Full text of "La vapeur"

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ÎEROX LlBRARY

4«tmn Callatixm.
YmtttttùintBS-l.

BIBLIOTHÈQUE

DES MERVEILLES

Pl'ULlÉE SOUS LA DIRECTION

DE M. EDOUARD CHARTON

LA VAPKUll

OUVRAGES DU MÊME AUTEUR

PUBLIÉS PAR LAMÊMC UIBRAIRIC

PARIS. — IMP. SIMON RAÇON ET COMP., RUK d'iSHPURTH, 1.

Le Giel. Notions d'astronomie à l'usage des gens du monde.— 4* édition
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Les Applications de la Physique aux sciences, à l'industrie et aux arts.

La Lomiére. \

Lej^ Météores du monde solaire.

BIBLIOTHÈQUE DES MERVEILLES

LA VAPEUR

PAR

AMEDÊE 6UILLEMIN

r »

OUVRAGE ILLUSTRÉ DE 113 VIGNETTES

PAR B. BONNAFOUX ET A. JAHANDIER

PARIS

LIBRAIRIE HACHETTE ET C-

BOCLRVARD SAIIfT-GBRlfAIN, N* 79

1873
Droits de propriété et de tradacUon limrtki

•y- '

■^^ïî|§

$iwyO^

LA VAPEUR

IlNTRODUCTIOiN

J'imagine un ancien, un Athénien conlemporain
dePériclès, un de ces disciples des philosophes grecs,
à rintelligence si subtile, si ouverte aux choses de
Tart, delà science et delà pensée, transporté tout à
coup sans aucune transition dans notre monde mo-
derne.

Que dirait-il, et surtout que penserait-il, je nedirai
pas à la vue de nos monuments, de nos tableaux,
de nos statues, mais en parcourant nos usines, en
voyageant sur nos chemins de fer , sur nos bateaux à
vapeur^ Dans quelle stupéfaction le plongerait le
mouvement vertigineux d'un train lancé à toute
vitesse, entraîné par une force invisible, cachée dans

s LA ÏAPELIl,

les flancs (l'une masse de fer et ne se manifestant à
la vue que par le feu et la fumée 1 11 compareitiit
sans doute ce mouvement rapide de \ingt lourdes
voitures à l'allure gracieuse des chars qui se dispu-
taient le prix de la course sur le sable de l'Ilippo-
droinCjCt Tavanlagc, au point de vue artistique, ne
serait pas pour nos caisses disgracieuses, nos wa-
gons et nos macliines ; mais quelle idée ne prendrait-
il point de la puissance des engins modernes, el COIBti
bien sa curiosité ne serail-elle pas éveillée, quaaâ
il reconnaîtrait qu'aucun moteur animé, ni la force
de l'homme ni celle des animaux, que ni l'eau'
ni le vent ne sont les causes qui font mouvoir c^
immense convoi, ce gigantesque navire marchant
contre vents el marées, pas plus que celte multi-
tude de rouages, d'outils, de métiers en activité dans
nos usines?

Au spectacle de tant de merveilles, un homme
du moyen âge eût crié à la magie, et la machine à
vapeur eût élé pour lui l'œuvre du démon. Mais
notre Athénien, curieux comme ses contemporains,
l'esprit habitué à l'analyse et dégagé de tout mystî-
t'israc, une fois passé le premier mouvement d'éton-"
nement et d'admiration, n'aurait qu'un désir, celui'
d'approfondir le mystère, il voudrait savoir le pour-
quoi et le comment de tout ce qu'il voit d'étrange
dans les inventions mécaniques ou industrielles de
notre époque, elavec ses connaissances en mathéma-

liétrange j
riellesde 1
lathéma- \

INTRODUCTION. 3

lique et son habitude de raisonner, soyez sûr qu'il
y parviendrait rapidement.

Alors, ravi d'apprendre que tant de puissance,
tant de mouvements rapides ou lents, mais toujours
mesurés et précis, ont pour principe une cause si
simple, la force de la chaleur ou du feu, il admire-
rait le génie delà science moderne quia su maîtriser
l'agent de destruction le plus terrible, le feu, pour
en faire l'exécuteur docile de la productivité humaine.
A l'esclave, chargé dans ces brillantes.civilisations de
la Grèce et de Rome, de tous les travaux grossiers, il
verrait substituée la machine, et, parmi toutes les
machines, la plus puissante de toutes en même
temps que la plus obéissante, la machine à vapeur.

Mais à quoi bon, pour exprimer tout ce qu'il y a
de véritablement admirable dans cette invention de
la vapeur, invoquer les esprits d'il y a deux mille
ans? Deux siècles ne sont point encore écoulés,
depuis que Papin en a conçu la première idée ; et si
madame de Sévigné avait pu dormir tout ce temps
dans le château de sa fille à Grignan, puis, à son
réveil, au reçu de Paris d'une dépêche datée du ma-
tin même, prendre un train express qui la ramenât
en douze heures à l'hôtel Carnavalet, je crois bien
qu'elle eût épuisé toutes les épithètes de sa fameuse
lettre* sans pouvoir rendre toute sa stupéfaction.

* Lettre à M. de Coulanges, du 15 décembre 1870, sur le mariage
projeté de I.auzun avec Mademoiselle.

Pourquoi donc, nous autres, coiiloiiiporains de
lanl d'applications étonnantes du progrès scientifi-
que, restons-nous généralement froids devant elles?
Nous prenons le chemin de fer, nous montons en
bateau à vapeur, nous enlrons dans un bureau télé-
graphique, sans trop nous soucier de la façon dont
fonctionnent tant d'agents à notre service. L'habi-
tude nous a blasés sur toutes ces choses qui eussent
fait l'admiration de nos anciens, et, par une singula-
rité qui semble eonlradidoire, elle nous a rendus en
quelque sorte sceptiques et cnidules à la fois. Nons
avons vu se réaliser tant de projets qui paraissaient
chimériques que nous sommes disposés à accepter
sans examen ceux même dont l'impossibilité est',
pour ainsi dire , mathématiquement démontrée ;
c'est au point que je ne serais pas étonné qu'un
voyage à la lune, en ballon ou de tout autre façon,
trouvât des partisans. D'autre part, le premier en-
thousiasme refroidi, et sitôt qu'une invention nou-
velle est décidément acquise, nous l'oublions, ou,
•:e qui revient au même, nous ne nous en occupons
plus.

Oui songe aujourd'hui à se rendre compte du mé-
canisme et du principe physique de la machinei'
vjipeur, de la locomotive? Les hommes de l'arl, oui,
■nécaniciens et ingénieurs, et puis ii peu près per-
îonne.
C'est notre ignorance qui fait notre indifférence; :

INTRODUCTIOS. b

cela n'est pas douteux. Comment vaincre l'une et
détruire l'autre ? En essayant, comme l'auteur de ce
livre s'efforcera de le faire pour la vapeur, de mon-
trer l'importance de l'invention au point de vue du
progrès économique, industriel et social; en expo-
sant, avec toule la clarlé dont il est capable, les phé-
nomènes physiques qui renferment le principe des
machines à vapeur; en élaguant, sans rien négliger
d'essentiel dans la description de la machine môme
et de ses variétés, toutes les broussailles trop tech-
niques qui n'ont d'intérêt que pour les gens du mé-
tier.

][

Reportons nous au siècle qui a précédé immédia-
tement linvenlion de la machine a vapeur, c'est-à-
dire au dix-septième.

Quels étaient alors les moteurs employés dans
l'industrie, dans les transports par terre ou par
eau?

Il y avait les moleurs animés, c'est-à-dire la force
musculaire des animaux et de l'homme. Il y avait
aussi les moteurs inanimés, empruntés aux corps
bruts; ceux-là se résumaient dans la force de la
pesanteur, utilisée sous deux formes distinctes, les
chutes et courants d'eau, le vent.

Pour une foule de travaux, la force musculaire

fl \.\ V-\l>tl!«.

de l'homme esf encore employée sans doute ; elle le
sera longtemps encore, sinon toujours; mais l'e
ploi des machines la rend moins pénible, moins
brutale el l'inteUigence s'y trouve de plus en plus
associée. Le temps est loin cl se mesure par (
siècles, où il fallait employer des centaines do
milliers d'ouvriers et vingt années pour édifier
l'une des grandes pyramides d'Êgyple'. Sous
Louis XIV, on dépensait encore bien des vies d'hom-
mes dans les travaux publics, par exemple dans
la construction de ce fastueux palais de Versailles
où le grand roi engloutissait en même temps t
centaines de millions : mais déjà à celte époque, les
machines commençaient à jnuer un grand-i'dJe iv^
l'industrie. L'exploitation des mines, des carrière^
les terrassemetits sont bien encore aujourd'hui i
travaux où la force musculaire de l'Iiomme est
employée pour ainsi dire à l'état brut. Mais je le
répète, de jour en jour, cette force, considérée
comme simple moteur, tend à être remplacée parla
machine, ou bien elle est le moteur de l'outil que
dirige l'intelligence de l'ouvrier.

Voilà pour la force musculaire de l'honiine.

Un autre moteur animé, c'est la bêle de somme:
Le cheval, le bœuf, le mulet étaient jadis, ils sonteit-^
core et seront toujours de précieux auxiliaires dû

ISmOUlCTlON. 1

Iravail Iminaiii. Dans les opérations agricoles, dans
leà charrois, les terrassements, la locomotion sur les
chemins et les routes, comment se passer d'eux ? Et
de fait, plus les moteurs nouveaux se multiplient,
plus le travail demandé aux moteurs primitiTs va en
croissant. Par exemple, à mesure que le réseau des
chemins de fer se développe , que la vapeur prend

■c^'Salr I jB

possession d'une plus grande étendue de pays ,
l'industrie voiturière ordinaire, bien loin de s'é-
teindre, va progressant au contraire, pour satis-
faire aux besoins nouveaux du trafic. 11 en est de
même des canaux et dos fleuves : c'est ainsi qu'en
France la navigation des rivières et des canaux pré-
sente aujourd'hui un tonnage plus élevé qu'avant
l'établissement des voies ferrées.

.Mais continuons notre énuraération des forces

s I.A VAI'KUlt

molrices telles qu'ellcà existaieiiL avant l'iuventiuri

de la machine à vapeur.

Nous venons de parler des inoleur.i animés.
C'étaient cl ce sont encore les ptus coûteux, el la
raison en est simple. Ce sont des macliines qui ne

peuvent agir d'une fagon continue. La dui-ée de
leur travail quotidien a un terme, au delà duquel
leur santé est compromise, et avec leur santé, la
quantité de travail qu'ils sont suscepLiLles de four-
nir par la suite. Le repos, le sommeil, une nourri-
ture convenable sont indispensables. Si l'industriel
qui les emploie est dispensé de cette préoccupation

INTRODUCTION. 9

pour le m;inœuvrc qu'il paye, il n'en est plus de
môme de l'animal qu'il est obligé de soigner et de
nourrir, même quand celui-ci ne travaille poinl.

Il n'en est plus ainsi des autres forces motrices
que l'industrie emprunte gratuitement, pour ainsi
dire, à la nature et qui sont deux modes d'action
de la même force physique, la pesanteur. *

L'eau qui descend les pentes et les déclivités des
bassins, sous forme de ruisseaux, de riviires ou de
fleuves, acquiert par son mouvement même une
force vive qui est utilisée de deux manières diffé-
rentes, soit en faisant porter par l'eau et entraîner
avec elle des corps do densité moindre : de là le
flottage, la navigation proprement dite par bateaux;
soit en opposant à sa chute les palettes mobiles
d'une roue qui prend ainsi un mouvement de ro-
tation et le communique, par son axe, aux machi-
nes des moulins et usines établis dans le voisinage

Le transport des voyageurs, des marchandises
surtout, par le courant des masses liquides que la
force de la pesanteur entraine nécessairement vers
les points les plus bas d'un territoire, a précédé
tous les autres moyens de transport. C'était évi-
demment le plus économique de tous, si l'on ne
considère que les frais accessoires et la main-
d'œuvre ; mais si la gravité sert de moteur pour
l'aller, n'oublions pas qu'elle est un obstacle pour
le retour, et que le halage par des animaux ou des

10 LA VAi'Ein.

hommes, ou la navigalion .\ force de rames s'impO'
sait pour faire revenir les baleaux vides, ou charges,
au point de dépaii. En tout cas, les sécheresses,
les inondations étaient et sont encore de graves
causes d'irrégularité qui rendent ces voies, d'ail-
leurs si précieuses, inférieures en un sens, soit
aux routes de terres, soit surtout aux voies ferrées

où l'action de la vapeur permet d'établir des com-
munications régulières et continues. Et puis, pour
que la navigation soit possible, le long d'un cours
d'eau, il faut souvent en bien des points entrepren-
dre des travaux onéreux, des endiguemenls, barra-
ges, dragages, etc. La gratuité du moteur est loin
d'être complète.

La force du vent est un autre moteur naturel et gra-
tuit, mais plus capricieux et plus irrégulier encore

INTRODUCTION. Il

(jue l'écoulement des eaux. C'est surtout, comme
ou sait, da/is la navigation maritime que le mouve-
ment des masses fluides atmosphériques est utilisû,
en le faisant agir sur les voiles des navires. Grdce
aux perfectionnements apportés k la construction
lie la coque, aux manœuvres, au gi'éement des na-

viœs, gi'àce aussi et surtout aux progi'cs des scien-
ces telles que l'astronomie et la géographie, la na-
vigation à voiles a pris une extension immense.

Il y a eu en Europe, quelques tentatives de l'ap-
plication de la force du vent sur les routes de terre :
on a construit quelques voitures à voiles, mais on
a bien compris que c'était un faible auxiliaire des

m3loiir3 ha^iluels, avec une grande compiicalîsn
dan.3 l'aîné ria;,fement des voilures et chariots. Seul,
le Ciiiuoismàne, sur les routes du Céicsle-Einpiro, sa
braucltc à voiles garnie d'un allirail d'ustensiles»
peuplée de marmots, de poulets, de canards; seul, il
persist(! i\ demandera Knle, i|iiand ii envoie nu vent

La Iriouellt! climuiss.

l'dvoralile,un soulagement pour ses bras ou ses reins
fatigués. La voilure on la brouette ii voiles, sur Içft
routes ou mûine sur les canaux glacés de lallolUnde,,
n'a jamais 6lè en Kurope qu'un objet de curiosité-
11 n'en est pas de mémo dei moulins à vent. M,
l'utilisation de celle lorce naturelle s'est faite ci se.
fait encore sni* une assez l»rge échelle, mais avec
tous les inconvénients, aggravés peut-élre, dç rîry_

INTnODL'CriOS 13

régulaiilè des cours d'eau. C'est, dans cerlaiiis cas,
on auxiliaire ulile di! l'iiiduslrie ; ce uc peut ùtrc
un moteur sur lequel elle puisse comptei', pour tous
les travaux que la production et la dciiiande crois-
santes ne peniietteut pas d'interrompre.

Tout le génie des liouimes qui depuis des mil-
liers d'années se sont voués à celte œuvre obscure
du perfectionnement des engins mécaniques, qui
ont aidé ainsi l'humanité à s'affranchir de la tyran-

n 11 LA VAPKL'a.

I nie du travail exclusivement matériel, a clé tourné

' vers une préoccupation unique dans son idée, uiul-

I tiple dans ses résultats : imaginer des machines

D susceptibles d'uliltscr le plus complètement possj-

I ble les forces gratuitement fournies par la nature,

chutes et courants d'eau, force du vent, ainsi que les
I les forces plus coijteuses, mais précieuses toutefois,

que recèlent les muscles de Thomme et des animaux.
Le levier, le treuil, le manège, la poulie, tous les
I outils qu'on emploie dans mille métiers divers,

I sont autant de conquêtes, qui, tantôt permettent

de traduire les efforts du; moteur sous la forme
de la vitesse aux dépens du temps, tantôt négligeant
ce dernier élément, négligent la vitesse pour multi-
plier la force.

Qui fera l'histoire de cesengius si simples^ si
utiles, fem l'histoire de la civilisation humaine dÀns
ce qu'elle a, il esl vrai, de plus oliscur^, mais aussi
déplus efficace, de plus fécond, de plus bienfaisant.
Les noms des plus grands hommes, des Archi-
méde et des Pascal , se trouveraient môles dans
dans cette histoire pacifique, je ne dirai pas aux
noms — ils sont restés inconnus — mais au sou-
venir des inventeurs de la hache, de la scie, de la
bêche, de la cliarrue.
I La science et l'industrie se sont ainsi aidées long-

temps, celle-ci fournissant à celle-là ses moyens j
I matériels d'investigation et d'étude, la premiers I

INTRODUCTION. 15

donnant à Tautre des solutions plus précises des
diffîcullés à vaincre. Mais c est surtout à la renais-
sance des lettres, des arts et des sciences que cette
communauté de services se développa. Depuis trois
siècles, la physique expérimentale a fait en effet
des pas décisifs dans l'explication et la mesure des
phénomènes, et la nature a été explorée dans tous
les sens.

Alors peu à peu se fit jour la pensée que l'homme
n'avait jusqu'alors utilisé qu'à moitié les forces que
lé monde physique met à sa disposition, qu'il avait
négligé ou méconnu la plus puissante de toutes, le
feu; en d'autres termes, la chaleur, ce principe fé-
cond de tout mouvement et de toute vie. Du moins,
ne l'avait-il employée que sous sa forme directe, et,
comme puissance mécanique, il n'avait su en tirer
qu'un agent destructeur, la poudre à canon, pour-
voyeur terrible de la mort et non paisible auxiliaire
du travail.

Mais le moment approchait. Les progrès de la
science, de la physique surtout, sous l'impulsion de
Galilée, de Torricelli, de Pascal, d'Huygens, allaient
rendre possible une invention qui mettait au jour
une puissance nouvelle, et qui plus est, la soumet-
tait, docile et irrésistible à la fois, à la volonté de
l'homme. Une révolution, incalculable dans ses
conséquences, allait transformer, pour ainsi dire
sans victimes, le monde de l'industrie et du travail.

ie L.V V.VPEUIt.

En quoi consistait donc cette invention merveil-
leuse?

En bien peu de chose, en apparence.

De l'eau, cliaulTée à un certain degré, se trans-
forme en vapeur. C'est là un phénomène vulgaire que
toute l'antiquité, que tout le moyen âge avait vu se
produire quotidiennement, non dans les lahorafm-
res des savants, mais dans les moindres ménages.

En se détendant ainsi, en changeant d'étal,
comme disent les physiciens, l'eau devenue va|)eur,
d'inerte qu'elle est à l'état liquide, acquiert tout à
coup une force élastique considérable ; les molé-
cules, à la vérité invisibles, se précipitant avec une
vitesse prodigieuse et dans tous les sens, devien-
nent, quand on oppose un obstacle à leur mouve-
ment, quand on les emprisonne en un vase, comme
autant de projectiles qui tendent à renverser ou h
à briser la barrière qu'on leur oppose. Vient-on à
rendre mobile une des parois du vase, la vapeur
communique à celte paroi une partie de sa force
vive : elle la met en mouvement.

Voilà donc bien une force nouvelle, un nouveau
moteur, dont il s'agit de régler l'action, qu'il
faut utiliser d'une façon avantageuse, c'est-à-dire
économique et régulière.

Mais ce n'est pas dans la découverte de cette
puissance que git l'invention de la vapeur, surtout
celle de la machine qui a la force élastique de

INTRODiXTION. 17

\apeur d'eau pour principe. Cette force était connue
dès les temps les plus anciens, et même nous ver-
rons plus loin comment un physicien de l'antiquité,
Héron d'Alexandrie, avait essayé d'en tirer parti.

La vapeur n'est donc pas, comme l'électricité,
ime découverte d'un fait absolument ignoré.

C'est l'utilisation de cette force, c'est son emploi
comme moteur industriel, qui est le fait capital,
le fait nouveau que nous avons à étudier dans ses
lois, à décrire dans ses applications si fécondes, si
variées.

Mais, pour que cette utilisation devienne possible,
pour que le rêve de celui qui a songé pour la pre-
mière fois à se servir de cet agent comme moteur,
prenne un corps, et passe du domaine du fantasti-
que dans le domaine du réel, il a fallu observer pa-
tiemment les effets de la vapeur, étudier son mode
de formation, les changements qu'elle subit dans les
diverses circonstances où on l'emploie, quand
change le degré dechaleur auquel elle est soumise ;
dans quelle mesure croît ou diminue la pression,
quand le fluide passe du vase ou il se forme dans
les espaces où il agit ; il a fallu connaître les
moyens de réduire à néant cette force, de détruire
à volonté cette puissance irrésistible qui devient un
danger terrible, dès qu'elle n'est plus ni maîtrisée,
ni réglée.

Tout cela est venu peu à peu. Comme toutes les

I a ans

iV I..V ÏAl'EUIl.

clioses humaines, inventions ou institutions, qui
(inl en elles le privilège de la durée, l'applicatioa
de la vapeur s'esl progressivomenl et lentement dÉ-
gagée des (âLonnenients, des essais et expériences de
toute sorte. Mais il est h remarquer que ces essais
et ces expériences sont eux-mêmes venus en leur
temps, et ne pouvaient avoir de chances de réus-
site que grâce aux récents progrès, à la .naissance
pour ainsi dire des sciences physiques et expéri-
mentales. Papin et Watt sont les enfants de Torri-
celti et de Galilée, La machine a vapeur e?l la fille de
ces deux inventions si simples et si fécondes : celle
du baromètre qui démontre et mesure la pression de
l'almosplièi'e, qui compare à cette pression les for-
ces élastiques des gaz et des vapeurs ; celle du ther-
momètre qui mesure les degrés de la chaleur si difi-
ciles à apprécier, quand ils n'ont d'autres juges que
l'impression fugitive et vaiiablc de cet élément sur
nos sens et nos organes. Le moyen de faiic le vide
soit dans la chambre barométrique, soit dans on
récipient dont l'air est extrait par une pompe, in-
vention si précieuse d'Otto de Guericke, venait aussi
d'être trouvé, quand Denis Papin, notre illustre
compatriote, a jeté les fondements de la plus grande
révolution industrielle qu'ait vu le monde. i

Mais pour hien préciser par quelle suite d'idâes i
ont dû passer les grands esprits qui ont eu la gloire
d'attaclier leurs noms à la découverte de la machine

USTRODICTION. 19

à vapeur, il est indispensable d'entrer dans quel-
ques développements.

Dès 1680, Huygens avait songé à utiliser la force
expansive de la poudre à canon. Voici comment.
Dans un cylindre muni d'un piston mobile, il fai-
sait détoner une certaine quantité de poudre, et la
violente expansion des gaz chassait Tair contenu
dans le cylindre par deux ouvertures disposées de
manière à se refermer aussitôt. Le vide se faisait
donc, au moins partiellement, de sorte que la pres-
sion deFatmospliére s'exerçait sur la face supérieure
du piston avec une énergie proportionnelle à sa
surface et en rapport avec le degré de vide obtenu.

Un modeste médecin français, Denis Papiu, que
la révocation de l'Édit de Nantes força de s'exiler,
chercha d'abord ^ à perfectionner la machine pro-
posée par Iluygens, machine qui, du reste, dans
la pensée de son auteur, « pouvait servir, non-seu-
lement à élever toutes sortes de grands poids et des
eaux pour les fontaines, mais aussi à jeter des bou-
lets et des flèches avec beaucoup de force, suivant
la manière des batistes des anciens. » Mais bientôt,
deux années plus tard, en 1690, il songea à subsli-

* C'est à Tannée 4688 que remonte cette première tentative.

lue a la [0 li d cai i un aulre ageiil, propre
nrne elle a fa le le v de sous le piston, et à laia-
ber 3 us d la p ess on at osphérique loule sa prii-
ponderance

Cet agent, c't'-lait l;i vapeur ilVaii, avce latjiielle

I ^

Papin élait deja tiniiliti puisque dès 1681, il Btvst
inventé sa marmite ctlùbie son ISouiean digesteut; I
dont il sera question pluts loin Voici en quelques |
lignes, la description de la première machine à va-
peur, telle que Papin l'avait conçue, etl'explicatioo,
très simple à concevoir, de ses effets.

est un piston muni d'une tige verticale D et I

IMKODiaiO.N. 2!

mobile dans un cylindre de môme diamètre, à Tin-
térieur duquel on a introduit de l'eau à une faible
hauteur. Dans le piston, on a
pratiqué un trou L qu'une tige
M peut fermer à volonté.

Supposons le piston enfoncé
dans le cylindre jusqu'au con-
tact de l'eau dont une partie a
pu sorti par l'ouverture ; celle-
ci étant alors fermée à l'aide
de la tige. Plaçons alors le cy-
lindre, dont les parois sont mé-
talliques, sur un foyer ardent ;
l'eau est bientôt réduite en va-
peur, et celle-ci, par sa force
élastique, surmonte le poids du
piston et la pression de l'atmo-
sphère : elle fait remonter le
piston au haut du cylindre. Dés
que le piston arrive au sommet
de sa course, une verge mince C, mobile autour d'un
de ses points, et jusque-là maintenue au contact
de la tige du piston par un ressort G, pénètre dans
une fente de celte lige, lorsque le mouvement d'as-
cension amène la fente en face de la verge. En ce
moment donc, le mouvement s'arrôte.

Otons alors le foyer de dessous le cylindre ;
bientôt ses parois et la vapeur d'eau qu'elles renfer-

Fijf. 8. — Première ma
chine à vapeur de Pa-
pin.

«2 l..\ VAl'ErR-

nienl se refroidissent : la vapeur se condense
vide reste au-dessous du cylindre, de sorle que si
l'on vient à l'aire sortir la verge de la lente où elle
maintient la tige et le piston, le piston pressé par le
poids de l'atmosplière sera poussé de liant en bas,
et l'on pourra profiler de celte pression considéra-
ble pour lui Taire soulever des fardeaux. '

En un mol, la disposition de la macliinede Papin
est un peu différenle de celle où lluygens faisait le
vide par la poudre à canon ; mais l'effet produit est
le môme.

Seulement, c'est la vapeur d'eau qui agit, c'est j
sa force élastique qui fait monter le pislon ; c'eslSJ I
condensation par le froid qui fait le vide. i

Retenons ici deux faits. Papirt, dans cette pre- ,
mière machine à vapeur, emploie d'abord le Quide
élastique à une pression un peu supérieure à la |
pression atmosphérique : elle lui sert alors corame-"
molcurpour soulever le piston. Puis, il la condense r
par le refroidissement, de manière à faire le vîde,et t
c'est la pression de l'atmosphère qui devient le itao- J
leur vérilable, celui qui accomplit le travail UtUe,- j
eu vue duquel la machine est construite. ' j

Plus tard, il modifia sa conception première, mais' ]
peu heureusement il faut ledire.etc'estlainacbîlt^l
que nous venons de décrire qui constitue son |US |
grand titre de gloire, son droit incontestable à être
considéré'comme linvenlenr de la machine à vapeur.

INTRODUCTION. 23

Savery, qui vint après, eut Theureuse idée de
produire la vapeur dans un vase séparé, de la con-
denser dans un autre, mais sa machine sur laquelle
nous reviendrons plus tard, est, sous un autre rap-
port, une rétrogradation relativement à celle de
Papin ; en effet, la force élastique de la vapeur y est
employée à refouler Feau directement, tandis que
nous venons de voir Papin se servir de cette force
pour produire le mouvement d'un piston , mouve-
ment qu'il suffira de transformer par des procédés
purement mécaniques, pour faire de la machine à
vapeur un moteur universel.

Insistons encore sur une considération que je
crois d'une haute importance, parce quelle montre
quels liens intimes unissent les progrés de la science
aux progrès industriels.

Les essais d'IIuygens , la macliine de Papin sont
basés sur la connais;^ance de la pesanteur de Tair, des
effets que produit la pression atmosphérique, quand
on fait le vide dans un espace clos. Et, en effet, trente
ou quarante ans à peine s'étaient écoulés, depuis que
Torricelli avait mis en évidence la pression de l'at-
mosphère et inventé le baromètre ; les expériences
d'Otto de Guericke et l'invention de la machine à
faire le vide dataient de moins encore; le thermo-
mètre venait aussi d'être inventé : toutes ces décou-
vertes étaient nécessaires à l'éclosion des inventions
nouvelles, et toutes en effet servent de points de

■ii LA V.VPKLU-

dùparl auxrecliCTclics yai avaient [niur iiV^al. lu dii-

couverle du nouveau inoleur.

Sans cea progrès iucessanls de la physique, on
peut dire que la machine à vapeur n'eût pas pu voir
le jour; et bientôt nous constaterons aussi que, si
elle est sortie de sa forme embryonnaire et primi-
tive, si elle est devenue le moteur universel que
nous connaissons, c'est gi'àcc à de nouveau;! progrès •
de la science. Sans ces progrès, tout le génie des
Papin, des Watt, des Fultoii se serait brisé conti'c
'insurmontables obstacles.

Les dernières aniièes du dix-seiitième siècle ont
aonc vu l'éclosion, puis la réalisation de cette grande
pensée : fournir à l'homme un moteur nouveau,
ajouter une force aux forces naturelles dont l'homme
disposait pour son labeur croissant, pour le travail
tous les jours grandissant de la civilisation progres-
sive.

L'avenir nous réserve peut-être de nouvelles con-
quêtes dans le même ordre de faits. Mais on peut «
croire qu'aucune d'elles nedélcrminera une révolu-
tion plus considérable dans ses effets, plus féconde '
dans ses conséquences, que celle dont la vapeur a "
inauguré, il y a bientôt deux cents ans, tes timides
commeiieenienls.

IISTKODIGTION. 25

Cette révolulion est comparable, dans Tordre ma-
lérieljà celle que la découverte de rimprimerio a pro-
duite dans Tordre intellectuel et moral. L'une a
diffusé jusque dans les couches les plus humbles de
la population la lumière de Tinstruction auparavant
réservée à de rares privilégiés, à quelques initiés
aux choses de la pensée. La divine manne de la
poésie et de la science, grâce à la multiplication du
livre par Técriture moulée, nourrit aujourd'hui des
millions d'intelligence. Sans doute, il s'en faut
encore que Tœuvrede Tinstruction universelle, ren-
due possible par l'imprimerie, soit un fait accompli :
du moins cette œuvre est-elle en bonne voie dans le
monde civilisé.

La vapeur, de son côté, a multiplié et rendu ac-
cessibles à tous les mille objets manufacturés que
les métiers manuels et les machines anciennes ne
livraient que rares et chers ; elle a couvert les mem-
bres nus des masses pauvres et laborieuses, à la
ville comme aux champs ; elle a enrichi le mobilier
de la chaumière d'une foule d'ustensiles usuels qui
étaient de véritables objets de luxe dans les ména-
ges d'autrefois. Pai tout où était la gône, elle a pro-
duit l'aisance. Enfin elle a mis à la portée de tout
le monde une chose que les grands seigneurs et
les riches seuls étaient capables de se donner et
se permettaient seuls , et cela même à grande
peine : la rapidité des communications. Les voyages

qui jadis, c'csL-à-dirc avant les Ijatoaux à vapeur
et les chemins de fer, exigeaient des jours, des
semaines, des mois enlierf;, se font aujourd'hui,
grâce à la vapeur, en quelques heures, en quelques
jours au plus. On se rend plus vite inaintcnanl,cl
avec une sécurité au moins égale, du Havre i'i Aew-
York, qu'il y a un siècle de Paris à Lyon. L'océan
Atlantique est franchi dans le temps qu'il fallait à
une diligence pour traverser un tiers de la longueur
de la France.

Je donnerai plus loin des détails précis, je citerai
des chiffres, des statistiques qui mettent dans tout
son jour l'évidence de ces assertions, qui prouvent
que notre siècle mérite bien le nom qu'on lui donne,
e(;liii de sikcm; oe i.\ vapeur.

Et maintenant, avant d'aborder mon sujet, avant
de définir les propriétés physiques du merveil-
leux agent qui noit et se développe au simple con-
tact d'une chaudière pleine' d'eau et d'un morceau
de houille enflammé, je veux faire, entre la vapeur
et les autres forces naturelles utilisées pai l'homme,
un simple rapprochement. Je veux, en m'appuyant
sur les données scientifiques les plus rigoureuse-
ment dénionlrces, montrer que loules, par leur

INTRODUCTION. 27

source, par leur origine première, oui une com-
mune cause, la chaleur, dont cliacune de ces î^orces
est une manifestation particulière.

La chaleur n'est autre chose — la théorie et
l'expérience s'accordent aujourd'hui pour la dé-
monstration de ce principe — qu'un mode de mou-
vement des molécules dos corps, mouvement qui
acquiert son maximum d'intensité et sa plus grande
simplicité dans les gaz et les vapeurs. Par la com-
binaison chimique à laquelle on donne le nom do,
combustion, les molécules d'un morceau de houille
entrent dans un état de vilnalion qui, de proche
en proche ou par rayonnoment , se conmiuniquiMit
aux parois du vase avec lequel il est en contact et
avec la masse d'eau ([ue le vase renlcrme. Peu à
peu, le iiiouvcmeiit intime devient assez violcMit
pour que les molécules de l'eau se séparent et (jue,
devenues gazeuses, elles se précipitent avec uiu*
vitesse prodigieuse dans toutes les directions. Ainsi
naît la force élastique de la vaptur , force qui elle-
même, comme on le verra hienlùt, produit le mou-
vement dans les organes d'une machine.

Eh bien, la chaleur, ce principe du moleur nou-
veau, est également le principe des forces muscu-
laires des êtres animés. Sans la chaleur, la vie n'est
point ; les aliments qui entretiennent la vie ne
font que déterminer, dans les êtres organisés, la
production de quantités sans cesse renouvelées de

chuIcLii' nouvelle : c'esl celle chaleur, que ces
êtres dépensent sous des formes variées, et qui
donne naissance aux mouvements des nerfs et des
muscles.

Les animaux et l'homme que nous avons ici seuls
en vue se nourrissent directement ou indirectement
en s'assimilant des végétaux, c'est-à-dire des orga-
nismes formés par l'accumulation des forces vives
émanées des rayons du soleil, source connnune de
la clialeurdes corps terrestres.

C'est aussi la clialeur du suleil qui prodnil le
mouvement de toutes les masses fluides qui circu-
lent àlasurfaco de notre globe. Par une incessante
distillation des eaux delà mer, des fleuves et du sol
imprégné d'Iiumidilé, le soleil provoque la formation
delà vapeur d'eau dans l'atmosphère; el c'est celte
vapeur condensée qui retombe sur la superficie des
continents, s'infiltre dans les terres, donne nais-
sance aux sources, entretient les cours d'eau depuis
les ruisseaux jusqu'aux fleuves et rend ainsi dispo-
nible la force de la gravité qui anime tous ces fluides
en mouvement.

Ainsi, laforce delà pesanteur que nous avons vue
utilisée dans les chutes elles courants d'eau ne
devient pour l'homme un muleur disponible, que
grâce à la chaleur, sans laquelle toute circulation
serait bientôt interrompue.

I-cy mouvements de ralmosphére soiil dus :i une

ISTIKHIUCTIOS.

I^ause de loul point semblable ; de sorte qu'en der-
nière a

3 hiilraulique

sont trois manifesta lions en apparence diverses, mais
en somme trois modes d'acliviti.^ d'une force qui est
aussi le principe du moteur que nous allons étudier
dans cet ouvrante, c'est-à-dire de

I ■ I

PREMIÈRE PIRTIE

LA VAPEUR

QU'CST*CC QUE

Idées des physiciens et des ehimistes sur la vapHur. il 7 3 r^rit ans.
Déiinitioa de la Tapeur, dans VEncyclofédie. — SypoLiftse it* it.*s^it

Ayant de décrire les machines à vapeur, a\aat
d'essayer de dérouler devant les veux du lecteur
les conséquences de cette merveilleuse et puis-ante
application des lois de la physique, je voudrais lui
donner une idée précise de ce qu'est la vapeur elle-
même, de la manière dont elle se produit, des cir-
constances qu'on observe dans sa [formation, des
lois en6n qui président aux variations de sa force
élastique. SaAS celte étude préalable, nous ne pour-

o2 LA VAPEUR.

rions nous faire qu'une idée confuse des machines^
du jeu de leurs organes ; nous ne saurions com-
prendre les progrès apportés depuis l'origine à
leurs dispositions, ni enfin, à plus forte raison, con-
cevoir les progrès que dans l'avenir elles peuvent
recevoir encote du génie des inventeurs.

Je sais que cette façon de procéder, conforme à
la logique et au bon* sens, n'est pas du goût de tout
le monde, que certains* lecteurs la trouveront dog-
matique et ennuyeuse, et qu'il pourrait sembler
plus amusant d'aborder tout de suite les effets sans
s'attarder à en connaître les causes'. Les esprits cu-
rieux et sérieux, j'en suis convaincu, ne seront pas
de cet avis-là.

Il n'y a pas si longtemps qu'on le pourrait croire,
qu'on sait avec netteté ce qu'est la vapeur. Oa a
utilisé ses propriétés mécaniques avant de la con-
naître. La raison en est bien simple : les décou-
vertes toutes modernes des physiciens et des chi-
mistes sur les gaz n'avaiont pas encore appris qu'il
y a des différences essentielles entre les substances
qui affectent l'état gazeux ou aériforme. Aussi
croyait-on que la vapeur était, soit de l'eau que l'ac-
lion du feu change en air, soit de l'air ou tout au-
tre fluide subtil qui était primitivement renfermé
dans l'eau. V Encyclopédie de d'Alembert et Diderot
définit ainsi le mot vapeur : « C'est l'assemblage
d'une infinité de petites bulles d'eau ou d'autres

QIJ'EST-CB QUE LA VAPEIU? 35

matières liquides, remplies d'air raréfié par la cha-
leur et élevées par leur légèreté jusqu'à une cer-
taine hauteur dans l'atmosphère ; après quoi elles
retombent, soit en pluie, soit en rosée, soit en
neige, etc. » C'était, comme on voit, confondre la
vapeur proprement dile, toujours invisible, avec
les nuées visibles, comme le prouvent d'ailleurs les
lignes suivantes : « Les masses de cet assemblage,
qui flottent dans l'air, sont ce qu'on appelle nua-
ges, »

Voici comment s'exprime sur le môme sujet
Bossut, qui écrivait en 1775, c'est-à-dire quatre-
vingts ans après rinvention de la machine à vapeur ;
« Le feu fait sortir de l'eau, en forme de vapeur,
un fluide Irès-léger, très-subtil, très-élastique, ca-
pable de faire équilibre à des poids consiiîérables...
Cette vapeur n'est pas de l'air qui se dégage de l'eau,
comme quelques personnes pourroient le penser. »
Il cite alors, pour appuyer cette manière de voir,
une expérience de Désagn tiers qu'il est superflu de
reproduire, et il ajoute en manière de conclusion :
« Il paroît que la vapeur est un fluide particulier,
mêlé dans l'eau, ou si l'on veut, la partie la plus
subtile de l'eau, que le feu met en action, et qui
perd subitement sa vertu expansive, jusqu'à n'oc-
cuper qu'un volume presque infiniment petit, quand
on la refroidit d'une manière quelconque. »

L'idée que la vapeur n'est autre que l'onn elle-

LA VAPtUn.

même, transformée en gaz par Faction de la cha-
leur, n'était pas claire encore à cette époque ; on
le voit par les passages que je viens de transcrire.
Mais aujourd'hui, aucun doute n'existe plus sut* les
circonstances de cette transformation, que nous al-
lons étudier rapidement d'après toutes les données
de la science.

