A. — IMMERSION PAR INTRODUCTION D'EAU DANS DES RÉSERVOIRS

Cette condition a été longtemps considérée comme irréalisable et, de fait, il est aisé de comprendre toute la difficulté que l'on éprouve à tenir une égalité parfaite entre les deux poids ; en réalité on ne l'obtint jamais. De plus, les courants sous-

marins, les variations de pression atmosphérique, sont autant de facteurs qui influent sur l'équilibre du bateau.

Quel va d'ailleurs être cet équilibre? Nous allons être obligéi pour le définir, de tenir compte d'un élément nouveau, la compressibilité de l'eau de mer.

L'eau, en elTet, n'est pas absolument indifférente à la pression qui s'exerce sur elle et, sous Tinlluence de cet effort, ses molécules se tassent plus ou moins, déterminant une variation, assez faible d'ailleurs, de la densité ; il en résulte que, les couches d'eau superposées pesant naturellement Tune sur l'aulre, la densité à une profondeur quelconque sera fonction de cette profondeur et variera dans le môme sens qu'elle.

Imaginons alors le bateau sous-marin dont nous nous occupons, flottant à la surface et, par un jeu de pompe convenablement disposé, remplissons peu à peu ses réservoirs intérieurs. Son poids alors va augmenter de tout le poids de l'eau introduite sans que son volume varie: obéissant donc au principe des corps flottants, il va s'enfoncer peu à peu, de telle sorte que le volume d'eau déplacé ait toujours un poids égal au poids total du bateau. Quand la densité moyenne de celuici sera devenue égale à la densité de l'eau à la surface, il se retrouvera complètement enveloppé d'eau, sa partie supérieure affleurant la surface libre. La moindre augmentation du waterballast va maintenant provoquer la chute du bateau, à travers la masse liquide sous l'influence d'une force égale à cet excès de poids du bateau sur Veau déplacée, et celte chute durera théoriquement jusqu'à ce que ledit bateau ait rencontré dans les couches plus profondes, la couche de même densité que sa deusité moyenne. Là il se tiendra en équilibre, indifférent entre les couches supérieures moins denses et les couches inférieures plus denses.

Dans la pratique, le résultat est beaucoup moins simple.

Si nous appelons coefficient de compressibilité d'un corps la diminution de volume éprouvée par Tuuité de volume de ce corps, quand on fait croître la pression, qu'elle subit normalement en chaque point, d'une quantité égale à l'unité de près-

i2 LKS BATEAUX SOLS-MARINS

sion par unité de surface, c'est-à-dire quand on augmente la pression normale de 1 kilogramme par centimi^tre carré, nous trouvons, comme résultat d'expériences classiques, que le coefficient de compressibilité de Tcau est 0,00001-6. Cette augmentation de pression de 1 kilogramme nécessitera, la densité de l'eau de mer à la surface étant 1,026, un accroissement de

profondeur de ^ > c'est-à-dire que nous devrons enfon-

cer de près de 10 mètres dans la masse liquide pour avoir une augmentation de densité de 46 millionièmes.

On voit dès lors combien cette densité de l'eau de mer croît lentement avec la pression et, par suite, combien sera faible l'excédent de water-ballaiit à prendre pour obtenir une immersion même profonde. C/est là un point délicat qui intéresse la précision des appareils d'introduction et d'expulsion d'eau, appareils dont nous parlerons plus loin.

Une remarque est à faire tout de suite parce qu'elle ne touche en rien au mécanisme d'immersion, mais découle seulement du principe ici appliqué.

Le bateau partant de la surface, où il affleurait supérieurement, commence, sous l'influence d'une force verticale égale à son excès de water-ballast, une chute qui doit le conduire à son plan d'immersion. II est aloi*s soumis à l'action d'une force verticale graduellement décroissante, qui va s'annuler en arrivant au plan d'immersion, et il prend, sous son influence, un mouvement qui s'accélère un peu moins vite que le moyvement uniformément accéléré qu'il prendrait, si l'eau était de densité uniforme et, par suite, l'excès du poids constant. 11 n'en acquiert pas moins dans cette chute, de nature spéciale, une certaine quantité de mouvement, et, par suite, une certaine puissance vive qui arrivera à son maximum quand la force qui Ta engendrée cessera d'agir. Ce sera alors cette énergie emmagasinée dans le corps en mouvement qui agira pour provoquer la continuation de ce mouvement descendant à travers les couches plus profondes et plus denses où le bateau aura à lutter contre le frottement de l'eau sur ses parois et contre

