La société Agricole, Scientifique et Littéraire
des Pyrénées-Orientales
Le phare de Port-Vendres
Personnalités
Bureau actuel
Bibliothèque
Conférences
Cotisations
Bulletin 2007
Publications
en vente
Bulletins
Tables de
recherche
Autres articles
Echanges
académiques
Ecrivez-nous
Recherchez
Copyright
Aspirateurs
Le perfectionnement des arts est une conséquence des progrès des théories scientifiques ; dès que celles-ci étendent leur domaine, les arts se développent rapidement et fournissent d'utiles applications l'industrie et au bien-être des peuples.
Cette connexité des sciences entre elles, cette dépendance qu'elles imposent aux arts, se font particulièrement remarquer dans les améliorations apportées successivement à l'art de construire les phares. L'invention de la boussole, en permettant aux navigateurs de parcourir toutes les mers, rendit plus saillante l'imperfection des moyens employés pour signaler les écueils et les points remarquables des côtes. Les sciences ne purent longtemps prêter aux phares qu'un faible appui ; ce n'est que vers la fin du siècle dernier, après les travaux immortels de Lavoisier, qu'ils acquirent de grandes améliorations. Ce savant illustre, en découvrant le rôle de l'oxygène dans la combustion, fraya la route à Ami-Argant, inventeur des lampes à double courant d'air, qu'on appliqua de suite à l'éclairage des côtes. Bientôt Borda combina ces lampes avec les miroirs paraboliques ; enfin Fresnel, en remplaçant ces miroirs par des lentilles de verre, obtint une lumière équivalente à celle de 400 lampes d'Argant. Ainsi la chimie et la physique ont contribué simultanément à l'amélioration des phares ; les arts mécaniques leur ont aussi payé leur tribut, et l'on peut dire aujourd'hui que le phare lenticulaire de Fresnel est un des produits de l'industrie française qui exige la plus grande variété de talents.
Le phare de Port-Vendres est construit d'après cette dernière méthode. On voit par ce qui précède qu'il n'est pas moins intéressant à connaître, soit qu'on le considère comme un témoignage de la perfection des arts en France, connue un monument d'utilité générale, ou comme un premier acheminement vers l'exécution tant désirée dans le département du projet d'agrandir le port.
Avant d'en donner une description détaillée et afin de faire mieux apprécier les avantages qu'il présente, nous allons jeter un coup d'oeil rapide sur les progrès successifs de l'éclairage des côtes maritimes.
L'institution des phares remonte à la plus haute antiquité ; les historiens anciens nous apprennent qu'on construisait, pour guider le navigateur pendant la nuit, des édifices gigantesques, au sommet desquels on entretenait à grand frais des feux de bois et de charbon de terre. Ces édifices étaient très élevés, afin qu'on pût voir les signaux de plusieurs lieues en nier. Le plus célèbre avait été élevé par Ptolomée-Philadelphe près d'Alexandrie dans 1'île de Pharos dont il a emprunté le nom, et passait pour une des sept merveilles du monde ; il n'en reste plus aujourd'hui le moindre vestige.
Les phares des romains étaient des chefs-d'oeuvre d'architecture et s'élevaient bien au-dessus des tours modernes les plus célèbres. On distinguait ceux d'Ostie, de Pouzzole et de Ravenne. Les villes maritimes mettaient de l'amour-propre à posséder un phare remarquable par ses dimensions colossales, sa hauteur et la richesse de ses ornements. On le considérait comme un monument de luxe, et tandis que des cités opulentes en étaient décorées, les points dangereux de la côte qu'il importait de signaler la nuit en étaient dépourvus. Il est vrai que la navigation étant alors peu avancée, l'utilité des phares était moins appréciée que de nos jours ; plus tard, le besoin d'indiquer aux navires les passages dangereux et de les guider dans leur marche fit augmenter le nombre de phares ; on les distribua d'une manière plus convenable et l'on cessa de les regarder comme des oeuvres d'embellissement.
Sous les rapports optiques, les phares restèrent longtemps stationnaires ; les faibles rayons lumineux émis par les feux allumés au sommet des tours n'arrivaient pas à une grande distance et étaient presque totalement absorbés par les vapeurs épaisses qui, dans tous les climats, se trouvent dans les régions basses de l'atmosphère ; ils exigeaient un soin continuel des gardiens, des dépenses considérables de combustible ; on pouvait les confondre avec des feux accidentels, et le navigateur trompé sur sa route, prenant l'un pour l'autre, courait risque d'être précipité sur une pointe de roches.
