Une pièce unique du Musée de la Marine, le modèle de Jouffroy d'Abbans

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Le contexte historique des travaux de Jouffroy d'Abbans.

Les expériences de Torricelli et Pascal, au temps de Louis XIV, qui mirent en évidence la pesanteur de l'air, conduisirent les savants à tirer de ce qu'on appelait alors, le vide, les moyens de réaliser des pompes. Les progrès de l'industrie des mines étaient entravés par la nécessité de retirer l'eau qui s’y infiltrait. On le faisait à force de bras ou par celle d'animaux.  Par ailleurs, les progrès des encyclopédistes, avaient abouti, entre autres choses, à la mesure de la température et par la suite, à une  mesure des quantités de chaleur. C'est en 1741 que Celsius proposa l'échelle des températures que nous connaissons de nos jours. (basée sur la dilatation linéaire d’un fluide, le mercure entre la la température de la glace fondante convenue comme base et notée 0°,  et celle de l’ébulition de l’eau  à pression atmosphérique « normale » notée 100°).  Il faisait suite à Réaumur et Farenheit.

En 1762, Joseph Black formula la notion de chaleur latente puis de chaleur spécifique. Les connaissances élémentaires, sans lesquels la machine à vapeur n'aurait pu être crée, améliorée et rendue utilisable par l'industrie, étaient désormais réunis.

Toutefois il faut se souvenir que, dès 1690, Denis Papin, avait publié le projet d’une machine à vapeur dans les Actes de Leipsick. Dans le cylindre d'une machine de Huygens, dont il avait été collaborateur, il remplaçait la poudre par la vapeur d'eau.  Papin avait, vers 1680, inventé l'autoclave (Digesteur) et sa soupape de sûreté (publiés  à Paris  par Estienne Mestrallet en 1682 in 12,  164 pp ). Papin aurait aussi pensé propulser un bateau au moyen d'une telle machine, entrepris de construire un bateau qu'il entendait mener ensuite à Londres. On a écrit que les bateliers de la Weser, avaient détruit cet engin avant qu'il n'ait pris forme. C'est en 1711 que Newcomen et Cowley construisirent les premières pompes à feu destinées à tirer l'eau dans une mine de charbon. Ces machines étaient alimentées par des bouilloires à pression atmosphérique. Leur piston n'était propulsé que par le vide qu'on réalisait dans le cylindre, rempli de cette vapeur, que l’on condensait par injection d'eau froide dans le cylindre. Le piston était ensuite ramené dans sa position initiale par un contre poids. De telles pompes permirent d'extraire l'eau des mines. Elles consommaient une quantité de combustible considérable.

Procédant, en 1769, la réparation d'une pompe de Newcomen, James Watt fut amené à  la modifier et créa ainsi le premier modèle de machine à vapeur à simple effet. La vapeur introduite dans le cylindre poussait le piston. Elle était ensuite dirigée par une soupape vers un condenseur séparé, où on entretenait le vide au moyen d'une pompe attelée à la machine principale. James Watt ne cessa d'améliorer ses machines par des jeux de soupapes attelées au mouvement, puis en faisant appel à un ensemble articulé de bielle et manivelle qui permit de transformer le mouvement linéaire alternatif du piston en un mouvement circulaire continu et qui par la suite, devait évoluer vers la machine à double effet par admission de vapeur alternativement sur les deux faces du piston.

Les Anglais restèrent maîtres de la construction de ces machines jusques au premier tiers du XIX° siècle.

En France de beaux esprits, portés vers les spéculations philosophiques, cherchèrent de leur coté les moyens de réaliser des « pompes à feu » et de les employer à la propulsion de bateaux.  Mais c'est d'Angleterre que Perrier, un industriel fournisseur entre autres de poulies pour la Marine,fit venir les deux pompes qu'il mit en place sur la colline de Chaillot pour élever l'eau de la Seine.

Une compagnie crée par M. d'Auxiron, à laquelle participait Perrier, entreprit la construction d’un navire qui ne pût jamais être essayé par suite d'un accident qui le fit couler avant. Jacques-Constantin Perrier fit pour sa part un essai, qui ne se révéla pas satisfaisant.

Jouffroy d'Abbans qui venait de rédiger un traité d'hydrodynamique (jamais publié) avait été sollicité de participer à ces sociétés, mais avait décliné l'invitation. Il considérait qu’une erreur de raisonnement faisait sous-évaluer par les promoteurs du projet, la puissance qu’il fallait donner pour faire avancer le bateau.

Jouffroy d'Abbans, Claude, François, Dorothée, était né en 1751.  Nous ne rappellerons pas la biographie de cet homme à qui la science doit la première installation effecticiente, à bord d’un bateau, d’une machine à vapeur. Nos lecteurs la trouveront au numéro 25 de Neptunia, premier trimestre 1952, lequel rendait compte de l'exposition qui fut ouverte au public du 27 octobre au 11 novembre 1951 au 52 rue Bassano, Paris, à l'occasion du bicentenaire de la naissance de Jouffroy d'Abbans. Un article lui fut également consacré par André Castelot dans Historia 1979 n° 390, mai 79. 

