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Les origines de la machine à vapeur

Albert de Rochas, La Nature N°509 — 3 mars 1883

Mis en ligne par Denis Blaizot, Lauryn le mercredi 6 août 2014

Tous les ouvrages qui traitent de l’histoire de la machine à vapeur signalent l’éolipyle de Héron comme la plus ancienne manifestation connue de cette puissance qui remplit aujourd’hui le monde ; mais bien peu de personnes savent qu’on trouve également, dans les Pneumatiques de l’ingénieur grec, le germe de la chaudière tubulaire et du robinet de Papin qui a été remplacé dans les machines modernes par le tiroir de Watt.

Voici d’abord la traduction littérale des deux passages qui ont trait aux appareils si souvent cités de Héron :

« On peut faire tenir en l’air des boules par le procédé suivant :

Au-dessous d’une chaudière qui renferme de l’eau et qui est fermée à sa partie supérieure, on allume du feu. Du couvercle part un tube qui s’élève verticalement et à l’extrémité duquel se trouve, en communication avec lui, un hémisphère creux. En plaçant une boule légère dans cet hémisphère, il arrivera que la vapeur de la chaudière montant à travers le tube, soulèvera la boule de manière qu’elle restera suspendue.

Faire tourner une sphère sur un pivot à l’aide d’une chaudière placée sur le feu.

Soit AB une chaudière contenant de l’eau, placée sur le feu. On la ferme à l’aide d’un couvercle ΓΛ que traverse un tube recourbé EZH dont l’extrémité H pénètre dans la petite sphère creuse ΘK suivant un diamètre. A l’autre extrémité est placé le pivot AMN qui est fixé sur le couvercle ΓΛ. On ajoute sur la sphère, aux deux extrémités d’un diamètre, deux tubes recourbés ; les courbures doivent être à angle droit et les tubes perpendiculaires à la ligne HN. Lorsque la chaudière sera échauffée, la vapeur passera par le tube EZH dans la petite sphère et sortant par les tubes recourbés dans l’atmosphère la fera tourner sur place. »

L’appareil suivant, également décrit par Héron, mais bien moins connu que les précédents, montre que les anciens avaient employé la vapeur mêlée, il est vrai, avec de l’air chaud, pour faire monter des liquides. Suivant le P. Kircher, qui le rapporte sur la foi d’un auteur nommé Bitho, il y aurait eu à Saïs, en Égypte, un temple dédié à Minerve dans lequel se trouvait un autel où, quand on y allumait du feu, Dyonisos et Artémis (Bacchus et Diane) répandaient l’un du vin, l’autre du lait. Voici comment le miracle se produisait :

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1 La figure 1 est empruntée à un manuscrit des Pneumatiques datant de la Renaissance ; il aurait fallu représenter la chaudière sur un foyer.

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2 La figure 2, également empruntée à un manuscrit de la Renaissance, est suffisamment claire pour se passer de lettres.

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En allumant du feu sur un autel, des figures font des libations et de petits serpents sifflent ! (fig. 4).

« Soit AB un piédestal creux sur lequel est un autel Γ, dans l’intérieur duquel est un gros tube ΔE descendant du foyer dans le piédestal et se divisant en trois petits tubes : l’un EZ se rend à la gueule du serpent, l’autre EHΘ à un vase propre à contenir du vin KΛ, dont le fond doit se trouver au-dessus de la figure M, ce tube devant se relier au couvercle du vase KΛ par un grillage ; le troisième tube ENΞ monte également à un vase O propre à recevoir du vin et est relié de la même manière à son couvercle ; les deux derniers tubes sont soudés aux fonds des vases, dans chacun desquels se trouve un siphon recourbé PΣ et TΥ. Chacun de ces tubes a une de ses extrémités plongée dans le vin, tandis que l’autre, qui aboutit à la main de la figure qui doit faire la libation, traverse d’une façon étanche la paroi du vase à vin. Quand tu voudras allumer le feu, tu projetteras d’abord un peu d’eau dans les tubes afin qu’ils ne soient point crevés par la sécheresse du feu et tu boucheras tontes les ouvertures pour que l’air ne s’échappe pas. Alors le souffle du feu, mélangé avec l’eau, montera par les tubes jusqu’aux grillages, et passant par ces grillages, il pressera sur le vin et le fera écouler par les siphons PΣ et TΥ. Le vin sortant ainsi des mains des figures, celles-ci paraissent faire des libations tant que l’autel est en feu. Quant à l’autre tube, qui conduit le souffle à la gueule du serpent, il le fait siffler [1] ."

