James Watt (Arago)/06
Il existe dans les cabinets de physique un bon nombre de machines sur lesquelles l’industrie avait fondé de grandes espérances ; la cherté de leur manœuvre ou de leur entretien les a réduites à de simples instruments de démonstration. Tel eût été aussi le sort final de la machine de Newcomen, du moins dans les localités peu riches en combustible, si les travaux de Watt, dont il me reste à vous présenter l’analyse, n’étaient venus lui donner une perfection inespérée. Cette perfection, il ne faudrait pas la considérer comme le résultat de quelque observation fortuite ou d’une seule inspiration ingénieuse ; l’auteur y est arrivé par un travail assidu, par des expériences d’une finesse, d’une délicatesse extrêmes. On dirait que Watt avait pris pour guide cette célèbre maxime de Bacon : « Écrire, parler, méditer, agir quand on n’est pas bien pourvu de faits qui jalonnent la pensée, c’est naviguer sans pilote le long d’une côte hérissée de dangers ; c’est s’élancer dans l’immensité de l’Océan sans boussole et sans gouvernail. »
Il y avait dans la collection de l’Université de Glasgow, un petit modèle de la machine à vapeur de Newcomen, qui jamais n’avait pu fonctionner convenablement. Le professeur de physique Anderson chargea Watt de le réparer. Sous la main puissante de l’artiste, les vices de construction disparurent ; dès lors, chaque année, l’appareil manœuvra dans les amphithéâtres, aux yeux des étudiants émerveillés, Un homme ordinaire se fût contenté de ce succès. Watt, au contraire, suivant sa coutume, y vit l’occasion des plus sérieuses études. Ses recherches portèrent successivement sur tous les points qui semblaient pouvoir éclairer la théorie de la machine. Il détermina la quantité dont l’eau se dilate quand elle passe de l’état liquide à celui de vapeur ; la quantité d’eau qu’un poids donné de charbon peut vaporiser ; la quantité de vapeur en poids, que dépense, à chaque oscillation, une machine de Newcomen de dimensions connues ; la quantité d’eau froide qu’il faut injecter duns le cylindre pour donner à l’oscillation descendante du piston une certaine force ; enfin, l’élasticité de la vapeur à différentes températures.
Il y avait là de quoi remplir la vie d’un physicien laborieux ; Watt, cependant, trouva le moyen de mener à bon port de si nombreuses, de si difficiles recherches, sans que les travaux de l’atelier en souffrissent. Le docteur Cleland voulut bien naguère me conduire à la maison, voisine du port de Glasgow, où notre confrère se retirait en quittant les outils et devenait expérimentateur. Elle était rasée ! Notre dépit fut vif mais de courte durée. Dans l’enceinte encore visible des fondations, dix à douze ouvriers vigoureux semblaient occupés à sanctifier le berceau des machines à vapeur modernes : ils frappaient à coups redoublés les diverses pièces de bouilleurs, dont les dimensions réunies égalaient, certainement, celles de l’humble demeure qui venait de disparaître. Sur cette place et dans une pareille circonstance, le plus élégant hôtel, le plus somptueux monument, la plus belle statue, eussent réveillé moins d’idées que les colossales chaudières !
Si les propriétés de la vapeur d’eau sont encore présentes à votre esprit, vous apercevrez d’un coup d’œil que le jeu économique de la machine de Newcomen semble exiger deux conditions inconciliables. Quand le piston descend, il faut que le cylindre soit froid, sans cela il y rencontre une vapeur, encore fort élastique, qui retarde beaucoup sa marche et diminue l’effet de l’atmosphère extérieure. Lorsque ensuite, de la vapeur à 100º afflue dans ce même cylindre, si les parois sont froides, cette vapeur les réchauffe en se liquéfiant partiellement, et jusqu’au moment où leur température est aussi à 100º, son élasticité se trouve notablement atténuée ; de là, lenteur dans les mouvements, car le contre-poids n’enlève pas le piston avant qu’il existe dans le cylindre un ressort capable de contre-balancer l’action de l’atmosphère ; de là, aussi, augmentation de dépense, puisque la vapeur est d’un prix très-élevé, comme je l’ai déjà expliqué. On ne conservera aucun doute sur l’immense importance de cette considération économique, quand j’aurai dit que le modèle de Glasgow usait, à chaque oscillation, un volume de vapeur plusieurs fois plus grand que celui du cylindre. La dépense de vapeur, ou, ce qui revient au même, la dépense de combustible, ou, si l’on aime mieux encore, la dépense pécuniaire indispensable pour entretenir le mouvement de la machine, serait plusieurs fois moindre si l’on parvenait à faire disparaître les échauffements et les refroidissements successifs dont je viens de signaler les inconvénients.
