeur; mais quand il est question de reproduire celle du marquis de Wor-

enclos; comme par exemple, soit une baUe de cuivre d*nn pied ou deux en diamètre et épaisse d*un pouce , laqueUe sera remplie d'eau par un petit trou , lequel sera bouché bien fort avec un clou , en sorte que Teau n'en puisse sortir; il est certain que si Ton met ladite balle sur un grand feu, en sorte qu*elle devienne fort chaude, qu'il se fera une compression si violente que la balle crèvera en pièces, avec bruit semblable à un pétard. » (Les Raisons des Forces mouvantes^ livre premier, feuillet premier, verso.)

Machines â vapeur. 24

cester, on doit s'astreindre à faire ce que dît Tauteur, et pas davantage.

En sMmposant ces deux conditions , M. Stuart a trouvé qu'on approcherait, autant que possible, de la description de son compatriote, si Ton groupait deux appareils de Salomon de Caus de manière à produire par leur jeu alternatif un écoulement continu* Les autres solutions qu'on a données jusqu'ici de la même question , celle de Millington , par exemple , sont évidemment inadmissibles.

Lorsque MM. Thomas Young, Robison, Partington, Tredgold, Millington , Nicholson, Lardner, etc. , présentaient le marquis de Worcester comme l'inventeur de la machine à feu, l'ouvrage de Salomon de Caus leur était sans doute inconnu. Puisqu'il demeure maintenant établi, sans réplique, que la première idée de soulever des poids à l'aide de la force élastique de la vapeur appartient à l'auteur français ; que si même la machine de son compétiteur a jamais existé, elle était, suivant toute apparence, l'appareil décrit près d'un demi -siècle auparavant dans l'ouvrage intitulé Raisons des forces mouvantes , il faut supposer qu'on ne manquera pas à l'avenir d'inscrire le nom modeste de Salomon de Caus partout où jusqu'ici avait figuré en première ligne celui du marquis de Worcester.

n MACHIN£S A VÂPEUE.

1683. 6lR Sahuex Morelaiid '.

Si je ne voulais parler dans cette Notice que des personnes dont les travaux ont réellement contribué, soit à créer, soit à aroéliorer les machines à vapeur, le nom du chevalier Moreland n'y figurerait pae; mais ce nom étant cité en Angleterre par la presque totalité des auteurs qui se sont occupés des machines à feu , je n'ai pas pu me dispenser d'en faire moi-même mention, ne fût-ce qu'afio de justifier l'opiaion que je viens d'émettre.

Il y a au Musée britannique un très-beau manuscrit du chevalier Mloreland^ intitulé ; Élévation des eaux par toutes sortes de machines^ réduites à la mesure^ au poids et à la balance^ présenté à Sa Majesté Très- Chrétienne par le chevalier Moreland , gentilhomme ordinaire de la chambre privée et maître des mécaniques du xoi de la Grande-Bretagae K Dans ce manuscrit de S8 pages,

1. Sir Samuel Moreland prit, comme Worcester, une part active aux événements de la guerre civile. GromweU Templogra dans plusieurs missions diplomatiques. Ses compatriotes assurent qu'il fut simultanément secrétaire de Thurloê et espion en titre du roi. A la restauration, Charles II le nomma baronnet Moreland s^était occupé de diverses questions d'acoustique, entre autres de la meUleore forme à donner aux porte-voix. Il mourut à Hammersmith dans le mois de janvier 1696, après avoir eu Tidée bizarre de faire enterrer à la profondeur de six pieds, en signe de repentir pour sa vie passée» une grande collection d'ouvrages de musique qu'il possédait

2. Il existe un ouvrage de Moreland, imprimé à Paris en 1685, et qui a presque exactement le même titre que le manuscrit du British muséum. Le chapitre relatif à la vapeur ne s'y trouve pas. L'auteur seulement, en énumérant dans sa préface toutes les espèces