Rappelons cependant ce que l'on sait  de ses expériences techniques, tant de ce qui ressort des papiers, que d'autres sources contemporaines.

En 1774, Jouffroy d'Abbans, aurait fait l'essai au Champ de mars d’un modèle réduit de bateau à vapeur. (M. de Montgery, Annales de l'industrie nationale et étrangère, t. VIII, p. 297). Nous ignorons, s’ils ont bien existé, ce que sont devenus ce bateau et sa machine?

Notons toutefois que M. de Jouffroy, dans l’opuscule, Des bateaux à vapeur, qu’il publia à Paris chez le Normant en 1816, se contente d'indiquer: En 1779 j'avais déjà réalisé diverses expériences sur ce sujet en Franche Comté. En 1776 il  essaya à La Baume-les-dames, sur le Doubs un  autre prototype muni d'une machine construite par Humphrey Potter  qui, malgré son patronyme était dit-on franc-comtois. La sœur de M. de Jouffroy, religieuse  dans cette région, lui avait procuré un soutien financier. La propulsion de ce bateau était fournie par une machine à simple effet qui transmettait sa force à des palmes articulées, d'où le nom de Palmypède sous lequel de Jouffroy le désigne. Cet engin mesurait, selon son constructeur, 40 pieds de long  par 6 pieds de large. Le mécanisme destiné à mettre en œuvre les palmes était constitué d'une chaîne attachée au piston. Un contrepoids était destiné à ramener la palme et le piston de la machine à la fin de chaque cycle. Ce Palmypède navigua, selon Jouffroy, en juin et juillet. Il ne donna pas satisfaction et l'ingénieur dut revoir le système de propulsion.  On remarquera que le système de transmission par chaîne est semblable à celui qque M. Desblancs qui conçut en 1802 un bateau dont la machine aurait dû entraîner non pas des palmes mais des aubes. Le modèle en est conservé au Conservatoire  des Arts et Métiers.

Le 15 juillet 1783, de Jouffroy présenta devant une foule considérable, parmi laquelle cinq représentants de l'Académie de Lyon, un bateau de quarante six mètres de long sur quatre et demi de large, d'un tirant d'eau de 0,95 mètres propulsé par des roues à aubes de quatre mètres cinquante de diamètre (14'). Les aubes de 6' de long plongeaient de 2' dans l'eau, entraînées par une machine à vapeur dont le cylindre avait 21 pouces de diamètre et une course de 5 pieds, construite par MM. Frerejean, de Lyon en 1780. Cette machine entraînait des roues à aubes au moyen de crémaillères et de roues à rocher aussi appelées engrenage de La Hire.  C'était le Pyroscaphe.  Le bateau remonta, à plusieurs reprises le courant de la rivière. Le 19 août de cette même année M. de Jouffroy fit établir par un notaire un acte de notoriété qui nous est parvenu. Une copie en est préservée à l'Institut national de la Propriété industrielle, cote 180-308/9, ci-dessous.

Il a été publié l'annexe III, p. 406, de l'ouvrage de  Louis Figuier La machine à Vapeur, Paris Victor Masson ,1852:

Cet acte se borne à indiquer les caractéristiques du bateau: 130' x 14'; T.E. 3', son poids de 327.000 livres et précise qu'il remonta le courant pendant un quart d'heure. Il fut dressé par l'Étude Devilliers et Barond, notaires .

 

Vue d'ensemble du modèle du musée national de la Marine

Jouffroy d'Abbans était soutenu par quelques personnes animées d’une curiosité scientifique qui étaiot telle qu’ils proposèrent d'investir dans une société ayant pour objet l'exploitation commerciale du futur bateau. Mais d'autres personnages, concurrents, avaient d’autres projets.

Parmi eux se trouvait l’industriel J.C. Perrier, membre de l'Académie. 

Ce sont Perrier et Borda que l'Académie chargea d'établir un rapport sur les expériences de Jouffroy d'Abbans.

On possède peu de choses dans les archives de l'Académie. Il reste un procès-verbal sur lequel figure une mention "attendre". Le 31 janvier 1784 le ministre de Calonne renvoyait à Jouffroy d'Abbans l'acte de notoriété qu'il avait joint à sa demande de "privilège"  avec la notation suivante:"…l'épreuve  faite à Lyon ne remplissait pas suffisamment les conditions requises, mais si au moyen de la pompe à feu vous réussissez à faire remonter la Seine l'espace de quelques lieues, un bateau chargé de 300 milliers et que le succès soit constaté à Paris de manière authentique qui ne laisse aucun doute sur les avantages de vos procédés, vous pourrez compter qu'il vous sera accordé un privilège limité à quinze années"

M. de Jouffroy d'Abbans s'était ruiné pour réaliser ses expériences et ses prototypes. Il n'était plus en mesure de construire un autre bateau à Paris.

Son bateau, dit-il, resta en service seize mois entre Lyon et Mâcon.

Louis Figuier nous dit que, pour convaincre Perrier de l'intérêt de son projet, M. de Jouffroy d'Abbans lui aurait adressé, en 1783, un modèle de son bateau au 1/24°. 

