II. — TRAVAIL RlisiSTAXT

Du loanaye rl de s formes des navires à tapeur.

La longueur des traversées que doit faire un navire h vapeur et la vitesse avec laquelle il doit les effectuer déterminent le minimum du tonnage qu’il doit posséder, en donnant le poids des machine* et de* approvisionne- ‘meiits qu’il doit transporter.

Le principe de l’accroissement du tonnage des navires comme moyen d'augmenter la puissance des machines plu* rapidement que les résistances qui s'opposent au mouvement, ce qui correspond bien il l'augmentation des vitesses par comparaison h un type connu, est facile à établir. En effet, les capacité* do deux navires semblables sont entre elles comme le* cubes des ligne* homologues, tandis que les résistances proportionnelles nu multro couple immergé sont entre elles comme les carrés do ces ligne*. Donc, en augmentant les dimensions dos navires, on peut leur adapter des machines [et des approvisionnements proportionnels au nombre «le chevaux-vapeur de la machine, en raison de la longueur de la traversée) dont le pH.ls et la puissance croissant comme le tonnage, c'cstà dire comme le» cube», augmenteront plus vite que

BATEAU A VAPEUR

■ le* résistance* et donneront par suite des vitesse» croi*- ' hantes.

[ 11 ne faut sc fier, que comme b un moyen de trouver

une première approximation, à ce raisonnement qni conduit cependant b des résultats assez bien confirmés par l’expérience. En effet, il n’est pas rigoureusement ejfact de considérer tous les éléments do deux bateaux qno l'on compare comme proportionnels; ainsi dans un navire double «l’un autre, les poids agissant au bout do levier* plus longs, aux extrémités du navire notamment, produisent, dan# les eus d'échouage surtout, de» effets «lestnicteurs d’une intensité bien plu» que double; la sécurité ne’ peut résulter que du construction* plus solides et bien pli»6 pesantes par suite que celles «»btenues avec des élément* qui seraient calculé» d'après la simple proportionnalité des dimensions.

I.n résistance du fluide augmente plus rapidement que les dimensions ; inversement et par la mémo cause, donnant au point de vue du mouvement du bateau de» résultats contraire», l'action du propulseur croit moins rapidement que ses dimensions. Ainsi, comme je l'ai dit plus haut, à mesure que la pale «l'une roue devient plu» grande, l’eau *c «i«*gngeant plu» difficilement, est projetée en l’air en plus grande quantité ; la proportion du travail utile devient de ce fait d’aotant moindre, b mesure que le travail moteur augmente.

Le» accroissement» de vitesse deviennent donc do plus eu plus coûteux, et bientôt des augmentation» énormes de dépenses ne donnent plus que de» résultats insignifiants, tant qu'on reste dans les application» des mêmes systèmes.

I.cs dimensions des principaux navires transatlantiques pour le* traversée» les plu» longues, qui peuvent être considérés comme des modèles d’une grande perfection, sont les suivantes :

Li|M c'nnard t Ei.tr fol O Ntw Tari.

Asia (à roue*!. — Tonnage, 2,136 tonneaux. —

Longueur b la flottaison, 79.40. — Largeur, 42.15.

— Creux, 5.55. — Maître couple, 60.40. — Sillage,

2 nœuds. — Piston, 4. — 4.91 diam.

« ninpagnlr f olooololre .1 oritalalc : loir.

Himalaya (à hélice). — Tonnage, 3,750 tonneaux.

— Longueur b la flottaison, 97.5. — Largeur, 4 4.48.

— Creux, 40.85. — Diamètre de l'hélice, 5.40 (b «leux ailes). — Pas, 8.54.

Machino, 4 ,200 chevaux, 2 pistons, 2,n, 03 «liamètre,

4™, 06 course, 60 tonrs par minute.