Jf A CHINES Â VAPBUIL t3

r article rdatif à la machine à vapeur occiipe k pages Beutement , et se trouve difitiogué du reste par un titre particoliffl. Vûîci le paragraphe sur lequel on se fonde en Angleterre pour attribuer à Moreland une certaine psurt dans la création du Sieam Engine.

c Ueau étant. évaporée par la force du feu, ses vapeurs demandent incontinent un plus grand espace (environ 2,000 fois) que Peau n'occupait auparavant, et plutôt que d^être toujours emprisonnées, feraient cj^ever une pièce de canon. Mais étant bien gouvernées selon les règles de la statique, et par science réduites à la mesure, au poids et à la balance, alors elles portent paisiblement leurs fardeaux (comme de bons chevaux) ; et ainsi seraient-elles d'un grand usage au genre humain , particulièrement pour rélévation des eaux, selon la table suivante qui marque le nombre de livres qui pourront être levées 1800 fois par heure, à 6 pouces de levée, par des cylindres à moitié remplis d'eau, aussi bien que les divers diamètres et profondeurs desdits cylindres. »

Si Fcmvrage de Moreland avait précédé ceux de Salomon de Gaus ou de Worcester, le passage qu'on vient de lire serait un titre réel. En 1685, c'est-à-dîre soixante-huit ans après la publication des Raisons des Forces mouvantes^ et vingt ans après la date de la patente de Worcester, le projet de Moreland ne pouvait plus être considéré que comme un plagiat Disons toutefois, à Thonneur de ce

demotem^ne le mécaoicieainet enjeu, cite la îoitob de la poudre et celle de la vapeur d'eau^ msdb faàre à ce si^et aucune revmrquù d*oà Ton putae induire sll se donne pimr inventeur ou ail p^rlo d'une chose déjà proposée par d'autreSi

mécanicien, que les nombres qu'il donne pour exprimer les volumes relatifs de feau et d'un poids égal de vapeur, sont moins éloignés de la vérité qu'on n'aurait dû l'attendre d'expériences faites en 1682.

1690 et 1695. Denis Papin '•

Concevons un large cylindre vertical ABCD (fig. 4)

Fig. 4. — Eiplication de Vélér&Uon da piston dans U maeUiiA de Papin.

entièrement ouvert à la partie supérieure, et reposant sur une base métallique armée d'une soupape S susceptible de s'ouvrir de bas en haut à volonté. Plaçons dans le milieu

1. Denis Papin est né à Blois. U s'adonna dans sa Jeunesse à la médecine et prit ses grades à Paris; ensuite il passa en Angleterre où Boyle, qui Tavait associé à quelques-unes de ses expériences , le fit nommer membre de la Société royale en 1681. Forcé de s'expatrier par la révocation de Tédit de Nantes, Papin se réfugia en Allemagne auprès du landgrave de Hesse, et remplit avec distinction, pendant plusieurs années , les fonctions de professeur de mathématiques b. runiversité de Marbourg; il mourut en 1710. On peut

de ce cylindre un piston mobile P qui en ferme bien exactement Touvertare. L'atmosphère pèsera de tout son poids sur la face supérieure de ce piston ; elle le poussera de haut en bas. Si la soupape S est ouverte, la portion d'atmosphère dont la capacité DGEF se remplira, tendra au contraire par sa réaction, à faire remonter le piston. Cette seconde force sera égale à la première, parce que, dans on gaz comme dans un fluide, la pression en chaque point est la même dans tous les sens. Le piston , sollicité ainsi par deux forces opposées qui se font équilibre, descendra toutefois, mais seulement en vertu de son propre poids. 11 suffira donc d'un effort un tant soit peu supérieur à ce même poids, pour faire monter le piston jusqu'au haut du cylindre et pour l'y maintenir.

