Gaspard de Prony

“ Le terme de comparaison général pour l'évaluation des pressions, soit partielles, soit totales, des pistons des cylindres à vapeur, est la tension de la vapeur dans la chaudière, et comme on suppose qu'elle est tenue à la même température dans tous les états de dilatation où elle se trouve depuis sa sortie immédiate de la chaudière jusqu'à sa condensation , sa tension , dans l'un quelconque de ces états, s'évalue, ainsi que je l'ai dit précédemment, par la loi de Mariotte. ”

“ Prenons pour unité dynamique l'élévation d'un poids de 100000 kilogrammes à un mètre de hauteur pendant une heure de temps (la substitution de l'heure à la seconde ou à la minute de temps ne me paraît avoir aucun inconvénient) . ”

“ Tout ce qui précède est relatif à l'effet de la machine lorsqu'elle est employée exclusivement à élever de l'eau; mais la détermination importante est celle de la vitesse qu'il conviendrait de donner à la machine dans les circonstances où elle produirait tout l'effet dont elle est capable : or, la série de mes expériences offre à cet égard des faits très-dignes d'attention. ”

“ On sait que la vitesse du piston d'une pompe donnée n'est point arbitraire ; il y a une certaine valeur de cette vitesse qu'il ne faut ni
augmenter ni diminuer, et on nuit au produit utile quand on s'en écarte, soit en plus, soit en moins.
Les experts chargés avant moi d'examiner la machine de M. Edwards ont en général employé dans leurs calculs, comme données de faits, des nombres de tours de la manivelle du balancier compris entre quinze et dix-huit, et paraissent penser que le nombre de dix-huit tours ne doit pas être excédé. ”

“ Cette manière de procéder est vraiment la seule qu'on puisse employer lorsqu'on est obligé de calculer à priori l'effet d'une machine qu'on n'a pas éprouvée ou qu'on n'a vue agir qu'avec une partie de sa force : malheureusement elle met dans la nécessité de poser en fait plusieurs des choses qui sont en question, et voilà une source de dissidence entre des évaluations faites par différentes personnes, à différentes époques ou dans différentes circonstances : je citerai pour exemple le calcul qu'on trouvera ci-après, § 6, de l'effet dont la nouvelle machine est capable. ”

“ On pourrait, au lieu d'exprimer en kilogrammes le poids élevé pendant une heure de temps , rapporter ce poids à celui du mètre cube d'eau, qui est exactement de 1000 kilogrammes, et on définirait la nouvelle unité dynamique en disant qu'elle représente l'élévation de 100 mètres cubes d'eau à un mètre de hauteur pendant une heure. ”

“ Quand ce nombre de kilogrammes est trouvé, l'effet de la machine est complètement défini; mais on peut, au lieu de compter par kilogrammes, compter par groupes de kilogrammes, chaque groupe ayant une valeur déterminée, et
composant avec les deux élémens fixes, un terme de comparaison des forces des machines en mouvement , qu'on peut appeler unité dynamique. ”

“ J'ai dit
mètre de hauteur pendant une seconde de temps ; mais , dans le cas où on tiendrait absolument à une unité dynamique qui offrit le moyen de comparer le travail des machines de va-et-vient et de rotation à celui d'un cheval attelé à un manège, il faudrait, pour rendre la comparaison immédiate , rapporter cette unité non pas à un effort instantané de l'animal, mais à la quantité totale d'action qu'il fournit dans le cours d'une journée, lorsqu'il n'est pas surmené , ou qu'il a environ seize heures de repos sur vingt-quatre. ”

“ Une autre cause du déchet tenant à l'élévation d'une grande masse d'eau dans un tuyau vertical est le défaut de constance de la vitesse ; les jeux des pompes sont heureusement combinés pour que cette vitesse ne soit jamais nulle , et même pour que ses diminutions périodiques soient comprises entre des limites rapprochées; mais les dépenses de force qu'entraînent ses variations , même légères, deviennent sensibles lorsqu'elles sont répétées à de très-petits intervalles de temps, et que la masse à mouvoir est considérable. ”

“ Les phénomènes de répartition de force offrent d'autres combinaisons lorsqu'on a le moyen d'adapter à la machine un appareil d'épreuve disposé pour obtenir un travail supplémentaire remplaçant celui qui aurait pour objet des opérations manufacturières, et susceptible d'être augmenté ou diminué à volonté, condition qu'on ne peut pas remplir, du moins quant à l'augmentation , avec un système donné de pompes à eau. ”

“ MM. Edwards et Lecour, et j'aurais voulu, au moins, trouver dans les pièces et renseignemens qui m'ont été fournis à l'occasion de mon expertise, quelque détermination sur laquelle ils fussent d'accord tous deux, et dont l'emploi, dans la discussion de leur affaire particulière, ne serait, par conséquent, sujette à aucune difficulté; mais en parcourant ces pièces, j'ai trouvé, à mon grand étonnement, que cette base fondamentale de calcul, appelée cheval, y est, ainsi que le lecteur en a été prévenu ci-dessus, prise tantôt avec une valeur, tantôt avec une autre. ”

