FORME DES AÉROSTATS — LEUR DIRECTION
51. — La direction des ballons comporte deux recherches principales : P celle d'un moteur puissant et léger ; 2"" celle de la forme la plus convenable pour réduire la résistance de pénétration dans le milieu ; l'aérostat est dans l'air absolument comme un poisson ou un navire plongeur dans la mer.
Beaucoup de chercheurs ont cru que la direction des ballons consistait dans la recherche de l'organe propulseur, et que de tel ou tel organe dépendait la solution du problème ; aussi a-t-on cherché des dispositifs de toutes sortes.
L'organe moteur est tout trouvé : c'est l'hélice, il n'en peut être créé de plus parfait; son rendement peut varier avec sa construction, mais il sera toujours supérieur à celui de tout autre organe, à cause de sa simplicité et de celle qu'il permet d'obtenir sur les transmissions qui lui communiquent le mouvement. Il faut donc créer le générateur de puissance pour transmettre le mouvement à l'hélice ; les machines électriques semblent devoir donner ce résultat, d'après les derniers essais de MM. Tissandier, puis la machine décrite au 1" chapitre. On a fait des essais sur des aérostats de forme cylindro-conique, avec deux pointes égales (figure 68) ; j'ai fait ressortir, § 16, que la poupe devait égaler en longueur, environ deux fois la proue pour obtenir le meilleur rendement ; la forme symétrique n'est donc pas la plus propice et la nature
ne l'emploie pas. D'autre part, on n'a pu employer dans les essais tentés à ce jour, mais qui sont concluants dans le sens favorable aux recherches, que de faibles machines. Or, j'ai
Fig. 68.
fait ressortir que pour chaque forme il est une vitesse dans laquelle le travail est relativement à son minimum, eu égard au chemin parcouru ; aussi, n'ayant pu obtenir qu'une vitesse trop faible, a-t-on eu un faible rendement, surtout sur un volume de grande surface où les cordages et le filet donnent un coefficient de frottement considérable.
Il est donc probable que le coefficient de résistance se fût abaissé si on avait pu disposer d'une puissance capable d'animer l'aérostat d'une vitesse de 8 à 10 mètres.
De plus, la propulsion ne s'effectuant pas suivant l'axe de l'aérostat, il se produira, dans un dispositif comme celui de la figure 68, et sous la poussée d'un propulseur énergique, un couple rotatif qui tendra à imprimer à l'aérostat des mouvements de tangage nuisibles à la marche et à la sécurité.
Les efforts doivent tendre à porter la traction sur l'axe et à placer l'hélice sur la pointe avant, et le gouvernail sur la pointe arrière, car l'appareil se comportera mieux au traînage qu'au refoulement.
Il serait préférable de faire de l'appareil un tout rigide et de lier invariablement la nacelle à l'aérostat.
En supposant un service d'aérostation établi sur un pied de degré avancé dans son développement, on est amené à concevoir les aérostats organisés comme des navires, ayant leurs ports ou lieux d'ancrage, leurs ateliers de réparations, etc.
Un aérostat ne doit jamais être dégonflé et ne jamais atterrir, sauf dans les cas forcés; mis à Tancre, il doit être libre de se tourner au vent sur cette ancre, et attaché dé telle sorte qu'il se présente toujours au courant sous sa forme de moindre résistance. Comme un navire, il doit toujours avoir à bord le personnel utile aux manœuvres, pour lever l'ancre, fuir la tempête si cela est nécessaire, et faire l'entretien et les réparations indispensables.
De simples particuliers ne peuvent faire tant de frais, c'est pourquoi la solution s'est tant fait attendre.
JEleyahoiL
^ Couje ôurd.!)
L'emploi d'une puissante machine permet d'installer une hélice ascensionnelle et descensionnelle qni permettrait de faire disparaître l'emploi du lest et la perte du gaz, au moins dans la situation ordinaire. La figure 69 représente un aérostat conçu dans ces conditions.
La nacelle et Taërostat sont relies par une armature légère et entoilée, le filet est supprimé. Le globe elliptique d'hydrogène est libre à l'intérieur et légèrement rattaché à cette première enveloppe qui le protège. Un ballonnet intérieur peut être gonflé à volonté par Tair de condensation refoulé par la machine et en quelques minutes, et donner un lest pris dans l'atmosphère. Mais il faut que sous la tension produite par ce ballonnet le globe d'hydrogène ne soit pas dilatable.
Ceci suppose l'emploi de la machine décrite au chapitre I**. L'hydrogène est donc séparé des feux par son enveloppe, par celle de l'aérostat, par une hauteur de plusieurs mètres, enfin par un léger plancher si l'aérostat est vaste.