Ce problème, en apparence insoluble, Watt l’a résolu par la méthode la plus simple. Il lui a suffi d’ajouter à l’ancien dispositif de la machine un vase totalement distinct du cylindre, et ne communiquant avec lui qu’à l’aide d’un tube étroit armé d’un robinet. Ce vase, qui porte aujourd’hui le nom de condenseur, est la principale des inventions de Watt. Malgré tout mon désir d’abréger, je ne puis me dispenser d’expliquer son mode d’action.
S’il existe une communication libre entre un cylindre rempli de vapeur et un vase vide de vapeur et d’air, la vapeur du cylindre passera en partie et très-rapidement dans le vase : l’écoulement ne cessera qu’au moment où l’élasticité sera la même partout. Supposons qu’à l’aide d’une injection d’eau, abondante et continuelle, le vase soit maintenu constamment froid dans toute sa capacité et dans ses parois ; alors la vapeur s’y condensera dès qu’elle y arrivera : toute la vapeur dont le cylindre était primitivement rempli, viendra s’y anéantir successivement ; ce cylindre se trouvera ainsi purgé de vapeur, sans que ses parois aient été le moins du monde refroidies ; la vapeur nouvelle dont il pourra devenir nécessaire de le remplir, n’y perdra rien de son ressort.
Le condenseur appelle entièrement à lui la vapeur du cylindre, d’une part, parce qu’il contient de l’eau froide ; de l’autre, parce que le reste de sa capacité ne renferme pas de fluides élastiques ; mais, dès qu’une première condensation de vapeur s’y est opérée, ces deux conditions de réussite ont disparu : l’eau condensante s’est échauffée en absorbant le calorique latent de la vapeur ; une quantité notable de vapeur s’est formée aux dépens de cette eau chaude ; l’eau froide contenait d’ailleurs de l’air atmosphérique qui a dû se dégager pendant son échauffement. Si après chaque opération on n’enlevait pas cette eau chaude, cette vapeur, cet air que le condenseur renferme, il finirait par ne plus produire d’effet. Watt opère cette triple évacuation à l’aide d’une pompe ordinaire qu’on appelle la pompe à air, et dont le piston porte une tige convenablement attachée au balancier que la machine met en jeu. La force destinée à maintenir la pompe à air en mouvement, diminue d’autant la puissance de la machine ; mais elle n’est qu’une petite partie de la perte qu’occasionnait, dans l’ancienne méthode, la condensation de la vapeur sur les parois refroidies du corps de pompe.
Un mot encore, et les avantages d’une autre invention de Watt deviendront évidents pour tout le monde.
Quand le piston descend dans la machine de Newcomen, c’est que l’atmosphère le pousse. Cette atmosphère est froide ; elle doit donc refroidir les parois du cylindre métallique, ouvert par le haut, qu’elle va successivement couvrir sur toute leur étendue. Ce refroidissement n’est racheté, pendant la course ascensionnelle du piston, qu’au prix d’une certaine quantité de vapeur. Il n’existe aucune perte de ce genre dans les machines modifiées de Watt. L’action atmosphérique en est totalement éliminée, et voici comment :
Le haut du cylindre est fermé par un couvercle métallique, percé seulement à son centre d’une ouverture garnie d’étoupe grasse et bien serrée, à travers laquelle la tige du piston se meut librement, sans pourtant donner passage à l’air ou à la vapeur. Le piston partage ainsi le cylindre en deux capacités bien distinctes et fermées. Quand il doit descendre, la vapeur de la chaudière arrive librement à la capacité supérieure par un tube convenablement disposé, et le pousse de haut en bas comme le faisait l’atmosphère dans la machine de Newcomen. Ce mouvement n’éprouve pas d’obstacle, attendu que, pendant qu’il s’opère, le bas du cylindre tout seul est en communication avec le condenseur où toute la vapeur inférieure va se liquéfier. Dès que le piston est entièrement descendu, il suffit de la simple rotation d’un robinet, pour que les deux parties du cylindre situées au-dessus et au-dessous du piston, communiquent entre elles, pour que ces deux parties se remplissent de vapeur au même degré d’élasticité, pour que le piston soit tout autant poussé de haut en bas que de bas en haut, pour qu’il remonte à l’extrémité du cylindre, comme dans la machine atmosphérique de Newcomen, par la seule action d’un léger contre-poids.
