IX INT". — NOTIONS DE THÉORIE DU NAVIRE. — N* V

grands paquebots de 4.500**, de 0'",52 pour les vaisseaux cuirassés de 7.600^' type Suffren. Tous ces navires sonl voilés légèrement; et Ton s'est limité, dans la fixation de {r—a) , plutôt par la considération de la stabilité jugée nécessaire en elle-même, que par la considération du rapport de P (r—a) au moment Sfc d'inclinaison de la voilure. Les nombres précédents se rapportent à l'état de chargement où la stabilité est minimum.

Sur un navire dépourvu de voilure, les erreurs à craindre, qui obligent à conserver une certaine stabilité minimum, sont surtout les erreurs dans la prévision de la hauteur du centre de gravité. Si le centre de gravité venait à passer par le métacentre, l'équilibre serait indiflérent; s'il montait plus haut, le navire tomberait sur le flanc. Pour pouvoir accepter une valeur positive de(r — a) très-faible, il faut d*ailleurs s'être assuré, par l'examen de la courbe de stabilité ou de la développée métacen trique, que cette faiblesse n'est pas l'indice du voisinage des positions d'équilibre instable, et que le navire peut, sans péril, parcourir tous les angles auxquels le roulis l'expose. La forme de la développée métacentrique prend ainsi, sur les bàiiments sans voilure, plus d'importance que la hauteur métacentrique initiale du navire droit.

N" V, Du roulis et de ses causes. — Le roulis du navire dépend des changements de direction de la poussée hydrostatique, qui résultent des dénivellations produites alternativement sur chacun de ses flancs par le passage des vagues. L'analyse exacte des forces en jeu exigerait l'exposé de la théorie des vagues; mais les eflets généraux sont faciles à faire comprendre.

La poussée hydrostatique des vagues sur un navire n'est pas verticale; elle est, en chaque point, normale à la surface ondulée de la mer. Le navire, alternativement soulevé et abaissé, transporté sur bâbord ou sur tribord en glissant sur le penchant des vagues, réagit sur l'eau qui lui sert d'appui avec une force qui, elle aussi, est normale à la surface de l'eau; la pesanteur et la force d'inertie sont les composantes de cette force. Le couple de stabilité se compose donc de deux forces : poussée de l'eau et réaction du navire, toujours parai-

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lëles, mais de direction variable. Ce couple tend à ramener sans cesse le bâtiment vers une position d'équilibre, qui oscille en suivant constamment la direction de la normale à la surface ondulée de l'eau. Un navire dont les mouvements angulaires propres s'effectueraient instantanément, resterait toujours normal au plan incliné des vagues. Les navires véritables ne tournent que quand le moment de stabilité a atteint une certaine valeur : ils se meuvent alors avec une vitesse qui dépend de leur moment d'inertie par rapport au centre de gravité ; et ils ne s'arrêtent que quand la force vive emmagasinée dans le mouvement angulaire a été détruite par reflet contraire de la stabilité.

Le roulis dépend ainsi à la fois de l'agitation de Teau et des propriétés du navire ; il garde presque toujours sa durée propre, c'est-àdire celle des oscillations en eau calme, et qui vaut (n"" 1,^) :

ainsi que cela a été reconnu par divers observateurs.

Les grandes amplitudes de roulis ont longtemps été attribuées à la faiblesse de la stabilité; souvent encore on a fait une confusion fâcheuse entre stabiliié et IranquiïlUé. D'autres fois, remarquant le rôle moteur du couple de stabilité pendant une moitié du roulis, on Ta accusé de tout le mal; et l'on a pensé qu'avec une stabilité nulle un vaisseau ne roulerait pas. En fait, la stabilité arrête des abattées, juste autant qu'elle précipite les rappels, et sa valeur absolue n'est pas en cause. Le seul navire qui ne roulerait pas du tout, serait celui dont un roulis double durerait 40 secondes ou 50 secondes, par exemple, de telle sorte que, pendant un seul roulis, il passerait sous la carène au moins trois ou quatre lames, dont les effets s'entre* détruiraient. Un autre navire qui roulerait très- peu, serait celui qui, accomplissant sur une seule lame trois ou quatre roulis propres, se trouverait sur elle dans les conditions du roulis en eau calme, et resterait normal à la surface ondulée de la mer. La force des choses tient toujours les navires loin de ces deux limites ; et la plupart des bâtiments ont des durées de roulis T. avec lesquelles ils sont exposés à la

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plus fâcheuse des situations : l'isochronismedes vagues et des roulis.