Pour les navires de guerre b hélico, c’est la puissance de l'armement, le nombre de canon» qu’il» doivent porter qui en détermine les dimensions. Non» donnerons ici les chiffres pour «]utd«iucs construction» célèbre» :

Napoléon. — 950 chevaux, 90 canons. — Longuour de la coque, 75°*, 25. — largeur, 48m,80. — Section immergée, 98. — lh'dicc, 5m,08.

Bretagne. — 4,200 chevaux, 130 canons. — Lon- •

gnenr «le la coque, 81 met. — Largeur, 48. — Creux,

8m,33. — Hélico, 6", 30.

Des formes. — La détermination de* formes les plus convenable* se rapporte, on le *ait, b un «le ces phénomènes complexes qui échappent b la puissance de la science pure ; elles sont bien plus lo résultat de la pratique des ingénieurs et des constructeurs quo des travaux de thé«>rio pure.

On représente en général la résistance par KAV’,

K étant un coefficient variant «le 0,09 b 0,063, suivant le* formes, multipliant 60*, résistance pour un mètre j carré «le la section iinm«?rgéo transversale A «l’un ' corps flottant, au pùnt où elle est plus large, «lu maître couple: et V la vitesse. Le travail résistant est donc KAY3 pour un cheiuiu parcouru égal b V et par J seconde.

BATEAU A VAPEUR

Une solution passable «lu problème de la détermination des formes est facile à obtenir quand il s'agit de la navigation fluviale. Employer la machine la plus légère possible, allonger beaucoup le bateau pour diminuer le maître couple immergé A, enfin donner à la proue comme aux évidements de la poupe des forme* imitées de bons modèles, c’est ce qui a été fuit avec ussez de facilité et avec succès par In plupart des habiles constructeurs qui se sont distingués dans le» constructions do bateaux à vapeur destinés à la navigation fluviale.

La question est bien plus complexe quand il s’agit de la navigation maritime; les agitations do la mer no permettent plus sans «langer les même* allongements que sur les fleuves, les faibles tirants d’eau qui sont presque suffisants pour assurer les grandes vitesses dan» IA navigation fluviale; «les navire* construit» ainsi seraient bientôt brisé», ne sauraient tenir lu mer. 11 faut donc se préoccupe* d'éléments variable» et accumuler les résultats d'expériences jnmr résoudre pratiquement un problème iusoluble en principe, en ce sens que les forme» qui conviendraient pour une vitesse et un état donné de la mer ne sauraient convenir pour uno autre vitesse, une autre direction du navire par rapport à celle «les vagues et «lu vent ; «le telle sorte qu'une forme convenable en un moment donné ne le sera plu» le moment suivant.

Nous passerons brièvement en revue les conditions principales du problème do la construction des bateaux u vapeur, celles qui influent sur la détermination des lignes principales.

Longueur et largeur. — Le tonnage étant donné, le navire à construire se trouve par suito classé dans une catégorie dont le tirant d'eau est en général déterminé, nu moins pour les petits navires, par la con«lition de stabilité, de manière à empêcher le navire «le rouler à cause do l'influence de in quille saillante. Pour les grands navires, on est obligé souvent de rester pour le tirant d'eau bien au-dessous des «limensions proportionnelles, par rapport aux petits, lo plus Souvent par

s'oat élevé successivement jusqu'à arriver dan» les derniers transatlantiques à grande vitesse (Cmiard), jusqu’à s’approcher de 7 ; 1. Sur les rivière» il s’est élevé de 7 à plus de 20.

M. Brunei a mémo osé adopter lo rapport «le 8 : 1 dons le Léviathan, et ce n'est pis la première fois qu'on l’a appliqué, même dans de moins bonne» conditions que «tô navire construit de manière à obtenir une grande solidité par un mode de construction spécial dont nous aurons occasion do parler pins loin.