Le Comte Achille de Jouffroy, son fils, dans Historique des travaux de Jouffroy d'Abbans., Paris 1838 (Bibliothèque du musée E 69) écrit: Un modèle à six lignes par pied fut adressé à MM. Perrier frères, en 1784. On  ne sait ce qu'elle est devenue. (p.24).

De Jouffroy lui même, évoque également cet envoi dans une lettre publiée par Prost dans Le marquis de Jouffroy d'Abbans, Paris, Ernest Leroux, 1890 : « M. de Jouffroy se rendit à Paris mais ne put rencontrer J-C Perrier qui lui adressa la lettre suivante: … une machine aussi nouvelle que celle que vous proposez d'exécuter est exposée à des expériences et des changements qui nécessairement seront dispendieux. Je pense que cette dépense se montera à 100,000 livres et je ne vous cache pas, Monsieur que je ne me livrerai pas à l'exécution de cette machine que lorsque j'aurai la certitude que votre compagnie aura formé un fond certain de 100,000 livres au moins… » 

Cette lettre adressée à M. le Comte de Jouffroy, aurait été expédiée par le maître d'hôtel de Perrier en "port dû". Pour quelqu'un qui s'était donné la peine de fournir plans et modèle ce me semble assez cavalier. (Texte complet in Prost, p. 154.)

Notons le terme de machine aussi nouvelle, employé par Perrier. 

S’il s’agit du modèle du Musée on constate que la machine est munie d’un piston unique devant fonctionner à double effet et non d’une machine à deux pistons et simple effet comme semblent l’avoir été les précédentes.

En fait il semble que plusieurs modèles aient été réalisés par M. de Jouffroy. Dans une lettre datée d'Abbans le 24 décembre 1801, adressée à son ami Follenay il écrit: Comme on me demande un petit modèle, je travaille fort à celui que j'ai commencé… je le chargerai sur mon chariot et nous le conduirons à Paris… Cette lettre est suivie d'une autre en date du 21 janvier 1802 confirmant :  Il faut que je dépose mon modèle cacheté plus 900 francs et que je souscrive une autre obligation de 750 francs, c'est ce que me coûtera mon brevet pour quinze ans. Si on compte le modèle du Champ de mars ce sont donc au moins trois modèles que M. de Jouffroy aurait construits. Lequel est donc exposé au musée?

A propos  de celui remis à J-C Perrier, Louis figuier ajoute : Nul n'a jamais su ce qu'il était devenu .

Le modèle conservé au Musée national de la Marine, quant à lui, a été, dans les premiers temps, conservé au ministère de la Guerre d'où il passa à au Département de la Marine avant d'entrer dans les collections  du Musée national de la Marine vers 1830.

Joachim Gilbert a donné  en 1819 le texte d'une communication faite à l'Académie en 1818 sous la forme d'un historique de la navigation à vapeur. Cet ouvrage traite, naturellement, des expériences de Jouffroy d'Abbans et expose, en quelques planches les mécanismes que nous devons à ce concepteur. Ils diffèrent quelque peu de ce qu'en écrivent, tant Louis Figuier que M. de Jouffroy lui-même.

En 1796, Robert Fulton était arrivé à Paris en provenance des États-Unis.  Après l'élévation de Bonaparte au Consulat à vie, il obtint des fonds pour développer sa  torpille. Fulton construisit  également à Paris un bateau à vapeur muni d'une machine anglaise du type Watt/Boulton à bielle et manivelle, qui étonna les riverains mais demanda des mises au point onéreuses. Malgré le soutien de l'Académie des Sciences Napoléon se désintéressa de ces expériences, ce qui eut pour effet de tarir l'aide que le gouvernement avait fourni à l'inventeur américain. Lassé, Fulton passa en Angleterre puis devant le peu d’empressement des autorités, rentra aux États-Unis où il construisit le Clermont qu'il mit en service commercial sur l'Hudson et qui fut suivi d'autres bateaux sur le Mississippi. La navigation commerciale et militaire à vapeur commençait dans le nouveau monde.

En date du 7 avril 1802, M. Desblanc,  qui avait participé à la construction de la machine du Pyroscaphe, demanda un brevet en vue de l'exploitation d'un futur bateau à vapeur. Il protestait contre le fait que le gouvernement ait aidé Robert Fulton, lequel ne demanda pas de brevet et déclara que la paternité de la propulsion par la vapeur n’appartenait, ni à lui-même ni à M. Desblanc, mais bien à de Jouffroy. le dossier se trouve encore avec ses plans à l'INPI.  Un modèle réalisé en 1802  par M. Desblanc, est exposé au Conservatoire des Arts et métiers.

En 1816, M. de Jouffroy d'Abbans obtint, du nouveau pouvoir, le privilège qu'il attendait depuis 1783 . Il parvint à réunir le financement nécessaire à la construction d'un nouveau bateau à vapeur qu'il destinait à un  service sur la Seine.

Le Bon français  du mercredi 21 août 1816, n° 57  écrit "Aujourd'hui à 2 heures le Charles Philippe, bateau à vapeur, construit par M. Jouffroy d'Abbans a été lancé à l'eau en présence de son altesse royale Monsieur, son auguste parrain. Ce bateau a 140 pieds de long et est du port de cent tonneauxCe bateau est différent  du  Pyroscaphe. La machine est placée à l'avant .