COMMENT SE FORME LA VAPEUR

L'eau se réduit spontanément en vapeur u loule tenipératuie. — Evapo-
ration à la surface. — Ebullition de l'eau ou vaporisaliDn interne ;
l'eau chante. — Constance de la température pendant l'ébullilion.

L'eau, comme tous les liquides, se réduit sponta-
nément en vapeur à toute température. En expo-
sant à Tair libre, dans un vase ouvert, imperméable,
une certaine quantité d'eau, on voit peu à peu celle-
ci diminuer et finalement disparaître, et cette dispa-
rition qu'on ne peut attribuer à l'absorption du
vase ne s'explique que par le passage graduel du
liquide à l'état aériforme ou gazeux.

Aux températures ordinaires, la transformation
de l'eau en vapeur n'a lieu qu'à la surface; aucune
bulle gazeuse ne se dégage de la masse interne ; on
reconnaît seulement que le phénomène est d'autant
plus rapide, que la surface liquide est relativement
plus étendue, et que la température est elle-même

yi LA VArEUR.

plus élevée. Mais il faut ajouter que celle rapidilë

dépend encore, et de l'état hygrométrique de l'air

ambiant etdelaprcb

sion atmospliLiique

pendant la durée de

i1|||| ■■■^ 1 etpericnce

Pour le moment
ne faisons varier que
la temptralure

Mettons sui le feu
le vase contenanl 1 eau
et écliauffons-la ainsi
progressivement. Si le
foyer estsufQsammenl
actif, on verra bien-
tôt la vapeur se for-
mer non-seulement à
la surface du vase, d'où elle s'écliappe sous
forme de nuages qui s'élèvent et se dissipent
dans l'air, mais encore au sein du liquide môme.
Sur le fond et sur les parois inférieures du
vase, celles qui sont en contact direct avec les
charbons ardents, des bulles gazeuses apparais-
sent, se détachent, puis s'élèvent en forme de
cônes jusqu'aux couches supérieures de l'eau. Ces
premières bulles de vapeur diminuent de volume
en s'élevant et disparaissent avant d'avoir atteint le

Fig 10 — Prem ère pi as

COx\llltxNT SE FOKME LA VAl'iilit. 37

niveau supérieur du liquide. On entend alors un
bruissement particulier causé précisément par la
condensation de toutes ces bulles, ou mieux par le
mouvement brusque de l'eau qui se précipite dans
chacun des petits vides occasionnés par la condensa-
tion. C'est ce qu'on exprime communément en di-
sant que l'eau chante.

En ce moment l'eau ne bout pas encore ; en d'au-
tres termes, la surface liquide extérieure reste
calme, unie et horizontale. L'agitation provenant
de la formation active de la vapeur est restreinte
aux couches intérieures ; elle n'atteint pas encore
les couches les plus élevées. C'est que l'élévation de
température n'est pas uniforme ; mais les courants
provoqués dans la masse par l'ascension de l'eau la
plus chaude et dès lors la plus légère, la chaleur
abandonnée par les bulles qui se condensent sans
interruption vont bientôt rendre le phénomène gé-
néral. Les b'jlles de vapeur qui, tout à l'heure, dis-
paraissaient avant d'atteindre la surface, montent
jusqu'à celle-pi,et en crevant, rompent l'équilibre:
le bouillonnement se manifeste dans la masse en-
tière. Le phénomène de Tébullition est maintenonl
complet.

La transformation de l'eau en vapeur par l'ébul-
lition, et celle qu'on observe, sans qu'il y ait ébul-
lition, à une température quelconque, sont deux phé-
nomènes différents, qu'il ne faut point confondre,

58 LA VAPEUR.

et qu'on dislingue en réservant le nom de vaporisa-
tion au premier et au second celui d'évaporation,
La différence essentielle est celle-ci. L'évaporation,
nous l'avons déjà dit, se fait par la surface libre du
liquide; et elle a lieu, plus ou moins rapide il est
vrai, à toule température, et quelle que soit la pres-
sion extérieure de Tatmosphère. La vaporisation se
fait à une (empérature qui reste constante, dès que
Tébullition a commencé, bien que cette tempéra-
ture dépende elle même de la pression atmosplié-
rique.

Voilà une condition caractéristique de l'ébuUition.
Supposons, par exemple, que dans l'expérience
Irès-simple que nous venons de décrire, nous
ayons, dès l'origine, plongé un thermomètre dans
Teau. A mesure que celle ci s'est échauffée, nous
aurions pu voir monter progressivement le niveau
du mercure dans le tube, jusqu'à ce que, Té-
bullition ayant commencé, ce même niveau, par-
venu an maximum d'élévation, fût devenu sta-
tionnaire. Il eut marqué 100«, dans l'hypothèse
où le baromètre, à ce même instant, eût indiqué
lui-même la pression atmosphérique de 700 milli-
mètres.

Alors, quelle que soit l'intensité du feu, tant
que l'eau du vase bout, tant que la vaporisation
dure, vous verrez cette température de iOO"* per-
sister. En activant le foyer, vous rendrez l'ébuUi-

COMMENT SE HmME LA YAPEIR. 31»

tion plus rapide, c'est-à-dire la transformation de
l'eau en vapeur plus prompte ; mais vous ne
parviendrez pas à échauffer Teau davantage ,
non plus que la vapeur qui s'en échappe. La
chaleur fournie est tout entière occupée à cette
opération du passage de Feau de Fétat liquide
l\ Tétat gazeux.

INFLUENCE DE LA PRESSION EXTÉRIEURE SUR L'EBUI-UTIOM

Ébullition dans le vide. — Faire tMmillir de l'eau en la refroidissant. —
Température de rébullition sur les montagnes; impossihilité de faire
du thé sur les Alpes. — ÉlMiUilion aii-dps«us de KXJ*; le dipesteur
de Papin.

Cette môme condition caractéristique de la con-
stance de température de TébuUition, — disons, par
parenthèse, qu'elle se présente aussi dans rébulli-
tion des liquides autres que Teau — a lieu, quelle
que soit la pression extérieure. Seulement plus celle-
ci diminue, moins est élevée la température de
rébullition. C'est ce qu'on peut vérifier expérimen-
talement de diverses manières.

Pai exemple, on place sous le récipient de la
juachine pneumatique un vase qui renferme de l'eau
à une température inférieure à celle de rébullition
à l'air libre. Puis, on fait fonctionner la machine,
c'est-à-dire on extrait peu à peu l'air contenu dans

W I.-V lAI'LLIl.

le itîcipient, ce qui revient à diminuer la (ires-
sion que cel air exerce à la surface de l'eau. Quand la
raréfacUon est suffisante, on voit l'eau bouillir;,

souleineal les bulles de vapeur, au lieu de partir du

fond du vase, coinmo il arrivait dans notre pre-
mière expérience, prennent naissance dans les cou-
ches supérieures, parce que c'est dans ces couches
que la pression est plus faible. Du reste, l'ébullîtion
s'arrête bientût ; cela tient à ce que la vapeur for-
mée, en s'accumula ni, presse elle-inOme ia surface
di- l'eau. En continuant alors de faire le vide, oa

COMMEM SE KOK.ME LA VAPHIK.

voit recommencer rébullition. En fuisunt un \ide
aussi complet (lue possible, on pourrait faire bouil-
lir de Teau, sans que sa température dépassât beau-
coup 0°, température de la glace fondante.

Voici une autre expérience, qui sert à montrer

Fig. 12. ÉbuUilion do l'eau par le refroidisseiiiriil.

que Teau peut bouillir ou se vaporiser purébullition,"
à une température moindre que 100°; mais c'est
toujours parole fait de la diminution de pression à
la surface du liquide. L'eau, contenue dans un bal-
lon à long col, est d'abord soumise à Tair libre, el
sur un foyer ardent, à une ébuUition assez prolon-
gée pour que Tair du ballon soit chassé par la va-

pciir (jui s'éL'Iiiipiiiî.On lioui'hc alors \c llacmi, iju'ini
retire du feu, et pour éviter la renti-ée de l'air, on le
renverse le col plongé dans l'eau. Si alors on l'efi-oi-
dit le ballon, en l'aspcrgeanl d'eau froide, ou en le
couvrant de morceaux de glace, la vapeur intérieure
se condense; le vide qui se forme détermine une di-
minution de pression, et l'ébullition recommence.
11 semble ainsi qu'on fasse bouillir de /Vn» en la re-
froidissant.

Celle expérience nous instruit aussi d'un fait
d'une haute iniporlnnce; c'est qu'un abaissement
de température ramène la vapeur, en partie du
moins, à l'élal liquide, en d'autres termes la con-
dense. Nous reviendrons plus amplement tout à
l'heure sur ce phénomène, inverse de cehii de l'é-
vaporalion ou de la vaporisation.

Enfin, il y a un autre moyen défaire bouillir l'ean
à une température moins élevée que 100": c^est de s'é-
lever en des points du sol où la pression atmosphéri-
que soit inférieure ù 760 millimètres. Et, en effet,
l'expérience prouve que sur les montagnes l'eaubout
. à moins de lt)0°. De Saussure a trouvé 86° pour la
température de l'ébullition do l'eau au sommet du
mont Blanc : la hauteur du baromètre n'était alors
que de 43i millimètres. Bravais et Martins ont fait
des expériences semblables aux grands Mulets, sur
les flancs du même mont : l'eau bouillait à 90° sous
nnc pression de ^2'^l millimètres. Us oui trouvé pour

COMMENT SK FORME LA VAPEl 11. i'j

la température de rébuUitioii au sommet du uioiil
Blanc, 84°,4 pour une pression barométrique de
424"^. Au sommet du mont Rose, Tyndall a trouvé
que Teau bouillait à 84%95. A Mexico, la température
de Tébullition est de 92°. Ainsi, Tébullition deTeau
n'est pas nécessairement une preuve de la <,Tande
élévation de sa lempérature, puisque la tempéra-
ture du point d'ébullition s'abaisse en môme temps
que la pression extérieure. Dans les pays dont l'al-
titude est considérable, l'eau bouillante ne permet-
trait que difficilement, imparfaitement certaines
opérations culinaires. « A Londres, dit Tyndall, on
assure que, pour faire du tbé parfait, l'eau bouil-
lante (à 100'') est absolument nécessaire. S'il en
est ainsi, on ne pourrait pas se procurer celte bois-
son dans toute son excellence aux slations les plus
élevées des Alpes. »

On conçoit dès lors que, si au lieu de diminuer
la pression supportée par la surface du liquide, on
augmente cette pression, de manière à lui faire
dépasser la valeur de 760 millimètres, l'ébullition
en sera d'autant plus retardée que la pression sera
elle-même plus forte. Dans ces conditions, l'eau
bout à des températures qui peuvent être de beau-
coup supérieures à ^00^ Un moyen .très-simple
d'accroître cette pression consiste à employer la
vapeur elle-même, la force élastique dont elle est
douée, force que nous mettrons bientôt en évidence

el doiil nous étuilioroiis Itjs varialioiis avec soin,
puisque c'est sur elle que reposi; li! principe môme
de la macliine à vapeur.

C'est à Papin, ii i'imniorlel invcnlcur de la ma-
chine ù vapeur, qu'on doit la di^couverte de ce fait,
qu'il sut uliliser en inventant la marmile connue
aujourd'lini sous son nom, et dont il publia la des-
triplion à Londres, en 1681, sous le lilre de i\'e»'
Digester'.
Voici en quoi consiste la marmile de Papin :
Un vase cylindrique, en fêr ou en bronze, aux
parois épaisses et rôsistantes, est fermé par un cou-
vercle de mfimc mêlai, qu'une vis de pression main-
tient appuyé contre les bords du vase. Celui-ci èlaul
empli d'eau aux deux tiers, par exemple, et placé
sur un foyer incandescent, de la vapeur se forme
en quanlilé croissante ; mais comme elle n'a pas
d'issue, elle s'accumule au-dessus du liquide, sur
la surface duquel elle eserce une pression de plus
en plus grande. L'eau peut ainsi atteindre, sans
bouillir, une température dépassant de lieancoup

vapeur, par H. Hachette,)

DigaUci- a

tû putili,^ A Iteh

■6 d-mnollir

la 0» ei de faire

p,.,,U-U'„.

s H à peu de ft'ail.

hi'l te servir j-mir

fin- l'Iusieun mi-

'lotleur en méde-

m-f. T'Ei-ia, lUB'.! ;

gfS, [Ilhh

r ./c« ilnchhiti II

COSiaENT SE FOItHK I.A V.M'KI H. 45

100", capable, par exemple, de luire fondre titn-
tains mélaux, de i'étain, du bismuth, du plomb '.
Les légumes, la viande y cuisent plus rapidement
iHic dans l'eau bouillante oi-dinaire; les substances

11681).

susceptibles de sedis^oudic comme la ^elatme des
os, se 1 amoUis-ient et se dissohent trcs aisément.
On a obtenu ainsi de la gelalme en soumettant à
l'action de cette eau suichaufiLt des 01 fossiles,

ayant u)>parleau à .les mastodoiiti^s el autres ani-
maux aiiléililuvieiis, qui vivaient, il y a quelques
dizaines de milliers d'années.

La pression de la vapeur peiiL, dans certaines con-
ditions, atteindre une force coiisidéi-able, qui,
s'cxei'çanl à la fois sur la surface liquide et sur les
parois du vase, risquerait de le faire éclater et ren-
drait dès lors l'expérience dangereuse. C'est pour-
quoi la marmite est munie d'une soupape de sûreté,^
Un trou esl percé dans le couvercle, el sur la piùce
mobile qui ferme ce trou s'appuie un levier dont
la grande branclie supporte un poids qu'on peut
placer à une distance variable, suivant la pres-
sion limite qu'on ne veut pas dépasser. Si la tempé-
rature de l'eau qui correspond à celte limite est
franchie, la vapeur soulève le. levier, s'échappe en
sifllant au dehors, où elle se condense sous l'appa-
rence d'un nuage ; la pression intérieure diminue
par le fait de celte projection de vapeur cl le danger
d'explosion est conjuré.

La soupape de sûreté, telle que l'a inventée Papin,
est encore employée dans tous les appareils ayant
pour objet la génération de la vapeur.

FORCE ÉLASTIQUE DE LA VAPEUR

Élude plus intime du phénomène de I ebullilion. — La tension de la va
peur, pendant l'ébuliition, est égale à la pression atmosphérique. —
Influence dç la pureté de l'eau sur la température de l'ébullilion ;
Influence de la nature du vase : ébuUition dans Içs vases en verre,
dans les vases métalliques; expériences de DeUic, de Donny. — Ebulli-
lion de l'eau purgée d'air.

Revenons maintenant au phénomène de la for-
mation de la vapeur d'eau par ébullition. Étu-
dions ce phénomène d'une façon plus intime.

Pourquoi d'abord avons-nous vu la température
(l'ébuliition varier avec la pression extérieure ? La
raison de ce fait est bien simple. C'est que la vapeur
d'eau, pour se dégager du fond du vase, doit être
douée d'une force élastique ou tension assez grande
pour surmonter la pression que supportent les cou-
ches inférieures du liquide, pression qui se com-
pose de deux éléments, savoir : d'une part la pres-
sion de l'eau , d^autre part la pression atmosphérique.

brce eTas-

Or, comme nous le verrons plus loin, la force
liiiye (le la çapeur augmenle avec la lempéra-
lure.

Ainsi, il l'origine, rjiiand se forment au fond du
vase les premières bulles de vapeur, la tension de
ees bulles est d'abord assez forte pour faire équili-
bre à cette double pression; nous avons vu qu'elles
s'élôvent à cause de leur légèreté spécifique; mais
comme les couches d'ca» qu'elles traversent n'ont
pas toutes encore la même températm'e, que les
plus élevées sont moment anénicnl plus froides, les
bulles se refroidissent en montant, elles se conden-
sent sous l'influence de ce refroidissement, dimi-
nuent de giosseur et finalement s'évanouissent.
C'est ce qui explique pourquoi elles repassent entiè-
rement à l'état liquide avant d'avoir pu atteindre le
niveau de l'eau dans le vase.

Peu i> peu cependant, l'eau s'ccbauffe partout,
soit par le mélange provenant des courants liquides
ascendants et descendants, soit par la chaleur que
lui cèdent en se condensant les bulles de vapeur, et
Il la fin la tension de ces dernières est assez forte pour
qu'elles puissent conserver leur état en faisant leur
ascension complète. On les voit apparaître à la sur- j
face de l'eau enveloppées de minces couches d'eau
hémisphériques. En cet état, elles n'ont plus à sup-
porter que la pression de l'atmosphère ; elles crèvent
iiloi-s, provoquant de la sorte à la surface un mouve-

•r^

TOUCE ELASTIQUE l)E LA VAPEIR. *i

meut tumultueux, indice visible de l'ébulUtion pi-o-
premenl dite. Il est donc bien évident que la tension
de la vapeur est en ce moment précisi'imenl ^galc à
la pression extérieure,
à la pression at os
phérique, si I vas
est ouvert et que i
bullition se fa e
l'air libre.

Quand donc lap e
sionalmosphér que I
minue — c'est c qu
arrive chaque jou e
Ion les circon tance
météorologique c e t
ce qui arrive ei co es
l'on s'élève si r u
montagne, ou b 1
ion — la vapei pou p

faire équilibre d ell

pression plus fa bic n j a bc o n d une te p ra
ture aussi grande. L ebuUitiun a lieu au-dessous de
lOO". Il faut écliaufferreau, au contraire, au-dessus
de ce degré, si la pression extérieure augmente, i-ésnl-
tat qu'on produit artificiellement en se servant
de la tension môme de la vapeur emprisonnée,
comme on l'a vu dans l'expérience de la marmite
de Papin.

I i-nn-

M LA VAI'LKl.

Retenons donccea deux lois qui président au pUè-
nomène de l'ùbullilion.

l'iemière loi : la tension de la vapeur de l'eau ou
d'un liquide quelconque en ébulUlion est toujours
égale à la pression extérieure, c'esl-à-diiai à celle qui
s'exerce ii la surface du liquide ;

Deuxième loi : la température ilu liquide en ébul-
lilion reste constante pendant toute la durée de la
vaporisation, si la pression extérieure reste invaria-
ble ; celle température d'ailleurs aug'incnte ou
diminue si la pression elle-même augmente ou di-
minue.

^ansloul ce que nous venons de voir, il n'a pas
été question de deux circonstancosqui exercent l'une
et l'aulre sur le phénomène de l'ébullilion une
influencé notable : je veux parler de la pureté de l'eau
et.de la nature du vase dans lequel elle est conte-
nue.

L'expénencc montre que les substances simple-
ment mélanftées, ou en suspension dans l'eau ne mo-
difient point la température d'ébullilion. Il n'en est
plus ainsi, quand ces substances sont combinées ou
en dissoin lion.

Le liquide dissous, l'alcool par exemple, est-il
plus volatil que l'eau ? en ce cas, le point d'ébuUi- I
lion s'abaisse; il s'élève au contraire, si c'est un
liquide dont la vapeur se forme moins facilement,
i-onime l'acide suH'urique. Maïs la vapeur produite 4

FORCK ÉLASTIQUE DE LA VAPEIH. M

n'est plus de la vapeur d'eau : c'est un inélangr
ou une combinaison des vapeurs dci oJiaque li-
quide.

Enfin, quand la substance dissoute dans l'eau esl
un sel, la température du point d'éhullition est tou-
jours plus élevée que celle de Teau pure et cette
élévation est d'autant plus grande que la proporlioii
du sel en dissolution est plus forte elle-même.
C'est ainsi qu'une dissolution de sel marin bout
à 101° 5, si la proportion est de 10 pour 100,
à 103° 5, — 20 —

à 105° 5, — 50 -

à 108° , — 40 —

Aussi qu'arrive-t-il, quand on porte une dissolu-
tion saline à TébiiUition? c'est que Tévaporation la
concentre. Quand rébuUilion est obtenue, la vapeur
d'eau, se formant en grande quantité, la proportion
relative du sel qui reste dissous augmente, la tem-
pérature monte progressivement, jusqu'à ce que, la
dissolution avant atteint son maximum de concen-
tration, étant, comme on dit saturée, la température
d'ébuUition à ce moment devienne fixe, comme celb*
de l'ébullition de l'eau pure, mais toujours plus éle-
vée qu'elle.

Une dissolution de sel marin esl saturée, quand
la quantité en poids de sel dissous dans 100 parties
d'eau est 41,2 ; le point fixe d'ébuUition est alors
108°,4. La dissolution saturée de sel ammoniac

renferme 88,9 pmir 100 cMjouI à lli^.S; celle de
chlorure de calcium reulerme 525 pour 100 et ne
bout qu'à n9'',5.

Ces notions ne sont pas élrangci'es à notre sujet,
tant s'en faut. 11 est rare eu effet que les eaux em-
ployées dans les maehinesà viipeur soient pures; le
plus souvent, elles contiennent en dissolution des
matières étrangères, des sets de diverses natures;
l'eau de la mer, par exemple, est très chaînée de
telles substances dont il importe de connaître l'effet
sur la production de la vapeur et qui, en se déposant
sur lesparoisdesehaudién's, peuvent provoquer des
explosions formidaitles.

Dca raisons semblables nous engagent à dire quel-
ques mots de l'inHueuce qu'exercent siirTébullition
les matières qui composent les parois du vase niï
l'eau est renfermée.

L'eau bout plus vite, c'est-Ét-dire à une tempéra- ,
ture moins élevée, dans un vase en métal que dans l
un vase en verre. La qualité du verre, l'état de sa j
surface ont aussi une influeuee marquée sur le phé-
nomène.

Dans un vase eu verre dont la suiface intérieure
a été préalablement bien nettoyée, la formation des
bulles gazeuses est plus lente : ces bulles sont gros-
ses, peu nombreuses : on dirai! qu'elles ont peineà \
se détaclierdu fond du vase. Fait-on bouillir l'eau \

FORCE ÉLASTIQl'K DK LA VAI'KrU. .V.

dans un vase métallique, on voit les bulles plus peti-
tes, mais aussibeaucoup plus nombreuses, partir de
tous les points de la paroi inférieure, et, coninu»
indice caractéristique de cette formation plus aisée
de la vapeur, on trouve que le point d ebullition csl
moins élevé que dans le verre : la différence peu!
s'élever a 1 ou 2 degrés. Ce dernier point est facile à
constater. Prenons un vase en verre renfermant de
l'eau dont l'ébuUition a cessé il y a peu d'instants,
c'est-à-dire dontla température a légèrement baissé ;
projetons-y de la limaille métallique. Voici l'ébuUi-
tion qui recommence, et ce qui montre bien quelle
est l'influence de la nature de la substance, c'esl
que du verre en poudre projeté de la même ma-
nière produit moins d'effet que la limaille métalli-
que.

Quelle est la raison de ces différences!'
Qu'est-ce qui, dans le verre, s'oppose à la forma-
tion des bulles de vapeur?

Il y a là probablement une action moléculaire,
l'adhérence des molécules liquides qui, très-consi-
dérable pour le verre, est bien moindre pour une
surface métallique. Le changement d'état, le passage
de l'état liquide à l'état gazeux éprouve, pour se pro-
duire dans le premier cas, une résistance plus grande
que dans le second. Quand une première bulle a
réussi àse former au contact du verre, elle augmente
de volume pour deux motifs, par accroissement

(le température d'aliord, eusuilc parla lonnalioii
tie nouvelle vapeursur lu surface sphiTique interne
lie la bulle. La tension de la \apeur devenant tout à
coup plus forte (]ue la prassiou subie, il eu résulte
les soubresauts qu'on remarque alors, quelquefois
même la projection violente d'une porlion de liquide
hors du vase.

Dans un vase en verre, en verre ('i;('( notamment,
dont la surface interne u'a pas été préalablement
bien nettoyée, les poussières qui tapissent le fond
provoquent la fonnalion do la vapeur, tout comme
il arrive quand on y jette dos pai'celles de limaille.

Ce n'est pas seulement l'adhérence de l'eau pour
le verre que doit vaincre une molécule d'eau chaul-
l'éeà 101)* pour se convertir en bulles de vapeur,
c'est encore la cohésion, laforce qui unit cettemo-
lécule à toutes les molécules qui l'entourent. Cette -
cohésion est d'autant plus grande que l'eau est plus
pure et surtout qu'elle est mieux purgée d'air. L'air
en dissolution dans l'eau semble jouer le rôle d'un
diviseur qui a prépnré les moléci.les liquides h la
séparation. Lt, défait, l'expérience confirme cette
maniérede voir.

Le physicien Deluc ayant enfermé dans un matras
à long col de l'eau purgt'c d'air, put la porler à une
température de 1 12" sans qu'elle entrât en ébulli-
liou. Plus tard, un grand nombre d'expériences dé-
cisives dues à M. Donny ont mis en évidence c

nences dé- à
ilcnce cette j

ranci-: élasti^vk iik i,a vapki-ii. x,

action de l'air dissous dans l'eau sur rébullilion du
liquide. Voici l'une de ces expéncuccs.

Un tube doublcmenl recourbé et tcrniiuùûruiii!
de ses extrémité» eu forme de boule (fig. 15) ren-
ferme de l'eau complètement purgée d'air. Cette
condition essentielle a été obtenue en faisant bouillir

-.ft>-.

l'eau dans le tube encore ouvert; la \apeur qui se
dégage chasse peu à peu l'airdu tube ainsi quccelui
qui était dissous dans l'eau ; on ferme à la lampe
dès qu'on est assui'é qu'il n'y a plus dans le tube
que de l'eau etsa \apcur. On a ainsi une sorte de
marteau d'eau dont ou plonge la partie recourbée
•contenant le liquide refroidi dans un bain d'huile.
On chautfece dernier à l'aide d'une lampe à alcool.

58 lA VAI'tliU.

choses ni! se passenl ainsi que quanil il y a absence de
contact enti-eli! gloliule et le inélal du creuset; ce
qui exige que la température de ce dernier dépasse
une certaine limite, que l' expérience a permis de dé-
terminer. Température variabled'ailleurs avec la na-
ture du liquide : elle est de 140° pour l'eau environ.
Si donc on vient, pendant que le globule d'eau
est sur le creuset, à laisser peu » peu refroidir ce
dernier, au moment où sa température s'abaisse
à 140", le contact s'élablîl entre le métal et la pe-
tite masse d'eau; le globule prend rapidement la
température de rébullition, il bout avec violence et
se réduit presque aussitôt enlièremeut en vapeur.
C'est là un fait que nous devrons nous rappeler,
<;[uand il s'agira de clierclier les causes de l'ex-
plosion des chaudières ti vapeur.

Lais de toijualinn el («mion des vapcui-s dans le Tidc. -^ Tension laaii-
moni et saluratiun. — Vai'iations de la lenslan maiiinuiu Hvec U
tBmpéralare; Énoncé des lois du Ballon. — EcUelle des lensions di^sii

Parmi les propriétés des vapeurs et surtout de la
vapeur d'eau, il en est une qui nous intéresse plus
pai'liculicrement : je veux parler de leur force élas-
t'Hpie nnleiislou. C'est celle force, en effet, qui est

FOIICK ELASTIOIE DK LA VAI'KrU. bi)

le principe du iiiouveuienl des inacliines à viipeur.
Il est absolument nécessaire de bien connailre et
comprendre les lois des variations de celle force et
de savoir en mesurer l'intensilé, si Ton veul se
rendre compte du fonclionnemenl des divers orga-
nes de ces machines.

Les effets mécaniques de la vapeur d'eau sont
connus, nous Tavons dit, depuis la plus haute an-
tiquité. Une marmite conlenanl de Teau en ébulli-
lion a sufii pour fîîire constater l'existence de la
force élastique en question : un couvercle fermant
un peu hermétiquement Tuslensile d(^ ménage est
.soulevé par la vapeur, qui cherche une issue. Et
voilà, pour qui sait voir et ol)server, la tension de
la vapeur d'eau reconnue.

Mais de là à en déterminer les lois, il v avail loin.
Le premier physicien (|ui ait fait celle élude avec
précision (»st le savant anglais Dallon, sous le nom
duquel on connaît les lois de la formation et de la
tension des vapeurs dans le vide. Décrivons rapi-
dement et succinclement les expériences qui ont
conduit Dalton à fornmler ces lois.

L'aj)pareil emjdoyé est des plus simples. C'est
un tube barométrique qu'on peut à volonlé élever
ou abaisser dans la cuvette pleine de mercure d'un
baromètre, dont le niveau supérieur va servir,
comme on va le voir, de repère ou de terme de
comparaison.

LA VAl'KUll.

Au (l('biil lie

l'cxiiérience, le meicui-e des deux

tubes s'élève b une même

hauteur au-dessus du ni-

veau de la CHvelle , el

ceUe hauteur mesure ,

1 ■

comme on sait, la pres-
sion almosphériquc, la
force élastique avec la-
quelle l'air extériem-
presse la surl'ace du mer-
cure de la cuvelle. Dans
les deux chambres ba-

1 '

rométriques, il y a 1p
vide.

Introduisons mainle-

!* liant sous l'un des tu-

l)cs , comme l'a fait Dal-

lon, il l'aide d'une pi-

pette recourbée, un pe-

1 lit volume du liquide

i\\ dont il s'agit d étudier

\\ la vapeur. Ce sera de

* Y'-^ï- l'eau, si vous voulez.

^ J- -

'^"^ Aussitôt que l'eau, par

"^"^ sa légèreté spécifique, a

■l„ . 1 II

; ; ;; '^J^ monté dans le tube et pé-

nétré dans le vide baro-

mé(rti|ii(<, on

voît le niveau du mci'L'ure se dé-

^ ^

FORCE ÉLASTIQUE DE LA YAPEIU. 01

primer et s'abaisser jusqu'à un certain point b,
A quoi est due cette dépression instantanée? Évi-
demment à la vapeur d'eau qui s'est formée dès que
le liquide a pénétré dans Fespace vide de la cham-
bre. On peut s'assurer, en effet, ou bien que le liquide
a disparu complètement, ou s'il en reste encore
au-dessus du mercure, que son volume a diminué.

Que prouve cette première expérience? Que, dans
le vide, les liquides se réduisent spontanément en
vapeur, et que cette vapeur est douée d'une cer-
taine force élastique ou tension. La différence de
niveau des surfaces a, 6, du mercure dans les deux
tubes est d'ailleurs la mesure de cette force, qu'on
peut comparer ainsi à la i)ression atmosphérique au
moment de l'expérience.

Examinons maintenant à part chacun des cas qui
peuvent se présenter.

Supposons que tout le liquide introduit ne se soit
pas réduit en vapeur, qu'il en reste un excédant au-
dessus du mercure. Abaissons rapidement le tube
dans la cuvette : que voyons-nous? Le niveau b
reste à la môme hauteur au-dessus du mercure de
la cuvette, bien que la chambre barométrique ait
diminué de volume, c'est-à-dire bien que l'espace
occupé par la vapeur soit moins grand qu'au début
de Texpérience. 11 faut en conclure que la force
élastique de la vapeur n'a pas changé. Seulement,
Irf quantité de liquide qui surnage a augmenlé

tti lA V.ll'EL'lt.

comme on pt'iil le voir, ce i[ii\ pmvienl évideni-
menl du retour d'une parlie de la vapeur d'eau à
l'élat lirjuide. Si, au lieu d'eau, on employait, pour
les expériences que nous venons de décrire, iin li-
quide très-volalil comme réther ou l'alcool absolu,
l'accroissement d'épaisseur de la couche liquide
qui surmonte !e mercui-e serait plus aisément
appréciable. Remontons maintenant le tube à son
premier niveau ; les choses reprendront leur pre-
mier état, et si l'on continue à agrandir la chambre
barométrique par l'ascension du tube, on recon-
naîtra que le niveau b reste invariable tant que le
liquide re;sie eij çxcès, c'esl-à-dirc n'est point enti<>-
remenl vaporisé.'

Arrive un moment, toutefois, où l'eau est «niiè-
rement réd.uitc en vapeur. Là, encore, le niveau fr
n'a point changé ; nigis si l'on continue à soulever
le tube, le mercure remonte progressivement ; b se
rapproche du point a sans d'ailleurs jamais l'atteîn-
die. Quand la vapeur n'est plus en contact avec le li-
quide qui l'a formée, sa tension diminue donc : elle
devient d'autant plus faible que l'espace vide oc-
cupé par celte vapeur est plus grand. Dans cette
condition particulière,' la vapeur se comporte
comme un gaz, et la loi des variations de sa ten-
sion est, en effet, la même que la loi de Ma-
riolle*.

e par le ptiï^ii

FORCE ÉLASTIQUE DE L\ VAPEUR. 63

Enfin, si l'on abaisse de nouveau le tube dans le
prolonfiement de la cuvette, on voit à mesure
augmenter la pression de la vapeur jusqu'à. sa va-
leur primitive. Le niveau du mercure revient en b,
mais à partir de ce moment, il reste encore invaria-
ble, et une partie de la vapeur reprend l'état li-
quide comme auparavant.

De ces nouvelles expériences Dalton a con-
clu :

Que la vapeur d'un liquide qui s'est vaporisé
dans le vide atteint un degré de force élastique ou
de tension maximum qui reste invariable, tant qu'un
excès de liquide reste en contact avec l'espace plein
de vapeur. On dit alors ([uc l'espace en question est
saturé K

N'oublions pas, d'ailleurs, que les expériences
qu'on vient de décrire sont supposées faites à une
température rigoureusement invariable, et que les
lois que Dalton en a conclues s'appliquent aux va-
peurs des liquides quelconques. Mais, pour une
même température, la tension maximum de chaque
espèce de vapcfur est loin d'être la même, ainsi

lièiue siècle dont elle porte le nom, peut s'énoncer ainsi : « Les .
volumes occupés par l'air ou par tout autre gaz varient en raison
inveise des pressions que ces gaz supportent. » Celle loi n'est
plus rigoureusement exacle, quand les expériences ont lieu à des
températures voisines des points do liquéfaction,

* V?r un défaut de langage qu'on devrait éviter, on dit èouvent
que, dans ces conditions, la vapeur est cWc-mème sa tvr(^e.

qu'on peut s'en remlrc compte avec l'appareil ili!
la figure 17, ijui est roniiii sous le nom de faiscenu
barométrifjm' .

Is liquides A la luCinc [empéralur

Ce sonldes lubes baroiiiL'triques dans les chaip-
bres desquels on a introduit divers liquides, d&j

l'eau, de l'akool, de l'éther, du sulfure de car- |
hnuc. Pir. En ilrleniiiiinnl. coiiime I'.t fait Dnl-

FORGE ÉLASTIQUE DE LA VAPEUR. 05

ton, la tension maximum de la vapeur de chacun
d'eux, on voit, par la différence des niveaux du
mercure dans les tubes, que ces tensions sont
essentiellement différentes à une même tempé-
rature.

Il nous reste maintenant à dire comment varie la
tension d'im espace saturé de vapeur, quand on fait
passer la température par toutes ses valeurs entre
deux limites extrêmes.

L'expérience montre que la force élastique de la va-
peur quand l'espace est saturé, ou sa tension maxi-
mum, varie avecla température, décroissant si celle-
ci s'abaisse, augmentant au contraire si elle s'élève.
D'ailleurs, cet accroissement est rapide. Ainsi nous
savons qu'à 100°, la vapeur d'eau a une tension
maximum de 760 millimètres de mercure, égale à
ce qu'on nomme en physique iine atmosphère. Or,
à 150^elle atteint la valeur de 4 atmosphères 1/2, à
200'', celle de 15 atmosphères. Pour des tempéra-
tures inférieures à celle de l'ébullition , cet(e
loi de progression se présente pareillement. A 0%
la force élastique maximum de la vapeur n'est
que de i™",6 de mercure ; à 50^ elle atteint 91
millimètres, près de 20 fois aussi grande qu'à
0**; à 100°, elle a une valeur 165 fois aussi consi-
dérable.

L'étude de ces varialions, si importante pour la
théorie des machines à vapeur, a été l'objet, de-

Ii6 I.A \AI'El[l. I

puis Dalton, de grands travaux auxquels se ratta-
chent les noms de plusieurs savants ; citons ceux
de Dulong et d'Arago et, parmi les physiciens con-
temporains, ceux de M. Magnus et surtout de M, Re- ,
gnauIt.La mesure des tensions des vapeurs, de la '
vapeur d'eau notamment, a été déterminée avecune
précision extrême pour un grand nombre de tem-
pératures, depuis les plus basses jusqu'aux plus
élevées qu'on ait pu produire sans redouter des ac-
ciilcnts, des explosions dangereuses. Voici un ta-
bleau qui donne les tensions maxima de la vapeur
d'eau saturée, depuis 20° au-dessous de la glace
jusqu'à 230" au-dessus de 0°. C'est vers celte limite
que les expériences de M, Regnault ont dû s'arré- :
ter : à 252°, la tension de lu vapeur égalait environ J
50 fois la pression atmosphérique, mais cette force '
pressait la chaudière où la vapeur était emprison- i
née avec une telle puissance qu'un boulon de l'ar- 1
mature qui consolidait les parois se rompit. U fal- !
lut s'arrêter. On comprendra la nécessité de cette ,
mesure de prudence, si l'on veut bien songer que
chaque décimètre carré de la paroi interne de 1^ ]
chaudière supportait alors une pression équiva-
lente à un poids de 5,10t) kilogrammes. i

FORCE ÉLASTIQUE DE U VAPEUU. 07

TLN:»10.Ni> D£ LA VALEL'il u'eAL' SATl'KÉE
. l.X'M.IUÉES

en'

E.X

DE LA VAPEin d'eau

NILLIJIÈTIlES DE NEI'.CURE

ATMOsPOiRES

— 20»

0-"»,43

0.0012

— 10

0.0:)27

0.0027

+ 10

10 .

0.0060

0.0120

0.0228

148

0.0725

îîO

554

0.1957

100

760

1. 000

120

1491

1. 962

140

2717

5. 575

160

4651

6. 120

180

75 iO

9. 910

200

11689

15. 580

220

17390

22. 8S2

230

20920

27. 555

C'est vers \2V que la pression de la vapeurd'eau
alteinl 2 atmosphères; de 121** à 145°, elle dou-
ble de valeur ; elle double une troisième fois et
atteint 8 atmosphères à 172°; elle en vaut 16 vers
204°, et enfin on calcule qu'à 266°, la tension maxi-
mum de la vapeur d'eau saturée atteindrait Ténormc
puissance de 50 atmosphères.

Terminons ce sujet un peu aride, trouvera-t-oii
peut-être, mais d'un si haut intérêt théorique et
pratique, par quelques chiffres propres à montrer
combien, à des températures égales, les tensions
maxima des vapeurs saturées de divers liquides
sont différentes. Nous prenons pour exemple des

LA VAPEUR.

vapeurs qui ont èlé l'objet d'essais pour l'applica-
lion aux machines molrices.

A 100°, la vapeur d'sau o pour mesure de sa ten-
sion 760""° de mercure.