Avant de navire. — On a tenté bien de* essais pour modifier cette partie du navire et résoudre le problème «le faire que, pour une vitesse donné» «le marche, lo fluide soit écarté pour faire place au navire sans former un remou uuisible. de dis nuisible, parce que si la «'action, qui écarte lo fluide perpendiculairement il la direction du corps flottant, produit seulement reflet d'écinrter par communication de vitesse de proche en proche le liquide do manière à engendrer un vide intérieur exactement égal à celui du navire et un passage rapide par la surface de ce volume «lu liquide de l'avant à l'arrière, il n’y aura pas réaction nuisible, mais seulement la communication de» forces vives nu fluide, qu'on no saurait éviter, lo minimum possible de consommation du travail avec les élément.» dont on dispose.

On a pendant longtemps incliné beaucoup le taille* mer, en pensant que cette disposition qni faisait attaquer le liquide obliquement avait beaucoup de valeur, ce qui semblait peu fondé d'après le raisonnement cidessus. En effet, les Américains, très-habiles constructeurs do navire» à grande vitesse, ont complètement renoncé à ce mode do construction, et leurs bateaux à taille-mer droit et fin ne le cè«lent à aucun.

Si cet élément est sans valeur, sinon comme ornement, il n'en est pas de même des surfaces gauche» qui constituent les face» de la proue et qui, par leur analogie évidente avec le versoir de la charrue, ont pour objet de retourner sur elle- même la vague qui vient choquer le corps flottant et de la replier sur ellemême. Nous no pouvons ici quo renvoyer à l’étude

suite du peu do profondeur d’eau du port d’ombnrquemeut. l^a vue des bon» modèles indique le tirant «l’euu nécessaire pour une stabilité suffisante, pour qu’il ne roule pas trop.

IjO «-reux étant fixé, la question de» dimensions se réduit à fixer le rapport entre la largeur et la longueur; inférieur do 4 à 1 dans quelques anciens navire» à voile», n’acquérant jamais de grandes vitesses, mais tenant trèsbien la mer, ce rapport a été successivement croissant sur mer comme sur les rivière», grâce aux progrès de l'art «le la construction qui a permis de braver, sans occident, les gros temps, et grâce à la facilité d'évoluer, de faire obéir au gouvernail un bateau auquel on peut toujours imprimer un mouvement de progression. Ce rapport, variable suivant le» construction*,

des meilleures constructions , dont nous donnerons uno idée par la figure qui représente lo steamer le Francfort , très-bonne construction anglaise, figure qui permet de faire apprécier le modo de représentation des courbures, à l'aide de la projection sur trois plans rectangulaire».

Lo premier (fig. 3ii 9) est vertical, passe jmr Taxe longitudinal du navire, et reçoit la projection des coupes obtenues par des plans parallèle» à ce plan, indiqué» dans la projection horizontale ;'fig. 3420). Celle-ci (où l'on ne représente qu’une moitié à cause «le la symétrie) représente les courbes obtenues par «les plan* horizontaux équidistant», «lont la trace rectiligne est indi-

.BATEAU A VAPEUfc.

BATEAU A VAPEUR

quée sur la première figure. Eufin le troisième plan de projection, perpendiculaire aux deux premiers, donne les courbes qui répondent nux coupes par des plans perpendiculaires à la longueur du navire, un côté corresjxuKlant aux lavons avant, l'autre aux laçons arrière.

Arriéré du navire. — Les flancs du navire doivent, comme la proue, retourner lu lame quand la mer prend le navire par le travers, mais surtout faciliter, par leur rentrée progressive, le passage de Peau de l'avant h l'arriéra, et réduire ainsi à son minimum tant le gonflement do l'eau il l avant, que la dépression, le vide que tend à laisser la marche «lu navire, surtout aux grandes vitesses. La finesse de barrière a bien plus d'importance que l’on ne pourrait croire à priori, aussi bien que son allongement. C’est un résultat bien certain des constructions les plus modernes, ayant permis des vitesses jusqu'alors inconnues, que* des laçons avant courtes et de longues fuçons arrière sont les plus favorables à la vitesse pour les bateaux à vapeur, tandis qn'au contraire, pour les bateaux à voiles les plus rapides, les clippers, il faut allonger l'avant et raccourcir les façons arrière. L’expérience a ainsi ramené pour les steamers vers les formes des poissons, du saumon par exemple, qui so meuvent le plus rapidement ,on dit que le saumon parcourt 8 mètres par seconde), et dont le corps, soumis intérieurement comme extérieurement à la pression du fhiide, a pris des formes nynnt un rapport intime avec ces vitesses et les mouvements du fluide qui accompagnent leur progression.

