PREMIÈRE SECTION
Perfectionnements apportés à ta machine à vapeur pour l'appliquer à ta navigation. Premiers navires à roue et à hélice ayant navigué sur l'Océan.
î . 11 serait étranger au plan de cel ouvrage d'entrer dans des détails rehdifs il l'invention de la machine à vapeur, et de décrire les perfectionnements successifs dont elle a été l'objet ; on se bornera à donner une notion rapide de plusieurs des progrès qui l'ont rendue, applicable à la navigation (1).
Au commencement du dix-huitième siècle, la
(1) L'auteur désire qu'il soil bien compris que celte notice descriptive et historique n'est introduite ici que pour la masse des lecteurs et pour les officiers qui n'ont pas eu l'avantage de faire leur éducation au Collège Royal.
ÎS ETEATÉGIE MARITIME A VAPEUR,
machine à vapeur ou , comme on 'iisaif alors, la machine atmosphérique ne produisait son effet qu'au moyen de l'admission de la Tapeur dans l'extrémité inférieure du cylindre; la Tapeur, par
supérieure; alors un jet d'eau froide introduit endessous condensait la vapeur et produisait le vide : la pression atmosphérique agissant sur la partie supérieure du piston l'obligeait à descendre; la
auparavant, l'almosnlii'i'e olilrvail le piston à descendre une seconde fois. Celle ascension et cette descente alternaliie- du pislmi 01: rationnaient des mouvements correspondants dans la fige d'une pompe d'épuisement : longtemps la machine à vapeur n'eut pas d'autre objet.
2. Le premier perfectionnement de Watt consista a admettre la vapeur alternativement dans le bas et dans le haut du cylindre, de manière que quand le vide était formé eu-des?ous du piston, la pression delà vapeur introduite eu-dessus le forçait à descendre; et quand le vide élait formé en-dessus, la pression de la vapeur introduite en-dessous le forçait à monter. De cette manière, le piston
STRATÉGIE H1MTIME A VifEUIl. 23
celle 'Je l'aimoa [ilitie, on obtenait ainsi une plus forte puissance, el celle forte plus grande pouvait agir d'une manière uniforme sur les deux côtés du pistou. Eu 1760, Watt obtint un brevet pour co grand perfectionnement. L'n 1 7h0, Pickard en prit un pour avoir converti le mouvement alternatif de la tige du piston un un mouvement circulaire. Ce changement île mouvement s'oUcnait tout simplement par le moyen d'une manivelle. L'année suivante Watt inventa l'organe qu'il appela sun and ptaitet wiied-work, qui le conduisait au même résultat que la manivelle. Mais ce mouvement rotatoire était un grand pas l'ait vers l 'application de la vapeur à la propulsion fies navires. C'est en 1802 qu'on construisit le premier bateau avec des roues il aubes, mises en mouvement par la vapeur.
3. Il serait hors de propos de donner des détails sur le projet supposé d'un capitaine espagnol nommé Garay, qui aurait fait marcher, des 1 543, un bâtiment au moyen do la vapeur d'eau bouillante, aussi bien que des expériences malheureuses faites en France en 1774 et (77b et celles faites en Amérique en 1 783 , pour faire marcher un bateau
24 STItATÉUIE JIURIÏIHE A VAPEUR.
muni de roues a aubes, au moyen d'une petite machine à vapeur; mais, il sera utile de mentionner lout spécialement les expériences faites à Daiswinton en Écosse pendant les années 1788-1789 pour l'usage des roues à aubes. Elles ont été les premières roues mises en mouvement par des moyens mécaniques, pour faire marcher les navires. Un M. Millar , habitant cette localité , commença les expériences : elles furent continuées sous les auspices de MM. Taylor et Symington. C'est au premier de ces deux îii^t'niciii ri^n on attribue l'idée d'employer la force de la vapeur pour mettre des roues en mouvement; par la suite, le second la mit en pratique. Les eipf'nraces de Symington furent poursuivies sous le patronage de lord Thomas Dumlas ; en 1 789, on essaya, dans le voisinage de Daiswinton, un bateau mis en mouvement par une machineà doubla effet, système de Walt. On prétend que la Charlotte Bunàas, c'était le nom du bateau , atteignit une vitesse de cinq mille par heure. Les expériences se prolongèrent jusqu'en 1802, époque à laquelle Symington construisit deux bateaux à vapeur qui furent employésà porter des denrées sur les canaux du Ferlli et de la Clyde. 4. L'Américain Chancellor Livingstone avait
STRATÉGIE HABITUE A YAPECK. 5j
échoué en 1798, en essayant de construire un bateau à vapeur destiné à naviguer sur l'Hudson ; il se trouvait en France, en 1803, avec Fultou, quand ils construisirent un bateau à vapeur destiné à naviguer sur la Seine. Leur entreprise ayant échoué, Fulton vint en Angleterre , où il fut présente a Syminglun qui lui montra les bâtiments qu'il avait construits. De retour en Amérique, il arma de roues à aubes un navire qu'il nomma le Clermoni, et les fit mettre en mouvement à l'aide d'une machine fabriquée en Àii : <k:lc>T(> par Watt et Boulton. Tel fut le premier bateau à vapeur employé au transport des passagers. Le Ctermmtt fit son premier voyage d'Albany à Hew-Yorek sur l'Hudson.
5. Ou rapporte que le premier bateau à vapeur qui ait navigué sur la Tamise y fut amené par un M. Dawson en 1813; comme spéculation, lamesure échoua : mais, à partir de 181 5, il y a toujours eu des navires a vapeur employés a monter et à descendre le fleuve.
6. M. Steveos jeune de ?iew-Yorck fut, dit-on, )e premier qui mit un navire à vapeur en mer; c'était en 1804. Le mouvement aurait été communiqué au navire par le moyen d'un propulseur ressemblant à un tourne -broche. L'essai de M. Ste-
20 STRATÉGIE kUMTltfe A VAPEUR,
vens peut donc être cnnsiilrré comme la première application de l'hélice à la navigation. Le Satan- «sft, do 330 tonneaux, fut le premier bâtiment à
àHew-York, il fit rouie pour Liverpool en 1819, continua jusqu'à Saiiil-Pclecsbnui'g et retournaà New-York en traversant l'Atlantique; il avait marché à la vapeur pendant toute la durée du voyage. De 1842 à ! S-i!>, la emboîte le Driver , de Sa Majesté Brilannique, fil le tour du monde sous le commandement des capitaines Usinier et Hayes.
7. II est inféressaijl de savoir que des 17H5, M, Bramait obtint un brevet d'invention pour un propulseur immergé, ressemblant il une voile de moulin à vent, c'est le texte du brevet; depuis, d'autres personnes ont obtenu des brevets pour des propulseurs construits d'après le même principe winttmill-sail (1) ; c'était un indice en faveur de son efficacité. En 1830, le capitaine Erecsson, né en Suède, obtint en Angleterre un brevet pour un propulseur à hélice: un bâtiment, construit par cet officier et muni du propulseur qu'il avait inventé, fut essayé en présence du premier lord de
(!) En virle de moulin i. vent.
STRATÉGIE MARITIME A TAPEUR, 27 l'Amirauté et de l'inspecteur i' ■ -1 1 <'■ j ■; il îles constructions navales. Le snccî's fut complet, ilit-on ; mais, la nouvel lo m ad lia l> n'ayant pas obtenu l'approba-
Londres, eut l'attculimi de recommander chaudement Erecson aux autorités maritimes do l'Ainérîquc. Un nouveau bâtiment, muni d'un propulseur à hélice, l'ut construit en Angleterre par suite de cette nouvelle direction : il était en fer. Apres avoir traversé l'Atlantique, il fui employé sur la Delaware et le canal du Rariton. C'est le premier navire qui ait fourni une démonstration pratique de la possibilité d'employer l'hélice à la navigation en pleine nier aussi bien que sur les rivières. Dvmonsiration du principe de la détente.