à iÛO".. 4925— lem— 2796" 2128— li07°" 5225"
à 120-. . 7719 3231 4551 5935 2595 51i5

On voit de combien il s'en faut que les vapeurs
saturées de liquides différents aieut, à une mâme {
température, la même tension maximum. Mais
n'oublions pas qu'il y a un point, qui est celui de
l'ébullilion, où la vapeur de chacun d'eux a la
môme tension, celle de la pression atmosphérique
au moment de l'expérience. Eh bien, des tempéra-
tures égales à partir de ce point, donnent approxi-
mativement la même tension maximum pour la
vapeur des divers liquides. Par exemple, l'élher
bout à 57°. De sorte que les températures de 100° et
de 120°, indiquées plus haut, marquent des points
éloignés respectivement du point d'ébullition, de
63° et de 85°, Pour la vapeur d'eau, les tempéra-
tures équidistantes et correspondantes sont donc
163° et 183°. Or, à ces points, on trouve 4940™
et 7700""° pour la tension de la vapeur d'eau satu-
voit que c'est, à peu près, les nombres qui

FORCE ÉLASTIQUE DE LA VAPEUR. 69

mesurent les tensions de la vapeur d'éther à 100** et
à 120^

Dalton avait cru pouvoir formuler ce rapproche-
ment de la façon suivante : Toutes les vapeurs ont
la même tensioiiy à une température également distante
du poijit d'ébuUition de chaque liquide. Mais ce n'est
pas une loi rigoureusement exacte.

LA VAPEUR D'EAU DANS L'ATMOSPHERE

Formation de la vapeur dans l'air : ses lois sont les mêmes que dans le
vide ; mais le passage de l'eau à l'état gazéiforrae est beaucoup plus
l^nt.

L'ébuUition de Teau est un phénomène qu'on
peut généralement considérer comme artificiel, en
ce sens que presque toujours il faut l'interven-
tion de l'homme pour obtenir la température
élevée nécessaire à sa production.

Au contraiie, la formation de la vapeur par éva-
poration ayant lieu à toute température, est un
phénomène qui se manifeste à tout instant dans la
nature ; et comme l'eau se trouve pour ainsi dire
universellement répandue à la surface du sol, l'é-
tude de la vapeur dans l'air ou dans l'atmosphère
embrasse un nombre considérable de phénomènes
qui se renouvellent sans cesse. Ces phénomènes
il est vrai, sont du ressort de la branche de la

I.\ V.U»KLR D'EAU DANS L'ATMOSPHÈRE, 71

physiqi ;) n Inïjuelle on donne le nom de météoro-
logie. Maii bien que nous ayons ici en vue surtout
les applications mécaniques de la vapeur , il ne
nous paraît pas superflu de jeter un coup d'œil
sur cet ordre de faits, et de suivre ainsi la vapeur
d'eau, depuis la chaudière des machines, jusque
dans les profondeurs de Tenveloppe gazeuse qui
entoure notre planète, et dans laquelle nous nais-
sons, vivons et mourons. iN'*est-ce pas le cas de
dire en parlant de l'air, comme ce Père de l'Église
un peu entaché, croyons-nous, de panthéisme le
(lisait en parlant de Dieu : In eo vivimus^ movemur
et siimus ?

Rappelons deux circonstances de la formation des
vapeurs dans le vide. En premier lieu, l'eau intro-
duite dans l'espace vide s'y réduit spontanément en
vapeur, et cela quelle que soit la température. En
second lieu, la vapeur formée atteint aussitôt une
force élastique maximum, variable avec cette tem-
pérature et croissant rapidement avec elle. Mais alors
une condition nécessaire pour que la vapeur attei-
gne cette limite, c'est que, dans l'espace rempli par
celle-ci, il reste encore un excès de liquide, si petit
qu'il soit. A partir de ce moment, il cesse de se
former de nouvelles vapeurs, l'espace étant, comme
nous l'avons vu, saturé.

En cet état, il y a deux manières d'augmenter la
force élastique ou la tension de la vapeur : la pre-

72 LA VAPEUR.

mière consiste à diminuer la pression exléricure ou
atmosphérique ; la seconde, à accroître la tempéra-
ture. Il est clair que, par les deux moyens inverses»
l'augmentation de pression ou la diminution de
température, le phénomène contraire se produira,
c'est-à-dire la force élastique de la vapeur devien-
dra moindre ; mais alors une certaine portion de
cette vapeur se condensera ou reprendra Tétat li-
quide.

Maintenant, que deviendront toutes ces lois, si la
vapeur, au lieu de se former dans le vide, se pro-
duit dans T air?

Et d'abord, dans un espace limité?

L'expérience montre en ce cas que la vapeur si^
produit encore en se mélangeant avec l'air de l'en-
ceinte. Mais la formation en est grandement ralen-
tie, et le point de saturation n'est atteint qu'au bout
d'un temps plus ou moins long, tandis que dans le
vide il l'est instantanément. Seulement la loi reste
la môme : la tension maximum de la vapeur qui
sature l'espace plein d'air est précisément la môme
que dans le vide, toutes les autres conditions de
pression et de température restant égales.

LA VAPEUR D'EAU DANS L'ATMOSPHÈRE. 73

LA VAPEUR D'EAU A LA SURFACE DU SOL

L'eau à la surface de la terre : les mers, les lacs, les cours d'eau. —
Évaporation continue ; nuages ; brumes et brouillards. — Il ne faut pas
confondre la vapeur d'eau et les nuages ; la vérilal)le vapeur est invisi-
ble et parfaitement transparente. — L'air luimide renferme le plus
souvent très-peu de vapeur.

Les trois quarts, au moins, de la surface du globe
terrestre sont recouverts par les eaux de l'Océan.
De plus, les continents et les îles sont eux-mômes
sillonnés d'une multitude de fleuves, de rivières, de
lacs qui exposent à Tair libre, à des températures
très-diverses et très-variables, l'eau qu'ils renfer-
ment.

L'eau existe encore, sur la Terre, dans le sol lui-
même que les pluies, les ruisseaux périodiquement
inondent. Cette humidité, il est vrai, ne demeure
pas longtemps à la surface et la partie qui est imbi-
bée va s'infiltrer dans les couches plus profondes,
où elle donne naissance aux sources et les entre-
tient.

Que devient celle qui reste ainsi exposée . à
l'air ?

Elle se réduit spontanément en vapeur avec une
abondance qui varie selon la pression atmosphérique
et la température des couches d'air en contact avec
les couches aqueuses. Il y a même là un phéno-

7i L.V V.Vl'Ein.

mène qui semble paradoxal, quand on le met en
regard de la loi de formation des vapeurs. En effet,
à la surface du sol, la pression atmospliérique que
supporte nécessairement la surface d'un liquide dé-
passe de beaucoup ordinairement celle qui mesure
la tension maximum de la vapeur aux tempéra-
tures ordinaires. 11 semble donc que celle pression
devrait empticher l'évaporation de se faire. Mais il
ne faut pas oublier que des gaz mis en présence
comme l'air et ta vapeur sont doués d'une expansi-
bilité indéfinie, et qu'il en résulte pour eux une
■tendance à se mélanger qui, en effet, se réalise.

La vapeur qui se forme à la surface de l'eau des
mers ou des rivières, se mélange donc à l'air, dont
elle imprègne d'abord les couches les plus voisines.
Si ces couches aériennes sont en repos, elles sont
bientôt saturées de vapeur, et l'évaporation s'arrête
alors, après s'être d'autant plus ralentie que le
point de saturation approchait plus d'être atteint;
mais s'il existe un vent plus ou moins fort qui re-
nouvelle l'air, l'évaporation sera plus rapide, parce
qu'à l'air mélangé de vapeur succède de l'air
qui en renferme une moindre quantité. Ainsi s'ex-
plique la rapidité avec laquelle sèche le linge
mouillé qu'on étend dans un courant d'air, ou le
sol détrempé par une pluie à laquelle succède une
brise un peu vive.

L'évaporation est d'ailleurs accélérée par l'éléva-

LA VAPEUR DEAi: DANS L'ATMOSPHÈRE. 7 »

Cion de température. L'action des rayons solaires
est, sous ce rapport d'une grande efficacité, et la
-sécheresse primitive de l'air n'a pas une moindre
influence : pour que le vent produise au plus haut
degré l'effet dont il vient d'être question, il importe
qu'il soit le moins humide possible, c'est-à-dire
que les couches d'air qu'il amène avec lui et dont
le mouvement le constitue contiennent le moins de
vapeur possible, eu égard à sa température. Tout
4iela dépend, pour une môme station à la surface de
la terre, de l'époque ou de la saison de l'année, de la
direction du vent, delà température régnante, etc.
Tel vent qui, chargé à son origine d'une grande
masse de vapeur, arrive en une contrée après
avoir traversé de longs espaces continentaux ou
frôlé des chaînes de montagnes élevées, est un
vent sec pour les régions qu'il visite en dernier
lieu, parce que la vapeur qu'il portait s'est refroi-
die en route, s'est condensée en brouillard, en
«eige ou en pluie. L'air, saturé au départ, est de
l'air sec à Tarrivée. Les vents d'est ou de nord-est
ont ce caractère dans le centre et Je nord de la
franco. Les vents d'ouest ou de sud-ouest qui nous
arrivent de l'océan Atlantique sont au contraire des
vents humides, chargés des vapeurs formées à la
surface de longues plaines maritimes, vapeurs qui
se condensent en nuages épais sur le continent
européen.

81 LA VAPEUR.

prouver que celle coloration est due à la vapeur
d'eau atmosphérique.

Mais le but principal que nous avons en vue
n'est pas d'étudier la «vapeur dans les phénomènes
auxquels elle donne naissance au sein de l'at-
mosphère ; c'est là une question qui intéresse la
météorologie. C*est la vapeur considérée comme
source de mouvement, ce sont ses applications à
l'industrie humaine qui font l'objet de ce volume.
Revenons donc à ce sujet important.

SECONDE PARTIE

LA MACHINE A VAPEUR

LA VAPEUR, FORCE MOTRICE

Connaissance des anciens sur la force expansivc de la vapeur ; éolipyle de
Héron d'Alexandrie. — Appareil de Salomon de Gaus, pour l'élévation de
l'eau. — Principe et dispositions fondamentales de la machine à va-
peur moderne.

Les anciens connaissaient la force élastique de
la vapeur d'eau. Sans avoir de notions nettes, pré-
cises de ses propriétés physiques — on a vu que les
inventeurs modernes n'étaient pas au début beau-
coup plus avancés — ils avaient cherché à tirer
parti de cette force.

C'est ainsi que Héron d'Alexandrie inventa la ma-
chine à laquelle on a donné le nom à'éolipyle et di-
vers appareils où l'action de l'air comprimé ou di-

place sur le feu, après avoir fermé le robinet d'in-
troduciion. Un lube BC passe par une autre ouver-
ture B et descend dans l'eau sans toucher le fond.
Quand la vapeur s'est formée en assez grande
quantité el que sa tension est assez forte, on ouvre

le robinet B el l'eau, pressée à sa surface intérieure
par la force élastique de la vapeur, est projetée au
dehors par le tube.

Le récit complet et détaillé de toutes ces tenta-
tives, de ces ébauches mécaniques où Ion cher-
chait à utiliser diverses forces naturelles, celles
de l'air dilaté ou comprimé, et celte de h vapeur.

LA MACHINE A VAPEUR. 89

a un intérêt qui n'est point douteux pour Thistoire
des progrès des applications de la science humaine.
Mais tout cela ne devient sérieusement instructif
qu'à Tépoque où la physique, sortant de la phase
des explications subtiles et infécondes, est entrée
dans la voie de Texpérience, sous l'impulsion des
Galilée, des Boyle, des Huygens.

La machine à vapeur ne pouvait naître, et sur-
tout ne pouvait recevoir les perfectionnements qui
en firent un véritable moteur industriel, que dans
le siècle qui avait vu découvrir les propriétés de
l'air, la machine pneumatique, le baromètre et le
thermomètre.

C'est en se pénétrant bien de la réalité de ces
rapports intimes qui unissent toujours les conquê-
tes de la science et celles de l'industrie, qu'on se
fera une idée juste de l'imporlance de la grande
révolution qu'inaugura la découverte de la ma-
chine à vapeur de Papin. La meilleure preuve de la
nécessité de ce concours de la théorie et de la pra-
tique, c'est le temps qui s'écoula entre les essais
et la publication des ouvrages de Papin, entre la
première réalisation de son idée par Savery et
Kewcomen, et l'invention des machines à double
effet par Watt, les premières machines à vapeur
dont l'application à l'industrie fut véritablement
universelle.

Maintenant encore, après tant de progrès dans

^J» Uk VAPECIL

la Ss^-îenttV el de perTivlioiineuieiits dans Tart de la
cottsiractioo de$ machinos^ oa ne peut espérer d'a-
mélioration ou de transfomiation sérieuse qu'en
prenant pour point de départ et pour guides les
lois qui régissent !e$ pht'noniènes calorifiques et
auxquelles la machine à vaj eur emprunte le prin-
cipe de son mouvement.

Voyons donc, le plus sommairement et le plus
clairement possible, quel est ce principe, et du
même coup disons de quels organes essentiels la
machine à vapeur est composée.

D'abord et avant tout, il faut songer à développer
la force, c est à-dire à produire et à recueillir une
certaine quantité de vapeur dVau. C'est à quoi on
parvient en faisant chauffer sur un foyer une
marmite ou chaudière remplie d>au, du moins
en partie.

Cest le généruteiir de vapein\ Tune des trois par-
ties essentielles ou couslitutives de la machine.
^'ous verrons bienlùt les détails de sa structure, les
conditions de solidité et de résistance qu*el!e doit
offrir, sa capacité, sa forme, etc., tous les élé-
ments qui sont susceptibles de lui faire p i-oduire
en toute sécurilé et avec économie la vapeur, cause
du mouvement.

De la chaudière la va[cur passe dans une capa-
cité de forme cylindrique partagée en deux par un

I,A SIACIUSE A VAPEUR. 91

piston mobile : c'est là que, par des dispositions
dont la description sei'a donnée incessamment, la
vapeur agit, tantôt d'un côté, tantôt de l'autre du
piston, de manière à lui imprimer un mouvement
alternatif, ou de va-et-vient, mouvement qui est
l'objet direct de la machine.

Le cylindre, le piston el les pièces accessoires
qui distribuent la vapeur dans les deux chambres
du cylindic constituent la partie de la machine
formant le mécanisme moteur : c'est la machine
propremeril dite, dont le jeu ne serait d'ailleurs pas
bien compris, si je n'entrais encore dans quel-
ques détails.

Considérons la figure 20, qui représente la
machine à vapeur réduite, à ses organes essen-
tiels. .

02 LA YAPEL'R.

C est le générateur, où l'eau se traasforme en
vapeur en remplissant l'espace situé au-dessous de
l'eau dans la chaudière, ainsi que le tuyau VV. Ce
tuyau conduit le gaz élastique dans une capacité It
contiguë au cylindre, et qu'on nomme la boîte à
vapeur.

Deux robinets RR permettent à la \apeur, quand
l'un ou l'autre est ouvert, d'arriver soit à la cham-
bre supérieure B, soit à la chambre inférieure A
du cylindre. Supposons d'abord le robinet supé-
rieur ouvert et l'aulre fermé.La vapeur passe en B,
où elle presse le piston et tend à lui imprimer un
mouvement descendant dans le cylindre. Qu'on
ferme alors le robinet supérieur et qu'on ouvre
l'autre, la vapeur passera en A, où elle agii-a sur le
piston par sa face inférieure et tendra à le faire re-
monter.

Mais là se présente une ditïicuUé : si la vapeur
se trouvait à la fois en A et en B, comme sa force
élastique est la même des deux cotés, son acliore
sur la face inférieure du piston compenserait exac-
tement son action sur la face supérieure, et le mou-
vement ne serait pas produit.

11 fallait donc trouver le moyen d'annuler sa
force élastique dés qu'elle a pu exercer son action^
et cela alternativement dans les deux chambres du
cylindre. On y parvient en ouvrant successivement
les robinets R' R' ; chacun d'eux est adapté dans.

LA MACHINE A VAPEUR. 95

«une ouverture par où la vapeur est mise en com-
munication avec un espace vide d'air, qui contient
•de Teau froide, et dont les parois sont elles-mêmes
à une basse température. Cet espace n*est pas
figuré dans notre dessin. Dès que le fluide pénètre
dans cet espace qu'on nomme le condenseur^ elle
•se précipite à l'état liquide presque tout entière,
«t ce qui en reste n'a plus qu'une tetision très-
faible, de beaucoup inférieure à la tension que
possède la vapeur soit dans la chaudière , soit
•dans le cylindre. Cette disposition est néces-
saire dans les machines où la vapeur n'agit
qu'avec une tension peu supérieure à la pression
atmosphérique. Quand la vapeur a une tension
égale à plusieurs atmosphères, le condenseur n'est
plus indispensable : la condensation se fait à l'air
libre.

Il est oisé alors de voir que, dans chacun de
ces cas, la difficulté signalée se trouve vaincue;
car imaginons le robinet supérieur R ouvert et
l'inférieur fermé, tandis que le robinet supé-
rieur R' est fermé et Tinférieur ouvert. La va-
peur afflue en B, où elle exerce son action; celle
que renfermait A se condense et le vide se fait
sous le piston qui descend jusqu'au bas du cy-
lindre.

A ce moment, e jeu des robinets est renversé.
La vapeur de la chaudière pénètre en A ; celle de B

9t LA VAPEUR.

se condense et le piston est soulevé de bas en haut.
Ainsi, indéfiniment.

Voilà donc, dans son principe et ses dispositions
fondamentales, la machine à vapeur moderne. Un
mouvement rectiligne alternatif, déterminé par
l'action de la force élastique de la vapeur dans un
cylindre fermé de toutes parts, action qui cesse
brusquement dès que la même vapeur s'est con-
densée par le refroidissement. Le mouvement ob-
tenu, il ne s'agit plus que de lui faire produire un
effet utile, en le transformant de mille manières
selon les besoins de Tindustrie, selon l'espèce d'ap-
plication qu'on en veut faire, en lui demandant par
exemple tantôt do la puissance, tantôt de la vitesse,
tantôt la vitesse et la puissance réunies. Le méca-
nisme qui opère cette transformation est le troi-
sième élément que nous aurons à étudier pour
compléter la description de la machine à vapeur,
de sorte que l'on peut résumer aijisi tout l'objet de
la partie technique de ce livre :

Le générateur ou la chaudière .

Le récepteur ou mécanisme moteur et le mécanisme de

distribution ;
Le mécanisme de transmission.

Ces préliminaires suffisent pour comprendre la
différence que je signalais au début de ce chapitre
entre les éolipyles ou autres appareils dans lesquels

LA MACHINE A VAPEUR. 95

on utilisait d'une certaine manière la force élasti-
que de la vapeur, et le véritable moteur qui a révo-
lutionné l'industrie moderne : dans celui-ci seule-
ment, on utilise directement la double propriété
que possède la vapeur d'eau, la force avec laquelle
elle presse les parois du vase qui la renferme, et la
brusque condensation, l'annulation de cette force
quand la vapeur sejrouve subitement mise en com-
munication avec un vase vide d'air et rempli d'eau
froide.

A la vérité, les premières machines à vapeur,
celles qu'avaient conçues d'abord Papin, celles que
construisirent ses successeurs n'étaient point aussi
complètes que la machine dont nous venons d'étu-
dier le principe. La force élastique de la vapeur
n'était utilisée que comme contre-poids de la pres-
sion de l'atmosphère sur le piston. C'est le vide
déterminé par la condensation de la vapeur qui.
dans la période descendante, rendait prépondé-
rante la pression extérieure et permettait à celle-ci
de donner de haut en bas le mouvement du piston.
C'était là l'action directement utile qu'on se propo-
sait d'obtenir pour faire mouvoir les pompes d'é-
puisemenl des mines^ En un mot, la vapeur n'était
employée que comme un moyen de produire le
vide : elle agissait indirectement comme moteur.
Le génie de Watt la transforma en moteur univer-
sel.

96 LA VAPEUR.

Mais nous reviendrons plus tard sur ces distinc-
tions importantes.

Il est temps d'aborder en détail la machine à va-
peur, telle que l'a faite un siècle d'incessants pro-
grès dus aux sciences physiques et à l'art des con-
structions mécaniques.

lA CHAUDIÈRE OU LE GÉNÉRATEUR DE VAPEUR

Métamorphose des rayons solaires : la force vive, emmagasinée dans les végé-
taux de l'époque houillère, se dégage aujourd'hui d'un bloc de charbon
en combustion; elle est l'âme de la machine à vapeur. — Description
d'une chaudière à bouilleurs. — Chaudière et bouilleurs. — Le foyer, les
carneaux^ la cheminée. — Épaisseur des parois du corps cylindrique.

Une marmite en fonte, bien close, remplie d'eau
aux trois quarts et bouillant au-dessus d'un feu ar-
dent, voilà en deux lignes la définition de l'appareil
producteur de vapeur, qu'on nomme tout simple-
ment la chaudière.

Si la chaudière n'est point la partie la plus ori-
ginale, la plus curieuse d'une machine à vapeur,
du moins est-ce la plus importante , celle qui peut-
être exige le plus de science dans les devis et la
construction, le plus desoins et de surveillance dans
le fonctionnement et dans l'entretien. N'est-ce pas
dans son sein d'ailleurs que s'élabore la force mo-
trice, la puissance élastique de la vapeur, dont la

I son niveau, c'ost roffaire d'une pompe qui eni-

c prunle son mouvement au mouvement même de la

Y machine, el que nous aurons l'occasion de revoir

' en examinant le mécanisme de distrihulion. H y a

( d'autres pompes ayant d'aulres usayes : celle-ci

est la pompe d'alimentation.

Mais comment s'assurer qu'elle fonctionne bien"?
Il est d'une imporlance capilale que le niveau de
l'eau ne s'ahaisse point Irop dans la chaudière, ni
qu'il s'y élève au delà d'une cerlaine limite : dans
les deux cas on risque une des plus fréquentes cau-
ses d'explosion des machines. De là les appareils
connus sous le nom générique ^'indicateurs du ni-
veau et qui mérilent bien celui d'n/jparei/s de sft-
reié. On en emploie de plusieurs sortes et môme si-
multanément.

Ainsi, vous voyez toujours adapté aux parois ex-
térieures de la chaudière et Lien en vue, un tube
en verre de cristal qui communique par ses deux
bouts avec l'intérieur de la chaudière. L'eau pé-
nétre dans ce tube el y atteint, en vertu de la loi
d'équilibre des liquides dans les vases communi-
quants, le môme niveau que dans le générateur. Le
verre du tube a besoin d'ôtre bien propre et trans-
parent ; voilà pourquoi vous y voyez un double sys-
tème de robinets qui permettent d'interrompre la
communication avec la chaudière et, pendant ce
temps, de nelloyer le tube. Le chauffeur doit avoir

LA CHAIDIÈRE. HT

fréqucmnicnl l'œil sur cet appattil, aussi précieux
que simple.

Une suqiroduclion momealanée de vapeur, un
mauvais fonctionnement de la pompe d'alimenta-
tion provenaift d'un accident subit, pourrait abais-

ser brusquement le niveau et surprendre notre
bommc, pendant qu'il est occupé ailleurs. L'indica-
teur k tubes de cristal ne suffil donc point. On y
ajoute l'un ou l'autrj des divers systèmes de llol-
tcui-s qui mnnifestonl l'état insuffisant du niveau
par dfj si.'naus iiruyan's. Tels sont, par cxem-

11» U ÏAPElll.

pie, les flotlfiurs d'alarme, le flotteur magnétique.

Un flotteur E, c'est ordiiiaii'ûinent une boule i
métallique creuse), monte et descend avec le ni-j
veau de l'eau de Ja chauilî'ère. Il est soiïtemi par.
une tige fjui fonnc un bras d'un levier tournant

iiulour du point ; l'autre bias siiinwrte un coiiJ
Ire-poids P. Dans 1ns limites normales du nives
de Teau, la tige maintient une soupape D coffi
Ire l'ouverture d'un tuyau communiquant aTOcl'*
extérieur. Si le niveau de l'eau s'abaisse :
sous de ces limites, le flotteur s'abaisse avec 1
détermine l'ouverture de la soupape. La vap(
s'échappe par le canal et sort par un orifice a
laire BB ; là elle rencontre te i lionls aigus d'un ti

LA CHATJDIÈRE. H9

bre qu'elle fait vibrer de manière à produire un
son très-intense et prolongé.

Le chauffeur est averti du danger par ce son
inaccoutumé : de là le nom de flotteur d*àlarme
donné à cet appareil.

La figure 27 représenta un flotteur autrement

Fig. 27.*— Flotteur d'alarme de Bourdon.

disposé. La vapeur entre librement dans une boîte
métallique triangulaire A, qui est séparée du sifflet
d'alarme par une soupape S, que maintient un
ressoil. Le niveau de l'eau baisse-t-il au delà de la
limite, le flotteur P, en desceqdant, tire la chaîne^
ouvre la soupape et laisse la vapeur s'échapper
bruyamment au dehors.

Le flotteur indicateur à cadran est formé d'un
disque P en pierre, dont une chaîne de suspensioa,

123 r,.V TArEDR.

l'insuffisance de l'eau àa générateur : dans des
drcoiislances que je préciserai plus loin, la vapeur
peut acquérir une iorce élastique dépassant tout à
coup, cL de beaucoup, les limites de pression pour
lesquelles la chaudière a été construite. Pour pré-
voir ce cas, on adapte des soupapes de sûreté du
genre de celle qiu'on a vue ddus la maimite de Pa-
pin, et dont la (figure 50 représente sur une plus

¥^

Fig.aO.— Soupape rie sûrelé ae-Papin.

grande échelle, la disposition ordinaire. Le jeu fin
est si simple qu'il est inutile de le décrire au long.
Ces soupapes sont en bronze et leurs dimensions
sont calculées pour que l'une des deux, que les rè-
glements officiels rendent obligatoires, donne à la
vapeur, en cas d'excès de pression, une issue suf-
fisante pour ramener la pression à la limite nor-
male. Dans ce calcul, on tient compte naturellement
de la surface lotale de chauffe de la cliaudièrp.

LA CHAUDIÈRE. 123

puisque cette surface est à peu près proportion-
nelle à la production de vapeur ; puis de la tension
maximum de la vapeur, la soupape devant avoir
une ouverture d'autant moins large que cette ten-
sion est plus élevée, puisque alors la vitesse plus
grande delà vapeur rend l'écoulement de l'excès
de vapeur plus rapide.

LES MANOMÈTRES

Manomètre à air libre, à branches multiples ; à air comprimé. — .Mano-
mètres métalliques. — Qualités d'un bon mécanicien et d'un chauffeur
de machine : économie et sécurité qui en sont la conséquence.

11 nous reste à dire comment on peut s'assurer à
chaque instant, pendant le fonctionnement d'une
machine, des variations de la tension de sa vapeur.
Les instruments qui fournissent cette indication en
atmosphères et fraclions d'atmosphères sont con-
nus sous le nom de manomètres.

Mais les manomètres employés ne sont pas tous
basés sur le même principe. Les uns, comme le
manomètre à air libre^ sont tout simplement des ba-
romètres à siphon dont la grande branche est ou-
verte ; seulement ce n'est pas la pression de l'air
atmosphérique qui soulève la colonne de mercure,
c'est celle de la vapeur, la petite branche étant
mise en communication directe avec la chambre de

i-îi L.\ V-vrtuii.

vapeur df lacliaudièie. C'est la différence des hau-
teurs du mercure dans les deux
brandies, augmentée de la pression
Laromélrique, qui exprime la pres-
sion de la vapeur.

Dansles machines qui fonctionnent
à des pressions élevées, le manomè-
tre a air liljre£st incommode à cause
de sa grande longueur. Le manomètre
à branches multiples (fig. 52) résout
cette difficulté, parce que la hauteur
de la colonne qui marque la pression
de la vapeur, déduction faite d'une
atmosphère, se trouve à peu de chose
près divisé par le nombre des tubes
""^ qui en forment les courbures suc-
cessives'.
Les manomètres à air comprimé (fig. 3â) ne sont
autre chose que des tubes de Jlariotte. Par l'une des
branches, la vapeur exerce librement la pression
qui, dans l'autre branche, est équilibrée par l'air
comprimé, plus par la différence de niveau du mer-
cure. L'instrument est réglé de sorte que le mer-
cure est à une même linuteurin » dans les deux
brancliob, si l,i pie^sion de la \apeui \ tut une at-

pom Id dimonsliitioii cli. clIU
<1 I 1 111^ lort fimplc' aia Ttaitos di. [ihjBiijuc ou i.n(.oi
liDnnmi'e des Utilliémriligtiet a/ipltqi t'es de H Soiinil

U GH.UDIERE. 1!5

mosphêre. Quand celte pression devient graduel-
lement plus forte, le niveau s'élève en A mais à des
hauteurs décroissantes pour d'égales augmentations
de pression, selon la loi de Mariotte. L'instrument

est donc de moins en moins sensible aux pressions
les plus élevées. On remédie à cet inconvénient en
donnant au manomètre la disposition que monti'e
la figure 53. La forme conique de la branche qui
renferme l'air donne aux divisions correspondant
aux atmosphères successives des longueurs à peu
de chose prés égales, de sorte que la lecture des

^- loi iii-'» cr iiair- ^ .^r^ik»*. x-muiiti

Ire il 4k* %ktiiU:ziufU3^^ â dt;^ cùbtrôles a^ec les iMk-
m0ttUit^ j^iuA exaeU. L'îuciMivéïiîeiit de o»âx-<i
%mA Mirtout de la maliére ^ les comfn^se^ du

Lk UUAUDIEHE. 127

verre qui s'encrasse et perd sa transparence, et au
travers duquelil faut observer le mercure, de leur
fragilité ; il arrive aussi que le mercure du mano-
mètre à air comprimé s'oxyde, ce qui diminue le
volume de l'air : alors l'instrument marq^ue des
pressions plus fortes que la pression réelle.

lîg. 3S. — KanvBiétre méltdliqat

Tel est, dans ses parties essentielles, l'appareil
générateur de vapeur connu dans la pratique sous
le nom commun de chau-diére. La chaudière, J6 l'ai
déjà dit, varie beaucoup de dimeiisions et de for-
mes, selon les types de machines auxquelles elle
fournit la force ou le moteur. Plus, loin, nous ver-
rons quelques-unes des dispositions ks plus usitées
et les pLus originales des chaudières dans les ma^
cfiines fixes, dans les machines mai'ines et dans les
machines mobiles, locomotives ou locomobiles. Mais

128 l,A VAPEl'Il.

dans toutes, nous retrouverons les mêmes parties
principales, et les mêmes organes accessoires.

A l'origine, ces appareils étaient grossièrement
construits ; au point de vue de la si^curitiS comme
au point de vue de l'économie, ils étaient loin d'at-
teindre la perfection que les progrès des sciences et
ceux de la mécanique pratique ont rendue possible.
Toutefois, quelques garanties qu'offre une cliaudiérc
quand elle sort neuve des ateliers du constructeur
et qu'elle a subi les épreuves officielles, elle exige,
pour son bon fonctionnement des soins constants,
une surveillance qui ne se ralentisse pas, de sorte
qu'aussitôt un vice constaté, une dèlcrioratiou
aperçue, elle doit être l'objet immédiat d'une répa-
ration convenable.

Avant tout, elle doit être confiée à un chauffeur
intelligent, laborieux, sobre, ayant conscience de la
responsabilité qui lui incombe, et doué du sang froid
nécessaire dans le cas d'un dérangement imprévu.
La façon dont il conduit le feu, la régularité avec
laquelle m'entretient sont pour beaucoup dans la
question d'économie, si importante pour une indus-
trie quelconque. Il doit veiller avec soin à entrete-
nir un niveau constant de l'eau dans la chaudière, et
avoir l'œil et l'oreille, par conséquent, aux indica-
teurs et aux flotteurs. De temps à autre, il doit véri-
fier l'état dessoupapes qui peuvent se trouver acci-
dentellement surchargées, ou adhérer sur leur

LA CHAUDIÈRE liO

siège. Ce sont là des soins qui regardent la sécurité.
Relativement à Téconomie, c'est par Tentrelien régu-
lier d'un feu toujours également vif qu'un bon chauf-
feur peut y contribuer. La couche de houille ne
doit être ni trop mince, ni trop épaisse (de 10 à
15 centimètres au maximum) très-uniformément
étalée sur toute la surface de la grille, dont les
barreaux doivent toujours laisser passage à l'air
pour le tirage.

Au moment de l'allumage et de la mise en train,
il y a une perte inévitable de combustible. Mais
quand le foyer est bien ardent, que le feu est partout
d'une égale blancheur, alors il faut, à mesure de la
combustion, charger de nouveau combustible : ni
trop souvent, car la nécessité d'ouvrir les portes du
foyer causerait des pertes trop fréquenles de chaleur;
ni à des intervalles trop éloignés, car le même incon-
vénient proviendrait du refroidissement du foyer
par une trop grosse surchagede houille fraîche.

L'économie qui résulte du bon entretien d'une
chaudière ne porte pas seulement sur le combusti-
ble, mais encore sur la durée de l'appareil, dont la
valeur représente un capital assez considérable,
que les réparations accroissent encore. Donc le chef
d'une usine a le plus grand intérêt à confier sa ma-
chine à un homme capable, actif, habile.

Mais les pertes de chaleur ne sont pas toutes dues,

tant s'en faut, à l'impéritie d'un chauffeur. Nous

no lA VALEUR.

avons dit déjà qu'il y en a d'inévitables. A celles-là
s'ajoutent celles qui sont le fait d'une mauvaise dis-
position dolachatuiièreelderemploi d'un combus-
tible de mauvaise qualité.

n y a encore les pertes de chaleur que subit la
chaudière par le fait du rayonnement. Bans les
chaudières établies à poste fixe, à l'intérieur d'un
massif de maçonnerie, cette cause de déperdition
estmoindre que dans les antres. Néanmoins, il y a
toujours la partie supérieure du corps principal et
le tuyau de vapeur qui sont exposés à ce refroidis-
sement. Le remède est dans les enveloppes protec-
trices faites de matières qui ont la propriété de
conduire mal la chaleur. Les chaudières des loco-
motives ont de doubles enveloppes entre lesquelles
l'air interposé, mauvais conducteur de la chaleur,
suffit à atténuer les pertes par rayonnement *.

' On emploie avec bea p d g d p quelques an-

nées, l'enduit PimonI (da om il 1 t ) -d rifuge plas-

tique. C'est une aorlo de m b mp f de len rpileuse, de
poile d'animaux el de far d ) V i t U. d'un cerliS-
cat que cite H. A. Moria q tLm "rt d I> flels de celte

appitcation; il a été dél vré p 1 d ecte d t Société des
paquebots du Havre â H ur > n p conslaler les

améliorations suivantes dp 1 ppl t d I ni ge plastique
de H. Pimant, sur les ch d ère tuj d d I de vapeur el
cylindres du ateaurcr h Français : 1° ccoiiomia réalisée dans l'em
ploi du combustible, environ 10 pour 100 ; 2" condensation à peu
prés nulle dans les lujaui et dans tes cflindrcs ; 3° ^rantie contre
la clialeur, pour les mécaniciens et les chaufieurs, telle que le i
Ibermomélre, dans la cliamliro des machines, marquait 18 i S2°
cenligi-ades lorsque la lempéralure ou dehors était de H". ■

L\ CHAUDIÈRE. 13i

PRINCIPAUX TYPES DE CHAUDIÈRES A VAPEUR

Des divers syslcmes do chaudières adoptés. — Chaudières à foyer exté-
rieur, à foyer intérieur ; chaudières mixtes. — Chaudière en tombeau
de Watt. — Système Farcot, -é bouilleurs latéraux. — Invention des
chaudières tubulaires, locomotives, marines.— Chaudières à circulation*
— Avantages des divers systèmes.

Quand on veut faire bouillir de Teau dans une
marmite, l'idée la plus naturelle, la plus simple est
de mettre tout bonnement la marmite sur le feu :
on ne songe guère à mettre le feu dans la marmite.
Cela paraîtrait le renversement du bon sens.

C'est cependant cette dernière idée qui est venue
aux constructeurs de machines à vapeur. Au lieu de
placer la chaudière sur le feu, ils se sont dit qu'il y
aurait avantage à procéder d'une façon inverse, et à
mettre le feu dans la chaudière. De cette manière,
l'utilisation du combustible, cette condition première
de l'industrie de la vapeur, se trouve réalisée à un
plus haut degré.

Dans la chaudière à bouilleurs que nous venons do.
décrire, la chaudière est sur le feu : c'est un généra-
teur à foyer extérieur. Il y a donc aussi des généra-
teurs à foyer intérieur, et, sous ce seul rapport, on
peut former deux types de chaudières qui se subdi-
visent d'ailleurs en de nombreuses variétés. Enfin,
on peut distinguer un troisième type, celui dans

iJ2 iA VAJ'EUIl.

lequel le foyer propremcnl diL est extérieur cLdont,
les carneaux ou conduits des gaz de la combustioa,
sont logés dans l'intérieur de la capacité renfer-,
manl l'eau. Ce sont les générateurs ou chaudières
mixtes. I

Les premières cliaudiéies adoptées dans les ma-i
chines de Watt étaient des chaudières en forme de
■chariot ou en tombeau. La figure 56 en représenle.

(

une coupe transversale. Lii llamme, après avoir
échauffé directement la surface concave inférieure,
revenait latéralement par les carneaux latéraux CCi
Plus tard, elle a été employée sur les premierà
bateaux à vapeur ; mais alors on y ajouta un caf^
neau inférieur D, par où passaient d'abord les gaz d^
hi combustion avant d'entrer dans les carneaux latèi
raux, de manière à en former une chaudière mixte*

LA CllAUDIEnK. 1311

La forme des parois de la chaudière en tombcnii
la rend peu résistante; aussi l'histoire des acci-
dents des machines à vapeur conslalc-t-cUe que le
plus grand nombre des explosions a eu lieu sur
■ des chaudières de ce système. Aussi presque pur-
loul, elles ont été remplacées.

^'ouà avorii! <l»:cril la di»ii<lière à doux iKiMilh;ur-
inférieurs: mais qiir;l'|Ni:-rois il n'y a qu'un i^iuil-
Icor, d'aulffr- hit on en diipo** ju-iqu'à tfoiî,
Une dîîpo-ifi'fn inVrrt^.'Untf; id t,nuiu--th *rtt *y:llf-
des bouillf;un la(i:raui de h t-.hun'iu-.r'; tarcy.(.
Dans ciï syît^m»; •îi^.'t'-. U: cor^i'-. <r;Jiridriqri.i prin-
cipal A est fthaufff: dire^Lternenl par Ir f-ij-ïr. (jaatt^
bonilli^Dr^ •ottt pUcM latéralerrierit !■*« nns in-*îffl-
sos d« aoif** dan* un hâ'i [afcrul «N'vAi'y, -'i

i;* i,A v.U'tiJii.

