BATEAUX A VAPEUR

La navigation maritime et fluviale à la vapeur comprend les remorqueurs , les bateaux à marchandises et les bateaux à grande vitesse.

Les machines à cylindres horizontaux, à cylindres oscillants et à cylindres inclinés sont les trois systèmes usités.

On adopte généralement les chaudières à bouilleurs et les générateurs tubulaires. Les foyers sont extérieurs ou intérieurs avec carneaux de circulation. Pour les grands trajets maritimes, la vapeur est à basse pression ; on emploie quelquefois la haute pression, mais on préfère généralement les machines à moyenne pression et à condensation.

On donne aux générateurs à foyer extérieur les mêmes dimensions que pour les machines fixes; soit in^-q-âO à l"»-q.50 de surface de chauffe par cheval et 1 m. q. de surface de grille par 100 kilog. de houille brûlés à Theure; la section des carneaux et de la cheminée = i/3 de celle de la grille. Si la même cheminée dessert plusieurs chaudières, sa section est calculée égale à la somme des sections isolées.

Lorsque le foyer est intérieur, la surface de la grille se réduit à ©•n-^-SO, et la section de la cheminée à O^i-SS pour 100 kilog. de houille à Theure.

Pour un bateau à vapeur de la force de 120 chevaux, le générateur à basse pression se divise en deux moitiés , portant chacune deux foyers.

On donne à chaque foyer une surface = l^^i-eo, soit 6'"-î-40 pour les quatre foyers.

La cheminée unique a pour surface On^-i-SS et pour diamètre l^oe et la section des carneaux = l^q-se; k rapport de la grille à la cheminée = 7 ; 1 ; la puissance de chaque foyer = 30 chevaux ; la vaporisation par mètre carré = 30 kilog.

La marine impériale a remplacé les chaudières à carneaux par des chaudières tubulaires. La force de chaque générateur ne dépasse pas 150 chevaux.

L'aviso à vapeur le D'Entrecasteaux, de la force de 150 chevauxvapeur, a deux chaudières ayant chacune cette force et trois foyers en voici les dimensions ;

Longaenr de chaque corps de chandière «= 3m

Largenr = 2in,80 et hauteur = 4n>,i0

Surface de grille des 6 foyers = 9n».q.,50

Section de la cheminée = l>n.q.,50

Et diamètre = 1^,40

Nombre total des tubes des 2 générateurs = 464

Longueur de chaque tube = 2m

Et diamètre = 0m,07

La surface totale de chauffe est de SSOmqJS

Qui se décompose ainsi :

Surface de chauffe directe = 21m, i 5

Chambre à feu et à fumée = 25m,50

Surface des tubes = 204m,07

Soit l»n-q-,67 par force de cheval.

Le poids des 2 chaudières sans eau = 30,000^

Id. id. id. avec eau = 49,000k

L'eau de mer contient 1/33 environ de son poids de sel marin; or, indépendamment des pompes alimentaires, les chaudières sont munies de pompes à eaux mèros pour extraire de la chaudière d'une manière continue une quantité d'eau chargée de sels; la proportion des eaux enlevées aux eaux introduites varie de 1/4 à 1/3 et même plus, selon le degré indiqué par le salinomètre.

On combat les incrustations à Tintérieur des générateurs en enduisant la paroi intérieure avec du suif m^lé de plombagine.

Dans la marche normale d'un bateau à vapeur, on peut estimer moyennement de 6 à 8 kilog. la production de la vapeur par kilog. de houille, c'est-à-dire 6 kilog. de vapeur efTective sur le piston oa réduite par des tubes sécheurs, ou 8 kilog. de vapeur humide, comportant 25 à 30 p. 0/0 d'eau entraînée avec la vapeur.

Il y a intérêt à donner un certain degré de détente, c'est-à-dire à faire évacuer la vapeur au condenseur avant la fin de chaque conp de piston pour permettre au vide de s'effectuer devant Te piston au début de chaque course nouvelle. L'introduction de la vapeur pendant les 7 ou 8/10 de la course du piston est considérée comme la plus favorable. Cette détente s'obtient par le recouvrement du tiroir.

Les conditions essentielles de la navigation sont : le tonnage, la vitesse et la bonne installation du matériel.

Le rapport entre la puissance et le tonnage s'estime 2 tonnes par force de cheval-vapeur pour la navigation fluviale et 4 tonnes pour la marine.

Les roues à palettes et les hélices sont les deux appareils de propulsion en usage.

Roues ù palettes. — La vitesse des aubes doit dépasser celle du bateau dans le rapport de 4 : 3.

L'immersion la plus favorable correspond à 8 ou 10 centimètres.

DE L*IXGÉNIElIR-CONSTBUCTEUn. 149

Le nombre des palettes est tel que lorsqu'une aube plonge verticament, celle qui la précède sort de Teau et celle qui la suit y pénètre. L'écartement mesuré à la circonférence des palettes varie en mer de O-Sl à 1-22.

M. Barlow a trouvé que, dans les roues à palettes, la résistance moyenne de l'aube parcourant tout l'arc est à la résistance de l'aube verticale comme 1,75 : 1, différence due au choc à l'entrée et à Teau projetée à la sortie.

La perte d'effet utile des roues à aubes sojis diverses immersions s'estime 0,65 de l'effet moteur.

Le rapport de la résistance effective d'un navire à celle qui s'opposerait an mouvement du maître couple immergé ou à celle présentée par la section immergée du maître couple varie entre

— et — ; il s'estime moyennement à — ou - .

