PROPULSEURS
45. — Les observations faites précédemment sur les plans minces, comparés à l'action des volumes de forme déterminée, nous amènent à conclure que ces derniers sont plus favorables à augmenter les efforts normaux à la surface et à réduire la lésistance au mouvement.
Pour bien fixer les idées, supposons (fig. 57), un plan mince mesurant 100 mètres carrés de surface, incliné à sin = 0.10 et animé d'une vitesse de 15 mètres. L'effort de sustention sera 0. 13 X 100 X 15^ X 0. 10 cosi = 290 kilogr., que nous
supposerons être égal au poids de l'ensemble.
L'effort de résistance au mouvement sera de 29 kilogr. et le travail mécanique théorique à produire pour créer cette vitesse de 15 met. sera :
Supposons maintenant (fig. 58) un corps reclitf. 58. tangulaire en plan, formant en coupe une proue de 33 mètres carrés et une poupe de 67 mètres, soit la même surface totale de 100 mètres carrés, et mettant la face supé-
rieuro de ce volume dans le plan du mouvement, nous admettrons la même vitesse de 15 mètres. Donnons à la proue et à la poupe des inclinaisons telles que sous le nouvel angle i nous ayons des efforts P" et P'* égaux à 290 kilogr. comme dans le premier cas ; on trouve qu'il faut pour cela un sinus I = 0. 10 ; on en tire Teffort d'entraînement P* = 24^ 50 et celui de propulsion P'* = 12^ 25.
La résistance au mouvement, ou effort propulseur à donner, est donc de 12*^ 25, soit un travail mécanique 12^ 25 X 15 met. , soit IS-t^^, soit les S/T*" seulement du travail qui serait nécessaire avec l'emploi d'une surface plane.
On obtiendrait une plus grande différence en choisissant une surface concave dans les conditions décrites au § 38.
Ces considérations s'appliquent aux surfaces d'hélices qui constituent des moteurs à pression oblique, et le plan, employé comme surface d'ailettes d'hélice, donne un mauvais rendement.
J'ai conclu. aux §§ 22 et 23 qu'on devait repousser l'emploi de tout moteur à refoulement direct et employer des organes agissant par pression oblique; c'est ce que je vais développer.
46, — Rames. — Examinons dans quelles conditions agira une rame mécanique (fig. 59), et admettons qu'elle soit
construite de telle sorte qu'elle retourne en avant sans dépenser aucun travail. L'appareil qu'elle fait mouvoir est animé d'une vitesse de 15 mètres, ou frappé par un courant relatif égal.
Soient A et B, A' et B' les positions extrêmes de la rame et de la bielle motrice, aux extrémités de la course. Il est visible que si A B est parcouru avec une vitesse de 15 mètres, la rame n'exercera aucune pression sur le milieu, puisqu'elle ne fait que l'accompagner dans sa vitesse; il faut donc, pour que la rame agisse, que sa vitesse V soit supérieure à ceUe du courant relatif v.
rig.59. ^
Le travail rendu sera donc : 0.13 S (V-vf, et le travail dépensé sera : 0.13 S (Y-vf X V.
On perd donc 0. 13 S (Y-vf X Vy et le travail perdu est au travail dépensé comuïe ^; est à V. Pour réduire cette perte, il faut donc rapprocher V de ^;, c'est-à-dire gagner la poussée en surface et avoir des surfaces considérables, qui alors ne deviennent plus pratiques.
Si sur Teau on utilise la rame avantageusement, c'est déjà parce que les vitesses v de marche sont faibles; que V se rapproche beaucoup de ^;, parce que le milieu est considérablement plus résistant que l'air, et enfin parce que le retour de la rame s'opère dans un autre milieu peu résistant, Tair.
Donc, comme propulseur dans l'air, la rame à refoulement direct doit être rejetée.
47, — Boues à palettes. — A fortiori doit-on rejeter les propulseurs à refoulement constant, formant rame à action continue.
En effet, chaque coup de rame se donne dans un milieu qui n'a pas encore été déplacé, et dans le calcul du § 46, on a
pu négliger la perte de travail due au refoulement. Il n'en est plus de même ici, la figure 60 représente une roue à palettes renfermée dans une caisse ; v est la vitesse de l'appareil, V celle de rotation des palettes, v' celle de l'air sous l'action continue de la roue.
On conçoit que le travail rendu sera fonction de (V-^;') et non de (V-t;) ; v' étant égale à v, plus le refoulement. Au travail perdu il faut ajouter celui que prend le battement de l'air dans l'enveloppe. Il pourra même arriver, que chassé par la force centrifuge, l'air extérieur, au lieu de s'engager dans les aubes et de présenter un appui, s'en écarte pour les contourner.
Un autre inventeur a eu l'idée de faire des palettes se
iFij. 6.0,
couchant dans le courant au retour, et n'agissant que sur le sens propre à la propulsion, le rendement serait au maximum celui de la rame, tel qu'il a été calculé au § 46 ; c'est d'une construction compliquée, mais l'idée est bonne et juste en théorie.
Un autre a imaginé des surfaces formant soupapes au retour contre le courant, l'idée est juste aussi en théorie, mais d'une complication trop grande.