En poursuivant ses recherches sur les moyens d’économiser la vapeur, Watt réduisit encore presque à rien la perte qui résultait du refroidissement par la paroi extérieure du cylindre où joue le piston. À cet effet, il enferma ce cylindre métallique dans un cylindre de bois d’un plus grand diamètre, et remplit de vapeur l’intervalle annulaire qui les séparait.
Voilà la machine à vapeur complétée. Les perfectionnements qu’elle vient de recevoir des mains de Watt sont évidents ; leur immense utilité ne saurait soulever un doute. Vous vous attendez donc à la voir remplacer, sans retard, comme appareil d’épuisement, les machines comparativement ruineuses de Newcomen. Détrompez-vous : l’auteur d’une découverte a toujours à combattre ceux dont elle peut blesser les intérêts, les partisans obstinés de tout ce qui a vieilli, enfin les envieux. Les trois classes réunies, faut-il l’avouer ? forment la grande majorité du public. Encore, dans mon calcul, je défalque les doubles emplois pour éviter un résultat paradoxal. Cette masse compacte d’opposants, le temps peut seul la désunir et la dissiper ; mais le temps ne suffit pas, il faut l’attaquer vivement, l’attaquer sans relâche ; il faut varier ses moyens d’action, imitant, en cela, le chimiste à qui l’expérience enseigne que l’entière dissolution de certains alliages exige l’emploi successif de plusieurs acides. La force de caractère, la persistance de volonté qui déjouent à la longue les intrigues les mieux ourdies, peuvent ne pas se trouver réunies au génie créateur. Watt, au besoin, en serait une preuve convaincante. Son invention capitale, son heureuse idée sur la possibilité de condenser la vapeur d’eau dans un vase entièrement séparé du cylindre où l’action mécanique s’exerce, est de 1765. Deux années s’écoulent, et à peine fait-il quelques démarches pour essayer de l’appliquer en grand. Ses amis, enfin, le mettent en rapport avec le docteur Roëbuck, fondateur de la vaste usine de Carron, encore célèbre aujourd’hui. L’ingénieur et l’homme à projets s’associent ; Watt lui cède les deux tiers de sa patente. Une machine est exécutée d’après les nouveaux principes ; elle confirme toutes les prévisions de la théorie : son succès est complet. Mais, sur ces entrefaites, la fortune du docteur Roëbuck reçoit divers échecs. L’invention de Watt les eût réparés, sans aucun doute : il suffisait de chercher quelques bailleurs de fonds ; notre confrère trouva plus simple de renoncer à sa découverte et de changer de carrière. En 1767, pendant que Smeaton exécutait entre les deux rivières de la Forth et de la Clyde, les triangulations et les nivellements, avant-coureurs des gigantesques travaux dont cette partie de l’Écosse devait devenir le théâtre, nous trouvons Watt faisant des opérations analogues, le long d’une ligne rivale traversant le passage du Lomond. Plus tard, il trace les plans d’un canal destiné à porter à Glasgow les produits des houillères de Monkland, et en dirige l’exécution. Plusieurs projets du même genre, celui, entre autres, du canal navigable à travers l’isthme de Crinan, que M. Rennie a depuis achevé ; des études approfondies relatives à certaines améliorations des ports d’Ayr, de Glasgow, de Greeock ; la construction des ponts d’Hamilton et de Rutherglen ; des explorations du terrain à travers lequel devait passer le célèbre canal Calédonien, occupèrent notre confrère jusqu’à la fin de 1773. Sans atténuer en rien le mérite de ces travaux, il me sera permis de ne pas étendre leur importance au delà de simples intérêts de localité ; d’affirmer qu’il n’était nullement nécessaire, pour les concevoir, les diriger, les exécuter, de s’appeler James Watt.