une force verticale ascendante provenant du léger excès pris par la poussée sur le poids. Ces actions peu à peu annuleront la puissance vive acquise au début, et le bateau finira par s'arrêter dans une couche d'eau inférieure au plan horizontal d'immersion qu'on lui a choisi et dans laquelle il aura une flottabilité positive, c'est-à-dire subira une poussée verticale dirigée vers le haut.

Sous Tiniluence de cette poussée, qui décroîtra à mesure que le navire s'élèvera, celui-ci va se mettre en mouvement et remonter verticalement jusqu'à son plan d'immersion, puis, ayant encore acquis une quantité d'énergie fournie par la poussée qu'il vient de subir, il va, à l'inverse du cas précédent, dépasser son plan d'immersion pour pénétrer dans les couches supérieures, plus légères que lui, jusqu'à ce que le poids, devenu supérieur à la poussée, ait détruit la puissance vive acquise dans le mouvement de montée au-dessus du plan d'immersion.

A partir de ce moment, la chute verticale va reprendre, avec les mêmes phénomènes, présentant seulement moins d'amplitude, et on voit tout de suite que le bateau n'arrivera à se fixer à son plan d'immersion qu'au bout d'un certain nombre d'oscillations verticales d'amplitudes décroissantes, fort comparables à des oscillations pendulaires dans un milieu résistant.

On peut encore comparer ce procédé à l'appareil de démonstration, le ludion^ si connu dans les cabinets de physique, et qui comme on le sait, a pour organe principal une petite boule en verre, percée, à sa partie inférieure, d'une petite ouverture par laquelle l'eau peut entrer ou sortir, selon que l'air intérieur de la boule est plus ou moins comprime par suite des légères pressions effectuées sur le piston placé sur l'éprouvette.

Nous nous trouvons ici dans un cas autrement délicat et, en réalité, l'emploi des appareils à main n'a jamais permis d'obtenir une immersion régulière ni un équilibre un peu durable, à une profondeur déterminée. Il faut noter, en effet', que, en raison de la lenteur des variations de la densité avec

44 LES BATEAUX SOCS-MARlNS

la profondeur, la moindre quantité d'eau introduite en trop ou en moins a polir conséquence un déplacement vertical sensible du bateau. Cette influence agissant au hasard, tantôt pour aider, tantôt pour contrarier le travail des forces vives acquises, sans même parfois que le conducteur du bateau en ait conscience exacte, il s'ensuit que les oscillations pendulaires dont nous avons parlé sont, de plus, irrégulières et que le» bateau danse, en réalité, autour de son plan d'immersion, et s'aûFole, pour ainsi dire, souvent pendant un temps assez long et de façon telle que l'équilibre est presque impossible à obti^nir ou au moins à maintenir.

Il faut remarquer en effet que, le bateau étant supposé plongé dans une masse liquide de môme densité que lui, y est en équilibre indifférent, la moindre influence extérieure suffit alors à détruire cet équilibre et, soit que la pression atmosphérique varie, soit qu'un courant sous-marin qui ne soit pas exactement horizontal et donne, par suite, dans son choc contre le bateau une composante verticale, si petite soit-elle, aussitôt le bateau quitte son plan d'immersion et reprend ses oscillations verticales, qui sont, en réalité, sa seule manière de se tenir.

Donc le bateau immergé par annulation de sa flottabilité, au moyen d'un water-ballast introduit par ses appareils à main, se tient tellement mal qu'il serait inutilisable.

Aujourd'hui cependant, grâce au principe de lasservissement des moteurs que M. Joseph Farcot a, le premier, mis en pratique, dès 1868, on arrive à obtenir une régularité d'immersion assez satisfaisante.

