Art naval, p

entendu avec Stockton, officier de la marine des États-Unis, et c'est sur le Robert Stockton, navire à vapeur à hélice de 70 chevaux, qu'ils firent ensemble la traversée de TOcéan, et débarquèrent

Fig. 71. — Premières hélices dé Smith. Hélice simple d'un pas entier; hélice double d'un demi-pas.

sur les côtes de la grande république. Le Princeton, que j'ai cité au début de cette courte notice historique, suivit de près ce premier navire, construit en Angleterre.

Fig. 72. — Hélices à deux et à quatre ailes.

La France suivit, en 1842, l'exemple donné par les deux grandes puissances maritimes. Un navire de 130 chevaux, pourvu d'une hélice système Ericson, fut construit au Havre.

Depuis, la transformation des flottes en navires à vapeur à hélice fît dans le monde entier de grands progrès. Les navires de commerce, les paquebots, suivirent l'exemple. , sans toutefois que le système propulseur à aubes, qui a aussi ses avantages , ait été abandonné. Ce n'est pas ici le lieu de faire rhistoire de ces changements. Revenons donc à la description des systèmes d'hélice adoptés, pour reprendre ensuite celle des machines à vapeur marines, qui doit nous intéresser particulièrement.

Les premières hélices de Smith étaient

formées d'un pas entier dans le sens de Taxe, comme le montre la figure 71. Plus tard, il réduisit Thélicc à un demi-pas, mais il la doubla (fig. 71). L'expérience fit bientôt voir que l'étendue des spires dans le sens de l'axe pouvait être et devait être considérablement réduite. On emploie des fractions de pas beaucoup plus petites, et on multiplie les tranches ou ailes du propulseur qui, le plus souvent cependant, sont réduites à quatre, quelquefois à deux (fig. 72). L'emploi des hélices à six ailes ou plus offre plus d'inconvénients que d'avantages,

Fig. 73. — Cadre de l'hélicô à l'arrière du navire.

Faction des unes nuisant à l'action desautres. C'est l'étendue ou le diamètre des ailes de l'hélice, c'est aussi la rapidité du mouvement de rotation qui donnent à ce mode de propulseur toute sa puissance.

Pour terminer, montrons, par la figure 73, la disposition d'une hélice dans son cadre, à l'arrière d'un navire, et disons que, pour éviter la résistance qu'oflfrirait l'hélice au cas où la voile remplace l'action de la vapeur, on s'arrange soit pour la rendre folle^ soit pour la retirer momentanément de son cadre. Dans ce dernier cas, un puits est ménagé dans l'arrière du bâtiment ; on soulève l'hélice, qu'on amène entre deux coulisses, dans le puits, où elle peut être visitée et réparée au besoin.

Chaudières et machines marines.

Des types de machines employées dans la navigation à vapeur. — Force nominale. — Emploi des chaudières tubulaires. — Machines horizontales à deux et à trois cylindres. — Disposition des machines et des chaudières sur les navires à aubes ou à hélice.

Le propulseur des navires ou bateaux à vapeur nous est connu.

Voyons maintenant comment la vapeur, la seule force motrice assez puissante pour suppléer à la force inconstante et souvent contraire du vent, imprime aux roues ou à l'hélice le mouvement de rotation.

La machine à vapeur, telle que nous l'avons décrite, est-elle modifiée d'une manière essentielle, quand elle devient une machine de navigation?

Non. En réalité, non-seulement le principe est identique, mais les organes principaux, le générateur, le mécanisme moteur, la transmission restent les mêmes. Ils ne font, ainsi qu'on va le voir, que

Fig. 74. — Chaudière tubulaire à retour de flammes de VJsly. Coupe.

subir les nécessités particulières à Tinstallation sur un- navire.

A Torigine, les machines à basse pression et à condensation, c'est-à-dire les machines de Watt à balancier, les seules d'ailleurs employées alors dans rindustrie, formaient le type des machines de navigation soit sur les rivières et les lacs, soit sur

la mer. Aujourd'hui encore, les vapeurs à aubes trouvent avantage à s'en servir. Les mouvements en sont lents, comme on sait, mais cette lenteur est largement compensée par la régularité du fonctionnement. Elles sont lourdes et encombrantes, il est vrai, mais toutes leurs parties sont aisément

Fig. 75. — Chaudière marine tabulaire à retour de flammes. Coupe.

accessibles pour la surveillance, Tentretien, et, au besoin, les réparations. C'étaient les machines qu'avaient adoptées les marines militaires d'Angleterre et de France, avant que l'invention de l'hélice eût changé les données du problème. Pour l'hélice, les machines de ce type donnent un mouvement trop peu rapide de rotation, qu'il serait sans doute aisé de multiplier par les engrenages, mais

aux dépens de la force effective des machines ou de leur travail utile.

La condensation est généralement adoptée, nonseulement là où elle est nécessaire, c'est-à-dire dans les machines à basse pression, mais aussi dans les machines marines à moyenne o\ h-^iito

Fig. 76. — Chaudière d'une machine marine. Vue d'ensemble.

pression. L'abondance de Teau rend commode et économique l'emploi des condenseurs.

