Étude sur les [Bateaux Sous-Marins: Présentée a l'académie des sciences)

a I. Toutes les tentatives de bateaux sous-marins faites jusqu'à ces dernières années ont échoué plus ou moins misérablement. Dans les différentes combinaisons proposées, les échecs tenaient moins à des erreurs de principe qu'à l'insuccès de détails importants, que les immenses progrès de la mécanique navale permettent actuellement de réaliser sans mécompte.

« Le Plongeur de l'amiral Bourgeois, essayé en 1863 et décrit par l'amiral Paris dans VArt navale présentait une solution du problème à grande échelle, rationnelle et en apparence complète. Le savant, marin avait longuement étudié les conditions multiples de la navigabilité sous l'eau, à savoir : stabilité d'assiette latitudinale et longitudinale, stabilité de route aussi bien au-dessous de la mer qu'à la surface, stabilité d'immersion à diverses profondeurs» vitesse et rayon, d'action appropriés au but militaire poursuivi» aération du navire immergé.

« Le Plongeur était en X6U et avait la forme d'un cigare aplati»

de façon à restreindre sa résistance à la marche et à le prémunir contre Técrasement par la pression de l'eau dans les immersions profondes. Il jaugeait 450 tonnes et avait 40 mètres de long sur 6 mètres de large et 3 mètres de haut. Il était propulsé par une hélice que commandait une machine mue avec de Tair comprimé à 42atm dans une série de réservoirs cylindriques d*un volume total de 150™«, et qui subvenaient incidemment à l'aération du bateau (voir Note A, p. 13.)

<c Les moyens de descente et de remontée comprenaient des réservoirs à eau d'une capacité de 80»«, pouvant se remplir ou se vider plus ou moins complètement à l'aide d'un petit cheval. De son côté, la stabilité d'immersion devait s'obtenir au moyen âes appareils suivants : 1* uu cylindre vertical à piston, communiquant par le haut avec la mer et par le bas avec les réservoirs à air, et constituant un régulateur de profondeur ; £<> un gouvernail horizontal double placé à Tarrière du bâtiment ; 3» des hélices de suspension.

« Aux essais, la stabilité générale ainsi que les évolutions à fleur d*eau ne laissèrent rien à désirer; le navire atteignit une moyenne de 4 nœuds, avec un rayon d'action d'environ 8 milles, et la force de la machine varia de 70 à 10 chevaux indiqués. Mais l'équilibre entre deux eaux ne put jamais être obtenu ni en repos, ni en marche : le bateau ne faisait que monter ou descendre, sans qu'il fût possible de l'arrêter, pendant plus de quelques secondes, à une profondeur déterminée. Les divers appareils de stabilité d'immersion étant mus à bras manquaient de puissance, et en outre fonctionnaient trop par à-coups.

« L'amiral Bourgeois avait bénéficié sur ses devanciers des progrès réalisés dans l'emploi de l'hélice et dans la fabrication des machines. Malheureusement on ne savait pas, à l'époque, confectionner des réservoirs en acier suffisamment légers et des pompes à compression assez puissantes pour emmagasiner couramment de l'air à 100**™, et décupler ainsi l'énergie motrice propre à déterminer la marche du bâtiment et son rayon d'action et à desservir les appareilsjde stabilité d'immersion.

« On ignorait en outre le principe si fécond de Vasservissement des moteurs, que M. Joseph Farcot % le premier posé et mis en pratique dans toute son ampleur en 1868.

« IL Sans l'emploi de servo-moteurSy il n'y a pas de stabilité d'immersion possible; c'est là un point dont l'importance a longtemps échappé aux inventeurs de bateaux sous-marins. En d'autres termes, il faut que les divers organes qui concourent à la stabilité d'immersion soient asservis de façon à suivre docilement les mouvements de la main qui les commande.

