Les moteurs

A l'aurore du xviiie siècle, Denis Papin avait déjà songé à utiliser la force de la vapeur, par lui découverte, à la propulsion des navires \ La stupidité des marins de Munden détruisit son œuvre en brisant le bateau à quatre roues qu'il avait construit. Depuis jamais le problème n'avait été perdu de vue. En France, avec

1. On a contesté à Papin l'invention de la navigation à vapeur pour en attribuer le mérite au capitaine espagnol, Blasco deGaray, qui aurait expérimenté à Barcelone, le 17 juin lo43, un bateau mû « par une grande cbaudière d'eau bouillante (actionnant) des roues en mouvement attachées à l'un et l'autre bords du bâtiment ». — En réalité, il semble qu'il y ait là une erreur. Les deux roues du navire de Garay étaient actionnées à bras par 40 hommes. Cf. sur ce point Karl Radunz. 100 Jahre Dampschiffarl (1807-1907), p. 18.

une persévérance indomptable, le marquis de Jouffroy expérimentait sur le Doubs, puis sur la Saône, en 1776 et en 1783, deux pyroscaphes, dont le second mesurait 130 pieds de long sur 14 de large ^ En Amérique James

Fig. 4. — Le Clennonl et sa machine (1807).

Rumsey, en 1786, John Fitch, en 1787; en Angleterre, Ramsay, en 1789, se livraient à quelques tentatives. Ici encore, il fut donné à un Américain, Porfèvre-peintremécanicien Fulton, de Pensylvanie, d'apporter au problème sa solution pratique dès le début d'un siècle appelé à se trouver révolutionné par elle.

Qui n'a présent à l'esprit le souvenir de ses expériences, célébrées aujourd'hui, alors qu'elles le menèrent à la ruine ? Attiré à Paris par le rayonnement de la

1. On peut également mentionner en France les expériences du capitaine d'artillerie Auxiron. et de Constantin Périer (1774-1775)

gloire naissante de Napoléon, secondé par Livingston, ambassadeur des Etats-Unis, il lance à Paris, devant une délégation de l'Académie des sciences, un bateau qui remonte la Seine à une vitesse de trois nœuds (6 kilomètres à l'heure). On était à l'époque où l'Empereur projetait un débarquement en Angleterre. Fulton lui en offrait le moyen, mais ses propositions venaient trop tard pour être acceptées. Econduit par le gouvernement français, l'inventeur regagna le sol natal. A New-York, il équipa le Clermont, le pourvut d'une machine de 18 chevaux, construite sur ses plans dans les ateliers de Watt, et, en août 1807, son bateau faisait sur l'Hudson son premier voyage de New-York à Albany, distant de 120 milles. Le parcours n'exigea que trentedeux heures à l'aller et trente au retour; mais les passagers étaient rares et seul un Français plus entreprenant, Andrieux, avait osé s'y risquer.

D'un seul coup Fulton avait surmonté toutes les difficultés de {di navigation mécanique : il avait résolu le problème de l'installation du moteur à bord, de la transmission de la force au propulseur, et du logement de l'appareil et du combustible, tout en réservant l'espace nécessaire aux voyageurs, aux marchandises et aux mouvements de la manœuvre. Les railleries, le scepticisme du début firent vite place à l'enthousiasme et à l'engouement. Le Clermont assura un service régulier entre Albany et New- York, Partout en Amérique se créèrent des associations puissantes dans le but d'organiser des services réguliers. Le Car of Neptune et le Raçitan furent lancés en 1808, le Paragon en 1811. En 1812, alors que Bell et Thomson en étaient encore à essayer, sur la Clyde, le premier bateau à vapeur anglais la Cornet^ aux Etats-Unis de nombreux steamers sillonnaient déjà les rivières et les lacs, donnant au pays une avance qu'il conserva longtemps. Vingt-cinq ans plus tard, la flotte américaine de 800 vapeurs jaugeait 160.000 tonnes,

NoRAhOet UUAMD. 12

celle de l'Angleterre ne comptant encore que 600 steamers et 67.000 tonnes. Cette dernière avait cependant singulièrement grandi depuis 1814, époque où ses deux uniques bateaux à vapeur jaugeaient ensemble 456 tonnes !

