Notes sur mes travaux scientifiques et maritimes

Le premier en date, de mes travaux est l’étude de l’aération des navires. Je présentai en 1863, le projet de ventilation d’un transport-écurie. L’exécution abord du Calvados fut ordonnée en 4866; diverses circonstances l’ayant retardée, je repris la question en 4869, en présentant un nouveau projet, qui, approuvé à son tour ne put être exécuté qu’en 4872. >

Les essais de la ventilation du Calvados ont permis de, constater qu’un appel régulier d air vicié, s’élevant à 30 m. c. par homme et à 200 m. c. par cheval était obtenu dans les entreponts où il n’y avait auparavant aucun renouvellement d’air assuré Ils ont été l’objet, à la date du 3 février 1873, d’un rapport de M. le général Morin, au nom d’une commission dont étaient membres M. Dupuy de Lôme et M. Bouley. Conformément aux conclusions de ce rapport, le prix Plumey m’a été décerné, et mon mémoire a été inséré dans le Recueil des Savants étrangers.

En m’appuyant sur les résultats du Calvados, j’ai présenté en 1874 un projet qui fut approuvé immédiatement, pour la ventilation du transport l’Annamite, le premier navire d’un type nouveau créé pour le service de la Marine sur la ligne de Toulon à Saigon. Les essais ont eu lieu en 1877 ; on a trouvé que l’appel d’air s’élève jusqu’à 30.000 m.c. par heure, donnant 40 m. c. par homme aux passagers valides et60m. c. aux malades. L’air est entièrement renouvelé en 9 minutes, dans les entreponts où les hommes valides étaient autrefois exposés à la mort par asphyxie dans la traversée de la mer Rouge ; il est changé en moins de 5 minutes dans l’hôpital, où la nature spéciale des maladies de Cochinchine exige un enlèvement rapide et continu de l’air vicié. La ventilation de l’Annamite a été, à la date du 15 avril 1878, l’objet d’un rapport de M. le général Morin, non moins favorable que le rapport du 3 février 1873 ; le mémoire que j’avais présenté à l’Académie a paru dans le Bulletin de la Société

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d’encouragement. L’Annamite a accompli jusqu’ici quatre doubles traversées, dans des' saisons différentes, sur la ligne de Cochinchine ; le nombre des passagers morts dans les traversées de retour a été successivement de 8, 5,10 et 3, soit 6 en moyenne. A l’époque démon projet,j’avais relevé, pourlesanciens transports,le nombrédes passagers morts pendant douze voyages de retour consécutifs, embrassant une période de deux ans, de la fin de 1872 à la fin de 187i ; j’avais trouvé que ce nombre variait de 12 à 50 et qu’il était de 21 en moyenne.

tes dispositions de l'Annamite sont exactement reproduites sur le Mytho, que je viens de construire à Cherbourg. Elles sont adoptées aussi sur les quatre transports Tonkin. Shamrock, Bien-Hoa, Vinh-long, contruits par l’industrie.

Les communications détaillées et les rapports faits à l’Académie me permettent d’être bref dans la description de l’appareil de ventilation des transports. Je rappellerai seulement que le principe repose sur une aspiration naturelle de l’air vicié ; le tirage est produit, dans une enveloppe établie autour de la cheminée des chaudières, par réchauffement dû à cette cheminée. Les ramifications des canaux d’appel allant dans toutes les parties du navire sont formées par les mailles de la membrure, ce qui assure la conservation des parties en bois de la charpente. L’appareil est complété par deux foyers d’appel; mais ces foyers ont rarement besoin d’être allumés, et la ventilation est obtenue, en général, sans aucune dépense, ni de travail, ni de combustible.

La publicité donnée par l’Académie des Sciences à la ventilation du Calvados a fait entreprendre à l’étranger de nombreuses applications du système adopté pour la première fois sur ce bâtiment. L’emploi des canaux d’appel,'venant des extrémitésdu navire a l’enveloppe de la cheminée et constitués le plus souvent parjles mailles de la membrure sur une - partie de leur parcours, tend à se généraliser dans toutes les marines ; toutefois, il n’en a été fait nulle part d’application aussi importante que celle entreprise sur nos six nouveaux transports de Cochinchine.