Supposons qu'en effet le piston soit amené ainsi à l'extrémité supérieure de sa course, comme la figure 5 ( page 26 ) le représente, et cherchons à le faire descendre avec force. Un moyen bien efficace consisterait à fermer la soupape S, et ensuite, si cela était possible, à anéantir tout à coup et complètement dans le corps de pompe la portion d'atmo- ^hèrc qui remplit la capacité ABGD. Alors le piston ne recevrait plus d'action que de l'atmosphère extérieure dont il est chargé. Cette action s'exercerait sur sa surface

regarder comme une singularité que TAcadémie des Sciences do Pians n^ait point nommé Papin l'un de ses associés, quand on songe que dès 1690 il avait publié un Mémoire dans lequel se trouve , comme on le verra tout à llieure, la description la plus méthodique et la plus claire de la machine à feu connue aujourd'hui sous le nom de machine atmosphérique, et même celle des bateaux à Tapeur. L^homme de génie est toujours méconnu quand il devance trop son siècle, dans quelque genre que ce soit

MACHINES A VAPEUB.

supérieure, de haut eu bas, et aurait pour mesure le poids d*un cylindre d'eau de 10 mètres (32 pieds) de hauteur, et dont la base serait égale à celle du corps de pompe , ou, ce qui revient au même, le poids d^un cylindre de mercure d'une base pareille et de 76 centimètres (^ poicces 1 ligQe) de hauteur seulement ; car tel est le poids de Talmosphère. Le piston descendrait alors nécessairement , et pourrait même entraîner dans sa course on poids égal à celui du cylindre d'eau ou de mercure dont je viens de parler*

tH-

Fjg. 5. — Sesceote du ^ston airivé à l'extiémité de u coime dans la machine de Papin.

En suivant toujours la même hypothèse, admettons qu'à l'instant où le mouvement descendant s'est complètement opéré, on ouvre la soupape S. L'atmosphère viendra agir par-dessous et contre-balancer Taclion de l'atmosphère supérieure. U suffira dès lors d'un petit effort pour lairo rétrograder le piston jusqu'au sommet du corps de pompe et ramener toutes les parties de l'appareil à leur position initiale. Un second anéantissement de l'atmosphère ioté-

MACJgllNES A VAPEUB. 27

rieure fera descendre de nouveau le piston, et ainsi de suite

£q résumé, dans cet ai^pAreil, il suffit d'une petite dépense de force peur soulever le piston , taudis que son mouvement descendant peut produire les plus grands effets. Si une corde est attachée par un bout au centre du ^sion et s'enroule par son autre extrémité sur la gorge* d'une poulie, on pourra^ à chaque mouvement descendant, soulever un très-grand poids d'une quantité égale à la hauteur du corps de pompe. Avec un cylindre de 2 mètres de diamètre, le poids soulevé à chaque oscillation descendante du piston, serait de 310D0 kilogrammes.

L'idée de la machine dont je viens de parler appartient à Papin. Elle est expliquée fort nettement dans Jes Actes de Leipzig pour l'année 1688, p. 6ii/i., et ensuite avec quelques nouveaux développements dans une lettre au comte Guillaume Maurice. ( Voyez l'auvriage imprimé à Gassel en 1695, et intitulé ; Becueil de diverses pièces louchant quelques nouvelles machines , p. 28 et «liv. ) Il nous reste maintenant à faire connaître les moyens que Papin avait proposés pour anéantir, aux momenls convenables, la couche d'air atmosphérique qui, placée sous le piston, aurait empêché son mouvement descendant^ ou, ce qui revient au même, il nous reste à dire comment il faisait à vcdonté le vide dans la partie inférieure du corps de pompe»

Ce physicien eut quelque temps la pensée de se servir pour cela d'une roue hydraulique qui aurait fait mouvoir les pistons d'une pompe aérante ordinaire* Lorsque le cours d'eau chargé de mettre cette roue en mouvement

se serait trouvé très-éloigné de la machine , Papin aurait lié celle-ci à la pompe par Tintcrmédiaire d'un tuyau métallique continu , semblable aux tuyaux des usines à gaz de nos jours : c c'était , disait-il , un moyen de transporter fort loin la force des rivières. •

