BATEAUX A VAPEUR
Notations. PL XXXVIIL
L longueur \
B plus grande largeur, au milieu > du bateau,
H hauteur J
T tirant d'eau en charge,
Ot surface de la partie immergée dans la plus grande section,
O = B T surface du rectangle circonscrit à la figure Oi9
F, surface de flottaison,
F = B L surface du rectangle circonscrit à la flottaison,
Wt volume de l'eau déplacée,
W = B L T volume du parallélépipède circonscrit au volume d'eau déplacée,
D diamètre d'une roue à aubes,
i nombre des aubes,
b longueur d'une aube,
a dimension radiale d'une aube,
o = 2 a b somme des surfaces de deux aubes,
V vitesse des roues par rapport au bateau, (mesurée à la circonférence des centres de pression des aubes),
U vitesse relative du bateau par rapport à l'eau; si l'eau est en repos, U est la vitesse absolue du bateau,
N force nominale de la machine (en chevaux- vapeur)^), qui met le bateau en mouvement,
0) L'expression de force nominale, qu'on a conservée jusqu'ici pour les machines de bateaux, surtout en Angleterre, est très arbitraire; à l'origine elle se rapportait à certaines dimensions ; mais aujourd'hui, comme ces dimensions ont été complètement modifiées, la force nominale est, en réalité, plus propre à donner une idée de la grandeur de la machine, qu'à fournir des indications sérieuses sur la puissance réelle de cette machine.
Si on désigne par:
E la surface du piston (en pouces carrés anglais), y la vitesse moyenne du piston par minute (en pieds anglais), on a, d'après la formule de l'Amirauté (qui correspond à une différence moyenne de 7 livres, par pouoe carré, entre les pressions sur les deux faces du piston):
7Kv
346 f TRANSPORTS PAR EAU ET PAR TERRE.
v vitesse moyenne du piston d'une machine, 1 longueur de la course du piston.
Proportions pratiques usuelles adoptées pour la construction des
bateaux.
Par la comparaison d'un grand nombre de bateaux on a trouvé les proportions suivantes :(2)
La valeur de y, pour les bateaux à roues, doit être prisé dans la table suivante, établie d'après les anciennes prescriptions de Watt et où 1 désigne la course du piston en pieds anglais:
Pour les navires à hélice, on a l'habitude d'introduire dans la formule la vitesse que doit avoir le piston pour la force indiquée.
Si on désigne par Ni la force indiquée (c-à-d. la force relevée à l'indicateur), le rapport -„- a, pour les différentes machines, des valeurs très variables, comprises entre 2 et 5.
(2) Les rapports les plus convenables à adopter entre les dimensions principales 8, L, T d'un bateau à vapeur peuvent varier . entre des limites assez éloignées, suivant les conditions à remplir, la valeur du tirant d'eau, la nature du propulseur (roues ou hélice) etc.
D'après Steinhaus, constructeur de vaisseaux à Hambourg, ces rapports, pour les vaisseaux en fer, doivent être compris entre les limites suivantes:
Grands vaisseaux j Petits vaisseaux
B ( Roues = 0 12 à 0*14
L < Hélice = 014 — 016
Roues = 0"24 — 0*36
B < Hélice = 030 — 044
L désignant la longueur de la carène à la surface de flottaison,
B „ la plus grande largeur „ . „ „ „ de la carène,
T le tirant d'eau, mesurée de la surface de flottaison à l'arête la plus éloignée.
E O Vf
De même, les rapports =-£ , ^-JL et — = varient respectivement de
0*64 à 0-78, 0*60 à 0*90 et 035 à 064.
■wr
Les plus grandes valeurs du rapport f-^1» correspondent aux navires
à roues et les plus petites aux navires à hélices.
Les autres rapports varient également entre des limites assez éloignées. Ainsi, par exemple, dans les navires à roues, bien proportionnés, naviguant
Bateaux
Rapports. de rivières, de lacs, de mer.
L Longueur de la carène ft
B — Largeur de la carène
JT Tirant d'eau
B Largeur de la carène
dans une eau peu agitée, pour un tirant d'eau moyen et une vitesse moyenne, on a généralement:
Atoc les aubes mobiles, qui se trouvent à peu près normales à l'eau, à l'entrée et à la sortie, ce rapport est plus faible qu'avec les aubes fixes:
b ( 0*2 à 0*4 pour les vaisseaux de mer
B ~~ * < 0"8 — 0*5 „ „ „ de fleuves
ce rapport est ordinairement d'autant plus petit que B est plus grand, de telle sorte que b reste toujours compris entre 2 et 3m-
b j 3 à 4 pour les vaisseaux de mer
a i 5 à 6 „ „ „ do fleuves.
Le nombre de tours d'une roue à aubes, par minute, varie, en généra], de 20 à 40 ; toutefois, pour les grands vaisseaux, il eBt souvent inférieur à 20.
Pour un bateau à hélice, si on désigne par: R le rayon extérieur de l'hélice, h la hauteur du pas „ „ , a la longueur dans le sens de l'axe, o la somme des projections, sur un plan normal à l'axe, des surfaces efficaces
de l'hélice, s le chemin parcouru par le vaisseau pour un tour de l'hélice,
le rapport — , qui correspond au rapport -==- des roues à aubes, est variable
entre des limites assez éloignées; en moyenne, il se rapproche de 1*2.