Après mes études sur la ventilation, je citerai de suite, à cause de l'analogie entre les deux sujets, celles que j’ai faites sur le tirage forcé. Dès l’année 1870, j’ai proposé d’activer le tirage à l’aide de jets d’air comprimé disposés dans la cheminée. Les jets de vapeur étaient, à cette époque, seuls en usage, et on était disposé h les considérer apriori, comme le moyen le plus économique d’obtenir de tirage forcé ; des expériences faites àlndret parurent confirmer cette manière de voir. En novembre 1875, je fis un projet pour l’application de l’air comprimé au tirage forcé, sur un navire en construction à Cherbourg. Les expériences préalables . furent décidées, et furent exécutées à la fin de 1876. La quantité de charbon brûlée par mètre carré de grilles fut portée de 96,9 kil., à 197 kil., au prix d’une dépense de force de 8 chevaux sur les machines soufflantes, alors que les jets de vapeur ne pouvaient autrefois faire brûler que 140 kil., au prix d’une dépense de vapeur équivalant à 28 chevaux de force. L’ensemble des résultats obtenus est exposé dans une note publiée le 22 juin 1877 dans le Bulletin de la Société d’Encouragement, avec

résultats obtenus avec la petite machine d’essai, on aura un moyei [ue de doubler, et au-delà, la puissance d’un appareil évaporatoi re aucune complication, aucune gène quelconque, dans le service îhauffe.

iur la houle, le roulis, le tangage, mes premiers travaux remontent 'avais eu, en 1866, l’occasion de proposer la mesure du raie 1res après stoppage, comme moyen d’obtenir la valeur approchée i carènes. J’entrepris, en 1867, d’observer la décroissance des r i calme, sur le navire abandonné à lui-même après avoir été m n déduire la résistance des carénés au roulis. La première 61 croissance des roulis eut lieu sur l’aviso le Renard.

Embarqué en 1867 et 1868, comme ingénieur de l’escadre cüirassi je commençai l’étude du roulis à la mer à l’aide d’un appareil enregistreur. Mon premier instrument se composait surtout d’un pendule disposé de manière à pouvoir être compensé; j’avais espéré, par la compensation, obtenir une période d’oscillation assez longue pour écarter l’effet des causes de perturbation périodiques qui dévient le pendule par rapport à la verticale; je reconnus bien vite que les plus longues périodes obtenues dépassaient peu les. périodes des vagues et des roulis, et plaçaient par suite l’instrument dans les plus mauvaises conditions possibles; je supprimai donc la compensation, afin d’avoir, au contraire, un pendule à courte période. Un second pendule, beaucoup plus court que le premier était suspendu à sa tige; ce dernier pendule n’était plus qu’un moyen de vérification ; la coïncidence entre les directions des pendules tous deux courts, mais de longueurs différentes, devait indiquer l’absence. de mouvements oscillatoires propres.

En cherchant à, discuter en 1869 les résultats de mes expériences de 1868, je fus conduit à étudier le mouvement de translation d’un flotteur sur la houle, puis le mouvement des molécules liquides elles-mêmes ; je me trouvai ainsi conduit aux équations de la honle. Cette même année, le gavant Directeur des Constructions navales dont .j’avais reçu les leçons à l’école du Génie maritime, M. Reech, communiquait à l’Académie des Sciences, par l’intermédiaire de M. Delaunay, les équations que je venais d’obtenir de mon côté, et que, de même que lui, je croyais à cette époque entièrement nouvelles. Je m’empressai d’envoyer à M. De-

Savants étrangers ; l’indépeqdance de nos travaux est suffisamment indiquée par les (jates de publication.

L’Elude ife la.houle et le roulis a é$ le point de départ d’une série de iq.$iqpires, écrits de 4 869 à 1878, dppt.jevajs résumer; brièvement la substance, ,aypnt h .d!en donner la liste.

