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Oups ! mon article concernant les ports de la compagnie transatlantique, initialement prévu pour août, n’est pas terminé. Mes yeux me font quelques difficultés et m’obligent à diminuer mes temps d’écran, donc de recherche.
Dans le cadre d’une étude sur la propulsion motorisée des bateaux, je vous propose de continuer par une série d’articles (en version longue) issus de mes notes constituant la base de la conférence : « La Loire, le premier navire omnibus à vapeur sur la Loire » (en PDF et référencé) que vous trouverez dans l’onglet Biblio.
Je vous emmène, avec Denis Papin, à la découverte des prémices de l’utilisation de son piston et du tout premier bateau à vapeur.

Petite histoire de la propulsion motorisée des bateaux

Denis Papin et son ensemble cylindre/piston à vapeur – Le premier bateau à vapeur

Se situer dans la chronologie des expériences

Denis Papin est né en août 1647 à Chitenay, un petit village aux environs de Blois. Il était issu d’une famille de notables protestants. Ce qui lui valut quelques difficultés pour le déroulement de sa carrière du fait de la révocation de l’Édit de Nantes. Il dut s’exiler en Angleterre et dans le land de Hesse (Allemagne).
Esprit fécond, il est surtout connu pour ses travaux sur la vapeur.
En 1690, Denis Papin publia son mémoire en latin dans les Acta eruditorum de Leipzig : « La nouvelle méthode de Denys Papin pour obtenir les moteurs les plus puissants à bas prix ».
Puis en français en 1695, dans le « Recueil de diverses pièces touchant quelques nouvelles machines »
Dans ce mémoire, il décrit le premier ensemble cylindre/piston à vapeur et il fait déjà état, entre autres, de la possibilité d’appliquer sa machine pour la propulsion des bateaux grâce à des roues à aubes. Cette invention est cruciale pour le développement de la machine à vapeur.

*) Les Acta Eruditorum (à partir de 1732 : Nova Acta Eruditorum) sont une revue scientifique mensuelle allemande publiée de 1682 à 1782 à Leipzig par les savants Otto Mencke et Gottfried Wilhelm Leibniz.
Créés à l’imitation du Journal des savants, les Acta Eruditorum sont la première revue scientifique en Allemagne (alors Saint-Empire romain germanique).

Laissons le grand homme nous décrire son expérience dans le français de l’époque :
« AA est un tuyau égal d’un bout à L’autre & bien fermé par en bas : BB est un piston ajusté à ce tuyau : DD est le manche attaché au piston : EE une verge de fer qui se peut mouvoir autour d’un axe qui est en F. G un ressort qui presse la verge de fer EE : en forte qu’elle entre dans l’échancrure H, sitost que le piston avec son manche est élevé assez haut pour que la ditte échancrure H paroisse au-dessus du couvercle II.
L est un petit trou au piston par où l’air peut sortir du fond du tuyau AA lorsque l’on y enfonce le piston pour la première fois.

Pour se servir de cet instrument on verse un peu d’eau dans le tuyau AA jusques à la hauteur de trois ou quatre lignes * ; on y fait ensuitte entrer le piston & on le pousse jusqu’au bas en sorte que l’eau qui est au fonds du tuyau regorge par le trou L. Alors on ferme ledit trou avec la verge MM & on y met le couvercle II qui a autant de trous qu’il en faut pour entrer sans obstacle : ayant ensuitte mis un feu mediocre soubs le tuyau AA il s’échauffe fort viste parce qu’il n’est fait que d’une feuille de métal fort mince, & l’eau qui est dedans se changeant en vapeurs fait une pression
si forte qu’elle surmonte le poids de l’atmosphaere & pousse le piston BB en haut, jusques à ce que l’échancrure H paroisse au-dessus du couvercle II, & que la verge de fer EE y soit poussée par le ressort G, ce qui ne se fait pas sans bruit. Alors il faut incontinent éloigner le feu, & les vapeurs dans ce tuyau leger se recondensent bien tost en eau par le froid & laissent le tuyau absolument vuide d’air; alors il n’y a qu’à tourner la verge EE autant qu’il est nécessaire pour la faire sortir de l’échancrure H & laisser le piston en liberté de descendre, & il arrive que le piston est incontinent poussé en bas par tout le poids de l’atmosphære & produit le mouvement qu’on veut, avec d’autant plus de force que le diamètre du tuyau est grand. »

*) Une ligne est égale à 2,256 mm. Ce qui laisse supposer que les valeurs sont données dans le système du roi de France.

Le tuyau faisait deux pouces * et demi (68 mm) de diamètre et était capable d’élever soixante livres * (29,4 kg). Le corps du tuyau ne pesait pas cinq onces * (153 gr).
Une minute suffisait pour chasser le piston jusqu’en haut avec un feu qualifié par l’expérimentateur de « médiocre ».

