PRESSION

sur

le piston montrée PW

l'indicateur.

PRESSION équivalente si elle •jtUsiit directement sur l’«rl>re.

POUSSÉE théorique de l’arbre aur le dynamomètre.

POUSSER do l'arbre mesurée par le dynamo* mètre

POUSSÉE probable de l’arbre par le dynamomètre, environ.

k» iarc*q

k« par c» q.

IG

L’aire des cylindres du Dwarf est de 2513,2 pouces carrés, 1"-,,620, qui multipliés par 2,20 lbs de pression par pouce ou 0*,154 par centimètre, donneraient la même quantité de force si la machine était directement articulée à l'arbre de l’hélice, que 11,36 lbs ou 0',797 le feraient avec l’intermédiaire d’un engrenage, dans le rapport de 5,16 à 1. Cette pression a pour résultat 2,47 tons ou 2507*, en supposant que l’hélice avance de deux fois la longueur de la course du piston , c’est-àdire de 64 pouces, ou l”,624 pour chaque révolution. D’après cette supposition, telle serait la poussée théorique de l’arbre dans la première expérience. Mais l'hélice avance de 8 pieds ou 96 pouces, 2”, 44 à chaque

tour, la poussée doit être conséquemment réduite dans le rapport de 64 à 90, et elle devient 1,63 ton ou 1663“. La section immergée du Dwarf au tirant d’eau moyen de 1 “,937 est d’environ 5”'1,572j et si nous supposons que la poussée est diminuée d'un quart par le frottement de la machine et de l'hélice , la résistance par pied carré de la section immergée , sera environ 45,8 lbs par pied carré, ou 223“ par mètre carré, ce qui présente le double de la résistance du Railler, quoique la vitesse soit à peu près la même, ou même un peu moius grande. Ce résultat confirme le principe avancé plus haut sur la plus grande résistance proportionnelle des petits navires que des grands- Les petits bâtiments ont une surface frottante plus étendue ; et dans le cas de navires de formes semblables, mais de dimensions différentes, il faut, pour que la résistance par mètre carré de la maîtresse section soit la même, que les vitesses varient comme les racines carrées des dimensions linéaires : le plus grand navire marchant le plus vite.

Dans les expériences de la Unix , citées à la page 86, nous trouvons que les résultats présentent une confirmation des déductions précédentes. L'aire des deux cylindres de la Minx est de 1815,84 pouces carrés, ou 4 1 71 ; la longueur de la course double est 1"1,677, et le rapport des engrenages est 4. Si nous prenons pour comparaison l’expérience du 30 juiu 1848, avec l’hélice de Smith, à pas uniforme, nous trouvons que la pression dans les cylindres est de 11,891 lbs par pouce carré, ou 0“,835 par centimètre carré, ce qui donne 21592,15 lbs, ou 9777*, 21 pour, la pression totale poussant les pistons. Cela équivaut à une force motrice de 5398,4 lbs, ou 2445“, 47, agissant directement sur l’hélice; mais comme la longueur de la double course est de CC pouces, l“,676, et le pas de l’hélice de 70, ou 1”,778, cette pression doit être diminuée dans la proportion de 66 à 70, afin de donner la poussée théorique de l'arbre de l’hélice. Effectuant l’opération indiquée, nous trouverons que cette dernière est de 5089,5 lbs ou 2,27 tons, c’est-à-dire 2306“, et si une déduction d’un quart est faite pour les frottements, comme dans les cas précédents, la poussée réelle sera par ce mode d’estimation de 3817 ou 1,7 ton, ou 1726“. La poussée réelle indiquée par le dynamomètre, pendant les expériences, est de 1,52 ton, ou 1544*; de sorte que d’après cet exemple la quantité de force dépensée par le frottement et le recul latéral , est un peu plus d'un quart de la puissance motrice, comme il était facile de le prévoir à cause de la plus grande rapidité de rotation de l’hélice relativement à la distance parcou-

rue par le navire. Je suis persuadé qu’à bord du Faon, de la Fairy et du Dwarf, le frottement de l’hélice et des machines emploie inutilement plus du quart de la force motrice : et dans tous les cas, il augmentera lorsque la rotation de l’hélice sera plus rapide. L’aire de la section immergée de la Minx est au tirant d’eau moyen de t“,60, conservé pendant les expériences dont il est question , de 83 pieds carrés, 7“',,7û9 , ce qui donne pour la résistance par pied carré 46 lbs, ou 224‘ par mètre carré, si on estime la poussée réelle égale aux trois quarts de la poussée théorique, et 41 lbs, ou 20011 par mètre carré, si on admet celle réellement donnée par le dynamomètre. Le diamètre de l'hélice est de 4 J pieds , 1“,372, l’aire du disque est de 15,9 pieds carrés, 1“-’,477, et la poussée mesurée par le dynamomètre est 214 lbs par pied carré du disque de l'hélice ou 1044", 3 par mètre carré.