8. Le principe de la détente est le plus grand perfectionnement qui ait été inlroduit dans l'emploi de la vapeur; car, il réunit les deux conditions essentielles de la force et de l'économie. C'est aujourd'hui l'usage do laisser introduire la vapeur sous une pression de 20 à 40 livres par pouco carré, soit I atmosphère { a 2 atm. {, dans le cylindre des machines à vaueur marines, jusqu'à ce
28 STRATÉGIE M1K1HME A V1PKUH.
que fe piston ait parcouru les deux ou trois cinquièmes de sa course, et de fermer le registre d'introduction; en sorte que, la tapeur se détend en vertu de sa force élastique et l'ait parcourir au piston le reste de sa course.
9. Si une vapeur d'une pression donnée agissait uniformément sur la surface du piston pendant toute la course, le moment efficace du travail développé pourrait Otre es primé parlai, p étant la pression par pouce carré, t la longueur de la course en pouces, a la surface du piston en pouces carrés; mais, si l'introduction (le ia vapeur est supprimée quand le pision a parcouru une portion de sa course exprimée par mi; m étant la fraction convenable , le moment efficace ou travail mécanique, pendant le reste de la course, sera exprimé par l'intégrale ' pl ",' i ' , œ variant entre les limites x~ ml, x~ l ; tandis que la pression de la vapeur, en un point delà course, est en raison inverse de l'espace qu'elle occupe, ou, si l'on veut, de la distance du piston au point qu'il occupait quand l'introduction a <•[(■ supprimée, f Jet te intégrale est epml hyp. log. j qui, ajouté à ajimt, travail mécanique développé avant que la vapeur ne soit interceptée, donne pour somme le travail mécanique
STRATÉGIE MARITIME 1 ViFEUK- 29
total. Sim=Ài l'iiyp. log.i est égale ;L2environ, et tout le travail mécanique devient J api. Ainsi avec ~ , ou moins do '/> du la même quantité de vapeur, et par conséquent de combustible, on oblient une puissance d'environ J- de ce qu'elle eût été si la vapeur avait agi sans délente. 11 suit de là, qu'une vapeur dont la force élastique est deux fois et demie aussi grande que celle d'une autre vapeur, la première éiant employée avec détente et interceptée quand le piston a parcouru les deux quinzièmes de sa course, produira le même travail mécanique que la vapeur de moindre force agissant sans détente: car la consommation de vapeur, et par conséquent de combustible qui lui est proportionnelle, n'est, dans le premier cas , que le tiers {savoir : 2 \ X n = 4 >) de ce qu'elle serait dansle second. Observons néanmoins que, pour résistera une vapeur d'une force double, il faut une machine doux, fois aussi résistante qui pourrait être deux ;fois aussi lourde. Dans les recherches ci-dessus, on ne tient pas compte des effets du frottement sur le mouvement du piston. Ce frottement et le vide imparfait du cylindre occasionnent une perle de force considérable dans n'importe quelle machine à vapeur.
30 STRATÉGIE MAMTIIII", A VAPEUR.
10. L'expérience a paru démontrer qu'on peut estimer à environ un cinquième du travail mécanique l'effet île ces foires résistantes réunies. La
core celte diminulimi de puissance : il y aura une perte d'un vingtième environ sur la puissance totale, quand la vapeur di'leiidirc alloint le double de son volume primitif. 11 en résulte, comme l'observaient MM, Seaward et Capel dans uneietlreà l'honorable H, L. Corrj sur l'usage do la vapeur à haute pression fi.S if; \ qu'il peut arriver un moment de la course, où la force de la vapeur soit moindre que la résistance de l 'nuire côté du piston, auquel cas il s'arrêterait, si ce n'était la force vive dont il était animé. Ce fait indique une limite naturelle au principe de la délente. On en a conclu qu'un cylindre a; an! Tpicds de eûurse, dans lequel la vapeur serait interceptée au tiers de son parcours, serait presque aussi efficace qu'un cylindre de six pieds, dans lequel la vapeur serait interceptée au sixième de la course, la consommation de combustible é la ni d'ailleurs étale. On recommande, dans les machines de mer, de ne pas employer pour la détente une vapeur avant plus de 10 à
STHTÉGIE M»HITI»E 4 VAPEUR. 31
12 livres dépression par pouce carré, non compris la pression atmosphérique. C'est deux atmosphères à deux atmosphères et demie, et MM. Seaward et Capel proposent d'intercepter la vapeur à ia moitié ou aux trois du 1111:1:11105 île la course dans les machines à haute pression.
11. Les machines à vapeur marines d'aujourd'hui passent pour f:ln; Jt; vinj! à cinquante fois fois aussi puissantes que celles que l'on a employées à la propulsion des navires dans les premiers temps. Les grandes vitesses que l'on a obtenues, et la diminution dans la consommation du combustible sont ducs ii l'adoption du principe des vagues, dans les lormos données à l'avant des navires; aux auiélioiafions apportées dans la construction des machines, ainsi que daus l'emploi des vapeurs à haute pression.
Les roues à aubes et l'hélice.
12. Les roues à aubes et l'hélice sont les seuls moyens do propulsion qui nient obtenu la sanction de l'expérience et que l'on a généralement adoptés; à bord des navires à vapeur, ii yen a. do
A± STRATÉCIli MARITIME A VAPECH.
plusieurs sortes: examinons d'abord les roues à aubes.
Les roues à aubes,
13. Le mouvement combiné des tiges du piston dans les deux cylindres i\ i api ur d'une macbîne de mer, agissant par le moyen de balanciers sur le grand arbre des roue- à aubes, les Tait tourner autour d'un axe commun, et la réaction de l'eau contre les aubes oblige le navire à avancer à mesure qu'elles tournent.
14. Quand les aubes snul. fixées à demeure dans le plan du grand arbre, ainsi que c'est l'usage, elles entrent dans l'eau obliquement, et c'est seulement quand une aube est dans une position verticale à l'aplomb du grand arbre qu'il y a réaction directe' de l'eau ; dans toutes les autres positions, les aubes pressent l'eau dans une direction oblique au mouvement du navire. Eu entrant dans l'eau, les aubes exercent une pression dirigée vers Je bas, tandis qu'à leur émersion elles soulèvent une masse liquide , et ces deux mouvements contraires déterminent de violents efforts, des vibrations dans tout le navire.
15. L'immersion Je l'aube inférieure, Ike dip, devrait être en général égale à sa largeur, en sorte que son arête supérieure dit h floue d'eau. Si l'immersion est moindre, la machine perd une portion de sa puissance effective pour faire marcher le navire; si elle est plus grande, la machine emploie une partie de sa puissance à vaincre une plus grande résistance pour comprimer et soulever alternativement des masses d'eau plus considérables lors de l'immersion et de l'émersion des aubes.
16. Le diamètre des roues à aubes ne devrait pas excéder quatre fois et demie la longueur de ia course du piston. Car, s'il était plus arand, le recul, c'est-à-dire la perte de puissance résultant du mouvement de l'eau qui fuit en arrière, serait augmenté. Avec des roues établies dans cette proportion, le recul serait d'environ vingt pour cent : l'arête intérieure de l'aube devrait avoir autant que possihlela vitesse du navire; le recul atteindrait ainsi son minimum.
