CHAPITRE IV

OBIBNTATION

Nous arrivons enfin à Tune des plus délicates questions de la navigation sous-marine : l'orientation sous Teau.

Disons de suite que si, par temps clair, au moyen de hublots convenablement disposés à la partie supérieure de la coque on peut, à une profondeur assez faible, réaliser un éclairage intérieur suffisant dans le sous-marin, il ne faudrait pas conclure de laque, par ces mêmes hublots, ou par d'autres placés à Tavant ou sur les côtés, les personnes enfermées dans le bateau pourront voir tous les objets les avoisinant, en particulier distinguer les corps immergés par l'avant du navire. Des études déjà anciennes et fort approfondies ont montré que l'éclairage intérieur des masses d'eau de mer est très faible et que, de plus, la transparence est très imparfaite. Un bateau naviguant par une profondeur d'immersion de 8 à 10 mètres et par un jour très clair a beau maintenir dans le meilleur état de limpidité les vitres de ses hublots, il y voit tout juste et sans netteté absolue dans un rayon de 12 à 15 mètres, autant dire presque qu'il n'y voit pas du tout et que sa myopie est si intense qu'elle frise l'aveuglement complet.

Nous citerons à ce sujet l'extrait d'une étude très intéressante présentée à l'Académie des Sciences, le 27 mai 1890, par M. H. Fol, intitulée : Observations sur la vision sous-7narine .

L'éclairage au fond de la mer, tel qu'on le voit en descendant en scaphandre, vient uniquement d'en haut. 11 ressemble

à celui d'une salle sans fenêtres qui reçoit le jour par un vitrage occupant le milieu du plafond.

La cause de ce phénomène est facile à trouver. Il suffit de regarder en haut par la vitre frontale du casque. L'on voit alors un grand espace circulaire lumineux, dont les limites sous-tendent dans l'œil de Tobservateur un angle de 62" 50 environ. Au-delà de ce cercle, la surface de l'eau parait sombre et présente la même nuance que la mer vue de haut en bas depuis le bord d'un bateau. La limite entre la surface lumineuse et celle qui présente une réflexion totale n'est jamais régulière ; la moindre ondulation de la surface suffit à y intro- ' duire des échancrures et des enclaves qui s'étendent au loin lorsque la mer est agitée.

Les rayons du soleil sont pâles déjà, à quelques mètres de profondeur. Ils se présentent sous forme de chatoiements mobiles produits par la réfraction à la surface des vagues. Dans un appartement situé sur le bord de l'eau et dont les persiennes sont closes, on peut voir, en regardant au plafond, un phénomène très analogue à celui que le scaphandrier voit sur le fond.

Au moment où le soleil descend vers l'horizon, le plongeur, qui se trouve à plus de 10 mètres de profondeur, voit subitement le crépuscule succéder au grand jour. « Il m'est arrivé de remonter, dit M. Fol, croyant à l'arrivée de la nuit et, une fois sorti de l'eau, de me voir avec étonnement inondé par les rayons d'un soleil encore assez éloigné de son coucher. » Cette diminution de l'éclairage, au moment où l'angle d'incidence des rayons solaires ne leur permet plus guère de pénétrer dans l'eau, est très brusque.

La couleur de l'eau de la Méditerranée, le long du littoral, varie beaucoup d'un jour à l'autre, suivant que les courants amènent l'eau pure du large ou l'eau trouble de la côte. Vue horizontalement par la vitre du scaphandrier, elle varie du vert grisâtre au bleu verdàtre. Les objets prennent tous un ton bleuté d'autant plus accentué que l'on descend plus bas. Déjà, à 25 ou 30 mètres, certains animaux d'un rouge sombre tels

que les Muricœa placonaus paraisseat noirs, tandis que les algues, colorées en vert ou en vert bleu, prennent des teintes qui paraissent plus claires par comparaison. En remontant rapidement à Tair, les yeux, accoutumés à cette lumière bleue, voient en rouge le paysage aérien.

Les rayons rouges sont donc éteints dans une proportion très sensible à une faible profondeur, tandis que les rayons bleus sont moins absorbés par Teau.

Le degré de transparence de Teau le long du litloral varie, de môme que sa coloration, dans de larges proportions d'un jour à lautre. Même lorsqu'elle est relativement claire, si le ciel est couvert, Ton y voit si mal à 30 mètres de profondeur qu'il est bien difficile de récolter de petits animaux. Dans la direction horizontale, on ne peut pas, dans ces conditions, distinguer un rocher à plus de 7 ou 8 mètres de distance. Si le soleil brille et que l'eau soit exceptionnellement claire. Ton peut arriver à voir un objet brillant à 20 mètres, parfois môme à 25 mètres. Mais, dans les conditions ordinaires, il faut se contenter de la moitié de ce chiiïre.