J’avais obtenu d’abord les équations de la houle, en mettant en équations les conditions auxquelles le mouvement de l’eau est soumis, et en cherchant ensuite, parvoie de vérification, quels sont, parmi les mouvements orbitaires, ceux qui peuvent satisfaire à toutes les conditions; comme preuve finale de l’exactitudedu résultat, je rencon- -trais cette particularité que les équations par lesquelles j’avais essayé de représenter ïe moqvpment orbitaire offraient moins de paramètres indéterminés qu’il n’y avait de conditions à remplir, et que, cependant, elles.satisfaisaient à toutes les conditions. Cette méthode, imparfaite sans doute, a eu l’avantage de permettre d’obtenir, outre les lois exactes de la houle en eau infiniment profonde, celles de divers autres mou-

cation approchée de la valeur du troisième. La connaissance du moment de résistance permet aujourd’hui d’évaluer à l’avance l’amplitude du roulis maximum de chaque navire; on sait comment faire varier cette amplitude maximum, en modifiant les proportions ou les formes du navire, et surtout en adaptant à sa carène des quilles latérales. L’emploi des quilles latérales, autrefois rare et souvent inefficace, se répand aujourd’hui, se fait d’une manière rationnelle, et donne des résultats conformes aux prévisions.

Un autre progrès très-important dans l’étude du roulis a été fait, en soumettant aii calcul les conditions différentes au point de vue de la position d’équilibre hydrostatique, dans lesquelles se trouvent sur la houle, d’une part le navire de grandes dimensions, d’autre part le flotteur infiniment petit, qui,, autrefois, était seul considéré. L’effet particulier exercé sur le grand navire, en raison des variations de la poussée aux différents points de l’eau qu’il déplace, peut; se traduire par l’action d’un couple de redressement tendant à relever la position d’équilibre par rapport à la normale à la surface de. l’eau ; plus le volume de la carène' est grand et le bras de levier du couple de stabilité faible, plus le redressement produit est considérable. Les valeurs numériques obtenues montrent que, dans certains cas, la position d’équilibre peut être ramenée à la verticale ; certains navires deviennent par là insensibles à l’action de houles qui se rencontrent assez fréquemment. Le calcul fournit ainsi l’explication de faits bien constatés de tranquillité extraordinaire sur la houle, et il indique les moyens de multiplier ces faits.

Je passe sous silence de nombreuses conséquences déduites, soit de l’expérience de décroissance des roulis factices, soit du calcul , de la poussée aux différents points de la. houle, pour arrivera l’étude nouvelle des mouvements du navire entreprise depuis l’année 1874.

L’instrument employé dans mes expériences à la mer est l’oscillographe double, qui a été construit, aux frais du Ministère de la Marine, suivant le principe exposé à la fin de ma première étude de 1869, et dont l’exécution fait le plus grand honneur aux ateliers de M. Breguet.

La partie principale de l’oscillographe double est un pendule à très-longue période, qui ne peut s’écarter de la verticale et qui enregistre ainsi exactement le roulis absolu du navire. Les indications de ce pendule sont certaines; elles m’ont permis de bien établir la portée et les limites de la loi expérimentale de l’isochronisme des roulis à la mer; .elles m’ont indiqué la durée très-faible à laquelle peut descendre l’oscillation totale contre le vent, sur les navires à grand fardage, et' les valeurs des forces ,d’inertie qui en sont la conséquence; ces forces d’inertie, qui représentent les efforts d’arrachement à bord, sont, dans des roulis que j’ai relevés, trois fois plus fortes qu’on ne lé calculerait d’après la période observée en eau calme et autrefois considérée comme devant se conserver à la mer.

Au grand pendule, est adjoint un pendule très-court, qui suit la résultante des forces d’inertie dues, les unes au mouvement de translation orbitaire du navire, les

autres au mouvement de rotation autour de l’axe variable du roulis. Je me suis appliqué à bien montrer le caractère complexe des indications de ce pendule, et à marquer les cas où il devient possible de les interpréter. Quand le roulis est faible, et la mer houleuse, l’écart des deux pendules indique l’inclinaison de l'eau, et peut servir, tout au moins, à Obtenir la période des vagues. Quand le roulis est très-ample, le petit pendule prend au contraire un mouvement synchrone avec lui, surtout s’il est placé un peu loin de l’axe de rotation du navire ; l’écart des courbes tracées par les deux pendules est alors propre surtout à indiquer la position de l’axe du roulis. Le premier cas se produit d’une manière continue, à bord d’un navire bien appuyé par sa voilure ; le grand pendule trace une ligne droite, tandis que le petit pendule, devenant l’organe principal de l’appareil, dessine une courbe ondulée qui représente les inclinaisons de la houle à chaque instant.

