ET DE CELLE DE LA VAPEUR
Soient tu la vitesse du vent , o^ la surface résistante de l'appareil des voiles et des œuvres-mortes du navire, k^ la résistance due à l'impulsion de l'air et correspondante à l'unité de surface et de vitesse.
La vitesse d'impulsion du vent sur le navire sera égale a u^=pV, selon qu'il sera favorable ou contraire, et son eflet égal à ±:&^o*(u;qpV)^
En combinant cetefiet avec celui des aubes, on aura, dans la suppositio du mouvement uniforme (§ 1 ),
Celte équation et celle i7rrf*mpi;=&a*(U— V)^U donnent '
ïf^^tEZ=kb^y2:^ AVCtr:;: V)2.
BBS BATIMENTS A VAPBUR. 13
On voit que, dans lé cas du vent favorable, son action accroissant la vitesse du navire, la vitesse des aubes augmentera^ussi, et, par suite, celle du piston de la machine. Si les chaudières suffisent encore à la consommation de la vapeur, la puissance de la machine sera augmentée; et , comme en cette circonstance on a toujours à surmonter TefTet d'une mer plus ou moins houleuse , le navire pourra atteindre et quelquefois même dépasser le maximum de vitesse que Faction seule de la machine peut lui procurer dans un temps calme. * t
Ce sera l'opposé dans le cas du vent contraire. La vitesse du navire diminuant, celle des aubes et celle du piston delà machine se ralentiront aussi : la machine perdra donc de sa force au moment où Ton en aurait le plus besoin. Nous verrons, lorsque nous examinerons les divers systèmes de construction des appareils à vapeur marins, quel serait, selon nous, le meilleur moyen de remédier à ce grave inconvénient des bâtiments à vapeur. (Chap. II,S8.)
Quelques observations sur les circonstances où l'emploi simultané des voiles et de la vapeur présente désavantages trouveront ici leur place.
Nous remarquerons d'abord que, sur un bâtiment à roues à aubes, dont la vapeur est le moteur spécial , les voiles sont d'une considération fort secondaire, et n'agissent pas de la même manière que sur un bâtiment à rames , où , en conséquence du mouvement alternatif de ces dernières dans l'eau et hors de l'eau, la vitesse obtenue par elles s'ajoute à celle produite par l'action des voiles^ tandis que dans un bâtiment à vapeur, au contraire, il y a toujours quelques aubes sous l'eau qui agissent comme pouvoir résistant contre ce qui serait obtenu par la force du vent sur les voiles , et en proportion de rintensité de celte force.
Cependant on doit admettre que par l'addition des voiles, dans de certaines limites , un bâtiment à vapeur peut obtenir la plus grande vitesse dont il ^ est capable/ Si l'effet de la machine est supérieur à celui du vent, il est évident que les voiles n'ajoutent rien à la vitesse du navireà mais , frappées par IH^ir en sens contraire, elles retardent la marche, et les aubes seules ont à suiinonter la résistance de la mer. Si la force du vent surpasse la force de la ntMKchine , de manière à ce que les voiles impriment au navire plus de vitesse que par l'action des aubes, ces dernières, ne trouvant point de résistance, sont d'un effet nul; et, lorsque la force du vent l'emporte beaucoup sur celle de 1^ machine , les aubes rencontrent l'eau avec une vitesse moindre que cello'isicquise par le navire, et, parla, produisent un retard dans la mar-
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Il €HAP. !«>'. — THÉORIB GÉHÉRALB
che , au lieu d'une accélération. Mais si , agissant en dommuo , chacune de ces deux forces peut exercer sa propre influence sur le bâtiment, c'est-à-dire si, les aubes dominant sur la vitesse de sillage, les voiles se tiennent pleines , Taclion du vent sert à faciliter le travail de la machine , et contribue, dans une mer houleuse, à conserver au navire cette vitesse qui, dans une mer calme , est obtenue par le seul effet des roues; les voiles, en procurant au moteur principal la possibilité d'agir avec toute sa puissance, renvoient aussi en même temps un courant d'air frais dans le local de >la machine , et y maintiennent une température modérée.