La première amélioration des phares digne d'être citée ne date que de 1786, époque de l'invention des lampes à double courant d'air, d'Ami-Argant. Cette idée ingénieuse de faire les mèches cylindriques, pour exposer la flamme à un courant d'air intérieur et à un courant extérieur, a donné naissance à tous les appareils d'éclairage que le goût et les arts font varier à l'infini. Quatre ou cinq de ces lampes réunies produiraient sans aucun doute un feu aussi ardent que ceux des tours romaines ; mais on augmenta considérablement la force de leur lumière, en les placant au foyer d'un miroir parabolique. La première application en fut faite sur la tour de Cordouan à l'embouchure de la Gironde et fut couronnée d'un succès complet.
Le principe de physique sur lequel se repose ce grand perfectionnement des phares, doit nous arrêter un instant afin de mieux saisir les détails subséquents.
On sait que les corps emflammés lancent des rayons lumineux dans tous les sens et n'envoient à l'observateur que ceux qui sont dans sa direction ; les autres se perdent dans l'espace et dans le sol ; d'après cela une lampe placée sur la côte n'éclaire un navire qu'avec une partie des rayons lumineux qu'elle émane, tous ceux qui ne sont pas dirigés horizontalement vers la mer sont absorbés par l'air et par la terre et produits en pure perte. Indépendamment de l'inconvénient de ne donner en effet utile qu'une petite portion de la lumière totale, les lampes isolées ont celui de n'envoyer que des rayons divergents ; c'est pour réunir tous les rayons émis et détruire l'effet de leur divergence que Borda eut l'heureuse idée de placer la lampe d'Argant au foyer d'un miroir concave parabolique en métal argenté ; tous les rayons lumineux qui vont frapper dans des directions diverses la surface de ce miroir sont réfléchis parallèlement à son axe, et peuvent être renvoyés en faisceau horizontal vers le navigateur. Le problème paraissait donc résolu ; on avait trouvé le moyen d'utiliser toute la lumière pour l'observateur placé au large et on avait détruit l'éparpillement des rayons ; cependant on ne tarda pas à s'apercevoir qu'on n'éclairait ainsi qu'une zone de la largeur du miroir, et que les navires placés en dehors de cette zone seraient constamment plongés dans l'obscurité. On aurait pu parer à cet inconvénient jusqu'à un certain point, en disposant plusieurs becs et autant de miroirs autour d'un axe vertical, mais il y aurait eu encore des espaces angulaires constamment privés de clarté ; on satisfit à toutes les conditions en imprimant, à un pareil système de miroirs réfléchissants et de lampes, un mouvement de rotation général et uniforme à l'aide d'un mécanisme d'horlogerie ; par cette disposition chaque faisceau lumineux parcourait l'horizon, et le navigateur les apercevait successivement à des intervalles dont la durée dépendait de la vitesse de rotation et du nombre de miroirs. Cet appareil porte le nom de fanaux à éclipses. Il est très avantageux parce qu'il permet de reconnaître, par la durée de l'éclipse, le lieu devant lequel on se trouve et qu'il empêche le navigateur de prendre pour un phare, une planète, une étoile de première grandeur, ou un feu allumé sur la côte par des pêcheurs, des bûcherons ou des charbonniers, méprises fatales qui ont été la cause des plus graves sinistres.
Toutefois, dans la pratique, les miroirs paraboliques sont loin d'offrir tous ces avantages au nnême degré que semble l'indiquer la théorie. L'on a reconnu que la moitié, au moins de la lumière qui frappe le miroir n'est pas réfléchie ; en second lieu, les dimensions de la flamme de la lampe font varier le foyer réel, et il en résulte des rayons divergents ; ceux qui partent de l'extrémité de la flamme, tombant sur la partie supérieure du miroir, sont renvoyés à peu près dans la même direction et servent à éclairer les abords du phare ; mais ceux qui, par l'effet de la même divergence, sont réfléchis en sens contraire par la partie inférieure du miroir sont perdus ; ainsi au lieu de zones lumineuses, les miroirs renvoient des cônes lumineux dont l'intensité, diminuant comme le carré de la distance, doit s'affaiblir bien rapidement ; enfin, il est très difficile de varier les du-rées des révolutions, parce qu'elles doivent être très différentes pour que les marins du petit cabotage ne s'y méprennent pas et que les limites des vitesses de rotation qu'on peut adopter sans inconvénient sont très rapprochées ; les verres coloriés placés devant les réflecteurs pour diversifier les phares et qu'on a adoptés dans quelques localités, ont été reconnus présenter plusieurs inconvénients, entre autres, celui d'affaiblir considérablement l'intensité de la lumière.
