BATEAUX A VAPEUR
Le travail des aubes est le produit de Teffort qu'elles exercent par le cbomin qu'elles parcourent dans la direction de cet effort, ce qui donne, en supposant qu il y a toujours une aube en prise,
nR'A'(U— tt-jO^
expression qui, après substitutions, revient à
]lKA(ti+v)*
On a donc pour la fraction a du travail total T des machines qui est transmise aux aubes.
Le travail utile, celui que devrait développer une machine fii« qui baierait le môme bateau avec la même vitesse serait
Il est une partie du travail transmis aux aubes, exprimée par la
fraction
qui est toujours au-dessous de Tunité, lorsque v est positif.
Soient maintenant
a le nombre d^atmosphères qui mesurent la pression dans la chaudière.
p = 10330 kiL X ^ '^ pression par mètre carré dans la chaudière.
p' = pression par mètre carré dans le condenseur, pression due tant à la vapeur qui y possède encore une certaine tension dépendante de sa température, qu'à Tair contenu dans Teau d'injection p' =^ 1200 kil. environ, lorsque la température Q' est de 40».
Y le volume de vapeur mesuré à la pression p qui passe de la chaudière aux machines pendant une demi-révolution de Tarbre.
Yi le volume engendré par la course totale des pistons.
t = ^ le rapport de ces deux volumes.
0 la température de la vapeur dans la chaudière.
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0' celle du condenseur.
Oi celle de Peau d'injection
On aura encore pour le travail de la vapeur pendant une course totale,
pV [l+log.hyp.^j-V.p*
ou, faisant p' = 1200* et 10330 | l + log. hyp. -^] = Z
Z n'est autre chose que le travail total que produit un mètre cube de vapeur, prise à la tension d'une atmosphère, pendant que son volume devient t fois son volume primitif (t^oyez, au mot vapeur, les tables de Z données par M. Poncclet).
On a donc
T=-^(aVZ— 1200/V) et par suite,
— 5- (aZ — 1200 0 = ^ ^
Le poids d d'un mètre cube de vapeur saturée  la température 0 et sous la pression en atmosphères a est
Le poids q de vapeur, formée par heure dans la chaudière, sera
donc
60nVX0>Sltt *^-^!*A«
A cause des fuites et de la précipitation d'une partie de la vapeur dans lestuyaux, il convient de compter sur une dépense = 1 . 1 OX?» ce qui exigerait, dans un appareil de combustion parfait, un nombre de iLÎlogrammes de bonne houille
nombre qu*il convient de doubler dans la pratique, et de faire
Quant au poids I de l'eau d'injection & la température 6| qui condensera le poids q de vapeur, arrivant par heure aux condenseurs.
i 20 BATEAUX A VAPEUR.
et qaî amènera le mélangea la températare 0% il ^t
Surface de chauffe. Nous appelons ainsi la partie ^de la surface de la chaudière immédiatement soumise à Faction du feu et qui engendre généralement 30kil. de vapeur par heure et par mètre carré» on a
Volume Seau de la chaudière. Il varie de 6 à 12 fois le volume de vapeur, introduit dans les machines à chaque coup de piston. Surface S de la griUe. Diaprés quelques observations,
sa longueur doit être environ le \ de celle de la chaudière, et l'aire des vides à laisser entre les barreaux = { S.
Véchappement ou Fouvertnre par laquelle la flamme pénètre du foyer sous la chaudière = ~ S.
La section de la cheminée = j S, la section horizontale du cendrier doit être un peu moindre diaprés Tredgold.
Valeurs numériques de K, coefficient de résistance du bateau. On aurait, diaprés M. Navier, lorsque les dimensions du cours d*eau sont très grandes, par rapport i la section du bateau, et que, d'ailleurs, celui-ci a la forme des bateaux qui naviguent sur la mer, K=:0.i8. D'autres observations ont donné dans le même cas K = 0.25 et même K =z 0.36.
Ce qui ne surprendra point; car la résistance des bateaux dépeud non-seulement de leur section, mais encore de leur longueur, de leur forme et de tous les accidents de cette forme. On sait , en effet, qu'il a fiillu rejeter le doublage de Davy, parce que ce doublage était dépoli ei que fa résistance se trouvait, par cela seul, notablement accrue.
Vakurs nmmériques de K', coefficient de résistance des aubes. Des observations personnelles de M. Ponceleê sur un bateau do rivière loi ont donné 1.80 pour la valeur moyenne de KT
Largeur du bateau. Une grande largeur donne le moyen de diminuer le tirant d'eau ; elle est favorable i la stabilité.
Longueur du bateau. Un bateau à vapeur, très long, se trouve chargé presque uniquement, vers le milieu, d'un poids (celui de la machine) plus grand aue celui que la partie correspondante de la carène peut porter. Il ne saurait ré^ster aux efforts d'une mer agitée, ou même à la pression de l'eau tranquille, sans s'arquer. Que
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si, pour obtenir plas de solidité, on augmentait le nombre ou la foroe des pièces de liaisons , on augmenterait aussi la dépense ; le poids du batean, son tirant d'eau augmenterait proportionnellement, la résistance deviendrait donc plus grande, et Ton ne gagnerait pent-étre rien du côté de la vitesse.