*) Les valeurs en système métrique ne sont données qu’à titre indicatif. Elles ont été calculées avec les valeurs communément utilisées en France à cette époque.
Le pouce français d’ancien régime vaut : 2,707 cm. Le pied français d’ancien régime vaut 12 pouces soit 12 × 2,707 = 32,483 9 cm exactement, qu’on arrondit à 32,5 cm.
La livre de Paris, livre de poids de marc valait 489,5 g. Elle était divisée en 16 onces de 8 gros, chaque gros valant 72 grains.

En 1690, Denis Papin, le premier, proposa d’appliquer ce principe à un bateau muni de rames tournantes (des roues à aubes ). Celles-ci sont fixées à un essieu. Le piston communique à l’essieu un mouvement circulaire au moyen d’une crémaillère et d’une roue dentée.
Après avoir montré tout l’intérêt de remplacer l’équipage des galériens sur un bateau, en les comparant à sa machine :
-) ils prennent de la place, la machine n’en prendra pas ;
-) ils chargent la galère et la rendent difficile à manœuvrer, la machine sera plus légère ;
-) il est difficile de trouver des galériens, qu’il faut nourrir, la machine une fois au port ne consommera plus de bois.
Il avait conscience que son système ne pourrait pas faire fonctionner des rames ordinaires et qu’il faudrait employer des rames tournantes sur un essieu (les roues à aubes) comme il en avait vu fonctionner sur la machine du Prince Palatin Robert *.

*) Elle était équipée d’un essieu, muni de rames aux extrémités, actionné par des chevaux. La barque du Roy, équipée de seize rameurs, était restée loin derrière cette machine.

Un ensemble de cylindres judicieusement calés, les uns en position haute, les autres en position basse, assurerait un mouvement continu.
Pas de chaudière, mais un feu dans un fourneau en plaques de fer que l’on déplacerait d’un cylindre à un autre.

Pour transmettre le mouvement, les « manches » des pistons seraient dentés * (les crémaillères). Elles feraient tourner des roues dentées fixées sur l’essieu assurant sa rotation à la descente du piston et libres de tourner à la montée du piston (des roues libres). Denis Papin avait déjà imaginé le système d’entrainement des roues à aubes. C’est ce même système de crémaillère qui sera utilisé sur le « Pyroscaphe » de Jouffroy d’Abbans en 1783 un peu moins de 100 ans plus tard.

*) On attribue à Jonathan Hulls, vers 1736, l’idée de convertir le mouvement rectiligne de va-et-vient de la tige du piston en un mouvement de rotation continu au moyen de la bielle et de la manivelle.

Voici donc les bases de la machine à vapeur ainsi énoncées par son inventeur en 1695. L’idée va faire son chemin.

Le premier bateau à vapeur

Vers 1695, persécuté en France, il se réfugia dans le land de Hesse. L’université de Marbourg, à laquelle il était rattaché, l’accueillit sans enthousiasme.
Pendant son séjour, il a multiplié les expériences et notamment construit un bateau à vapeur à roue(s) à aubes.
Nul ne sait à quoi ressemblait sa machine à vapeur, ni son bateau.
Bien que Denis Papin fût le protégé du Landgrave de Hesse *, il fut l’objet d’une cabale de ses nombreux détracteurs, notamment ses collègues de l’Université où il professait. Seule la fuite vers la Hollande ou l’Angleterre lui sembla la seule planche de salut.

*) Charles Ier de Hesse-Cassel, landgrave de Hesse-Cassel de 1670 à 1730.

En 1707, Denis Papin prit la résolution de s’embarquer avec sa famille sur le bateau à vapeur qu’il avait fait construire et de descendre au-delà de Münden, jusqu’à l’endroit où la Fulda se jette dans le Weser, à la limite du land de Hesse. On lui fit moult tracasseries pour obtenir la permission de naviguer. À la fin, il passa outre et le 24 septembre 1707, il réunit sa famille, chargea son bateau des minces débris de sa fortune et leva l’ancre.
Là où commence le Weser, les membres de la corporation des bateliers accoururent et déclarèrent qu’en vertu des privilèges de la Ghilde le bateau était devenu leur propriété. La chaloupe fut tirée immédiatement sur la berge. Papin et sa famille furent dépossédés de leurs bagages, de leurs ustensiles de ménage et le bateau mit en pièces. Il se réfugia en Angleterre où il continua à travailler sur son projet.

Mises à jour : 02/08/2025 – Ajout du schéma du système de crémaillère de Jouffroy d’Abbans.