Il fallut d'ailleurs un certain temps pour donner à l'invention toute sa portée. Bon pour les parcours paisibles des fleuves et des lacs, le bateau à vapeur parais-

Fig. 5. — Lancemenl du Fullun /»■ liSl4.

sait impropre aux grands voyages à travers l'Océan. Un ingénieur anglais n'affîrmait-il pas encore en 1835, malgré l'heureux voyage du Savannah^ seize ans auparavant, de New- York à Liverpool, que la traversée en était impossible, faute de place pour loger le combustible ? Peu à peu, cependant, la hardiesse naturelle des marins, les perfectionnements de la machine eurent raison de ces craintes. Après avoir franchi avec succès le Pas de Calais, fréquenté la Baltique et la Méditerranée, s'être aventuré le long de la route du Cap, le navire à vapeur

1. Le plus grand navire, le Natchez, de 860 tonneaux et muni d'une machine de 300 chevaux, faisait le service de New-York au Mississipi. h' Illinois et le Madison, sur le lac Erié, jaugeaient respectivement 755 et 700 tonneaux. Les débuts de la navigation fluviale à vapeur furent marqués par de graves accidents qui n"en ralentiront pas l'expansion ; collisions : du Monmotitk sur le Mississipi (1837), 300 morts ; explosions : Oronoka (1838), 100 morts ; Moselle. 100 morts : incendies : Ben Sherrod : 130 morts.

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affronta l'Océan même. Le 5 avril 1838, le Siriiis quittait le port de Cork pour New- York, où il arrivait dix-huit jours après, précédant de quelques heures à peine le Great Western^ parti de Bristol trois jours après lui.

Le propulseur qui anime la machine de Watt, adaptée à tous ces navires, est la roue à aubes, dont les Romains avaient déjà voulu faire un substitut des rames. Dès le début, la simplicité même de leur mécanisme avait fait donner aux roues motrices leurs formes et leur emplacement définitif, de part et d'autre du navire, quelquefois à l'arrière pour la navigation dans d'étroits cours d'eau. Ce système n'était pas dépourvu de mérites : élargissant le bâtiment, il en diminuait le roulis ; il évitait les trépidations et n'exigeait qu'un faible tirant d'eau. En revanche, ses défauts étaient assez graves pour en faire abandonner l'usage dès qu'on aurait découvert un meilleur instrument. Ne permettant qu'une vitesse réduite des coups de pistons, les roues nécessitaient l'emploi de lourdes machines ou de commandes par engrenage à faible rendement. De plus, au vent favorable, précieux auxiliaire du moteur mécanique, économiseur de combustible, elles opposaient la résistance de leurs pales, résistance à laquelle on ne pouvait se soustraire que par de longues et délicates manœuvres de démontage. Enfin, leur émersion et leur immersion alternatives, au moindre roulis, imprimaient à la machine des mouvements irréguliers, sans parler de leur vulnérabilité qui en limitait l'usage dans la marine de guerre. Aussi disparurent-elles progressivement, sauf dans la navigation intérieure ou les courtes traversées, devant la propulsion à l'aide d'une hélice constamment immergée.

Tout comme plusieurs villes de la Grèce antique revendiquaient l'honneur d'avoir vu naître Homère^ l'Angleterre et la France se sont longtemps disputé l'invention de l'hélice, la première en attribuant la prio-

rite à F. Petitt Smith, la seconde à l'ingénieur Sauvage. A la vérité, nombreux sont les précurseurs de ce mode de propulsion et Hooke, Daniel Bernouilli, Paucton, William Littleton, Dallery, les Américains John Fitch Stevens père et fils, les Anglais J. Bramah, Shorter et Samuel Brown ; les Français, comme le capitaine Delisle (1823), Sauvage et les frères Bourdon, doivent être

Yig. (). — Un des premiers bateaux à hélice. John Fitch (179(i).

cités parmi ceux qui facilitèrent la création de l'hélice, presque simultanément réalisée par l'Anglais F^-P, Smith et le capitaine suédois Ericsson.