Si, oubliant les devoirs d’organe de l’Académie, je songeais à vous faire sourire plutôt qu’à dire d’utiles vérités, je trouverais ici matière à un frappant contraste. Je pourrais citer tel ou tel auteur qui, dans nos séances hebdomadaires, demande à cor et à cri à communiquer la petite remarque, la petite réflexion, la petite note conçue et rédigée la veille ; je vous le représenterais maudissant sa destinée, lorsque les prescriptions du règlement, lorsque l’ordre d’inscription de quelque auteur plus matinal, fait renvoyer sa lecture à huitaine, en lui laissant toutefois pour garantie, pendant cette cruelle semaine, le dépôt dans nos archives du paquet cacheté. De l’autre côté, nous verrions le créateur d’une machine destinée à faire époque dans les annales du monde, subir sans murmurer les stupides dédains des capitalistes, et plier, pendant huit années, son génie supérieur à des levés de plans, à des nivellements minutieux, à de fastidieux calculs de déblais, de remblais, à des toisés de maçonnerie. Bornons-nous à remarquer tout ce que la philosophie de Watt supposait de sérénité de caractère, de modération de désirs, de véritable modestie. Tant d’indifférence, quelque nobles qu’en aient été les causes, avait son côté blâmable. Ce n’est pas sans motif que la société poursuit d’une réprobation sévère, ceux de ses membres qui dérobent à la circulation l’or entassé dans leurs coffres-forts ; serait-on moins coupable en privant sa patrie, ses concitoyens, son siècle, des trésors mille fois plus précieux qu’enfante la pensée ; en gardant pour soi seul des créations immortelles, source des plus nobles, des plus pures jouissances de l’esprit ; en ne dotant pas les travailleurs de combinaisons mécaniques qui multiplieraient à l’infini les produits de l’industrie ; qui affaibliraient, au profit de la civilisation, de l’humanité, l’effet de l’inégalité des conditions ; qui permettraient un jour de parcourir les plus rudes ateliers, sans y trouver nulle part le déchirant spectacle de pères de famille, de malheureux enfants des deux sexes assimilés à des brutes, et marchant à pas précipités vers la tombe ?
Dans les premiers mois de 1774, après avoir vaincu l’indifférence de Watt, on le mit en relation avec M. Boulton, de Soho, près de Birmingham, homme d’entreprise, d’activité, de talents variés[1]. Les deux amis demandèrent au parlement une prolongation de privilége, car la patente de Watt datait de 1769, et n’avait plus que quelques années à courir. Le bill donna lieu à la plus vive discussion. « Cette affaire, écrivait le célèbre mécanicien à son vieux père, n’a pu marcher qu’avec beaucoup de dépenses et d’anxiété. Sans l’aide de quelques amis au cœur chaud, nous n’aurions pas réussi, car plusieurs des plus puissants personnages de la chambre des « communes nous étaient opposés. » Il m’a semblé curieux de rechercher à quelle classe de la société appartenaient ces personnages parlementaires dont parle Watt, et qui refusaient à l’homme de génie une faible partie des richesses qu’il allait créer. Jugez de ma surprise lorsque j’ai trouvé à leur tête le célèbre Burke ! Serait-il donc vrai qu’on peut s’être livré à de profondes études, être un homme de savoir et de probité, posséder à un degré éminent les qualités oratoires qui émeuvent, qui entraînent les assemblées politiques, et manquer quelquefois du plus simple bon sens ? Au surplus, depuis les sages et importantes modifications que lord Brougham fait introduire dans les lois relatives aux brevets, les inventeurs n’auront plus à subir la longue série de dégoûts dont Watt fut abreuvé.
Aussitôt que le parlement eut accordé une nouvelle durée de vingt-cinq ans à la patente de Watt, cet ingénieur et Boulton réunis commencèrent à Soho les établissements qui ont été pour toute l’Angleterre l’école la plus utile de mécanique pratique. On y dirigea bientôt la construction de pompes d’épuisement de très-grandes dimensions, et des expériences répétées montrèrent qu’à égalité d’effet, elles économisaient les trois quarts du combustible que consumaient précédemment celles de Newcomen. Dès ce moment, les nouvelles pompes se répandirent dans tous les pays de mines, et surtout dans le Cornouailles. Boulton et Watt recevaient, pour redevance, la valeur du tiers de la quantité de charbon dont chacune de leurs machines procurait l’économie. On jugera de l’importance commerciale de l’invention, par un fait authentique : dans la seule mine de Chace-Water, où trois pompes étaient en action, les propriétaires trouvèrent de l’avantage à racheter les droits des inventeurs pour une somme annuelle de 60,000 francs. Ainsi, dans un seul établissement, la substitution du condenseur à l’injection intérieure avait procuré, en combustible, une économie de plus de 180,000 francs par an.
Les hommes se résignent volontiers à payer le loyer d’une maison, le prix d’un fermage. Cette bonne volonté les abandonne quand il s’agit d’une idée, quelque avantage, quelque profit qu’elle ait procuré. Des idées ! mais ne les conçoit-on pas sans fatigue et sans peine ? Qui prouve d’ailleurs qu’avec le temps elles ne seraient pas venues à tout le monde ? En ce genre, des jours, des mois, des années d’antériorité, ne sauraient donner droit à un privilége !
