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OD
o Q 2 fe h3
La mâture constitue, par rapport à la machine, un moteur véritablement léger. Son poids total, sur un grand navire, ne dépasse guère 50 kilogrammes par m. q. de voiles ou 1.500 kilogrammes par m. q. du maitre-couple; elle équivaut, pour la vitesse moyenne de six nœuds, à une machine de 3 chevaux et demi par m. q. du maitre-couple qui aurait pesé, naguère encore, 500 kilogrammes sans le charbon plus 500 kilogrammes par 1.000 milles parcourus à 6 nœuds. La mâture prenait la supériorité dans ces conditions, pour les traversées de plus de 3.000 milles; elle la garde encore actuellement, sur les clippers comparés aux cargos, pour les longues traversées.
8. — Courbes et tableaux des puissances^ des consommations ^ etc. — Toute l'application que nous venons de faire de formules algébriques, telles que (6) et (13), est surtout un exercice utile pour se rendre compte des conditions générales du problème de la navigation et pour préparer les solutions approchées. Dès que Ton entreprend Tétude de la marche des navires à des vitesses variées, il n'est plus possible de se contenter de valeurs constantes, ni pour le coefficient d'utilisation M^, ni pour la consommation par cheval C,ni par conséquent, pour le coefficient de distance franchissable N ; il faut recourir à des courbes donnant les conditions particulières de la marche à chaque allure.
Actuellement ces courbes sont insérées dans le devis descriptif de la machine de chaque bâtiment. Les nombres de tours étant pris pour abscisses, on porte en ordonnées les vitesses, les puissances en chevaux, les quantités de charbon brûlé par heure, et les quantités de charbon brûlé par cheval et par heure. On a ainsi quatre courbes, d'où il est facile de déduire toutes les autres, celle des quantités de charbon brûlé par mille, et celles des coefficients d'utilisation et de distance franchissable.
Le tableau suivant donne les résultats concernant le garde-côte V Indomptable, qui ont servi de modèle pour les devis des autres navires.
NOMBRK
de tonn n
TITK8SB
«n nands
PniSSAMCB
en ebevaDi P
COHBOUUATION DX CHARBON
pur benre
parcb. et par heure
La lecture de ce tableaa conduit aux deux remarques suivantes :
En premier lieu, la consommation de charbon par cheval, qui ne subit que des variations du tiers environ, pour toutes les vitesses comprises entre 10 et 15 nœuds, varie du simple au double quand on descend de 14 à 8 nœuds. Les formules relatives à la distance franchissable ne sont donc applicables aux faibles vitesses, qu'à la condition d'y donner à G les valeurs variables établies par des expériences directes.
En second lieu, la vitesse V est très sensiblement proportionnelle au nombre de tours n ; en d'autres termes, l'avance du navire par tour d'hélice est constante, quelle que soit la vitesse. Cette seconde remarque est très importante, parce que la loi approximative qu'elle énonce est générale et se vérifie sur tous les navires à toutes les vitesses , elle suppose seulement une mer calme. Sur mer agitée, l'avance par tour d'hélice diminue beaucoup, contrairement à ce qui se passe pour l'avance des roues à aubes toujours assez constante.
La loi qui précède peut s'exprimer sous une autre forme : la vitesse V étant proportionnelle à w et proportionnelle aussi, d'après l'équation (6), à la racine cubique de F, la puissance F est proportionnelle à n*. Or d'un autre côté la puissance F est, proportionnelle au produit np du. nombre de tours n par la pression moyenne p sur les pistons. Il résulte immédiatement de là que le carré du nombre de tours varie, dans une machine, comme la première puissance de la pression p.
La loi ainsi établie sous la forme :
— = constante P
est plus générale que celle de la constance de l'avance, parce qu'elle persiste, même sur mer agitée; quand le navire perd sa vitesse, les hélices continuent à tourner en raison de la pression p, à peu près comme si la mer était calme.
Avec les hélices, le coefficient d'utilisation M^ diminue aussi beaucoup plus, par l'effet d'une grosse mer, que cela n'avait lieu sur les navires à roues dont les machines se ralentissaient d'elles-mêmes ; la consommation de charbon par mille parcouru est ainsi plus grande par mauvais temps. Les partisans attardés des machines à roues ont autrefois invoqué avec énergie, au profit de leur cause, cette différence qui, au fond, est de peu d'importance.