Les miroirs paraboliques ont été employés jusqu'en 1823, époque où M. Auguste Fresnel, savant dont la France déplore la perte prématurée, les remplaça par des lentilles de verre. La lentille de verre jouit comme le miroir parabolique de la propriété de faire ressortir parallèlement les rayons de lumière qui arrivent sur elle de son foyer. Ainsi Fresnel a substitué la réfraction de la lumière à la réflexion, et a obtenu des effets bien supérieurs.
Son premier appareil lenticulaire se compose d'une cage prismatique à huit pans, dont les faces sont occupées par des lentilles ayant leur foyer commun sur le même axe vertical ; à ce foyer se trouve un bec à 4 mèches concentriques dans les intervalles desquelles sont établis des courants d'air. La cage est mise en mouvement et la lampe est fixe. On obtient ainsi des alternatives d'éclat et d'obscurité comme avec les fanaux à éclipses.
La lampe à plusieurs mèches produit sur chaque lentille un effet plus grand qu'une lampe placée au foyer d'un miroir ; il est tel, d'après les observations de MM. Arago et Mathieu, que la lumière provenant d'un appareil de ce genre a été vue à une distance de 17 lieues aussi brillante que celle d'un phare anglais à miroir parabolique argenté, situé à peu près dans la même direction, mais éloigné seulement de 5 lieues.
Afin d'utiliser les rayons dirigés du foyer vers la partie supérieure de la cage, Fresnel a recouvert cette cage de huit petites lentilles, inclinées de manière à former une pyramide octogone ; les rayons qui tombent sur ces lentilles sont réfractés en faisceaux parallèles mais inclinés, pour les faire concourir à éclairer les navires. Fresnel a placé derrière chaque petite lentille une glace étamée dont la disposition est telle que les faisceaux parallèles sont réfléchis horizontalement.
Enfin, un système semblable de huit petites lentilles accompagnées de huit glaces étamées a été adopté à la partie inférieure de la cage pour utiliser la lumière qui s'échappait vers la terre. Ces dispositions rendent les espaces privés de lumière beaucoup plus petits, et l'on peut sans inconvénient rendre l'appareil fixe, dans certaines localités ; nous disons sans inconvénient, parce qu'il n'en serait pas ainsi avec les miroirs paraboliques dont les espaces obscurs sont très considérables. Les petites lentilles de l'appareil Fresnel sont placées dans les angles de la cage prismatique, dirigent la lumière vers la partie obscure de l'horizon comprise entre les faisceaux principaux de rayons lumineux et diminuent le nombre de points privés entièrement de lumière.
L'observation a confirmé la théorie de l'inventeur et a fait voir qu'on obtenait avec son appareil une lumière trois fois plus grande qu'avec les miroirs paraboliques et une consommation d'huile proportionnelle à son intensité.
Cet avantage ne pourrait être obtenu avec les miroirs en multipliant les mèches de chaque lampe, vu que l'effet de ces miroirs diminue à mesure que la force du foyer augmente, c'est-à-dire que la quantité de rayons réfléchis n'est pas proportionnelle à l'intensité de la lumière de la lampe ; c'est ce qui se déduit des expériences de MM. Fresnel et Arago.
Les difficultés qu'offrent la fabrication des lentilles de grande dimension, leur trop grande épaisseur qui absorbe une grande partie des rayons, enfin leur poids considérable les ont fait remplacer par une réunion de petits morceaux de verre sphérique, inclinés d'après les lois de l'optique et dont l'effet est à peu près identique avec celui produit par une lentille faite d'une seule pièce. Fresnel a donné lui-même les procédés pratiques pour couler ces morceaux de verre et pour les disposer avec la plus grande précision les uns à côté des autres.
Nous avons dit que chacune de ces lentilles composées envoie une lumière équivalente à 400 lampes à double courant d'air ; c'est l'éclat qu'on obtiendrait en rassemblant le tiers de la quantité totale de gaz qui tous les soirs éclaire les rues, les magasins et les théâtres de Paris.
Les nations étrangères ont adopté les modifications successives que les savants francais ont apportées à l'éclairage des phares, mais la construction des phares Fresnel, qui exige le concours des artistes les plus habiles et les plus distingués, n'a pu encore être exécutée ailleurs qu'en France. Paris en a fourni à la Hollande, à la Suède et à la Belgique.