Le Charles Philippe aurait été construit par  Adrien Gueroult à Saint-Denis, qui prit, par ailleurs, le 13 décembre 1823 un brevet décrivant des roues à aubes dites rotatives.

Un dessin de J. Gilbert, montre le détail de la robinetterie de distribution avec ce qu'il nomme une tuile ou tiroir. On y voit aussi un schéma du nouveau bateau.

Le Roi Louis XVIII accorda également un privilège à une autre société,  concurrente de celle créée par de Jouffroy (Andriel & Pajol). Selon les défenseurs de M. de Jouffroy d'Abbans, des malfaisants sabotèrent son bateau.

M. de Jouffroy d'Abbans après, l'échec de négociations en vue d'associer la société qu'il avait créé, avec celle de MM. Andriel et Pajol, dut se résoudre à tenter une autre expérience à Châlon. Il rassembla quelques commanditaires dont Michel Ramus, un ancien directeur de forges au Creusot pendant la période révolutionnaire, et qui possédait des ateliers à Beauchamp en Saône et Loire. Cette nouvelle société put financer la construction d’un autre bateau, le Persévérant. Ce bateau, dont la machine  était, et c’est bien dommage, de même conception que celle du modèle du Musée,  montait de Lyon à Châlon en 30 heures et revenait en 14 heures en 1819.

On attribue à d’obscures manœuvres adverses la cessation d’activité de la société.

Définitivement ruiné, de Jouffroy entra aux Invalides en 1830 . Il y mourut du choléra en 1832.

Jusqu'à sa fin, de Jouffroy d'Abbans resta fidèle à la transmission par crémaillère dont Gilbert écrit qu'elle ébranlait dangereusement la machine. M. de Jouffroy d'Abbans explique, quant à lui, qu'il s'est refusé à utiliser la bielle pour éviter des pertes d'énergie… Ce mauvais argument cachait sans doute une certaine obstination, confirmée par la graphologie, mêlée peut-être d'une pointe d'orgueil cocardier puisque les machines montées, tant par Fulton que par Andriel & Pajol, étaient des machines anglaises.

Ainsi finit Jouffroy  surnommé« La pompe » découvreur de génie et malheureux.

Pendant ce temps d’autres  se lançaient dans l’exploitation commerciale de machines  tant sur la Seine, on l’a vu que sur le Rhône. Certains des actionnaires des sociétés créées par de Jouffroy eurent plus de chance avec d’autres sociétés. Ce fut le cas de Ramus, ce fut aussi le cas de MM. Andriel dont l’un se fixa à Naples.

Dès 1822 une Société des Transports accélérés exploita un brevet du Parisien Raymond avec deux pousseurs la Ville de Chalon et la Ville de Lyon  munis de machines construites en France sur des modèles anglais, puis ce furent la Compagnie des bateaux à vapeur de la Saône en 1829.  Malgré l’explosion  du Rhône victime, en 1827, de défaillance de ses chaudières et le traumatisme subi par les « voyageurs »  l’expansion de la navigation mécanique continua. Le législateur imposa l’installation de rondelles fusibles sur les chaudières et créa une « commission de sécurité » chargée de recommander les mesures convenables.

En 1830  Les Messageries royales abandonnent la traction hippomobile au profit d’un ensemble de coches d’eau à vapeur. 

Sur mer, le premier navire de mer à vapeur ayant touché Marseille, le 4 décembre 1818 est le Fernandino dont l’armateur était…. Pietro Andriel de Naples. Ce bateau portait 185 t,  il mesurait 38 m en longueur était propulsé par des roues à 8 pales fixes en fer, entraînées par une machine anglaise Il brûlait 2 tonnes de charbon par jour.

Examinons maintenant le modèle du musée :

 

 

Selon A. Chatelle, Le musée de la Marine, 1939, p. 95, l'objet provient de l'ancienne collection du ministère de la Guerre.

Le Catalogue raisonné du Musée de la Marine  par J. Destrem et G. Clerc-Rampal,  1909 indique p. 275 : "Ce modèle semble être non la reproduction d'un bâtiment,  mais d'un modèle construit  en vue d'expériences" .

Il fut exposé aux Invalides à l'occasion  d'une exposition consacrée à Jouffroy d'Abbans en 1974.  A cette occasion il fut nettoyé,  démonté et des clichés de détail en furent pris. C'est à partir de ces documents que nous  raisonnons.

-La coque du modèle du musée de la Marine est construite en teck. Elle est assemblée à clin.  Richement décorée de cornes d'abondances et d'amours au tableau arrière elle montre aussi un lévrier à l'étrave.  Elle porte sur les cotés, au dessus des roues à aubes, soleils, fleurs de lys et autres symboles de la magnificence royale. Elle mesure 182 centimètres en longueur, et 50 centimètres de large hors roues.  On remarquera que si la longueur est proche du 1/24° de celle du bateau de Lyon,  la largeur du modèle est  beaucoup trop forte que celle indiquée par M. de Jouffroy.  Ceci ne correspond donc pas à un modèle au 1/24.