Ces opinions, dont je n’ai sans doute pas besoin de faire ici la critique, la routine leur avait presque donné l’autorité de la chose jugée. Les hommes de génie, les fabricants d’idées semblaient devoir rester étrangers aux jouissances matérielles ; il était naturel que leur histoire continuât à ressembler à une légende de martyrs !
Quoi qu’on vienne à penser de ces réflexions, il est certain que les mineurs de Cornouailles payaient d’année en année avec plus de répugnance la rente qu’ils devaient aux ingénieurs de Soho. Ils profitèrent des premières difficultés soulevées par des plagiaires, pour se prétendre déliés de tout engagement. La discussion était grave ; elle pouvait compromettre la position sociale de notre confrère : il lui donna donc toute son attention et devint légiste. Les incidents des longs et dispendieux procès que Boulton et Watt eurent à soutenir, et qu’en définitive ils gagnèrent, ne mériteraient guère aujourd’hui d’être exhumés ; mais puisque tout à l’heure j’ai cité Burke parmi les adversaires du grand mécanicien, il semble juste de rappeler que, par compensation, les Roy, les Mylne, les Herschel, les Deluc, les Ramsden, les Robison, les Murdock, les Rennie, les Cumming, les More, les Southern allèrent avec empressement soutenir devant les magistrats les droits du génie persécuté. Peut-être aussi sera-t-il bon d’ajouter comme un trait curieux dans l’histoire de l’esprit humain, que les avocats (j’aurai la prudence de faire remarquer qu’il ne s’agit ici que d’avocats d’un pays voisin), que les avocats, à qui la malignité impute un luxe surabondant de paroles, reprochaient à Watt, contre lequel ils s’étaient ligués en grand nombre, de n’avoir inventé que des idées. Ceci, pour le dire en passant, leur attira, devant le tribunal, cette apostrophe de M. Rous « Allez, Messieurs, allez vous frotter à ces combinaisons intangibles, ainsi qu’il vous plaît d’appeler les machines de Watt, à ces prétendues idées abstraites ; elles vous écraseront comme des moucherons, elles vous lanceront dans les airs à perte de vue ! »
Les persécutions que rencontre un homme de cœur, là où la plus stricte justice lui permettait d’espérer des témoignages unanimes de reconnaissance, manquent rarement de le décourager et d’aigrir son caractère. L’heureux naturel de Watt ne résista pas à de telles épreuves. Sept longues années de procès avaient excité en lui un sentiment de dépit, qui se faisait jour quelquefois dans des termes acerbes. « Ce que je redoute le plus au monde, écrivait-il à un de ses amis, ce sont les plagiaires. Les plagiaires ! Ils m’ont déjà cruellement assailli, et si je n’avais pas une excellente mémoire, leurs impudentes assertions auraient fini par me persuader que je n’ai apporté aucune amélioration à la machine à vapeur. Les mauvaises passions de ceux à qui j’ai été le plus utile, vont, le croiriez-vous ? jusqu’à leur faire soutenir que ces améliorations, loin de mériter une pareille qualification, ont été très-préjudiciables à la richesse publique. »
Watt, quoique vivement irrité, ne se découragea pas. Ses machines n’étaient d’abord, comme celles de Newcomen, que de simples pompes, que de simples moyens d’épuisement. En peu d’années il les transforma en moteurs universels, et d’une puissance indéfinie. Son premier pas, dans cette voie, fut la création de la machine à double effet.
Pour en concevoir le principe, qu’on se reporte à la machine modifiée dont nous avons déjà parlé (page 415). Le cylindre est fermé ; l’air extérieur n’y a aucun accès ; c’est la pression de la vapeur, et non celle de l’atmosphère qui fait descendre le piston ; c’est à un simple contre-poids qu’est dû le mouvement ascensionnel, car à l’époque où ce mouvement s’opère, la vapeur pouvant circuler librement entre le haut et le bas du cylindre, presse également le piston dans les deux sens opposés. Chacun voit ainsi que la machine modifiée, comme celle de Newcomen, n’a de force réelle que pendant l’oscillation descendante du piston.
Un changement très-simple remédiera à ce grave défaut, et nous donnera la machine à double effet.