([uatrc comparliinents ou carneaux par lesquels
sont obligés de passer successivemenl les gaz de la
combustion avant de se rendre dans la cheminée.
De plus, c'est le bouilleur inférieur A' qui reçoit
l'eau d'alimentation. Comme les gaz cheminent
de haut en bas, tandis que l'eau suit un chemin
inverse pour aller de A' dans la chaudière, il en
résulle que ce sont les parties les plus chaudes des
gaz qui sont en contact avec les parois les plus
chaudes de la chaudière ; les parties les plus froides
perdent encore leur chaleur à échaufier l'eau la
plus froide avant de s'échapper dans la cheminée.
Imaginons que le corps cylindrique d'une chau-
mière renferme un tube intérieur d'un suffisant
diamètre euLièrement entouré par l'eau , qu'on
place le foyer dans ce tube, au lieu d'en faire seu-
lement un carncau comme celui de la figure 56 ;
on aura une chaudière à foyer intérieur. Dans ce
système, la chaleur du foyer est tout entière utili-
sée et employée à réchauffement direct des parois
métalliques de la chaudière, sans être absorbée par
les maçonneries du bâti. Mais la surface de chauffe
ne serait point encore assez grande, si la chaudière
n'était esfériçurcmcnt enveloppée par des car-
neaux, et alors les inconvénients d'un foyernéces-
sairement rétréci ne sont plus compensés par les
avantages de celte disposition. Toutefois en Angle-
terre , on emploie pour les machines tkes des

LA CHAUDIÈRE. 13i

chaudières horizontales à un ou deux foyers inté-
rieurs.

Dans la plupart des modifications qu'a subies la
chaudière primitive, on retrouve la préoccupation
de développer le plus possible la surface de chauffe-,
tout en ménageant le volume et l'emplacement oc-
cupé par le générateur. C'est, en effet, comme nous
l'avons vu, la grande question à la solution de la-
quelle sont liées et la puissance de la machine et
l'économie du combustible. Les bouilleurs, les car-
neaux intérieurs ou extérieurs, les foyers intérieurs-,
tout cela est imaginé dans le but d'utiliser l'activité
du foyer, de manière à ne laisser s'échapper dans
la cheminée que la portion des gaz chauds néces-
saire pour produire le courant ascendant, c'est-à-
dire le tirage.

Enfin peu à peu, on en arriva à concevoir la chau-
dière tubulaire, dont la première idée remonte à
Barlow (1793), mais qui ne fut réalisée qu'en 1829,
par Marc Seguin et Stephenson. Voici en quoi con-
siste le système des chaudières tubul aires qui, ap-
pliquées d'abord sur les chemins de fer à la loco-
motive, a été adapté aux machines de navigation,
avec les modifications indispensables.

Dans le corps cylindrique principal se trouvent
soudés parallèllement entre eux des tubes qui s'ou-
vrent d'une part dans le foyer, d'autre part dans
les carneaux ou dans la cheminée. Les tubes sont

IjO la HPKLl!.

baignés par l'eau de la chaudière, qui remplit tous
leurs intervalles, et qui se trouve directement
échauffée par les gaz traversant tous les espaces tu-
bulaires. On verra plus loin dans quelle proportion
énorme celle disposition ingénieuse accroît la sur-
face de chauffe et par suite la puissance de vapo-
risation du générateur.

Dans les locomotives, les locomobilcs et les chau-
dières marines, le foyer se trouve de lous côtés en-
touré d'eau, sauf bien entendu par sa base, de sorte
que la chaudière lubulaire pourrait aussi être con-
sidérée comme une chaudiéi-e à foyer intérieur.
Klle en a certainement tous les avantages.

On trouvera, dans le chapitre consacré à locomo-
tive, des modèles de la chaudière lubulaire appli-
quée aux machines des voies ferrées. Ici, je me
bornerai à donner un exemple d'une chaudière
lubulaire marine, qui est en même temps une chau-
dière à retour de flammes, puisque les gaz du foyer,
avant de lôcher les tubes, passent d'abord dans deux
gros cylindres AetB, se réfléchissent sur le fond de
la chaudière, et reviennent enfin, parles conduits
lubulaires, dans la cheminée oii ils s'échappent.

Je n'en finirais pas si je voulais décrire tous les
modèles de chaudière de différents systèmes qui ont
été proposés et appliqués, ou même qui le sont
encore aujourd'hui. En me bornant aux types prin-

LA CtlAUUlÈKË. 137

cipaux , mon bul sera rempli , car j'aurai ainsi
l'ait comprendre la raison des dispositions variées
que revêt le générateur et dont le lecteur pourra
trouver des exemples s'il prend la peine . dans ses
pérégrinations, de visiter les machines, à vapeur

des usines, des bateaux, des chemins de for, dans
les divers pays qu'il pourra parcourir.

Il pourra rencontrer encore, outre les types que
je viens de définir, des chaudières dont le foyer
peut être enlevé à volonté, à foyer amovible, selon
l'expression technique. Cette disposition peut offrir
des avantages de plus d'un genre ; notamment celui

138 LA VAPEUR.

d'un nettoyage rapide et de l'enlèvement des incrus-
tations Il verra aussi des chaudières j ciiculation
Weau piincipalement formi-es de tubes ou 1 on in
troduit conlinucllement et suLCCbsnement leau
qui se vapoiibe presque instantanément de bortc

Coupe longitudina]!!.

retour de n anime.

que si l'introduction de l'eau est infcrroinpue,
il en est de môme de la production et de l'é-
coulement de la vapeur; des chaudières chauffées
au gaa, généralenienf employées dans les hauts
fourneaux, où l'on utilise de la sorte les gaz perdus
à leur sortie du gueulard, etc. , etc.

De tous ces systèmes de chaudière relenons-en

LA ClIAtElÈIlE. 159

UD, qui nous iiionlrpra comment on peut construire
des générateurs, pour ainsi dire rendus inexplosi-
bles par ce (ait, que l'eau aussitôt iiilroduite est
immédialeraent réduite en vapeur : c'est la chau-
dière à circulation de M. Bclle\iUc, dont l'usage se

F s 40 Chaudi

répand de plus en plus dans la petite et moyenne
industrie, dans les centres populeux. Elle est uti-
lisée dans plusieurs imprimeries et usines pari-
siennes.

Une série de tubes verticaux, placés dans le foyer
même, communique d'une part à un luyau horizon-
tal amenant l'eau d'alimentation, d'autre part au

llU LA VAI'Llll.

luyau de prise de vapeur. Chaque tube est rempli
d'eau jusqu'à une hauteur la même pour tous, et
l'orme, pour ainbi dire, une petite chaudière ii
moitié remplie d'eau et de vapeur.

L'arrivée de l'eau dans les tubes est réglée à
l'aide d'uu appareil spécial, par la pression même
(lela\apcur, de sorte qu'à mesure que l'eau se va-
porise, elle se trouve remplacée par une quantité
d'eau égaie : le niveau dans les tubes de la chau-
dière reste ainsi constant.

La mise en vapeur est pour ainsi dire immédiate;
pour une chaudière de ce système d'un volume
moindre de 4 mètres cubes (5"',74) et de 10 métrés
carrés de surface de chaul'fe, la vaporisation est de
2UU kilogrammes d'eau par heure.

Il existe encore d'autres systèmes de cliaudières
à circulation, en France, ceux de MM. Larmangeal,
Boutigny; en Angleterre, celui de M. Scott; je ne
puis que les citer en résumant en quelques lignes,
d'après M. le général Morin, les avantages respec-
tils des grandes chaudières ordinaires comparées à
CCS systèmes nouveaux.

Les premières ont pour elles la sanction d'une
longue expérience -, elles produisent, sans beaucoup
de soin et d'entretien et très- régulièrement, lava-
peur nécessaire; la manœuvre journalière en est
simple, commode. Mais elles occupent un grand
espace, elles sont sujettes aux explosions.

LA CHAUDIÈRE. 141

Au contraire, les chaudières à circulation, beau-
coup moins encombrantes et moins coûteuses, pour
ainsi dire inexplosibles, ont Tavantage d'une mise
en vapeur rapide ; mais elles sont d'un entretien
plus difficile ; elles ne sont pas plus économiques ,
au point de vue du combustible. Elles paraissent
surtout réservées aux machines de la petite indus-
trie.

Il a été question à plusieurs reprises, dans les
pages qui précèdent, du danger d'explosion des ma-
chines à vapeur. Ce sont en effet les chaudières
qui ont fourni trop souvent des exemples terribles
de la réalisation de cet accident soit dans les usines,
soit sur les bâtiments à vapeur. On verra plus loin
quelles sont les causes ordinaires de ces explosions,
et quelles précautions on doit prendre pour les
éviter ; en ce moment, la digression serait trop lon-
gue, elle nous détournerait de notre grande affaire,
qui est d'achever la description de la machine à
vapeur et d*en acquérir la complète intelligence.

III

LE MÉCANISME MOTEUR

Dislribution de la vapeur; son mode d'action sur le piston. Condensation
dans les machines à basse pression ; condensation à air libre dans les
machines à haute pression, sans condenseur.

Nous savons maintenant comment se produit,
dans une machine à vapeur, ce qui est le principe
du mouvement, l'âme pour ainsi dire du méca-
nisme original qui a, depuis un siècle, révolutionné
Finduslrie manufacturière et celle des transports
parterre, qui est en train de transformer la marine
tant militaire que marchande, et qui s'attaque, dès
aujourd'hui, aux pratiques antiques et tradition-
nelles de Tagriculture.

En décrivant les divers types de chaudières, en
montrant les formes variées qu'on lui donne selon
la destination spéciale à laquelle elle est affectée,
nous espérons avoir mis le lecteur à même de se
faire une idée des progrès que la pratique et la

I.E MÉCANISME MOTEUR. \Aj

théorie combinées ont suggérés pour la solution
de cette question, si simple au premier abord :
Produire la vapeur nécessaire au mouvement d'une
machine motrice dans les meilleures conditions
de puissance, de régularité et d'économie.

Il s'en faut, on l'a vu, qu'on y soit arrivé du pre-
mier coup. Il s'en faut aussi qu'on ait découvert
d'emblée les dispositions des organes du mouve-
ment, du mécanisme moteur, que je vais mainte-
nant décrire. Il eût été beaucoup trop long, et d'ail-
leurs peu intelligible, de procéder par l'histoire des
phases successives par lesquelles, a passé la machine
à vapeur. Au contraire, en acquérant d'abord la
notion précise du fonctionnement tel qu'il existe
dans les machines perfectionnées, on se rendra
compte aisément de l'importance des modifications
principales introduites par les inventeurs.

Donc, nous avons à notre disposition, dans la
chaudière, toute la vapeur nécessaire à la produc-
tion du mouvement; nous avons la force.

Vovons comment on utilise cette force.

On sait déjà que la vapeur sort du réscnoir de
la chaudière par un tuyau qui la conduit à Tinté-
rieur d'un cylindre ; que alternativement elle agit
sur une face ou sur l'autre d'un piston mobile dans
ce cylindre; et qu'enfin de cette action alternative
résulte un mouvement de va-et-vient du piston et de

Jiti LA VAPElll.

cVaulres fois visse solidement comme l'autre fond,
de manière à ce que l'un des deux au moins puisse
être enlevé entièrement el permettre ainsi l'inlro-
duclion du piston.

L'un (les fonds donne passage à la tige du |)iston.
et l'ouverture qui sert à cet objet est munie d'une
■ boîle h étoupe {stufpng-box), afin que la lige, dans
son mouvement, ne présente aucune fuite à la va-
peur du cylindre.

Quant au piston lui-même, ou le construit d'une
l'onle de manières différentes. Le plus souvent, il
est formé de deux plateaux méliilliques d'un dia-
mètre un peu plus petit que celui du cylindre, et
solidement reliés entre eux ainsi qu'à la tige qui
les traverse. Sur leur pourtour, sont ménagées des
gorges pour loger la ijarmlure, c'est-à-dire la partie
du piston dont la surface extérieure doit glisser à
li-oltement doux, mais pai'fiiitcmenl étanclie contR'
lii surface intérieure du cylindre, de manière que'
la vapeur ne puisse passer de l'une des chambres
dans l'autre. La garniture était jadis formée de
Iresses de chanvre qu'il fallait graisser souvent et
remplacer de même, à cause de la rapidité de l'u-
sure. On y a substitué avanlageusenient des garni-
tures métalliques, formées de fragments d'anneau
pressés par des ressorts intéiieurs, comme on le
voit dans la figure 41. Aujourd'hui, on préfère en-
core à ce mode de garnilurc celui des pistons

Lli; HKCAMSUK HOTtlIt. 147

Ramsbollom, dont le corps se compose d'un pla-
teau unique, évidé pour avoir plus de légèreté
et entouré de deux cercles en acier doux fondu
qui s'engagent dans deux gorges extérieures et font
ressort. La surface de ces cercles presse ainsi les
parois du cylindre, formant une excellente garni-

ture, ti-ès-simple et très-peu coûteuse d'entretien.
Le piston suédois (fig. 42) ne diffère du précédent
que parla largeur des cercles, qui est plus grande,
et leur composition, qui esl en fonte durcie par un
peu d'étain.

Le piston et le cylindre ainsi construits et agen-
cés, il nous reste à voir comment se fait l'introduc-
tion et l'échappement, en un mot, la distribution de

lis LA ÏAPEUIt.

ta vapeur. Ajoulons loulcfoîs auparavant un délail
qui a son importance, c'est que le inou\enneiil du
piston est facilité par l'huile dont on lubrifie de
temps à autre les parois du cylindre. Cehii-ciesl
muni, à ci* effet, d'un ou plusieurs robinets qu'on

nomme les robinets graisseurs cl qu'il est inutile de
décrire d'une façon détaillée.

Reportons-nous à la figure 43, qui donne la sec-
tion longitudinale d'un cylindre. On voit, en aa',
près de chacun des fonds, l'ouverture d'un double
conduit aa,a'a', pratique dans l'épaisseur de la face
latérale : ce sont les ouvertures par où la vapeur

LE MÉCANISME MOTEUR. 140

arrive alternativement et agit sur Tune, puis sur
l'autre face du piston ; on les nomme les lumières
d'admission. Ces deux lumières débouchent exté-
rieurement sur une face bien dressée, et, entre les
deux, on voit une troisième ouverture E, qui sert à
faire échapper la vapeur quand elle a produit son
effet, et qu'on nomme pour cette raison lumière
d'échappement, C est le tuyau par où la vapeur se
répand à l'air libre, ou bien va perdre sa force
élastique dans le condenseur.

Maintenant, par quel mécanisme s'opère la dis-
tribution, formée, comme on voit de deux opéra-
tions partielles, l'admission de la vapeur et l'échap-
pement, qui doivent se répéter deux fois pour obte-
nir une phase complète du mouvement de va-et-vient
du tiroir? 11 y a divers modes employés suivant les
machines : décrivons d'abord celui que représente
notre dessin.

On voit, dans la boîte à vapeur BB, une boîte
prismatique ouverte par une face, et qu'on nomme
le tiroir. Le tiroir s'applique par sa face ouverte
contre le plan bien dressé où nous venons de voir
que débouchent extérieuremenl les trois lumières.
L'espace BB se nomme la boîte à vapeur, parce qu'eu
effet la vapeur amenée de la chaudière par le tuyau V
y afflue librement ; mais la capacité du tiroir, au
contraire, est toujours fermée à la vapeur aflluente,
tandis qu'elle communique constamment avec le

15U U VAl'EUll.

tuyau d'ècliappcmeut et aussi lantûl avec l'un,
lanlôt avec l'aulre des conduits d'admission du cy-
lindre. Enfin le mouvement du tiroir esl produit
par la machine même h l'aide d'une tige et d'un
excentrique calé sur l'arbre du volant.
En suivnri le mouvemenl successif et alternalii

du tiroir représenlé sur la figure 44, on compren-
dra aisément les pliases de la distribution de la
vapeur.

Dana sa première position, les deux bandes ou
bords pleins du tiroir masquent à la fois les deux
lumières d'admission, mais son mouvement, qui a
lieu de haut en bas, va bientt)t les laisser ouvertes
toutes deux ; l'une, celle d'en baut, à la vapeur de

Lt: ilLÙVMSME MOTEUR. 151

la boite qui aura ainsi accès dans lé cylindre ; l'au-
tre, la lumière inférieure, communitjuera au con-
traire avec réchappenienl.

Le piston était au début contre le fond supérieur
du cyliudi'e. 11 va se mouvoir de haut en bas, car
la vapeur admise le poussera dans ce sens, tandis
que celle qui venait de le faire monter se trouvera
condensée , annulée par sa communication soit
avec l'air extérieur, soit avec le condenseur.

Dans la seconde position de la figure, le tiroir est
arrivé à la fin de son mouvement dans ce sens, elle
piston est au milieu de sa course. Le tiroir va main-
tenant revenir à sa position primitive, pendant que
le piston continuera son mouvement descendant,
qu'on voit terminé à la troisième phase. Maintenant
ce sera le tour à la lumière supérieure de se dé-
couvrir et de communiquer avec le tuyau d'échap-
pement, tandis que la lumière hiférieure, s'ouvrant
dans la boite à vapeur, va donner accès à la vapeur
sur la face inférieure du piston et le faire remontei'
dans le cylindre. La quatrième phase de la figure
le montre au milieu de sa course ascendante, tan-
dis que le mouvement ascendant du tiroir se trouve
au contraire achevé.

Tel est le mécanisme de la distribution de la va-
peur dans les macliines où le tiroir à coquilles est
adopté. Mais, comme je l'ai dit, il y a eu et on emploie
encore d'autres dispositions dont on comprendra

152 LA ÏAPEUll.

parfailement leieu inainlenaiil, à la seule inspec-
lion des ligures qui les représenlenl. C'est d'abord
le système des soupapes de distribution de Wall
(fig. 45) ; puis le tiroir à pistons (fig. 40) également
imaginé par cet inventeur ; enfin le tiroir en D,
dont le nom est dû à la ressemblance de la s

lion de la pièce principale avec la lettre D (fig. 47).
Dans la première de ces trois figures, on voit
deux boites à soupapes adaptées aux deux extré-
mités du corps du cylindre. Ciiacune d'elles se
trouve divisée par deux soupapes mues par un sys-
tème de tringles en trois compartiments, dont
celui du milieu est en comniuuicalion directe avec
chaque lumière ; tandis que les deux autres cum-

I,E HECANISITE MOTEUR. 153

muniqucnt, le supcricurV avec le tuyau de vapeur,
l'inférieure avec l'air cxténcur ou le condenseur.
Les deux phases principales du mouvement mun-
irent à la fois le jeu des soupapes el l'aclion al-
ternative delà vapeur sur les deux faces du piston.
■ Le tiroir à pislons est ainsi nommé parce que ce

sont deux pislons p p', mus par une lige dans un
espace cylindrique conligu au cylindre, qui tantôt
laissent à la vapeur l'accès libre d'une des lumières
d'admission, el de la chambre correspondante du
cylindre, tantôt mcltcnt celte chambre et la vapeur
qui vient d'agir en communication avec le conden-
seur C.
Enfin le tiroir en D est une pièce creuse, mobile

15* U VAI'EUR.

dans la boile à \apeur, qui s'applique et glisse par
sesdcux exlrémilés planes contre la face du cylin-
dre où viennent aboutir les lumières d'admission.
La vapeur qui vient de la chaudière par l'ouver-
ture V peut toujours circuler autoui' du tiroir sans
pénétrer jamais par l'une ni par l'autre de ses

estrémités; celles-ci sont au contraire sans cesse
en libre coniinunicatiou avec le condenseur. Les
deux bords plans du tiroir dans leur mouvement
de va-et-vient laissent donc alternalivement l'ime
des lumières recevoir la vapeur de la cliaudière,
pendant que la vapeur, apiès son action sur le pis-
tou, sort par l'autre lumière et se précipite dans le
condenseur ou à l'air libre.
Dans chacun de ces modes de distribution, il est

LE MÉCANISME MOTElIl. 155

•dise de suivre les mouvements correspondants du
piston, des tiroirs et des soupapes, dans leurs di-
verses phases. Ce que nous avons dit, en décrivant
le tiroir à coquilles, suffira pleinement à en don-
ner l'intelligence.

DETENTE DE LA VAPEUR

Des deux modes d'aclion de la vapeur : li avail de la vapeur à pleine pres-
sion; travail de la vapeur avec délcnle. — Divei-s systèmes de détente ;
système Clapeyron ; système Meyer ; système de WooliT.

Nous voici donc arrivés à comprendre, au moins
dans son principe, sinon dans tous les détails de
son mécanisme, le mode de distribution de la va-
peur. Nous savons, non- seulement , comment on
s'y prend pour la produire d'une façon régulière,
continue, .mais encore comment elle va, une fois
produite, de la chaudière au cylindre pour donner
au piston et à la lige le mouvement allernatif ou de
va-et-vient, dont il s'agit ensuite, en le transfor-
mant, d'utiliser le travail.

Mais, en se reportant aux allées et venues cor-
respondantes du piston et des diverses pièces qui
constituent le mode de distribution de la vapeur, on
peut voir que nous avons toujours supposé que les
deux lumières du cvlindie avaient la même lar-
geur que les bandes pleines du tiroir, de sorte
qu'elles se trouvaient tantôt entièrement rccou\ev-

IW L\ VAl'EliR.

tes, tantôt entièrement libres. De là il résulte
que la vapeur de la chaudière afflue à pleine
pression sur chaque face du pislon pendant louio
la durée de la course de celui-ci : c'est ce qu'on
exprime en disant que la vapeur travaille à pleine
pression .

A l'origine, on ne connaissait point d'autre
moyen de faire agir la vapeur. Watt, dont on re-
trouve le nom dans presque toutes les découvertes
capitales qui ont transformé la machine à vapeur
primitive, a Irquvé qu'il y avait un double avantage
à ne donner" accès à la vapeur de chaque côté du
cylindre que pondant une pariie seulement.de la
course du pislon : il en résulte d'abord une plus
grande régularité dans le mouvemcnf même, puis,
à égalité de travail, une notable économie de va-
peur et par conséquent de comLustible.

La vapeur, introduite par. exemple pendant le
premier tiers seulement de la course du piston,
continue d'agir sur celui-ci, mais comme l'espace
qu'elle occupe ensuite va en augmentant jusqu'à
la fin, elle agit en se dilatant comme un ressort
qui se détend, de sorte que sa force diminue jus-
qu'à la fin de la course du piston. On dit alors que
la vapeur travaille avec détente.

Ce mode d'action de la vapeur est aujourd'hui
presque univei'sellement adopté. Mais avant d'in-
sister sur les avantages qu'il présente et de précî-

LE MÉCANISME MOTEUR. 157

ser Téconomie de vapeur ou de combustible à la-
quelle la détente donne lieu, il faut que nous mon-
trions par quelle modification du mécanisme de
distribution on parvient à l'obtenir.

Là encore, si je voulais faire un traité complet
de la machine à vapeur, j'aurais à décrire des sys-
tèmes variés de détente. 11 me suffira, pour le but
que je me propose, de donner une idée d'un ou
deux des plus importants.

Commençons par le système de détente dit de
Clapeyron, parce que la disposition en est due à ce
savant ingénieur.

Elle consiste dans une simple modification du
tiroir, ou plutôt de la largeur des bandes qui re-
couvrent les lumières. Au lieu de donner à cette
largeur la dimension précise de celle de chaque lu-
mière, on la fait plus grande. Les rebords ab, a'b\
cd c'd\ extérieurs et intérieurs, forment ce qu'on
nomme le recouvrement du tiroir, parce que l'objet
de ces saillies est de diminuer la durée de l'admis-
sion de la vapeur dans le cylindre par chacune des
deux lumières. Il faudrait entrer dans des détails
trop longs, trop techniques pour suiATe le mouve-
ment du tiroir à détente dans toutes ses phases, et
pour faire voir .clairement quel est, aux mêmes
phases, le mode d'action de la vapeur. Mais nous
pouvons résumer cette action en disant que cha-
que introduction de la vapeur dans le cylindre

ir>S lA ÏAPElIl.

(lonni? liou à quatre périodes successives que nous
allons caractériser :

Dans la première période, il y a mlmission de i-a-
peur qui Iravailie pendant ec temps à pleine pres^
sion, c'est-à-dire avec la pression de la chaudière ;
après quoi la lumière d'admission se ferme.

Dans la seconde période, il y a déleule de la va-
peur admise, qui alors travaille avec une force di'.-
croissanfe, jusqu'au moment où la lumière s'ouvre
à réchappement ;

LVchappemeiit caractérise donc la troisième pé-
riode; mais comme par le fait du recouvrement
réchappement cesse avant que le piston ait atteint
le fond du cylindre, il y reste une certaine quantité
(le vapeur que le piston refoule et comprime un
peu avant le début de la période nouvelle d'admis-
sion ;

De là, la période de compression, qui termine le
cycle des mouvements alternatifs du tiroir et ra-
mène le piston ii la même position initiale.

La détente de Clapeyron est surtout employée
dans les machines à mouvemenls rapides, telles
que les locomotives.

Dans le système de détente de Meyer, le tiroir
est percé de deux orifices qui viennent alternative-
ment communiquer avec les lumières d'admission;
ce sont deux blocs BB', ayant un mouvement indé-
pendant de celui du tiroir, qui viennent fermer ces

LE MECANISME MOTEUR. ISO

orifices, faire cesser l'admission et commencer la
détente.
Enfin, dans le syslôme de Woolff, la détente n'a

pas lieu dans le cylindre lui-môme, mais dans un
cylindre de plus grand diamètre juxtaposé an prf-

ilt déli-nte de Mcyor.

mier (fig. 50) .C'est pour cela qu'on donne aux ma-
chines à vapeur qui emploient ce mode de détente
le nom de machines à rfciu: cijlindres.

La figure 51 va faire comprendre le mécanisme
de la distribution dans cc^î macliincs.

Chacun des deux cylindres .K, B, est muni d'une
boite à vapeur où se meut un tiroir ordinaire, et

IW U ï\l>EOR.

des lumières d'admission et d'échappement dispo-
sées comme on sait.
C'est par l'orifice V qu'arrive la vapeur de la

chaudière, laquelle se répand d'abord dans la boite
du cylindre A et de là pénètre au-dessous du piston
P, par exemple. Ce piston reçoit donc un mouve-

W MljCAMSUË NOTëUK. 161

ment de bas en haut ; il refoule la vapeur qui était
de l'autre côté dans le tuyau d'échappement E,
tuyau qui, au lieu de communiquer avec le con-
denseur comme dans les machines à un seul cy-
lindre, va dt-boucher dans la boite a sapeur du cy-

lindre B. La elle pcnotrc parla lumière inférieure
d'admission au dessous du pislon P et en s y dé-
tendant, elle produit également le mou\Lment as-
cendant de ce piston Quant a la vapeur qui se
trouvait de 1 autre ci té d^ns la chambre suptiieuro
du grand rylindre elle va comme a 1 ordinaire,
se condenser dans le tujnu CC ou a 1 in libic

162 lA VAPEUR.

Le mouvement simultané des deux tiroirs en sens
inverse donnera lieu à un mouvement des deux
pistons de haut en bas, la vapeur agissant à pleine
pression dans le petit cylindre, tandis que dans le
grand cylindre elle agit toujours avec détente.

LE MÉCANISME DE TRANSMISSION

Transformation du moavement recUligne de la tige du piston en niouTe-
ment circulaire alternatif, puis continu; bielle et manivelle. — Machine
à balancier. — Parallélogramme articulé de Watt.

Voilà donc notre machine à vapeur en pleine ac-
tivité. La chaudière est allumée; la vapeur est
abondamment fournie au cylindre et sous la pression
convenable ; la distribution fonctionne, avec ou sans
détente, avec ou sans condenseur, peu importe.
Le mouvement est donné : le piston fournit, par
minute, le nombre de coups qui est utile à l'em-
ploi, à la destination de la machine. Il nous reste
à montrer comment ce mouvement est transmis,
par quel mécanisme on le transforme, on le règle,
on en assure la régulière continuité.

Le problème à résoudre n'est pas spécial aux ma-
chines à vapeur. Un moteur quelconque peut don-
ner lieu à la même question : « Étant donné le

164 ■ LA VAPEUR.

mouvement de va-et-vient de la tige d'un pistoD,
c'esl-à-dire im mouvemeiil allernalif et rcctiligne,
trouver un mode de Iransmîssion qui le change en
mouvement continu et circulaire, qui fasse tourner,
par exemple, un arbre moteur, auquel tous les
mouvements partiels dont l'usine peut avoir besoin
viendront puiser simultanément ou à leur tour, a
Mais l'invention des machines h vapeur, les pro-
grès ijue cette invention a provoqués dans toutes
les parties de la mécanique appliquée, ont contribué
à rendre tout aussi intéressante que les autres la
partie de la science qui a pour objet le mécanisme
de transmission. Passons rapidement en revue
les différents systèmes imaginés.

Le plus ancien, qui est encore adopté pour un
grand nombre de machines, comprend les machines
à balancier, dont la figure 52 donne le principe.

La tige t du piston, dont l'extrémité décrit une
ligne droite verticale, est reliée à l'extrémité d'une
grande pièce oscillante, ou levier, AB, qu'elle fait
mouvoir autourd'un point fixe I,dans un plan verti-
cal. Cette pièce est le balancier, à l'autre extrémité
duquel s'articule une tige ou bielle , qui agit k
son tour sur unemanivelle.calée enO surTarbre à
mettre en mouvement. Grâce à cette disposition,- le
mouvement rectiligne alternatif du piston se trouve
transformé en mouvement circulaire continu.

Ici, le balancier est au-dessus de la tige du pis-

LE MÉCANISME DE TRANSMISSION. 163

ton, mais il peut aussi être placé au-dessous, et
nous verrons des exemples de cette disposition dans
les machines à vapeur que nous aurons l'occasion
de décrire plus loin, en parlant des types.

Je viens de dire que, par le balancier, la bielle
et la manivelle, le mouvement alternatif et recti-

Fig. 52. — Principe de la transmission dans les machines à balancier."]

ligne du piston se trouve transformé en mouve-
ment circulaire continu. Oui, mais cette transfor-
mation n'est pas directe, car les extrémités du
balancier oscillent en décrivant chacune un arc de
cercle, tantôt dans un sens, tantôt dans l'autre ;
le mouvement est donc d'abord circulaire alterna-
tif; c'est la bielle et la manivelle qui achèvent la
trans formation et produisent la continuité du mou-
vement circulaire.

106 LA TAPEUR.

Il résulte de là que la tige du piston, qui se meut
verticalement, ne peut être directement liée à l'ex-
trémité du balancier, parce que celle-ci la forcerait
à suivre le contour de l'arc, et, dès lors, la courbe-
rait tantôt à droite, tantôt à gauche. Dans le but
d'éviter cet inconvénient, qui détériorerait promp-
tement la machine. Watt a imaginé un système

2,Fig. 53. — Parallélogramme articulé de Watt.

d'articulation fort ingénieux connu sous le nom de
parallélogramme de Watt, et dont voici la descrip-
tion succincte :

La tige du piston, au lieu d'être liée directement à
l'extrémité E du balancier, l'est au sommet D du pa-
rallélogramme CBDE, dont les quatre côtés, rigides
et de dimensions invariables, sont articulés aux
sommets, de sorte que les angles varient sui-
vant le mouvement qu'impriment les oscillations
du balancier. De plus, le sommet B est rattaché,
par une tige DO, à un point fixe du bâti de la
machine. Les longueurs relatives de ces diverses
lignes sont calculées de telle sorte que le som-

LE MÉCANISME DE THANSMISSIOIS. 16'/

met D décrit très-sensiblement une ligne droite ver-
ticale, pendant que les points C, E, B décrivent des
arcs de cercle ayant pour centres les deux points 00.
A la vérité, pour qu'il en soit ainsi, l'oscillation du
balancier ne doit pas dépasser les limites de 20 de-
grés de part et d'autre de l'horizontale. Le poinl
milieu du côté BC jouit de la même propriété que
le point D * : aussi Tutilise-t-on dans les machines
de Woolff, où les pistons des deux cylindres doivent
se mouvoir d'ensemble.

On comprend que le système qu'on vient de dé-
crire se reproduit en double, dans le sens de l'é-
paisseur, de chaque côté du balancier, ce qui fait
qu'en réalité la tige du piston est articulée à un
axe horizontal reliant le double poinl D.

LES REGUUA1EURS

JLe volant ; du véritable rôle qu'il joue comme régulateur. ~ Le pendule
conique de Watt, ou régulateur à force centrifuge.— Régulateurs Farcot
et Flaud. — Gomment l'excentrique communique le mouvement au ti-.
roir. — Les pompes d'alimentation et d'épuisement.

Achevons maintenant notre description de la ma-
<îhineàvapeurqui,jusqu'ici,nousa servi de modèle-
Divers détails du mécanisme sont "restés dans l'om-

* Considérons isolémentdèux tringles égales OB,AE mobiles autoui-
du point Oet du point E et reliéesàune tige AB articulée en A etenB.
^uand on cherche géométriquement la ligne que décrit pendant le

168 LA YAPEUR.

bre, que maintenant on va pouvoir saisir aisément.

moaTement alternatif des deux tringles le point F au milieu de AB,
on trouTe que cette ligne est une sorte de 8 allongé dont une partie
est sensiblement rectiligne et perpendiculaire à la position moyenne
des deux droites parallèles. OB étant le balancier de la machine,
FdeTait être le poiut d'attache du piston : AE était, selon Tex-
pression de Watt, le rayon fégulaieur.lCetie disposition, qui a été
employée à Tongine et à laquelle on donne le nom de parallélo-
gramme simple, renferme tout le principe de celle que nous^ve-

Fî;^. SI. — Courbes décrites par les poiuts d'articulation des tiges du

pistoa et la pompe depoisemait.

iKUis de décrire. Mab le rayon régulateur ou contre-balancier de-
Yait aiYoirttue longueur tgale à celle du demi-balancier, et c'est
pour dittiinuer cette longueur que Watt a imaginé le parallélo-

Supposions OC double de OB; formons le parallélogramme ABCD
ayant les sommets arUculés erjtre eux et avec le contr e4ïalancier
AK. n suivra les mouvements du syistème des trois tringles. Le
point F continuera à décrire une ligne dn>îte; niais le point D en
tera autant» puîsqu il sera toivîours sui- la ligne OF prolongée à
une distance OD Â>uble de OF. C'est en D que s'articule la tige du
pblon» couune nous Favons vu plus haut, dons le texte-

LE MÉCANISME DE TRANSMISSION. 169

Tout d'abord on voit, en suivant la figure 52,
que, sur Farbre moteur mû par le système de bielle
et de manivelle décrit plus haut, est montée une
grande roue, le plus souvent en fonte, à laquelle on
donne le nom de volant. Cette pièce, qui se trouve
dans toutes les machines motrices, a pour objet de
régulariser le mouvement.

Dans une machine motrice telle que la machine
à vapeur, la vitesse est sujette à éprouver des va-
riations qui peuvent dépendre, soit de la force
motrice elle-même, c'est-à-dire de la vapeur qui
sort du générateur plus ou moins abondante et
douée d'une pression plus ou moins considérable,
soit de l'emploi de la force dans l'usine où la ma-
chine est établie. On comprend qu'il y ait intérêt
à ce que ces variations soient renfermées dans des
limites restreintes : on y parvient de diverses ma-
nières, et, en premier lieu, par l'emploi des volants
qui augmentent la masse des parties mobiles de la
machine. Lorsqu'il y a excédant de vitesse, la
masse du volant absorbe l'excès de travail moteur
sous forme de force vive, qu'elle restitue, quand le
mouvement se ralentit, aux diverses pièces de la
machine. On donne à la fois au volant un grand
poids et un grand diamètre, et la plus grande partie
de sa masse se trouve répartie dans l'anneau qui
en forme la circonférence.

Les dimensions et les poids des volants se cal-

'. ^_L '. :± :eile

■ :.. , . ue «|uand

:i_e normale;

_t. LLLS d'abon-

■*-«* -c

LE MÉCANISME DE [TRANSMISSION. 173

deux sont, comme le premier, fondés sur l'action
de la fot*ce centrifuge appliquée à des masses qui
tournent avec un axe mis en mouvement par la
machine. Mais le pendule conique a Finconvénient
que les régulateurs Farcot et Flaud n'ont pas, de
régler, avec la vitesse de régime, la puissance de la
machine, tandis que ceux-ci permettent de faire
varier cette puissance, sans que la vitesse de ré-

Fig. 57. — Régulateur Flaud.

gime varie sensiblement, ce qui est quelquefois
utile dans certaines industries.

Revenons maintenant à notre machine, au mé-
canisme de transmission, et faisons voir comment
le mouvement soit du balancier, soit de l'arbre
moleur, est utilisé pour le fonctionnement du ti-
roir, des pompes d'alimentation et d'épuisement.
Après cela, nous passerons en revue les types de
'machines qui, avec la mïichine à balancier, sont

!": U TiMTlL

tiyi- i~^ciLl b npeur de la chaudière, de lelle

iif-c tj* b Tilve se ferme progressiTcmeat dans

t ;«EL>îf fas, el ï"i>uTre davantage dans le second.

L'i^si lie U Tapeur se trouTe|doDC diminué quand

U litâSÊe de U machine dépasse la limite normale;

elle et introdiiile, au contraire, avec plus d'abou-

duKe. sll T a eu ralenlissement.

*T^

Fig. bfi. — Hégulaleur Farcol i liges croisées.

les deus figures S6 et 57 représeiHenl deux
autres splimcs dt' ,r;i,lali'„rs il«nl I» Jisposilto
est un peu différente df a-"e du risukim ij^

, 7,/( (/((. . lon o.iiuail ^('^^' '■'" derniersç'-'"^*'

Tip n.-f^-t r;mrs l'industrie

-.— a* it ^ m>:à-iit? et calé un
. lÈ 31 < i -sir j i^pxre 59, et

rr-^ ùr jrt*uiisn it moaTement
r ~ K -.. ^s i£M.i zi*:4s, comment
-:;.v. ^ ^ît-^cr-jin»» ■ fz. dS) est
; n^'-Lj^i-tc •r—!i-:tln' tra\ersée
: >.\:u i'u 1 m. J9S soo centre.

-i :■■ u.'v-aî':i ^v ^jmcua !fîLC:a£a.'e cvlui d'un
■ .-■ M -.- ,^ - i-ijii lu j'ttz'^Jiit—'j^ QïêtailliqueT.
.^-^ i-r-: n..: iv ,- ji^cjiec ï-jvvnvhe à Tune
-,-^ '-xx-.-.u-^ i' lit. .t.-t:r ,-jmà; /iK-, dont l'autre

**.-j..-Cii j-.i 1 -n- jctu^^ rv:r Li mlation do
. W!Ma-^<it.- 4MUW feKu Â ^ Mii«i«Hmt alter^

'aj

îf

174 LA VAPEUR.

le plus fréquemment employées dans l'industrie
manufacturière.

Sur l'arbre moteur de la machine est calé un
excentrique, qu'on voit en Jd sur la figure 59, et
dont la fonction est de produire le mouvement
alternatif du tiroir. Voici, en deux mots, comment
s'obtient ce résultat. L'excentrique (fig. 58) est
formé d'une pièce métallique circulaire traversée
par l'arbre en un point qui n'est pas son centre.

Fig. 58.'— Excentrique déterminant le mouvement du tiroir.