« Quant à ces organes eux-mêmes, ils doivent d'abord, pour les cas de repos ou de petite vitesse, comprendre des pistons régulateurs, jouant dans des cylindres destinés à contenir de l'eau et à s'en vider, et placés partie vers Tavant du navire, partie vers l'arrière. A ce procédé fondamental, il importe d'adjoindre h la poupe du bateau un gouvernail horizontal double destiné, dès que la vitesse s'accentue, à diriger verticalement le navire, de même que le gouvernail vertical le guide horizontalement; et, bien entendu, la mise en mouvement doit s'obtenir par une machine avec servo-moteur.

« Ce dernier mécanisme peut être avec avantage conduit automatiquement par un piston hydrostatique à diaphragme, en contact par une de ses faces avec l'eau ambiante, et contretenu sur sa seconde

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face par des ressorts antagonistes plus ou moins bandés, suivant la profondeur à atteindre (:(iOxr Note B, p. 13). Ce piston ne saurait.

comme la main de Fhomme, modérer ou accélérer son effet sur le servo-moteur du gouvernail horizontal à mesure que le bateau se rapproche ou s'éloigne du plan d'immersion convenu ; et, abandonné à lui-même, il lancerait sans cesse le navire au-dessus ou au-dessous de ce plan par bonds plus ou moins désordonnés. Mais il y a moyen de l'accoupler à un lourd pendule, servant de modérateur ou d'accélérateur de son action.

c( Pour cet accouplement, la tige du piston A s'articule en B, avec une tringle oft, dont le haut b est relié au servo-moteur du gouvernail G, et dont le bas est articulé en o avec la tige QR du pendule (tige vue sur la figure en arrière de la tringle). En balançant le pendule de QR en QR' et QR" sans bouger le piston, la tringle oscille autour du point B, de ob en o'y et o'^V^ Au contraire, en mouvant le piston sans toucher au pendule, la tringle oscille autour du point e>, qui vient successivement en & et o*'.

« D'aprës cela, les efiets simultanés du piston et du pendule seront de même sens ou de sens contraire à bord du bateau sousmarin, suivant qu'il s'éloignera ou se rapprochera de son plan d'immersion, aussi bien proue en bas que proue en haut; et son centre de gravité décrira ainsi des lacets verticaux très aplatis et presque insensibles à très grande vitesse, en réalisant un équilibre dynamique d'immersion très stable.

« L'idée du piston hydrostatique a été mise en avant par M. Courbebaisse, un des ingénieurs attachés aux essais du Plongeur de l'amiral Bourgois. Mais l'invention du pendule régulateur est due à M. Whitehead, de Fiume (Autriche) ; il l'a appliquée dès 1872 avec un éclatant succès à ses célèbres torpilles automobiles, et a été suivi en cela par M. Schwarzkopf en Allemagne, et par les usines établies un peu partout aujourd'hui pour confectionner ces engins. Toutefois, qu'on ne l'oublie pas, la combinaison si remarquablement ingénieuse de M. Whitehead serait demeurée stérile sans l'invention du servomoteur par M. Farcot.

« Nous n'insisterons pas sur les hélices de suspension, comme procédé pour obtenir la stabilité d'immersion ; car il n'y a moyen de les loger à l'abri des heurts qu'au prix de leur efficacité.

« III. La force motrice appliquée aux navires sous-marins doit varier avec leur destination. Mais les uns et les autres ont besoin

de s'approvisionner d'air comprimé, pour Taération du navire d'abord, puis pour sa sécurité, afin de pouvoir, au besoin, émerger rapide-^ ment par la prompte expulsion de Teau des compartiments de lestage. Dès lors, l'usage de l'air comprimé semble naturel pour propulser les bateaux de petites dimensions destinés à n'agir qu'à proximité d'un bâtiment ou d'un magasin de ravitaillement.