Arbre des ratées. Sa position lapins avantageuse, par rapport à la longueur du bateau, n'est pas bien déterminée.
Aubes. Leur hautenr est ordinairement comprise entre le 6« et le 8« du diamètre de la roue ; voyez plus loin.
Vùesse du piston. Est ordinairement de O'^OS.
Proportion des aubes. On appelle ainsi le nombre de fois que Taire d^unc des aubes est contenue dans celle du rectangle qui aurait la largeur du bateau pour base et son tirant d'eau pour hauteur; ce nombre varie de 6.4à31 .00; on se règle plutôt sur les convenances locales que sur les dimensions des bateaux pour déterminer retendue des aubes.
Vitesse du bateau et celle des aubes. Ces vitesses se rapprochent d*autant pins que les aubes sont plus grandes. La difTérence deviendrait très petite et la perle de force peu importante, si Ton pouvait lear donner nne surface double ou triple de celle du rectangle, auquel on les compare. Mais de grandes aubes sont exposées à être brisées, leur longueor les rend difficiles à exécuter; quant à leur nombre, on ne peut le multiplier que jusqu'à un certain point, parce qu'elles se nuiraient si elles étaient trop rapprochées (voyez plus loin). Leur hauteur ne saurait élre qu'une petite partie du rayon, autrement, il faudrait enfoncer considérablement les roues dans l'eau ; et alors elles choqueraient le fluide fort obliquement à leur entrée et à leur sortie, et entraîneraient avec elles une grande quantité d'eau ; ce qui consommerait inutilement une partie do la force motrice. Enfin nne autre considération, non moins importante, limite encore la hauteur des aubes; pour qu'elles agissent efficacement, il faut qu'elles aient une vitesse absolue de rotation plus grande que la vitesse du bateau. Or, leurs divers points ont des vitesses d'autant plus petites qu'ils sont plus rapprochés de l'axe des roues ; mais il y a sur le rayon un point qui tourne avec une vitesse précisément égale à celle du bateau, tous les points qui sont au delà à partir de l'axe tournant plus vite, et tous ceux qui sont en deçà tournant moins vite; ce point, très facile à déterminer, est celui que la hauteur des aubes, comptée de la circonférence vers l'axe, ne doit pas dépasser; car toute la partie des aubes plus avancée que lui vers l'axe choquerait l'eau dans le sens du mouvement du bateau, ce qui augmenterait la résistance totale et ralentirait le mouvement.
A la vérité, la résistance qu'éprouverait cette partie inférieure, ou ie haut des aubes, en choquant l'eau du côté de la proue, s'ajoute-
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rait à la force motrice^ mais ce serait au bout d'un rayon plus court que celui du reste des aubes^ et il n'y aurait point compensation.
On devra donc, dans un projet, ayant d'arrêter la grandeur des aubes, s'assurer que leur bord intérieur est susceptible , d'après le nombre de battements du piston, de prendre plus de vitesse que le bateau, et avoir soin, toutefois, que la différence ne soit pas très considérable parce que la machine n'aurait pas la force de donner aux aubes la vitesse sur laquelle un aurait compté.
Les constructeurs anglais déterminentordinaircment la proportion de leurs roues de manière que la vitesse, à la circonférance extérieure^ soit égale à une fois et demie la vitesse du navire en eau calme.
Nombre d'aubes. Selon Tredgold , la limite inférieure de ce nombre est celle pour laquelle une aube sort entièrement de Teaa au moment où la suivante occupe une position verticale. Cette condition conduit à la relation
dans laquelle y est l'angle que forment entre elles deux aubes consécutives, R le rayon extérieur de la roue et h la hauteur d'une aube. Connaissant l'angle y en nombre de degrés on divisera 360 par ce nombre et du quotient on conclura le minimum du nombre des aubes de chaque roue.
U Vitesse de rotation. Elle ne peut jamais égaler la vitesse u de translation du bateau. On peut donc, quand on est à bord, être certain que l'on ne progresse pas avec la vitesse de rotation des aubes, u'il est d'ailleurs facile d'observer. Dans les bateaux anglais, on
it U = j ic R S ce qui correspond à vingt tours de roues par minute. On a adopté pour le bateau français le SphynXy et pour ceux qu'on a construits o'après lui, vingt-deux tours par minute.
ti. Vitesse-pratique. U résulte d'observations recueillies par M. l'ingénieur Campaignac, que les plus belles vitesses qu'on ait pu obtenir des bâtiments à vapeur, les plus perfectionnés, destinés à la navigation maritime en employant la seule action des machines sont en temps calme, savoir :
6 à 7 nœuds par heure pour les bâtiments de 5 à 20 chev. 8 À 9 20 à 50
9 & 10 100 à aoo
Voici quelques autres résultats numériques :
BATEAUX A YAPECB.