R se prend aussi grand que le permet le tirant d'eau, de telle' sorte que, pour les vaisseaux de mer, le point le plus élevé de chaque aile soit encore de 0""-3 à 0^-6 au dessous du niveau de l'eau et, pour les bateaux de fleuves, de 0™-l au plus.
i 1*0 à 1*5 pour les hélices à S" t> = '. 1*2 — 1*8 „ „ „ „
2 ailes
ftp " j — ~ 7J 77 77 77 ~
( 1-4-2-1 „ „ „ „4 „ — =0*15 à 0*20 pour les hélices à 2 ailes ; pour les hélices à 3 et à 4 ailes, on prend respectivement '/s et Vi d0 cette valeur.
On a ensuite, dans tous les cas: — -- =s 0*40 à 0'4Ô.
n Dr
Le nombre n de tours, par minute, varie, avec le diamètre de l'hélice, entre des limites assez éloignées : n = 45 à 150.
Bateaux
Rapports. de rivières, de lacs, de mer.
H Hauteur de la carène
B Largeur de la carène
N Force (en chevaux) des machines
"0 ~~ Rectangle B T
01 Section immergé
Ô" — Rectangle B T
?JL — Flottaison
F" — Rectangle B L
Wj Volume de l'eau déplacé
W Volume du parallélipipède L B T
V Vitesse des roues
U Vitesse du bateau D Diamètre d'une roue
B .Largeur de la carène
b Longueur dW palette 0.37 ^
B Largeur de la carène
a = Hauteur d'une palette ^ ^ ^
b Longueur d une palette
i Nombre des palettes d'une roue 0,o0 o i j * n *
"tT = tv — ïi — ji o a 3"o o a 4\5 21
D Diamètre d une roue
o Somme des surfaces de deux palettes A 0i A01Q A OAA
"Ô = BSte^rBT °'318 °*318 0,20°
Proportions des chaudières. (*)
Désignations. - Par cheval.
Surface de chauffe de la boîte à feu 0m* 20
Surface de chauffe des conduits ou tubes . . . lm *0 à lm<*4
(*) Les chaudières, auxquelles se rapportent les données du texte, sont aujourd'hui remplacées presque partout par des chaudières tabulaires, pour lesquelles on admet généralement les proportions suivantes:
La surface de la grille se détermine en admettant une combustion de 100 kil. de charbon, par mètre carré et par heure, lorsque le tirage est activé par un tuyau d'échappement de vapeur dans la cheminée, et une consommation de 2k* à 2k<5, par cheval indiqué et par heure, pour une température de l'eau d'alimentation égale à 40° environ.
Surface de chauffe totale = 30 fois celle de la grille; la fraction de cette surface de chauffe correspondant aux tuyaux est comprise entre 0*65 et 076.
Désignations. Par cheval.
Surface totale de chauffe lm*2 à lm^6
Surface de grille 0m* 05 à 0mM
Volume du cendrier 0mc-0306
Volume de la boîte à feu 0mcO408
Volume d'eau exposé à l'évaporation .... 0mc-2005
Volume occupé par la vapeur 0mc*1472
T, L , , , . , ( petits bateaux ... 5 à 9m*
Hauteur de la cheminée < r , , x , „ , . .
( grands bateaux . . . 11 à 14m-
Section de la cheminée 0m-*00614
Section des canaux d'air O^Olll
Détermination approximative des poids.
Désignations.
Poids (en kilogrammes) par cheval-vapeur.
Bateaux de fleuves.
Navires de mer.
Machines et appareils de transmission de mouvement . . .
Chaudière (non remplie) et cheminée
840 fer
1530 bois 1000 fer 2530 bois 2000 fer
Eau de la chaudière
Le bateau avec ses agrès, le navire avec ses voiles
Poids total sans charge utile . .
Les tubes à feu, en fer forgé, ont un diamètre intérieur de 0m07 à O^OS, leur longueur et de lm 5 à 2œ- et la somme de leurs sections intérieures
est égale aux -Q- de la surface de la grille.
Volume occupé par la vapeur = 0mcO25 à 0"-°-04 ) ,,••,•/
Volume occupé par l'eau =0-O5 à 0--06 I par Che™1 md,qué'
Hauteur du foyer = 0m-35 à 0ro-45.
Hauteur du cendrier = Qr3b à O"8-^,
Section de la cheminée = --~- de la section des tubes = „=- de la surface
de la grille.
On a également le poids des bateaux avec les agrès, sans machine ni chaudière, par les formules suivantes:
a) Bateaux de fleuves . • . 129 L (B + H) kilog.
b) Navires de mer . . . . 533 L (B + H) „
Remarque. Ces déterminations se rapportent aux machines et aux chaudières à basse pression de Watt. Lés machines à action directe, avec chaudières tabulaires, donnent des poids plus faibles. Dans les navires qu'on construit aujourd'hui, on peut admettre que lé poids total de la machine, avec les appareils de transmission de mouvement et la chaudière pleine d'eau, est, par cheval nominal:
de 500 K. pour les machines oscillantes,
et de 600 à 800 K. pour les machines à hélice horizontales et les machines à balancier; ce poids est d'ailleurs d'autant plus fort que le nombre de chevaux est plus faible.
Dans ce poids total, celui d'une chaudière tubulaire, remplie d'eau,, peut être évalué à 150 K. par cheval indiqué.
Résultats principaux relatifs au mouvement d'un bateau et à ses
machines.
Les expressions suivantes déterminent la résistance qui s'oppose au mouvement d'un bateau, le rapport entre la vitesse des roues et celle du bateau, la relation entre la grandeur du bateau, sa vitesse et la force des machines, le rapport entre le diamètre des roues et la longueur de la course des pistons, etc.
Coefficients:
1° Résistance (en kilogrammes), qui s'oppose au mouvement d'un bateau, supposé d'une forme convenable:
