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Les origines du terme, 'cheval-vapeur'

Les origines du terme, 'cheval-vapeur'

Aujourd'hui, il est de notoriété publique que le terme «puissance» fait référence à la puissance d'un moteur. Nous en sommes venus à penser qu'une voiture avec un moteur de 400 chevaux ira plus vite qu'une voiture avec un moteur de 130 chevaux. Mais avec tout le respect que je dois au noble cheval, certains animaux sont plus forts. Pourquoi, par exemple, ne nous vantons-nous pas aujourd'hui de la «puissance de l'oxygène» ou de la «puissance de persuasion» de notre moteur?

L’ingénieur écossais James Watt savait qu’il avait de bonnes idées à la fin des années 1760 en proposant une version considérablement améliorée du premier moteur à vapeur disponible dans le commerce conçu par Thomas Newcomen en 1712. En ajoutant un condenseur séparé, Watt éliminait la cycles de refroidissement et de réchauffage constants du gaspillage du charbon nécessaires au moteur à vapeur de Newcomen

En plus d'être un inventeur accompli, Watt était aussi un réaliste dévoué. Il savait que pour réussir son ingéniosité, il devait en fait vendre son nouveau moteur à vapeur - à beaucoup de gens.

Donc, Watt est retourné au travail, cette fois pour "inventer" un moyen simple d'expliquer la puissance de son moteur à vapeur amélioré d'une manière que ses clients potentiels puissent facilement comprendre.

Sachant que la plupart des propriétaires des machines à vapeur de Newcomen les utilisaient pour des tâches telles que tirer, pousser ou soulever des objets lourds, Watt se souvint d'un passage d'un livre ancien dans lequel l'auteur avait calculé le rendement énergétique potentiel des «moteurs» mécaniques pouvant être utilisés. remplacer les chevaux pour de tels travaux.

Dans son livre The Miner's Friend de 1702, l'inventeur et ingénieur anglais Thomas Savery a écrit: «Ainsi, un moteur capable de lever autant d'eau que deux chevaux, travaillant ensemble à la fois dans un tel travail, peut le faire, et pour lequel il doit être constamment gardé dix ou douze chevaux pour faire la même chose. Ensuite, je dis qu’un tel moteur peut être suffisamment grand pour effectuer le travail requis en employant huit, dix, quinze ou vingt chevaux afin d’être constamment entretenu et gardé pour ce travail… »

Après avoir effectué des calculs très approximatifs, Watt a décidé d'affirmer qu'un seul de ses moteurs à vapeur améliorés pourrait produire suffisamment de puissance pour remplacer 10 chevaux tirant la charrette, ou 10 «chevaux».

Voila! Alors que l'activité des moteurs à vapeur de Watt montait en flèche, ses concurrents commençaient à annoncer la puissance de leurs moteurs en «chevaux», faisant ainsi de ce terme une mesure standard de la puissance du moteur encore utilisée aujourd'hui.

En 1804, le moteur à vapeur de Watt avait remplacé le moteur Newcomen, menant directement à l'invention de la première locomotive à vapeur.

Oh, et oui, le terme «watt», en tant qu’unité de mesure standard de la puissance électrique et mécanique qui apparaît presque chaque ampoule vendue aujourd’hui, a été nommé en l'honneur du même James Watt en 1882.

Watt a manqué la véritable «puissance»

En évaluant ses moteurs à vapeur à «10 chevaux», Watt avait commis une légère erreur. Il avait basé ses calculs sur la puissance des poneys Shetland ou «poneys» qui, en raison de leur taille réduite, étaient généralement utilisés pour tirer des charrettes à travers les puits de mines de charbon.