Ces faits, constatés nombre de fois pendant les fréquentes descentes que j'ai exécutées, depuis trois ans, dans le scaphandre dont est muni le laboratoire que j'ai installé à Nice, me paraissent importants à plusieurs points de vue.

D'abord, il est clair que les animaux marins, j'entends ceux qui vivent dans les eaux supérieures et éclairées de la mer, se meuvent comme dans un brouillard. Ils ne peuvent pas éviter les surprises et une vue à longue portée leur serait utile ; aussi voyons-nous que tous ceux d'entre eux qui sont agiles ont l'habitude, lorsqu'on les elfraye, de fournir une course effrénée de quelques mètres, et puis de s'arrêter comme s'ils sentaient qu'ils ont dépassé le cercle de vision de leur persécuteur.

Les engins de pêche consacrés par l'expérience seraient inefficaces pour capturer des animaux capables de voir à quelque distance.

Les changements dans la transparence des eaux voisines de

ORlEiNTATlON 7^

la côte enlèvent toute valeur aux expériences relatives à la pénétration lumineuse, qui ne seraient pas faites très au large.

Mais il est un point pratique sur lequel je crois devoir insister en terminant. Jamais un bateau sous- marin ne pourra se diriger d'après ce qu'il est possible de distinguer à travers Teau. Pour peu qu'il soit rapide, il ne pourrait pas s'arrêter devant un obstacle qui surgirait subitement dans le cercle restreint de la vision aquatique. Une fois immergé, il ne pourra se guider que sur les directions prises avant de plonger. La navigation sous-marine se trouve resserrée dans d'étroites limites.

Une solution, spécieuse h première vue, avait été rôvée : munir le sous-marin d'un puissant projecteur électrique, qui enverrait par lavant une gerbe de lumière suffisante pour éclairer la route jusqu'à 50 ou 60 mètres au moins. Il ne faut pas réfléchir bien longtemps pour voir combien cotte solution est ulopique et même impossible, scientifiquement parlant.

Nous n'insisterons pas sur la difficulté créée d'abord par la nécessité de l'installation à bord des lourds et encombrants appareils générateurs et projecteurs de lumière ; nous allons simplement montrer que, fussent-ils installés, ils seraient parfaitement inutiles et môme nuisibles.

On sait, en efl'et, et chacun en a fait l'expérience, que lorsqu'un faisceau lumineux traverse une niasse atmosphérique obscure, ce n'est pas en se mettant dans ce faisceau, ni surtout dans son prolongement, qu'on peut voir les objets qu'il éclaire, mais seulement en prenant position latéralement à une certaine distance, de façon à regarder sans être aveuglé sous un angle assez grand avec la direction du faisceau. Dans le cas qui nous occupe, si un projecteur était placé à l'avant, par exemple, d'un sous-marin, l'équipage de celui-ci, placé dans le prolongement du faisceau, en arrière de la source lumineuse, au lieu d'y voir à quelques mètres seulement, ne verrait plus rien du tout que la lueur blanche projetée, au sein

de laquelle il serait incapable de distinguer un objet quelconque. En revanche, cet éclairage artificiel et violent de la masse intérieure de l'eau ne manquerait pas, au moins par diffusion, de venir rayonner à la surface, de façon à être perceptible pour les navires flottants qui seraient informés de la présence, de la position et de la route du sous-marin, qu'il leur serait dès lors facile d'éviter, leur vitesse, surtout, étant bien supérieure à la sienne.

Nous n'insisterons pas sur cette idée une fois sérieusement émise, mais abandonnée ensuite et avant même la déception d'expériences qui eussent été négatives.

Donc le sous-marin par lui-même n'y voit pas clair el ne peut pas y voir clair; il faut donc qu'il s'en passe. Quels vont être alors ses moyens de direction?

Nous en distinguons immédiatement de deux espèces, applicables et appliquées, suivant que le sous-marin navigue à une profondeur assez grande ou qu'il se tient presque à l'affleurement, ne laissant au-dessus de sa coque que quelques décimètres d'eau.

Dans le premier cas, le navire devra aller complètement à l'eslime et, ayant pris avant de s'immerger une direction convenable, s'occuper seulement de ne pas dévier de cette direction et de faire route en ligne droite.

La question se pose alors de le munir d'instruments de route aussi parfaits, aussi précis que possible, et sur les indications desquels il puisse absolument compter.