 

Au dessus vue du modèle du musée. On y voit les deux roues avec le dispositif excentrique qui maintient les pales verticales. La première mention, en France de ce dispositif, eut lieu en 1818 lors de la présentation d'un bateau construit en Angleterre. Il est peu plausible que ce dispositif ait été fixé au modèle par M. de Jouffroy en 1784.

En dessous vue montrant le contrepoids qui maintient en tension la chaîne et la tringle qui commande l'ouverture des tiroirs de distribution de vapeur, que l'on aperçoit en haut des deux crémaillères. En oblique le canal d'évacuation du cylindre de la machine au dispositif d’injection d’eau froide situé au dessous. On remarquera l'évasement de ce tuyau qui montre que M. de Jouffroy avait compris qu'il devait faciliter la détente de la vapeur, non encore condensée, à l'approche du condenseur.

-La machine est formée d'un cylindre de laiton fermé par des couvercles boulonnés à ses extrémités. Le couvercle avant comporte un presse-étoupe, qui laisse le passage à la tige du piston. A chacune des extrémités du cylindre, on voit un tube d'échappement latéral qui rejoint une boite de commande de robinetterie d'où il continue vers une caisse située au fond du bateau  au droit des roues à aubes.

C'est le condenseur. 

La boite de robinetterie est actionnée par une chaîne sans fin qui,  passant par des poulies, est maintenue sous tension par deux poids suspendus, l'un à l'avant l'autre à l'arrière du bloc machine. Cette chaîne est maillée à une tringle comportant des masselottes de butée. Cette tringle est elle-même, attelée à la tige du piston.

En fin de course aller, la tringle inverse un levier qui commande un axe de robinetterie, mettant la face vapeur du piston en présence du vide au condenseur. Ceci provoque le retour du piston, qui ramène  chaîne et tringle.

En fin de course de retour, le levier est poussé en sens inverse, provoquant le vide sur l'autre face du piston. On ne voit pas bien l'arrivée de vapeur qui doit être dessous la machine, ni sa robinetterie qui est certainement commandée par le même levier que ci dessus. Il doit commander à la fois l'échappement d'une face du piston et l'admission à l'autre face. Il s'agirait donc d'une machine à double effet. Le condenseur est placé en dessous du piston.

Nous n'avons pas pu examiner l'intérieur, ni observer comment était réalisée l'étanchéité du piston et s'il y avait un segment en cuir ou autre matière, non plus que l'épaisseur de la coque du cylindre.  Louis Figuier nous dit que le cylindre de la première machine de 1773, de Jouffroy d'Abbans  avait été réalisé par martelage et avait été cerclé « à la manière des canons du Moyen-âge ». M. de Jouffroy écrivant au sujet du Pyroscaphe ne fait pas mention de cerclage mais précise que le cylindre était entièrement chaudronné. Il indique également que ce cylindre était incliné de seize degrés sur l'horizon ce qui ne semble pas être le cas du modèle du musée. Cette disposition ne figure pas sur les plans que nous avons vues à l' INPI.

Les dimensions du cylindre sont d'environ 20 cm de long et 35 mm de diamètre. Cela correspondrait au modèle au 1/24° déjà évoqué.

 

 

Sur ce cliché on voit la crémaillère supérieure à denture fixe- différente de celle de 1816 montrée ci-après et en dessous la crémaillère, inférieure, qui est déportée de côté. On voit les rouleaux guides verticaux et latéraux. On aperçoit les pignons de la crémaillère verticale qui commande la pompe du condenseur; en haut à droite, la tringle qui commande la distribution de vapeur est attelée à la crémaillère et donc au piston principal par une potence coudée.

La machine transmet sa force aux roues par le moyen d'une double crémaillère en forme de cadre qui est attelée à la tige du piston. Les dents de cette crémaillère regardent l'intérieur du cadre. Elles attaquent une roue à rochet qui entraîne l'arbre des roues de propulsion. Par ce moyen, le mouvement linéaire alternatif du piston est transformé en un mouvement rotatif. Nous ne serons cependant pas surpris lorsque J. Gilbert fait état d'ébranlements donnés par la machine du Charles Philippe à l'ensemble de la coque au point de faire craindre « qu'elle ne se délie ».

La crémaillère supérieure est décalée latéralement par rapport à celle du dessous. Le cadre des crémaillères est maintenu à sa tête, tant en hauteur que sur ses cotés, par des galets de guidage. La commande de la pompe d'extraction du condenseur est reliée à ce cadre.

La propulsion du modèle est réalisée par deux roues à aubes latérales. Les aubes sont articulées au moyen d'un cercle excentriquedont Jouffroy d'Abbans n'a jamais fait état.  Il semble avoir envisagé diverses solutions mais précise devoir s'en tenir à des pales fixes et radiales. Aussi bien M. de Jouffroy que Louis Figuier et J. Gilbert précisent que M. de Jouffroy d'Abbans n'a pas utilisé des roues à aubes radiales lors de ses expériences.

Le modèle du musée est équipé d'un système excentrique qui maintient les pales verticales. Selon J. Gilbert cette innovation serait apparue lorsqu'un certain M. Jernsted,  vers 1818,  montra à Paris un bateau qu'il avait fait venir d'Angleterre et dont il décrit les aubes en les présentant comme une nouveauté.  On peut donc se demander qui a réalisé cette transformation et quand ?