Il est facile de compléter les résultats relatifs à la navigation de V Indomptable par le tableau des consommations par mille, qui figure, du reste, au devis descriptif, par celui des distances franchissables calculées en estimant Tapprovisionnement de la machine à 360 tonneaux
sur un approvisionnement tolal de 400 lonueauz, enfin, par le tableau des coefficients M et M^ calculés d*après les valeurs de B' et de P dans es essais. On a ainsi :
HOMBRB
CONSOMIfATIOIl
DI8TÀX0B
COKFFIOIKHTB d'QTILIBATIOK
d« tours
de ebarboD par mille
firaoehiwable D
3441in.
On trouvera, sur les deux figures i et 3, les courbes relatives à la navigation à diverses vitesses pour cinq bâtiments de la marine.
La figure 2 renferme les données relatives à la puissance des machines et aux valeurs M et M| de Tutilisation .
La figure 3 renferme les données relatives à la consommation de charbon et à la distance franchissable.
Sur la figure 2, ont été portées quelques courbes de valeur de M calculées pour les petits modèles.
§ 3. — Régularité du service.
9. — EfTel du tangage sur la vitesse, — Après avoir ainsi traité de la vitesse et de la distance franchissable dans la navigation à vapeur, il convient de dire quelques mots de la régularité du service , qui est un des grands progrès dus à la substitution des machines à la voilure.
Celle régularité est aujourd'hui presque complète, pour les grands paquebots de 10.000 à 18.000 tonneaux de déplacement, à hautes œuvres-mortes, sur lesquels tout est disposé en vue de la bonne tenue à la mer; elle est suffisante encore sur les gros cargos, pour payer Taugmentation du fret par rapport aux clippers ; mais, sur les navires de guerre, elle est subordonnée à la grandeur des bâtiments, et aux formes imposées pour les exigences de combat.
Tout d'abord, les navires, ceux surtout qui sont courts et qui tanguent beaucoup, perdent leur vitesse contre une mer debout, quelle que soit la puissance que leur machine puisse continuer à développer. Au pre-
Puissance de It machine à Téchelle de 15 millim.
Valeur de M d'après les calculs id. 15 id.
— Ml — id. id.
.— — M d'après le modèle id. id.
— Mi — id. id.
pour iOOOcb.
par unité
id.
id.'
id.
(1) Magenta | (2) Tarenno | (3; Océan | (4) Indomptable
(5) Rigault-de-GenouilIy
— CoBSommttion par
CoDioiiUBttion par henra et par elMTtl DiaUnee frmnehitstble . .
. , k réebelledc 16 m/m. po«r 100 igr.
id.
id.
10 e/m. pour 1 kilogr.
5 e/m. pour 1000 milles
/J M /5 Hyma^i^
rig. 3.
(1) Magenta | (2) Tarenne 1 (3) Oeéan | (4) Indomptable | (6) Rigault-de-Genooilly
mier rân^ des causes de ce ralentissement, se placent les grandes variations de la résistance sur l'avant, dues à son degré variable d'immersion et d^émersion, et à l'effet de la vitesse orbitaire de l'eau à la surface des vagues, qui peut ajouter 6 ou 7 mètres à la vitesse relative sur les sommets, en les retranchant dans les creux, ou inversement. L^ac* lion retardatrice du tangage, quand le bâtiment est ras sur Teau, comme c*est le cas des monitors, peut devenir énorme quand l'avant pénètre dans la mer qu'il soulève en bourrelet, et elle suffit à rendre impossible toute navigation à grande vitesse.