Dans cet état, en 1687, la machine fut présentée à la Société royale de Londres, oii elle donna lieu à des difficultés dont Papin fait mention , sans dire cependant en quoi elles consistaient, {Y oyez Recueil, p. 41.) Auparavant il avait essayé de faire le vide sous le piston au moyen de la poudre ; mais f nonobstant toutes les précautions qu'on y a observées, dit-il , il est toujours demeuré dans le tuyau environ la cinquième partie de Tair qu'il contient d'ordinaire, ce qui cause deux différents inconvénients : l'un est que l'on perd environ la moitié de la force qu'on devrait avoir, en sorte que l'on ne pouvait élever que 150 livres à un pied de haut, au lieu de 300 livres qu'on aurait dû élever si le tuyau avait été parfaitement vide ; l'autre inconvénient est qu'à mesure que le piston descend, la force qui le pousse en bas diminue de plus en plus, etc. {Recueil, etc., p. 52.)

« J'ai donc tâché, ajoute-t-il, d'en venir à bout d'une autre manière; et comme l'eau a la propriété, étant par le feu changée en vapeurs, de faire ressort comme l'air, et ensuite de se recondenser si bien par le froid , qu'il ne lui reste plus aucune apparence de cette force de ressort, j'ai cru qu'il ne serait pas difficile de faire des machines dans lesquelles, par le moyen d'une chaleur médiocre et à peu de frais, l'eau ferait ce vide parfait qu'on a inutilement cherché par le moyen de la poudre à canon, »

HACHINES Â VAPEUR. 29

Cet important paragraphe se trouve à la page 53 du Recueil imprimé à Cassel en 1695, comme extrait des Actes de Leipzig du mois d'août 1690. Il est suivi de la description du petit appareil dont Papin se servit pour essayer son invention. Le corps de pompe n'avait que 2 pouces 4/2 de diamètre et ne pesait pas 5 onces. A chaque oscillation, il élevait cependant 60 livres d'une quantité égale à celle qui mesurait l'étendue de la course descendante du piston. La vapeur disparaissait si complètement quand on ôtait le feu , que le piston dont cette vapeur avait amené le mouvement ascensionnel , « redescendait jusque tout au fond , en sorte qu'on ne saurait soupçonner qu'il y eût aucun air pour le presser au-dessous et résister à sa descente. » {Recueil ^ p. 55.) L'eau qui fournissait la vapeur, dans ces premiers essais, n'était pas contenue dans une chaudière séparée ; elle avait été déposée dans le corps de pompe même, sur la plaque métallique qui le bouchait par le bas. C'était cette plaque que Papin échauffait directement pour transformer l'eau en vapeur; c'était la même plaque qu'il refroidissait en éloignant le feu , quand il voulait opérer la condensation. 11 rapporte qu'avec un feu médiocre, une minute lui suffisait, dans les expériences de 1690, «pour chasser ainsi le piston jusqu'au haut de son tuyau. » {Recueil, p. 55. ) Mais dans des essais postérieurs, « il vidait les tuyaux en un quart de minute. » (Reci/ei/, p. 61. )

Au reste, il déclare lui-même qu'en partant toujours du principe de la condensation de la vapeur par le froid , on peut arriver au but qu'il se propose « par différentes constructions faciles à imaginer. » (Voyez \q Recueil y p. 53.)

La machine de Salomon de Caus , celle du marquis de Worcester, étaient de simples appareils d'épuisement* Leurs auteurs ne les avaient présentées que comme des moyens d'élever de Teau* Tel était aussi le parti principal que Papin voulait tirer de sa machine à pression atmosphérique; mais en même temps il avait parfaitement bien vu que le mouvement de va-et-vient du piston dans le corps de pompe pouvait recevoir d^ autres applications et devenir un moteur universel. On trouvera, en effet, aux pages 58 et 59 du Recueil , et même déjà dans les Actes de Leipzig de 1690, une méthode propre à transformer ce mouvement alternatif en mouvement de rotation. Je n'insisterai pas davantage ici sur cet objet, parce que nous aurons à nous en occuper plus loin , à l'occasion des bateaux à vppeur, et je terminerai ce paragraphe relatif à Papin en présentant au lecteur les conséquences diverses qui me paraissent découler des extraits qu'il vient de lire :