Son mouvement de rotation entraîne celui d'un
collet ou bride portant un long triangle métallique T.
Mais l'extrémité de ce dernier s'accroche à l'une
des branches d'un levier coudé abc, dont l'autre
branche porte la tringle d du tiroir. Le mouvement
d'oscillation du levier produit par la rotation de
l'excentrique donne lieu à un mouvement alter-
natif vertical de la tige, et le tiroir fonctionne
comme nous lavons montré plus haut.

La figure 59 représente la machine à vapeur
à balancier, telle qu'elle est- sortie des mains de '

LE MECANISME DE TRANSMISSION. 177

Watt, avec tous les perfectionnements que cet il-
lustre mécanicien y a successivement apportés;
elle permettra au lecteur de saisir l'ensemble des
divers mécanismes que nous avons du décrire en
détail et séparément, la distribution comme la trans-
mission. Elle va nous montrer en même temps com-
ment fonctionnent les diverses pompes dont il a été
question dans notre description de la machine.
H est le condenseur qui baigne dans une bàched'eau
froide RR, et qui reçoit Teau de cette bâche par
un tuyau t. Comme la condensation de la vapeur
ne peut se faire sans que celle-ci cède à Teau la
chfifleurqui la maintient à l'état gazéiforme, Teau
du condenseur s'échauffe constamment, et il im-
porte de la remplacer^ constamment aussi, par de
nouvelle eau froide. De là, la nécessité d'une pompe
d'épuisement E, qui est mue par la tige EA reliée
au balancier; cette pompe refoule l'eau extraite
et chaude dans une capacité R', et c'est là qu'agit
à son tour la pompe alimentaire W, pour puiser
l'eau et la refouler dans la chaudière. Y est la lige
de cette pompe qui reçoit son mouvement du ba-
lancier.

Enfin on voit, en XX, la tige de la pompe U qui
sert à alimenter d'eau froide la bâche RR. Cette'
pompe, ordinairement plus puissante que les deux
autres, va chercher l'eau d'alinienl^ition à une
source voisine, source, puits ou rivière.

178 LA VAPEUR.

Celte complication d'organes, d'appareils acces-
soires, qui, du reste, empruntent tous leur mou-
vement de la machine à vapeur, n'existe que dans
les machines à condensation, c'est-à-dire à basse
ou à moyenne pression. Dans les machines à haute
pression, fixes ou mobiles, le condenseur, les
pompes d'épuisement et tous les mécanismes qui
s'y rapportent sont supprimés. 11 n'y a plus que la
pompe d'alimentation. Mais nous avons pris pour
modèle, précisément la machine à vapeur la plus
compliquée, afin de ne rien oublier d'essentiel pour
l'explication des mécanismes employés dans les
différents types.

MACHINES A VAPEUR A TRANSMISSION DIRECTE.

.Machine à cylindre vertical, à haute pression, avec détente et sans conden-
sation. — Machine à vapeur à cylindre horizontal. — Machines à four-
reau, principalement utilisées dans la marine à vapeur. — Machine
oscillante do Carré. — Machines à vapeur rotatives.

La transmission du mouvement dans les ma-
chines à balancier se fait indirectement, puisque
le mouvement du piston devient circulaire alter-
natif avant de devenir continu.

On a imaginé plusieurs moyens de transmettre
directement le mouvement du piston à l'arbre de
couche. De là les machines verticales, horizontales^

LE MÉCAMSHE DE TRÂNSSISSIO». tT9

osciUantes. Je vais donner un modèle de' chacun
de ces genres de machine.
La machine à cylindre vertical, que représentent

sous ses deiix faces les figures 60 et 61 , est uni;
machine à haute pression, dans laquelle la vapeur

180 L\ VAPEUR.

agit avec dctentiî, mais sans condensalioQ. La lé-
gende montre quels sont les divers organes, cy-

lindre, liroii \ol<iiil, ugulateui ou pendule com-
mue, elc. Le --eul |ioinl sui iLtjutl |l dois attirer

LE MÉCANISME DE TRANSMISSION. 183

l'altention est le mode de transmission du mouve-
ment.

La tige du piston est directement articulée à la
bielle EF, qui agit sur la manivelle de l'arbre mo-
teur. Cette tige est guidée dans son mouvement par
une glissière, pièce horizontale mobile GG, qui se
meut le long de deux montants verticaux fixés en K
et H, c'est-à-dire, d'une pari au cylindre, de l'autre
au bâti en fonte de la machine.

C'est, à la vérité, un mode de transmission tout
semblable, que celui de la machine à cylindre hori-
zontal représentée pf.r la figure 62. Nous en avons
dit assez pour faire comprendre, sans description
spéciale, la disposition des organes de celte ma-
chine.

Dans les locomotives, nous verrons employer
tantôt les cylindres horizontaux, tantôt les cylindres
inclinés; les raisons pour lesquelles on préfère
telle ou telle de ces dispositions qui n'ont rien
d'essentiel, sont en rapport soit avec la construc-
tion et l'agencement général des organes de la ma-
chine, soit, pour les machines fixes, avec des ques-
tions d'emplacement en surface, en hauteur, etc.
En somme, cela ne change rien au mode de trans-
mission en lui-même, qui, dans les machines que
nous venons de décrire, consiste dans l'articulation
directe de la tige du piston avec la bielle de Tarbre
moteur.

1S4 LA VAPEUR.

Il n'en est plus de mùme dans les machines à four-
reau, où la tige du pisiou est elle-même supprimée
et où la bielle est directement articulée au piston
lui-même. Le mouvement oscillant de celte bielle
se fait dans un manclion ou fouireau cylindrique
traversant le cylindre et que le piston enveloppe
complètement. Cette disposition diminue la surface
du piston frappée par la vapeur ; il faut donc com-

penser cette diminution j^ar un accroissement du
diamètre du cylindre.

L'inconvénient de ce mécanisme très-simple est
aisé à comprendre : d'une part, la vapeur se re-
froidit plus pi'oraptement, puisque la surface re-
froidissante y est plus considérable; d'autre 'part, '
lt.s fuites s'y produisent plus facilement soit au- j
lour du manchon, soit par les rainures qui per-
mettent le mouvement du piston.

il est principalement adopté dans les machines
marines anglaises.

luincs I

LE MÉCANISME DE TRANSMISSION. M

Un fabricant français, M. Carré, avait imaginé les
machines à cylindre oscillajity où la transmission se
fait sans bielle, la tige du piston étant elle-même arti-
culée directement à la manivelle de l'arbre moteur.

Le cylindre des machines oscillantes est porté
par des tourillons comme une pièce d'artillerie sur
:5on affût. Seulement les tourillons y sont creux et
servent, Tune de lumière d'admission pour la va-
peur, l'autre d'échappement. D'ailleurs, la distri-
bution y est réglée par un tiroir comme dans les
machines ordinaires. On distingue les machines
oscillantes en horizontales et en verticales, suivant
la direction moyenne du cylindre dans ses oscilla-
tions successives.

Ce genre de machines est aujourd'hui à peu près
abandonné par l'industrie, sauf dans la navigation,
où l'on rencontre souvent encore les machines à
deux cylindres oscillants, sur les petits bateaux à
vapeur. En tout .cas, ce mode de transmission du
mouvement est assez original pour que j'aie dû le
signaler à mes lecteurs.

11 nous reste encore, avant d'étudier les machines
à vapeur au point de vue des types, à parler d'une
espèce de machine qui se dislingue de toutes celles
que nous avons passées en revue jusqu'ici par le
principe même du mécanisme. Je veux parler des
machities à vapeur rotatives^ ainsi nommées parce

192 lA VAPEUR.

piston E, fait tournoi' ce piston et snn arbre dans
le sens marqué par la floche. Comme les deux
arbres portent extérieurement des engrenages des-
tinés à les faire tourner en sens inverse et avec la
même vitesse, l'arbre C et son piston se meuvent en j
sens contraire du premier. i

les dessins 2, 3 de la figure 66 montrent la
disposition des pièces après un quart, puis aprùs
une moitié de révolution. A ce moment, le pis-
ton E vient masquer l'ouverture B ; la vapeur ne t
peut plus agir sur ce piston, mais elle commence ■
à agir sur l'autre. Avant que commence le troi- ,
sième quarl de la rotation (phase 4), l'ouver-
ture de la lumière d'échappement D est démas-
quée; la vapeur de l'espace a s'échappe, le piston
E continue à être entraîné dans son mouvement
par l'autre arbre et par sa vitesse acquise, et ainsi
de suite. La vapeur agit donc sur chaque piston
pendant un peu plus de la moitié d'un tour, et al-
ternativement chacun des arbres reçoit son mouve-
ment de la vapeur même et de l'autre ai'bre avec
lequel il engrène. L'un des deux arbres est l'arbi'e
moteur de la machine; on le munit d'un volant.
La machine rotative de Behrens est, comme on voit,
une machine à vapeur sans détente cl sans conden-
sation. Mais il est possible, à l'aide d'une valve con- \
venablement disposée, de la faire fonctioimer avec '
détente.

LE MECANISME HE TnASSMIBSlON. 193

Une (lob applualioiis oiiginalcs de cette niaclime
consiste a 1 eniplojei coinuie moleui d une pompe

construite sur le même principe et fonctionnant de
la môme manière. Aux États-Unis, elle sert dans les

brasseries et les raffineries, comme pompe èlévatoire
des liquides, eau, bière, sirops, etc. L'usage en est

194 LA VAPEUR.

peu répandu en Europe, mais il paraît constant
que cette machine a une véritable valeur indus-
trielle.

RESUME

En quoi consiste la machine à Tapeur : révision de ses principaux organes.
— Machines à basse pression, à moyenne et à haute pression. — Ce que
c'est qu'un cheval-vapeur ; comparaison du travail journalier d'un che-
val-vapeur et d'un cheval vivant de moyenne force. — Puissance de la
chaudière ; rapport de cette puissance avec la surface de chauffe, et la
consommation de houille.

Telle est la machine à vapeur moderne, dans son
ensemble et dans les détails principaux de son or-
ganisme.

En résumant en quelques lignes la description
qui a été l'objet des trois ou quatre chapitres pré-
cédents, on voit que la machine à vapeur consiste :

1° En une chaudière ou générateur à vapeur qui
transforme en force élastique disponible la puis-
sance contenue dans un combustible, la houille par
exemple. La chaleur est T agent de cette trans-
formation; elle passe du foyer aux parois qui
constituent la surface de chauffe de la chaudière,
et, se communiquant de la fonte à l'eau, elle en
élève la température, en provoque et maintient
l'ébullition, fournissant d'une façon continue au
réservoÎF de vapeur la masse gazeuse et élastique,
à une pression en rapport avec le travail à pro-.

LE MÉCANISME DE TdANSMISSION. 195

duire. Foyer, grille, cendrier, carneaux et chemi-
nées, bouilleurs et corps de la chaudière, soupapes
et avertisseurs de sûreté, manomètres, indicateurs
de niveau et de «pression, tel est le générateur de la
machine, avec ses accessoires ;

2° La vapeur produite, la machine proprement
dite se compose d'organes du mouvement, du ré-
cepteur de la force et des appareils de distribution
ayant pour objet la production d'un mouvement
alternatif rectiligne. Le cylindre, la boite à vapeur,
le tiroir, le condenseur, sont les principaux or-
ganes de cette partie de la machine. C'est le méca-
nisme moteur.

Enfin, 3° le mouvement une fois produit sous
sa forme immédiate, il s'agit de le transformer, de
le rendre apte au travail que l'industrie exige ; et
c'est le plus souvent sous forme de mouvement
circulaire continu. Les bielles, manivelles, balan-
ciers, glissières sont les organes ordinairement
employés pour cette partie de la machine à laquelle
nous avons réservé le nom de mécanisme de trans-
mission. Le volant et les régulateurs ont un objet
particulier, qui est de maintenir dans les limites
convenables la vitesse de régime ou la puissance
du moteur.

Ces différentes fonctions bien comprises, les ap-
pareils qui les remplissent bien clairement conçus,
au moins dans leurs dispositions principales, on

IBfi LA VAPEUR.

peut, sans craindre de s'égarer, aborder l'esaraen
des différents types de machines qui ont été ima-
ginés depuis l'origine ou l'invention de la vapeur,
et dont un grand nombre sont aujourd'hui em-
ployés dans l'industrie manufacturière, dans les
voies ferrées et la navigation, et enfin dans l'agri-
culture.

Avant de faire cette revue des types, avant de
montrer la vapeur à l'œuvre dans les services mul-
tiples qu'elle rend à lo civilisation, il faut encore
qu'on me permette, non une digression, il s'agît
d'une chose essentielle, mais une courte explica-
tion de quelques termes et locutions fréquemment
employés quand on parle des machines et qu'on
évalue leur puissance.

Déjà j'ai dit ce qu'on entend par machine à basse
pression, à moyenne et a haute pression. Précisons
encore.

Une machine à basse pression est celle où la va-
peur possède une tension qui ne dépasse pas une
atmosphère et demie. Une telle machine possède
toujours un condenseur.

Quand la cliaudiôre donne de la vapeur à une
tension comprise entre trois et cinq atmosphères, la
machine est une machine k vapeur à moyenne pres-
sion. On y adjoint, le plus souvent, un condenseur,
mais cela n'est pas nécessaire.

Enfin, quand la tension de la vapeur dépasse

LE MÉCANISME DE TRANSMISSION. 197

cinq atmosphères^ auquel cas la machine fonctionne
généralement sans condenseur, on a affaire à une
machine à haute pression.

Mais la puissance d'une machine ne dépend paj)
seulement de la force élastique de la vapeur qui
sert à la mouvoir. Ce n'est là qu'un élément; il
faut tenir compte, en partant de cet élément, des
dimensions du cylindre, du nombre des coups de
piston que la machine donne par minute ou par
heure, nombre qui dépend lui-môme de la quantité
de vapeur régulièrement fournie par la chaudière.
On arrive ainsi à évaluer le travail de la vapeur sur
le piston. Mais, ce travail, pour être transmis à
Tarbre de couche et au volant, est en partie ab-
sorbé par les frottements et résistances des organes
de transmission, de sorte qu'il y a lieu de le ré-
duire d'après les données de l'expérience pour en
conclure le travail réel, la puissance effective de la
machine.

Ce travail s'évalue en chevaux-vapeur. On dit ainsi,
d'une machine, qu'elle est une machine de o, 4,
10, 50, 500 chevaux.

Avant d'aller plus loin, disons donc clairement
ce que signifie cette expression de cheval-vapeur.

Un effort exercé s'évalue en kilogrammes, ce qui
revient à dire qu'on assimile l'effet d'une force à
celui d'un poids, par exemple à l'effet qu'un nombre
donné de kilogrammes produit sur un ressort. Mais

tus LA VAPEUll,

cela ne suffit point pour mesurer le travail effectué
par lin moteur quelconque, car ce travail dépend
encore du temps ou de la vitesse du mouvement
produit. Pour achever de le définir, il faut dire quel
chemin le moteur fait parcourir au poids pendant
l'unité de temps, pendant une seconde.

C'est ainsi qu'on nomme kilogrammèlre le travail
d'une force capable de transporter un kilogramme
à une distance d'un mètre, en une seconde. Telle
est l'unité de travail généralement adoptée par les
mécaniciens.

Seulement, dans la pratique, et quand il s'agit
du travail des machines, on emploie une autre
unité, qui est 75 fois aussi grande que la première,
qui vaut donc 75 kilogrammètres et à laquelle Tu-
sage applique la dénomination de cheval-vapeur.

Voici à quelle occasion cet usage s'est introduit.

Quand Watt eut apporté aux premières machines
à vapeur les perfectionnements qui les firent adop-
ter dans les mines et dans l'industrie anglaise, les
fabricants de ces machines se virent dans l'obliga-
tion de garantir ii ceux qui leur faisaient des com-
mandes la puissance des nouveaux engins. Dans les
mines, on employait généralement des chevaux
qui faisaient tourner des manèges. Le travail journa-
lier et moyen de ces animaux fut pris pour terme
de comparaison, et l'estimation, faite expérimen-
talement par Watt de ce travail, ou Itoyse-potver,

ima- i

erme ]

men- 1

mer, \

LE MÉCANISME DE TRANSMISSION. 19»

servit à évaluer la puissance des machines livrées.
On s^arrêta à un chiffre qui, traduit en mesures
métriques, correspondait à 74 ou 76 kilogrammes
transportés à 1 mètre. La moyenne, 75 kilogram-
inétres, a été définitivement adoptée en France, et
est, aujourd'hui, universellement adoptée. Mais
qu'on ne s'y trompe point. Le travail de la vapeur
est supposé continu, et les machines travaillent des
jours et des nuits sans se reposer. Une machine de
la puissance d'un cheval fait donc, en un jour,
c'est-à-dire en 86,400 secondes, un travail équiva-
lante 86,400x75 ou à 6,480,000 kilogrammèlres.
Un cheval vivant et réel, au contraire, est dans la
nécessité de se reposer; en le faisant travailler
8 heures par jour, il ne développerait qu'un travail
trois fois inférieur à celui de la même machine.

En réalité, c'est encore là une évaluation trop
forte. Les chiffres de Watt, si l'on juge par les expé-
riences faites depuis, s'appliquaient à des chevaux
dont la vigueur dépassait la moyenne, et qui pro-
bablement étaient surmenés. 11 résulte, des expé-
riences auxquelles nous venons de faire allusion,
qu'un cheval de force ordinaire, attelé à un manège,
allant au pas, développe une force égale à 40 kilo-
grammèlres et demi, ce qui, pour une journée de
8 heures, donne 1,166,400 kilogiammètres.

On voit donc, pai* la comparaison des deux
chiffres relatifs au travail de la machine et à celle

aOJ L.\ VAPEUR.

de l'animal, qu'en réalité, pour remplacer une
machine dont la puissance est d'un cheval-vapeur,
il laudr^il employer à laîre tourner, sans disconti-
nuité, ua manège donnant le même travail, un
peu plus de cinii cbeimix et demi.

Au fait, le choix de l'unité importe peu : l'essen-
tiel est de se rappeler la définition et l'équivalence
du cheval-vapeur.

Autre chose est d'évaluer la puissance effectiv»;
d'une machine construite,^ autre chose aussi est de
calculer et de combiner les dimensions relatives
d'une chaudière, celle du cylindre, de la dé-
lente, etc.. quand on se propose de construire
une machine dont la puissance est donnée d'a-
vance. C'est Va un problème très-complexe, que
tous les jours ont à résoudre les ingénieurs méca-
niciens, et dont le lecteur trouvera la solution dans
les ouvrages spéciaux de mécanique pratique. Celte
solution ne serait point ici à sa place. Mais peut-
être ne scra-t-on pas fàclié d'en connaître au moins
les principaux éléments. Essayons donc.

Parlons d'abord de la chaudière.

Ce qui constitue sa puissance, c'est la quantité
ou le poids de vapeur qu'elle est capable de pro-
duire en une heure, quand elle est en plein fonction-
nement. Or, c'est surtout de la surface de chaufTe
que dépend cette quantité, de sorte que, toutes
choses égales d'ailleurs, c'esl le générateur

leur qui J

LE MÉCANISME DE TRANSMISSION. 201

offre au foyer et au gaz de la combustion la plus
grande étendue de surface de chauffe qui est le
plus puissant.

Quant à la consommation du charbon, elle est
évidemment en rapport avec la surface de chauffe;
mais elle varie d'une machine à Tautre, selon le
type de la machine, suivant qu'elle est à haute, à
basse ou à moyenne pression, suivant enfin qu'elle
fonctionne avec ou sans condenseur, avec ou sans
détente. Voici à ce sujet quelques données de Tex-
périence.

La pratique a fait reconnaître qu'il faut compter,
pour chaque cheval-vapeur, une surface de chauffe
variant entre 1 mètre carré et 1 mètre carré et
demi. UnB machine à vapeur de la force de 10 che-
vaux doit donc avoir un générateur ayant entre
10 et 15 mètres carrés de surface de chauffe. La
quantité de vapeur produite par heure est alors en
moyenne de 20 kilogrammes par cheval, de sorte
que la chaudière d'une machine de 10 chevaux
doit pouvoir vaporiser par heure 200 kilogrammes,
soit environ 200 litres d'eau.

Quant à la consommation de la houille par heure
et par cheval, elle varie, avons-nous dit, avec les
machines. Les machines de Watt, à basse pression,
consomment de 5 à 6 kil. de houille; celles de
Woolff , 5 kilogrammes ; les machines à haute pres-
sion, à détente et sans condenseur, consomment

202 LA VAPEUR

de 4 à 5 kilogrammes par l'orce de cheval et par
heure. Ce sont les moins économiques, mais elles
rachètent ce défaut par des avantages que nous
aurons occasion de signaler plus loin.

Un mot maintenant sur la puissance d'une ma-
chine dans son rapport avec les flimensiona du cy-
lindre et avec la vitesse du piston, ou, ce qui re- ■
vient au même, avec le nombre des coups de piston
par minute ou par heure.

La pression de la vapeur étant connue par la
lecture du manomùtrc, comment calculera-t-on le
travail qu'effectue le piston pendant sa course dans
le cylindre ? Prenons un exemple qui fera com-
prendre à la fois la question et la réponse qu'on
doit y faire.

Supposons une pression de 4" atmosphères dans
une machine à condensation, ou de 5 atmosphères
dans une macliine dépourvue de condenseur. L'ef-
fort exercé par la vapeur sur le piston sçra le même
en réalité dans les deux cas, puisque, dans le se-
cond, la pression atmosphérique s'exerce sur la
face du piston opposée à celle où s'exerce la fore*
élastique du fluide. C'est donc sur chaque centi-
mètre carré do la surface, 1.035 kilog. multiplié
par 4, qui mesurera l'effort de la vapeur.

Autant la surface du piston contient de centi-
mètres carrés, autant il faudra répéter de fois ce
résultat.

LE MÉCANISME DE TRANSMISSION. 203

Mais ceci ne donne pas le travail mécanique, qui
sera d'autant plus grand que la longueur du cylin-
dre ou la coursé du piston sera plus grande. Pour
avoir ce travail en kilogrammètres, il faut encore
multiplier le résultat précédent par cette longueur,
de sorte qu'on peut donner la règle suivante :

Multipliez la surface du piston par sa course ex-
primée en mètres, par la pression effective de Içi
vapeur et par 1.033, et vous aurez le nombre de
kilogrammètres qui mesure le travail effectué par
le piston dans sa course. Mais la surface, multipliée
par la longueur du cylindre, c'est le volume de ce
dernier.

Ainsi, le travail est proportionnel et à la pression
de la vapeur et au volume du cylindre. Supposons,
dans le cas que nous prenons pour exemple, le dia-
mètre du cylindre égal à 40 centimètres, sa lon-
gueur égale à 60 centimètres, le travail d'une
course du piston sera :

::. ^0x40x1.033x4 ou 20T'J.

Un coup de piston se composant de deux courses,
ce sera 415 kilogrammètres pour chaque coup.

Ceci ne donne le travail de la machine que pour
un va-et-vient du piston, de sorte qu'il faut con-
naître encore le nombre de ces mouvements par
minute ou par heure, pour évaluer définitivement
en chevaux-vapeur la puissance de la machine.

201 I,A VAPEUR.

Cette vitesse ilu piston est très-variable. Mais
elle ne dépasse guère 60 coups par minute, soit un
coup par seconde. S'il s'anssait 'de cette vitesse
maximum, la puissance de la machine serait pr;i-
cisément 415 kilogrammèlres par seconde, ou 5.55
un peu plus de 5 clievaux et demi. Supposons 44
coups de piston par minute, cela fera en tout 18,278
liilogrammôtres, c'est-à-dire 504 kilogrammètrês
par seconde, ou presque exactement une puissance
do 4 chevaux-vapeur.

Ces détails, dont on me pardonnera l'aridité,
feront saisir nettement, je l'espère, la signification
des termes qui reviennent si souvent dans le lan-
gage industriel, quand on évalue la puissance des
machines, et feront comprendre aussi quels élé-
ments entrent dans les combinaisons et les calculs
de l'ingénieur mécanicien, quand il fait le plan
d'une machine à vapeur. J'ai pris ici les choses,
bien entendu, dans leur simplicité, car c'est l'es-
prit de la méthode, non la méthode même dans sa
rigueur que j'avais en vue.

Nous allons maintenant voir les machines k va-
peur installées et en fonction. Nous les ven-ons à
l'œuvre dans les diverses industries qui les em-
ploient, ce qui nous permettra d'étudier, sous un
autre aspect, les genres, espèces et variétés de ces
jjuissanls engins. Mais alors l'occasion sera excel-

LE MÉCANISME DE TRANSMISSION. . 205

lente pour montrer quels rapides progrès a faits
leur construction depuis l'époque où le génie de
Papin a indiqué la véritable voie à suivre pour uti-
liser industriellement la puissance de la vapeur, et
surtout depuis Tépoque où le génie de Watt a uni-
versalisé cette merveilleuse invention.

Trois phases principales distinguent cette pé-
riode mémorable : la première est relative à l'ap-
plication de la vapeur à l'industrie minière ou
manufacturière; la seconde commence à la nais-
sance de la navigation à vapeur, fluviale et mari-
time; la troisième a pour point de départ la
circulation de la première voiture à vapeur sur les
voies ferrées. Si l'on en juge par les récents essais
de ces vingt dernières années, l'application de la
vapeur à l'agriculture constituera une phase nou-
velle, non moins intéressante et non moins féconde
que les trois autres.

APERÇU HISTORIQUE SUR LA MACHINE A VAPEUR

MACHINE A VAPBUR DE 8AVERV

Ktchine de SaTOry, iptfor TéléTation des eaux. — Description de la
machine à Tapeur atmosphérique de Newcomen. -^ Condensation par

. injectiiHi d'eau iiroifle. — Le jeune Henri Potter. —Emploi des machines
atmosphériques pour l'épuisement des mines.

Les premières machines à vapeur réellement
appliquées dans l'industrie furent celles de Savery
(1696-1698). Le principe en avait été donné par
Papin, puisque, comme le dit Arago : « 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 condenser par refroidisse-
ment. )» Le dessin de la machine élévatoire de.
Savery, que reproduit la figure 67 dans ses dis-

APERÇU UlSTORIQl'E SUR LA HACDIKE A VAPEUR. 207

positions essentielles, montre que cet ingénieur pro-
duisait la vapeur dans un \ase séparé, B (c'est la
chaudière). Le fluide remplissait d'abord le vase S

Fif. G7,

rapetir de Savery (1696}.

et le tuyau A, dont il chassait l'air. Fermant alors
le robinet C, et ouvrant le robinet e d'un réservoir
plein d'eau froide, il produisait la condensation de
la vapeur du vase S, le vide se faisait, et l'eau du

réservoir R montait et remplissait en partie le vase
et le tuyau. Un jet de vapeur, venant alors de la
chaudière et pressant sur la surface du liquide, le
forçait à s'élever à une hauteur qui dépendait de la
pression. Puis survenait une condensation nou-
velle, une nouvelle action de la vapeur, et ainsi in-
définiment.

« Pour élever l'eau à la petite hauteur de
65 métrés (200 pieds), par exemple, Savery était
forcé, dit Arago, de porter la vapeur de sa chau-
dière à six atmosphères ; de là des dérangements
continuels dans les joints; de là aussi la fonte des
mastics et même de dangereuses explosions. Aussi,
malgré le titre de son ouvrage {rÀmi du mineur,
Miner's Friend), les machines de cet ingénieur ne
servirent point utilement dans les mines. Elles ne
furent employées que pour distribuer l'eau dans
les diverses parties des palais ou des maisons de
plaisance, dans des parcs ou dans des jardins, par-
tout, en un mot, où la différence de niveau à fran-
chir ne surpassait pas une quarantaine de pieds. »

La machine de Savery, comme on voit, utilisait
la force élastique de la vapeur pour refouler l'eau
directement, et la condensation de cette vapeur
pour produire le vide et l'ascension de l'eau sous
l'action de la pression atmosphérique. C'était une
sorte de pompe aspirante et foulante où l'action de
la vapeui' jouait le r61e de la force musculaire ap-

APERÇU HISTORIQUE SUR LA MACHINE A VAPEUR. 200

pliquée au jeu du piston dans le cylindre de ces
appareils hydrauliques. Elle n'est point compa-
rable à la machine à vapeur 'moderne, telle que
nous la connaissons.

Quatorze ou quinze années après la première
tentative de Papin, Tingénieur anglais Savery s'as-
socia à deux de ses compatriotes, Thomas Newco-
men et John Cawley, tous deux vivant dans la ville
de Darmouth en Devonshire, où ils exerçaient, le
premier, la profession de forgeron ou de quincail-
lier, le second Tétat de vilrier. De cette association
naquit la machine à vapeur connue sous le nom de
machine de Newcomen ou de machine atmosphérique»

Disons- rapidement quel est, dans cette machine,
le mode d'action de la vapeur.

La chaudière fournit de la vapeur à une pression
un peu supérieure à la pression atmosphérique.
Au moment de la mise en train, le piston étant à
la partie supérieure du cylindre, la vapeur rem-
plit ce dernier, en chasse l'air par un orifice V au-
quel on donne le nom de reniflard. Alors, on ouvre
le robinet du tuyau LO, et de Teau froide, injectée
dans le cylindre, y condense la vapeur*; le robinet
fermé, la pression extérieure agit sur le piston et
le fait descendre au bas du cylindre.

* Dans la figure, le dessinateur devait terminer au fond inférieur
du cylindre l'orifice du tuyau qui projette î l'eau de condensation',
Tel qu'il est i*eprésenté, il gênerait le jeu du piston.

a,ll L,V ÏAI'KUIl.

A ce moment, un tiroir débouche la communi-
catioii du cylindre avec la chaudière, de sorte que
la vapeur, en dessous, cl la pression atmosphé-

rique au-dessus du piston, se fonl équilibre. Le
piston resterait donc dans cette situation, si un con-
tre-poids I, lié au ])alancier de la machine, ne lo

APERÇU HISTORIQUE STR LA MACHINE A VAPEUR. 211

forçait à remonter à la partie supérieure du cy-
lindre. Une nouvelle condensation le fait redes-
cendre, et ainsi de suite: le mouvement de va-et-
vient est produit.

On voit maitenant la raison de la dénomination
de machine atmosphéjique donnée à la machine
de Newcomen : c'est la pression de l'air extérieur
qui est le moteur ; la vapeur n'intervient que pour
lui faire équilibre pendant Tascension du piston.
Pendant la descente, la condensation de la vapeur
produit le vide, et c'est encore .la pression de Tair
qui fait descendre le piston.

C'est la machine de Papin, mais modifiée, amé-
liorée, au point d'être devenue pratique. Comme
dans la première machine de Savery, la chaudière
est séparée du récepteur ou du cylindre ; c'est là
un perfectionnement sur la machine de Papin ; l'in-
troduction du cylindre est un autre progrès sur la
machine de Savery. La condensation, au lieu d'être
produite par le refroidissement qui suivait l'éloi-
gnement du foyer, l'est par injection d'eau froide
dans la capacité du cylindre. Dans les premiers es-
sais, la condensation se faisait extérieurement par
injection d'eau froide sur les parois du cylindre, et
c'est un heureux hasard qui mit les trois associés
sur la voie de l'amélioration nouvelle. Voici com-
ment la chose arriva ; nous citons encore Arago :

« Au commencement du dix-huitième siècle,

'l\-i l,.\ VAPEl'H.

l'art (II' conslruire de gi'ands corps de pompe par-
faitement cylindriques, l'art d'ajuster dans leur
intérieur des pistons mobiles qui les fermassent
hermétiquement, étaient très-peu avancés. Aussi
dans la machine de 1 705, pour empocher la vapeur
de s" échapper par les interstices compiis entre la
surface du cylindre et les bords du piston, ce piston
étail-il constamment couvert à sa surface supérieure
d'une couche d'eau qui pénétrait dans tous les vides
et les remplissait'. Un jour qu'une'machinede celte
espèce marchait sous les yeux des constructeurs,
ils virent, avec une extrême surprise, le piston des-
cendre plusieurs fois de suite, beaucoup plus rapi-
dement que de coutume. Cette vitesse leur parut
d'autanlplus étrange, que le refroidissement produit
par le courant d'eau froide qui descendait extérieu-
rement le long de la surface du corps de pompe
n'avait amené jusque-là la condensation de la va-
peur intérieure qu'assez lentement. Après vérifi-
cation, il fut constaté que, ce jour-là, c'était d'une
fout autre manière que le phénomène s'opérait : le
piston se trouvant accidentellement percé d'un pe-
tit trou, l'eau froide qui le recouvrait tombait don*
rintérietirviême du cylindre, par gouttelettes, à(ra-
vers la vapeur, la refroidissait et dés lors la conden-
sait plus rapidement. »

' La flg^ire 68 montre la disposilioii qui amène l'omi à la suriaoc
sujiériciu'a du piston.

APERÇU HISTORIQUE SUR LA MACHIiNE A VAPEUR. 213

Ce n'est pas la seule fois que le hasar-d a été le
collaborateur des inventeurs, dans le domaine des
sciences appliquées, ce qui, par parenthèse, ne di-
minue point le mérite de l'invention. 11 ne suffît
pas d'être témoin d'un fait ; il faut encore savoir
l'observer; c'est-à-dire en tirer les conséquences
convenables. Citons encore, d'après Arago, un exem-
ple de cette collaboration, où le hasard d'ailleurs
n'a plus qu'une part iissez faible, car il n'a guère
été que l'excitateur de la découverte.

«La première machine de Newcomen exigeait
l'attention la plus soutenue de la part de la personne
qui fermait ou ouvrait sans cesse certains robinets
soit pour introduire la vapeur aqueuse dans le cy-
lindre, sôit pour y jeter la pluie froide destinée à le
condenser. 11 arrive, dans un certain moment, que
cette personne est le jeune Henri Potter. Les cama-
rades de cet enfant, alors en récréation, fontenten-
dre des cris de joie qui le mettent au supplice. Il
brûle d'aller les rejoindre, mais le travail qu'on lui
a confié ne permettrait pas même une demi-minute
d'absence. Sa tète s'exalte; la passion lui donne du
génie; il découvre des relations dont jusque-là il
ne s'était pas douté. Des deux robinets, l'un doit
être ouvert au moment où le balancier que Newco-
men introduisit le premier et si utilement dans ses
machines, a terminé l'oscillation descendante, et
il faut le fermer, tout juste, à la fin de l'oscillation

opposée. La manœuvre du second est précisément
le contraire. Ainsi lés posifions du balancier et celles
des robinets sont dans une dépendance nécessaire.
Potier s'empare de celte remarque. Il reconnaît que
lebalancier peut servir à imprimer aux autres piè-
ces tous les mouvements que le jeu de la machine
exige et réalise à l'instant sa conceptiun. Les extré-
mités de plusieurs cordons vont s'attacher aux Ma-
nivelles des robinets ; les extrémités opposées. Pot-
ier les lie à des points convenablement choisis sur
le balancier ; les tractions que celui-ci engendre sur
eertaiiiïi cordons en montant, les tractions qu'il
produit sur les autres en descendant, rempla-
cent les efforts de la main; pour la première
l'ois, la machine à vapeur marche d'elle-même;
pour la première fois, on ne voit auprès d'elle
d'aulre ouvrier que le chauffeur, qui de temps en
temps va raviver et entretenir le feu sous la chau-
dière. »

.Les machines atmosphériques étaient surtout em-
ployées comme machines d'épuisement de l'eau des
mines. Elles ont été également appliquées à la dis-
tribution des eaux dans la ville de Londres, Malgré
les immenses perfectionnements apportés pendant
un siècle et demi aux motcuis qui ont la vapenr
pour agent, il parait que les machines de Newcomen
étaient encore il y a quelques temps et sont j

iewcomen j
ont peut- I

APERÇU HISTORIQUE SUR LA MACHINE A VAI>EUR. 215

être aujourd'hui encore employées dans les lieux
où la houille coûte peu de chose *.

La machine à vapeur, sauf quelques perfection-
nements de détail, resta ce que l'avaient faite New-
comen, Savery et Cawley, jusqu'en 1769. Soixante-
quatre ans s'écoulèrent donc ainsi, infructueuse-
ment pour ainsi dire, jusqu'à ce que le génie de
Watt, secondé par les progrès rapides des sciences
physiques dans ce demi-siècle, en fit le puissant
moteur, l'incomparable engin dont nous avons
donné la description en choisissant précisément
pour type la machine à balancier qui porte encore
aujourd'hui le nom de Watt.

WATT ET LA MACHINE A VAPEUR

Invention delà machine à double effet. — Transformation de la machine
è épuisement en moteur universel. — Le condenseur. — Le régulateur à
force centrifuge. — Immense économie de combustible, résultaftt de
l'invention du condenseur. — Emploi de la détente.

J'ai signalé à peu près complètement, au fur et
à mesure de cette description, les inventions du
grand ingénieur et mécanicien anglais. Mais il ne
m'était pas possible, sans risquer d'allonger outre

* C'est ce que constatait Arago en 1837, et il ajoutait que dans
les lieux dont il s'agit, c< ou n'a point trouvé de profit à les rem-
placer. » Les dépenses beaucoup moins fortes de premier établisse-
ment et d'cnti^etien compensant en effet, avec le bon marché du
combustible, la consommation plus considérable de ce dernier.

incsurc et par suite il' oLscuicir le riicit, d'insister
sur l'imporlunce de chacune d'elles. C'est le moment
de combler cette lacuue ; j'y procéderai en suivant
l'ordre chronologique, et ainsi peu à peu se complé-
tera riiisLoire inûrac de la machine à vapeur.

Et d'abord, on vient de voir que les machines de
Newcomen étaient de simples pompes, d'excellents
enginsa la vérité pour épuiser l'eau des mines, mais
non pas de vrais moteurs universels, capahles de
fournir pour les besoins d'une usine quelconque, un
mouvement régulier et constant. La raison en est
simple. La pression de l'atmosidière qui agit pour
produire le mouvement descendant du piston est
la vraie force motrice de ces machines, qui n'ont
aucune puissance elfeclivc pendant la course ascen- '
danle ; c'est tout ce qu'il fallait pour le jeu despom-
pes qu'elles faisaient mouvoii' ; c'eut été un grave
inconvénient pour une machine motrice qui ne doit
avoir aucune intermittence d'action.

Les machines atmosphériques étaient donc des
machines à simple effet. Watt les transforma d'a-
Lord en machines à double effet. 11 supprima l'ac-
tion de l'atmosphère et lui substitua dans les deux
phases du mouvement l'action de la vapeur. Le
cylindre, ouvert par en haut, fut remplacé par le cy-
lindre fermé à ses deux bouts, divisépar le piston en
deux capacités distinctes où la vapcurpénètre alter-
nativement, et où elle est alternativement condensée.

APERÇU HISTORIQUE SUR U MACHINE A VAPEUR. 2)7

Ainsi fut cr6ée la vraie machine à vapeur, celle
où le fluide élastique es[ le véritable moteui, cause
unique du mouvement. Les oscillations du piston
communiquent alors au balancier des oscillations
d'égale force, d'égale ampliludc. En un mot, avec

le luédaillcin de David (d'Angei-s),

le double effet, la machine à vapeur devint un mo-
teur universel, applicable a toutes les industries.