C’est surtout pour les navires à hélice que lu finesse de l'arrièro est d'une importance capitale, ce qui se comprend facilement, puisque, avec de mauvaises formes, l'hélice se meut, pour ainsi dire, dans le vide. .Nous citerons, d’après Bourne, des expériences faites sur le Ihoarf, qui l’établissent bien catégoriquement. Ce navire ayant reçt» h son arrière deux épaisseurs de bordage, sa vitesse bu réduisit à 3,15 avec 2 i tours; avec une seule épaisseur, elle fut de 5, 75 avec 26 tours, tandis qu’en enlevant tout, on retrouva la marche primitive de 9, 1 avec 32 tours.

On voit quelle énorme influence a la finesse de l’arrière, l'action do l'eau qui presse le navire en se rejoignant après avoir échappé à l’action d’écartement produit à l’avant.

lies comimmicntiont de force* vive* du liquide au corpj (louant et inversement. — Si l'on considère synthétiquement les questions de résistances de corps flottant sur des liquides , on pourra résumer tous les faits sous forme de communication de forces vives, car ce qu’on appelle le frottement n’est qu’une résistance do ce genre ; il no pont pas y en avoir d'une nature semblable h celle du frottement des solides avec des molécules aussi mobile» que celles des liquides. On pourra ainsi analyser d'une manière simple des effets qu’il serait assez difficile de bien comprendre en les ttttuquant par une autre voie.

Un élément important de minimum de communication do la force vive du liquide au corps flottaut réside dans la niasse, la solidité, la non-élasticité de celui-ci. En effet, si l’on considère un petit canot abandonné sur la mer, il est clair que, n’offrunt aucune résistance ii la vague qui le porto, il »c mouvra exactement avec la vitesse de l'eau. Si, passant à l'extrémité de l’échelle, on suppose la gigantesque construction de Brunei, polunt'toou 20 millions de kilogrammes, choquée par une vague de qnclques-mètres de longueur, elle restera immobile du fait de cette impulsion. Jj» vague sera retombéo et renversée avec tonte ta vitesse, avant qu'aucun mouvement du corps flottant, dont l'inertie est si considérable, ait eu lieu. Il n'y aura donc aucun travail produit par ce choc. 11 o»t donc exact de dire que la grandeur do la musse soustrait en partie le corps

flottant aux destructions de force vive qui résultent du choc du fluide en mouvement. Telle est, nous croyons, la cause essentielle des remarquables vitesses obtenues par le Aapolêon, dont la masse est très- grande, au moyen de l’hélice, vitesses supérieures à celles de bateaux plus petits, ayant proportionnellement des machines motrices aussi puissante.*.. la» machine seule du KajtoléoH, do 960 chevaux-vapeur, pèse 1,000 tonneaux, soit 1,000,000 do kilogrammes.

Quant à la communication de» forces vives du corps flottant au liquide, qui explique la résistance des fluides en raison du carré des vitesses, elle se produit surtout lorsque le liquide, restant longtemps en contact avec le corps flouant, ne pouvant s'échapper, reçoit communication de sa vitesse.

La réalité de ce mode d’action est facile à établir.

Dans une série d'expériences bien Connues de la Société anglaise d'architecture navale, on trouve les résultats suivants, pour une proue de 40 centimètres do longueur et 4 mètre de base :

Pour une vitesse de 0<", 50, une résistance de 4 kilog.