Papin a imaginé la première machine à vapeur à piston ;

Papin a vu, le premier, que la vapeur aqueuse fournit un moyen simple de faire rapidement le vide dans la capacité du corps de pompe ;

Papin est le premier qui ait songé à combiner dans une même machine à feu, l'action de la force élastique de la vapeur, avec la propriété dont cette vapeur jouit et qu'il a signalée, de se condensa par refroidissement ^.

1. MM. Stuart et Partington ont explicitement reconnu tous ces titres de Papin à la reconnaissance des mécaniciens; mais par compensation les personnes qui liront V Histoire des Machines à vapeur

MACHINES A VAPEUR. 3t

1698. Le capitaine Saveey.

Nous n'avons aucune preuve que Salomon de Caus ait jamais fait construire sa machine à feu. J'en pourrais dire

dn docteur Robison ( voyez la dernière édition commentée par V^att), f trouTcront, p. û9, que le premier mémoire de Papia (First ptUflication) sur les l^fachlnes à feu est de 1707 ; que ce mécanicien n'a point proposé d^employer un véritable piston, mais un simple flotteur; que jamais, et c^était là Timportant, il n'avait songé à produire le mouvement descendant d'un piston par la condensation de la vapeur. Ces arrêts sont consignés aussi dans TEncyclopédie du docteur Rees, feuille F2, article Steam engine. L'auteur de cet article a lu, dans les Actes de Leipzig, la description des machines dans lesquelles Papin essayait de faire le vide à l'aide de la poudre,, car il les cite; mais, par une fatalité inexplicable, le Mémoire inséré dans les mêmes Actes où Papin substitue la vapeur d'eau à la poudre n'a pas attiré ses regards, puisqu'il déclare que jamais les appareils du mécanicien français ne furent infented to be worked by steam. M. MiUington n'est guère plus favorable à notre compatriote, dont les idées, dit-il, sur les moyens de produire une puissance motrice à Faide de la vapeur, sont toutes postérieures à la patente de Savery (p. 255); (la patente de Savery est de 1698). M. Lardner assure également, dans les leçons qu'il a publiées récemment, que les Français appuient leurs prétentions à l'invention de la machine à vapeur, sur un ouvrage de Papin qui n'a paru qu'en 1707, neuf ans après la date dn brevet de Savery. Cette remarque, ajoute-t-ii, tranche tout à fait la question : Papin n'a droit à aucun partage dans rinvCTftion de la machine à vapeur (Voyez Leçons sur la MacMme à vapeur^ p. 96, 97 et 101 de l'édition française).

n^est-il pas vraiment bizarre que la plupart des auteurs anglais 8*obstiDent ainsi à ne citer qu*un seul ouvrage de Papin , celui de 17117 ; qu'ils ne veuillent tenir aucun compte de l'ouvrage beaucoup plus volumineux auquel j'ai emprunté textuellement divers passages et dont il a paru deux éditions dans la même année 1695, l'une à CasKl en finançais, l'autre t Marbourg en latin ; que tous les Mémoires de cet auteur, insérés dans les Actes de Leipzig, leur parais*

Zl MACHINES A VAPEUR.

autant du marquis de Worcester K Celle des machines de Papin dans laquelle Taction de la vapeur et sa condensation sont successivement en jeu, n'a été exécutée qu'en petit, et seulement dans la vue de constater expérimen-