D'ailleurs, Walt, en universalisant l'emploi de la
machine à vapeur, ouvrait par cela môme la porte
à tous les perfectionnements. Lui-même consacra
toutes ses forces, toute son intelligence à celte lâche
si ardue à l'origine. Par l'invention du gonveitieur

(c'est le nom aiif^lais, ijovernor, du régulateur à
force cealrifuge) il réduisit encore les inégalités du
mouvement. « L'el'licacilé du régulateur est telle,
dîtArago dans sa Notice Iiiograpliique sur Watt,
qu'on voyait, il y a peu d'années, à Manchester,
dans ta filature de colon d'un mécanicien de grand
talent, M. Lee, une pendule mise en action parla
machine à vapeur de l'élablissement, et qnî mar-
chait sans trop de désavantage à ccHé d'une pendule
ordinaire à ressort. Le régulateur de Watt et un
emploi hien entendu des volants, voilà le secret,
le secret véritable de l'étonnant perfcclionnement
des produits industriels de notie époque, voilà ce
qui donne aujourd'hui à la machine à vapeur une
Tuarclie totalement exempte de saccades; voilà pour-
quoi elle peut, avec le miîme succès, broder des
mousselines et forger des ancres; lisser les étoffes
les plus délicates et communiquer un mouvement
rapide aux pesantes meules d'un moulin à farine.
Ceci explique encore comment Watt avait dit, sans
craindre le reproche d'exagération, que pour éviter
les allées et les venues des domestiques, il se ferait
servir, ilse ferait apporter les tisanes, en cas de ma-
ladie, par des engins dépendant de la machine à
vapeur.. »

L'invention du condenseur séparé, des pompes
qui y sont adjointes, fut d'une importance capitale,
principalement au point de vue de l'économie. A

APERÇU HISTORIQUE SUR LA MACHINE A VAPEUR. 219

égalité d'effet, elle réduisit au quart la dépense de
combustible des machines de Newcomen. On peut
se rendre compte de la valeur des économies réali-
sées dès le début dans les pays de mines, où les ma-
chines d'épuisement fonctionnaient, et depuis, dans
toutes les usines où la vapeur est employée à basse
et à moyenne pression, par le fait suivant, que les
historiens delà vapeur ont souvent cité. Trois pompes
étaient en activité dans la mine de Chace-Water,
dont les propriétaires payaient à Watt et à son asso-
cié Bolton une redevance pour le droit de se servir,
du condenseur. Cette redevance avait été fixée au
tiers de la valeur de la houille économisée. Or les
propriétaires de la mine jugèrent avantageux de ra-
cheter ces droits par le payement d'une somme an-
nuelle de 60,000 francs. Ainsi, l'adjonction d'un
condenseur de Watt produisait par an, pour chacune
des machines, une économie de combustible supé-
rieure à 60,000 francs, plus de 180,000 francs pour
les trois machines de la mine en question.

L'emploi de la détente que Watt avait signalé,
mais qui n'a été adopté sur une large échelle que
depuis l'invention faite par Woolff des machines à
deux cylindres, a accru encore l'économie de vapeur,
cl, par suite, l'économie de combustible, ce deside-
ratum poursuivi par tous ceux qui travaillent à per-
fectionner la machine à vapeur. A Torigine, on ne
connaissait que la détente fixe ; aujourd'hui, des

224 LA VAPEUR.

L'abbé Darnal en France (i78i), les Américains
Rumsay et Fish {i 786-88), les Anglais lord Slanhope
(1795), Baidwin (1796), Livingslone (1798), Des-
blancs, Symington, Stevins, Olivier Evans, ont éga-
lement fait des essais de navigation à vapeur, qui se
multiplièrent du reste de plus en plus en Europe

et en Amérique jusqu'à l'époque où l'Américain
Fulton put enfin obtenir une réussile complète.

Fulton avait, dés 1802 et 1805, étudié en France
les conditions pratiques du problème à résoudre, et
il avait été secondé dans cette vue par son compa-
triote Livingstone, alors ambassadeur des Ëtats-Unis.

LA NAVIGATION A VAPEUR. 225

Un bateau, construit sur la Seine, avait donné pour
résultat une vitesse de 1"*,60 par seconde.

Fulton fit au gouvernement de Bonaparte des pro-
positions qui ne furent point accueillies et dont le
rejet le décida à retourner en Amérique. Il se fil
construire et expédier par Watt et Bolton une ma-
chine à vapeur qui, mise en place en août 1807,
sur le baleau le Clermont, fournit enfin la solution
pratique et définitive du problème de la navigation
à vapeur.

Le voyage de New-York à Albany , dont la distance
est de 60 lieues, fut, dès le début, accompli en
32 heures, puis en 30 heures, et un service régu-
lier ne tarda point à s'établir entre ces deux villes.

La navigation à vapeur était décidément passée
de Fétat d'ébauche à Tétat de fait accompli, de la
période des tâtonnements et des essais à celle du
succès et du triomphe. Il y a de cela soixante-cinq
ans sonnés.

Aujourd'hui, la distance est grande entre le bateau
de Fulton et les grands steamers transatlantiques
qui voyagent régulièrement du nouveau à l'ancien
monde. Les progrès de Tart nouveau sont immenses :
mais il ne faut point oublier la part qui revient à
chacun des inventeurs qui ont travaillé sans se dé-
courager à cette découverte mémorable, depuis le
modeste Papin jusqu'à Fulton.

Il semblera peut-être étrange qu'il ait fallu tant

220 LA VAPEUR.

mécanismes nouveaux permettent de faire varier la
détente.

Pour être juste, il ne faut pas, dans Thistoire des
perfectionnements de la machine à vapeur, se bor-
ner *à citer le nom de Watt. C'est Keane Fitzgerald
(1758) qui s'est le premier servi du volant pour ré-
gulariser le mouvement de rotation ; l'emploi des
bielles et manivelles pour transformer en mouve-
ment de rotation le mouvement rectiligne et oscil-
latoire de la tige du piston est dû à Washbroug
(1778). Enfin, Murray (1801) est l'inventeur du tiroir
manœuvré par un excentrique. Du reste, en décri-
vant les machines à vapeur marines, les locomotives
et les locomobiles, je compléterai, autant que pos-
sible, cette courte histoire des progrès de la vapeur.

TROISIÈME PARTIE

LES APPLICATIONS

DE li liCHIHE A VAPEUR

LA NAVIGATION A VAPEUR

Aperçu historique sur l'invention de la navigation à vapeur. — Premiers
essais, depuis Papin jusqu'à Fulton. — Premier ser\'ice régulier de navi-
gation à vapeur, entre Albany et New-York; le bateau le Clermont.

Cent deux années s* écoulent entre la première
application véritablement industrielle de la machine
à vapeur et l'installation définitive du puissant engin
à bord d'un bateau auquel il sert de moteur, entre
Ncwcomen et Fulton.

Et cependant, ni l'idée première, ni les tentatives
d'exécution n'avaient fait défaut.

C'est encore à Papin qu'il faut remonter pour

228 l.A VAPEUR.

coudées, par des hommes, ot dont les palelles rem-
plaçaient les rames. Un propulseur semblable était
proposé, en 1699, par du Quel, à l'Académie des
sciences de Paris. Quand, quelques années plus lot,
Papin propose d'appliquer la vapeur aux baleaux,
il fait mention des roues à rames de la chaloupe du
prince palalin Ruperlus, qu'il avait vues en 1678,
en Angleterre : ces roues étaient mues par des che-
vaux attelés à un manège.

Ce mode de propulsion ne devait être sérieuse-
ment adopté qu'après la découverte et l'application
d'un moteur puissant : on vieiit de voir que ce mo-
teur est la vapeur. Ce n'est donc que depuis Fulton
que les rivières, les lacs et la mer sont sillonnés de
navires et de bateaux armés de roues à aubes.

Tout le monde sait ce que c'est qu'une roue a
aubes : ceux qui n'ont pas vu de bateaux à vapeur
ont pu observer des roues analogues dans les mou-
lins de nos rivières.

Les aubes, palettes ou pales qui rayonnent tout
autour de l'axe, reliées solidement à celui-ci par
des liges ou jantes de fer (voy. plus loin la lig. 78),
sont des lames rectangulaires qui, mises en mou-
vement par la lotation de l'arbre moteur, viennent
successivement plonger dans l'eau, et, s'appuyaut
sur la masse liquide , font avancer le bateau eu
sens contraire de leur propre mouvement.
Les roues sonl toujours, pour la symétrie et l'équi-

qui-

LA NAVIGATION A VAPEUR. 229

libre, au nombre de deux ; elles sont montées sur
le même arbre ou axe, qui traverse le navire per-
pendiculairement à sa longueur ; et quand elles plon-
gent dans l'eau verticalement, leur bord supérieur
doit être recouvert par le fluide d'une hauteur de

o^lo à o^2o.

Il en est du travail mécanique des aubes sur l'eau
comme de celui des rames ; il ne produit un effet
utile, c'est-à-dire la propulsion du bateau en avant,
que parce qu'il donne lieu à un mouvement de l'eau
en arrière ; ce dernier mouvement, sans lequel le
premier qui en est la réaction n'existerait pas, se
nomme le recul ; il absorbe une quantité considé-
rable du travail de la vapeur, indépendamment
des perles occasionnées par le frottement. Comme
exemple de cette répartition du travail moleur, nous
citerons celui que donne M. Sonnet* ; il est déduit
d'expériences faites sur le bateau à vapeur le Cas-
tor, qui fait le service de Honfleur au Havre. « Sur
100 chevaux-vapeur fournis par la machine, dit-il,
il y en a 33.9 employés à vaincre la résistance de
l'eau sur la carène, c'est ce qui constitue le travail
utile; 58.2 sont consommés par le recul, c'est-à-
dire pour mettre l'eau en mouvement; le frotte-
ment n'en emploie que 7.9.

Le choc successif des palettes sur le liquide, à

* Dictionnaire des mathématiques appliquées.

S30 LA ïiPErR.

leur entrée et à leur sortie, produit sur le navire
une suite de trépidations gônanles et fatigantes
qu'on rMuit beaucoup en donnant aux palettes
dans le sens do leur longueur, une inclinaison lé-
gère. Alors, une des extrémités plonge avant l'autre,
ou si l'on veut, l'immersion est successive sur toute
la longueur de la palette. Par ce moyen, le choc et
les trépidations qui en sont la conséquence sont
presque insensibles.

Sur les eaux dont la surface n'est point agitée, où
les bateaux peuvent conserver une position presque
horizontale d'équilibre, les roues à aubes font un
service excellent. Mais il n'en est pas de mérae sur
mer, où l'aclion du roulis fait pencher le navire de
droite à gauche, et où cette inclinaison empêche
l'axe des roues de rester horizontal. Les deux roues
plongent alors inégalement dans l'eau, de sorte que
l'action de chacune d'elles sur le liquide et sur le
mouvement de propulsion devient inégale. Il en ré-
sulle, pour la direction du navire, une déviation
fàcheusB et aussi une perte de force et de vitesse.
Je parle ici du principal inconvénient des roues à J
aubes, de celui qui affectBla marche des navires de |
toutes sortes. Mais, dans la marine militaire, les '
roues à aubes olîrentun inconvénient plus grave en-
core : elles réduisent la puissance offensive en pre-
nant une place que l'artillerie réclame, elles rédui-
sent la puissance défensive en exposant le propul-

LA NAVIGATION A VAPEUR. 231

seur et le moteur lui-même au feu de l'ennemi.

Il est résulté de là que la transformation de la
marine militaire à voiles en marine à vapeur a été
retardée jusqu'au moment où l'invention d'un pro-
pulseur nouveau, qui n'est sujet à aucun des deux
inconvénients que je viens de signaler, rendit pos-
sible une large application de la vapeur aux flottes
de guerre.

Ce nouveau propulseur est Y hélice qui, comme
les roues à aubes, la vapeur môme, et beaucoup
d'autres inventions mécaniques, industrielles, etc.,
a été l'objet d'une série assez nombreuse d'essais et
de tâtonnements avant de parvenir au succès, qui
lui-môme, presque toujours, est suivi de progrès
et de perfectionnements nombreux.

LES BATEAUX ET NAVIRES A VAPEUR A HÉLICE

Ce que c'est que l'hélice. — Avantages de l'hélice sur les roues à aubes,
principalement dans les navires de guerre. — Aperçu historique sur l'in-
vention de l'hélice. — Sraith et Ericson. — Influence de l'invention de
l'hélice sur la transformation de la maiine militaire à voiles en marine
à vapeur.

L'hélice n'est autre chose qu'une vis ou qu'un
fragment de vis, laquelle faisant corps avec le ba-
teau, avance dans l'eau et entraîne celui-ci dans
l'écrou mobile que constitue le fluide lui-même.

Le mouvement de rotation des spires autour de

■a-! LA v\PEiin.

l'axe du propulseur est produit par une machine à

vapeur install<!!C à bord du navire.

Tout ce que nous avons dit de l'action propulsive
des roues à aubes est applicable à l'hélice. C'est L
aussi en s'appuyant sur l'eau, masse mobile, et en
lui imprimant un mouvement en sens contraire de I
celui de la marche du bateau, que ce dernier mou-
vement se produit. Il est donc inévitable qu'il y ait
une fraction noialilc du travail moteur perdu en i
pure perle. Les avantages de l'hélice comparée aux f
roues à aubes sont d'une autre nature : mention- j
nons-les rapidement

L'hélice est placée à l'arrière du navire , dans
un cadre rectangulaire qui s'ouvre près de Té-
tamboi. (Voyez la figure, 75.) L'axe ou arbre mo-
teur qui la porte est parallèle à la quille; il
s'appuie par un bout contre la butée, sorte de mas-
sif solidement établi dans la cale ; à l'arrière il
traverse la coque dans une boîle à éloupe. La ma-
chine met cet arbre et l'hélice en mouvement soit
directement par des manivelles ou coudes, soit in-
directement par un engrenage.

Ce propulseur se trouve donc toujours immergé
et à une profondeur telle que les mouvements per-
turbateurs de la mer n'ont sur lui aucune action.
Il n'est donc pas, comme les roues à aubes, sujet
aux inégalités d'action de ces dernières. D'autre
part, l'hélice est à peu prés complètement à l'abri

U NAVIGATION A VAPEUR. 233-

des projecliles, et il en est ainsi des machines qui
la font mouvoir, puisqu'elles sont installées, comme
l'hélice, dans les parties inférieures du navire. En-
fin, et ces considérations ont surtout de l'intérêt
pour la marine de guerre à vapeur, les batteries^
d'artillerie ne se trouvent nullement gênées par soa
installation.

En général, l'hélice offre sur les roues à aubes^
cette autre supériorité que son installation laisse en-
tièrement libre la manœuvre de la voile, de sorte
que les navires à vapeur à hélice peuvent être gréés-
pour marcher sous l'action iJu vent quand ce der-
nier est favorable, ce qui est économiquement fort
avantageux. Les navires mixtes, à voiles et à aubes
sont au contraire d'une manœuvre plus difficile.

En quelques lignes rapides, traçons l'histoire de
l'invention de l'hélice ou de son application à la na-
vigation à vapeur.

Comme pour la roue à aubes, il a d'abord été
question de faire mouvoir l'hélice par les moteurs,
jnimés, l'homme ou les animaux. Duquest (1727)
utilisait le courant des fleuves pour remorquer les
bateaux en se servant de la vis d'Archimède. Pane-
ton ( 1 768) employait une héliçoïde à quatre branches
à laquelle il imprimait le mouvement par la puis-
sance motrice des hommes d'équipage.

En 1803, l'inginieur Dallery prit un brevet pour
u:i propulseur mû par la vapeur et composé de deux.

234 LA VAPEUR.

vis : Tune à axe mobile, placée à l'avant servait de
gouvernail ; l'autre placée à Tarrière, venait ajou-
ter son impulsion à celle de la précédente, d'où ré-
sultait la progression du navire. Les noms des Anglais
Shorter (1802), Samuel Brown (1825), du capitaine
de génie français Delisle (1 823), des frères Bourdon,
de Sauvage (1852) doivent être cités au nombre de
ceux qui ont conçu des projets ou fait des essais
pour l'application de l'hélice à la propulsion des
navires.

Deux hommes, le mécanicien anglais Smith,
d'abord simple fermier, et l'ingénieur suédois
Ericson peuvent être considérés comme ayant dé-
finitivement et presque simultanément résolu le
problème. •

UArchimède, navire à vapeur de quatre-vingt-dix
chevaux, est le premier bâtiment qui ait navigué,
sous l'action d'un propulseur héliçoïde du système
de Smith, en 1838. Quaire ans plus tard, le Prin-
ceton^ de deux cent vingt chevaux, muni d'une
hélice système Ericson, était lancé aux Élats-
Unis.

Smith avait commencé par des essais sur une pe-
tite échelle qui attirèrent sur lui l'attention des
marins anglais. Voici ce que dit M. Léon Renard* au
sujet de rArchimède :

* Art naval, p. 61.

LA NAVIGATION A VAPEUR. 235

c( Avant de se décider à admettre le nouveau pro-
pulseur, les lords de l'Amirauté voulurent qu'une
expérience fût faite sur un navire d'au moins deux
cents tonneaux. C'est alors que Smith et ses associés
construisirent VArchimède de deux cent trent-sept
tonneaux, qui fut lancé en 1 838. Il fut pourvu d'une
hélice d'un pas complet, établie dans le massif ar-
rière et mue par deux machines ayant ensemble
90 chevaux de force. Il coûta 262,500 francs. On
n'en exigeait que quatre ou cinq nœuds à l'heure ;
il en fit près du double. Le premier voyage de VAr-
chimède se fît de Gravesend à Portsmouth, traversée

qu'il opéra en vingt heures, malgré un vent et une
marée défavorables. »

Les premiers essais du Suédois Ericson eurent
lieu en Angleterre en 1837. Un navire, \e Francis
B. Odgen, muni de son propulseur, remorqua un
schooner de 140 tonneaux avec une vitesse de 7
milles à l'heure. Mais Ericson, n'ayant reçu des
Anglais aucun encouragement, passa aux États-
Unis, où son invention fut accueillie avec l'enthou-
siasme qu'elle méritait. 11 s'était, avant son départ,
entendu avec Stockton, officier de la marine des
Etats-Unis, et c'est sur le Robert Stockton, navire à
vapeur à hélice de 70 chevaux, qu'ils firent en-
semble la traversée de l'Océan, et débarquèrent sur
les côtes de la grande république. Le Princeton,
que j'ai cité au début de cette courte notice histo-

Î36 LA VAPEUR.

rique, suivit de près ce premier navire, construit
en Angleterre.

La France suivit, dès 1842, l'exemple donné par

Fig. 71. — - Premières hélices de Smith. Hélice simple d'un pas entier;

hélice double d'un demi-pas.

les deux grandes puissances maritimes. Un navire
de 130 chevaux, pourvu d'une hélice système Eric-
son, fut construit au Havre.

Fig. 72. — Hélices à deux et à quatre aile.

Depuis, la transformation des flottes en navires
à vapeur à hélice fit dans le monde entier de grands
progrès. Les navires de commerce, les paquebots,

LA MV1G1T10:« A TAPEUR. 331

suivirent l'exemple, sans, toutefois, que le système
propulseur à auLes, qui a aussi ses avantages, ait
été abandonné. Ce n'est pas ici le lieu de faire l'his*
loire de ces change-
ments. Revenons donc
àladescriplion des sys-
tèmes d'hélice add|^
tes, pour reprendr(?fen-
suite celle des machi-
nes à vapeur marines,
qui doit nous intéres-
ser particulièrement.

Les premières iiéli-
ces de Smith étaient
formées d'un pas en-
tier dans le sens de
l'axe, coinine le mon-
tre la figure 71, Plus
tard, il réduisit l'hélice

a un demi-pas, mais il la doubla (fig. 71). L'ex-
périence fit bientôt \oir que l'étendue des spires
dans le sens de l'axe pouvait être et devait être
considérablement réduite. On emploie des fractions
de pas beaucoup plus petites, et on multiplie les
branches ou ailes du propulseur qui, le plus sou-
vent cependant, sont réduites à quatre, quelquefois
à deux (lig. 7'2). L'emploi des hélices à six ailes
ou plus offre plus d'inconvénient que d'avantages,

Fig 73 -

238 LA VAPEUR.

l'action des unes nuisant à l'action des autres. C'est
l'étendue ou le diamètre des ailes de l'hélice, c'est
aussi la rapidité du mouvement de rotation qui
donnent à ce mode de propulseur toute sa puis-
sance.

Pour terminer, montrons, par la figure 75, la
disposition d'une hélice dans son cadre, à l'arrière
d'un navire, et disons que, pour éviter la résis-
tance qu'offrirait l'hélice au cas où la voile rem-
place l'action de la vapeur, on s'arrange, soit. pour
la rendre follej soit pour la retirer momentané-
ment de son cadre. Dans ce dernier cas, un puits
est ménagé dans l'arriére du bâtiment; on sou-
lève l'hélice, qu'on amène entre deux coulisses,
dans le puits, où elle i)eut être visitée et réparée
au besoin.

CHAUDIERES ET MACHINES MARINES

Des types de machines em])loyécs dans la navigation à vapeui'. — Force
nominale. — Emploi des chaudièies tabulaires. — Machines horizon-
tales à deux et à trois cylindres. — Disposition des machines et des
chaudières sur les navires à aubes ou à hélice.

Le propulseur dos navires ou bateaux à vapeur
nous est connu.

Voyons maintenant comment la vapeur, lu seule
force motrice assez puissante pour suppléer à la
force inconstante et souvent contraire du vent, im-

LA BAVIGATIOW A VAPEUR. 2»

prime aux roues ou à l'hélice le mouvement de
rotation.
La machine à vapeur, telle que nous l'avons dé-

Flg. 74. - Chaudii

crite, est-elle modifiée d une maniue essentielle,
quand elle devient une machine de navigation'

Non. En lealilc, non-seulement le principe est
identique, maib Ica oiganes principaux, le généra-
teur, le mu,anisme moteur, la transmission restent
les mêmes Us ne font, ainsi qu'on va le voir, 'que

310 LA VAPEi;il.

isubir les iièccssiLés parLiculières à l'iiistallalion sur ■
uii navire. |

A l'origine, les machines à basse pression et à 1
condensation, c'est-à-dire les machines de Watt à
balancier, les seules d'aiUcure employées alors dans

l'industrie lorniaient le type des machmes de
vigation soit sui lefi iniLres et Ils lacs, soit sur.
la mer. Âujouidhui encore ks vapeuis a aiibus'
trouvent avantage à s'en servir. Les mouvements,
en sont lents, comme on sait, mais cette lenteur
est lai'gemcnt compensée par la régularité du foQO:
tionnemeHt. Elles sont lourdes et encombrantes.

LA SWIGATIOS A VAPEUR. '211

est vrai, mais toutes leurs parties sont aisément
accessibles pour la surveillance, l'entretien, et,
au besoin, les réparations. C'étaient les machines
qu'avaient adoptées les marines milit;iires d'Angle-
terre et de France, avant que l'invention de l'hé-

lice eilt changé les données du problème. Pour
l'hélice, les machines de ce type donnent un mouve-
ment trop peu rapide de rotation, qu'il serait sans
doute aisé de multiplier par les engrenages, mais
aux dépens de la force effective des machines ou de
leur travail utile.
La condensation est généralement adoptée, non-

seulement là où die est nécessaire, c'est-à-dire
dans les machines à basse pression, mais aussi
dans les machines mai;îiies à nio^eimo et à haute
pression. L'abondance de l'eau rend commode et
économique l'emploi des condenseurs.

Les macliiiies à vapeur employées dans la navi-
gation sont les plus puissantes que l'on construise.
11 n'est pas rare que leur force effective se mesure-,
par centaines de chevaux-vapeur; que dis-je? dans,
certains navires de ta marine militaire, il taol
compter par milliers. Ajoutons que l'évaluation de
la puissance des machines niurincs en chevaux-
vapeur — ce qu'on appelle Icui' force nominale^ —
se fait d'une autre façou que pour les machines ter-
restres, le c/ieyû/f/efcosse/jression, le cheval iiomiiiaî
dans la marine vaut, non pas seulement 75, mais
plus de 100 kilogrammètrcs, eu moyenne 107 kîlo-
grammétrcs sur l'ai'hre de couche, 155 tilogram-
mètres sur les pistons. Cela tient à ce que la perte '
de travail moteur employée au recul a forcé les
constructeurs à exagérer lu force en vue de l'effet
utile à produire. Aujourd'hui même, les chiffres
que nous venons de rapporter sont Irop faibles :
dans la marine de l'État, le cheval-vapeur nominal
atteint 300 kilogrammètrcs.

A ce compte, la frégate à vapeur le Friedliiud,
dont la machine a une puissance effective de
4,000 chevaux de 75 kilogrammétres, ne doit ùliv

LA NAVIGATION A VAPEUR. 245

portée, pour sa force nominale, qu'à 1,000 che-
vaux.

Pour obtenir une telle puissance, il a fallu em-
ployer des générateurs capables de vaporiser des
poids d'eau considérables, ayant par suite une très-
grande surface de chauffe.

Aussi emploie-t-on généralement des chaudières
tubulaires à retour de flammes, dont les figures 38,
39, 74 et 75 représentent plusieurs types.D'ailleurs,
on ne se contente pas d'une seule chaudière, ni
d'un seul foyer, et la quantité de combustible
brûlée s'élève à des proportions énormes. Citons
quelques chiffres.

VAlgésiras, de 900 chevaux, a une machine mu-
nie de 8 corps de chaudière dont les foyers, quand
ils sont allumés tous ensemble, brûlent par heure
4,146 kilogrammes de houille.

Le Napoléon, de 950 chevaux, a aussi 8 corps de
chaudière, et 40 foyers qui brûlent 3,635 kilo-
grammes de houille à l'heure. La pression de la
vapeur n'y dépasse guère 2 atmosphères.

La frégate cuirassée, le Friedland, dont nous
décrirons plus loin la machine, et qui, avec son
chargement complet de charbon et de munitions,
pèse 7,200 tonnes, consomme, en pleine marche,
5,200 kilogrammes de houille par heure, 125 tonnes
de houille par jour de navigation continue.C'esl donc
une dépense qui, suivant les prix de la houille, peut

varier de 4 à 5,000 francs par jour, pour le combd!
lible senl. L'aspect extérk'ur des cliaudières {fig. 70
el des mucliiiies marines ne rappelle donc fui^
celui des machines à \apcur employées dans Fis
diisirie manufacturière. Quoique tous les organei
en soient de dimensions relativement consid6rabletf
on les a disposés de manière à occuper le mois
d'espace possible: cliaudières, condenseurs, méop
nisme moteur, etc., tout est ramassé comme <
peut s'en rendre compte en examinant les divi
types de machines dont les figures??, ?8,?9, et $
donnent l'ensemble général.

La première est une machine à balancier, ■
moyenne pression, à condensation et à détente, j
suivant, au moyen de la figure 77, la lésende «
plicative, et en se reportant a notre di'scriptï^
générale, on se rendra compte aisément du fou
lionncment de la machine. Le balancier se troulJ|
osciller au-dessous du piston et du cylindre :
une disposition rendue nécessaire par la situatkl
de l'arbre moteur, de l'axe des roues du navire,
occupe nécessairement une place élevée dans 1
navires à aube. La vue d'ensemble d'une macbj
semblable, à balancier et à cylindre vertical, (
représentée dans la figure 78, qui permet de ve^j
comment rar))re moteur des roues a aubes i
trouve relié au mécanisme. Elle appartient au ri
vire à vapeur le Si>lilnx.

^ V

LA NAVIGATION A VAPEUR. 249

Les bielles sont reliées directement à l'arbre qui
est coudé en deux de ses points, de maniéré à former
deux manivelles à angle droit, recevant cliacune
l'action d'un cylindre.

Ici, les cylindres sont verticaux. Quand le même
type de machines fut appliqué à l'hélice, les cylin-
dres furent placés horizontalement et dans un sens
transversal; mais on fut obligé, pour donner à
l'arbre une vitesse de rotation suffisante, d'em-
ployer un système d'engrenage. Bientôt on préféra
les machines horizontales, à deux cylindres, sans
balancier, et c'est sur l'arbre même de l'hélice,
coudé à angle droit, que les bielles exercèrent leur
action.

Les cylindres des machines marines ont souvent
des dimensions colossales. Pour ne citer qu'un
exemple, les cylindres de la machine du Friedland
ont un diamètre intérieur de 2™. 10 et la course de
leurs pistons n'a pas moins de l'^.SO. La pression
de la vapeur s'exerce ainsi, pour chaque piston,
sur une surface d'environ S^'^SO ; en supposant
•la tension de la vapeur de 2 atmosphères et de-
mie, cette pression est donc égale à environ 90,000
kilog.

Pour guider des pistons de cette dimension, on
emploie,nonplus une seule, mais deux ou quatre ti-
ges t,t' qui s'articulent par une traverse à la bielle B.
Celle-ci, comme on le voit sur la figure 79, revient

ÏM I.\ TAPEUR.

sur ellc-niômc s'articuler au coude de l'arii
leur, faisant fonction de manivelle et, pour ceti
raison, on la nomint; bielle en retour.

La macliine à vapeur marine que nous venons de'
citer n'est pas seulement remarquable par ses di-
mensions, par sa puissance, par la vitesse qu'ellç'
imprime au navire sur lequel elle est installée, vi-;
tessG qui n'est pas moindre, par un temps calmerf
de 14 nœuds et demi, c'est-à-dire d'environ 28 ki-
lom. à l'heure. Son hélice a C^.IO de diamètre, h
l'ai vue tourner sur son arbre à rExposition univer*
- selle de 1867 ; en se plaçant dans le sens du mou<
vement des ailes, on ressentait sur la figure l'ima
pression du courant d'air produit par l'évolution^
•des énormes spires. Mais, je le répète, celle machine
se distingue aussi comme un type ayant des qualités
spéciales. J'en vais dire, pour terminer, quelques
mots.

C'est une machine îi détente du système de Woolff^^
avec cette disposition particulière qu'elle renfermln
trois cylindres égaux de même diamètre et de mémel
course. L'introduction de la vapeur a lieu dans unr
seul cylindre, celui du milieu ; après avoir travaillé
j pleine pression, elle pénétre dans les deux cylln- '
dres latéraux, où elle se détend, puis va de là dans i
deux condenseurs séparés. En sortant des chau-
-dières, la vapeur circule dans un appareil sécheur,
puis elle se bifurque dans les chemises-enveloppes

appareil sécheur, |
mises-enveloppes!

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251 1.-1 VAI'Kni.

quelle que soit la pnsilioiidii iKiviii' (IC^tiTmiiiùo pa;
le roulis.

Les machin f u t I 1 iiiesustillanlcs

que j'ai (iécr te; dans le clia] t consacré au inô-
canismc de Iran m ssion sor t &ouvent employées
dans la navigalion à \Tieui {\u\ aie ou mariliine.
Je crois avoir d t d jd qt e le pre n ùres élaieiil sur-
tout en usage dans la marine anglaise. En général,
les différences qu'on rencontre entre les niacliin(>s J
fixes terrestres et les machines marines sont presque I
toutes dues à une question d'aménagement et d'cra- I
placement. Il faut, sur un navire marchand, mé- 1
nager la place pour le chargement ; dans les navires i
de guerre, ménager la place, surtout en hauteur, ^
à cause des conditions de l'aLlaque et de la dÈfensc, a
pour l'artillerie aussi et les munitions. Seuls, les I
navires de transport, les paquehots destinés surtout |
aux voyageurs peuvent se donner le luxe do ma- i
chines occupant un plus gros volume. Les qualités j
relatives à la sécurité et au confort sont alors celles
qui prédominent. C'est là ce qui prolongera long-
temps l'usage des machines à balancier, appliquées
aux navires à aubes, parce que ce système donne
une allure plus douce, plus agréable que les ma-
chines à mouvement rapide des bateaux à hélice.

J'ai dit que les machines de navigalion sont, en
grande majorité, des machines à basse ou à moyenne
pression. Mais les machines à haute pression sont

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LA. NAVIGATION A VAPEUR. 257

aussi employées dans certains cas spéciaux. A coa-
densatiofl et à détente, détente à sec, qui prévient
les incrustations d'eau de mer, elles offrent le grand
avantiige d'être les plus économiques de toutes ; on
ks installe sur les grandes canonnières années pour
les expéditions lointaines. C'est aussi pour les ca-
nonnières et batteries flottantes, pour les remor-
queurs qui font le service de l'entrée des ports,
pour les bâtiments enfin destinés h des trajets courts
el rapides, qu'on emploie les machines à haute pres-
sion, mais sans condensation ni détente ; leur avan-
tage consiste surtout dans la plus grande simplicité
de leur construction qui les rend moins lourdes et
moins encombrantes, en somme aussi d'une instal-
lation plus économique.

-1

LA VAPEUR SUR LES CHEMINS DE FER

Premières voitures à vapeur : la voiture de Cugnot. — Olivier Evans,
Trewitick et Vivian. — Essais de locomotives à vapeur sur les chemins
de fer. — Invention de la chaudière tubulaire ; Marc Seguin et Ste-
phenson. — La Fusée.

« Les premiers essais de voiture mue parla vapeur
d'eau remontent à Tingénieur français Cugnot, qui,
en 1769, conçut et fit exécuter à Paris un chariot
destiné à se mouvoir sur les routes ordinaires, sous
Taclion de la vapeur. Vint plus tard Olivier Evans,
qui construisit à Philadelphie, en 1804, la première
voiture de ce genre qu'on ait vue en Amérique. A la
môme époque, une machine locomotive circula sur
le chemin de fer de Merthyr Tydwil, en Angleterre ;
elle était due aux ingénieurs Trewitick et Vivian ^ »

La voiture de Cugnot avait un grand défaut : la
chaudière ne pouvait produire la vapeur nécessaire

* te Chemins de fer, Bibliotli. des merveilles.

LA VAPEUR SUR LES CHEMINS DE FER. 259

à l'entretien du mouvement que pendant douze à
quinze minutes, après quoi il falluil la laisser repo-
ser pendant un temps à peu près égal, pour donner
le temps au foyer de produire de nouvelle vapeur.
L'essai qu'on en fit alors parut assez satisfaisant
pour que l'inventeur fiit chargé de construire une

Fig. Sj. — Voilure il vapeui

nouvelle voiture qui figure aujourd'hui encore au
Conservatoire des arts et métiers (c'est celle dont
la figure 83 donne le dessin), mais qui ne parait
pas avoir été jamais essayée'. Treize ans aupara-
vant, un Anglais, Itobison, avait conçu le projet
d'appliquer la vapeur à ia locomotive sur les rou-
tes, et s'était entendu avec Watt pour ia réalisation
de cette idée, mais sans succès. Un modèle de voi-
ture à vapeur fut construit plus tard, en 1785, par

< Circonstance curieuse ù noter et (|ui fait honneur ù Plantn.
ofBder suisse, qui avait lui-même imaginé une TOilureù vapeur.
Chargé d'eiamincr l'invention de Cugnot, Planla n'hésita point S
la trouver préférable à la sienne.

ce dernier; mais il ne paraît pas qu'aucune suite
ait été donnée à cette tentative.

La locomotion sur les routes par l'action de la
vapeur ne devait réussir et prendre l'immense exten-
sion qu'elle possède aujourd'hui, que grâce à l'adop-
tion d'un nouveau système de voie, qui fut d'ahord
appliqué au transport des matériaux dans les mines
de houilles. Les chemins a ornières, puis à bandes
saillantes, d'abord en bois, puis en fer, diminuaient
considérablement la résistance au roulement.

Mais, chose curieuse, ce progrès constitua dans
l'origine un obstacle à l'adoption des voitures à va-
peur. Comme ces voitures étaient d'abord assez
légères, leurs roues motrices, en tournant rapide-
ment, glissaient sans avancer, patinaienl, selon l'ex-
pression technique. On imagina divers moyens de
vaincre cette difficulté pratique, quand un ingénieur
anglais, Blackct (1815), prouva que l'adhérence de
la loconiolive sur les rails peut s'obtenir en donnant
aux locomotives un poids suffisamment considé-
rable, pourvu qu'on fit supporter cette pression à
l'essieu des voues motrices. C'est de cette époque
que date la machine de G. Stephcnson (flg. 84), où
les essieux* sont rendus solidaires par le moyen
d'une chaîne sans fin. L'adhérence de toutes les

' Par esemple, emploi d'une roue déniée, s'engrerant atec une
crémaillËre disposée entre les rail^, ou encore, de jambes mobiles
qui liaient alternativement appuyées sur le sol puis soulevées.

U VAPEUR SUR LES CHEMINS DE FER. 201

roues de la locomotive se trouve ainsi ntilisée.
On peut dire qu'à partir de ce moment, la loco-
motion sur les voies ferrées, à l'aide de voitures
mues par la vapeur, était un problème pratique-

Fig. M. ~ Locomotin de 6. Slepbeiuon i chttne

ment résolu. Toutefois, les premières locomotives
ne donnaient pas encore un résultat satisfaisant ;
la quantité de vapeur que leurs chaudières pouvaient
fournir était insuffisante pour la charge ou la vitesse
qu'on voulait obtenir.

La raison en était dans la nature de la chaudière,
dont l'eau était chauffée par un foyer intérieur, dans

262 LA VAPEUR.

un tube qui la traversait dans toute sa longueur
(flg. 8i). La surface de chauffe n'était pas assez
considérable pour la vaporisation qu'il importait
d'obtenir, et le tirage était tout à fait insuffisant.

Toutefois, les locomotives de Stephenson, d'Hac-
worth réalisèrent, sous divers rapports, des perfec-
tionnements qui eurent leur importance : le mé-
canisme moteur, la transmission, l'adhérence des
roues sur les rails furent l'objet de dispositions
nouvelles qu'il serait trop long de décrire. Jusqu'en
1829, la locomotion à vapeur ne fit que les progrès
de détails dont nous parlons.

Mais, à celte époque, la substitution à la chau-
dière ordinaire de la chaudière tubulaire avec tirage
produit par un jet de vapeur, produisit une véri-
table révolution dans l'application des machines à
vapeur à la locomolion sur les voies ferrées. C'est
à Marc Séguin qu'est duc Tinvcnlion des chaudières
tubulaircs ; grâce à l'accroissement énorme de sur-
face de chauffe que cette disposition permit d'obte-
nir cans augmenter les dimensions du générateur,
la vaporisation se trouva accrue dans une proportion
qui multiplia la puissance des machines ; mais pour
suffire à cette production de vapeur, il fallait en-
tretenir l'activité du foyer par un tirage énergique
que la Irès-faible hauteur des cheminées de locomo-
tive ne pouvait donner.

Ce fut donc aussi une invention heureuse que

LA TAPEUR SURJ.es CHEMINS DE FER. î<^

celle de se servir de la vapeur, (juand elle vient
d'agir sur le piston, et de la faire évacuer dans la
cheminée même. Elle produit ainsi, à chaque coup

Fig. 83. — ta Fiuée, de Rolierl Sleplii

de piston, un courant rapide qui entraine au dehors
l'air et les gaz de la combustion, et par les tubes,
détermine un appel au sein môme du foyer.