Dans la machine connue sous ce nom, comme dans celle que nous avons appelée machine modifiée, la vapeur de la chaudière, quand le mécanicien le veut, va librement au-dessus du piston et le pousse sans rencontrer d’obstacle, puisque au même moment la capacité inférieure du cylindre est en communication avec le condenseur. Ce mouvement une fois achevé, et un certain robinet ayant été ouvert, la vapeur provenant de la chaudière ne peut se rendre qu’au-dessous du piston, et elle le soulève ; la vapeur supérieure qui avait produit le mouvement descendant, va alors se liquéfier dans le condenseur, avec lequel elle est, à son tour, en libre communication. Le mouvement contraire des robinets replace toutes les pièces dans l’état primitif, dès que le piston est au haut de sa course. De la sorte, les mêmes effets se reproduisent indéfiniment.
Le moteur, comme on le voit, est ici exclusivement la vapeur d’eau, et la machine, à cela près d’une inégalité dépendante du poids du piston, a la même puissance soit que ce piston monte, soit qu’il descende. Voilà pourquoi, dès son apparition, elle fut justement appelée machine à double effet.
Pour rendre son nouveau moteur d’une application commode et facile, Watt eut à vaincre d’autres difficultés : il fallut d’abord chercher les moyens d’établir une communication rigide entre la tige inflexible du piston oscillant en ligne droite et un balancier oscillant circulairement. La solution qu’il a donnée de cet important problème est peut-être sa plus ingénieuse invention.
Parmi les parties constituantes de la machine à vapeur, vous avez sans doute remarqué certain parallélogramme articulé. À chaque double oscillation il se développe et se resserre, avec le moelleux, j’ai presque dit avec la grâce qui vous charme dans les gestes d’un acteur consommé. Suivez attentivement de l’œil le progrès de ses diverses transformations, et vous les trouverez assujetties aux conditions géométriques les plus curieuses ; et vous verrez que trois des sommets des angles du parallélogramme décrivent dans l’espace des arcs de cercle, tandis que le quatrième, le sommet de l’angle qui soulève et abaisse la tige du piston se meut à très-peu près en ligne droite. L’immense utilité du résultat frappe encore moins les mécaniciens que la simplicité des moyens à l’aide desquels Watt l’a obtenu[2].
De la force n’est pas le seul élément de réussite dans les travaux industriels. La régularité d’action n’importe pas moins ; mais quelle régularité attendre d’un moteur qui s’engendre par le feu, à coup de pelletées de charbon, et même de charbon de différentes qualités ; sous la surveillance d’un ouvrier, quelquefois peu intelligent, presque toujours inattentif ? La vapeur motrice sera d’autant plus abondante, elle affluera dans le cylindre avec d’autant plus de rapidité, elle fera marcher le piston d’autant plus vite, que le feu aura plus d’intensité. De grandes inégalités de mouvement semblent donc inévitables. Le génie de Watt a dû pourvoir à ce défaut capital. Les soupapes par lesquelles la vapeur débouche de la chaudière pour entrer dans le cylindre n’ont pas une ouverture constante. Quand la marche de la machine s’accélère, ces soupapes se ferment en partie ; un volume déterminé de vapeur doit employer dès lors plus de temps à les traverser, et l’accélération s’arrête. Les ouvertures des soupapes se dilatent, au contraire, lorsque le mouvement se ralentit. Les pièces nécessaires à la réalisation de ces divers changements lient les soupapes avec les axes que la machine met en jeu, par l’intermédiaire d’un appareil dont Watt trouva le principe dans le régulateur des vannes de quelques moulins à farine, qu’il appela le gouverneur (governor), et qu’on nomme aujourd’hui régulateur à force centrifuge. Son efficacité est telle qu’on voyait, il y a peu d’années, à Manchester, dans la filature de coton d’un mécanicien de grand renom, M. Lee, une pendule mise en action par la machine à vapeur de l’établissement, et qui marchait sans trop de désavantage à côté d’une pendule ordinaire à ressort.
Le régulateur de Watt et un emploi bien entendu des volants, voilà le secret, le secret véritable de l’étonnante perfection des produits industriels de notre époque ; voilà ce qui donne aujourd’hui à la machine à vapeur une marche totalement exempte de saccades ; voilà pourquoi elle peut, avec le même succès, broder des mousselines et forger des ancres, tisser 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, il se ferait apporter les tisanes, en cas de maladie, par des engins dépendant de sa machine à vapeur. Je n’ignore pas que, suivant les gens du monde, cette suavité de mouvements s’obtient aux dépens de la force ; mais c’est une erreur, une erreur grossière ; le dicton « Faire beaucoup de bruit et peu de besogne, » n’est pas seulement vrai dans le monde moral ; c’est un axiome de mécanique.