 

Dessin des crémaillères de M. de Jouffroy , 1816. On peut voir en grandeur un dispositif de masselottes mobiles de ce genre sur le fardier de Cugnot au Conservatoire des Arts et métiers. Ce dispositif permet de ramener les deux crémaillères dans le même plan et évite les tensions tendant à les faire flamber.

Citation de J. Figuier op. cit." Dans la même année 1816, M. de Jouffroy... . Dans cette machine le piston du cylindre à vapeur, communique directement le mouvement à la roue à pales, au moyen d'une crémaillère dont l'effet n'a point répondu à l'attente qu'on s'était promis: l'engrenage des dents de la crémaillère avec celles  de la roue à rochet ne se faisant point à chaque rencontre avec l'exactitude nécessaire, il en résultait des ébranlements qui menaçaient de démonter toute la machine. En outre  la chaudière, quoique assez bien entendue, ne fournissait point assez de vapeur en raison d'une mauvaise disposition de foyer. " . Cette année dernière M. de Jouffroy a placé une  machine du même genre sur un autre bateau (Le Persévérant) qui a navigué très difficilement et seulement pendant quelques jours sur la Seine. Il apparaît qu'on a cherché  à régulariser le mouvement de l'axe en y adaptant un volant"

-Auxiliaires:

Une machine semblable à celle de M. de Jouffroy d'Abbans dont le plan est donné par J.  Gilbert montre une soupape de sûreté (clairement visible sur le modèle du musée  coté bâbord au dessus de la chaudière)

Le canal d'évacuation de vapeur s'évase au fur et à mesure qu'il approche du condenseur. Celui-ci est muni d'un entonnoir pour qu'on y ajoute de l'eau froide.  Une pompe à vide semble évacuer par une canalisation à la flottaison sous la roue de bâbord. Un levier disposé à tribord sur le pont commande semble être une purge évacuant dans un espace ménagé dans la structure du fond de cale. La vapeur condensée est rejetée en dehors du bateau.  Une roue, conduite par la crémaillère supérieure et dont le mouvement alternatif commande une autre crémaillère, semble pousser ou tirer alternativement une tige de pompe à vide du condenseur.

-Chaudière:

La vapeur du modèle est produite par une bouilloire de forme parallélépipédique à foyer.  J. Gilbert, comme  Louis Figuier,  indiquent des pressions de l'ordre d'une atmosphère.  Le foyer est sans doute placé à l'arrière et à bâbord car à tribord nous voyons le contrepoids arrière qui empêche de placer le foyer de ce coté.

Enfin les fumées de combustion évacuent par quatre conduits qui se réunissent en une cheminée. Sur l'arrière de la machine on voit une caisse à eau qui est destinée à ré alimenter la chaudière. Selon M. Dollfus Les origines de la navigation à Vapeur, sous la direction de M M Pollat, PUF 1970, la chaudière du modèle contiendrait encore des mèches de lampe à alcool et serait munie de 5 tubes de fumée. (p. 89).

Ajoutons que tout l'ensemble qui précède est monté sur un cadre de bois. Ce cadre et la coque peuvent être séparés.

Nous avons examiné également le modèle de Desblanc du Conservatoire National des Arts et métiers daté de 1802. Les dispositions sont très voisines de celles du modèle dit de Jouffroy d'Abbans. Nous pouvons compléter l'examen visuel par celui des plans. Le cylindre principal commande une double crémaillère semblable à celle du modèle de Jouffroy. Il commande à son autre extrémité une pompe à vide. Le condenseur est placé au dessous.

Le plan, comme le modèle n'indiquent pas le mode de distribution qui pourrait avoir été semblable à celui de Jouffroy à chaîne tringle et masselotte. La principale différence des deux modèles est le propulseur qui est ici formé de deux chaînes sans fin latérales qui entraînent des pales suspendues par leur centre et qui devaient assurer la poussée. Lors d’un colloque tenu en  1970 , consacré, sours la direction de M. Michel Mollat, aux débuts de la navigation à vapeur, M. Dollfus estime cette machine  construite par les Frèrejean.

 

dessins tirés de J. Gilbert décrivant e le tiroir ou tuile de distribution de vapeur aux deux faces du piston.

Evaluation de la puissance de ces engins

Pour un diamètre du cylindre de 21",  soit  53 cm , la surface du piston est de  2.205  cm2. En supposant un vide absolu de l'autre coté et une pression de vapeur d'une atmosphère, (Ce qui est théorique mais certainement inexact) on peut évaluer à un maximum de 2.205 kilos, la poussée de chaque course.  Comptons 2.000 kilos.

La course,  selon M. de Jouffroy, était de 5 pieds soit 1,5 m.  Le travail à chaque course correspond à 2.000 kg x 1,5 m soit 3.000 kgm.  Ceci ne tient pmas compte de la détente mais permet une première évaluation.