N« Ve De Fagitation et de recclisité. -— Les qualités uauticpies, au point de vue de l'amplitude du roulis, donnent lieu à deux études distinctes. Il faut voir si un navire est exposé à rouler souvent, et voir s'il est exposé à atteindre dans le roulis de très-grands angles d'inclinaison. Ou est amené, par le raisonnement et le calcul, à bien distinguer, en effet, l'amplitude moyenne et habituelle du roulis que l'on peut nommer t agitation du navire, et l'amplitude maximum, atteinte seulement sur la houle synchrone avec le roulis, que l'on peut nommer l'ecclisilé {*).

Il est possible qu'un navire présente moins d'agitation qu'un autre, tout en ayant plus d'ecclisité, ou inversement. M. le capitaine de vaisseau Mettez a depuis longtemps établi très-nettement ces distinctions.

L'amplitude maximum B du roulis est susceptible d'une évaluation théorique dont nous ne donnerons point ici la démonstration. On la trouve proportionnelle à la racine carrée du moment d'inertie et à la racine carrée de Tinclinaison A des vagues par rapport à Thorizon, et inversement proportionnelle à la racine carrée du moment de résistance de la carène dans l'eau. Elle est donc inversement proportionnelle à la racine carrée du coefficient N donné par l'équation (V) du n* IjQ. Sa valeur algébrique est :

'=Wh

Q étant un coefficient constant.

Ajoutons que l'inclinaison A des vagues dépend du rapport entre la hauteur 2ft et la longueur 2L des vagues. On a théoriquement :

sm A = it--.

Le

On peut, dans la valeur de B, remplacer l'inclinaison A par son sinus. L'étude de l'agitation doit surtout être faite expérimentalement.

(*) Mot tiré du grec x^ivi^, qai exprime la disposition à s'incliner plus ou moins.

INT*". - NOTIONS DE THÉORIE DU NAVIRE. — N* V, lxiii

Le rapport de la période habituelle des vagues à la période du roulis parait avoir, sur l'agitation, une influence très-prépondérante.

N° V, De la vmcité et de la douceur du roulis, "langage. — La demi-période T„ constitue par elle-même une qualité nautique trèsimportante, IsL vivacité OM la douceur du roulis. Il est important de ne pas conrondre cette qualité avec t étendue du roulis, qui n'est qu'un des éléments de celui-ci.

Les forces d'inertie développées sur le navire, c'est-à-dire la violence avec laquelle tout est secoué à bord, sont en raison inverse du carré de Tn; à ce point de vue, il importe de restreindre (r — a) et par suite de modérer la stabilité de façon à accroître T^. Parmi les exemples les plus célèbres, citons le GreatSastern qui s'est distingué par la violence de ses mouvements sur grosse mer; le Suffren présente, au contraire, les roulis les plus doux qui soient connus.

Le Great-Easiern a une largeur une fois et demie plus grande que celle du Suffren^ et une période de roulis moitié moindre ; les forces d'inertie, en abord, sont donc six fois plus fortes, à amplitude égale des oscillations. Si le Great-Eastern avait eu 0",50 seulement de hauteur métacentrique au lieu de 2", 60, son roulis aurait été très-doux ; son agitation aurait, été en même temps très-faible, parce que la période de son roulis aurait été beaucoup plus forte que la période habituelle des vagues ; enfin, la houle synchrone avec le roulis n'existant peut-être plus, son ecclisité se serait évanouie.