Un calcul bien connu à l'époque, un poney à la fosse pourrait transporter un chariot rempli de 220 lb de charbon à 100 pieds d'un puits de mine en une minute, soit 22 000 lb-pi par minute. Watt a alors supposé à tort que les chevaux normaux devaient être au moins 50% plus solides que les poneys à noyau, produisant ainsi une puissance égale à 33 000 lb-pi par minute. En fait, un cheval standard n’est que légèrement plus puissant qu’un poney à noyau ou équivaut à environ 0,7 chevaux tel que mesuré aujourd’hui.

Dans une course célèbre de cheval contre vapeur, le cheval gagne

Aux débuts du chemin de fer américain, les locomotives à vapeur, comme celles basées sur la machine à vapeur de Watt, étaient considérées comme trop dangereuses, trop faibles et peu fiables pour permettre le transport de passagers. Enfin, en 1827, la compagnie B & O de la compagnie Baltimore and Ohio Railroad obtint le premier affrètement américain pour le transport de fret et de passagers au moyen de locomotives à vapeur.

Malgré la charte, le B & O a eu du mal à trouver une machine à vapeur capable de parcourir des collines escarpées et des terrains accidentés, ce qui l'a obligée à compter principalement sur des trains tirés par des chevaux.

À la rescousse, l’industriel Peter Cooper a proposé de concevoir et de construire, sans frais pour le B & O, une locomotive à vapeur qui, selon lui, rendrait les automotrices tirées par des chevaux obsolètes. La création de Cooper, la célèbre «Tom Thumb», est devenue la première locomotive à vapeur de construction américaine circulant sur une voie ferrée publique à exploitation commerciale.

Réplique de la première locomotive à vapeur de Baltimore et de l'Ohio, Tom Pouce près d'une locomotive diesel moderne. Wikimedia Commons / Domaine Public

Le Tom Thumb, conçu par Cooper, était une locomotive à quatre roues (0-4-0) avec une chaudière à eau verticale à charbon et des cylindres montés verticalement qui entraînaient les roues sur l'un des essieux. Pesant environ 810 livres, la locomotive était caractérisée par une foule d'improvisations, notamment des tubes de chaudière fabriqués à partir de canons de fusil.

Bien sûr, il y avait un motif derrière la générosité apparente de Cooper. Il vient de se trouver à posséder des hectares de terrains situés le long des itinéraires proposés par B & O, dont la valeur augmenterait de manière exponentielle si le chemin de fer, alimenté par ses locomotives à vapeur Tom Thumb, réussissait.

Le 28 août 1830, le pouce de Cooper de Cooper subissait des tests de performance sur les pistes B & O à l'extérieur de Baltimore, dans le Maryland, lorsqu'un train tiré par un cheval s'arrêta à côté des pistes adjacentes. Jetant un regard irrespectueux à la machine à vapeur, le conducteur du train tiré par des chevaux invita le Tom Thumb à participer à une course. Voyant remporter un tel événement comme une formidable vitrine publicitaire gratuite pour son moteur, Cooper accepta avec enthousiasme et la course était lancée.

La Tom Pouce a rapidement pris une avance importante et croissante, mais quand une des courroies d’entraînement s’est cassée et que la locomotive à vapeur s’est arrêtée, l’ancien train fiable tiré par des chevaux a remporté la course.

Alors qu'il avait perdu la bataille, Cooper a gagné la guerre. Les dirigeants du B & O ont été tellement impressionnés par la vitesse et la puissance de son moteur qu'ils ont décidé de commencer à utiliser ses locomotives à vapeur dans tous leurs trains.

Bien qu'il ait transporté des passagers au moins jusqu'en mars 1831, le Tom Thumb n'a jamais été mis en service commercial régulier et a été récupéré pour des pièces en 1834.

B & O est devenu l'un des chemins de fer les plus importants et les plus prospères aux États-Unis sur le plan financier. Profitant généreusement des ventes de ses machines à vapeur et de la terre au chemin de fer, Peter Cooper a eu une longue carrière d’investisseur et de philanthrope. En 1859, l’argent donné par Cooper fut utilisé pour l’ouverture de la Cooper Union pour le progrès de la science et de l’art à New York.