17. Chaque aube devrait avoir pour longueur le tiers ou un peu plus du tiers du diamètre des roues. Quand ce diamètre excède quatre fois et demie la longueur de la course du piston, les machines or-
34 STRATÉGIF. HAR1TIHF. A VAPEUR,
dinalres ne peuvent développer toute leur puissance. Cette puissance i-ui'i -L'Hpond à la -vitesse du piston que l'on suppose île '200 à 220 pieds par minute , soit 60 à 66 mètres. Pour obtenir ce résultat avec des roues d'un plus grand diamètre, il faudrait diminuer la largeur des aubes, ce qui augmenterait considérablement le recul, surtout dans
1 8 . Telles sont lesmeilleures proportions pour les navires destinés à naviguer en mer; leur machine produira tout son effet quand ils seront à leur tirant d'eau moyen. Pour les bâtiments de rivière, le diamètre des roues pourrait avec avantage n'a-
piston ; il est évident qui; les bâtiments de mer ont besoin d'avoir leurs aubes plus profondément immergées que les navires th> rivière, puisque le roulis soulève fort souvent leurs roues hors de l'eau.
19. D'après les dimensions connues des roues à aubes sur plusieurs navires de guerre, il parait que les diamètres. des roues varient à peu près comme la racine carrée de la force des machines mesurée en chevaux : à bord d'un navire dont la machine a une force de 200 chevaux, le diamètre des roues
STRATÉGIE MARITIME A YAPECB. 36
est d'environ 20 pieds entre les arêtes extérieures des aubes, la longueur des aubes un peu moindre que la moitié du diamètre des roues ; et leur largeur est comprise entre le neuvième et le dixième du diamètre. Par conséquent, si k circonférence d'une roue de vingt pieds est munie do vingt aubes de deux pieds, quand l'arête supérieure de l'aube la plus basse sera à fleur d'eau , il y aura trois aubes immergées totalement ou en partie; une quatrième sera prête à entrer dans l'eau, et' une cinquième sera prête a émerger.
Résistance des fluides, maximum d'effet des roue* à aubes.
30. Si un navire est maintenu en repos pondant que ses roues tournent, la réaefion de l'eau contre une aube sera la plus grande possible , quand l'aube sera dans une position verticale : il n'en est pas ainsi quand le navire est en mouvement.
Fig. 1 , SoitSle centre de rotation de la roue, AB la position momentanée d'une aube faisant avec la verticale SZ un angle ZSB représenté par s , soit V la vitesse du point C, contre pression de l'aube AB, V* la vitesse horizontale du navire dans l'eau ; on
3G STRATÉGIE v Minnr " A VAPEim.
vertu du tbénrème (Il; la décom position des forces ou des vitesses, V'cos. t représentera la vitesse de l'aube AB dan* une direction perpendiculaire à sa surface : par conséquent, V — V cos. a exprimera la vitesse relative du navire et de l'aube dans une mftme direction ; mais la résistance d'un fluide contre un corps se mouvant dans son milieu varie comme le carré de la vitesse. L'expérience a démontré que cette rèiilp esl à peu prés exacte, nonobstant la perturbation de l'eau par suite du mouvement de rotation de la roue , par conséquent, (V — V cos. «j'peut exprimer la force de résistance ou la pression de l'eau sur l'aube; multipliant par V, le produit donnera le moment de ia résistance dans une direction perpendiculaire à la surface de l'aube : donc (V — V cos. s] V cos. s sera la force effective qui pousse le navire horizontalement. Pour l'aube verticale, s =o et l'expression devient (V — V'}* V.
21. Mais, dans ces expressions algébriques, on suppose les aubes totalement immergées, ce qui ne peut avoir lieu pour les aubes obliques quand l'arête supérieure de l'aube verticale est seulement à fleur d'eau, car alors la portion immergée d'une aube oblique est exprimée par SB -'- SA séc. (, ou
STK1TÉC1E MARITIME 1 V4FKUR. 37
eu représentant par r le rayon de la roue, par a la différence entre ce rayon et la largeur d'une aube, parr — a séc. t ; le rapport qui existe entre la résistance sur une aube verticale et une aube oblique sera donc exprimé par
Ces expressions, traduites en nombres pour différentes valeurs de s, prouvent que la première est moindre que la seconde, jusqu'à ce que la portion de l'aube qui est hors de l'eau occasionne une diminution de puissance compensant la supériorité qui résulte de l'obliquité.
Faisant la différentielle de la dernière expression égale à zéro, on obtient la valeur de e pour une résistance maximum. Prenons V'— j V,r = pieds, a=8 pieds, on a : 6 = 2 pieds, et la plus grande résistance a lieu quand s = i 8" ; et sous cet angle la puissance de l'aube verticale est à celle do l'aube oblique comme 10 est à10,865. Par conséquent, la résistance sur l'aube verticale est moindre que sur l'aube oblique, quand celle-ci opère sous l'angle le plus efficace. Si donc on voulait obtenir des vitesses égales à bord de deux navires, l'un muni
88 STRATÉGIE MARITIME A TAPI- Int.
d'aubes ordinaires, l'autre d'aubes toujours verticales, les roues ayant d'ailleurs les mêmes dimensions, il faudrait que les aubes verticales fussent animées d'un mouvement plus rapide, et il en résulterait une plus grande consommation de vapeur et de combustible.
22. Si un navire à. aubes demeurait en repos, chaque point des rayons du sus mues décrirait un cercle à chaque révolution ; mais , si le navire avance, chaque point d'un rayon décrira une courbe qui sera la ('veinule ordinaire quand le navire avancera d'une qua]iliti''(''.uale à la circonférence du cercle décrit par le point en question ; chaque point plus éloifrné du centre décrira une cycloïde contractée; les points plus rapproches décriront des cycloldes allongées.
23. La figure ci-après (fig. 2) a pour objet de montrer les courbes décrites par deux points pris à l'intérieur et à l'extérieur d'une aube, et les diverses positions occupées par i'aube durant la révolution de la roue.
Soit A le centre d'une roue garnie de vingt-quatre
STRATÉGIE MAH1TJMIL À VAPKDR. 39
aubes, et T un point pris sur l'arèto extérieure do l'aube verticale ; supposons que la roue tourne autour du point A daus la direction Tabc, et en même temps que , par suite du mouvement du navire, le point A soit transporté en B, la ligne AB étant égale à la circonférence du cercle roulant décrit par le point « ; alors, si ou divise AB eu vingt-quatre parties égales A,, 1.2. 2.3... etc; l'aube, qui était d'abord en T. prendra successivement les positions JE, 2D, 3F, et quand elle coïncidera avec la direction AC, le centre étant an point fi, ïa roue aura fait un quart de révolution et le point T aura décrit Ja courbe TEDF.. C, tandis que le point inférieur de l'aube, (aura décrit nue couriie correspondante; ie navire conlinuani son mouvement rectiliaiio et la roue sa révolution, le point T décrira la courbe CI'X , et quand A sera arrivé en C, l'aube redeviendra verticale , occupant la position CX, la roue-avant fuît uni', ilciui-révolution... Les positions occupées par les points T et t, pen dant )a seconde demi-révolution de la roue , sont situées sur deux courbes symétriques et semblables à celles que nous venons de décrire, et la révolution étant achevée, les poinlsTï se trouvent en TY, tandis que le centre A de la roue est situé en B. Si
40* STRlTÉliJË M.4B1T1ME A ViPEUR.