Si nous admettons que la capacité de chauffe permettait de donner à la machine le rythme de trois pieds par seconde,  indiqué par M. de Jouffroy, la puissance de la machine serait de 2000 Kgm/s, soit 26 cv.  Cette évaluation très théorique est sans doute bien au dessus de la réalité.

Les cliquets qui transmettent au rocher la puissance reçue de la machine transmettent une poussée voisine des 1.000 kilos chacun  (Ils sont deux sur le modèle). A 40 kg par mm2, norme de résistance de nos aciers ordinaires actuels, ils devraient offrir une surface d'au moins 25 mm2 , qu'il fallait multiplier par un coefficient de sécurité de l'ordre de 6 si l'on s'en tient aux premières ordonnances sur ce sujet en 1823. Le risque était sérieux de voir l'embout du cliquet s'écrouir.

Ce système de transmission n'était pas adapté à de tels efforts. La crémaillère supérieure travaille à la compression lorsque le piston pousse vers l'avant.  Elle aurait tendance à se déformer et flamber. La crémaillère inférieure tire lors de la course de retour. Elle ne travaille qu'à la traction.


On comptait en ce temps là qu'il fallait avoir dans la chaudière 25 fois le volume du cylindre. Ici 330 litres. x 25 soit 8250 litres.  Ce nombre donne une idée du volume de la chaudière. La dépense par heure était estimée à 5 kilos à l'heure de charbon par cheval.  Ceci nous donne un repère concernant le foyer qui devait brûler environ  24 cv x 5 soit 120 kilos de charbon à l'heure. Là encore ce chiffre est trop élevé, mais donne un ordre de grandeur du poids à embarquer.

En Conclusion, à la date de ce jour, le modèle ne peut représenter le Pyroscaphe.

Il peut par contre correspondre, pour ce qui concerne machine à vapeur et la transmission, au projet de Jouffroy d'Abbans vers 1784, à l’époque à laquelle il recherchait le concours de J.C. Perrier pour réaliser un modèle amélioré dérivé des expériences du Champ de mars puis du Palmypède et enfin du Pyroscaphe.

La décoration "royale" ne peut se justifier qu'avant  ou après la période révolutionnaire. 

S'il s'agissait d'un modèle destiné à être proposé au Duc de Chartres, les soleils et autres ornements royaux qui décorent la coque pourraient  se justifier.

L’ensemble ne correspond pas au Charles Philippe.

Si ce n'est pas M. de Jouffroy d'Abbans qui a fait réaliser le système à excentrique,  on doit conclure que quelqu'un d'autre a modifié le modèle ou que quelqu'un d'autre l'a fait réaliser. Le modèle a été conservé au Ministère de la Guerre.  Serait- ce Borda ou J-C. Perrier qui l'aurait remis au ministère ?

En tout état de cause ce modèle, semble être un des modèles réalisés par M. de Jouffroy d'Abbans, lequel ? nous ne le saurons peut-être jamais. Il reste, avec celui de Desblanc, le plus ancien modèle de bateau à vapeur, qui nous soit parvenu.

 

Plan attaché à une demande de brevet complémentaire présentée par Mr Jouffroy en 1817. Ne voulant pas accepter la manivelle de Watt il cherchait encore une autre solution mais la chaudière et la distribution évoluait...

 

 

 

Bibliographie

Pour lire en détail les ouvrages cités ci-dessous et d'autres voyez le CNAN

http://cnum.cnam.fr/PDF/cnum_8DE33.4.pdf

 

-Jouffroy d'Abbans (M. Le Marquis de) Des bateaux à vapeur Paris, Le Normand, imprimeur-libraire, 8 r. de Seine, 1816.

- Achille de Jouffroy, (Comte), fils Jouffroy  d'Abbans  Historique des travauxde Jouffroy d'Abbans. 1838 (au musée E 69) un opuscule: Voir ci après.

-Gilbert (Joachim) Essai sur l'art de la navigation par la vapeur, Paris, Bachelier, quai des Augustins, 1820.   Voir Ci-après.  

-Figuier (Louis)La machine à vapeur son histoire, sa description son application à l'industrie, à la navigation et aux chemins de fer Paris, Victor Masson, 1852, in-8°, 411 p.

-Journal des débats, 28 mars 1816 :

-Constitutionnel, 11 décembre 1816

Prost (J.-C., Alfred) Le marquis de Jouffroy d'Abbans inventeur de la navigation à vapeur 2° édition, Paris Ernest Leroux, 1890, in-8°, 319 p.

Histoire générale des techniques t. III , l'expansion du machinisme,  introduction par Maurice Daumas. Paris PUF 1968, p. 330:

Comptes rendus de l’Académie des Sciences, t. 93, 1881, p. 336:

-Du rôle de Jouffroy dans la découverte de la navigation à vapeur

-Lettre de Fulton à Mollard, Bandel et Montgolfier, à Lyon

 

-Jouffroy d'Abbans (M. Le Marquis de) Des bateaux à vapeur Paris, Le Normand, imprimeur-libraire, 8 r. de Seine, 1816. in Prost, annexes, p. 290.