L'Angleterre elle-même est obligée de rendre hommage à l'invention francaise, et la corporation de l'éclairage des côtes de ce pays s'occupe sérieusement aujourd'hui de faire l'essai des phares lenticulaires.
M. Arago, qui avait secondé Fresnel dans ses expériences sur les phares lenticulaires, fit connaître à l'académie des sciences les puissants effets de cette découverte, dans un rapport qui a fourni les matériaux les plus importants aux divers articles publiés depuis quelques années sur les phares. Bientôt l'administration supérieure ordonna des essais par suite desquels l'appareil Fresnel a été définitivement adopté. Une commission savante nommée pour régler tout ce qui concernait l'éclairage des côtes a publié un programme d'après lequel les phares sont divisés en 4 classes ; savoir :
- Phare du 1er Ordre. Placés aux caps qui comprennent entre eux les grandes anfractuosités, pour signaler au navigateur venant du large l'approche des côtes.
- Phare du 2eme Ordre. Placés dans ces anfractuosités pour indiquer les caps moins importuns et les points remarquables que le navigateur a intérêt à reconnaître.
- Phare du 3eme Ordre. Pour marquer l'entrée des petites baies, des rivières et des ports.
- Phare du 4eme Ordre ou feu de port, pour guider le navigateur dans le petit bassin, but de son voyage.
Il y a de plus à Port-Vendres un phare de 4e ordre situé sur le fort du Fanal à droite de l'entrée du port ; son élévation est de 33m et sa portée de 2 lieues et demie.
Le cap Biara ou Béarn est un emplacement très convenable pour le grand phare : élévation considérable, pointe très saillante vers la mer, voisinage du port le plus important de la plage du Roussillon, de tout temps ces avantages l'ont fait choisir pour l'établissement des signaux de nuit. Les chroniques du pays nous apprennent «Qu'aux ides de février 1345, sur les sollicitations de Pierre Gomar, Berenger Mataplan, et Jean de St-Gilles, consuls de Collioure, le roi d'Aragon Pierre IV prescrivit à son procureur-général de soigner constamment désormais le bassin de Port-Vendres, d'entretenir un bateau de ronde à Collioure pour aller de nuit à l'écoute, de placer enfin un guetteur et un fanal au cap Biara, promontoire si heureusement situé à ces fins». (1)
L'expérience de quelques années a fait subir à l'appareil Fresnel, dont nous avons donné la description, des modifications importantes qui ont été appliquées au phare de Port-Vendres. Au lieu de 8 pans, la cage de ce phare en a 16, les petites lentilles sont supprimées et remplacées par des glaces étamées disposées sur plusieurs rangs et inclinées de manière à réfléchir à peu près horizontalement tous les rayons lumineux qui tombent sur elle.
Au milieu de chaque panneau est une grande lentille d'une seule pièce, dont l'axe est horizontal et passe par le milieu de la flamme de la lampe ; au-dessus et au-dessous de chacune de ces lentilles sont placés six prismes plans convexes disposés en échelons et dont l'effet est de briser les rayons qui émanent du foyer sous de grands angles et de les réfracter parallèlement à l'horizon.
Les avantages produits par ces changements à l'appareil primitif de Fresnel, sont 1° de rendre les espaces angulaires obscurs beaucoup plus petits ; 2° de remplacer par des miroirs les petites lentilles de verre plus difficiles à fabriquer ; 3° de dégager l'espace autour de la lampe, en supprimant les systèmes de petites lentilles et de glaces étamées qui gênaient la circulation et rendaient le service difficile.
Il sera aisé maintenant, d'après les détails théoriques qui précédent, de bien saisir les dessins du phare la description suivante en fait connaître les différentes parties et les particularités les plus importantes.
B Citerne recevant les eaux pluviales des toitures de l'édifice par le tuyau c encastré dans la maçonnerie.
D Escalier tournant. Son noyau E est creusé dans une partie de sa longueur, pour donner passage à un poids mouillé pesant 35 k., qui met en mouvement le mécanisme de la lampe.
G Plate-forme circulaire en fer comprise entre la lanterne et la cage du phare.
H Paratonnerre, sa tige et son conducteur.
I Lentilles verticales au nombre de 16, une sur chaque panneau de la cage prismatique du phare ; elles ont leur foyer commun à l'extrémité du bec de la lampe. Tous les rayons que la flamme projette sur cet entourage forment 16 faisceaux de rayons lumineux parallèles.