Encore quelques mots, et nous arrivons au terme de ces détails techniques.
Depuis peu d’années, on a trouvé un grand avantage à ne pas laisser une libre communication entre la chaudière et le cylindre, pendant toute la durée de chaque oscillation de la machine. Cette communication est interrompue quand le piston, par exemple, arrive au tiers de sa course. Les deux tiers restants de la longueur du cylindre sont alors parcourus en vertu de la vitesse acquise, et surtout par l’effet de la détente de la vapeur. Watt avait déjà indiqué ce procédé[3]. De très-bons juges placent la détente, quant à l’importance économique, sur la ligne du condenseur. Il paraît certain que depuis son adoption, les machines du Cornouailles donnent des résultats inespérés ; qu’avec un boisseau (bushel) de charbon, elles réalisent le travail de vingt hommes travaillant dix heures. Rappelons-nous que, dans les districts houillers, un boisseau de charbon de terre coûte seulement nine pence (environ 18 sous de France), et il sera démontré que Watt a réduit, pour la plus grande partie de l’Angleterre, le prix d’une rude journée d’homme, d’une journée de dix heures de travail, à moins d’un sou de notre monnaie[4].
Des évaluations numériques font trop bien apprécier l’importance des inventions de notre confrère, pour que je puisse résister au désir de présenter encore deux autres rapprochements. Je les emprunte à un des plus célèbres correspondants de l’Académie, à M. John Herschel.
L’ascension du Mont-Blanc, à partir de la vallée de Chamouni, est considérée, à juste titre, comme l’œuvre la plus pénible qu’un homme puisse exécuter en deux jours. Ainsi, le maximum de travail mécanique dont nous soyons capables, en deux fois vingt-quatre heures, est mesuré par le transport du poids de notre corps à la hauteur du Mont-Blanc. Ce travail, ou l’équivalent, une machine à vapeur l’exécute en brûlant un kilogramme de charbon de terre. Watt a donc établi que la force journalière d’un homme ne dépasse pas celle qui est renfermée dans cinq cents grammes de houille.
Hérodote rapporte que la construction de la grande pyramide d’Égypte occupa cent mille hommes pendant vingt ans. La pyramide est de pierre calcaire ; son volume et son poids peuvent être facilement calculés ; on a trouvé que son poids est d’environ 5,900,000 kilogrammes.
Pour élever ce poids à 38 mètres, hauteur du centre de gravité de la pyramide, il faudrait brûler sous la chaudière d’une machine à vapeur 8, 244 hectolitres de charbon. Il est, chez nos voisins, telle fonderie qu’on pourrait citer qui consume une plus grande quantité de combustible chaque semaine.
- ↑ Dans les notes dont il accompagna la dernière édition de l’essai du professeur Robison sur la machine à vapeur, Watt s’exprimait en ces termes au sujet de M. Boulton :
« L’amitié qu’il me portait n’a fini qu’avec sa vie. Celle que je lui avais vouée, m’impose le devoir de profiter de cette occasion, la dernière, probablement, qui s’offrira à moi, de dire combien je lui fus redevable. C’est à l’encouragement empressé de M. Boulton, à son goût pour les découvertes scientifiques, et à la sagacité avec laquelle il savait les faire tourner aux progrès des arts ; c’est aussi à la connaissance intime qu’il avait des affaires manufacturières et commerciales, que j’attribue, en grande partie, les succès dont mes efforts ont été couronnés. »
Une manufacture de M. Boulton existait déjà depuis quelques années à Soho, lorsque naquit l’association qui a rendu son nom inséparable de celui de Watt. Cet établissement, le premier sur une aussi grande échelle qui ait été formé en Angleterre, est encore cité aujourd’hui pour l’élégance de son architecture. Boulton y faisait toute sorte d’excellents ouvrages d’acier, de plaqué, d’argenterie, d’or moulu ; voire des horloges astronomiques et des peintures sur verre. Pendant les vingt dernières années de sa vie, Boulton s’occupa d’améliorations dans la fabrication des monnaies. Par la combinaison de quelques procédés, nés en France, avec de nouvelles presses et une ingénieuse application de la machine à vapeur, il sut allier une excessive rapidité d’exécution à la perfection des produits. C’est Boulton qui opéra, pour le compte du gouvernement anglais, la refonte de toutes les espèces en cuivre du royaume-uni. L’économie et la netteté de ce grand travail rendirent la contrefaçon presque impossible. Les exécutions nombreuses dont les villes de Londres et de Birmingham étaient jusque-là annuellement affligées, cessèrent entièrement. Ce fut à cette occasion que le docteur Darwin s’écria, dans son Botanical Garden : « Si à Rome on décernait une couronne civique à celui qui sauvait la vie d’un seul de ses concitoyens, M. Boulton n’a-t-il pas mérité d’être couvert chez nous de guirlandes de chêne ? »