La poupe est méplate à l'arrière, afin d'augmenter la réaction de l'air, car si on termine la poupe en pointe, le milieu, en se refermant, s'appuie sur lui-même et ne peut comprimer suffisamment le volume.
La transmission au gouvernail peut s'établir comme sur les navires par des chaînettes ou des cordes de soie, ou tiges inextensibles en joncs, entre le globe d'hydrogène et l'enveloppe extérieure.
Il en est de même de la transmission à l'hélice pour laquelle on emploierait des arbres creux en acier.
52. — Le travail mécanique nécessaire à transmettre une vitesse V à un aérostat, en admettant 65 p. 0/0 de rendement utile de la machine et 65 p. 0/0 de rendement de rhélice, est, pour un aérostat sphérique de diamètre D :
N chevaux-vapeur = gfg^ X ^ X V = 0.0016 D' V'.
Un aérostat sphérique de 12 mètres de diamètre demandera donc, pour des vitesses de 4, 8, 12, 16 mètres, des puissances en chevaux de 14, 115, 400, 920 chx-vap.
Pour un aérostat allongé de la forme de celui de M. Giffard, si D est le diamètre et L la longueur totale, la résistance est à celle du plan mince égale à la grande section, comme cette section est à la surface de proue ; d'où l'on tire :
^\ 0.0032 V'D' N chevaux = =
Un aérostat allongé de 50 mètres de longueur et de 12 mètres de diamètre, demandera donc :
pour des vitesses de 4, 8, 12, 16 mètres, des puissances en chevaux de 7, 56, 190, 440clix-vapeur.
On peut appliquer cette formule aux derniers essais tentés par MM. Tissandier, le résultat pratique en confirme l'exactitude.
Enfin, avec uii aérostat de poupe double en longueur à
celle de la proue, on obtiendra : N chx = =
Là
Un aérostat allongé de 12 mètres de diamètre et de 60 met. de long ayant 20 mètres de proue et 40 mètres de poupe, demandera donc aux vitesses de 4, 8, 12, 16 mètres, des puissances en chevaux de 3, 20, 70, 160 chx-vap.
L'aérostat en vitesse subira des pressions assez fortes sur ses enveloppes; il y aura donc lieu de pourvoir par la construction à une solidité suffisante tout en gardant la légèreté.
Si la poupe est méplate^ la puissance en chevaux peut §' abaisser notablement encore.
53. — Je vais faire ressortir que la forme symétrique et le dispositif adopté fig. 68, rendent très difficultueuxle maintien de l'aérostat en ligne, qu'on ne -peut gouverner que sous des angles faibles avec le vent, et qu'on ne peut obtenir la régularité de marche dans tous les sens qu'avec un aérostat fort en poupe.
Soit (fig. 70) V le sens et la vitesse du vent, v le sens et la vitesse absolue de l'aérostat ; celui-ci a le cap sur la résultante de ces deux vitesses et reçoit le courant relatif V en pointe; la vitesse V est donc celle propre de l'aérostat sur le milieu fluide, et v est celle absolue qu'il possède par rapport au sol. Ce courant relatif V frappant l'aérostat également §ur ses flancs, ne le fera pas osciller tant que l'intensité du yent ne variera pas, mais si tout à coup le vent force ou faiblit (fig. 71), le courant relatif deviendra V" ou V", frappera l'aérostat sur son flg,nc drpi<; pu son flanc gauche, et le fera jiévier et pivoter sur lui-même aiiftpifr (i© son centre d'inertie.
Mais Taërostat peut pivoter à dériver du nouveau courant relatif, si (fig. 72), étant symétrique de forme, la proue est plus fortement chassée que la poupe, et si, comme dans la figure 68, le gouvernail, peu distant du centre d'inertie,
ij./O.
Fig .75
donne un moment de rotation trop faible, on aura^fig. 72) : P > P' *+ P'', et l'aérostat tournant à présenter son flanc au nouveau courant relatif^ sera difficile à gouverner.
Au contraire, si (fig. 73), la poupe a beaucoup de surface et si le gouvernail est éloigné, l'action du nouveau courant étant plus forte en poupe qu'en proue, ramènera l'aérostat en ligne sur ce courant, et l'aérostat deviendra facilement gouvernable, et il suffit de faire l'épure dans différents sens pour reconnaître que l'effet se produira, quel que soit l'angle de marche sur le vent.
La figure 71 fait voir que si le vent augmente, la direction absolue, qui était a b, devient af\ et que si le vent diminue, elle devient a/, en supposant une vitesse constante de la marche de l'hélice, c'est-à-dire du courant relatif.