Les machines à vapeur employées dans la navigation sont les plus puissantes que Ton construise. Il n'est pas rare que leur force effective se mesure par centaines de chevaux-vapeur; que dis-je? dans certains navires de la marine militaire, il faut eompter par milliers. Ajoutons que l'évaluation de

216 LA VAPEWR.

la puissance des machines marines en chevauxvapeur — ce qu'on appelle leur force nominale — se fait d'une autre façon que pour les machines terrestres. Le cheval de basse pression^ le cheval nominal dans la marine vaut, non pas seulement 75, mais plus de 100 kilogrammètres, en moyenne 107 kilogrammètres sur Tarbre de couche, 135 kilogrammètres sur les pistons. Cela tient à ce que la perte de travail moteur employée au recul a forcé les constructeurs à exagérer la force en vue de Teffet utile à produire. Aujourd'hui même, les chiffres que nous venons de rapporter sont trop faibles : dans la marine de l'État, le cheval-vapeur nominal atteint 300 kilogrammètres.

A ce compte, la frégate à vapeur le Friedland^ dont la machine, a une puissance effective de 4,000 chevaux de 75 kilogrammètres, ne doit être portée, pour sa force nominale, qu'à 1,000 chevaux.

Pour obtenir une telle puissance, il a fallu employer des générateurs capables de vaporiser des poids d'eau considérables, ayant par suite une très-grande surface de chauffe.

Aussi emploie-t-on généralement des chaudières tubulaires à retour de flammes, dont les figures 38, 39, 74 et 75 représentent plusieurs types. D'ailleurs, on ne se contente pas d'une seule chaudière, ni d'un seul foyer, et la quantité de combustible brûlée s'élève à des proportions énormes. Citons quelques chiffres.

VAlgésiraSy de 90Ô chevaux, a une machine munie de 8 corps de chaudière dont les foyers, quand ils sont allumés tous ensemble, brûlent par heure 4,146 kilogrammes de houille.

Le Napoléon^ de 950 chevaux, a aussi 8 corps dé chaudière, et 40 foyers qui brûlent 3,635 kilogrammes de houille à Theure. La pression de la vapeur n'y dépasse guère 2 atmosphères.

La frégate cuirassée le Friedland, dont nous décrirons plus loin la machine et qui, avec son chargement complet de charbon et de munitions, pèse 7,200 tonnes, consomme, en pleine marche, 5,200 kilogrammes de houille par heure, 125 tonnes de houille par jour de navigation continue. C'est donc une dépense qui, suivant le prix de la houille, peut varier de 4 à 5,000 francs par jour, pour le combustible seul. L'aspect extérieur des chaudières (flg. 76) et des machines marines ne rappelle donc guère celui des machines à vapeur employées dans l'industrie manufacturière. Quoique tous les organes en soient de dimensions relativement considérables, on les a disposés de manière 4 occuper le moins d'espace possible : chaudières, condenseurs, mécanisme moteur, etc., tout est ramassé comme on peut s'en rendre compte en examinant les divers types de machines dont les figures 77, 78, 79, et 80 donnent l'ensemble général.

La première est une machine à balancier, à moyenne pression, à condensation et à détente. En suivant, au moyen de la figure 77, la légende explicative, et en se reportant à notre description générale, on se rendra compte aisément du fonctionnement de la machine. Le balancier se trouve osciller au-dessous du piston et du cylindre : c'est une disposition rendue nécessaire par la situation de l'arbre moteur, de l'axe des roues du navire, qui occupe nécessairement une place élevée dans les

navires à aube. La vue d'ensemble d'une machine semblable, à balancier et à cylindre vertical, est représentée dans la figure 78, qui permet de voir comment l'arbre moteur des roues à aubes s'y trouve relié au mécanisme. Elle appartient au navire à vapeur le Sphinx,

Les bielles sont reliées directement à l'arbre qui est coudé en deux de ses points, de manière à former deux manivelles à angle droit, recevant chacune l'action d'un cylindre.

Ici, les cylindres sont verticaux. Quand le même type de machines fut appliqué à l'hélice, les cylindres furent placés horizontalement et dans un sens transversal; mais on fut obligé, pour donner à l'arbre une vitesse.de rotation suffisante, d'employer un système d'engrenage. Bientôt on préféra les machines horizontales, à deux cylindres, sans balancier, et c'est sur l'arbre même de l'hélice, coudé à angle droit, que les bielles exercèrent leur action.

Les cylindres des machines marines ont souvent des dimensions colossales. Pour ne citer qu'un exemple, les cylindres de la machine du Friedland ont un diamètre intérieur de 2", 10 et la course de leurs pistons n'a pas moins de 1™,30. La pression de la vapeur s'exerce ainsi, pour chaque piston, sur une surface d'environ 3"»,50; en supposant la tension de la vapeur de 2 atmosphères et demie, cette pression est donc égale à environ 90,000 kilogr.

Pour guider des pistons de cette dimension, on emploie, non plus une seule, mais deux ou quatre tiges «, t' qui s'articulent par une traverse à la bielle B.

