WATT (J.)


WATT (J.)
WATT (J.)

WATT JAMES (1736-1819)

Ingénieur et mécanicien écossais, né à Greenock et mort à Heathfield, près de Birmingham. Responsable, à l’université de Glasgow, de l’entretien des instruments de physique, Watt a l’occasion de réparer, en 1764, une pompe à feu expérimentale. Au cours des essais, il s’aperçoit que le fonctionnement de la machine atmosphérique, tel que l’avait conçu Thomas Newcomen, présente un défaut majeur. Deux opérations contraires sont en effet réalisées, alternativement, dans le cylindre: injection d’eau froide pour condenser la vapeur et faire tomber le piston, puis nouvelle admission de vapeur afin de relever le piston. Lors de cette seconde phase, la vapeur ne peut exercer toute sa puissance motrice, une grande part de son énergie (les trois quarts) étant consacrée au réchauffement du cylindre. Ce gaspillage révèle l’imperfection du moteur thermique de Newcomen: si la vapeur n’était pas condensée dans le cylindre, elle n’aurait plus à le réchauffer.

En 1765, Watt invente le condenseur: il est nécessairement relié au cylindre mais plongé, au bas de la machine, dans l’eau froide. La poussée motrice et la condensation s’effectuent, dès lors, avec un maximum d’efficacité dans deux appareils distincts. Injectée dans un cylindre constamment chaud, la vapeur y développe toute sa puissance; puis, évacuée dans un condenseur toujours froid, elle établit rapidement le vide. Ce dispositif, apparemment simple, transformait la machine atmosphérique en véritable machine à vapeur. Mais il faudra plus de dix ans à Watt pour synchroniser parfaitement les opérations, du cylindre au condenseur. Un prototype est d’ailleurs construit à cet effet et installé aux mines de Kinneil. Entre-temps, Watt a pris un brevet (1769) qu’il exploitera en association avec Matthew Boulton, propriétaire de la manufacture de Soho, près de Birmingham. Les deux premières machines à condenseur sont achevées, à Soho, en 1776. L’une fonctionne sur les mines de Bloomfield. L’autre fait tourner, dans l’usine de Wilkinson, à Broseley, une roue hydraulique actionnant la soufflerie du haut fourneau (les premières machines à condenseur, faute de pouvoir produire un mouvement de rotation, doivent puiser de l’eau et la rejeter sur une roue qu’elles entraînent). Ainsi que Watt le prévoyait, sa machine consomme, à travail égal, beaucoup moins de charbon que la pompe de Newcomen. Cet avantage déterminera les modalités de vente à la clientèle: la machine est payée sous la forme d’une redevance annuelle égale au tiers des économies réalisées sur le combustible. Un compteur, qui enregistre les temps d’utilisation, n’évitera pas toujours les procès.

Telle qu’elle se présente, la machine à condenseur est encore à simple effet, une seule poussée motrice s’exerçant, de bas en haut, à l’intérieur du cylindre. En 1783, Watt construit la machine à double effet: le cylindre reçoit la vapeur, alternativement, par le bas et par le haut. Travaillé sur l’une puis l’autre face, le piston subit un va-et-vient ininterrompu, communiqué au balancier. Mais ce rythme incessant peut être générateur d’un mouvement de rotation, à charge pour Watt de transformer les mouvements alternatifs du balancier: un engrenage épicycloïdal (planétaire de Watt) y pourvoit. Deux perfectionnements sont ensuite apportés (1784). Un assemblage de leviers articulés (parallélogramme de Watt) relie la tête du balancier à la tige du piston. Un régulateur à boules, entraîné par la machine, assure une vitesse constante. Cette machine est, enfin, le moteur industriel par excellence, capable de «faire tourner» l’outillage d’une usine par courroie de transmission. Elle supprime définitivement la roue hydraulique dont la machine à simple effet, en pareil cas, avait encore besoin.

Au contraire de nombreux inventeurs, Watt aura connu un succès immédiat, l’efficacité de Boulton y contribuant, d’ailleurs, pour une bonne part. Entre 1776 et 1800, à Soho où travaillent plus de mille ouvriers, on construira quelque cinq cents machines à vapeur, rapidement introduites dans divers secteurs de l’industrie anglaise: mines et métallurgie (1776), minoterie (1784), filatures (1785), tissages (1789). Watt est aussi le témoin des applications nouvelles suscitées, en peu de temps, par sa machine à double effet: usinage des plus grosses pièces de fonte et de fer pour les premières constructions métalliques (pont et bateau de Wilkinson, 1779-1787), premières expériences décisives de navigation à vapeur (Symington, Fulton, 1802-1803). Enfin, dès avant 1800, la machine de Watt se développe à l’étranger au point de créer une situation paradoxale, Watt ne pouvant plus contrôler tous ses privilèges qui, finalement, lui échappent. Un cas typique, à cet égard, est celui de la France, où Périer commande à Watt deux machines à simple effet, les premières utilisées sur le continent. L’une puise l’eau de la Seine pour alimenter Paris (pompe de Chaillot, 1781). L’autre est installée à la fonderie de Chaillot (1783), où Périer fabriquera, désormais, des machines à vapeur françaises. Il construira même, à l’insu de Watt, une machine à double effet (1790), exemple accompli, au surplus, d’espionnage industriel: après une enquête clandestine à Londres, Béthencourt, ami de Périer, obtient tous les renseignements sur la machine de rotation. Au demeurant, Watt sera bientôt contraint de renoncer à ses droits, garantis par des brevets qui prennent fin en 1800. La machine à vapeur tombe alors dans le domaine public.

Encyclopédie Universelle. 2012.