“ La diminution de la dépense du charbon, attribuée aux machines construites d'après le système de Wolf et Edwards, extrêmement accréditée , est incontestable ; on ne peut point arguer de faux, mais tout au plus d'exagération, ceux qui en ont parlé. Il y a trente-trois ans qu'on
a pu lire, dans mon ouvrage sur les machines à feu, que, pour produire un effet mécanique donné, il y avait économie de combustible à élever la vapeur à une haute température ”

“ On obtient ainsi une somme de travail supérieure au maximum du produit des pompes, même avec une tension, qui ne donnerait point ce maximum si les pompes jouaient seules; de plus, on est sûr d'avoir, pour un état donné de la vapeur tirée de la machine, l'équivalent de tout l'effet utile dont elle est capable , lorsqu'en faisant varier la charge de l'appareil d'épreuve, la quantité d'action qu'on lui fait perdre se reporte sur les pompes, et réciproquement. ”

“ Les pesées ont été faites en présence des parties intéressées, et la combustion du charbon livrée exclusivement aux agens de M. Edwards; malgré cette circonstance, mes coopérateurs et moi nous avions toujours l'œil au mouvement et à l'introduction dans le fourneau du combustible, qui était un mélange moitié Auvergne et mine des Bartes et moitié Blanzi, et nous avons eu une confirmation parfaite du succès de nos soins et de notre surveillance, dans les relations observées entre les quantités de charbon successivement pesées et les quantités d'eau successivement élevées. ”

“ Ainsi, pour définir exactement la puissance mécanique d'un cheval, on dit qu'il est capable d'un certain effort en parcourant un certain espace dans un temps donné, et en exerçant cet effort avec cette vitesse pendant un certain nombre d'heures sur vingt-quatre, nom bre qui n'excède guère huit ”

“ J'ai de très-fortes raisons pour ne pas admettre comme élément de détermination une aussi grande vitesse, quoiqu'elle ait eu lieu en ma présence plusieurs fois, lorsque la machine n'é tait employée qu'à élever de l'eau ; ce qui ne consomme qu'une partie de son énergie. ”

“ La séance du 6 juillet, qui a duré un jour et une nuit, donne un résultat un peu plus favorable, qu'il faut attribuer, si non totalement, du moins en grande partie, à la longue continuité du maintien à une haute température de la chaudière et des cylindres, circonstances dont les avantages sont bien appréciés par les mécaniciens et les physiciens. ”

“ Une machine dont une seule unité de cette espèce mesurerait le travail , et qui serait .en activité pendant vingtquatre heures, donnerait une quantité d'action totale égale à 2400000 kilogrammes élevés à un mètre de hauteur, précisément double de celle qu'on obtient de la journée d'un cheval attelé au manège , et qui n'est pas surmené. ”

“ Les dissidences ne sont pas très-fortes quant au charbon consommé par l'ancienne machine; mais s'il s'agit de la nouvelle, les résultats fournis par MM. Gengembre fils et Edwards fils, et adoptés par M. Girard , donnent une dépense de charbon brûlé pour chaque mètre cube d'eau élevé au haut de la tour, dont le rapport avec la dépense du même combustible, déduite de mes expériences, est sensiblement de huit à quinze. ”

“ Pour bien faire concevoir que la course du petit piston est nécessairement moindre que celle du grand , sans entrer dans des détails trop minutieux , je me bornerai à dire que les parallélogrammes qui assurent la verticalité du mouvement des pistons, ont été combinés , quant à leurs dimensions et à leurs positions , de manière que , lorsque les pistons sont au plus haut de leurs courses , les articulations par lesquelles les sommets des tiges sont suspendus aux angles de leurs parallélogrammes respectifs se trouvent sur la même horizontale passant par l'axe fixe de rotation du balancier ”

“ Après avoir arrêté, à onze heures quinze minutes, on a placé l'appareil pour essayer la force excédante de la machine ; mais les pièces circulaires adaptées à cet appareil n'étant pas
assez bien cintrées et tournées , le premier usage qu'on en a fait ne doit être considéré que comme un exercice préliminaire de l'homme qui devait être employé à maintenir le levier dans sa position horizontale. ”

“ J'ai eu occasion de vérifier des calculs Faits par M. Edwards sur les expériences relatives au travail additionnel mesuré par mon appareil d'épreuve ; ces calculs donnent 4 i unités dynamiques au lieu de 3 unités que j'ai trouvées; mais cette différence tient uniquement à celle des élémens de calcul que M. Edwards a employés. Il prend pour unité dynamique , sous la dénomination de
par le travail des pompes, forment un total de 15 /020 unités. ”