PK représente la flotlaisûD, les lignes obliques Situées dans le secteur PXK indiquent les diverse» directions de l'aube quand elle est immergée.
On peut trouver la position du point «en divisant la vitesse en pieds du navire pendant une heure par le nombre de (ours de roue développés pendant le même temps, ou, si Ton veut, par le nombre de coups doubles du piston pendant une heure : le quotient sera la circonférence en pieds du cercle, dont le rayon est An, et que l'on nomme cercle roulant. A bord des navires à ïitesse moyenne, le rayon du cercle roulaut est d'environ les dcus tiers du rayon de la roue, Il partir du centre de ro-
On nomme centre de pissai un d'un plan de révolution le point sur lequel serait concentrée toute la pression, si elle était uniformément distribuée sur toute la surface. Dans les roues à aubes, la position de ce centre varie arec la profondeur de leur immersion, et si l'on suppose que sa position approchée du centre de la roue soit égale à r — ^ r > c t 1 UC l'expression
(V - V'cos S )V(rco S * -a)r'd4 soit intégrée dans les limites de 4, on aura pour ré-
STRATÉG1R MAH1TJME A TiPEOtt. 41 sullat la pression fotale exercée sur la roue qui sera équivalente à la puissance de la machine. C'est l'usage aujourd'hui do mesurer la force effective des machines au moyen de l'indicateur ou du dynamomètre. 11 eu sera parié ci-après.
Forme de t' hélice.
24. Si l'on trace sur la surface convexe d'un cylindre une ligne spirale coïncidant avec l'hypothénuse d'un triangle qui serait enroulé au-
tour du cylindre, la base du triangle étant égale à la circonférence du cylindre et dans un plan perpendiculaire à l'axe, et qu'à chaque point de la spirale on Élève dw lignes prrpcjuliculaires à l'axe, ces lignes serout Mfin.'cs Uuil eu lit' rus dons la surface des ailes ou lames de l'hélice qui, comme on sait , est CDgeudrée par une ligne assujettie à se mouvoir perpendiculairement à l'axe du cylindre, en suivant la spire qui a été tracée comme il a été dit ci- dessus. Toutes les perpendiculaires étant d'égale longueur, leur extrémité extérieure formera la périphérie de l'hélice. On appelle pas de l'hélice, pitch, la distance entre les deux points extrêmes de cette périphérie mesurée parallèlement à l'aie du cylindre.
42 STRATÉGIE MAHITIMK * VAPEUR.
23. Si une hélice ainsi formée est appliquée à un corps flottant, ud navire par exemple , de telle sorte que son axe soit horizontal et que l'hélice tourno dans l'eau autour de cet aie au moyen d'une machine à vapeur, la pression exercée sur l'eau par la surface d'une ;iilc sera accompagnée d'une réaclion équivalente, et la composante de cetle force de réaclion, qui agit dans une direction parallèle à l'axe, fera marcher le navire en avant, La réaction de l'eau contre un point quelconque de l'aile dépendra de la ùlesse île rotation de l'hélice, de la profondeur de son immersion et de diverses autre s ci reon s tan ces .
26. Si l'eau, comprimée par la surface postérieure des pales d'une roue a auhes au par les ailes d'une hélice, lienicurall immobile de manière à former un éerou parfait, louto sa force de reaction sérail utilisée pour la propulsion du navire ; mais il n'en csl pas ainsi : l'eau , comprimée par l'aube ou par l'aile, fuit en arrière et, par conséquent, la réaction qui s'opère n'est due qu'à la différence existant entre la vitesse de rotation de l'aube ou de l'hélice et la vitesse avec laquelle l'eau se dérobe au mouvement.
Il faut encore observer que l'action de l'eau sur
aUftflB MAMTIUE A VAPEUR. 43
la fiurfaco antérieure d'une auhe de roue ou d'une aile d'hélice est encore une cause de retard dans le mouvement du navire.
Si le pas d'une hélice est de dix pieds, à chaque révolution le navire devrait avancer de dix pieds ; mais, à cause des divers obstacles dont il vient d'être question, il n'avancera que de huit pieds.
Le tableau ci-apcts <?sl dcsl'uulù faire connaître la perte de vitesse occaMrimii'r par lu recul sur huit bâtiments à roues. On jugera par induction pour les navires à hélice.
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44 STRATÉGIE MAMTIME A VAPËBH.
Ce tableau démontre que le recul fait perdre environ un tiers de la vitesse effective ; le rapport de la perte de vitesse à la vitesse totale est extrêmement variable à bord du même navire.
27. Dans les premiers temps, on a employé des hélices développant un tour entier autour de leur arbre, mais la pratique fit bientôt reconnaître le vice de cette construction. Eu effet, il en résultait un grand effort de torsion sur un côté de l'arbre, et les pièces de la machine s'en trouvaient dérangées ; en outre, la violence des vibrations de l'hé- ' lice déliait l'arrière, qui est la portion la plus faible
des navires à hélice. On avait cru tout d'abord que toutes les parties de la surface de l'hélice étaient douées de la mèinf.' rTficadté pour faire inarcher le navire, et en conséquence on construisait des hélices faisant un tour et plus autour de leur moyeu : on était dans l'erreur. Car l'efficacité de l'hélice dépend de sa vitesse de rotation autour de son axe et non pas de la longueur de sa surface de révc-
28. La portion la plus efficace de l'aile d'une hélice est située prés de son périmètre, et l'action sur l'eau diminue à mesure qu'on se rapproche du moyeu. Toutefois, les recherches scientifiques
STRATÉGIE MMÏ1TLMË i VAPEUR. 46
que l'on a faites sur la force propulsive des hélices n'ont appris que très -peu de chose, et le sujet est si compli'.jui!, la formule qui exprime les conditions de la plus ^i-miU: efficacité si complexe, qu'on ne saurait en faire qu'une application extrêmement restreinte dans la pratique.
29. La réaction de l'eau sur une hélice faisant deux ou trois tours ne serait pas plus forte que sur une hélice qui ne développerait qu'un seul tour. Car les parties correspondantes dans chaque tour opéreraient à la fois, et l'eau comprise entre la partie postérieure d'un tour et la partie antérieure du tour suivant serait à peu prés en repos.
30. L'expérience a démontré qu'un navire n'éprouvait aucune diminution dans sa vitesse quand son hélice était réduite aux trois quarts, à la moitié et même a moins d'un tiers de tour, la puissance de la machine restant d'ailleurs la même. La cause de ce phénomène n'est pas sans présenter quelque incertitude; mais l'explication donnée à l'auteur par M. Lloyd, directeur général du service à vapeur de l'Amirauté, est la plus satisfaisante qui ait été proposée jusqu'à présent. Si l'on coupe par des plans perpendiculaires à l'ase une hélice faisant un tour de révolution, et que l'on suppose les sou-
lions tres-rapprochées l'une fie l'autre, les diverses sections {jue l'on obtiendra ainsi formeront une sorte d'Éventail, s'étendant d'un bout à l'autre du moyeu de l'hélice. Admettons maintenant nue l'eau dans laquelle l'hélice est mise en mouvement soit immobile : la lame d'eau verticale sur laquelle agira la première section sera pressée avec une certaine force vers l'arriére de l'hélice ; l'hélice continuant à tourner, celle eau qui s'éloigne est poussée vers l'arrière par la seconde seclion- maïs avec moins de force qu'auparavant, à cause du mouvement de retraite communiqué à toute la masse d'eau ; une portion de cette eau est pressée par la troisième section pendant la révolution de l'hélice et toujours poussée en arrière, mais avec une force amoindrie, puisque l'eau se soustrait de plus en plus au mouvemeut , jusqu'à ce qu'on arrive à l'oïtrémité de l'hélice.