M. Boulton mourut en 1809, à l’âge de quatre-vingt-un ans.
- ↑ Voici en quels termes Watt rendait compte de l’essai de ce parallélogramme articulé :
« J’ai été moi-même surpris de la régularité de son action. Quand je l’ai vu marcher pour la première fois, j’ai eu véritablement tout le plaisir de la nouveauté, comme si j’avais examiné l’invention d’une autre personne. »
Smeaton, grand admirateur de l’invention de Watt, ne croyait pas, cependant, que dans la pratique elle pût devenir un moyen usuel et économique d’imprimer directement des mouvements de rotation à des axes. Il soutenait que les machines à vapeur serviraient toujours avec plus d’avantage à pomper directement de l’eau. Ce liquide, parvenu à des hauteurs convenables, devait ensuite être jeté dans les augets ou sur les palettes des roues hydrauliques ordinaires. À cet égard les prévisions de Smeaton ne se sont pas réalisées. J’ai vu cependant, en 1834, en visitant les établissements de M. Boulton, à Soho, une vieille machine à vapeur qui est encore employée à élever l’eau d’une large mare et à la verser dans les augets d’une grande roue hydraulique, lorsque la saison étant très-sèche l’eau motrice ordinaire ne suffit pas
- ↑ Le principe de la détente de la vapeur, déjà nettement indiqué dans une lettre de Watt au docteur Small, portant la date de 1769, fut mis en pratique en 1776 à Soho, et en 1778 aux Shadwell Water Work’s d’après des considérations économiques. L’invention, et les avantages qu’elle faisait espérer, sont pleinement décrits dans la patente de 1782.
- ↑ Dans un moment où tant de personnes s’occupent de machines à vapeur à rotation immédiate, je commettrais un oubli impardonnable si je ne disais pas que Watt y avait non-seulement songé, ainsi qu’on en trouve la preuve dans ses brevets, mais encore qu’il en exécuta. Ces machines, Watt les abandonna, non qu’elles ne marchassent point, mais parce qu’elles lui parurent, sous le rapport économique, notablement inférieures aux machines à double effet et à oscillations rectilignes. Il est peu d’inventions, grandes ou petites, parmi celles dont les machines à vapeur actuelles offrent l’admirable réunion, qui ne soient le développement d’une des premières idées de Watt. Suivez ses travaux, et outre les points capitaux que nous avons énumérés minutieusement, vous le verrez proposer des machines sans condensation, des machines où après avoir agi, la vapeur se perd dans l’atmosphère, pour les localités où l’on se procurerait difficilement d’abondantes quantités d’eau froide. La détente à opérer dans des machines à plusieurs cylindres, figurera aussi parmi les projets de l’ingénieur de Soho. Il suggérera l’idée des pistons parfaitement étanches, quoique composés exclusivement de pièces métalliques. C’est encore Watt qui recourra le premier à des manomètres à mercure pour apprécier l’élasticité de la vapeur dans la chaudière et dans le condenseur ; qui imaginera une jauge simple et permanente à l’aide de laquelle on connaîtra toujours, et d’un coup d’œil, le niveau de l’eau dans la chaudière ; qui, pour empêcher que ce niveau ne puisse varier d’une manière fâcheuse, liera les mouvements de la pompe alimentaire à ceux d’un flotteur ; qui, au besoin, établira sur une ouverture du couvercle du principal cylindre de la machine, un petit appareil (l’indicateur) combiné de telle sorte qu’il fera exactement connaître la loi de l’évacuation de la vapeur, dans ses rapports avec la position du piston, etc., etc. Si le temps me le permettait, je montrerais Watt non moins habile et non moins heureux dans ses essais pour améliorer les chaudières, pour atténuer les pertes de chaleur, pour brûler complétement les torrents de fumée noire qui s’échappent des cheminées ordinaires, quelque élevées qu’elles soient.