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Celle-ci, comme on le voit sur la figure 79, revient sur elle-même s'articuler au coude de Tarbre moteur, faisant fonction de manivelle et, pour cette raison, on la nomme bielle en retour,

La machine à vapeur marine que nous venons de citer n'est pas seulement remarquable par ses dimensions, par sa puissance, par la vitesse qu'elle imprime au navire sur lequel elle est installée, vitesse qui n'est pas moindre, par un temps calme, de 14 nœuds et demi, c'est-à-dire d'environ 28 kilom. à l'heure. Son hélice a e^jlO de diamèlre. Je l'ai vue tourner sur son arbre à l'Exposition universelle de 1867 ; en se plaçant dans le sens du mouvement des ailes, on ressentait sur la figure l'impression du courant d'air produit par l'évolution des énormes spires. Mais, je le répète, cette machine se distingue aussi comme un type ayant des qualités spéciales. J'en vais dire, pour terminer, quelques mots.

C'est une machine à détente du système de WoolfT, avec cette disposition particulière qu'elle renferme trois cylindres égaux de même diamètre et de même course. L'introduction de la vapeur a lieu dans un seul cylindre, celui du milieu ; après avoir travaillé à pleine pression, elle pénètre dans les deux cylindres latéraux, où elle se détend, puis va de là dans deux condenseurs séparés. En sortant des chaudières, la vapeur circule dans un appareil sécheur. puis elle se bifurque dans les chemises-enveloppes des cylindres extrêmes. A puissance égale, à poids égal des machines, on obtient avec ce système, comparé au système à deux cylindres, une économie notable de combustible.

Mais, de plus, comme les coudes ou manivelles de Tarbre moteur qui reçoivent les têtes de bielle sont disposés à angle droit pour les coudes correspondant aux pistons extrêmes, et dans le prolongement de la bissectrice de cet angle pour le.' coude du milieu, il en résulte cet avantage que toutes les l)ièces-^mobiles conservent^ presque complètement

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Fip. 80. — Mnchine marine à deux cylindres de détente et à un cylindre de pleine pression.

le même équilibre autour de Taxe de l'arbre, quelle que soit la position du navire déterminée par le roulis.

Les machinesàfourreau, les machines oscillantes, que j'ai décrites dans le chapitre consacré au mécanisme de transmission, sont souvent employées dans la navigation à vapeur fluviale et maritime.

Je crois avoir dit déjà que les premières étaient surtout en usage dans la marine anglaise. En général, les différences qu'on rencontre entre les machines fixes terrestres et les machines marines sont presque toutes dues à une question d'aménagement et d'emplacement. Il faut, sur un navire marchand, ménager la place pour le chargement ; dans les navires de guerre, ménager la place, surtout en hauteur, à cause des conditions de Fattaque et de la défense, pour Tartillerie aussi et les munitions. Seuls, les navires de transport, les paquebots destinés surtout aux voyageurs peuvent se donner le luxe de machines occupant un plus gros volume. Les qualités relatives à la sécurité et au confort sont alors celles qui prédominent. C'est là ce qui prolongera longtemps l'usage des machines à balancier, appliquées aux navires à aubes, parce que ce système donne une allure plus douce, plus agréable que les machines à mouvement rapide des bateaux à hélice. J'ai dit que les machines de navigation sont, en grande majorité, des machines à basse et moyenne pression. Mais les machines à haute pression sont aussi employées dans certains cas spéciaux. A condensation et à détente, détente à sec, qui prévient les incrustations d'eau de mer, elles offrent le grand avantage d'être les plus économiques de toutes ; on les installe sur les grandes canonnières armées pour les expéditions lointaines. C'est aussi pour les canonnières et batteries flottantes, pour les remorqueurs qui font le service de l'entrée des ports, pour les bâtiments enfin destinés à des trajets courts et rapides, qu'on emploie les machines à haute pression, mais sans condensation ni dé-

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tente ; leur avantage consiste surtout dans la plus grande simplicité de leur construction qui les rend moins lourdes et moins encombrantes, en somme aussi d'une installation plus économique.

Fig. 82. — Un steamer transatlantique.

Premières voitures à vapeur : la voiture de Cugnot. — Olivier Evans, Trewitick et Vivian. — Essais de locomotives à vapeur sur les chemins de fer. — Invention de la chaudière tubulaire; Marc Seguin et Stephenson.— La Futée.

« Les premiers essais de voiture mue par la vapeur d*eau remontent à Tingénieur français Cugnot, qui, en 1769, conçut et fit exécuter à Paris un chariot destiné à se mouvoir sur les routes ordinaires, sous l'action de la vapeur. Vint plus tard Olivier Evans, qui construisit à Philadelphie, en 1804, la première voiture de ce genre qu'on ait vue en Amérique. A la même époque, une machine locomotive circula sur le chemin de fer de Merthyr Tydwil, en Angleterre; elle était due aux ingénieurs Trewitick et Vivian». »

La voiture de Cugnot avait un grand défaut : la chaudière ne pouvait produire la vapeur nécessaire à l'entretien du mouvement que pendant douze à qumze minutes, après quoi il fallait la