Le premier de ces instruments, dont l'idée se présente d'ellemême est assurément le compas. On a donc muui le sousmarin d'un compas bien réglé et très sensible. Dès le premier essai, cependant, on s*est aperçu que celui-ci ne donnait pas aussi entièrement satisfaction qu'on avait pu l'espérer. Il semblait, — et cola était un peu évident môme a priori, — ne pas se comporter de la môme façon que dans les circonstances où il est employé d'ordinaire.

En fait, le compas d'un sous-marin se trouve placé à l'intérieur d'une coque métallique, fermé de toutes parts et à proxi-

mîté d'un moteur électrique et de courants puissants, fort capables peut-être de TinQuencer, sinon de le fausser complètement.

Il faut donc redouter, dans la marche d'un tel compas, pour se prémunir contre eux, des troubles anormaux dont les principales causes peuvent être :

l"* Les courants- produits normalement par le moteur électrique ;

2"" Les courants anormaux circulant dans certaines parties inconnues de la coque par suite de défauts d'isolements;

3° L'aimantation permanente ou passagère de la coque, si celle-ci est faile d'un métal magnétique.

Il y aurait à craindre aussi un affaiblissement de la force directrice ; mais c'est là un point tout spécial et que nous éclaircirons à part.

Il sera facile d'éviter à peu près totalement l'influence des courants réguliers du moteur en équilibrant de façon aussi complète et parfaite que possible les conducteurs d'aller et de retour par rapport au compas. C'est là une précaution qu'on ne manque jamais de prendre dès la construction, et au bon maintien de laquelle on veille de façon constante.

Quant aux courants locaux circulant dans la coque, c'est encore par des précautions de construction et une surveillance attentive et de tous les instants qu'on pourra les éviter, en se gardant de tout contact des générateurs et des conducteurs avec les parties non isolées de la coque elle-môme. Toutefois il sera bien difficile d'empôcher absolument la production de ces courants, de même que l'aimantation accidentelle de certaines parties de la coque ; il va donc falloir s'en défendre de son mieux.

Notons en passant que, pour ce qui est d'une aimantation permanente d'une coque en métal magnétique, il sera toujours facile d'en atténuer les effets par une compensation convenable, expérimentalement déterminée. Il en sera autrement quand on envisagera le cas d'une aimantation passagère accidentelle et celui des courants locaux. S'il est possible, en eflet, de com-

penser une influence fixe, ou variant suivant un régime régulier et déterminé, toute compensation devient absolument illusoire dans le cas actuel de courants inconnus et essentiellement variables, aussi bien que le magnétisme qu'ils engendrent.

Nous avons donc là un groupe de causes perturbatrices qui échappent à toute correction. Aussi devra-t-on se préoccuper de. placer le compas dans des conditions telles que Teffel inconnu de ces causes indéterminées aie toutes chances d'être le moindre possible.

Imaginons un élément vi du compas soumis k l'influence d'un élément m de la coque, et soit r la distance qui les sépare. L'action réciproque de ces deux masses magnétiques sera donnée par la loi de Coulomb :

mm

Cette action sera donc minima lorsque r* sera le plus grand possible, ce qui revient à dire, puisque nous ignorons la position de l'élément 7n\ que nous aurons tout avantage à placer le compas au centre de figure du bateau.

Considérons le même élément m du compas influencé par un élément ds parcouru par un courant d'intensité i et dont la direction fait, avec la distance ;• de 7n à m', un angle a; l'action réciproque de ces éléments sera donnée par la formule de Laplace :

m? sina

rfs.

Ce sera ici encore le centre de figure qui apparaîtra comme le point le plus fa\orable pour l'emplacement du compas. C'étaient là, d'ailleurs, des résultats presque évidents a priori^ et il semble intuitif d'énoncer, en l'affirmant, que jamais un compas placé notablement en dehors de l'axe ne donnera d'indications satisfaisantes.

On a cependant fait parfois à cette nécessité de placer le

compas au centre de figure une objection, spécieuse même, mais illusoire et fondée sur une connaissance imparfaite des phénomènes magnétiques. En plaçant, disait-on, le compas sur l'axe d'un navire dont la coque est complètement fermée, on le dispose, par ce fait, au centre d'un écran magnétique formé par cette coque, et on lui supprime toute force directrice.

Remarquons d'abord que, si elle était exacte, cette observation subsisterait en un point intérieur quelconque et, par conséquent, dans le sous-marin tout entier, l'aiguille du compas serait indifférente. Mais, en faisant semblable objection, on semble ne pas tenir compte de ce fait que la coque d'un sous-marin est très mince, — 4 à 10 millimètres tout au plus, — et que, par conséquent, sa section donne un cercle de métal magnétique beaucoup trop faible pour absorber au passage le flux total provenant du champ magnétique terrestre. 11 y aura, en réalité, une absorption peut-être assez considérable du flux terrestre par le métal de la coque, mais encore le champ magnétique intérieur demeurera-t-il suffisamment intense pour laisser au compas, dans la direction de ses lignes de force, une puissance directrice assez grande pour que l'aiguille, légèrement suspendue et bien équilibrée, donne des indications précises et rapides.

