Le carnet du CFC

Petite histoire de la locomotion à vapeur terrestre

MAD

Au 19^ème Siècle

Dans la machine de Trevithick, la vapeur haute pression était employée sans condensation, la chaudière était semblable à celle utilisée par Evans, on lui donna plus tard le terme générique de "chaudière Trevithick". La machine n'avait qu'un cylindre et la tige du piston faisait mouvoir un T maintenu par des guides, qui se reliaient, par deux tiges latérales, avec une traverse placée de l'autre côté de l'arbre. La bielle attachée à cette traverse et à la manivelle "revenait" vers le cylindre, l'arbre se trouvant entre celui-ci et la traverse. 
Trevithick fut certainement le premier à inventer la machine à bielle renversée (return connecting-rod engine), plus tard largement répandue. L'arbre, mû par la manivelle, se reliait aux roues de la machine au moyen d'un engrenage ; cet arbre faisait aussi mouvoir la distribution et les pompes alimentaires.
La première voiture à vapeur fut construite par Trevithick et Vivian à Camborne en 1803 et conduite à Londres aux yeux du public. Elle parcourut les 90 milles qui séparent Camborne de Plymouth. On ne sait pourquoi, Trevithick démantela sa voiture et en vendit séparément les pièces. Il retourna en Cornouaille où il se consacra à construire une locomotive pour le chemin de fer.

En 1821, Julius Griffiths de Bromton (Middlessex) fit breveté une locomotive routière destinée au transport des voyageurs sur les grandes routes. C'est le mécanicien Joseph Bramah qui en exécuta la fabrication. Le châssis portait une caisse à deux compartiments entre les deux essieux, et le mécanisme était placé au-dessus et en arrière de l'essieu porteur. Un homme debout sur une plate-forme à l'arrière; gouvernait la machine et entretenait le feu, tandis qu'un autre à l'avant, manœuvrait la roue directrice. La chaudière était composée de tubes à eau de tubes à vapeur horizontaux, ces derniers étant disposés de façon à recevoir la chaleur des gaz du foyer dans leur trajet vers la cheminée, et faisant office de surchauffeurs. Les roues étaient mises en mouvement au moyen d'un engrenage intermédiaire, par deux machines à vapeur ; tous les organes étaient suspendus par des ressorts à hélice. On faisait usage d'un condenseur à surface refroidi au contact de l'air extérieur et une pompe alimentaire extrayait l'eau accumulée à l'intérieur du condenseur et la refoulait dans la rangée inférieure des tubes de la chaudière. 

Par la suite, la construction de locomotives routières devint fréquente et par corrections successives, les progrès devinrent satisfaisants.

En 1822, David Gordon fit breveter une machine routière. A la même époque Goldsworthy Gurney exposait dans ses conférences "Qu'on peut, avec de très grands avantages politiques, appliquer une force naturelle à la propulsion des voitures sur les routes ordinaires, et que l'état des connaissances actuelles permet d'atteindre ce résultat". Deux ans plus tard, il fit breveter une machine articulée imitant le jeu de jambe des chevaux (une sorte de palmipède terrestre), système qui douze ans auparavant avait été proposé par Brunton. Cet essai ne connut pas de suite. 

Dans le même temps, divers essais furent entrepris dont celui de Burstall et Hill avec une voiture semblable à celle d'Evans, mais dont les roues d'avant et d'arrière étaient reliées par un arbre longitudinal et un engrenage conique. 

En 1826, Samuel Brown présenta une voiture avec un moteur à gaz dans lequel le piston était mû par la pression que produisait la combustion du gaz, en même temps qu'on obtenait un vide par condensation de la vapeur formée. Brown construisit une locomotive fonctionnant selon ce principe, mais le coût dispendieux causa son insuccès.

En 1827, Gurney construisit une voiture à vapeur qui circula à Londres faisant parfois de longues distances. L'année suivante, il inventa une nouvelle voiture intéressante pour l'ingénieur, en ce qu'elle présente un excellent agencement de mécanisme, et l'un des premiers exemples d'une chaudière à compartiments.

La chaudière se compose de tube recourbés en forme de v communiquant avec deux cylindres dont le plus élevé fait office de réservoir de vapeur. Des tubes verticaux réunissent ces deux cylindres et permettent une circulation complète et régulière de l'eau. Un réservoir spécial appelé "séparateur" communique avec ces deux récipients au moyen de tuyaux. Au sommet de ce séparateur part le tube d'admission qui conduit la vapeur aux cylindres de la machine. Les manivelles de l'essieu arrière sont actionnées par les machines et l'excentrique porté par le même essieu actionne la distribution et la valve de changement de marche. La soupape registre qui actionne l'admission de la vapeur dans la machine est manœuvrée par un levier. Le tuyau d'échappement conduit au réservoir et la vapeur non condensée se rend à la cheminée. La pompe foulante puise l'eau d'alimentation dans un réservoir et l'amène à la chaudière par un tuyau en hélice qui s'enroule dans la boîte à fumée où elle est réchauffée avant son introduction. Une soufflerie complétait le dispositif pour activer le tirage. Assis à son poste de conduite, le conducteur avait accès à tous les organes de la machine par un ensemble de leviers ainsi qu'à la direction de la voiture. La chaudière supportait une pression de 70 livres par pouces carré et avait été éprouvée à une pression de 800 livres. La distribution était calée pour produire une détente à mi-course du piston. Les chaudières du type de Gurney étaient encore en usage dans le dernier quart du 19^ème Siècle.

Divers constructeurs de voitures à vapeur continuèrent à élargir ce sillon tracé par les pionniers. Anderson et James furent les premiers à employer des tubes de fer soudés, Ogle et Summer, à utiliser les générateurs à compartiments séparés dans lesquels l'eau circule entre deux tubes concentriques, la flamme étant à l'intérieur du tube intérieur et à l'extérieur du tube extérieur

En 1827, Walter Hancock fit breveter un type de chaudière très particulier, il consistait en une série de compartiments aplatis dont les parois étaient en tôle à chaudière et disposés côte à côte, réunis latéralement par des tubes et des entretoises et communiquaient tous par de courts tubes verticaux, avec un gros tuyau horizontal placé en travers et au-dessus qui servait de réservoir de vapeur ou séparateur. Sa voiture parcourut plusieurs centaines de mille sans jamais rester en route.