31. Ainsi la pression de l'hélice sur l'eau, et par suite la réaction de l'eau sur le navire, va toujours en diminuant, et ie mouvement de retraite de l'eau, c'est-a-dire le recul de l'hélice, augmente proportionnellement avec la longueur de l'hélice. La diminution dans la force propulsive est sans doute peu de chose quand la vitesse de rotation est faible,
STRATÉGIE MARITIME A VAPLI1H. 47
et dans ce cas une hélice, développant un tour entier, pourrait présenter quelques avantages; mais, quand la vitesse de rotation est grande, il est probable que la puissance propulsive de la partie arrière de l'hélice devient si petite qu'on peut l'enlever sans diminuer la vitesse du navire d'une manière appréciable : en effet, l'expérience a démontré que, dons les grandes vitesses de rotation, une aile, ayant uu tiers ou un quart de tour, suffit pour développer totalement la force motrice.
32, On a supposé jusqu'ici quo l'eau arrivait librement sur l'hélice, et qu'après avoir été comprimée par les ailes, elle fuyait librement vers l'arrière; mais ni l'une ni l'autre de ces deux suppositions n'est complètement exacte. Car, l'hélice étant placée dans une ouverture pratiquée dans les façons du navire, l'eau, divisée par le corps du navire en mouvement , arrive obliquement sur les ailes de l'hélice et se trouve brisée sur l'étambot et le gouvernail , après avoir été comprimée par les ailes de l'hélice durant sa rotation, en sorte qu'elle est assujettie à marcher dans le sens du mouvement du navire. La puissance de l'hélice est ainsi modifiée dans une certaine mesure, et i! est arrivé certains cas particuliers où le recul de l'hélice a été
48 smÀréûJK MiEunsE a vapeur.
trouvé négatif. C'est-à-dire que la vitesse observée du navire s'est trouvée supérieure à la vitesse théorique résultant de la force de la machine.
Meilleures formes d'hélice.
33. D'après ces considérations et après des exporiences répétées , on a trouvé que la meilleure forme à donner aux hélices était celle d'une aile à surface hélicoïdale, divisée eu doux moitiés placées dans des positions inverses sur lus deux côtés opposés do l'arbre. Ces ailes n'occupent que la moitié
employait dans les premiers temps.
Les deux ailles ou sedimi;. qui composent l'hélice usitée acluellfiJM.ni ouf généralement un pas uniforme, c'est-à-dire que. si chaque aile était coupée en deux parties (''«.'aies par un plan perpendiculaire à l'axe, on obtiendrait deux figures égales et semblables, chacune des deux ailes occupant d'abord la moitié d'un tour complet ; mais on a construit des hélices avant une longueur beaucoup moindre et avec un pat croistant. Ainsi , si l'on
imagine une hélice entière coupée en Jeux par un plan perpendiculaire à sou axe, la première section étant à la seconde comme 11 est à 12, le pan d'é-
pa ral Moment à l'axe, sera la moi lié du pas entier de l'hélice complète. Telles sont les hélices de Woodcroft. Dans les hélices de M. Atlierton, les deux seclions sont égales et semblables l'une à l'autre; mais les deux ailes son! faites de telle sorte que les portions les plus rapprochées de l'axe appartiennent à des hélices d'un pas plus petit que celles situées plus eu dehors, en sorte que le pas de l'hélice va en augmentant depuis l'axe jusqu'au périmètre.
3i. L'effet de l'eau sur les ailes de l'hélice se démontre d'une manière analogue à celle qui a été exposée pour la propulsion des r oues à aubes.
Fig. 3. Soit CD une lignehorizontaleparallèleàla quille ou à l'axe de l'hélice; par cette ligne faisons passer un plan perpendiculaire à l'aile de l'hélice, dans lequel ZC soit perpendiculaire à CB, soit AB l'intersection de ce plan avec la surface antérieure de l'aile ; supposons que AB soit une ligne droite,
et observons que le plan vertical, dans lequel un point quelconque C, pris sur AB, tourne autour de l'axe de l'hélice, est perpendiculaire à cet axe el à la ligno horizontale CD.
Maintenant, rqiiY'si.'iitfjHs par V la vitesse du point C pendant la révolution de l'hélice, et supposons qu'elle agisse dans la direction ZC. Soit V la vitesse horizontale de G, dans la direction CD, par suite du mouvement du navire ; soit aussi l'angle ZCB — *, alors ZCD étant un angle droit, T cos » sera la composante de la vitesse du navire perpendiculaire à AB, et V sin * la composante de l'hélice perpendiculaire aussi à AB , en sorte V sin * — V'cob « représente la iilcs.se relative de l'hélice et du navire dans la même direeliun, Il suit <io là que (V sin » — V 1 cos «(exprime le moment effectif de l'eau pour pousser le navire horizontalement.
Faisant V ~ nt, l'expression devient : V* (sin ' — n cos s ) ! cos s, c'est une quantité maxi-
Faisant la différentielle égaie à zéro et réduisant,
tang. i = ~ + ~ (3 a' + 8)5 SH'= { voqo = 5 on < = HT 57 on «»• 37.
STRATÉGIE MiBITiME A T1MDH. 51
Quand l'angle ZCB ^ » est de 67* 57' la composante verticale du mouvement de AB est située audessus et se dirige vers Z ; dans le second cas, l'aile occupe la posilion A'CB' et la composante esl dirigée -vers le bas. Si n diminuait, la valeur de > serait plus petite; mais la vitesse du point C étant d'autant plus grande qu'il est plus éloigné de l'axe, ai h diminue, l'angle ZCB diminuera également ; ce qui montre que AB, au lieu d'être une ligne droite, devrait être une ligne courbe telle, qu'une tangente menée en l'un de ses points ferait on angle plus petit avec la ligne perpendiculaire à l'arbre, que celui fait par une tangente menée sur un point plus rapproché de l'axe de l'hélice.,
Inconvénient des roues à aubes ordinaires.
36. Tout propulseur, qaB ce soit une roue à auba ou une hélice, devrait être construit et établi de telle sorte, qu'il trouble l'eu le moine possible dans les directions qui n'ont pas pour objet immédiat lé mouvement du navire, Cette condition n'est remplie que très-imparfaitement dans les roues à aube» ordinaires, car, en entrant dans l'eau, les (rtibes la poussent vers le bas, tandfe qu'en êmer>géant elles la soulèvent. Ce double effort absorbe
52 STRATÉGIE MARITIME A ÏAPLUR.
mal à propos une portion considérable de la force de la machine, et il se forme une vague négative qui ébranle le navire.
36. M. Galloway a pris, en 1829, un brevet pour une invention destinéeàobvierà ces inconvénients. Les aubes de ses roues ont un mouvement propre, en sorte qu'elles entrent dans l'eau, la traversent, et émergent en se maintenant dans la position la plus avantageuse pour la propulsion du navire; la vibration et la perte de puissance sont beaucoup moindres que pour les roues ordinaires. Le mécanisme placé de chaque côté du navire se compose de deux roues non concentriques fixées sur legrand arbre. Un petit bras en fer, fixé sous un angle de 120 degrés à ebaque aube, lui communique un mouvement angulaire autour d'un axe horizontal qui traverse les extrémités des rayons des roues, au moyen d'un levier plus long dont l'une des extrémités est articulée sur le bras de l'aube, et l'autre extrémité sur le moyeu de l'excentrique. Pendant la révolution de la double roue, l'angle de la tige avec le petit bras attaché sur l'aube, varie constamment et détermine une variation correspondante dans l'angle de la tige avec les rayons do la roue . en sorte que par un ajustement
SÏBATÉfilE MARITIME A YAïEUB. 53
convenable de la longueur de la tige, l'aube entre dans l'eau et en sort sous un angle d'environ 30' avec la verticale; c'est celui sous lequel la réaction de l'eau contre l'aube est la plus favorable à la marche du navire.