< Cependant, pour ces bateaux, l'emploi de l'eau surchauffée vers 195® (14*'n») a été proposé de préférence, quoiqu'il présente un désavantage marqué comme poids et encombrement par cheval-heure (l'énergie totale embarquée étant mesurée suivant l'habitude actuelle avec cette unité ambiguë, qui n'est autre que 270 tonneaux-mètres). Ainsi il ne faut, par cheval-heure indiqué, que 20 kilogr. d'air comprimé à 100»"» avec un poids mort (réservoirs et machine proprement dite) de 36 kilogr., tandis qu'il faut 70 kilogr. d'eau surchauffée, avec un poids mort sensiblement égal au précédent. La préférence donnée à cette dernière combinaison tient à la difficulté de fonctionner avec de l'air comprimé à de très hautes tensions sans congeler les presse-étoupe et les matières lubrifiantes.

« Mais l'agent moteur qui .tend à dominer pour les petits navires

plongeurs, et qui a fait brillamment ses preuves dans les essais du

Gymnote à Toulon, c'est l'électricité fournie par des piles ou des

accumulateurs actionnant des dynamos. Avec cette combinaison le

îlatif à Tapprovisionnement de l'énergie ne change pas pen-

marche, ce qui est avantageux pour la conservation de l*as*

u bateau. Ce poids est en outre bien inférieur par cheval-

ectrique diM poids de l'eau surchauffée afférent au cheval-heure

Dans le cas d'accumulateurs des derniers types, il vaut

;r., et ne diffère guère du poids correspondant de l'air com-

lOO**"", dont il n'est même que la moitié environ avec les

gères chlorochromiques de M. Renard. Toutefois le travail

s est bien moins uniforme que celui des accumulateurs ; car

nnent un coup de fouet au début, et diminuent ensuite d'in-

de plus, au repos, elles continuent toujours à s'user plus ou

us cas, les dynamos avec leurs accessoires de transmission vement, ce qui constitue ici le poids mort, sont beaucoup ourdes que les autres machines motrices, au moins pour es puissances (12 kilogr. par eh^val-électrique).

iO ÉTUDE SUR LES BATEAUX SOUS-MARINS.

« En outre, au point de vue de l'encombrement, Tusage de Télectricité l'emporte de beaucoup sur les deux autres systèmes. La dépense est, par contre, très grande; mais la question de prix est ici secondaire.

« D'autre part, à bord du bâtiment ravitailleur, on peut facilement ou renouveler les piles, ou recharger les accumulateurs à l'aide de dynamos.

« Il convient d'ajouter que l'emploi de l'électricité comme agent moteur général entraîne l'usage d'un servo-moteur électrique pour la manœuvre, aussi bien automatique qu'à la main, du gouvernail horizontal {voir Note C, p. 14).

« Enfin, nous préviendrons que les dynamos peuvent influencer le compas jusqu'à rendre inerte l'aiguille aimantée. On peut remédier à cet inconvénient en éloignant la rose du champ électrique, ou, au besoin, en ayant recours soit à un électro-aimant compensateur alimenté par le même courant que la dynamo, soit un à enroulement autour d'un cadre en bois enveloppant l'aiguille, d'un fil parcouru par le dit courant.

« IV. En ce qui concerne les bateaux sous-marins destinés à une certaine autonomie et à des parcours de quelque étendue, des dimensions comparativement élevées s'imposent pour la coque, en même temps que l'approvisionnement total d'énergie devient relativement considérable. Le poids de cet approvisionnement par cheval-heure avec les agents précédents cesse d'être pratique; il faut alors emprunter la force motrice principale directement à un combustible minéral alimentant une machine à vapeur très légère, avec une consommation par cheval-heure indiqué ne dépassant pas aujourd'hui 1 kilogr. Cette combinaison est d'autant plus rationnelle qu'en somme la navigation sous la mer n'est nécessaire qu'aux approches de l'ennemi, et que le reste du temps le navire peut naviguer à fleur d'eau.

(( La chaudière est en ce cas à très haute pression; elle peut brûler du charbon de terre comme d'habitude, et ne fonctionner que. pendant les émersions, en remplissant subsidiairement des réservoirs d'eau surchauffée. Au moment des descentes, on clôt le foyer et la cheminée, et l'on marche avec les réservoirs.

c( Mais il est bien plus avantageux d'installer hardiment la chaudière de façon qu'elle continue à marcher sous l'eau en chambre

ÉTUDB SUR LBS BAlPfiAUX SOUS-MARINS. Il

close entretenue avec une provision d'air comprimé, qu'il est facile de renouveler pendant les émersions. La tension à l'intérieuivde la chambre doit être constamment maintenue supérieure à la pression d'immersion, de façon que la cheminée, débouchant en dehors de cette chambre et terminée par une disposition spéciale, puisse toujours déverser à la merles gaz de la combustion (voir Note D, p. 18).