“ Or, 100 mètres cubes élevés par la combustion de ce poids de chatbon donnent une consommation de875 grammes par mètre cube, nos expériences nous en ont donné 816, c'est-à-dire environ /6 de moins : ainsi la déclaration de M. Lecour n'est point exagérée en sa faveur. La petite économie de combustible que nous avons eue doit être, selon toute apparence, attribuée à l'attention particulière avec laquelle la conduite de la machine a été surveillée pendant la durée de nos expériences. ”

“ La quantité totale de charbon brûlé est de 250 kilogrammes et la partie proportionnelle de cette consommation provenant du travail des pompes est de : : X 250 = 195,83 kilogrammes; le volume d'eau élevé au haut de la tour étant de 230 mètres cubes, l'élévation de chaque mètre cube a dépensé 842 17060 grammes de charbon. ”

“ On suppose que le frein est serré de manière à exercer sur l'essieu ADBE une pression de laquelle résulte un frottement tel que, pendant la rotation du système représenté parK'"K"K'K,
les branches GF et G'F' de ce frein se maintiennent dans une situation horizontale, soutenant ainsi le poids P à une hauteur constante. L'expérience m'a prouvé qu'un ouvrier médiocrement adroit, qui se tient, avec une clef de fer en main, près des boulons bb, b' b', peut très-aisément conserver au - système F G G' F' cette position , en serrant ou desserrant un des écrous au besoin. ”

“ A huit heures douze minutes du matin, la machine était en activité, le compteur de la jauge était au N°. 5190; à huit heures vingt-deux minutes cinq secondes, ce même compteur est passé au N°. 3194, de manière que pendant dix minutes et cinq secondes, il y a eu quatre décrochemens, l'intervalle de temps entre chacun étant, valeur moyenne, de deux minutes trente et une secondes Les décrochemeiis ont été soigneusement observés l'un après l'autre.
Le produit de la machine, conduite convenablement, peut être fixé à 100 mètres cubes par heure; ce qui donne dix décrochemens en soixante minutes. ”

“ Je ne sais à quoi attribuer une aussi grande différence ; je soupçonnerais quelque dérangement accidentel dans la machine , quoique M. Edwards eÚt annoncé positivement qu'elle était en bon état de service, si elle n'eût pas présenté d'ailleurs les mêmes phénomènes de vitesse, de travail , etc., que dans les expertises des années précédentes : ce qui ne me laisse pas la moindre incertitude, c'est l'exactitude des opérations que M. Mallet et moi avons faites pour constater les poids de charbon brûlé et les volumes correspondans d'eau élevés au haut de la tour ”

“ Ainsi il y a, dans les grandes vitesses, un déchet, ou une augmentation de déchet qui n'est point compensée par la plus grande fréquence des aspirations et des refoulemens ; ce fait amène naturellement une observation relative à l'emploi (dont je vois des exemples dans les notes que je me suis procurées ) de la section horizontale et de la course du piston d'une pompe à eau , pour calculer le volume de fluide que chaque refoulement élève au réservoir ”

“ Il faut avoir la précaution de garnir la partie de la surface du frein, qui frotte sur l'essieu, avec des lames de tôle ou de cuivre, afin de prévenir les effets de réchauffement des matières en contact. ”

“ La différence serait bien plus grande encore , si un fabricateur, se prévalant de ce que l'unité dynamique, ou la mesure appelée un cheval, n'a ni définition légale, ni valeur précisée dans ses conventions avec l'acheteur, décla-
anglais pendant une minute de temps : ainsi , j'ai de lui trois évaluations différentes de Vhorse-power. ”

“ Généralement, les données n, P et R étant les mêmes, les nombres d'unités dynamiques françaises, déduits de la première équation (2) , et ceux qu'on déduirait respectivement des premieres équations (3) et (4) , relatives au travail de l'homme, seront entre eux dans les rapports des nombres A, a et et, ou des nombres 10000, 95238 et 135353. ”

“ Le rapport des deux dépenses est à-peu-près celui de 7 à 8, et si on veut énoncer l'économie obtenue par la nouvelle machine en termes familiers aux manufacturiers, on dira qu'en supposant 100 kilogrammes de charbon brûlés pour élever par l'ancienne machine une certaine quantité d'eau , la nouvelle machine ne dépensera que 87 -' Ao- kilogrammes du même charbon pour élever la même quantité d'eau : l'économie est de 11 -1 L o pour 100. ”

“ On remarquera que la quantité d'action rapportée à une seconde de temps, et fournie par un cheval attelé au manège, et travaillant huit heures par jour sans être surmené, approche beaucoup plus de l'unité dynamique de Smeaton, qui donne les 27 Go chevaux que de l'unité dynamique française , qui donne les 18 /060 chevaux ”