K Morceaux de verre, plans-convexes, disposés en échelons ; il y en a 6 au-dessus et 6 au-dessous de chaque lentille. Le parallélisme et la concentration des rayons divergents a surtout lieu sur le milieu de la lentille près de son axe ; ces effets vont en diminuant à mesure qu'on s'écarte du centre ; il résulte de là qu'un navire qui passe devant le phare aperçoit une lumière très vive ; s'il est sur l'axe d'une lentille, cette lumière pâlit peu à peu et finit par s'éclipser pour reparaître de nouveau pâle, puis s'accroissant par degrés, et enfin vive et brillante de nouveau.
K Couronnes de glaces étamées, disposées en jalousie ; elles recueillent les rayons supérieurs et inférieurs, perdus sans cela dans l'atmosphère et autour du phare ; la lumière produite par cet appareil subsidiaire a une moindre portée que celle des grandes lentilles, mais elle est constante et empêche le navigateur de perdre le phare de vue. L'auréole pâle qu'elle forme autour des grands éclats, peut servir à distinguer le phare des feux allumés accidentellement sur la côte.
I. Colonne en fonte, creuse, servant de support à l'armature de la cage du phare et donnant passage intérieurement au poids moteur.
M Boîte en tôle renfermant le mécanisme d'horlogerie.
N Réservoir d'huile communiquant par un tuyau aspirateur garni inférieurement d'un petit filtre, aux corps de pompe. Ces pompes sont au nombre de 4, leurs pistons sont horizontaux, le mouvement de va et vient est produit par un arbre vertical qui fait tourner une roue dentée et par suite trois autres roues engrenant chacune avec la suivante. Les tiges des pistons sont attachées aux roues près de leur circonférence à l'aide de bielles ; les pistons sont formés de valvules en peau de mouton.
La consommation est par heure de 750 grammes d'huile de colza filtrée. On sent qu'elle doit varier par nuit selon les époques.
Il est nécessaire, pour entretenir la fraîcheur du bec et obtenir tout le développement dont la flamme est susceptible, que la quantité d'huile qui arrive aux mèches soit quatre fois plus grande que celle qui est consommée. L'huile excédante est dégorgée par le bec et retombe dans le réservoir. La lampe est surmontée d'une longue cheminée en cristal P. On modifie à volonté le courant d'air en ajoutant à la cheminée un tuyau en tôle muni intérieurement d'un obturateur.
On ne commence à allumer qu'après avoir imbibé d'huile les mèches ; on met le feu à deux points opposés de chaque mèche et on place la cheminée, en ayant soin de tenir son coude élevé au dessus de la flamme, afin de prévenir la rupture qui pourrait résulter d'un trop brusque échauffement ; on abaisse ensuite la cheminée graduellement et on élève les mèches avec les mêmes précautions jusqu'à la hauteur de 7 millimètres qu'elles ne doivent pas dépasser. Au bout d'une heure, la flamme ainsi gouvernée a acquis son développement qui est de 10 à 11 centimètres de hauteur.
Le service du phare est fait par trois gardiens qui sont la nuit alternativement de quart ; le jour, ils doivent nettoyer la lampe, moucher les mèches, frotter la cheminée et polir les glaces et les lentilles, tirer les rideaux de la lanterne pour empêcher la concentration des rayons solaires sur le bec de la lampe, ce qui occasionnerait infailliblement sa fusion ; filtrer l'huile, en garnir le réservoir et entretenir toutes les parties du mécanisme d'horlogerie du phare et de la lampe dans un état parfait de propreté.
Afin que le gardien de quart ne puisse négliger même involontairement son service de nuit, on adapte à la lampe un réveil à carillon ; ce mécanisme se compose d'un levier portant à son extrémité un godet percé d'un petit trou ; ce vase est placé sous le jet d'huile dégorgée par le bec de la lampe. Tant qu'il est rempli, il soutient le contre-poids fixé à l'autre extrémité du levier, mais si l'ascension d'huile vient à cesser et par suite le dégorgement, le godet se vide et le contre-ponds s'abaissant lève l'arrêt du carillon qui entre aussitôt en jeu. Dans ce dernier cas, le gardien doit s'empresser de remonter le poids moteur.
Lorsque toutes les précautions ci-dessus sont observées, le phare de Port-Vendres a une portée de 40 lieues.
Article de M. Bach
(l) Recherches historiques de M. de St-Malo. Publicateur du 29 octobre 1836.
© S.A.S.L. des P-O.
Cet article a été publié dans le volume III du Bulletin de la SASL, pp. 41-54, Perpignan 1837