Le tangage est un mouvement plus simple que le roulis, à cause de l'effet énergique de la résistance de l'eau qui empêche les oscillations de se perpétuer d'elles-mêmes. Il est principalement produit par les chocs de l'avant contre les lames, lesquels dépendent en grande partie de la vitesse du navire ; de là, nécessité de ralentir la marche contre une grosse mer debout et d'élever les œuvres-mortes des navires très-rapides. En donnant à l'étrave une forme rentrante audessus de la flottaison, de manière à conserver sous l'eau un éperon bien saillant, on supprime la partie du navire exposée aux changements de pression les plus brusques et les plus intenses et l'on diminue notablement le tangage. L'expérience a montré depuis long-

LXiv 1NT«». - NOTIONS DE THÉORIE DU NAVIRE. — N* V,

temps qu'il faut aussi alléger le plus possible les extrémités et surtout l'avant, pour que le navire s'élève bien à la lame.

N** V^ Moyens préventifs contre l'embarquement de Teau. — Le danger d'embarquer de Teau sur le pont dépend à la fois de l'amplilude des mouvements, de l'état de la mer et de la hauteur des œuvres-mortes.

Pour qu'au roulis, la lisse supérieure n'entre pas dans l'eau, il faut une hauteur au-dessus de l'eau égale à la demi-largeur du navire, si l'on suppose l'inclinaison à peu près sans exemple de Aô"". Cette hauteur d' œuvres-mortes, plus que suffisante contre le roulis, ne suffirait pas toujours contre le tangage : il Tant, par la tenture, rele« ver le navire aux extrémités,* pi iucipalement à l'avant. Si les couples ont de la rentrée, fig. d, c'est à la demi-largeur sur yig^ ^^ le pont égale à AO, et non à

V I la demi-largeur à la flottaison

^^ I ^ quelahauteurdi^l'accastillage

^/T^ i \ AB doit être comparée. La

/ 1 / N^ i \ rentrée des couples préserve

:iir3=r'A"""*^"''oT\" rr^ donc le pont contre la mer.

y ! '\. y La forme rentrante de l'é-

^^^"^^^-^ ^-^-"•^^V ^^^^ produit, au langage, un

^r ^^^%. effet analogue au précédent:

elle supprime la portion du navire la plus exposée à embarquer de l'eau.

D'après les mêmes principes, la saillie habituelle que présentent les arrières de navires peut être parfois dangereuse^ d'autint plus que la partie arrière des carènes, excessivement fine dans les fonds, subitement élargie dans les hauts, est peu propre à faire lever le navire à la lame.

Sur tous les navires ras sur l'eau et à pont étanche, c'est-à-dire les monitors et leurs dérivés, l'eau, pour embarquer réellement à bord, doit passer par le sommet des tourelles ou les panneaux de la plate-forme supérieure; le gaillard proprement dit est d'avance abandonné à la mer. Une certaine hauteur delà coque au dessus de l'eau reste cependant indispensable, pour donner une stabilité con-

INT*\ - NOTIONS DE CONSTRUCTION DU NAVIRE. - N* VI, lxv

venable dans le sens longitudinal et le sens transversal, et aussi pai-ce que le degré d*iainiersion du navire peut avoir à subir des variations assez notables. Il est impossible de fixer théoriquement la hauteur indispensable. Il a été proposé comme règle, dans une commission de marins et d'ingénieurs anglais, de prendre le vingtquatrième de la longueur pour les 36 premiers mètres de longueur, plus le trentième de l'excédant de la longueur au-dessus de 36 mètres. Cette hauteur est très-insuffisante sur des navires à tourelles pourvus d'une mâture, comme était le Captain; elle serait exagérée sur des monitors proprement dits.

9* VI. — i. Forces élémentaires appliquées sur la coipie des navires; leur composition. — 2. Flexion transversale du navire en ean calme. — 3. Flexion longitudinale du navire en ean calme. <— 4. Influence de Fétat de chargement sur la flexion. — 5. Effet de l'agitation de la mer sur les forces hydrostatiques en jeu. •— 6. Effet du roulis sur le couple de flexion transversale. — 7. Du mouvement de lacet. — 8. Effet du tangage sur la flexion longitudinale. -- 9. Forces hydrodynamiques exercées par la mer. — 10. Forces d'inertie sur le navire en osciUation.