(( Sans l'emploi de servo-moleurs^ — dit M. Ledieu dans son étude sur les bateaux sous-marins, — il n'y a pas de stabilité d'immersion possible ; et c'est là un point dont l'importance a longtemps échappé aux inventeurs de bateaux sous-marins. En d'autres termes, il faut que les divers organes qui concourent à la stabilité d'immersion soient asserris de façon à suivre docilement les mouvements de la main qui les commande. »

IMMËKSION ET STABILITÉ 15

La question à résoudre se résume à adapter au bateau un dispositif automatique à action aussi rapide que possible^ capable de faire varier le poids du water-ballast, — diminuer ce poids aussitôt que le bateau descend au-dessous du plan d'immersion qu'on lui a assigné; — augmenter, au contraire, ce poids ilès que le bateau remonte au-dessus de son plan d'immersion.

Il est clair que Ton crée ainsi une action antagoniste agissant comme résistance auxoscillationsqui, dès lors, auront beaucoup moins d'amplitude et se prolongeront beaucoup moins longtemps, — quelle que soit la cause qui les ait originellement produites. On pourra ainsi arriver à restreindre ce mouvement perturbateur et à le ramener à des limites de grandeur et de temps pratiquement assez petites pour que le sous-marin soit utilisable.

Nous allons indiquer le principe de ces moteurs asservis et montrer rapidement quel est leur mode d'action et le résultat qu'ils procurent.

La manœuvre des pompes s'obtient automatiquement par le dispositif suivant :

Sur le côté du sous-marin est ménagé un orifice dans lequel vient se placer un piston qui, tout en formant joint étanche, au moyen d'une garniture spéciale, peut néanmoins être animé d'un faible déplacement en avant ou en arrière, sous l'influence de deux actions antagonistes agissant respectivement sur chacune des faces de ce piston.

Ces deux actions antagonistes sont, d'une part, la pression de l'eau qui varie avec la hauteur d'immersitm et, d'autre part, l'action d'un ressort qui agit d'une fa«}on d'autant plus énergique qu'il est tendu plus fortement.

Lorsque le sous-marin se trouve dans le plan d'immersion pour lequel il a été réglé, le ressort fait équilibre à la colonne d eau ayant pour base la surface du piston hydrostatique et pour hauteur la distance verticale du centre d'action de ce piston au niveau supérieur.

Dans ces conditions, le bateau est réglé de façon que la manette du servo-moteur soit perpendiculaire à la tige de

LES BATEAUX SOUS-HARhNS

Fi(i. .1.

commande, comme l'indique le tracé schématique de la figure 3.

Si le bateau remonte au-dessus de son plan d'immersion, la colonne d'eau supportée par le piston hydrostatique diminue, le ressort devient donc prépondérant, et le piston hydrostatique est poussé vers Tavant ; par suite, la manette du servomoteur s'incline à droite et actionne la pompe aspirante et

foulante; une certaine quantité d'eau est introduite dans le réservoir water-ballast, et le sousmarin tend à redescendre et à se rapprocher de son plan d'immersion.

Si le bateau descend au-dessous

de son plan d'immersion, c'est

au contraire l'action de la co'onne

d'eau qui devient prépondérante

sur l'action du ressort; celui-ci

est comprimé, et la manette s'incline à gauche; une certaine

quantité d'eau est expulsée, et le bateau tend à remonter pour

se rapprocher de son plan d'immersion.

Donc, par le seul jeu du mécanisme que nous venons de décrire, le bateau subit un réglage automatique qui tend à le ramener constamment dans son plan d'immersion.

On obtient le réglage, à l'aide d'une clef, graduée aux diverses profondeurs, ce qui permet d'amener la tension du ressort à la division correspondante à la profondeur désirée.

Comme il ne faut quune très petite quantité iCeau introduite en plus ou en moins dans l'intérieur du bateau, lorsqu'il arrive à son plan d'immersion ; quelques inventeurs préfèrent avec juste raison emmagasiner avant l'immersion une quantité approximative d'eau dans les réservoirs intérieurs pour vaincre la llottabilité du bateau. Ce dernier s'immerge lentement; puis, dès qu'il arrive à son plan d'immersion, un piston hydrostatique ou un manomètre à mercure destiné à mesurer les profondeurs d'immersion, et disposé suivant le principe

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