- 3“ — 130 kilog.

La résistance de pénétration, qui est do 4 kilog. pour une longueur de O™, 50, devrait être do 4l X 6 = 24 kilog. pour 3 mètre», lai différence 1 30 — 24 — 106 kilog., c’est-à-dire les 4/3 de la résistance totale no répondentdonc pas à une action de pénétration, mai» à l’impulsion communiquée h l'eau, qui no peut s’écarter assez vite pour ru* pas être choquée par le corps on mouvement.

Le grand moyen de diminuer cet effet, ce qui s'énonce autrement , de diminuer le coefficient da résistance, consiste dans l adoptiou des formes les plus convenables pour que l’eau s’écarte le mieux possible, passe facilement de levant à l'arrière.

En dehors «le cette disposition et en laissant de côté le résultat curioux «le la traction des bateaux rapides dont la résistance diminue à mesure que la vitesse augmentant, la communication de vitesse au liquide n'â pa* le temps de s'effectuer, je ne connais que celle que j’ai proposée, il y a une vingtaine d’années, et qneje n'ai pM été assez heureux pour pouvoir encore expérimenter, je veux parler d’une insufflation d’air à l'avant, système que j'ai déjà décrit dans un premier article, dans ta constitution d’un mélange globulaire d’eao et d’air qui donne de curieux ré?ultats dans In pompe de Séville, et qui repose sur des idées ayant quelque nnnlogio avec les moyens û'hydropneumaliaation adoptés depuis pour les turbines. Ce système n’n pas été appliqué jusqu’à ce jour par les constructeur», et j'admets bien volontiers que c’ost avec raison, pour la plupart des cas do la pratique, mais dans les quelques cas (celui des transatlantiques notamment) où il faut obtenir à tout prix des vitesses supérieures, dont les derniers accroissements coûtent si cher et sont souvent impossibles pour des bateaux de très-grande dimension, les chances «le Ruccès seraient très-grande». On comprend toute la difficulté qu’éprouve le liquûlo à s’écarter de» deux côtés d’un maître couple dont la grandeur atteint 50 ou fit) mètres carré», sans que la partie placée an rentra reçoive l’impulsion du navire et agisse comme frein en amortissant sa f«>ree vive.

Dan» le système que nous proposons, au contraire, l’espèce do coussin élastique que formerait le mélange d'eau et d'air, fera produire le choc entre corps élastiques au lien de s’effectuer entre corps privés d’élasticité.

Nous avons retrouvé avec plaisir notre Idée dan» le savant Traité de Bournc, sur l’hélice propulsive. Voici le pa«?nge où il en est question :

« Pour diminuer le frottement de l’eau sur le fond « de» navire», il me paraît qu’il serait convenable d'in-

BATEAlf A VAPEUR.

BATEAU A VAPEUR

« terpoàcr une conche mince «l’air entre la carène et

• l’eau; elle aérait facilement refoulée à travers une

• fonte pratiquée dans un tuyau do chaque côté de la « quille, et je pense qti'on obtiendrait ainsi un très-bon « moyen de lubrifier la carène. Je remarquerai qu'il

« faudrait refouler plus d’air qu’il ne serait réellement ' « nécessaire afin de produire 1’eiTet désiré; car non- « seulement il serait comprimé par la pression hydro- « statique, mai» il serait abftorbé en partie par l’eau.

« Los navires ayant une marcho lente à la *oile, peu- « vent avoir leur vitesse augmenté© en introduisant «> une couche d’nir à l'atout et h l’arrière : car l'air ou- « vrirait aussi bien le chemin à l’étrave qu’il rempli- ■ rait le vide à l’étamW, et il formerait ainsi un taille- « mer et un arrière artificiels et élastique». •*

On le voit, l’i«léo fait des propres, et «tes hommes intelligents, familiarisés avec la pratique, commencent h l’entrevoir. Encore quelque dix ans, et le nombre des personnes qui l'uuront comprise sera assez grand pour qu’il se trouve un ingénieur assez entreprenant |s,ur tenter une application «pii, faite à propos, donnera d’excellents résultats.

ni. PLAN.» D' ENSEMBLE.

h’arires à roi l e» comjtaré» aux uacires à tapeur.