Simple fermier du Middlesex, Smith avait imaginé de fixer horizontalement à l'arrière d'une carène une vis d'Archimède en bois, de 16 pieds de diamètre et faisant deux révolutions complètes. L'une de ces révolutions ayant été accidentellement rompue, le navire se mit à prendre une vitesse plus grande. Ce fut un trait de lumière. L'hélice moderne était découverte. Smith construisit en effet un dispositif formé de fractions d'hélice accolées comme les ailes d'un moulin. Il en munit un modèle restreint, puis un bateau de 6 tonneaux, qui descendit la Tamise jusqu'à la mer, visita les ports de la côte sud, marchant à une allure de 13 kilomètres à l'heure. Enfin, l'année suivante (1838), sous les yeux des

Lords de l'Amirauté, VArchimède de 237 tonneaux effectuait, en vingt heures, à la vitesse de 10 nœuds, la traversée de Gravesend à Porsthmouth, contre le vent et la marée. Simultanément la marine marchande et la marine de guerre britanniques s'approprièrent cette découverte, pendant qu'Ericsson, dont les expériences en Angleterre

Photo A. Braun.

Fig. 7. — American, vapeur pour voyageurs sur le Mississipi, vers 1830 (Musée de la Marine).

avec le « Francis Ogden » avaient passé inaperçues, traversait l'Atlantique sur le petit Robert Stockton mû par son propulseur. Reçu avec enthousiasme aux Etats- Unis, naturalisé citoyen américain, il y acclimata le navire à hélice, encore perfectionné par l'emploi d'un moteur à action directe, et y construisit le Monitor de célèbre mémoire. De faible volume, toujours immergée, n'offrant au vent qu'une faible résistance, aisément affolée ou dissimulée derrière l'étambot, allégeant le navire d'un poids de 100 tonnes, resserrant le champ des évolutions, l'hélice n'eut aucune peine à supplanter les lourdes, volumineuses, encombrantes et fragiles roues à aubes.

Il ne suffisait pas d'avoir installé, à bord d'un navire,

une machine à vapeur pour avoir complètement résolu le problème économique de la navigation mécanique. Les machines marines devaient satisfaire à un ensemble de conditions dictant l'emploi de modèles spéciaux, suggérant l'idée d'innovations bientôt étendues à d'autres usages. Ramenée à ses trois qualités principales, une machine *marine doit en effet être tout à la fois légère et peu volumineuse, solide et économe : légère et de faible volume, pour laisser le plus de marge possible au tonnage utile, — solide pour résister aux vibrations provoquées par les oscillations du bâtiment, — économe de combustible, pour augmenter la cargaison payante. Ces conditions ne laissent pas d'être contradictoires. Légèreté et économie paraissent s'exclure l'une l'autre, les moteurs légers fonctionnant en général sans détente ni condensation. Mais c'en est assez pour exciter l'ingéniosité inventive et l'histoire de la machinerie marine au xix^ siècle est faite d'une conciliation de plus en plus grande de ces inconciliables. Générateurs et moteurs perdent en volume et en poids ce qu'ils gagnent en puissance.

Aux vastes chaudières à bouilleurs du début se substituent les chaudières tubulaires au volume réduit, malgré l'accroissement énorme de la surface de chauffe et de la pression, portée jusqu'à 12 et 13 kilogrammes. Aussi l'enveloppe de section rectangulaire ne tarde pas à prendre la forme cylindrique seule susceptible de supporter ces pressions. Il est vrai que c'est au prix de l'épaississement des tôles et de l'alourdissement des appareils, que remplacent, par la suite, les chaudières à tubes d'eau tout à la fois plus légères et moins exposées aux risques d'explosion.