On voit quel est le parti avantageux qu'on peut tirer des voiles , lorsque , selon les circonstances de vent et de mer, on combine à propos leur action avec celle de la vapeur. Les voiles servent encore à appuyer le navire contre les roulis, qui détruisent en partie l'etfet des roues par les immersions alternatives; elles sont d'un secours indispensable lorsque le mauvais temps oblige à tenir la cape.
/ L'emploi Ubre et isolé des voiles ou de la machine serait sans contredit le
/ plus grand perfectionnement qu'on pourrait introduire dans la navigation maritime par la vapeur. Nous examinerons aussi plus loin celte question im-
\ portante, en parlant des divers systèmes d'aubes en usage pour transmettre l'action de la force motrice. (Ghap. Il , $ 10. )
8 6 MOUVEMENT DES BATIMEIfTS A VAPEUR , EMPLOYES GOMME REMORQUEURS^
Si l'on représente par B'^ la surface immergée de la plus grande section transversale du bâtiment remorqué, par F' la force développée par la machine du bâtiment remorqueur, et par Y' la vitesse commune du sillage » Téquation F = KB^V ( § 3 ) deviendra
ou V.
V'-j/— il—
Le diamètre des roues à aubes du bâtiment à vapeur étant réglé sur te vitesse qu'il peut atteindre en naviguant isolément, il est certain que, lorsqu'on
M8 BATIMENTS A VAPEUA. 15
remploiera du remorquage, les roues feront un nombre moindre de lours, et que par suite la force de la machine diminuera en mèmt temps que la vitesse du sillage. Il faudrait donc, pour obtenir le plus grand effet d'un bâtiment à vapeur destiné spécialement au remorquage que les roues eussent reçu d'avance une disposition telle, que la machine pût développer toute la puissance F dont elle est capable, avec la vitesse de sillage égale à
KCB^+fr^)'
ou bien il faudrait adopter des engrenages qui permissent de faire varier à volonté le rapport entre la vitesse de la machine et celle des roues , moyen impraticable sur les bâtiments à vapeur construits pour la navigation maritime.
Supposons qu'il s'agisse d'employer au remorquage d'un vaisseau de 86 canons un bâtiment à vapeur de la force nominale de 160 chevaux , semblable aux Sphinx pour les proportions du navire et de la machine.
On a B^ ou la section transversale immergée du Sphinx y au tirant d'eau normal 3".33, =21 •"'«.61 ;
Y ou la vitesse obtenue par la seule action de la
machine, à 22tours de roues et en eau calme, = 9'»«"*'; d'où
B'^ ou la section transversale immergée dti vaisseau de 86 canons, au tirant d'eau en charge, =87'"'3.3.
Le maximum de vitesse qu'on pourra obtenir d^^ns ce remorquage, en admettant que le diamètre des roues à aubes soit tel que le moteur développe la force âe 160 chevaux , sera égal à
^'=i^ir7fi5W^= l/ r — =5-"-^,25.