La première locomotive où ces deux capitales
améliorations furent appliquées fut la Fusée, qui
sortit des ateliers de Robert Stephenson, et qui obtint

8M l A ÏAI'EIII.

on 1825 le prix Ju concom's ouvert à Liverpool.
S'il esl permis d'attribuer, sans ri'-que de com-
mellre une injustice, à notre compatriote, M. Seguin,
l'invciition de la chaudière tubulaire pour locomo-
tives, on ne peut dire avec la mCmc assurance â qui

est due l'idée d'appliquer au tirage le jet de la va-
peur. Ilackworlli, Pelletier, G. Stephcnson, sont éga-
lement signalés comme les inventeurs de cet im-
portant perfectionnement.

Séguin l'ainé, Stephenson, tels sont en résumé
les deux noms en qui se personnifie ta révolution
économique, mécanique et industrielle par laquelle

LA VAPEUR SUR LES CHEMINS DE FEIl. 265

les chemins de fer, jusqu'alors exclusivement em-
ployés dans les exploitations minières, sont deve-
nus les plus importantes voies de la ciixulation uni-
verselle.
Marc Séguin, qui, croyons-nous, vit encore, est

Flg. 87. — George Stephenson.

le neveu de Monlgolfier, l'inventeur des ballons.
George Stephenson était un simple ouvrier mineur,
qui conquit, par son intelligence et son travail, une
si éminente place dans l'élite des ingénieurs an-
glais, et, de plus, eut la satisfaction de voir son ûh
Robert atteindre et dépasser sa propre réputation
si méritée.

Sitfi U VArEllR.

Pour montrer combien la Fusée Était supérieure
aux locomotives en usage sur les voies ferrées en
1825, citons d'après M. Periioiinct, les chiffres com-
paratifs suivants : les anciennes locomotives, vapo-
risaient 450 kilog. d'eau par heure, la Fusée, près
du double, soit 850 kilog. Et cependant, la dépense
de combustible pour le transport d'une morne charge
à une même distance était réduite de plus de nioi-
tiô. La vitesse était accrue de 10 kilom. à i5. Tous
CCS résultats se condensent, pour ainsi dire, dans
une seule donnée, la surface de chauffe qui, 'de
5"'.82 dans les anciennes locomotives, atteignait
iS^'.SO dans la Fttsée, plus du triple.

Depuis, d'immenses progrès ont transformé la
locomotive; la théorie et la pratique ont à l'envi
porté, pour ainsi dire, à la perfection l'ensemble et
les détails de ce moteur si puissant et si rapide. L'art
du constructeur n été pour beaucoup dans cette
transformation; mais tous ces progrès n'ont pu se
faire que parce que la double invention de Stephen-
son et de Séguin a permis d'étendre le réseau des
lignes de fer.

LA VAPEUR SUR LES CHEMINS DE FER. 267

LA LOCOMOTIVE

Description de la locomotive. — Le générateur; chaudière tabulaire. —
Étendue considérable de la surface de chauffe. — Mécanisme mo-
teur.

Voyons maintenant où en est, non l'industrie des
chemins de fer, — c'est un sujet qui n'a point sa
place' ici, et que nous avons traité ailleurs, — mais
la machine à vapeur appliquée au transport des voya-
geurs et des marchandises sur les voies ferrées.

Nous allons prendre un exemple, un type, pour
notre description, qui sera rapide puisqu'il suffira
de voir quelle est, dans la locomotive, la disposition
des organes que la machine à vapeur nous a déjà
fait connaître.

Voici une coupe longitudinale (fig. 89), puis
deux coupes transversales à Tavant et à l'arriére de
la machine, qui nous feront comprendre cetîe dis-
position.

Occupons-nous d'ahord du générateur.

La chaudière des locomoti\es est tuhulaire. Elle
est composée de deux parties principales : l'une,
située à l'arrière et de forme rectangulaiie, ren-
ferme le foyer qui, sur toutes les faces sauf la face
inférieure, est enveloppé d'eau ; l'autre, le corps cy-
lindrique, ainsi nommé de la forme de son enveloppe,
contient deux capacités distinctes; dans sa moitié
inférieure sont logés les tubes par lesquels passent

la fuméeetles gaz de combusdon qui du foyer vont
à la cheminée. Tous ces tubes, en nombre souvent
considérable, sont baignés par l'eau de la chau-

dière. La moitié supérieure du corps cylindrique est I
le réservoir de vapeur qui, par un luyau doublement
coudé à l'avant et à l'arrière, p s su, débouche d'un
côté dans le dôme, de l'autre dans la boîte à vapeur
de chacun des deux cylindres de la machine.

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LA. TAPEUR SUR LES CHEHNS DE FER. S71

Le mécanicien peul, à volonté, à l'aide de la ma-
nette r, ouvrir ou fermer les valves d'un diaphragme q
qui donne passage à ia vapeur, l'arrête ou l'intro-
duit en des proportions variées : c'est ce qu'on

FIg- 90. — Locomotite. Caup« tnnBrerMle, dans 1s bolle i fumée.-

nomme le régulateur, et ici, à cause de sa forme,
le régulateur à papillon.

On voit sur le dos convexe du corps cylindrique
les appareils accessoires ou de sûreté de toute ma-
chine à vapeur, soupapes, manomètre, indicateur
et robinets de niveau, sifilet d'alarme.

in U VAPEDR.

Quel csl le caracliire distinctit' de la chaudiÉre
d'une locoraolive? C'est d'abord, nous l'avons déjà
dil, l'énorme étendue de la surface de chauffe rela-
tivement à la capacité totale. Pour montrer dans
quelle proportion cet élément se trouve accru par
l'adoption des tubes, citons quelques nombres. Dans
une locomotive Crampton (type de l'Est), les enve-
loppes du foyer, c'est-à-dire la surface de chauffe
par rayonncmeni, n'est, on mètres carrés, que de
8"". 65 ; la surface de chauffe par contact, c'est-à-
dire celle des tubes que lèchent les gaz de la com-
bustion, est de SS^.Oa, ou si l'on veut, plus de dix
fois aussi grande. Dans une machine Eogerth, à mar-
chandises, ces nombres sont respectivement, 9'". 70,
180'". 70 ; les tubes augmentent la surface de chaufîe
dans le rapport de 1 à 18.6. De là, répétons-le, le
second caractère important, le tirage par le jet de
vapeur, sans lequel l'activité du foyer ne pourrait
suffire à une si considérable production de vapeur,
sans lequel, par conséquent, le type de la chaudière
tubulaire pour locomotive perdrait son principal
avantage. « Dans les machines locomotives, dit
M. Perdonnet, le mètre carré de surface de chauffe
produit de deux à trois fois autant de vapeur que
dans les chaudières à machines uses. »

Les locomotives sont des machines à haute pres-
sion, sans condensation. C'est là une conséquence
nécessaire de ce que nous venons de dire. Il faut

LA VAPEUR SUR LES CHEMINS DE FER. 273

que la vapeur s'échappe dans Tatmosphère : elle ne
peut donc être à basse pression ; il faut qu'en s'é-
chappant, elle produise un jet ou courant; donc elle
ne peut être condensée. Le plus souvent, elle est
employée avec une tension de huit à neuf atmo-
sphères.

Mais elle fonctionne avec détente, et un méca-
nisme particulier, la coulisse de Stephenson, permet
de faire varier la détente, et en même temps rend
possible le changement de sens dans la direction du
mouvement. Une locomotive comme un bateau à
vapeur — on comprend aisément la nécessité d'une
telle manœuvre — doit pouvoir marcher en arrière
comme en avant.

Continuons notre description.

La locomotive est en réalité, au point de vue du
mécanisme moteur, formée de deux machines à
vapeur accouplées. U y a deux cylindres, munis
chacun de son piston, de son tiroir, et la tige de
chaque piston agit par l'intermédiaire d'une bielle
sur la manivelle ou sur le coude de l'essieu qui
porte la paire de roues motrices. Il y a même, dans
certains types de locomotives , quatre cylindres,
quatre machines agissant deux par deux, sur deux
essieux différents. Rien de spécial, sauf dans l'agen-
cement et les détails, ne distingue le mécanisme
moteur de celui que nous avons vu fonctionner
dans les machines fixes, terrestres ou marines. Les

îl\ LA VAPEUR.

figures montrent quelle est la disposition des cy-
lindres ordinairement placés à Tavant, tantôt ho-
rizontaux, tantôt légèrement inclinés, tantôt logés
hors du châssis qui porte chaudière et machine,
tantôt intérieurs. Ici les cylindres sont intérieurs et
horizontaux.

C'est ce que nos coupes longitudinale et transver-
sales de la locomotive laissent voir clairement. Dans
la figure 89,1a distribution et l'échappement sont
aisés à comprendre. La vapeur, qui est amenée par
le tuyau S5 jusque dans l'espace qu'on nomme boîte
à fumée, trouve là deux conduits un, qui vont, en
se contournant, aboutir aux boîtes à vapeur des
deux cylindres. Après avoir agi sur les pistons elle
traverse les tuyaux vv', et par le tuyau vertical V qui
s'ouvre à la base de la cheminée, elle s'échappe en
produisant le mugissement saccadé qu'on entend
toujours dans les locomotives en marche.

La rapidité avec laquelle ces bruits produits par
l'échappement se succèdent en pleine vitesse d'un
train indique assez combien est grand le nombre
des coups de piston dans chaque cylindre. On peut
calculer ce nombre d'aprùs la vitesse de la locomo-
tive : dans les trains rapides celte vitesse atteint 60
et même 80 kilomètres par heure. En supposant
cette distance parcourue par une locomotive à
voyageurs (système Crampton) dont la roue motrice
a 2". 30 de diamètre, ou 7". 20 de développement.

LA VAPEUR SUR LES CHEMINS DE FER. 275

on trouve qu'en une heure, la machine a fait H,1H
tours de roue, dont chacun correspond à une double
course des pistons. C'est trois doubles courses, ou
six courses simples par seconde.

On comprend avec quelle rigoureuse précision
ont dû être calculés et exécutés tous les organes,
toutes les pièces du mécanisme moteur et surtout
du mécanisme de distribution, pour qu'il ne se pro-
duise aucun dérangement par le fait de mouvements
aussi rapides.

PRINCIPAUX TYPES DE LOCOMOTIVES

Classification selon le service. — Machines à grande vitesse, à voyageurs :
type Crampton. — Machines à petite vitesse, à marchandises : type
Engerth. — Locomotives mixtes. — Machines pour fortes rampes.

Si la locomotive a un caractère spécial qui la
distingue des autres machines à vapeur, des ma-
chines fixes de l'industrie, comme des machines
mobiles de la navigation, il ne s'ensuit pas qu'elle
constitue un type unique et uniforme. C'est un
genre; mais ce genre comprend de nombreuses va-
riétés.

Ces variétés, dont je ne puis décrire ici que les
principales, ont été successivement créées pour
satisfaire aux exigences multiples et croissantes des
nouvelles voies de transport. 11 a fallu tout d'abord

270 L\ VAPEUR.

se préoccuper de deux iiécessilés, sinon opposées
absolument, du moins 1res- différentes : d'une part,
la rapidité, qualité iju'on s'est attaché k réaliser
dans les trains de voyageurs, sans dépasser toutefois
les limites delà prudence; d'autre part, la puissance
de' traction, indispensable pour les convois de
marchandises, où la masse à transporter en un seul
train importe plus que la vitesse du transport.

Sous ce rapport, les locomotives se sont donc
divisées d'abord en deux tjpes bien tranchés :

Les locomotives à voijarjeurs, uniquement destinées
au transport rapide des convois de faible masse;
service de grande vitesse ;

Les locomotives à marchaiidises, spécialement con-
sacrées à mouvoir, à une vitesse modérée, les plus
lourdes charges ; service de petite vitesse.

Tout naturellement, un troisième type intermé-
diaire entre les deux premiers, participant de leurs
qualités moyennes, a dû être créé. Ce sont :

Les locomotives mixles,, employées à traîner des
convois renfermant à la lois des voitures à voyageurs
et des wagons de marchandises ; ou encore pouvant
à volonté être affectées alternativement au service
de la grande vitesse ou au service de' la petite vi-
tesse.

En dehors de ces trois types principaux, d'autres
types de locomotives ont été construits pour «
faire à des services spéciaux. Nous allons pasëer en

LA VAPEUR SUR LES CHEMINS DE FER. ^79

revue quelques échantillons des unes et des autres*
Voici le type par excellence (fig. 91) de la machine
à voyageurs, à grande vitesse. C'est la locomotive
Crampton, caractérisée par le diamètre considérable
de ses deux roues motrices, par la faible course du
piston, deux conditions qui, jointes à une haute
puissance de vaporisation, en font le cheval de
course des voies ferrées. Depuis vingt-cinq ans bientôt
que cette excellente machine est à l'épreuve, elle
n'a pas cessé de répondre aux exigences du service.
Elle jouit d'une grande stabilité provenant de l'a-
baissement du centre de gravité général et de l'écar-
tement des essieux. D'un poids moyen de 30,000
kilogrammes, elle remorque des convois de 12 à
16 voitures pesant de 100 à 150 tonnes avec une
vitesse qui, stationnement compris, s'élève à 60 kilo-
mètres à rheure.
Une Crampton, sans son tender, coûte 65,000 fr.
Les systèmes Mac-Connel, Buddicom, Slurrock,
Stephcnson à trois cylindres, sont aussi de bonnes
machines à grande vitesse employées sur les che-
mins étrangers. Le Iroisièmecylindre de la machine
Stephenson a j^oiir objet d'obvier au mouvement de
lacet que prend la locomotive sous l'action des deux
pistons latéraux et que ressentent toutes les voitures
du train. On se rappelle que c'est aussi, en partie,
pour un motif d'équilibre que M. Dupuy de Lôme a
employé trois cylindres dans ses machines marines.

280 U TAPBUB.

Je prendrai de mftme le type Engerth comme le
plus tranché des machines locomotives à petite
vitesse destinées à remorquer de lourds çonyois.
A considérer seulement la physionomie extérieure,
et à la mettre en pandléle avec une machine
Crampton, on voit à l'instant qu'on a affaire à
une puissante machine, et que si Tune peut être
comparée à un cheval de course, l'autre le' sera
non moins légitimement à un cheval de camion
ou de halage.

La vitesse moyenne des Engerth (il y en a plusieurs
variétés) est de 24 kilomètres à Tiieure ; mais elles
remorquent des convois de 450 tonnes. Leur poids
atteint 63 tonnes, qui se répartissent en partie avec
le poids du tender sur les roues de ce dernier, mais
qui sont principalement supportées par quatre
paires de roues d'égal diamètre rendues solidaires
par des bielles d'accouplement. Contrairement au
type Crampton, les machines à marchandises de ce
type ont donc plusieurs paires de roues motrices,
de petits diamètres, et une longue course pour les
pistons de leurs cylindres. Grande longueur de la
chaudière, du corps cylindrique et des tubes, gran-
des dimensions du foyer.

Là, avec la grande surface de chauffe et la puis-
sance de vaporisation de la chaudière, est le secret
de la force de traction énorme dont est doué cef'type
remarquable.

L.\ VAPEUR SUR LES CTIEMISS DE KLIl.

2S1

Les premières En- «j.

gerth ' étaient mu- ^JP*

nies d'un système ^PMHhHBX

d'engrenage ayant BHk

pour objet 'de Icui- '"^at

permettre de gravir ^8t

les rampes du Sœm- flJjHBk

mering. ■ V-m^M
IjB type des ma- "'^S^

chines mixtes ou lo- \^M

coraotives à moyenne ■■■■4L

vitesse participe des

'ÉBÊ"-'^^

deux premiers types.

Deux paires de roues

l'-^t'Ê'^'^^^M

couplées d'un dia-

mètre qui varie en-

tre r.50 et l'.TO,

moyenne longueur

do la course du pis-

ton, poids de 25 à

50 tonnes , vitesse '^j

réglemcntaii'O de 4d j ]■

kilomètres à l'heure, ■HP

l'emorquagc de 180 r*^ JSL.jjmÉ8|IBl

à 200 tonnes , tous ^^&-

ces éléments, comme arr*"

> Ainsi nommées du nom de l'iavcnlour, ingÉnieiii' Riiii-tcl

ien,

qui les dcstinail d'aboi-d à la tractioa sur des ligiius île l

ries

rampes.

■Mi U VAl'ttU.

on voit, sont compris entre les éléinonls coi'res-
pondants des lypes extrêmes. Du reste, il ne faul
pas allaclier une valeur absolue à ces nombres
qui varient avec les variétés multiples de ce type et
des autres; il ne faut pas oublier que les diverses
lignes de chemin de fer ont a satisfaire à des
e\igence3 de Iraflc, bien différentes les unes des
autres; îi coup silr, les trains de marchandises d'une
petite ligne de troisième ordre ne ressemblent point
aux lourds convois qui sillonnent incessamment les
rails d'une ligne telle que notre ligne du Nord ou
de tel autre cliemin de ter des contrées industriel-
les, en Belgique et en Grande-Bretagne.

De là l'emploi des machines, tantùt économiques
et de faillie puissance relative, tantôt coûteuses cl
compliquées, mais possédant une force de traction
qui les rende capables de remorquer les plus lour-
des charges, par les temps de brouillard et de pluie,
et de gravir les forles rampes aujourd'hui adoptées
sur un grand nombre de voies ferrées nouvelles.

Ces dernières machines dont les figures 93 et 94
représentent des modèles sont dites locomotives de
montagnes ou ;ioi(r fortes rampes. On voit là le tender
et la macliine réunis sur six paires de roues, ac-
couplées en deux gi'oupes sur lesquels agissent
les efforts de quatre cylindres.

faudrait, pour être complet, multiplier les des-
criptions et les figures, citer les locomoltves-tender

LA VAPEUn SUR LES CUEMtSS DE FERJ 283

■ qui font le service des gares ou servent de remor-
queurs aux convois trop chargés, les locomotives de

secours expédiées sur les lignes en cas d'accident,

puis le^ types des lignes clrangcres, les locomotives

Fig, 91. — Kauhiiie teiider du Noid poi

des chemins d'Allemagne ou d'Amérique, chauffées
au bois, et auxquelles leurs avant-trains articulés,

in H V,\PEl'It,

leurs cliasse-bœufs, leurs cheminées largement
(■vastes par le liniit donnent un aspect extérieur si
original.

Mais des détails aussi complets et circonstanciés
dtpasscraieut mon cadre Cest 1 applicdtion de la
maclunc a vapeur aux \oiesfi.ML<.s qui dcMiit faire

l'objet (le ce chapitre non la description du clicmin
de fer et de son mécanisme.

Je terminerai par quelques détails sur le prix de
revient et sur h consommalioii des locomotives.
J'ai dit que le prix d'une Cramplon ctail d'environ
C5,000 franc?, sans son tender ; elle consomme de
9 à 12 kilogrammes de coke par kilomélre parcouru.
Les prix d'une machine mixte varient beaucoup,

L.\ VArEUIl Si;ii LES CHKMISS DE VER. 285

suivant le système : sur le cliemin duNord, une ma-
chine mixte {système Engerth) coûte 85,000 francs;
elle consomme de 10 à 12 kilogrammes par kilo-
mètre. Enfin le prix des machines à petite vitesse
Engerth s élève (tcnder compris) à 112,000 francs,
et leur consommation par kilomètre parcouru monte
à 20 kilogrammes de houille. Ces prix de revient
sont moins éloignés les uns des autres qu'il ne
parait au premier abord. Car en les ramenant à la
tonne des machines \ides, on trouve que le prix de
revient, de 2,200 francs environ pour les machines
Crampton, de 2,500 francs pour la machine mixte,
est de 2,430 pour l'Engerlh.

î .. .- .

■ *

III

LES VOITURES A VAKUR OU LOOOMOfltNH.IMNinÉilES

Dilflcaltés de la locomotion à Tapeur e«r les roîrtas ordmdres. •— Pre-
nxiera essais de Toitures à Tapeur. — Systèmes Loti, Larmaiyat et
Thomson. — Résultat des plus récentes expériences.

Les premières voitures à vapeur ont été conçaes
et essayées sur les routes ordinaires, avant Finven-

tien des chemins de fer. On a vu qu'elles n'ont pu
réussir.

Or les raisons de ces insuccès étaient multiples :
les unes provenaient de Timperfection relative des
machines à vapeur employées à cet .usage, et aussi
des organes du mouvement ; les autres résidaient
dans la nature même de la voie sur laquelle les
voitures devaient se mouvoir.

Nous venons de voir par quelle suite de perfec-
tionnements ces difficultés ont été successivement
vaincues ; mais on doit avouer que la question du
mouvement des voitures à vapeur sur les routes a

LES VOITURES A VAPEUR. 287

été non pas résolue, mais tournée par l'application
des locomotives à la traction sur chemin de fer.
Aussi depuis quelques années, songe-t-on à repren-
dre le problème primitif, et à faire circuler la loco-
motive ou une machine à vapeur analogue, non plus
sur les voies munies dé rails métalliques, mais sur
les routes ordinaires sans aucun support fixe pour
les roues motrices de la machine.

Là git la difficulté. La puissance d'une locomotive
se résume en quelque sorte dans son poids, bien
qu'il soit erroné de croire à la nécessité d'augmen-
ter le poids pour accroître Tadhérence. Les roues,
les roues motrices surtout supportent ce poids tou-
jours considérable et s'en déchargent sur la route
môme, aux points où elles se trouvent en contact
avec celle-ci. Or, quelque bien pierréeet entretenue
que soit la route, le sol 'enfonce sous la pression,
des ornières se creusent et au bout de peu de temps
les machines restent en route.

Malgré d'ingénieuses et nombreuses tentatives,
c'est ce qui est arrivé à la plupart des voitures à va-
peur ou locomotives routières, jusqu'à ces dernières
années du moins. Je me bornerai donc à quelques
détails sur les systèmes qui ont fonctionné de la fa-
çon la plus satisfaisante, qui ont approché le plus
près de la solution industrielle et pratique.

A Londres, en 1862, on a employé des locomoti-
ves du système Bray pour remorquer sur des routes

nu LA VlPEUll,

ordinaires , i])acadaiiiitiLH;s ou pavées, de loui'ds fi
deaiix, des liucs ou Iraius chargfe de masses trop
lourdes pour ùlrenûses en inouveineiit par desche- ,
vaux.

En 1 80i, on fil à Nantes des expériences avec une
locomotive routière construite par un de nos habiles

mécaniciens, M. Lotz. Au mois d'aoïjt de l'année
suivante, ces expériences furent reprises à Paris et
donnèrent des résullafs intéressants. En voici la
description, que nous empruntons au Diclionnaire
des sciences mathématiques appliquées de M. Sonnet ;
«La macliine de M. Lotz est de S chevaux-vapeur.
Elle porte avec elle son tender. La chaudière est
niontce sur quatre roues; le train de devant est i
mobile autour d'une cheville-ouvriéie, comme dans ,

LES VOITURES A VAPEUR. 289

les voilures ordinaires. Tout le mécanisme est placé
au-dessus de la chaudière et parfaitement visible.
L'arbre moteur transmet le mouvement à l'une des
roues de derrière par l'intermédiaire d'une chaîne
sansfm, engrenant avec une roue verticale solidaire
avec l'essieu. La bande des roues de derrière a O'^.SO
de largeur; le constructeur a ainsi évité les ornières.
Les roues sont montées sur ressorts, ce qui évite les
secousses brusques capables de fausser les bielles.
Un homme assis sur le devant de la locomotive ma-
nœuvre les roues de devant et fait tourner le véhicule
avec la plus grande facilité à Taide d'une petite roue
verticale analogue à celle d<mt se sertie timonier à
bord des navires. »

A^ec une chai^ de S à 6 lomiés, la vitesse de la
locomotive Lot2 atteignait 16 kilomètres à l'heure
sur une route en bon état d'entretien ; elle remor-
quait de 12 à 15 tonnes avec une vitesse de 6 ki-
lomètres, gravissant des pentes qui variaient de
Or7àO'".13.

Un des inconvénients de ce mode de transport,
ce sont les variations considérables des efforts à
exercer par des moteurs dont la force doit être sen-
siblement constante. La locomotive routière Larman-
jat répond à cette difficulté. Aux roues motrices de
grand diamètre^ marchant avec une vitesse de 16
kilomètres par exemple, on peut substituer rapide-

•

ment deux roues de plus petit diamètre, solidaires

nutMplaoarra-devint 4«lan«*alnf*6Mt^Br
le m1 u noyea de luget fMtiM; kepf liraliM .

dn ■>fft««»«ma ta la ImMo «iw » ^l^ll^■■^■ aotAit

•budenaer ce sfstàBa. La -w^Hmb fimy anit
adapte de» nwiei eo for de griaifffidimfweii, w-
Ûesde griffes Jaubile» à Ii2ur circaiiférence, mais
il vésHlIail de là uiie dùtciioraliuii rapide des
roules.

Pour résoudre ie iiii^uio problème, uu coustrac-
leur d'£diiiib«iu|;, iV. rhouison, a iniagiaé de
ginûrleajuiteedea loues inotrices de sa machine
de fawdes de caoutchouc vulcanisé qui ont une
épusseur de O'.ISS, mu- «ute iu-gtHu- «fe ià'\5ti.

< Ce» baades supportent parfiut^eot le ptùds
de la machine \ el roalent sur les routes or£-
naires saus écraser les pierres qui se trMiwatàla
surface. Grâce a l'élasticité du caoutchouc, le con-
tact entre la jante et le sol n'a plus lieu suivant
une génératrice, mais suivant une surrace sur
laquelle la pression se trouve répartie. Les roues
ne s'enfoncent plus alors dans le sol, et même, si
l'on fait circuler la loconrotive sur une route nou-
vellement chaînée, elle passera sur les pierres
fraîchement cassées sans que le bandage soit coupé
ni détérioré. La force employée pour faire marcher

' Article de U. Sauvée dum les Atatala indiatrieilet, eicellente
revue â laquelle nous empruntons le drsàa de la locomotive rou-
.tière Thomson.

I' ;l

LES VOITURES A VAPEUR. 295

une locomotive de ce genre sera donc de beaucoup
inférieure à celle nécessaire pour une machine à
bandages lisses en fer, car, dans ce dernier cas, la
roue écrase le ballast et occasionne une perte de
force notable. »

Une locomotive i\e ce modèle a pu circuler dans
une prairie sans laisser de fortes traces de son pas-
sage. Sur une route horizontale, elle peut remor-
quer 30 tonnes avec une vitesse variant de 4 à
10 kilomètres à Theure. Sa force effective est de
16 à 18 chevaux. En Angleterre, on en emploie
plusieurs au transport du charbon de la mine aux
usines voisines; à Edimbourg, M. Thomson a ap-
pliqué sa locomotive à la traction des omnibus. Des
essais, enfin, ont dû en être faits aux Indes, par
l'administration postale, pour le transport de ses
dépêches dans la province du Punjaub, entre les
villes de Loodlana, Ferozepore et Lahore.

Le dessin que nous donnons ici, de la locomotive
routière Thomson, suffira pour faire comprendre la
disposition générale des organes. On voit que la ma-
chine à vapeur est une machine à cylindre horizon-
tal C, communiquant le mouvement par une bielle
à un arbre moteur doublement coudé, muni d'un
pignon en rapport avec une roue d'engrenage calée
sur la roue motrice. Grâce à cette disposition, le
mouvement est donné à l'essieu R des roues motrices
de» la voiture avec une vitesse qui, pour une même

im LA YAPËUH.

vitesse des pistons, dépend des nombi^es de dents de
ia roue et du pignon. Mais Tarbre moteur est muni
d'un second pignon qui engrène avec une seconde
roue calée elle-même sur un autre arbre moteur
parallèle au premier, et ce dernier par un troisième
pignon communique son mouvement à la promise
roue d'engrenage. 11 est bien entendu que ces deux
systèmes fonctionnent isolément : le conducteur
passe à volonté de Tim à Tautre à Taide de leviers
de manœuvre à sa portée L. 11 peut ainsi faire varier,
pour une môme action de la vapeur, la vitesse des
roues motrices dans un rapport qui varie du simple
au double (plus exactement de 16 à 59).

Le problème mécanique de la locomotion à va-
peur sur les routes ordinaires peut être, comme
on le voit, considéré comme résolu. Cela veut-il dire
que l'emploi des locomotives routières se généi^-
liscra promptement? Il est diiïieile de répondre à
celte question, car, à coté du point de vue tech-
nique, il y a le point de vue industriel et commer-
cial. 11 faut que ce mode de transport soit réelle-
ment économique, et cela dépend évidemment d'une
foule de circonstances étrangères à la pure méca-
nique. Dans les grandes villes comme Paris,
Londres, où les besoins de la circulation sont si
continus et si pressants, les locomotives routières
pourront être utilement employées, si Ton ima-
gine des moyens qui rendent cet emploi prudent^

LES VOITURES A VAPEUR. 297

si Ton pare aux dangers que la rencontre fréquente
des voitures et des piétons multiplierait à chaque
instant. 11 est probable que ce mode de locomotion
sera essayé, et peut-être définitivement adopté, sur
quelques-unes des grandes voies projetées par
Tédilité parisienne sous le nom de tramways.
On dit que des essais de halage sur les canaux
par la vapeur ont été faits : c'est là^ ce me sem-
ble, un intelligent emploi des locomotives rou-
tières. Mais il n'est pas impossible qu'il y ait avan-
tage à user de ce mode de transport pour les voya-
geurs et surtout pour les marchandises, sur les
routes solidement entretenues et où les rampes, les
pentes, les coudes trop brusques ne se présentent
pas, ou du moins se présentent rarement.

motrieet^dles tout ibtalmiieiit Bid^[MiidÉiile& dô
méoanitmd et n'ont mi*iiii ohiet : mdrefadle le
traoeport de k neehine met lee^rmftes au à fnmra
lesctuanpe* A Vaide dTsa ira de«i câieviux eflelès
au limon, c'est la chose du monde la plus Simple»

Cest aiqattid'liui ua moteur umteredlemmt
aDplejé. Dana Tagrieultiire» dmm lek eonstraidimia
iodustrtdlee» les locomcMles servent ft une fiiiite
d'usages et remplaçât avec aTsntage les sàotenr»
animés.

Dans les ateliers de maçonnerie d'une eertaâie
impmrtaifeet ce sont des locomebiles qu'on en^ilmtri '
à hisser les matériaux, elles donnent le mouv^^taent
aud monte^charges ; elles font tourner les moulins^
h broyer, à fabriquer le mortier ; elles sont siibsti^
tiièes aux ouvriers qui soulèvent les moutons des
sonnettes ou qui manœuvrent les grues. Les grues
à vapeur mues par des loeomobiles se voient
fréquemment aujourd'hui dans nos ports marchands
ou militaires.

On emploie les loeomobiles au mouvement des
pompes établies provisoirement pour Tépuisement
des terrains de construction. Nous en avons vu une
fonctionner devant le Louvre, pendant le siège de
Paris : elle faisait mouvoir une pompe qui versait
Feau de la Seine dans des réservoirs établis le long
des quais.

En agriculture, c'est le moteur adopté aujourd'hui

IK VAPEUR DANS L'iGRIClLTUItE. 301

dans tous les cas où s'introduit l'usage de l'action
de la vapeur. Ainsi dans les opérations agricoles
proprement dites, notammentle labourage, c'est une
locomobilc qui, installée à l'une des extrémités de
la pièce de terre, communique le mouvement aux
engins qui portant les socs de charrue. De même,
dans les opérations d'industrie agricole, qui ont

Fie. i|0. — Labourage i vupeiir.

pour objetles produits, leur manutenUou, transfor-
mation, etc., machines à battre, hache-paille,
concasseurs, pressoirs , coupe-racines. Partout où
l'on agit sur de grandes masses, il peut y avoir et
il y a, en effet, avantage k substituer ans moteurs
animés ordinaires, aux hommes et aux animaux
le moteur par excellence, la vapeur.

Les locomobiles sont des machines qui ont reçu
suivant leur destination et l'inspiration des CMi-

302 LA VAPEtlIl.

structcurs, dus l'onncs eslrômeinent variées.
La tiliiiudiêre csl, comme dans la locomotive, une
ctiaudiùie luliulairc: composée d'un (oyer A situé ù
l'arriére el du corps cylindrique BB, qui renferme
les tubes. La puissance des locomobiles est faible :

on en construit de un et deux chevaux jusqu'à huit
chevaux. Il n'y a donc pas nécessité d'une aussi
grande surface de chauffe que dans les locomotives t
aussi les tubes sont-ils plus gros et moins nom-
breux.

LA VAPEUR DANS L'AGRICULTURE. 305

La machine est à haute pression et sans conden-
sation, la vapeur s'échappant dans la cheminée
pour produire le tirage. Le tirage ne doit jamais être
assez activé pour attirer hors du foyer des escar-
billes enflammées, toutes les fois du moins que la
locomobile est employée dans le voisinage de ma-
tières inflammables, ce qui arrive souvent en agri-
culture ; il y aurait, sans cela danger d'incendie.

Dans la locomobile que représente la figure 101,
le cylindre est horizontal et placé au-dessus de la
chaudière. La lige du piston guidée par une glissière
met en mouvement la bielle K, qui s'articule à la
manivelle de Tarbre moteur et du volant. La légende
donne l'indication des organes ordhi aires de la ma-
chine qui n'ont rien ici de particulier.

Les loconiobiles sont des machines peu écono-
miques : elles consomment de 5 à 6 kilogrammes
de houille par heure et par force de cheval. Nous
avons dit qu'elles sont légères, et, en effet le poids
d'une machine de 4 à 5 chevaux ne dépasse guère
2 tonnes.

la simplicité dans la construction est une de
leurs qualités ; il faut qu'elles soient d'une ma-
nœuvre, d'une surveillance aisée, que les pièces en
soient très-solides. En agriculture, où les hommes
capables de conduire une machine à vapeur sont
rares encore, ces conditions sont nécessaires, sans
quoi les accidents seraient 5 craindre. D'ailleurs,

Im ri^mlions, mm-tOÊtemoA o i# wifl e it , mm
l»éàiidicMMw par teftpTttB dalampaywoesriy- .
ntùms ne nunqueniMt pis d'oitrateer. fiam les
TÏUesi dans les oeBtmilidDMiieUelAuulesusÙMS,
ces considèntîoiis n'oat pM la même yùeàr.

LA VAPEUR DANS L'INDUSTRIE MANUFACTURIÈRE

Applications diverses de la vapeur. — Épuisement des mines. -- Pompes
pour l'alimentation des réservoirs et la distribution de l'eau dans les
villes : nouvelles pompes à feu de Chaillot. — Travaux de dessèche-
ment des marais et des lacs ; la mer de Harlem. — Dragage à vapeur
au canal de Suez. — Grues, monte-charges et sonnettes à vapeur. — Le
bac de la Clyde. — Pompes à incendie à vapeur.

Nous n'avons guère jusqu'ici considéré la ma-
chine à vapeur qu'en elle-même; nous en avons
décrit les organes, les mécanismes divers et leurs
fonctions spéciales : nous l'avons vue, sinon au
repos, du moins, se mouvant à vide, sauf dans la
navigation, où elle emporte avec la rapidité 4u
vent les plus gigantesques vaisseaux, dans les che-
mins de fer, où la locomotive entraîne les masses
des trains à la vitesse de 60 et 80 kilomètres à
l'heure.

Mais le lecteur n'aurait qu'une faible idée de
l'immense développement qu'ont pris, dans le

r>l.6 LA VAPEIR.-

monde enlier, les moteurs à vapeur, si nous n'en-
trions dnns quelques détails sur les applications
elles-mêmes, si multiples, si variées, dont Tindus-
trie manufacturière s'est progressivement enrichie
depuis un siècle et qui s'accroissent pour ainsi
dire tous les jours. Il faut que nous montrions la
machine à vapeur à l'œuvre dans toutes les branches
de la production humaine.

On a vu que les premières macliincs à vapeur,
les machines atmosphériques doKewcomen étaient
exclusivement employées à faire mouvoir des
pompes : il s'agissait tle répuisement des eaux des
mines dans le pays de Cornouailles. Cet usage s'est
répandu d'Angleterre sur le continent el dans tous
les pays de mine. Seulement les machines installées
aujourd'hui dans les puits ne sont plus, sauf de
rares exceptions, les vieilles machines primitives.
Ce soni, comme on peut le voir dans le dessin de la
ligure 102 des engins colossaux aussi remarquables
par leur puissance que par la perfection de leurs
organes et le fini du travail des pièces qui les com-
posent.

Parmi les premières machines à vapeur établies
en France, nous devons citer les fameuses pompes
à feu de Chaillot, que les frères Pèrier ont fait éta-
blir en 1782, sur les Lords de la Seine, puis celles
du Gros-Caillou qui datent delà même époque et
ont été installées pour le même objet : puiser les

f,,i'

■i

LA VAPEUR DANS L'INDUSTRIE MANUFACTURIÈRE. 3o9

eaux de la Seine et en remplir les réservoirs d'où
ces eaux étaient distribuées dans divers quartiers
de Paris. Il n'y a guère qu'une vingtaine d'années
qu'elles ont été supprimées et remplacées par des
machines d'une plus grande puissance, les unes à
Chaillot même, les autres en amont du pont d'Ans-
terlitz.

La nouvelle pompe à feu de Chaillot, que la figure
i05 représente en coupe et en élévation, est une ma-
chine à vapeur à simple effet ^

A Saint-Maur sont pareillement installées des
machines à vapeur, de la force totale de 400 che-
vaux, qui élèvent les eaux de la Marne dans le ré-
servoir delMénilmonlant. Une autre petite machine
à vapeur prend là une partie de ces eaux et les re-
foule jusqu'au sommet du plateau de Belleville.

Comme machines d'épuisement, les machines
à vapeur ont rendu de grands services, dans les im-
menses travaux de dessèchement entrepris par la
Hollande. C'étaient les moulins à vent qui avaient
d'abord commencé cette grande œuvre, bientôt la
vapeur a été préférée pour sa puissance et la régu-
larité de son travail. 11 s'agissait de dessécher le lac
de Harlem dont les eaux envahissantes finissaient
par menacer jusqu'à la ville d'Amsterdam. 700 mil-
lions de mètres cubes ne sont pas une petite masse;

* Voy. ï Hydraulique, par M. Marzy, Bibliothèque des mer-
veilles.

510 LA VAl'KUO.

aussi trois machiues ù vapeur fureat installées sur
les bords du lac, i'aisauL mouvoir cnfiemble diK-neuf
pompes doj&l cliaciuie enlevait 47,000 mètres cnbes
ou vingl-qualrc heures. Eiiciaqans, et pouruMdft-
peuse lolule de lOiuillionsde fraocs, Uarlend-aieer
avait disparu. <( Aujourd'hui, dit M. ilany, oo peut
pai'courir eu voiture le fond* de ce lac traiisfonDè
eu prairies, au uiilicu desquelles on voit s'élever
les feruies et les clochers destinés a former de nou-
veaux villages. » 18,UU0 hectai'es ont été ainsi oon-
quis sur les eaux et rendus à Tagriculture.

Le lac de Zuid-Plus u été desséché de la môme ma-
niùi-e; d'autres travaux sont en cours d'éxecution,
et on ne parie de rien moins que de conquérir sur
la mer la vaste élendue du Zuidenée. Prés de 300
millions d'Iieclares à dessécher, tel est le travail
qu'il s'agit de (leinander à la vapeur et dont la dé-
pense est évaluée à !2'20 millions de francs.