Nous avons besoin de dire quelques mots de l’emploi du veut pour la uavipntion, car il faut toujours comparer la navigation a vapeur à celle a la voile, qui est le moyen économique de transport par excellence, et'évnluer les frais comme les avantapes «les «leux systèmes.

On a dit ù l'article navigation comment les voiles, cipiilibrôes de chaque côté de la verticale, passant par le centre de gravité, assuraient In direction de la murche, en même temps que la progression du navire. L'étendue «le la voilure, proportionnée nécessairement à la stabilité du navire, à la résistance qu’il éprouve pour s’eu foncer de l'avant, croissant par suite avec la convexité (défavorable à la vitesse) et l’élévation audessus de l'eau de l’avant, mais surtout avec la longueur «la navire, propriété dont on n tiré grand parti «lans la construction des clipper», détermine la vitesse minimum du veut «pii imprime un mouvement au corps flottant.

C’est parce quo cette vitesse est as-cz grande pour un mouvement presque insignifiant «lu navire, parce quo les venta, do vitesse minime, incapables de mouvoir le navire, sont assez fréquents, qu’il est des limites aux avantapes Je» navires à voiles sur tous les autres, au point dé vue économique, au moins dans quelques ca-, comme nous le verrons plus loin.

Dans le cas général, l’impulsion du vent étant entièrement gratuite, il est évident qu’au point de vue de l'économie absolue des frais de traction, la nnvigntion à voile conservera toujours une grande supériorité. Mais dès que la vitesse est une qualité précieuse, qu'il s’agit de lettres, de voyageurs, qu’ri s’agit de batteries, comme sont les vaisseaux de guerre qu’il faut conduire rapidement it une place déterminée, dont la puissance n'e-t utile qu’à cette condition , c’est à la vapeur qu’il faut avoir recours.

Enfin, en combinant ensemble la propulsion par le vent et celle à l’aide de la vapeur, ou doit pouvoir réunir, pour «les cas particuliers, économie et rapidité.

Ce sont les constructions qui correspondent à ce» divers ca», que je vais maintenant passer «n revue.

Bateau r à rouet.

Les bateaux à roues, a rames tournante*, commo les appelait Papin, les seuls qui aient été construits jusquo «lans ces dernières années, no sont restés supérieurs à tous antres que pour obtenir de très-grandes vitesse»; on peut à ce point «le vue lus classer en deux catégories.

4° Ceux qui servent pour de petites traversées, qui par suite n'ayant à transporter duo de petites quantités do combustible, peuvent avoir des machines très-puissantes relativement ù leur tonnage et atteignent do grandes vitesses. Tels sont les bateaux pour lu unviga- ! tîon côtière entre les grandes ville», de Douvres à Calais, etc.

2'* Ceux qui servent pour transporter les lettres et les voyageurs à de grande- distances et qnc Li nécessité d’un grand approvisionnement force à construire de dimensions énormes. Ln concurrence qui assure le succès uu service lu plus rapide, fait même que l’on dépassa de beaucoup la limite inférieure qui permettrait «l'effectuer le service avec toute sécurité, pour rechercher de | plus grandes vitesses en adoptant des dimensions bien plus grandes. C’est une nécessité qu’a fait très-bien apprécier M. X. Huyniond duns une excellente étmlo publiée dans le Journal Je» Débat», h projx»* de lu loi relative à l’établissement de lignes transatlantiques en France.

« On peut proposer, dit-il, d’employer des navires moins coûteux, mais aussi moins rapide* et moins capables que ceux «les Américains et des Anglais. Suppo. sons qu'au lieu d’employer de» navires do 801) ou