D'autres ont proposé de faire chasser du gaz à l'arrière pour obtenir une poussée par réaction, comme cela se passe sur une fusée ; les auteurs de cette proposition ne se sont pas rendu compte du travail dépensé par une fusée, eu égard à celui produit, et combien le rendement est faible, et ce qu'il faudrait refouler de gaz pour donner un cheval utile à la vitesse de 6 mètres seulement, soit 12 à 13 kilogrammes de poussée.
48. — Aile mécanique. — Construisons une aile mécanique plane et peu flexible au sens longitudinal et que nous supposerons d'une rigidité suffisante au sens transversal.
Phn deïâih
^ VilôJSe ^ X dt rolaliojv, ^ , .^
La figure 61 représente cette aile de S'^SO de longueur et 3" 00 de largeur; elle est formée de deux armatures princi-
pales B et B^ entretoîsëes de verges. En une traverse A est articulée la bielle commandant le mouvement, de façon que la descente s'opère en 1/3 de seconde, et la montée en 2/3 de seconde^ soit une pulsation par seconde. La course de la bielle est supposée être de 1"00; sa vitesse de descente sera donc de 3 mètres, il en découlera pour chaque élément les vitesses indiquées à la figure 62. Si nous supposons à l'appareil mis en mouvement une vitesse relative de 16 mètres, les vitesses relatives sur chaque élément d'aile seront celles indiquées figure 63.
Si nous admettons que la flexibilité transversale soit assez bien réglée pour que l'angle d'incidence i de chaque courant relatif sur son élément soit de sinus 0.10, on obtiendra, comme suit, le rendement de l'aile dans le mouvement descensionnel :
Sii«tX0.43
Surfaces
Valeurs
Efforts
normaux
Efforts
de
propulsion
Efforts
de
sustention
Rapport
des leviers
Efforts
sur la bielle
ma
Propulsion totale 38^70
Sustention totale 53^00
Effort sur la bielle
La paire d'ailes donnera donc d'effort propulseur : 2 X 38''70 = 77''40; ce qui demande un travail théorique de 77^40 X -^ mètres, soit 412 kilogrammètres. Le
travail des deux bielles sera 264^ 60 X 1"00 X 2 = 529 ^««. Le rendement théorique de propulsion sera donc égal à 78 p. 0/0 de celui des bielles.
L'eflfort sustentionnel sera de 2 X 53 = 106 kilos^ mais pendant la descente seulement.
La manœuvre de cette paire d'ailes mesurant ensemble 28 mètres carrés de surface, demandera donc yg^xolVo > s^^* 10 chevaux-vapeur.
Si on calcule que pendant les 2/3 du temps de la montée, les ailes ne supportent pas, l'effort moyen de sustention, devient : -^^x^» soit 35 kilos. Vu la puissance de la machine qui représente un appareil de grand poids, on voit que la sustention rendue par les ailes est insignifiante et que ce n'est pas là la raison qui doit nous encourager à la substituer à l'hélice.
Plus l'angle i sera faible, plus le rendement théorique de propulsion se rapprochera de celui de la bielle, mais en pratique, on ne peut le supposer plus faible que sinus 0.10.
Donc, théoriquement, l'aile mécanique, supposée parfaite d'exécution, rendrait davantage que les organes précédemment examinés, mais la difficulté de construction, les dislocations provenant du mouvement alternatif, la feraient descendre, en rendement pratique, en-dessous de la rame à refoulement direct; il faut donc, à mon avis, la rejeter.
Comme je l'ai dit, c'est en vitesse que l'aile donne son meilleur rendement ; nous allons trouver les mêmes conclusions sur l'hélice, et l'aile est une hélice à mouvement alternatif.
49. — Uhélice. — L'hélice, par son mouvement continu, la réduction possible des surfaces, et la vitesse de rotation qu'on peut lui communiquer, primera tous les autres organes imaginables , car elle est simple dans sa forme et dans son mouvement.
Les ailettes d'une hélice décrivent dans l'espace des spires et développent des surfaces à cône ou plan directeur, suivant leur position sur l'arbre. C'est l'inclinaison du plan des ailettes
sur ces spires ou hélices qui produit son rendement plus ou moins grand.
Le nombre des ailettes n'est pas indifférent ; on peut Taugmenter, et il y a avantage à le faire jusqu'à ce qu'une aile agisse sur un milieu non déplacé par sa précédente.
Les spires sont d'autant plus écartées que le pas est plus grand, c'est-à-dire que la vitesse de translation, suivant l'axe de rotation, est plus grande par rapport à la vitesse de rotation, et on peut, dans ce cas, augmenter le nombre des ailettes; mais le rendement de l'hélice diminue^ car le courant relatif fait un angle plus aigu sur l'arbre.
En général, il conviendra de ne mettre que deux ailettes, car il faudra, pour augmenter le rendement, tendre à faire la vitesse de rotation grande par rapport à celle de propulsion. Soit r (fig. 65), l'angle des ailettes sur le plan du mouvement, V la vitesse de rotation, v celle de translation et i l'an-
ri|. 65
gle d'incidence du courant relatif V sur le plan de l'ailette; en son centre de moyenne action, on aura la pression normale R, sur la surface totale S des ailettes, égale à