« En Angleterre, les dessèchements au moyen
de machines à \ypeur s'elïectuent, depuis quelques
années, sur une vaste échelle, et sont devenues une
des opérations les plus communes de l'agriculture.
Dans le Lincolnsliire, les machines à vapeur sont
au nombre de qualre-vingt-dix environ, dont la
îorce varie de 15 à 80 chevaux. Elles font en général,
mouvoir des écopes. L'étendue des surfaces dessé-
chées dépasse 90,000 hectares. » {Hydraulique, de
Marzv )

su Là VAnOR.

déblais k une gnuule distance, épargnant ainsi le
transport des matières et évitant les dépôts d*ilBe
trop grande hauteur. « Deni hommes safBsaient i
la rigueur pour diriger ee rapide opérateur ^i£, ea
dix heures, nedonnaitpas moins de 1^800 ttifilM
ncubes de déblais, c'est-4-dinB deux cents fois le tra-
vail de l'ouvrier le plus habile. •

Le plus souvent dans les travaux qui ne aont que
temporaires» comme ceux qii'on vient de citer, eu
dans les constructions, les appareils mus par la ta-
peur ne nécessitent point l'établissement de inadii-
nes fixes, i moins que, comme dans les opérations
de dessèchement^ il's*agisse de plusieurs années
d'un travail continu et sur place.

Ce sont les locomobiles qu'on emploie surtout.
On en peut voir ici plusieurs exemptes. Lès grues
dont on se sert dans les ports maritimes (fig. 105)
ont pour moteur une locomobile adjointe à Tappa-
reil; c'est le cas aussi i)our les monte-charges, qu'on
emploie maintenant dans un grand nombre de con-
structions, et qui seiTcntà porter les matériaux à
la hauteur où ils doivent être mis en œuvre par les
constructeurs, maçons, charpentiers, etc. C'est le
môme moleui; qu'on emploie dans les fondations
sur pilotis pour les sonnetles, dont le moulotij au
lieu d'ùtre élevé à force de bras, comme dans les
sonnettes ordinaires, est soulevé par la force de la
vapeur.

3IH lA VAPEVR.

LA VJ^IUB DAHS LA CRAMOK INOUSTMIE

Faluiiation fin fi^r; top^'o dc^s ^TOs<ies pwVt»?. — Le inartpau pilon. — Les
iiiniiiiiies outils. — Li raiiear dxns 1<^ filatures et dnns l'industrie da
H'isa},'!'. — Iimin'us»» (It'Vt'Ioppomont do ces inihi^trie.*;, dopiiis l'iiitro-
iliirlirtii «le la inat'liine A rapenr.

Quand on passe en revue les innombrables appli-
cations de la vajpeur aux traTaux industriels, on est
amené à h^ ranger en deux ou trois catégories, selMi
lanalui'C du service qu'on demande au merveilleux;
puissant et docile agent. C'est toujours, à la vérité,
du mouvement qu'il est appelé à produire, mais
sous deux formes différentes ; tantôt c'est la force,
c'esirénorgio de leffort, et la vitesse est sacrifiée;
tantôt c'est, au contraire, la vitesse qu'on tient à ob-
l(Miij* ; mais îdors, |x>ur une machino do puissance
(l()iiM(\\ c'est toujours aux dcix'us de la force. P]n
dehors de ces deux extrùnies qu'on pourrait reprtv
seuter, crnu côté, par les ninchiiies d'épuisement
des mines, de l'autre par les locomotives à grande
vitesse, se rangeraient toutes les applications do la
vapeur où la régularité du mouvement, la conti-
nuité doivent cire les conditions dominantes.

Suivons cet ordre dans notre examen des appli-
cations de la machine à vapeur.

Mais auparavant parlons du marteau-pilon à va-
peur, cet outil d'une si grande puissance qui, iu-

LA VAPEUll DANS LTSDUSTtlIE MVM'FVCTUHIÊRE

venlèvers I84I
par le direc

leur des foi
ges du Creuzot
M. Bourdon
tant contnbu
à développer 1 1
fabricaliofi du
fer, cette ma
tière première
de la inLcaiit
que et de 1 m
dustric moder-
ne. Ces gigan-
tesques mar-
teaux, qu'em-
ploient toutes
les mines où le
fer et l'acier
sont forgés en
pièces de gran-
des masses, ne
reçoit pas son

■ Va ingénieur
anglais, M. Nssmith,
a suivi do près noire
WnpalHolc , mais,
d'après Poncelel ,
c'est bien i Goufdon
igue revient la prio-
rité.

ai'J LA V.VPEL*lt.

mouvement de la macLine à vapeur; mais c'est la
vapeur qui, directement, l'élève ou l'abaisse entre
les deux énormes montants de fonte qui lui sci-
veut de guide daos ses allées el venues.

■

\ "^"^^^"^

!j| _ ^

i _. 1K. : ' 1

^^BKBU^^^^^SÊÊÊé

^^^BV^^^^^^^S^^^^^^B i

Fig, 107, — liât il ïU|ieur de Lu Clvdr;.

La iigure 109 monire comment foiictioniie le
marleau à pilon.

C'est un mouton en fonte dont le poids atteint
jusqu'à 15,000 kilogrammes, se mouvant entre deux
montants ou glissières, suspendus à la Ibrle tige du
jiistan d'un cylindre où la \apeur peut pénétrera
volonté. Celle-ci anive par le tuyau V et de là par
I^Mije lumiiVe pratiquée au bas du corps de pompe

\A VAPEUR DAiSS L'ISMSTRIE HA51IFACTURIÈRE. 323

SOUS le pislon qui esl alors chassé de bas en haut par
la force élastique du fluide. A l'aide d'un levier L,
on agit sur mie tige T qui abaisse un tiroir latéral,
et la vapeur s'échappe par une ebeminée U E dans

l'air. La vapeur agit ici par simple effet; mais on
construit des maTteaux-pilons où elle sert à la fois
à soulever l'énorme masse et à la précipiter dans sa
chule. Voici sur l'un de ces engins quelques détails
que nous empruntons à l'ouvrage les Grandes usines,
de M. Turgan:

381 U TiPECR.

■ La compagnie australienne du cheroîn de fer
Victoria a commandé un énorme marteau-pilon à
vapeur, qui aélé conslrnit dans l'usine de Kirkstall,
à Leeds (Angleterre). Ce marteau est à double ou à

cjlindre d'ui

simple efTet ; ainsi la vapeur agit dans les deux
sens, c'est-à-dire qu'elle peut alternativement sou-
lever le marteau et arriver en dessus pour précipiter
sa chute et augmenter par conséquent l'action de
la pesanteur. Cette disposition, qui permet en même

Tig. 110. — Vue d'emeinble d'un marteau-pi Ion.

r.\ VAPEUR DANS L'INDUSTRIE MANUFACTURIÈRE. 327

temps de multiplier le nombre de coups dans un
temps donné est surtout très-avantageux pour for-
ger des pièces de grandes dimensions ; on peut,
en effet, gi'ùce à elle, opérer le travail en une seule
chaude, et on économise, de cette manière, du
temps, du combustible et du métal.

« L'effet de cet engin puissant est égal 5 celui que
produirait le poids de 16,000 kilog. frappant qua-
rante coups par minute. L'action alternative du dou-
ble et du simple effet peut être obtenue instanta-
nément. A l'aide d'un tiroir convenablement disposé,
on peut également changer en un instant la chute
et la force du coup. On sait que, pour tous les mar-
teaux qui agissent par la gravité, le travail méca-
nique produit est représenté par le poids de la masse
multiplié par la hauteur de la chute. Par conséquent,
plus cette hauteur est grande, plus l'action est con-
sidérable, mais aussi plus lent est le travail. Avec
le marteau à double effet dont il s'agit, la force du
coup peut être triplée et la vitesse doublée en même
temps. La vapeur qui fait mouvoir le marteau est
obtenue avec la chaleur perdue du foyer où on
chauffe le fer à marteler. Le poids de tout l'appareil,
comprenant la masse du marteau, l'enclume, le
billot, le cylindre à vapeur, etc., est d'environ
100,000 kilog. »

Le marteau-pilon est , pour ainsi dire, une machine
à vapeur spéciale, où la force est directement em-

3« LA ÏAl'tUti.

plojéc à protluice le mouveiuenl de l'oulil. DansJfô
gi'undos usines, fiibriqui-s de mailiines, forges, sd^
ries niècaiiiqucs, ce sont le plus souvent les ma-
cfiines lises, ({uclquclois des locotnobiles, qui don-
nent et disti'ibucntparloul, par l'intermédiaire d'en-
grenages, de courroies, le mouveuicnl îi lous les
ateliers : raLotage, alésage, morlaisage, Torage, ta-
raudage, polissagedes pièces métalliques, toutrcfûît
son impulsion de la vapeur, et Ton ne sait lequel
on doit admirer le plus dans ces Iravaux formidables,
de la puissance de l'engin, ou de sa docilité â at
plier aux usages les plus divers.

N'est-ce pas quelque chose de merveilleux qufr
de voir ces macliines-outils travailler l'acier et leftr
avec la môme aisance que le bois sous la maindfr
l'ouvrier menuisier, charpentier ou charron ; c^
cisailles, découper le fer brut, (ailler les épaissqft-
leuilles de tôle, comme le ciseau du tailleur fait âfr
l'étoffe la plus souple? « Autrefois, on grattait 1
[icine le fer, aujourd'hui, on le rabote comme du.
bois, on le découpe et on le perce comme du carloo.
Certaines machines-outils d'indret sont assez solider '
ment établies pour pouvoir enlever un copeau <fe' I
40 raillini. sur une longueur de 11 m.; le charip^.'' '
mobile qui porte le burin pèse à lui seul 14 tonn^
Parmi les mac'.iines les plus curieuses d'indret non» '
devons signaler un tour de Mazeline, destiné à ra-
boter circulaireuienl les arbres coudés. Sou buria

^ lioter cir

LA VAPEUR DANS L'INDUSTRIE MANUFACTURIÈRE. 331

est porté par un disque tournant dans un cadre ; la
pièce que l'on travaille traverse ce disque et avance
sur un chariot pour présenter successivement à
l'outil tous les points qui doivent être atteints. On
remarque également un tour en l'air de M. Calla,
dont le plateau mesure 5 m. de diamètre, des bancs
à aléser, à percer, à planer le fer, la fonle et le
bronze par tous les moyens connus K »

Si je voulais énumérer et décrire, même som-
mairement, tous les usages de la machine à vapeur
dans rindustrie moderne, ce n'est point un chapitre,
mais un livre, et un gros livre, qu'il faudrait écrire.
Je la trouverais dans les hauts fourneaux, où des
machines horizontales fonctionnent comme souf-
fleries pour activer et entretenir les feux ; dans
les tailleries de diamants, où la vapeur imprime
aux meules la prodigieuse vitesse de 2,500 tours à
la minute ; dans les brasseries, où elle met en mou-
vement les pompes qui servent au transvasement
des masses liquides ; dans les papeteries, où elle
fait fonctionner les machines laveuses et blanchis-
seuses du papier; dans les tuileries, dans les fabri-
ques de literies, de pianos, où elle scie le bois, le
découpe en arabesques de toutes formes ; dans les
fabriques d'orfèvrerie, à la Monnaie, où les presses
d'Uhlhorn, perfectionnées par Thonnelier et mues par

* Turgan, Grandes usines de France.

332 LA VAPEVn.

la vapeur, frappent jusqu'à 2,400 pièces à l'heurfi;
dans les fabriques de tabac, de chocolat, et enlin,
flans cent autres opérations industrielles qui out
besoin d'un moteur puissant, régulier, rapide, coo-
tiou-

Mais il est deux grandes industries où la vapeur
joue un rôle d'une importance immense ; dans les
fabriques de lissu, les filatures, ces pourvoyeuses
de vêlements du genre humain tout entier ; puis
dans l'imprimerie typographique el lithographique,
qui nous donne l'aliment intellectuel sous sa forme
la plus assimilable, le livre cl le dessin.

Ici, je ne puis entrer dans les détails lecliniques,
ce serait d'ailleurs sortir du sujet. Mais quelques
données de statistique comparée montreront quels
services a rendus, el rend tous les jours la vapeur à
la production, dans ces deux branches de l'industrie
contemporaine, 11 est vrai de dire que ce n'est pas
le moteur seul qui a contribué à leur développe-
ment. L'invention de métiers nouveaux, de méca-
nismes sans cesse perfectionnés pour les opérations
si délicates et si compliquées de la filature et de la
fabrication des tissus, a été, sur ce point au moins,
aussi favorable que l'application de la vapeur.

Voici ce que dit Ji cet égard M. F, Passy, dans une
de ses conférences sur les machines :

« Qu'était-ce, il y a quelques siècles, que le coton ?
La matière première des mèches à chandelle. Quel-

m La m;

U VAPEUR DANS L'INDUSTRIE MANUFACTURIÈRE. 333

ques balles, importées accessoirement par les Véni-
tiens et les Génois, suffisaient à cet usage. Plus tard,
vers 1430, on eut l'idée d'employer cette substance
à la confection d'étoffes grossières, dans le genre
des fulaines flamandes, et quelques armateurs de
Bristol et de Londres commencèrent à l'envoyer
chercher directement dans le Levant. Jusqu'au der-
nier tiers du siècle dernier, cependant, époque de
l'apparition des grandes inventions d'Ilargreaves et
d'Arkwright, ce n'était, en Angleterre même, qu'une
industrie de peu d'importance, à laquelle suffisaient,
tant pour la filature que pour le tissage, 7 à 8,000 ou-
vriers à peine. En 1773 encore, quoique la fileuse
mécanique d'Ilargreaves, la Spmiing jenny, datât
de quelques années déjà, la trame seule était en
coton, faute de fils convenables pour la chaîne, qui
se faisait en fils d'Allemagne ou d'Islande. Ces fils,
d'une force et d'une torsion que ne pouvait procurer
la fileuse d'Hargreaves, n'ont été qu'alors obtenus
en coton par le métier continu spmiing frame, et ce.
n'est qu'en 1779 que ce qu'on a nommé la muU
jenny a sérieusement commencé l'ère de la fabri-
cation mécanique. L'usage de la vapeur ne s'est in-
troduit que vers i 820 ; le tissage à la main n'a déci-
dément cédé la place que quinze ans plus tard ; et
ce n'est que plus récemment encorfe que le mé-
tier renvideur, le métier à la Jacquart et la pei-
gneuse d'Heillmann sont venus apporter à l'indus-

331 U Ï.VI'ELIl.

Ilic unglilisc ses derniers lïlémenls de puissance.
« Or écoulez quelques-uns des cliil'fres de la pro-
duclioii et du Iravail à ces diverses époques. Dés
1787, moins de vingt ans après le début des ma-
chines, unecnqufïle se fait. Au lieu dos 2, 700 tisseurs
et des 5,200 fileurs de l'époque du petit rouet,
elle accuse 247,000 tisseurs et 500,000 fileurs :
352,000 ouvriers au lieu de 7,900! Qui avait lait
surgir celle armée do travailleurs, sinon la inéea-
nique qui Faisait appel à ses bras ? Sans être aussi
rapide, le mouvement ne s'est pas arrêté depuis;
et, en 1861, le personnel de la grande industrie, à
lui seul, dans les 2,715 fabriques du Royaume-Uni,
comprenait plus de 400,000 individus. 11 dépassait
800,000 selon M. Daines, avec les industries laté-
rales, telles que le tulle, l'impression sur étoffes,
la bonneterie, etc. Et pour avoir le total des per-
sonnes directement ou indirectement occupées par la
manufacture ( transport, bâtiments, maciiines, etc.),
il fallait aller au chifi"i-e énorme de 2 millions, soit
le quatorzième de la population totale ! 11 ne fallait
pas moins, en effet, pour construire, pour placer,
pour alimenter et pour diriger les 5i7,000 métiers,
mi^ en mouvement par plus de 265,000 chevaux de
vapeur, et par prés de 10,000 chevaux hydrauliques,
entre lesquels se rôpartissait cette production ; et
l'accroissement de la force motrice, quoique beau-
^Wup plus rapide que celui du personnel, n'avait

LA VAPEUR DANS L'INDUSTRIE MANUFACTURIÈRE. 335

cessé de provoquer raccroissement de celui-ci. »
En prenant l'ensemble des induslries de filature
et de tissage (il ne s'agit plus haut que du coton)
c'est 720,000 , métiers, 36 millions de broches,
400,000 chevaux-vapeurs ou hydrauliques. Et
puisque nous en sommes à cette question de l'ac-
croissement de travail produit par les machines,
disons tout de suite que, d'après un ingénieur an-
glais, M. Feyburn, le nombre total des chevaux-
vapeurs employés en Angleterre atteint le chiffre
énorme de 3,650,000, équivalant au travail de 76
millions d'ouvriers.

On voit quelle part la vapeur a dans ce dévelop-
pement industriel, et en particulier dans celui do
l'industrie des tissus. Cette part n'est pas moindre
proportionnellement dans les centres industriels de
France, d'Allemagne, des États-Unis, du monde en-
tier; car partout où une industrie se développe ou
se crée, c'est à la machine à vapeur, presque tou-
jours, qu'on fait appel. C'est l'auxiliaire le plus
puissant, le plus universel du travail manufac-
turier.

Quelques mois niainlonanl de l'application delà
vapcnr à l'imprimerie.

C'est en novembre 1814, au moyen d'une presse
invenlucpar F. Kœnig, qu'eurent lieu les premiers
tirages de feuilles imprimées par la vapeur. Le
journal anglais le Times avait eu l'honneur et le
profit de ce premier essai, qui permit d'obtenir
1,000 exemplaires à l'heure. A'oicî ce que dit M, A,F-
Didot de cette application dans son Essai sur la
tyiwjraplM -.

« Dans cette machine, la /orme ou châssis conte-
nant les types, passe horizontalement par un mou-
vement de \a-el-vient sous le cylindre d'impres-
sion sur lequel la feuille de papier est enroulée et
retenue par des cordons. Dans l'origine , l'encre,
chassée par un piston de la boîte cylindrique placée
au sommet, tombait régulièrement 'sur deux rou-
leaux de fer qui la communiquaient à une série
d'autres rouleaux, dont les deux derniers en cuir
l'appliquaient sur les caractères. Une importante
amélioration fut le remplacement du cuir, dont les

LA V\[>Elll ItASS i'ISDUSTlUB MAHCFACTDniÈllK. 57)7
rouleaux étaient d'abord recouverts, par uni; coui-
position de colle forte et de mélasse, formant une
substance élastique trcs-favorablo àl'impression des
caractères. La prise d'encre et sa distribution furent
postérieurement améliorées. Ënûn, M. Kœnig réunit
deux machines semblables, de manière à pouvoir

imprimer un journal des deux côtés à la fois. La
feuille, conduite par les rubans, était portée d'un
cylindre à l'autre en parcourant te chemin dont ta
lettre S, couchée horizontalement m , donne l'idée.
Pendant sa course sur les cylindres, la feuille rece-
vitit sous le premier rylindro l'impression d'un

33S L,\ TArEUll.

vMk. et sous le second cylindre, elle rc'ce\ai( l'im-
|(i-ession sur le denxiéme côté. Maïs il faut avouci'
qu'en i81i, lorsque M. Bentley nie montra cette ad-
mirable et immense machine, encore fort com-
pliquoe, le second ciit6 de la ieuille (la retà'ation)
ne tombait pas exartcment en regintre.

« Ce n'est qu'après de longues recherches que
MM. Âpplegulh et Cowpcr sont parvenus à donner ii
leur presse mécanique un tel degié de perfection,
que la feuille conduite parles cordons, après avoir
reçu la première impression, passe cJu premier
cylindre sur deux tanibours en boisqui la retournent.
el va s'appliquer sur la contour d'un second
cylindre avec une telle précision qu'elle rencontre
les types de la seconde forme, juste au même poinl
où se trouvent imprimés du côlc opposé les carac-
tères de la première forme, après quoi elle vient se
déposersurune table placéeentreks deux cylindres,
où un enfant la reçoit et l'empile. »

Veut-on savoir à quel degré de rapidité l'impi^-
sioii est parvenue grâce à l'emploi des presses mé-
caniques mues par la vapeur? Voici quelques faits
caractéristiques à cet égard.

La presse d'Applegalh, à huit cylindres, employée
a l'impression du rimtslournim,52û exemplaires
à l'heure. Le JVeiu-yorÂ: Sun, journal américain im-
primé par la presse Hœ, dont chaque page comprend
huit colonnes renfermanlciiiicnnedeux cents lignes

LA VAPEUR DANS L'INDUSTRIE MANUFACTURIÈRE. 341

de quarante lettres, tire 16 à 20 mille épreuves à
l'heure. Le cylindre central sur lequel s'applique la
forme a 6 mètres de développement; huit autres
cylindres, comme dans la presse d'Applegath, se
chargent successivement des feuilles, et les impri-
ment sur huit faces différentes du cylindre central.
A l'aide de 1 6 ouvriers, deux par cylindre, on obtient
une quantité de travail qui eût jadis exigé plus de
300 pressiers.

Ajoutons que si, l'impression mécanique était
jadis inférieure, au point de vue de l'art typogra-
phique, à l'impression faite au moyen de l'antique
presse à bras, aujourd'hui elle a été tellement per-
fectionnée que les amateurs les plus difficiles au-
raient de la peine à distinguer les produits des deux
modes d'impression.

Depuis quelques années, la lithographie emploie
la vapeur et des presses mécaniques qui, jusque là,
avaient été réservées à la typographie. Les résultats
obtenus sont remarquables, et la rapidité du tirage
est venue apporter une économie importante à une
industrie que la concurrence des produits typogra-
phiques menaçait sérieusement.

Terminons cette revue rapide des innombrables
applications de la vapeur par quelques nouvelles
données de statistique générale bien propres à
montrer la vérité de cette assertion : que la vapeur

M2 LA VAPEUE.

esl l'origine lie la plus ft-cunde révolution qui ail
jusqu'ici transforniL' la produclion liumaîne, et à
justifier le nom de siècle de la vapeur qu'on donne
quelquefois à notm époque.

En i865, la France possédait un lolal de !9,724
machines à vapeur, douées ensemble d'une force do
2(2,209 chevaux. Dans ce nombre ne sont point
comprises les machines locomotives, dont le chifTre
dépassait 4,000. C'est, pour noire pap, un accrois-
sement de puissance producfrice équivalant à une
population active de plus de 5 millions d'ouvTÎers,
résultat cerlainement dépassé aujourd'hui. A Paris
seulement, on comptait à la même époque 1,189
moteurs à vapeur d'une force totale de 9,789 che-
vaux ; et en y comprenant la banlieue (dans le seul
département de la Seine) il y avait 2,480 machines
d'une force de 19,150 chevaux. Le mouvement, sur
les voies ferrées, des voyageurs et des marchandises
accroîtrait dans une forte proportion les services
que, d'après les chiffres qui précédent, la vapeur
rend à notre pays.

Les chiffres nous manquent pour l'indusiric ma-
nufacturière des autres pays d'Europe et d'Amé-
rique. Mais on peut se faire une idée de ce qu'ils
peuvent être en considérant l'immense développe-
ment qu'a pris le réseau des chemins de fer dans
le monde entier, réseau sillonné nuit et jour par
la vapeur, celui que tend à prendre de plus en plus

LA >APEUR DAKS L'INDUSTRIE MAISIIFA€HJRÎÈRE. 343

la navigation à vapeur sur les mers, les lacs et les
fleuves.

En 1867 déjà, la longueur totale de toutes les
lignes de fer exploitées sur le globe atteignait
156,663 kilomètres, près de seize fois la circonfé-
rence entière de notre planète. Depuis, TAmérique
du Nord, à elle seule, a augmenté son réseau de
20,000 kilomètres, la Russie, de plus de 6,000 ki-
lomètres; presque partout, de nouvelles lignes ont
été construites ou commencées; les locomotives
répandent maintenant leurs panaches de vapeui*
dans les Indes, en Australie, jusqu'au Japon, et les
steam-boats sillonnent toutes les mers. La marine,
en effet, a suivi l'exemple de Findustrie manufac-
turière et de celle des transports terrestres, sur une
moindre échelle à la vérité, mais dans une propor-
tion qui va toujours grandissant.

En Europe, sur 100,000 navires formant à peu
près le total ^es bâtiments de la marine marchande,
on compte 4,500 navires à vapeur; mais il faut
ajouter qu'en général le tonnage de ceux-ci dépasse
de beaucoup le tonnage des bâtiments à voiles.
Ainsi, en France, tandis que le tonnage moyen des
navires à voiles est de 60 tonneaux, il atteint
280 tonneaux dans les navires à vapeur.

Ce qu'il faut remarquer d'ailleurs, c'est que le
développement de la circulation ou de la produc-
tion par la vapeur, loin de nuire à celui des anciens

W l.\ VAPLIUI.

modes de transport ou de travail, semble l'activer
encore. Par exemple, l'ouverture d'une voie ferrée
dans uu pays agricole ou industriel surexcite le
trafic, suscite la création de nouveaux chemins, de
nouvelles routes, muUiplie la circulation par les
clicvauxet les voitures, et si elle déplace ou remplace
momentanément quelques industries voiturïôrcs.
rlle ne tarde pas à leur donner d'autres issues. Fa-
vorables en somme à la richesse générale.

Nous venons de signaler les bienrails dont la civi-
lisation est redevable à l'invention de la machine à
vapeur et à l'introduction progressivement crois-
sante de ce moteur puissant dans toutes les indus-
tries. 11 faut maintenant faire la part des malheurs
qu'elle a occasionnés et dont nous lisons de temps à
uulre, dans les journaux, les récits lamentables.
Chaque médaille a son revers. L'explosion des ma-
cliines a vapeur, dans les usines, sur les chemins
de l'er, sur les bateaux cause chaque année un cer-
Laui nombre de victimes. Est-ce un tribut forco que
l'humanité doive payer toujours comme une sorte
de triste compensation à tous les progrès qu'elle
doit à la science?

Toutes les explosions de machines à vapeur ont

lA VAPEUR DANS L'INDUSTRIE MANUFACTURIÈRE. 345

en réalité une cause unique : pour une raison ou
pour une autre, la pression de la vapeur produite
dans la chaudière dépasse la limite de la résistance
des parois ; le métal se déchire, éclate sous la force
irrésistible du fluide, et en projetant ses débris ac-
cumule dans son voisinage les ruines et les victimes.
Aux effets mécaniques de cette projection terrible
se joignent ceux qu'une masse de vapeur à une
température élevée ne peut manquer de déterminer :
le chauffeur, les ouvriers ou les ingénieurs, toutes
les personnes en un mot qu'atteignent les débris
métalliques ou la vapeur brûlante sont horrible-
ment blessés, broyés ou brûlés.

Quelles sont les causes de l'explosion? Nous ve-
nons de le dire. Un accroissement anormal de pres-
sion, peut provenir lui-même des causes suivantes :

l"" Abaissement du niveau de l'eau, qui a pour
conséquence une élévation de température des sur-
faces métalliques soumise à l'action des gaz incan-
descents du loyer, sans être refroidie intérieure-
ment par l'eau de la chaudière. Ces surfaces arrivent
à la température du rouge ; leur résistance décroît,
elles se déforment et se déchirent. Le danger est
plus grand encore, si alors Talimentatiori delà chau-
dière amène brusquement à leur contact l'eau qui
se transforme en vapeur dans des conditions anor-
males. La surproduction de vapeur qui en résulte
suffît pour déterminer l'explosion.

)

TABLE DES GRAVURES

1 . Les moteurs animés. Le manège 7

2. Les moteurs animés. La diligence 8

3. Les moteurs animés. Chevaux de lialagc * 10

4. La force du vent. Le navire à voiles il

5. Force du vent. La brouette chinoise 12

6. La force du vent. Le moulin 13

7. Denis Papin 20

8. Première machine à vapeur de Papin , . 21

9. La force de la vapeur. Touage et remorquage sm^ les ri-

vières. . , 29

10. Première phase de rébullition. L'eau chaude 36

11. Ébullition de l'eau dans le vide 40

12. Ébullition de Teau parle refroidissement 41

13. La marmite de Papin, ou Nouveau digesteur 45

14. Phase de rébullition complète. Les bulles crèvent à la

surface 40

15. Expérience de Donny sur l'ébuUition de l'eau purgée

d'air » 55

16. Loi de formation et de tension de6 vapeurs dans le vide. 60

352 TABLE DES GRAVURES.

17. Faisceau barométrique. Inégalité des tensions maxima

des vapeurs de différents liquides à la même tem-
pérature 04

18. Éolipyle d'Héron 8G

19. Appareil de Salomon de Caus .....' gg

20. Organes essentiels de la machine à vapeur moderne . . 91

21. Chaudière à deux bouilleurs d'une machine à vapeur.

Vue extérieure 100

22. Chaudière à deux bouilleurs, coupe transversale. ... 101

23 Chaudière à deux bouilleurs, coupe longitudinale ... 403

24. Cheminée de machine à vapeur; vue extérieure et coupe. 408

'i5. Indicateur du niveau d'eau, à tube de crisl al 117

26. Flottem^ d'alarme 118

27 . Flotleur d'alarme de Bourdon j 19

28. Flotteur indicateur à cadran 120

29. Flotteur magnétique de Lethuillier-Pinel 121

30 . Soupape de sûreté de Papin , , 122

31. Manomètre à air libre 421

32. Manomètre à air libre, à branches multiples 125

33. Manomètre à air comprimé 126

34. Manomètre à air comprimé à tube conique 126

55. Manomètre métallique 127

36. Chaudière en tombeau de Watt 152

37 . Chaudière Farcot, à bouilleurs latéraux 155

38. Chaudière tubulaire marine à retour de flamme. Coupe

transversale 137

39. Chaudière tubulaire marine à retour de flanune. Coupe

longitudinale 158

40. Chaudière à circulation de M. Belle ville 159

41. Piston à ressort I47

42. Piston suédois , I47

43. Coupe longitudinale d'un cylindre 14g

44. Phases diverses du mouvement de va-et-vient du piston

et du tiroir 150

45. Soupapes de distribution de Watt 152

46. Distribution de la vapeur. Tiroir à piston 153

TABLE DES GRAVURES. ' 353

47. Distribution de la vapeur. Tiroir en D 154

48. Système de détente de Glapeyron. Tiroir à recouvrement. 159

49. Système de détente de Veyer 159

50. Système de distribution et de détente de Woolff. Vue ex-

térieure des deux cylindres 160

51. Coupe des deux cylindres, dans le système de détente

de Woolff 161

52. Principe de la transmission dans les machines à balan-

cier 165

53. Parallélogramme articulé de Watt 166

5i. Courbes décrites par les points d'articulation des tiges du

piston et la pompe d'épuisement 168

55. Régulateur de Watt, à force centrifuge 170

56. Régulateur Farcot à tiges croisées 172

57. Régulateur Flaud 173

58. Excentrique déterminant le mouvement du tiroir. . . . 174

59. Machine à balancier de Watt 175

60. Machine à vapeur veiti cale 179

61 Machine à vapeur verticale. ' 185

62 . Machine à vapeur à cylindre horizontal et à transmission

directe 181

65. Cylindre, manchon et bielle delà machine à fourreau de

Penn 184

64. Machine à vapeur à cylindre oscillant 185

65. Machine à vapeur rotative de Behrens . 189

66. Phases diverses d'un mouvement complet dexotation. . 193

67. Machine à vapeur de Savery (1696) 207

68. Machine à vapeur atmosphérique de Newcomen (1705). . 210

69. James Watt» d'après le médaillon de David (d'Angers). . 217

70. Fullon 224

71 . Premières hélices de Smith. Hélice simple d'un pas en-

tier; hélice double d'un demi-pas 236

72. Hélice à deux et à quatre ailes 236

7B. Cadre de l'hélice à l'arrière du navire 237

74. Chaudière tubulaire à retour de flammes de l'Isly. Coupe. 239

75. Chaudière marine tubulaire à retour de flanunes. Coupe. 240

358 TABLE DES MATIÈRES.

Influence de Là pbessiok EXTiaiECRB sur , »rf«^
tion dans le vide. — Faire bouillir de l'ea ' miuu-

sant.- Température de l'ébullition sur J^ ^" refroidis-
possibiUté de faire du Ihé sur les Alpes _ ^"*''^^' '™-
dessus de 100* ; le digesteur de Papin ' **"Hition au-

III

FORCE ÉLASTIQUE OE LA VAPfiun

Élude plus intime du phénomène de rébull'f'

tension de la vapeur, pendant l'ébullition A«f ^a i"~. ^
X.X • ¥ « ' ^^ GgraJe à la

pression atmosphérique. — Influence de la pureté d r

sur la température de Tébullition; Influence de 1 ^^

du vase : ébuUition dans les vases en vPi>fA a , ^^^

^ciic, aans les vases
métalliques; expériences de Deluc, de Donny. ^ ÉbuliiU
de l'eau purgée d'air °

Force ^lastiode ou tension de la VArEca. — Sa mesure j '-h

formation et tension des vapeurs dans le vide. Te *

maximum et saturation. — Variations de la tension maxi-
mum avec la température; énoncé des lois de DaKon —1
Échelle des tensions depuis 20» au-dessous de 0», jusgu'à
230» au-dessus. — Tensions de diverses vapeurs to

IV
LA VAPEUR O'EAU DANS L'ATMOSPHËRE

Formation de la vapeur dans l'air ; ses lois sont les mêmes que
dans le vide; mais le passage de l'eau à l'état gazéiforme est
beaucoup plus lent - .

La vapeur d'eau a la surface du sol. — L'eau à la surface de la
terre : les mers, les lacs, les cours d'eau. -— Évaporation
continue ; nuages; brumes et brouillai^ds. — 11 ne faut pas
confomire la vapeur d'eau et les nuages; la véritable vapeui*

TABLE DES GRAVURES. 355

107. Bac à vapeur de la Glyde 322

108. Pompe à incendie à vapeur, système Herryweather. . . 323

109. Coupe du cylindre d'un marteau pilon 324

110. Vue d'ensemble d'un marteau pilon 325

111 . Marteau pilon de la iorge des grosses œuvres, au Greuzot. 329

112. Presse mécanique à vapeur 337

113. Presse mécanique mue par la vapeur *. . 339

TABLE DES MATIÈRES

PREMIÈRE PARTIE
LA VAPEUR

Introduction 1

QU'EST-CE QUE LA VAPEUR ?

Idées des physiciens et des chimistes sur la vapeur, il y a cent
ans. — Définition de la vapeur, dans VEnqfclopédie. —
Hypothèse de Bossut 31

COMMENT SE FORME LA VAPEUR

L*eau se réduit spontanément en vapeur à toute température.
— Évaporation à la surface. — Ébullition de Teau ou vapo-
risation interne ; Teau chante. — Constance de la tempé-
rature pendant l'ébullition 35

TAULE l>ti HATIÉHëS.
iisï 1 ïiMitB. — Invention Ui' la luachine b
— Transfonnalion de la macliine a épuisement
liversel. — Le conden»eur, — Le rëi^ulaleur 3
ge. — Immeuae ^couoniie do uombuatibic. ré-
iTention du condenseur. — Emploi de la dé-

i APPLICATIONS DE LA MACHINE A VAPEUR

Ipvgo hàtorlque for l'hTentioii 'd« U navigition i n^Kur,

— Prwtif» «mil, depujg Pipin jmqg'à Fulton. — Pramièr
Mnice régulier de navigation à vapenr, entre ilban; et

New York; le bateau ir; C/crmonf

la utejlux et siiinea 1 vipedh a iukj. — Les roues à palettes
chez Us anciens. — Aoues à aubes mues par la force muscu-
laire des aniiuaux. —Roues à palettes des baleaui àvspeur.

— Disposition du mécanisme. — Avantages et iDConvénients
des propulseurs i aubes

Les DATEiDi ET NAvints 1 virEDR 1 irfLicE. — Ce que c'est que
l'hélice. — Avantagea de l'hélice sur les roues à aubes, prin-
cipalement dans les navires de gueiTe, — Aperçu historique
sur l'invenlion de l'hélice. — Smith et Ericson. — In-
Duenco de l'invention de l'hélice tut la transformation de la
marine militaire à voiles en marine à vapeur

CaADmiaES et iioiikes mietbes. — Des types do macbiiie; em-
ployés dans la navigation à vapeur. — Forée nominale. —

TABLE D£S MATIÈRES. 363

Emploi des chaudières tubulaires. — Machines horizontales
à deux et à trois cylindres. — Disposition des machines et
des chaudières sur les navales à aubes ou à hélice 238

LA VAPEUR SUR LES CHEMINS DE FER

Premières voitures à vapeur : la voiture de Cugnot. — Oli-
vier Evans, Trewitick et Vivian. — Essais de locomotives à
vapeur sur les chemins de fer. — Invention de la chaudière
tubulaire ; Marc Séguin et Stephenson. — La Fusée .... 258

La locomotive. — Description de la locomotive. — Le généra-
teur; chaudière tubulaire. — Étendue considérable de la
surface de chauffe. — Mécanisme moteur 269

l'iuNcipAux TYPES DK LOCOMOTIVES. — Clas>ification selon le ser-
vice. — Machines à grande vitesse, à voyageurs : type Cramp-
ton. — Machines à petite vitesse, à marchandises : type
Engerlh. — Locomotives mixtes. — Machines pour fortes
rampes 275

III

LES VOITURES A VAPEUR OU LOCOMOTIVES ROUTIÈRES

Difficultés de la locomolion à vapeur sur les routes ordinaires.
— Premiers essais de voitures à vapeur. — Systèmes Lotz,
Larmanjat et Thomson. — Résultat des plus récentes expé-
riences '286

LA VAPEUR DANS L* AGRICULTURE ET LES CONSTRUCTIONS INDUSTRIELLES

La locomobile. — Caractères distinctifs des machin es fixes, des
machines marines, des locomotives et des locomobiles. — In-
troduction et usages delà locomobile. — Le labourage à va-
peur. — Description d'une locomobile 298

TAULE DES UATIÈBES.

ses de la vspeur. — Ëpuiseoient des n
— rompbi ir l'aliinentstion des rései-yoirs et la distri-
''ùa de l'eau dsns les villes : nouvelles pompes il feu de
illot. — Ti'araux de dessèchement dfs marais et des lacs;
iner de llarlcm, — Dragage à vapeur au canal de Suez.
'inies, monle-cliarges et sonnettes à vapeur. — Le bac de

le. — Pompes ï incendie & vapeur

niasLi aniiiuE iiumiTRiE. — Fabrication du fer; (orge

grosses pièces. — Le marteau pilon. — Les macliitiea

.ils. — La vapeur dans les lilatures et dans l'industrie du

tissage. — Immense développement de ces industries, depuis

l'iiitroduclion de la macliiiio ï sapeur

Premières presses typographiques à vapeur. — Presses
d'Applegalh. — Rapidité du tirage obtenu a l'aide deu pres-
«cd mécanii]uesmu«cparla rapeur i

ElPLaSIOMS DES HICUBIS i ItttW ■

">V^

JUN 1 5 laas

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