C'est le d'ailleurs un fait largement confirmé par de multiples expériences. En employant, pour ces expériences, des boussoles d'oscillations très sensibles, on a constaté que, à bord d'un sous-marin marchant dans une direction presque perpendiculaire à celle du pôle magnétique, en plaçant la boussole au centre de figure, la durée d'oscillation n'est guère plus grande qu'à terre et loin de toute masse magnétique. A mesure que l'on s'éloigne de l'axe dans une direction quelconque, la durée d'oscillation augmente et, si l'on veut bien se souvenir que la force directrice est en raison inverse des carrés des temps d'oscillation, on verra tout de suite que plus on s'éloigne de l'axe plus le compas devient paresseux, et en tnême temps plus il est facilement influençable par les causes

perturbatrices, sa force directrice provenant du champ magnétique terrestre décroissant rapidement à mesure que croit la paresse au déplacement.

La démonstration étant faite et le résultat admis que remplacement le plus convenable du compas, à bord d'un sousmarin, est le centre de figure et qu'on ne saurait le placer de

façon plus défectueuse que vers le haut et au bas de la coque,

comme on Tavait mis d'abord sur le Gymnote^ il faut bien reconnaître cependant que les causes perturbatrices inconnues diminuent et que leur réduction au minimum ne prouve jamais leur disparition complète. De là, la presque nécessité d'adjoindre au compas un autre instrument, si possible, qui lui servirait comme de contrôle et le remplacerait, au cas où Tune des causes de troubles déjà signalées viendrait à prendre tout à coup une importance assez grande, comme dans le cas d'un contact imprévu d'un conducteur avec la coque.

Cette indication complémentaire ou de contrôle, on Ta demandée au gf/roscope.

Tout le monde connaît cet appareil inventé par Foucault, et qui jouit de la propriété curieuse de garder son axe de rotation invariable dans Tespace, quels que soient les déplacements ou les déformations de son support.

Une très intéressante application du gyroscope avait été faite déjà par M. Howell pour assurer le mouvement et la direction de sa torpille automobile. Dans un sous- marin, le gyroscope ne sera plus un instrument de direction automatique, — il faudrait pour cela un appareil trop lourd et trop encombrant, — mais un repère de direction, par son axe de rotation invariable, que l'on aura avec soin repéré au moment de la plongée.

L'cîuiploi combiné du compas et du gyroscope, dont on tient continuellement les indications en parallèle, a permis d'obtenir une suffisante régularité de direction. Il faut noter cependant que si, sous l'influence d'une cause extérieure, telle qu'une lame, un courant violent prenait le navire par le flanc, celui-ci subit une' embardée latérale ayant pour effet de le

transporter hors de sa route pour lui faire prendre une route parallèle à la première, ni le compas ni le gyroscope n'accuseront ce déplacement, et leur fonctionnement continuera à être normal, malgré que le bateau ait quitté, sans que rien l'indique, son plan vertical d'immersion.

La nécessité d'autres moyens de direction devient donc flagrante, etcene seraient, cette fois, que des appareils de vision permettant de rectifier et de maintenir la route par l'observation des objets extérieurs et, en particulier, de celui sur lequel se dirige le sous-marin.

Mettons tout de suite de côté le cas où le sous-marin navigue par une profondeur assez considérable ; nous verrons que, dans ce cas, il n'y a d'autre moyen de se conduire que les instruments que nous venons d'étudier, et dont il contrôle efficacement les indications, ou les corrige, en revenant de temps en temps à la surface, à Tinstar des souffleurs, pour une observation directe et rapide de l'horizon.

Considérons maintenant le cas tout opposé oit le sous-marin navigue h la surface, ou au moins en affleurement ; nous rentrons alors dans le cas général de la route d'un torpilleur.

La solution qui s'indique et s'impose d'elle-même consiste à munir le bateau d'un dôme ou d'un kiosque, sorte de blockhaus métallique en forme d'observatoire, et muni sur tout son pourtour de hublots permettant d'inspecter l'horizon.

Dans ce dôme, qui devra être aussi élevé que possible, pour permettre- au navire lui-même de se tenir sous une couche d'eau assez épaisse pour le mettre à l'abri des projectiles, tout en laissant émerger les hublots supérieurs du kiosque, se tiendra le commandant, qui pourra ainsi guider son navire sans peine et en toute sûreté.