L’oscillographe double, qui avait été construit spécialement en vue de l’étude du roulis, s’est trouvé convenir beaucoup mieux encore a celle du tangage et de ses causes. Les lois du tangage ne peuvent être, comme celle du roulis, étudiées par le calcul avec le secours d’expériences en eau calme ; il était d’autant plus intéressant de . les aborder, par un procédé expérimental, qu’elles offrent un intérêt toujours croissant à mesure qu’on demande aux navires de plus grandes vitesses ; le tangage est, en effet, la cause des principales pertes de vitesse auxquelles sont exposés les navires. Les tracés de l’oscillographe double m’ont montré, d’abord, que souvent le tangage s’exécute en suivant, sans écart sensible, les oscillations de la position d’équilibre hydrostatique ; ce mouvement, qui réalise les meilleures conditions à désirer, se rencontre toutes les fois que, pour les dimensions des vagues et la vitesse du navire considérées, les rapports entre le moment d’inertie longitudinale et le moment de stabilité longitudinale d’une part, le moment de résistance d’autre part, ne sont pas trop forts. 11 faut donc s’attacher à réduire ces deux rapports, sans avoir à s’inquiéter d’ailleurs de la période du tangage propre, comme on se préoccuperait de celle du roulis propre ; le tangage propre ne se manifeste que rarement, et reste toujours d’une amplitude insignifiante. J’ai pu observer ensuite, dans une sérié d’expériences, comment le tangage relatif par rapport à la position d'équilibre, synchrone avec les vagues, prend naissance et va en augmentant, à mesure que l’on attaque la mer debout avec une vitesse plus grande, ou que la mer devient plus grosse.

On sé rendra compte de l’importance de mes recherches sur les qualités nautiques, en rapprochant des règles nombreuses et précises que j’ai pu formuler sur la plupart des questions, les indications théoriques très-rares et sous plusieurs rapports inexactes que Ion possédait avant 1869. Je rappellerai que la croyance la plus répandue était qu’il fallait diminuer la stabilité pour avoir des roulis plus doux, et l’augmenter pour avoir des roulis moins amples. L’erreur sur ce dernier point avait été corrigée déjà, mais pour les cas seulement où une diminution de la période peut rendre le synchronisme fréquent entre la houle et le roulis. Il était recommandé toujours de tenir grand compte du rapport entre la stabilité de forme et la stabilité

totale, rapport gui a disparu des formules exactes. Le, constructeur, en somme, ne connaissait guère autrefois qu’une règle : se rapprocher le plus possible des types de navires éprouvés ; règle prudente, mais dont l’application est devenue rarement possible, depuis les fréquentes transformations du matériel naval.

Voici maintenant la liste et la date de mes publications sur les vagues et sur les qualités nautiques des navires. ;

Les résultats obtenus relativement aux lois du roulis et du tangage sont consignés : dans deux mémoires insérés aux Savants étrangers, et intitulés :

Note sur la résistance des carènes, etc. T. XXII, n* 8.

Observations de roulis et de tangage,,etc. T. XXVI, n° 5.

L’insertion a eu lieu sur les. rapports de M. Dupuy de Lôme, en date du| 5 Mai 1873 et du 6 Mai.l 878. J’avais, dans l’intervalle, présenté un autre mémoire dont l’impression avait été également votée (rapport du 2 avril 1877).

J’ai présenté de plus à l’Académie des Sciences : r Un Mémoire sur les vagues de hauteur et de vitesse variables, qui a paru aux Comptes-rendus (séance du 9 Mars 1874).

2° Une Méthode nouvelle pour établir la formule de la hauteur métacenlrique ; la note a paru à la date du 20 Février 1876 dans les Alti de l’Académie pontificale des Nuovi Lincei, dont je suis membre étranger.

3° Des Notes sur la théorie et l'observation de la houle et du roulis soumises en Mars 1870 à une commission composée dé M. le Vice-amiral Paris, de M.deTessan et de M. de Saint-Venant. Ces notes ont été publiées en 1872 dans le Recueil des Sociétés savantes, et ont été suivies d’un complément ; c’est à elles que le réfèrent les ' citations de mes travaux faites par M. de Saint-Venant, dans son étude du Roulis sur

L’Institution of naval architects a inséré, dans le T. XIV de ses Transactions (année 1873), mon Memoir on the experimental study of waves.