37. Ce perfectionnement était destiné à augmenter la vitesse des steamers à roues, et les meilleurs navires de mer sont aujourd'hui munis d'aubes moriilesfleyatch de S. M. B.Victoriaand Albert et beaucoup d'autres) ; elles sont particulièrement avantageusesàbord des packets.qui ont à faire de courtes traversées, et dont le tirant d'eau varie très-peu. Quant aui navires employés à des voyages de long cours, aux navires du- guerre susceptibles de faire de longues croisières, leur tirant d'eau varie nécessairement dans des limites trop grandes pour qu'on puisse les employer avec avantage. On est obligé de recourir à l'opération longue et difficile de démonter les aubes. Dans les expériences comparées entre le Basilic à roues et le Niger à hélice , on avait commencé jiar démonter les aubes du premier, à mesure qu'il s'allégeait; mais on y trouva tant d'inconvénient qu'on finit par les fixer au tirant d'eau moyen. Quand les aubes sont profondément immergées, comme cela a lieu à bord des na-
34 STRATÉGIE MÀBITIHR A TiPÉflB.
Tires trés-chargés, leur action est matériellement empftchée, et une grande iiarlic de la puissance de la machine absorbéo sans profit ; mais, d'un autre côté, quand les navires'sont trop peu charges, les aubes n'ont pas assez, de prise sur l'eau et le recul est considérablement augmente. Dans le premier cas, quand on aurait besoin d'uneforce plus grande pour vaincre la riisislaure -upérieure qui s'oppose â la marche du navire, c'est le contraire qui a lieu ; puisque les aubes ayant à soulever une plus grande masse d'eau, la force se trouve diminuée d'autant, et on aurait besoin do les rapprocher du centre ou tout au moins d'enlever la pale extérieure, (quand H y en a trois). A ces inconvénients, il faut ajouter celui du roulis dans les grosses mers : une des roues est totalement immergée parfois, tandis que l'autre tourne pour ainsi dire dans l'air.
Trépidation de f hélice.
38. Quels que puissent être les avantages de l'hélice sous d'autres rapports, il est à craindre que Fébranlement continuel qu'elle communiqueà l'arriére des navires ne finisse par endommager leurs Maisons. On n'a pas encore fait d'expériences à grandes -vitesses assez longtemps prolongées pour
STRATÉGIE MIBIHMIÎ * flMBli 45
arriver à une conclusion : on devrait taire des expériences de cette nature sur diverses classes de navires, et les pousser «outrance, particulièrement à bord des frégates, des blocks ships et des vaisseaux de ligne. Il existe quelques indices pour qu'on n'arrive pas à des résultats «ttisHusuiuts ; et, dans ce cas, 1 on aviserait au moyen de remédier a l'inconvénient signalé. Nul doute que l'hélice ne soit un propulseur préférable aui roues à aubes ; son grand défaut est d'être placée dans les façons du navire, et d'Mre exposée aux efforts obliques d'une massa d'eau déjà agitée.
36. Si i'eau réagissait sur l'hélice d'un steamer de la même façon que l'écrou d'une vis a filets, le navire avancerait d'une quantité égale au pas de l'hélice, pendant chacune do sis révolutions ; mais il n'en est pas ainsi dans la pratique, car l'eau fuit sur l'arrière de l'hélice après qu'elle a produit son effet; et, do plus, l'eau placée sur son avant n'est pas libre de remplir le vide occasionné par la fuite de celle qui est à l'arrière, attendu qu'elle arrive dans un état d'agitation dû au déplacement du navire, et que ses divers lilets convergent vers l'arrière; ce qui produit des effets contraires sur les ailes de l'hélice et détermine un remouà l'arriére
du navire. C'est ainsi que le pouvoir propulsif de l'hélice se trouve altéré. Si on pouvait la placer en dehors des tourbillons de cette masse d'eau, il en résulterait sans aucun doute de grands perfectionnements.
40. La vapeur et le -vent ne peuvent se combiner avec avantage dans les bâtiments à roues. Tout d'abord, la cheminée ne permet pas d'employer la grande voile, comme l'ont constaté les expériences du Reytumt et du Plumper ; en outre, par une faible brise du travers, les aubes sous le vent sont trop immergées cl uillos du \rat pas assez pour développer leur effet. Par les graudes brises de l'arriére, un navire marcherait plus vite avec les voiles ou le vapeur agissant isolément, qu'en les combinant ensemble. C'est un fait démontré, queles voiles peuvent à peine être utiles si on n'a rendu les roues préalablement indépeudautes de la machine, ce qui offre de grandes difficultés, particulièrement quand il faut les réunir. L'expédient qui consiste à démonter un certain nombre d'aubes et à mettre dans l'eau les rayons dégarais, est des plus délicats il mettre en pratique, et il pourrait en résulter les plus grands inconvénients pour un steamer de guerre, qui doit être à tout instant prêt à développer
STRATÉGIE MAIUT1KE A VAPEDB. 57
toute sa puissance. Rien n'est pins facile, au contraire, que de rendre une hélice indépendante. Aussi les navires à hélice font-ils voile ou vapeur à volonté, beaucoup plus facilement que les navires à roues. C'est ainsi qu'on peut garder leur vapeur en réserve pour les calmes, les grands vents debout ou quelques circonstances de guerre.
41 . Les au lies mobiles ont un inconvénient pour les navires de guerre, i:nr elles sont plus exposées aux alteintes du boulet que les aubes ordinaires. Stratégie à vapeur de M. Kituvm. L'expérience a démontré' qu'un boulet pouvait traverser les lavons d'une roue à aubes ordinaires, sans les démouler et même sans les toucher : cela arriverait rarement avec des aubes mobiles.
42. Aussi, continue-t-on à employer lesaubesfiies dans la marine militaire : mais on les a perfectionnées d'après le brevet d'invention de M. Field, 1833. Chaque aube est divisée en plusieurs pales étroites, placées l'uue derrière l'autre, avec des inclinaisons correspond an I a la rjdoïde qu'elles doivent décrire. En France, les aubes sont divisées en trois parties; deux de ces parties sont placées sur un côté de l'épaisseur du rajou, et l'autre sur le coté opposé. Les aubes Field pénètrent dans l'eau
l'une après l'autre, d'une manière continue, et permettenl h une grande partie do l'eau de s'eehapper dans leurs intervalles, soit quniiil elles s'abaissent, soit quand elles remontent, en sorte, néanmoins, quelousles filets dis la masse liquide étant interceptas sons l'anL'le favorable, in machine développe à propos toute sa puissance. Aux États-Unis, on a adopté une combinaison de deux roues justa-posées et dont les aubes sont disposées de telle sorte, qu'uneaube de l'une eon'cspiind au milieu do deux aubes do la roue jumelléo. Les roues américaines ont un fort grand diamètre, et comme elles sont excellentes dans les eaux tranquilles, on leur donne la préférence sur celles qui mit été imaginées en Europe pour obvier à l'inconvénient des aubes rayonnantes (Lardner).
L'indicateur et te dynamomètre.