Une question se présente ici, qui semble sérieuse et mérite une discussion. Ce blockhaus, d'une si évidente utilité pour la marche à la surface ou en affleurement, deviendra totalement inutile quand une immersion assez profonde enfoncera sa partie supérieure au-dessous du niveau de Teaù. 11 y a lieu de se demander s'il ne viendra pas, pendant la plongée, créer

86 LES BATEAUX SOUS-MÂRlNS

une résistance nouvelle, capable peut-être de troubler l'équilibre ou, pour le moins, réduire la vitesse. Il y a là seulement un inconvénient apparent, mais à peu près négligeable dans la pratique.

On sait en effet que, pour le moment au moins, la vitesse des sous-marins, pendant la période d'immersion, est très faible, — elle est bien inférieure à leur vitesse à la surface; - — par suite, Texcès de force motrice nécessaire pour vaincre la résistance du dôme serait très fai ble et pourrait être pratiquement négligé, surtout si Ton prend la précaution, — que Ton a garde de jamais oublier, — de donner à cette sorte d'observatoire une forme effilée vers l'avant comme vers l'arrière, de façon h opposer le moins de résistance possible au mouvement dans l'eau.

Il est facile de se rendre compte, d'ailleurs, — et là en est la raison, — que depuis le premier sous-marin connu, aucun inventeur ou constructeur n'a hésité à munir son bateau d'un observatoire rigide, invariablement fixé à la coque et faisant corps avec elle.

Une fois cependant, et il y a très peu d'années, on a voulu se départir de cette règle : c'est à bord du Gymnote, puis à bord du Giistave-Zédé ; pour remplacer le dôme rigide par une sorte de casque moJbile susceptible de s'élever et de s'abaisser à volonté, de façon à ne plus présenter la moindre saillie extérieure pendant la marche en immersion complète.

Ce dispositif assez compliqué n'a donné que de fort mauvais résultats, et son emploi a été absolument abandonné au bout de peu de temps.

Nous ne nous y a roterons pas.

Une solution, qui serait certainement bien meilleure, consisterait dans l'emploi d'un tube rigide en métal qui se déplacerait sous l'action d'un moteur auxiliaire dans un grand presse-étoupes soigneusement construit, et dont on pourrait certainement assurer l'étanchéité.

On n'a jamais essayé, jusqu'ici, de ce tube mobile dans le sens vertical, et la meilleure solution appliquée est encore

celle du kiosque- observatoire fixe el rigide, faisant corps avec la coque. Une nécessité cependant s'impose, qui rend la construction plus difficile, c'est de donner au kiosque la plus grande hauteur possible. Il faut remarquer, en effe^ que, dans la navigation d'un sous-marin, et dans les opL'rations militaires qu'il pourra tenter, il ne faut pas songer à se servir, pour évaluer une dislance, d*un instrument quelconque; cette évaluation devra toujours être faite à Tœil et, malgré toute rhabileté et l'expérience de l'opérateur, il sera nécessaire, pour lui permettre un coup d'œil sûr, de lui donner un commandement en hauteur assez grand au-dessus du niveau de la mer.

Nous ne dirons rien de plus du problème de la vision directe ; les torpilleurs submersibles seuls auront à le résoudre, mais dans d'autres conditions; pour ce qui est du sous-marin proprement dit, nous aborderons tout de suite le problème, bien plus compliqué, sans doute, mais bien plus intéressant et répondant bien mieux aux exigences de route et surtout de tactique de ces navires; c'est le problème de la vision indirecte dos objets extérieurs pour le navire complètement immergé.

Tout reviendra à déterminer un système optique contenu dans un tube rigide de diamètre assez faible, et glissant dans un presse-étoupes qui permet sa manœuvre de haut en bas. La partie supérieure étant hors de l'eau, on devra, par le bas demeuré à l'intérieur du bateau, voir l'horizon et les objets flottants. Sans aller plus loin, nous voyons tout de suite que ce tube ne pourra pas dépasser une longueur assez faible; dans la pratique, on n'a trouvé aucun appareil utilisable, quand le sous-marin a plus de 2 à 3 mètres d'eau au-dessus de sa plate-forme. Il est clair, toutefois, que, si un tel appareil existe à bord d'un sous-marin, celui-ci peut, tout en conservant son invisibilité, presque seul le bout d'un petit tube émerge légèrement en conservant aussi son invulnérabilité complète, se diriger sous l'eau comme s'il naviguait à la surface.

88 IJSS BATEAUX SOUS-MARIKS

Le problème optique qui se pose est alors le suivant :

Ramener la vision de rhorizon et des objets flottants à un point situé plus bas que tappareil optique lui-même.