Dans les Mémoires de la Société des Sciences naturelles et mathématiques de Cherbourg, j’ai publié, après, la première Élude sur la houle et le roulis de 1869, un Complément à cette étude (1871) et les Données théoriques et expérimentales sur les vagues et le roulis (1873-1874).

L’ensemble de mes travaux antérieurs à 1874 a paru, traduit en anglais, dans l a revue trimestrielle Naval Science, sous le titre Notes on waves and rolling.

La Revue Maritime et le Mémorial du Génie Maritime ont reproduit les principaux des ouvrages précédents.

Enfin j’ai fait en 1878, à la Société française pour l’avancement des sciences, une communication Sur le relevé automatique des vagues de ta mer, et j’ai résumé verbalement l’étude du roulis et du tangage dans une des réunions du Congrès du Génie civil au Trocadero.

Me bornant strictement ici à rappeler ceux de mes travaux qui ont été publiés, je n’ai pas à parler de diverses éludes auxquelles m’a conduit mon service d’ingénieur. Je

puis toutefois en citer une qui figurait l’an dernier à l’Exposition universelle et dont on trouve le résumé, avec une planche très-détaillée, dans le Rapport sur la Marine à l’Kocposüionmiverselle de 1878. Il s’agit des navires à flottaison cellulaire.

Suppression de la cuirasse verticale, sur les navires auquels elle ne donne pas une protection en rapport avec ce qu’elle coûte comme poids; établissement d’un pont blindé situé au-dessous de l’eau et mis par sa position et par sa forme à l’abri du danger des coups directs ; division de l’espace au-dessus de ce pont en un grand nombre de compartiments étanches formant les soutes du navire et, comme tels remplis d’objets encombrants : telles étaient, au point de vue du système défensif, les dispositions nouvelles proposées dans mou premier projet qui remonte à l’année 1873. Le bâtiment n’avait pas la prétention d’être invulnérable; il était seulement très-difficile à couler, et le poids économisé sur la cuirasse était appliqué A améliorer la marche à la vapeur et l’armement offensif. Ce projet, qui a rencontré dans la Marine des adversaires déclarés et des partisans convaincus, n’a pas été exécuté en France. La mise en chantier en Angleterre et en Italie, à partir de 1873, des navires, à citadelle qui sont, sur les deux tiers de leur longueur, construits dans un système semblable au mien, la construction, à partir de 1876, de neuf croiseurs anglais partiellement dotés de ce même système de protection, enfin l’adoption récente en Italie du même principe pour la construction du grand navire Yltalia tout entier, témoignent assez de l’importance du sujet, pour que je .saisisse toute occasion de rappeler la priorité de mon projet.

, Il me reste, pour clore là liste de mes publications, à mentionner une Notice sur la Marine à, vapeur de guerre et de commerce depuis son origine jusqu'en 487é, une Note sur le Sauvetage du paquebot anglais le Pascal, sauvetage que j’ai opéré en 1875, enfin des notes Sur la fondation de l’ancien port de Cherbourg, écrites en 1879, en collaboration avec M. le Marquis de Caligny, correspondant de l’Académie des Scicdces. ;

Les travaux dont la présente notice donne le résumé sommaire ont touché, comme on le voit, à toutes les grandes questions maritimes : transformation des conditions hygiéniques des navires par la ventilation ; augmentation de la puissance des appareils évaporatoires et par suite de la vitesse à la vapeur par le tirage forcé ; règles nouvelles pour l’architecture navale concernant le roulis et le tangage ; enfin dispositions générales pour le décuirassement des navires de combat. L’étude de la mer a ajouté à ces recherches un élément plus purement scientifique, qui est tout particulièrement du domaine de la classe dés Sciences mathématiques de l’Académie des Sciences.

Il m’a semblé que l’ensemble de ces travaux, dont la plupart ont été honorés dq l’approbation ou des récompenses de l’Académie des Sciences, n’était pas indigne d’être rappelé aujourd’hui à son souvenir, et me permettait de solliciter ses suffrages pour la place vacante dans la quatrième section.

Imp. Ch. SjUerl.