43. L'indicateur et le dynamomètre sont deux instruments deslinés il déter miner la puissance des machines à vapeur. L'indicateur fait connaître les diverses pressions de la vapeur dans le cylindres chaque point de la courso du piston. Le dynamo-
BTHATÉGIE MÀBIÎIMH A TAPEUR 59
mètre mesure la forte de propulsion de la machine
L'indicateur est un petit cylindre de cuivre ouvert à sa partie supérieure, et dont la partie inférieure est taraudée de manière a se visser sur le couvercle ou le fond d'un cylindre à vapeur. Un robinet placé sur le pied de l'indicateur le met en communication alternative avec la vapeur et le condenseur, dans la partie du cylindre qui lui correspond. Un petit pisf nu. liinirnti'iiii^iiont fermé àla vapeur, fonctionne dans l'intérieur de l'indicateur au moyen d'un ressort en spirale fixe par une extrémité à la partie supérieure du petit cylindre, et dont l'autre extrémité est renfermée dans un petit tube fixé lui-même sur Je petit piston. Supposons que l'indicateur étant vissé sur le couvercle du cylindre, on ouvre le robinet du pied, pendant que la partie supérieure du piston est en communication avec le condenseur; la pression de l'atmosphère agissant sur le petit piston, le forcera a descendre vers le fond de son cylindre et détendra le ressort, Jusqu'au moment où la vapeur étant introduite dans la partie supérieure du piston du cylindre a vapeur, elle pénétrera en même temps dans la partie inférieure du cylindre de l'indicateur, et forcera
60 STRATÉGIE MAaiTME A VAPEUR.
le piston â monter en comprimant le ressort à boudin. Un porle-crayon est fixé à angle droit sur le tube qui enveloppe ie ressort, en sorte que durant le mouvement alternatif du pistou, la pointe du crayon décrirait sur une surface plane une ligne droite, dont les extrémités indiqueraient les forces ou pressions les plus grandes qui aient agi sur le piston durant sa double course, mais sans faire connaître la pression en aucun point particulier de la course. Quand l'indicateur n'est pas en communication avec le cylindre d'une machine h vapeur, son piston est maintenu en équilibre au point zéro paries pressions égales de l'atmosphère en dessus et en dessous. Alors le ressort à boudin a toute son extension et ne presse nullement contre le couvercle du piston, l.a pointe du crayon est arrêtée sur le zéro d'une ligne graduée 1, 2, 3, 4, 5, etc., en dessus et en dessous de la ligne de foi. Ces numéros font connaître la tension de la vapeur en dessus et en dessous delà pression atmosphérique, estimée 14 livres 7â par pouce carré, soit 1 k. 033 par centimètre carré, sur les indicateurs gradués à la manière française. {Les premiers indicateurs dont on ait fait usage sur les bâtiments de l'État, ont été rapporté* d'Angleterre par M . l'ingénieur Bassin.)
STRATÉGIE UAHITIME A VAPEUR. 61
Cependant le crayon, au lieu de presser sur une surrace plane, opère sur la surface convexe d'un barillet cylindrique mis en mouvement par un mécanisme particulier qui le fait tourner sur un axe parallèle à la tige du petit piston : il décrit une courbe double, dont la forme et les ordonnées indiquent à première vue la pression variable.de la vapeur dans le cylindre de la machine.
44, On devrait toujours appliquer l'indicateur sur le fond aussi Lien que sur lo couvercle du cylindre : la pression de la vapeur, en dessus et en dessous du piston, est souvent différente, parce que l'avance à l'introduction n'est pas ia même aui orifices haut et bas, et que la position de la manivelle n'est pas la même quand la vapeur est interceptée. Les conclusions générales à tirer de la courbe tracée sur la feuille de papier enroulée sur le barillet sont les suivantes :
1. Si le crayon décrit une ligne droite dirigée vers le haut ou vers le bas, le piston est au repos ; mais, dans le premier cas, la pression delà vapeur introduite dans le cylindre de la machine va en augmentant; dans le second cas, elle va en dimi-
2° Si la ligne est horizontalo , dirigée vers la
droite ou vers la gauche, la pression de la vapeur ne varie pas ; mais, dans le premier cas, le piston descend; dans le second, il monte.
3. Si la ligne va obliquement à droite vers le haut, ou à droite vers le bas, dans le premier cas la pression de la vapeur augmente et le piston descend ; dans le second la pression diminue et le piston descend.
4° Si la ligne va obliquement à gauche vers le bas , ou à gauche vers le haut , dans le premier cas, la pression diminue et le piston monte ; dans le second, la pression augmente et le piston monts,
â° On peut aussi se servir de l'indicateur pour reconnaître ce qui se passe à l'intérieur de certaines parties d'une machine sans les démonter ; ainsi, il peut servir à former la courbe de régulation du tiroir : dans ce cas, le cordon qui sert a faire tourner le barillet se fixe sur la traverse du tiroir, et le crayon trace sur le papier les diverses positions du tiroir sur une courbe qui indique s'U est'convenablement placé., s'il a des fuites, si les orifices à vapeur ont une dimension suffisante, etc. Main, dans son Traité des machines à vapeur, donne une description et une gravure excellente de l'indicateur. « Entre le3 mains d'un ingénieur habile, dit avec
STRiTESIE MARITIME A VAJPKUB. 61
raison cet auteur distingué, l'indicateur est un véritable stéthoscope de physicien : il met à nu,à tout instant et dans toute circonstance, la puissance active de la machine, révélant le travail intime des parties internes et mettant à même de découvrir les plus minimes dérangements des parties obscures. *
Dans les machines à haute pression, l'échelle de l'indicateur s'élève beaucoup au-dessus de la ligne atmosphérique, mais elle n*a pas besoin de descendre au-dessous.
A hord du steamer russe le Wladimir, qui a fait ses essais ilanslaï'ûmween 1848, la pression donnée par l'indicateur dans chaque cylindre était de 20 livres 275, moins une livre pour le frottement, soit 19 livres 275. La surface de chaque piston étant de 4214 ponces «im's, in longueur du piston de six pieds, la force en chevaux pour les deux machines Était de 1 183 chevaux 38.
car BHxnMixexM = 56i cheYauI „ pour
une machine. D'où 561 chevaux 19x2=1122 chevaux 38 pour les deux.
M. Roughton ■ donné ia formule empirique ci-
après pour calculer approximativement la vitesse en milles des steamers à roues.
V = ^ -- j} - ^ V = vitesseen nœuds ou en milles par heure. rf= diamètre du cylindre ù vapeur, /pression en livres donnée par l'indicateur, s longueur de la course en pieds, n nombre des cylindres, W diamètre en pieds de la roue, moins les | de la portion immergée des aubes les plus basses ; B largeur du navire en pieds, D tirant d'eau moins ^de B, 8 une t| li [in Litt'j constante.
46. Le dynamomètre sert àmesurerlaforced'une machine, d'après la pressiun exercée sur l'arbre de l'hélice. On arrive à ce résultat au moyen d'un levier simple ou composé. réaction de l'eau sur la surface de l'hélice se résolut] t en une force daus le sens de l'arbre pour faire marcher le navire, c'est cette force dont 1 intensité donne la mesure de la puissance de la machine. L'extrémité de l'arbre de l'hélice presse, par l'intermédiaire d'une clavette, contre le tranchant d'un levier vertical Ihé par une de ses extrémités sur un objet immobile, par exemple, la porque du palier de butée , et par l'autre, sur une tige horizontale, rattachée au ressort d'un dynamomètre, en même tempe qu'à
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STRATÉGIE MIRITIMi: k VAPEUR. 65
une tige parallèle, qui porte un crayon. Un barillet cylindrique, parallèles la tige, tourne en même temps que l'hélice, au moyen de courroies agissant sur des réas : le crayon de la petite tige décrit sur le harillet une courbe analogue à celle de l'indicateur.
47. Le ressort du dynamomètre porte un index et une échelle graduée. Quand le dynamomètre est indépendant de l'hélice, son indes marque zéro ; dans ce cas, !e crayon décrirait sur le barillet une ligne perpendiculaire à son ase et que l'on nomme la ligne de zéro. Mais quand l'instrument est conjugué avec l'arbre de l'hélice, le crayon décrit une courbe ondulée sur un des côtés de la ligne zéro, et les ordonnées de cette courbe foni connaître le nombre de livres de pression agissant sur le ressort du dynamomètre au moyen d'une échelle dressée proportionnellement à la force du ressort. La moyenne de ces efforts, multipliée par le rapport de la longueur totale du levier à la distance du point d'appui à l'extrémité de l'arbre de l'hélice , fera connaître la pression en livres exercée sur le dynamomètre et par conséquent sur le navire. Si on multiplie cette pression par la vitesse du navire en pieds par minute, on aura le nombre d'unités
6t> STIWrÉfllE MiEITIÏE A VAPEUR.
<iynamiques.de la force réelle de la machine : divisant par 33000, on aura la force en chevaux.
La différence de ce résultat avec celui fourni par l'indicateur exprimera la perle de puissance provenant des frottements et résistances diverses.
Les expériences faites avec l'indicateur et le dynamomètre ont démontré que la vitesse d'un navire à vapeur est proportionnelle à la racine carrée de la pression de la vapeur sur le piston , à la racine cubique de la force delà machine exprimée en chevaux , et varie en raison inverse de la maîtresse section , ou comme la racine cubique du carré du déplacement.
48. L'expression on chevaux de la force d'une machine dont on se sert ordinairement, n'indique qu'une force nominale et nullement la force réelle comme cela avait lieu k l'origine des machines h rapeiir. Aujourd'hui , la force nominale ne sert qu'à faire connaître approximativement la somme à payer aux ingénieurs-constructeurs, maiB ne montre pas la force actuellement développée. Dans son ouvrage intitulé : SteamSàip capabilitks , M. Atuerton démontre , par le résumé des comparaisons établies sur dix packets, entre la force nominale du cheval vapeur et sa force réelle , que
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le cheval vapeur représente une pression do 1-32,000 livres ayant une vitesse de un pied par minute , et il propose d'en faire à l'avenir l'imite dynamique dans la marine, en son rapportant aux indications du dynamomètre. C'est une forée équivalente à quatre chevaax quatre dixièmes du cheval-vapeur ordinaire.
49. Dans son ouvrage intitulé : Economie de timbustibie 4amaiet machines à vapeur, le capitaine Ryder demonbre aussi , par )e résultat des vapeurs fonctionnant à détente dans de bonnes machines avec des pressions supérieures à sept livres par pouce carre , environ un atmosphère soisante-sit tentièmes, que les ingénieurs devraient renoncer à 1'expressiou par trop vague des forces nominales en chevaux. Cette vieille unité dynamiqne était une conséquence des pressions moyennes te la sapeur dam (es premières machines, mais elle eet bien inférieure à celle que l'on obtient awc tm machines plus grandes et plus efficaces adoptées aujourd'hui; '■ "
Comparaison entre ÏMHeeet leê roues à Mies.
■ 50. Les essais comparatifs faits en 1840 entre
68 BÏKATÉGIK MARITIME » ïiPEBB.
Iesvapeurs VArekimède, à hélice, et le Widgeon, k roues, ont déterminéradoptionderiiélicedans la marine royale. Dans la première épreuve, les deux vapeurs parcoururent quatre fois les dix-neuf milles de Douvres à Calais, aller et retour : il faisait calme , le Widgeon eut un avantage de cinq minutes cinquante secondes sur l'Archiméde; mais, par une brise fraîche, toutes voiies dehors, l'Archiméde eut une avance de sept minutes cinquante secondes sur le Widgeon, pendant un voyage d'aller et retour. Néanmoins , \' Archimède ayant une machine inférieure à celle du Widgeon , tandis que son tonnage était supérieur , les expériences n'étaient pas décisives. En conséquence, deux navires identiques de deux cents chevaux , le Rattfcr, de 800 tonneaux , à hélice, et VAtecton , de 888 , à roues, furent désignés pour les continuer. Les deux bâtiments avaient les mêmes lignes d'eau et le rapport de la force des machines au tonnage était à peu près le même dans chaque navire.
51 . Les essais eurent Heu dans la mer du Nord pendant l'année 1845; les distances parcourues varièrent de trente-quatre à quatre-vingts milles. Les navires marchèrent à la vapeur seulement pendant cinq expériences; et on trouva, qu'en calme
aussi bien qu'uvec du vent, l'hélice avait l'avantage. Une seule fois, il n'en fut pas ainsi; le Rattier avait une vitesse moyenne supérieure d'un demi-nœud à celle à%\' Ateeton; dans l'expérience exceptionnelle, VAtecton gagna le Rattier d'un demi-mille dans une course de trente milles. Trois autres expériences eurent lieu, à la voile seulement. VAlectoa démontait ses aubes , le Rattier maintenait sou hélice verticale : le Rattier gagna X Aleçton de quarante minutes vingt secondes sur une course de trentequatre milles , ce qui vient à rencontre de la supposition d'égalité entre les deux navires à un autre point de vue que la vapeur. Deux autres expériences de louage eurent lieu, les deux navires se donnant la remorque, l'un après l'autre : la vitesse moyenne du Rattier fui d'un demi-mille supérieure à celle de YAtecton. Enfin les deux navires furent amarrés poupe contre poupe et marchèrent à toute vapeur: l'avantage resta encore au Rallier. — Des expériences analogues eurent lieu en France la même année, en rivière de Bordeaux, entre l'aviso à hélât le Pingouin , commandé par le lieutenant , aujourd'hui capitaine de vaisseau, H uguet de M ajour eaux, et le Voyageur à roues, et donnèrent des résultats identiques.
76 swurÉMK maritihi: a vafi.cb.
52. Il est à propos d'observer que du gros temp» et mer debout , le Ratttcr perdait «m grande partie de sa puissance, parce que son hélice émergeait entièrement; en outre, il avait souvent beaucoup de peineà obtenir de la vapeur, soit par suite du manque d'air dans la chambre de la machine, ou pour tout autre vice de construction ; de plus , la machine du Rattter était neu ve tandis que celle de VAtecUm comptait cinq ans de service. On constate que eos expériences ont fourni la preuve de la supériorité' de puissance du i.'fiiivcrnrul (t bord des navires à hélice : on devait s'y attendre, puisque l'hélice est placée à l'arrière du navire; et que dans son mouvement, clic pi-ojutte une grande masse d'eau sur le safran du gouvernail.
53. On fit ensuite quelques expériences intéressantes entre le Bottier et le Prmnctheus, vapeur à roues do 220 chevaux et 800 tonneau! construit par Symonds. Les deux bâtiments avaient la même force de chevaux cl le môme tirant d'eau : 1 1 pieds 3 pouces. La course fut d'un mille mesuré sur fcong-reach. L'hélice eut l'avantage, le Rutiler 1 ayant filé dix milles trois quarts, tandis que le Prometfkà) ne fila que dix milles un cinquième.