L'horizon marin, tel que nous devons le considérer ici, est un panorama circulaire dont le navire considéré occupe le centre. Dans le cas d'un navire ordinaire flottant à la surface, l'observation de ce panorama se fait directement de la passerelle du commandant, eh ayant soin de dégager en tous sens les objets susceptibles de gêner ou de troubler la vue. Dans le cas qui nous occupe, l'observateur est placé au-dessous du niveau -de la mer, et il s'agit de ramener à la portée de son œil le panorama de cet horizon qui se trouve au-dessus de lui. Mais la. question n'apparaît pas simple de reporter ce panorama tout entier en un point situé au-dessous de l'appareil optique au moyen duquel on Tobserve. On a donc cherché longtemps à utiliser, pour obtenir ce résultat, le périscope^ appareil inventé par le commandant Mangin, et perfectionné plus tard par le colonel Laussedat.

Voici quel est le principe de cet appareil :

Imaginons un plan vertical quelconque que nous prenons pour plan de figure, et cherchons comment il sera possible de ramener, en un point F de ce plan,. Timage des objets situés dans la région horizontale HH', située plus haut que ce point F.

C'est une propriété générale et caractéristique des coniques que l'égale inclinaison des rayons vecteurs issue des foyers & un point de la courbe sur la tangente en ce point.

Dans le cas d'une parabole, celle propriété se traduit par régale inclinaison, sur la tangente, du rayon issu du foyer au contact et de la parallèle à l'axe passant par ce point de contact; ce qui veut dire, en optique, que tout rayon lumineux parallèle à l'axe sera réfléchi sur la concavité de la courbe, en donnant un rayon passant par le foyer.

Imaginons alors la parabole ayant son axe en Sx et son foyer en F (fig, 60), et prenons sur cette parabole un arc w?m' situé de part et d'autre du plan HH'; dans le plan de figure, tout rayon

isso de l'horizon se réfléchira sur l'arc mm'. eu donnant un rayon passant par F. Si nous faisons maintenant tourner l'arc de parabole mm' autour de la verticale sz' du point F, il est clair que, dans tous les méridiens de la surface de révolution obtenue, le phénomène optique sera le même, et que, si cette surface mm'm^m^' est une surface réfléchissante, les rayons issus de tous les points de l'horizon et tombant sur elle vou-

dront converger au point F, c'est-à-dire que la réflexion des ondes lumineuses, rencontrant la surface mm'm^rn^ , donnera autour du point F, situé sur un axe, une image panoramique réelle de l'horizon.

Le miroir à employer ici sera donc la partie comprise entre deux parallèles d'une sorte de tore à méridien parabolique dont l'axe de révolution est la perpendiculaire à l'axe menée par le foyer dans le plan de la parabole génératrice. Le miroir ainsi obtenu donnera, pour tout l'horizon, un faisceau de rayons réfléchis convergeant en un point F, qui sera lo point de vue.

Ce n'est ici, en somme, qu'une sorte d'extension de ce qui se passe dans les grands télescopes dont le miroir est formé de la portion voisine du sommet d'un paraboloïdc de révolu-

tion, et donne à son foyer une image réelle des points situés à rinfini dans la direction de l'axe; on examine alors cette image au microscope.

Une difficulté ici va s'élever, ce sera celle de la taille d'un semblable miroir, dont la forme est assez compliquée. A la rigueur, elle pourrait se faire comme celle des miroirs de télescopes, par la méthode expérimentale des retouches locales; mais le travail serait très long et très difficile, et il est préférable de s'en tenir à une approximation absolument suffisante dans la pratique.

Nous remarquerons, en effet, que Tare ram' étant toujours très petit, Tangle des normales m et m' sera très faible; dès lors nous pouvons, sans inconvénient appréciable, remplacer, comme cela se fait en toute occasion, Tare de parabole par lare correspondant du cercle osculateur au milieu de mm'. Nous n'avons alors à déterminer qu'un élément : le rayon de ce cercle osculateur, c'est-à-dire le rayon de courbure de la parabole en ce point M.