« En 1782 je me rendis à Lyon et je construisis sur la Saône un bateau de 250 milliers (et non 300), mu par une pompe à feu de 24" de diamètre. »

Ce travail contient:

Description du bateau de Lyon, p. 295

Etablissement des efforts:

1-Surface de "tranchée" (maître couple de carène) 42 '2 réduite au quart à cause des formes avant (1'2 opposé à un courant de 1'/s. demande un effort de  1£1/5 qui croit comme le carré de la vitesse), p. 296. D'où Jouffroy tire une demande à la pale de 1020 livres pour une vitesse de 9'/s.. Les aubes, doivent avoir chacune 32'2 de surface mouillée. Calcul des moments et de la puissance à donner à la machine.

2 -Calcul de la machine: Or la vitesse d'une machine bien réglée étant de 3'/ s.... Le diamètre de la mienne était de 24" .... à 9 livres par pouce rond sa force était évaluée à 5584 livres. p. 297.

3-"les rames disposées circulairement autour de l'arbre plongeaient de 3'... un rouet de deux pieds de diamètre faisaient une révolution entière chaque fois que le piston avait  parcouru un espace de 6'.... "

"Crémaillère double, à dents mobiles, engrenant dessus et dessous le rouet de l'arbre."

4- Critique du système à manivelle

Achille de Jouffroy, (Comte), fils Jouffroy  d'Abbans  Historique des travaux de Jouffroy d'Abbans. 1838 (au musée E 69) . Cet opuscule résume:

Les Essais à Beaune sur le Doubs en 1776 avec une machine simple effet de 11" de diamètre au cylindre entraînant une chaîne et poulie de renvoi.

Le propulseur Palmypède serait une tige terminée d'une pale comportant un châssis à persiennes mobiles de 18". Le rayon décrit par la pale serait de 18'. Le levier est ramené sur l'avant par un contre-poids et tiré lorsqu'on fait le vide dans la pompe à feu. Ceci serait expliqué par Arago dans l'Annuaire 1837, p. 291,2,3.

Des essais en 1780 à Lyon, île Barbe, un bateau de 140' (J.d'A. écrit 130') x 14', maître couple au 3/5 de l'avant 2 roues à aubes de 14' de diamètre avec des aubes de 6' pénétrant dans l'eau de 2' ;  chargé à 300 milliers. La machine donnait 24/25 tours/minute. Il avançait de 9' par seconde. Elle avait deux cylindres inclinés à 30°Une tuile ou tiroir distribuait la vapeur. Une injection d'eau existait. (p.18) 2 cylindres en bronze de 21" de diamètre, course 5', entraînaient des chaînes + un barillet à encliquetage tiré vers le fond par un contrepoids. La machine avait été construite chez Frerejean.

Un modèle à six lignes par pied fut adressé à MM. Perrier frères, en 1784. On ne sait ce qu'elle est devenue. (p.24)

Comparaisons entre  le Sphinx (Modèles au C.A.M.), Soho, Goélette Jouffroy, Yvanhoe, Ville de Corbeil

P.J. Acte de Notoriété déjà cité,  1783.

Copie d'un extrait de délibérations Institut de France Classe  sciences physiques, 5 mars 1816 qui produit un Extrait du registre de l'Académie en date du 22/11/1783 "Mémoire sur les machines à vapeurs par le marquis Jouffroy d'Abbans" . Borda et Perrier auraient alors rendu compte et conclu " attendre des expériences"

Promesse de brevet , conditionnées à la réalisation d'éssais satisfaisants, signée Calonne . 31/01/1784.

 

  Gilbert (Joachim) Essai sur l'art de la navigationpar la vapeur, Paris, Bachelier, quai des Augustins, 1820.    Ce mémoire date de 1818  (adressé à l'Académie) ou il a été lu par Dupin. On y lit ceci:

        " Dans la même année 1816, M. de Jouffroy... . Dans cette machine le piston du cylindre à vapeur, communique directement le mouvement à la roue à pales, au moyen d'une crémaillère dont l'effet n'a point répondu à l'attente qu'on s'était promis: l'engrenage des dents de la crémaillère avec celles  de la roue à rochet ne se faisant point à chaque rencontre avec l'exactitude nécessaire, il en résultait des ébranlements qui menaçaient de démonter toute la machine. En outre  la chaudière, quoique assez bien entendue, ne fournissait point assez de vapeur en raison d'une mauvaise disposition de foyer. " . Cette année dernière M. de Jouffroy a placé une  machine du même genre sur un autre bateau (Le Persévérant) qui a navigué très difficilement et seulement pendant quelques jours sur la Seine. Il apparaît qu'on a cherché  à régulariser le mouvement de l'axe en y adaptant un volant" pl. III, fig.  5.20.

Même  si l'auteur ne nourrit pas une grande sympathie pour J.d'A. la remarque sur l'engrenage est très pertinente.

 

-Figuier (Louis) La machine à vapeur son histoire, sa description son application à l'industrie, à la navigation et aux chemins de fer Paris, Victor Masson, 1852, in-8°, 411 p.

 

Problèmes Jouffroy d'Abbans et de Perrier.

L'auteur signale un modèle au 1/24 du bateau de Jouffroy  est-ce celui du musée?  "on a jamais su ce qu'elle était devenue", p. 237.

 

 

Dernière mises à jour de la page : mardi 11 décembre 2012

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