Au temps de Watt, et jusque vers le milieu du siècle, la machine motrice ne fonctionnait guère qu'à la faible pression d'une atmosphère et demie, et évacuait sa vapeur dès que le piston avait atteint la fin de sa course. Les

perfectionnements sortirent d'une idée très simple : au lieu de perdre la vapeur à sa sortie du cylindre dans le condenseur, on imagina de la diriger dans un second cylindre de dimension plus vaste où elle achevait de se détendre en produisant sur un piston de surface plus grande un travail utile équivalent à celui du premier.

riioto A- Braun .

Fig. 8. — Le Sp/iirij;, corvette à vapeur de 18:Î'J ; a remorqué dEgypte le clialand portant lobélisque de Luxor (Musée de la Marine).

Tel fut le principe de la machine compound, imaginée vers 1829 par le constructeur hollandais Rontgen, mais répandue surtout vers 1860, puis des machines à triple (1871) et quadruple expansion (1890), où la vapeur travaille successivement dans deux, trois ou quatre cylindres, actionnant des pistons aux surfaces croissantes, calculées pour qu'à des pressions de plus en plus faibles corresponde sur les manivelles de l'arbre moteur un. effort égal. Le progrès ne devait pas s'en tenir là : la fin du siècle allait voir naître les turbines à vapeur, puissantes, légères, souples et silencieuses, et généraliser l'emploi de moteurs animés par une autre force que la vapeur d'eau.

Quelques chiffres f-uf liront à montrer toute la voie par-

courue vers la solution du problème de la machinerie marine. Les premières machines à balancier, lourdes et faibles, pesaient 700 kilos et consommaient 3 kilos par cheval-vapeur. L'invention de la connexion directe, l'emploi de l'hélice et l'usage de pressions élevées firent tomber le poids des deux tiers et la consommation de moitié,

Fig. y. — Le Great Easfern (1859).

tandis que l'apparition de la double et de la triple expansion les abaissait encore à 200 kilos et à 700 grammes. Enfin, dans les machines à grande vitesse, tournant à 150 tours à la minute, à très haute pression, en construisant en acier creux toutes les pièces mobiles, les ingénieurs parvinrent à réduire le poids à 80 kilos, voire même à 40 par cheval, sur les torpilleurs, sans augmentation de dépense. L'économie en poids était des 19/20^, celle du combustible des 3/4.

On s'explique ainsi comment il est devenu possible d'emmagasiner dans un navire une puissance colossale atteignant des dizaines de milliers de chevaux sur cer-

tains paquebots, auprès desquels le Savannah, avec ses 90 chevaux, ferait piètre mine, et à côté desquels le Great Eastern même, de légendaire mémoire, malgré ses 31.000 tonnes et ses 6.000 chevaux, paraîtrait peu de chose. Les roues du premier ne lui donnaient qu'une vitesse de 6 nœuds ; l'hélice et les roues du second ne lui permettaient qu'une allure de 14 milles à l'heure.

m.^.-mÊr-—

Fig. 9 bis. — Le Ureat Eastern (1839).

Un demi-siècle ne s'était pas écoulé, de 1820 à 1870, que la capacité des véhicules maritimes du monde avait quintuplé, augmentation presque entièrement due à l'introduction des navires à vapeur. En 1820, en eiïet, ceux-ci représentaient à peine 1,4 p. 100 de l'ensemble des flottes commerciales. Vingt ans plus tard la proportion avait décuplé : 14 p. 100. En 1860 elle atteignait le tiers du tonnage total : 31,5 p. 100 et en 1870, la balance était presqu'égale entre vapeurs et voiliers. Depuis lors, l'équilibre allait se trouver définitivement rompu au profit de la marine à vapeur. D'ailleurs, à jauge égale, la capacité de transport de la marine à vapeur est plus grande que celle de la marine à voile.

Elle lui est supérieure par sa vitesse et la régularité de ses voyages à peu près indiiïérente aux conditions météorologiques, et Ton est arrivé à évaluer le pouvoir de transport d'un vapeur à quatre fois celui d'un voilier de même tonnage. Calculée sur cette base, la portée des marines marchandes du monde, qui était de 5,9 millions de tonnes en 1820, doublait en 1840 : 10,5 millions; quadruplait en 1860, 21,7 millions; quintuplait en 1870 : 25 millions \