Ce rayon de courbure r est, comme on le sait, proportionnel au cube de la normale limitée à l'axe, et le rapport constant est égal au carré de la sous-normale, qui est constante, comme on sait dans la parabole; nous pouvons donc écrire :

MP^'^pQ^.

d'où :

VQ' '

mais nous avons aussi :

PQ — MP cosMPQ,

-rx

mais MPQ est Tangle d'incidence H'AIP, qui est égal, puisque MP est la normale à FMP; le triangle FMP nous donne alors :

FMP + MPF (ou MPQ) + PFM=: 2n,

et, en appelant ô Tangle PFM qui estune constante de TappareiP :

d'où:

2MPQ4- B=:r.;

MPQ = 1 - 1^

Fio. 61.

nous aurons alors :

MP

MQ

__ MQ

cos

. 6> sin-

et, en appelant h la distance MQ, qui est, elle aussi, une constante de Tappareil, il vient :

cette formule donne la valeur de r en fonction de h et de 6. Dans la pratique, on prend pour constante de l'appareil la

1 Dans la pratique on définit généralement comme constante de Tappareil non pas,— comme nous Tavons fait ici, — Tangle du rayon recteur avec Thorizon, mais Tangle complémentaire que fait ce rayonnement avec la verticale du foyer. — En réalité d'ailleurs on ne prend même pas de constante angulaire mais deux constantes linéaires que nous définissons plus loin.

hauteur h de MQ et la distance horizontale FQ = / ; on peut déduire 6 pour la relation :

MQ = FQ-tge, d'où :

Tangle déterminé par la tangente est donc bien déterminé, d'où une bonne détermination de r.

Quant aux dimensions du miroir, elles sont fonctions du* champ que l'on veut donner à lappareil ; dans la pratique, on cherche, en général, un champ de 20* à 30°, partagé presque également par le plan de Thorizon ; il est bon, toutefois, de tâcher d'obtenir un champ plus grand au-dessus de l'horizon qu'au dessous, et c'est ce qu'on a fait, en général.

Une remarque importante à faire ici est que Timagc obtenue par une convergence de rayons qui étaient parallèles avant leur réflexion sera nécessairement rapetissée. C'est là un inconvénient fort grave dans la pratique^ et qui va quelquefois jusqu'à rendre l'observation tellement incertaine qu'on ne peut reconnaître sûrenient tel ou tel navire passant dans le champ du périscope ; en tout cas, les distances seront diflicilement et mal évaluées, surtout si l'on tient compte que le rapetissement de l'image n'est pas rigoureusement le même en tous les points, mais croît légèrement, à mesure que l'on s'éloigne du point central.

On avait proposé, pour parer à cet inconvénient du rapetissement, d'adjoindre au périscope un microscope convenablement approprié et au moyen duquel on examinerait l'image, comme on le fait dans un télescope. Cette solution ne répond en aucune manière à la question; on peut môme brutalement dire qu'elle n'a pas le sens commun. Le seul intérêt, en effet, que présente le périscope, et la seule raison qui puisse faire excuser un peu ses défauts, est la production d'une image panoramique entièrement observable ; dès l'instant qu'on l'examine point par point à la loupe, elle n'a plus de raison d'être,

OBIENTATION

yjv

et il est assurément préférable, surtout sous le rapport de la simplicité et de la commodité de l'appareil, de chercher un système optique donnant Timage nette et en vraie grandeur d'une portion de l'horizon .

C'est ce que Ton a réalisé avec le tube optique ^ plus ancien môme que le périscope, et dont nous allons parler avec quelques détails.

Notons, pour en finir avec le ^^

périscope, que, dans la pratique, cet appareil n'a pas été réalisé tel que nous venons d'en donner la théorie rapide. Sans entrer dans le détail de construction d'un système aussi illusoire, signalons seulement que\ ainsi que cela se fait chaque fois que la chose est possible, la surface réfléchissante a été remplacée'par un prisme à réflexion totale d'une forme spéciale. La face réfléchissante du j)risme était la surface engendrée fig. 62.

par la rotation autour de Taxe

vertical zz par l'arc mm du cercle osculateur en M à la parabole théorique. Les autres faces mn et m'n sont eng(»ndrées par des arcs de cercle orthogonaux de courbure convenablement calculée. Nous n'insisterons pas davantage sur ces points de détail. Le périscope est un instrument mauvais et compliqué et qui tend à disparaître.

Le seul appareil de vision ayant donné jusqu'ici des résultats pratiques à bord des sous-marins est le tube optique.

Le principe du tube optique, formulé d'abord par le major Daudenard, repose sur l'emploi de deux miroirs-plans parallèles, inclinés chacun de 45" sur l'horizon et placés verticalement l'un au-dessous de l'autre, les faces réfléchissantes en regard, et l'un des miroirs étant hors de l'eau, tandis que l'autre est à l'intérieur du sous-marin.

Voyons comment va se comporter un semblable système.

Prenons tout de suite, comme on le fait en réalité, deux prismes à réflexion totale, P et P', placés aux extrémités d'un tube vertical T, dans la position qu'indique la figure.

Le prisme A| est hors de Teau, et le prisme A2 à l'intérieur du bateau.