M. Barlow a trouvé ce rapport égal à 1 : 17 en expérimentant la frégate à vapeur la Medéa. Voici sa manière de procéder : ce bâtiment étant de la force de 220 chevaux-vapeur, et les roues à aubes ne rendant que 0,66, le travail de la résistance totale du bateau était 0,66 X *20 = 146 chev.-vap. ou 146 X 75 = 10950 kilogrammètres.

La vitesse normale du hffliment était de 4™ 938 par seconde, et la section du maître couple = 27"»'i-974. L'expérience donnant 55 kilog. pour la résistance moyenne d'une surface plane de 1 mètre carié à la vitesse de 1 mètre par seconde, et cette résistance croissant comme le carré de la vitesse, le travail de la section immergée du maître couple par seconde

ou 10950 kilogrammèt. = 55 (4,938)« X 27,974 X 4,938 X R; R exprimant le coefficient de résistance cherché, d'où Ton tire :

Ce rapport devient — si l'on substitue 50 à 55 kilog. pour la ré-

sistance du mètre can'é de surface plane immergée.

La capacité d'un navire croît comme le cube de ses dimensions, et

la résistance qu'éprouve un bateau à se mouvoir croît en proportion

de la section du maître couple. La résistance variant peu avec la

longueur, on peut étendre cette dernière avec avantage en tenant

compte toutefois que le bateau doit avoir de la stabilité, et une

force suffisante pour ne pas rompre au milieu.

la.

Le rapport entre la longueur et la largeur mesurée à la ligne de flottaison est de 3 ou 3,75 ; 1 pour bâtiments et voiles, de 5 ou 6 : 1, pour les bateaux à vapeur maritimes, et de 12 ou 15 : 1 pour les bateaux à vapeur sur fleuves et rivières.

La dépense du combustible diminue en proportion de la puissance des bâtiments à vapeur.

Cette conséquence est favorable au développement des chaudières, ainsi qu'il résulte des indications suivantes reconnues par M. Campaignac pour des machines à basse pression à détente aux 7/10 de la course du piston :

Force pn chevaux : bOfh.''. 80 100 i40 180 200 Î50 350 400 500

Consommation )

par heure et [ 5k 4,50 4,34 4,03 3,71 3,55 3,38 3, 15 2,98 2,65 par cheval. ?

Surface de )

chauffe en [in>.q.20 1,08 1,04 0,96 0,89 0,85 0,84 0,78 0,71 0,63 mètres carrés. )

La vitesse des navires à vapeur est obtenue aux dépens de la consommation du combustible et de la force motrice. La dépense est proportionnelle à la puissance développée, et les résistances croissent

comme les cubes des vitesses. Ainsi : ^

Milles à rhciipe.... : 8m 401 5«n 6m Tm gm 9m lOm Force en chev.-vapeur : 3<-h.5 15 25 45 69 102 146 200

Le maximum de vitesse obtenue jusqu'ici dans la navigation à la vapeur ne paraît pas avoir dépassé 17 nœuds.

La formule du travail d'un solide en mouvement dans l'eau est exprimée pour un bateau à vapeur marin par :

RPAV3

et pour un bateau à vapeur fluvial par :

= RPA -- ) V.

U coefficient de résistance qui , pour les grands navires = —

ou o,OG; et pour les bateaux à vapeur effilés sur rivières = -

ou 0,16 euviiouj

DE L INGENIEUR-CONSTRUCTEUR. 45i

P poids du mètre cube d'eau = 1000 kilog. ; A section immergée du maitre couple;

V sillage du navire;

V vitesse du courant favorable ou défavorable selon que le bateau descend ou remonte.

Hélices. — Si les roues à aubes conviennent au service fluvial, elles sont généralement impropres au service maritime. Dans les gros temps sur mer, une des r^ues est complètement immergée et Tautre tourne à vide; les tambours donnent prise au vent et servent de point de mire; il en résulte de nombreux inconvéuieats et notamment des variations très-nuisibles à la machine et au bateau luimême.

L'hélice, au contraire, agit toujours sous l'eau et constitue un propulseur à mouvement constant par tous les temps et vents; elle est à l'abri des boulets, elle permet de placer la machine au-dessous de la flottaison et de fonctionner soit à la vapeur, soit à la voile. L'emploi de l'hélice constitue donc un système mixte très-économique.

Si dans un temps calme et dans une marche normale, l'hélice a une vitesse inférieure de 0,12 environ à celle due aux roues aux palettes, ce léger désavantage est largement compensé dans toutes les autres circonstances.

Le Traité de l'hélice propulsive, de M. le capitaine Paris, relate des expériences faites à bord du navire le Pélican, à l'effet de déterminer les meilleures relations à établir entre le diamètre, le pas, le nombre d'ailes et la longueur des hélices.

L'aviso le Pélican est de la force nominale de 120 chevaux; ^a longueur a 40 mètres; sa largeur a 6"° 80; la section immergée du maître couple = lO^q-lO; le déplacement de la carène pendant les expériences était de 258 tonneaux. L'arrière a été disposé pour y appliquer une hélice de 2° 50.

Le système des machines se composait de 2 cylindres oscillants verticaux; diamètre = 1 ■" 1 ; course = 0"'948; interruption facultative de la vapeur à 0,08, 0,15, 0,30, 0,50, 0,70 et 0,80 de la course du piston.

Le maximum de pression pendant les expériences n'a pas dépassé 1^053 par centimètre carré au-dessus de l'atmosphère. Le poids total des machines du Pélican, y compris l'eau des chaudières, était de 80 tonneaux.

Les diamètres des hélices essayées ont été : l'"678, 2" 050 et 2" 50, formant une progression géométrique dont la raison est 1,22. A égalité de maîtresse section immergée, les diverses résistances corres-

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