« Toutefois, en raison des tensions élevées coiTélatives des grandes profondeurs, les hommes sont obligés ici de se tenir à l'extérieur de la chaufferie. De là la nécessité d'avoir recours pour le combustible au pétrole pulvérisé dans un courant d'air par des jets de vapeur lancés à travers de petites buses, le tout très aisément dirigeable à distance. Le pétrole ainsi brûlé est adopté depuis plusieurs années sur les locomotives du Caucase et les vapeurs de la mer Caspienne, qui se trouvent à proximité de sources de ce combustible liquide ; on est d'ailleurs parvenu à supprimer les dangers et les inconvénients du système.

« Le pétrole réduit le poids et le volume du combustible de 3. Il est, à la vérité, 10 fois plus coûteux que le charbon ; mais, répétonsle, la considération de la dépense n'a pas d'importance pour les bâtiments plongeurs.

« y. Si nous recommandons aussi instamment la machine à vapeur d'eau, c'est que, jusqu'à nouvel ordre, elle constitue le moteur par excellence, connu jusque dans ses moindres détails, ne donnant lieu à aucun aléa dans sa marche; n'atteignant, avec ses derniers perfectionnements, qu'un poids mort de 40^8 par cheval indiqué, y compris l'eau des chaudières ; et surtout employant, dans le charbon, celui de tous les agents producteurs d'énergie présentement connus qui, après le pétrole et ses dérivés, est le plus riche dans sa combinaison avec l'air.

« Nous réservons l'avenir au sujet des recherches de diverses sortes actuellement en cours pour trouver des moteurs extra légers et comme poids mort et comme nature de l'approvisionnement d'énergie : tels que les machines à hydrocarbure mélangé, suivant les cas, avec de l'air ou du nitrate d'ammoniaque, le mélange se changeant par l'inflammation en une combinaison gazeuse à l'intérieur même du cylindre moteur ou dans un compartiment annexe.

Toutefois, l'invention devra ici être multipliée en ce sens qu'il fau dra Qrganiser les appareils de fonctionnement de la force motrice, de façon à éviter à la fois les déflagrations, les trop hautes températures et les résidus capables d'engorger ou de détériorer les réci-pients ; en outre, de façon à réaliser un cycle d'opérations à rendement avantageux. Parmi les divers hydrocarbures susceptibles d'être employés, le pétrole ou mieux la gazoline volatilisée et brûlée avec l'air est de beaucoup Thydrocarbure le plu^ î^vantageax comme énergie potentielle (10 à 11,000 calories par kilogi^amme de combustible). Aussi est-ce vers le. meilleur maniement de cette précieuse substance que se dirigent actuellement les efforts de la plupart des inventeurs.

« VI. En résumé, grâce aux immenses progrès de la mécanique navale qui permettent de réaliser avec un plein succès les diverses combinaisons de détail que nous venons d'exposer, la mise en œuvre d'un navire sous marin n'est pas plus difficile présentement que la conception et la construction d'un bâtiment quelconque, en tenant compte d'ailleurs des conditions spéciales de leur navigabilité {voir Note E, p. 19).

a Au surplus, le bateau devra être muni d'un puissant appareil photo-électrique, illuminant à travers des lentilles les alentours jusqu'à une certaine distance sous l'eau, et muni d'écrans destinés à prévenir les lueurs à la surface de l'eau. L'éclairage intérieur se fera naturellement avec des lamp>es à incandescence.

« Toutefois, l'utilité des bateaux-plongeurs est encore bien discutée; mais c'est là une question principalement d'ordre militaire (voir Note F, p. 22). »