(fe2+B«)~ V 0.010156X 108.94
Mais le diamètre des roues restant le mêmeque lorsque le bâtiment à vapeur navigue isolément, le nombre de tours de roues sera moindre, et, si la tension de la vtpeur dans le cylindre n'augmente pas sensiblement, quoique la machine marche moins vite que d'ordinaire, la force du moteur sera dimi-
6 CUAP. !«>'. — THÉORIE GÉNÉRALE
nuée proporlionnellenient nu nombre de tours. En faisanl F' = 110 chevaux , qui correspondent à peu près à 15 lours , on aura
Nous avons évalué à 9 nœuds par heure la vitesse d*un bâtiment à vapeur de 160 chevaux naviguant isolément, en eau calme et par la seule action de la machine; mais, dans la plupart des bâtiments a vapeur de cette force, la vitesse de 9 nœuds , obtenue lors des épreuves de recelte du bâtiment , se réduit bientôt à 8 ^ nœuds après quelque temps de service. Le coefficient K serait, dans cette dernière hypothèse , égal à
et les valeui*s précédentes de V, qui correspondent aux forces de 160 et 110 chevaux, se réduiraient à
et
= ix
DoeuJ»
Nous ne connaissons d'autres expériences sur le remorquage, auxquelles on puisse accorder toute confiance, que celles qui ont été Taites à Brest, lors des essais comparatifs du Cerbère et du Papin , chacun de la force nominale de 160 chevaux. Le bâtiment remorqué était le Diadème ^ vaisseau de 86 bouches à fou (ancien 80). Voici le résumé de ces expériences :
Force et direction du TeDt
Nombre de tours de roues par minute.
Vitesses par le mo j
obtenues so du loch.
Cerbère.
PapiD.
Cerbère.
Papio.
Bonne brise, de Tavant.
Bonne brise, parle travers.
Bonne brise, de l'arrière.
DX8 BATUniTS A VAPEUR. 17
Le vaisseau était à son tirant d'eau en charge. Les tirants d'eau des bâtiments à vapeur étaient de 3">.71^ et le bord supérieur des aubes plongeait de 0-.50.
Le principal objet de la commission chargée des essais étant d'obtenir le rapport des puissances respectives des machines du Cerbère et du Papin, dans les circonstances les plus défavorables, on n'avait pas jugé à propos de faire diminuer le diamètre des roues, ce qui aurait procuré une augmentation de vitesse dans le remorquage. Il est certain , par exemple, que , si on avait femonté les aubes à fleur d'eau , le nombre de tours de roues aurait augmenté, et conséquemment la puissance de la machine pour faire avancer le bâtiment Par une suite d'inductions tirées des modifications que doivent éprouver et la tension de la vapeur dans les cylindres, et le nombre ou l'obliquité des aubes à leur entrée dans l'eau, M. l'ingénieur Reech , rapporteur de la commission , fut amené à conclure que, si le déplacement des aubes avait été opéréde la manière indiquée, les machines auraient donné plus de 16 tours de roues par minute, et que, au lieu de 2'.8 à 3\6 par vent de travers, on aurait obtenu 3\6 à 4'.4, moyennement 3'.96.
Ajoutons que les 38 centimètres d'excédant sur le tirant d'eau normal de ces bâtiments à vapeur produisaient une augmentation dans la résistance directe des carènes, dont la résistance latérale était aussi accrue par le vent de travers, et nous verrons que ces résultats peuvent très bien s'accorder avec ceux que nous avons déduits plus haut du calcul , en supposant que le remorquage ait lieu par un temps calme et au tirant d'eau normal du remorqueur. Le maximum de vitesse du Cerbère en eau calme, naviguant isolément et au tirant d'eau normal de 3°'.33, s'était élevé à 8*.6 dans des expériences précédentes, et celui du Papin à 9 nœuds. Ainsi , à ce tirant d'eau et en eau calme , les vitesses de remorquage du Diadème auraient été de 4". 37 pour le Cerbère ^ et de 4".63 pour le Papin ^ d'après les équations ci-dessus j et enfin si l'on avait eu à sa disposition un moyen propre à restituer aux machines la puissance perdue par le ralentissement des pistons , on aurait pu , en faisant usage de ce moyen, porter ces vitesses de remorquage à 4''.96 et à 6'.2S, dans les mêmes circonstances de temps.
18 €HAP. !«*• — THÉOEIB QÉlftlALE
8 7. INFLUENCE DES POIDS DE L'APPAREIL ET DU COMBUSTIBLE SUR LA YIl^SSE