N* TI, Forces élémentaires appliquées sur lacoque des navires; leur composition. — Le navire a été considéré jusqu'ici comme un solide invariable, soumis à des résultantes de forces appliquées en certains points. Il faut étudier maintenant sa construction, la fatigue que la coque peut subir, et les moyens de bien résister à cette fatigue.

L'évaluation des forces en jeu dans une charpente et le calcul des échantillons de matériaux sont des problèmes communs à toutes les constructions. Pour le navire, il est particulièrement important de bien proportionner tous les matériaux. Une force exagérée pour certaines parties n'est pas seulement une dépense de matière inutile, la solidité de l'ensemble dépendant de celle des parties les plus faibles; elle est surtout une charge nuisible qui oblige à réduire le chargement.

Les forces en jeu sont la pesanteur, la pression extérieure de Teau, les forces d'inertie opposées par chaque particule matérielle. Dans l'action de l'eau, il faut, comme toujours, distinguer, d'une part, les pressions hydrostatiques, bien connues pour le cas de l'eau

Lxvi ÏNT»». — NOTIONS DE CONSTRUCTION DU NAVIRE. — N* VI,

calme et encore calculables sur l'eau agitée; d'autre part, les forces dues au choc ou au frottement de l'eau sur la carène.

Ce sont les forces élémentaires, non les résultantes, que Ton doit considérer dans l'étude de la fatigue de la coque, puisque la composition des forces ne consent qu'à l'hypothèse de la rigidité des matériaux.

N* VI, Flexion transversale du navire en eau calme. — Le na* vire est soumis, en eau calme, à des causes importantes de déformation qu'il faut examiner d'abord.

Si nous prenons une portion transversale du navire près de la maltresse partie, nous voyons qu'elle forme une sorte de caisse pressée par l'eau sur trois de ses faces , les deux faces latérales et la face inférieure. Les pressions horizontales sur les deux faces latérales sont directement opposées; elles se détruisent en comprimant la muraille des fonds et les ponts inférieurs; elles font subir aux murailles une certaine flexion entre ces points d'appui. Les pressions verticales qui s'exercent sur les fonds sont contre-balancées par le poids de tout le navire, coque et chargement. La composition des forces verticales entre elles ne s'obtient qu'au prix d'une flexion transversale de la muraille du fond, d'une part, et des barrots des ponts reliés ensemble par les épontilles, d'autre part; le moment de flexion transversale est considérable, parce que les deux murailles verticales, auxquelles les poussées et les poids se transmettent presque intégralement pour se faire équilibre, sont très-écartées Tune de l'autre.

Les principaux poids sont les murailles elles-mêmes, et le chargement qu'elles supportent par l'intermédiaire des barrots. On peut, en imaginant le navire renversé, le bas en haut, considérer la muraille des fonds comme le dessus d'une table qui serait chargée uniformément de poids représentant la pression de l'eau. Au lieu de pieds, la table aurait pour supports deux cloisons latérales ; la réaction de ces cloisons, égale et opposée à la charge, représenterait le poids du navire. Cette image montre clairement que la forme convexe dans les fonds est favorable à la résistance.

Kg

INT«. — NOTIONS DE CONSTRUCTION DU NAVIRE. — N« VI, lx? ii

Le moment de flexion des forces verticales par rapport au plan longitudinal du navire produit V affaissement des varangues; le croquis ci-joint porte en pointillé la forme d'une coque dont la partie

centrale est rentrée, tandis que la muraiUe est affaissée en abord. La tendance à cette déformation est combattue par le moment de résistance des fonds à la flexion transversale, auquel s'ajoute celui des ponts» si Tépontillage est bien disposé.

N*" VI, Flexion longitudinale du navire en eau calme.— Lorsque la composition des poids et des pressions hydrostatiques s'est ainsi opérée dans le sens transversal, moyennant une certaine flexion, il existe dans chaque tranche une résultante verticale unique dirigée, tantôt en haut, tantôt en bas. Ces diverses résultantes partielles forment des couples de flexion dans le sens longitudinal ; c'est pour l'ensemble du navire seulement que la somme de tous les poids est égale et directement opposée à la résultante de toutes les pressions. Aux deux extrémités du navire, le poids des tranches transversales est toujours supérieur à leur déplacement ; vers la maltresse