D'un autre côté, l'hélice est dans de très mauvaises conditions de rendement au moment où elle émerge; puis, en plongeant, elle entraine une masse d'air formant dans l'eau une émulsion où elle travaille également mal. Non seulement la vitesse se trouve ainsi réduite, en supposant que la machine continue à produire son travail, mais le navire ne peut pas, de peur d'accidents, chercher à atteindre cette vitesse diminuée, et il est forcé de réduire l'allure du moteur. Les motifs obligeant à ralentir volontairement la vitesse, afin de diminuer Tamplitude du tangage, sont de deux sortes : danger des coups de mer à l'avant, et danger d'emportement de la machine; par suite, les navires ont à remplir deux conditions, pour pouvoir conserver leur vitesse par gros temps. En premier lieu, il leur faut des avants très hauts, et, comme on dit, bien défendus; très fins aussi pour ne pas soulever un trop fort bourrelet ; on accepte bien d'ailleurs que l'avant embarque, à chaque coup de tangage, quelques tonnes d'eau qui trouvent facilement à s'écouler par les dalots de l'arrière. Il faut de plus, à l'arrière» un grand tirant d'eau assurant l'immersion continue de l'hélice; de ce côté, les exigences sont absolues; dès que les emballements d'hélice sont prononcés, il faut mettre aux registres de vapeur un mécanicien exercé, en attendant le régulateur automatique souvent promis. Les marins obéissent au sentiment des exigences auxquelles sont soumis l'avant et l'arrière, quand ils tendent toujours à reporter sur l'arrière les poids d'armement. Ajoutons qu'il faut surtout un grand déplacement, afin que les dimensions des vagues soient faibles par rapport à celles de la carène, et que la masse du navire, produisant un effet de volant, s'oppose aux brusques variations de vitesse.
Les très grands croiseurs, c'est-à-dire ceux de 8000 à 14000 tonneaux, ont toute la régularité de la marche des paquebots. Vers 6000 tonneaux, les effets de la mer sur la vitesse deviennent très sensibles. 11 ne faut pas moins de 3000 tonneaux pour pouvoir être sûr d'accomplir, par tous les temps, à une vitesse moyenne de 12 nœuds, une mission considérée comme pressée. Au-dessous de 1500 tonneaux, un navire ne
présente plus de garanties sérieuses pour un servire d'éclaireur. Enfin, toute la longue série des avisos-torpilleurs, contre-torpilleurs ou torpilleurs de haute mer, ne peut être bien utilisée que par beau temps.
Les grands cuirassés de haute mer, en attendant qu'ils soient franchement des croiseurs cuirassés, n'ont pas actuellement les propriétés précieuses des grands croiseurs et des paquebots ; ils rencontrent assez souvent des mers sur lesquelles ils ne garderaient pas sans danger la vitesse de 12 nœuds, au-dessous de laquelle les paquebots ne tombent jamais. Les grands navires italiens, qui sont des croiseurs à beaucoup d'égards, participent à cette imperfection; ils paraissent être de simples cuirassés sous le rapport de la protection contre la mer.
Les gardes-côtes, même ceux de 8000 tonneaux, sont faits pour naviguer mal dès que la mer est grosse; il serait injuste de leur faire un reproche de ce côté. Quant aux monitors et à leurs dérivés, ils n'ont guère, quand les lames commencent à les charger, qu*à réduire leur allure au point juste nécessaire pour continuer d'obéir au gouvernail, et à attendre des conditions plus favorables de navigation.
Il serait très intéressant de connaître, pour chaque type de bâtiments de guerre, le nombre de jours par an pendant lesquels le service auquel il est destiné doit être gêné ou interrompu par l'état de la mer; mais c'est une donnée qui fait défaut. Depuis vingt-cinq ans que la théorie des ondes liquides a été faite; et son application aux vagues irréfutablement établie, rétude pratique des vagues n*a nullement fait des progrès en rapport avec les connaissances théoriques. 11 faut reconnaître cependant que les observations de la mer deviennent plus suivies et gagnent en précision; les données expérimentales s'accumulent peu à peu, et on peut espérer que les houles, comme les vents, auront un jour leur Maury.
Ce rapide exposé des principales lois de la navigation à vapeur avait sa place marquée au début d'un cours destiné à de futurs ingénieurs, qui ne possèdent guère que la connaissance delà thermochimie et de la thermodynamique, comme préparation à l'élude des machines marines. Une description sommaire des chaudières et des machines marines est plus nécessaire encore, malgré le risque de redites inévitables dans les chapitres qui suivront, avant d'entrer dans l'étude détaillée des organes et de leurs fonctions.