sent comme non avenus I J'accorderai, si Ton veut, qu'il n'existe pas de piston proprement dit dans la machine d'épuisement de 1707; que la condensation de la vapeur n'y joue absolument aucun rôle ; qu'en tout cas cette machine est postérieure à la patente du capitaine Savery, sans qu'on en puisse rien conclure, puisque ce n'est pas l'ouvrage de 1707 que nous citons, mais bien un recueil de 1695; mais bien les Actes de Leipzig de l'année 1690. Bossut s'autorise, dans son Hydrcdynamiqne ^ de l'ouvrage de 1695 pour attribuer à Papin une part importante dans l'invention de la machine à vapeur; Robison répond que cet ouvrage n'existe ^^\{Thefact is that Papin 's first publication toas in 1707. ) Je concevrais qu'il eût déclaré ne l'avoir point vu; mais cette dénégation tranchante, opposée à l'assertion positive de Bossut était d'autant plus singulière, que le livre de Papin n'est pas très-rare en Angleterre, qu'en tous cas les Actes de Leipzig qui en renferment la substance se trouvent dans les principales bibliothèques, et qu'enfin cet ouvrage, dont le célèbre professeur d'Ëdinburgh nie l'existence, a été annoncé et analysé en mars 1697, dans les Pilosophical transactions, un an avant qu'il fût question de la machine de Savery. L'analyse des Transactions philosophiques, cette remarque ne doit pas être oubliée, donne d'ailleurs textuellement le passage de l'ouvrage de Papin qui est relatif à l'emploi de la vapeur, d'abord comme moyen de pousser le piston, ensuite comme moyen de faire le vide dans le corps de pompe. (Voyez Trans,, t XIX, p. 483.)

1. Le privilège sollicité par le marquis de Worcester, lui fut accordé, au dire de Walpole, d'après la simple assurance qu'il donna aux commissaires nommés à cet effet, qu'il avait inventé une machine marchant par l'action de la vapeur. Si la machine avait été réellement construite, la remarque relative à la déclaration, comme l'observe M. Stuart , n'eût pas été nécessaire. Je n'ignore pas qu'en dernier lieu on a prétendu, au contraire, que le bill sollicité par Worcester fut l'objet d'un examen long et minutieux; mais pour annuler le témoignage de Walpole, il aurait fallu prouver que les commissaires du parlement avaient vu une machine fonctionnant ou du moins un modèle, et personne jusqu'ici ne l'a prétendu.

talement Texaclitude du principe sur lequel elle se fonde ^. Aussi quoique, à proprement parler, il n'y ait rien de bien neuf dans les machines à feu de Savery, on ne pourrait, sans une grande injustice, se dispenser de les citer, puisqu'elles sont véritablement les premières qui aient été appliquées. Je ne pense pas, au reste, devoir en donner ici le dessin : le lecteur pourra, sans ce secours, s'en faire une idée exacte , s'il veut bien se rappeler celle de Saloraon de Gaus et prêter quelque attention aux considérations suivantes :

D'après le projet de Gaus, la vapeur motrice serait engendrée dans le vase où se trouve l'eau à élever, et aux dépens de cette même eau. Dans la machine de Savery, il y a deux vases séparés; l'un renferme l'eau; l'autre, qu'on peut appeler la chaudUrCy contient la vapeur. Gette vapeur, quand on la juge assez abondante, se rend à la partie supérieure du vase d'eau par un tube de communication qui s'ouvre à volonté à l'aide d'un robinet. Elle agit de haut en bas sur la surface du liquide et le refoule dans un tube d'ascension vertical dont l'ouverture inférieure doit toujours être située au-dessous de cette surface, car sans cela la vapeur s'échapperait elle-même.

i. Le comte de Sintzendorff , propriétaire en Bohême de plusieurs mines inondées, avait invité Papinà aller les dessécher avec sa machine ; mais les circonstances malheureuses dans lesqueUes se trouvait alors TMlemagne ne lui permirent pas de se déplacer. « Je souhaiten>is extrêmement, disait-il, de rendre à Votre Excellence mes très-humbles services, n'estoit que les pays que nous voyons ruinés dans notre voisinage et Tincertitude des événements de la ^erre m^avertissent que je ne doibs pas abandonner ma famille de si loing, dans un temps comme celui-cy. » {Recueil de diverses pièce*', etc., p. /i9.)