Un objet aô, situé en A, donnera dans le premier prisme Aj, agissant comme un miroir-plan une image virtuelle a!V située

FiG. 63.

en A'. Cette image virtuelle se conduisant vis-à-vis du prisme A2, comme un objet lumineux réel, donnera en A' une image virtuelle d'b" droite et de la grandeur ah. Cette image sera visible pour toute la région A3, située de l'autre côté du prisme A2. La marche des rayons lumineux A, Aj, A2, A3 est indiquée par des flèches.

Notons, en passant, que la distance A2, A'', à laquelle on observe l'image a'h% est évidemment égale à AA^ -f- A|, Ao, soit la distance réelle de l'objet augmentée de la longueur du tube optique, longueur absolument négligeable dans la pratique.

Un grave inconvénient de cet appareil est l'étroitesse de son champ. Pour un observateur placé en A3 et voyant en A' l'image de A, le champ en hauteur sera limité par Tangle fnkipî^

m et m tHant les bords de la surface réfléchissante et A4 la projection de A3 sur le plan horizontal de A, faite perpendiculairement à la surface réfléchissante.

Ce champ dépend donc de deux constantes de construction, la largeur du miroir et la longueur du tube. Raccourcir le tube, c'est agrandir le champ ; il y a là deux éléments contradictoires que Ton devra concilier par le meilleur moyen terme expérimental.

Le champ horizontal s'obtient évidemment en menant de A4 des tangentes aux bords latéraux du miroir.

Le champ d'un tube optique étant restreint, il n'apparaît, pour inspecter Thorizon tout entier, qu'une solution, c'est de faire tourner le tube de façon à viser successivement tous les points de l'horizon, qui défilent successivement dans le champ pendant une rotation de 360°. Il faut avoir soin, d'ailleurs, de .faire tourner le tube tout entier^ et non pas, comme on Ta absurdcment fait à bord d'un sous-marin français, laisser fixer le prisme inférieur pour ne pas déranger l'oculaire et faire tourner le tube avec le prisme supérieur. Dans un cas pareil, en effet, pour les objets placés à Tavant seulement, on avait une image directe; dans toutes les autres directions, Timage était inclinée sur la verticale de l'angle dont avait tourné le tube, si bien qu'un navire, observé par l'arrière, apparaissait renversé, la mâture en bas. On conçoit les difficultés ainsi gratuitement créées à l'observateur, et il n'est nul besoin d'y insister pour en faire sentir toute l'importance.

Tel est, à ce jour, l'état de la question de la visibilité extérieure des sous-marins. Résumons-la en deux mots :

1" Navigation à la surface ou en affleurement : un blockhaus émerge, d'où le commandant surveille l'horizon et guide son navire ;

2* Navigation en immersion complète^ mais ne dépassant pas 3 mètres dean au-dessus de la plate-forme supérieure :

des appareils de vision dans une direction déterminée (tube optique), ou de vision panoramique (périscope) travers'ant la paroi supérieure du sous-marin, et allant recueillir, au-dessus du niveau de Teau, une image qui se transporte par une ou deux réflexions de l'intérieur môme du sous-marin et d'après laquelle on se guide, comme dans le cas d'une navigation en affleurement;

3* Navigation en immersion complète^ mais à une profondeur supérieure à 3 mètres d'eau au-dessus de la plate-forme supérieure : le sous-marin ne voit rien de ce qui se passe sur l'horizon ; il se conduit au moyen du compas et du g}TOscope, et revient de temps à autre à la surface pour vérifier ou rectifier sa route.

Nous n'ajouterons rien à cette étude rapide ; non seulement on peut conclure que le problème de la vision sous-marine n'est résolu que pour le cas d'une immersion très faible, et encore, dans ce cas, ne l'est-il qu'imparfaitement. Quant au cas d'une immersion profonde, le problème n'a pour le moment aucune solution; en aura-t-il une plus tard; peut-être; mais il est permis d'en douter, et il faut croire que c'est seulement par le perfectionnement des instruments de route qu'on améliorera la situation du sous-marin naviguant entre deux eaux, sous une couche épaisse de liquide.

Il y a donc encore beaucoup à faire pour arriver, tant dans la plongée que dans la conduite de la route, sinon à la perfection, au moins à des procédés ne donnant pas et ne pouvant pas donner les déceptions étranges dont jusqu'ici souvent nos sous-marins furent victimes.

Chaque jour, il est vrai, apporte son labeur et son progrès et, selon toute probabilité, nous arriverons, tôt ou tard, à cette solution, non pas parfaite, mais satisfaisante, vers laquelle, depuis des années et presque des siècles, on tend, mais que, depuis quelques mois à peine, on peut le dire, on entrevoit nettement, en acquérant la conception précise des progrès à réaliser et des méthodes à suivre pour y atteindre.