Pour le robinet et la chaudière tubulaire, nous les trouvons dans un calorifère à eau chaude que Héron appelle d’un nom latin grécisé, Miliarion, à cause de sa ressemblance avec les bornes milliaires.

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La figure 3 nous montre au centre le foyer sous la forme d’un cylindre vertical qui devait avoir en dessous une prise d’air que le dessin n’indique pas. Tout autour était une chaudière, également cylindrique, remplie d’eau ; un certain nombre de tubes tels que OK et MN mettaient en communication ses différentes parties en passant à travers le foyer et augmentaient ainsi la surface de chauffe.

Le robinet T sert à prendre de l’eau chaude ; la coupe Σ, à introduire de l’eau froide dans la chaudière à l’aide d’un tube qui va jusqu’au fond de celle-ci ; le tube recourbé a pour but de laisser s’échapper l’air quand on verse l’eau et de donner issue à la vapeur qui peut se produire ; on évite ainsi la projection de l’eau par la coupe Σ. Héron dit dans le texte que ce tube débouche dans l’intérieur de la coupe pour qu’on ne l’aperçoive point et non dans la position que nous avons indiquée pour plus de clarté. On voit dans notre dessin un compartiment formé par deux plaques verticales formant un angle dièdre où l’eau ne pénètre point. Il était destiné à animer diverses figurines par le jeu de la vapeur et du robinet à plusieurs entrées dont j’ai parlé.

Ce robinet se compose d’un système de deux tubes concentriques pouvant tourner à frottement doux l’un dans l’autre. Le tube extérieur ΓΔ est fixé à la paroi supérieure du calorifère qu’il traverse ; il est percé de trois trous φ, ψ et χ placés à des hauteurs différentes et communiquant par de petits tubes avec les figurines dont il sera question tout à l’heure. Le tube intérieur AB est ouvert à sa partie inférieure et communique ainsi avec l’intérieur du compartiment ; il est fermé à sa partie supérieure qui débouche au-dessus du calorifère et qui peut se manœuvrer avec une poignée A. Il est percé de trois trous aux mêmes hauteurs que les trous φ, ψ et χ, mais orientés différemment, de telle sorte que quand, par un mouvement de rotation du tube AB on amène l’un de ses trous en regard du trou du tube TΔ qui est à la même hauteur, les deux autres ne se correspondent pas. Des traits tracés sur la partie visible des deux tubes indiquent les positions qu’il faut donner pour que ces correspondances aient lieu. Le tube φ se termine par une tète de serpent qui regarde le foyer. Le tube ψ aboutit à un triton ayant à la bouche une trompe. Enfin le tube χ porte à son extrémité un sifflet qui débouche dans le corps d’un oiseau rempli d’eau.

On voit maintenant ce qui va se passer. On retire le tube AB et on projette un peu d’eau dans le compartiment ; cette eau coule dans le tube ΛΞ qui passe sous le foyer et est fermé du côté opposé à son ouverture Ξ ; elle se réduit en vapeur. Quand on a replacé le tube AB on peut à volonté faire passer la vapeur soit dans le corps de l’oiseau, qui gazouillera, soit dans celui du triton, qui sonnera de la trompe, soit enfin dans celui du serpent, qui soufflera sur le feu et activera la flamme.

Albert de Rochas d’Aiglun


[1La figure 4 a été composée d’après un petit bijou en or du musée Égyptien de Paris. Le mécanisme de l’appareil est indiqué, sous une forme ornementale, sur la face antérieure du piédestal. Pour ne point nuire à l’effet du dessin, on a supprimé les lettres de renvoi, qui n’ajoutent rien à la clarté.