D’après un rapport adressé au ministre de la marine, il paraît que pendant 226 voyages du Faon, entre Douvres et Calais, exécutés en 1847, 1848 et 1849, la vitesse moyenne réalisée par toutes sortes de temps, est de 12,3 noeuds par heure. La moyenne des maxima des différents mois est 14,82 nœuds, et celle des minima est de 8,76. Si le navire avait eu des roues à aubes, la vitesse maximum aurait été au moins aussi grande , celle minimum aurait été moins petite et la consommation de combustible serait moindre, lorsque le navire lutterait contre des vents contraires. Pour un court trajet, la grande consommation proportionnelle de combustible sur les navires à hélice , lorsqu'ils ont vent debout, est d'une petite importance comparative; mais pour de longs voyages c’est une question vitale, et je pense que cette raison les rend impropres aux services de poste importants vers des contrées éloignées, du moins dans l’état actuel de leur construction. Les navires destinés à de tels services doivent être préparés à marcher avec une vitesse considérable contre des vents debout violents , et ceux à hélice exigeraient le transport d’une plus grande réserve de charbon que ceux à roues à aubes, dans la proportion de leur plus grande consommation de charbon par heure , lorsqu’ils rencontrent un vent contraire. La découverte d’un moyen de corriger cette imperfection des navires à hélice est probablement le problème le plus important pour leur perfectionnement, et je dirai ici de quelle manière ce défaut serait évité.

Quand une hélice est mise en révolution sur un navire stationnaire, elle agit à peu près comme un ventilateur centrifuge , et l’eau attirée au centre de chaque côté est repoussée en dehors de la circonférence ainsi

qu'autour d’elle, comme dans la pompe centrifuge ou tel autre appareil semblable. Elle suivra, par le fait, à peu près la direction indiquée par les flèches de la figure 11 , et à certains points, tels que a, a, le courant entrant et celui sortant se balanceront l'un l’autre , et l’eau sera stationnaire, excepté dans la direction radiale. Pour mettre l’hélice dans les conditions, où elle se trouve quand le navire est sous voiles, il faut la faire traverser par un courant d’eau, et si nous supposons qu’une pompe, installée dans le navire, pousse une colonne d’eau du diamètre de l’hélice elle-même , et avec la vitesse de la marche habituelle du navire, il est clair qu’il n’y aurait alors pas plus d’action centrifuge produite par 'es ailes, quand le navire est stationnaire, que lorsqu’il marche. Toutefois, un tel courant, même s'il était convenablement dirigé, occasionnerait une grande dépense inutile de force, et le principal objet à tenter est d’augmenter la difficulté d'imprimer un mouvement centrifuge, et de s’arranger de manière que toute vitesse de l’eau dans cette direction tourne au profit de l’impulsion du navire. Le meilleur moyen d’atteindre ce but serait de plonger profondément l’hélice et de la placer plus sur l’avant qu’on ne l’a fait jusqu’à présent. 11 est évident que si elle est située de la sorte, il lui faudra une grande vitesse de rotation pour vaincre l’inertie de l’eau placée au-dessus ; et comme elle sera cependant remuée jusqu’à un certain point, elle favorisera la marche du navire avec une force considérable en faisant monter son arrière sur le plan incliné élevé ainsi sur son parcours. Je pense qu’en général deux hélices valent mieux qu'une : elles permettent de trouver à une plus grande profondeur l’aire de propulsion nécessaire , de sorte qu'une plus petite surface du disque deviendrait suffisante, et qu’il y aurait par conséquent moins de frottement. Je pense que deux hélices de cinq pieds de diamètre chacune auraient la même efficacité de propulsion qu'une hélice de 10 pieds de diamètre, quoiqu’elles n’aient que la moitié de l’aire de celle-ci, et en les supposant placées le plus bas possible sur des navires de même tirant d’eau. Par conséquent, lorsqu’il n’y a pas d'obBtacle à l’emploi de grands tirants d'eau, une hélice acquerrait une forte utilisation, même avec un petit diamètre, en construisant au navire un massif arrière très-élevé, et en y plaçant l’hélice plus sur l’avant. Je pense que des navires construits sur ce principe seront capa-

Fig II.

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blés de tutler contre des \ents debout , aussi bien que ceux à roues, el peut-être même avec plus de succès , et je ne vois aucun empêchement pratique au mode de construction que je recommande. Sur les navires en fer deux hélices seraient facilement appliquées, en soutenant les extrémités des arbres par des saillies, ou par des supports en tôle construits avec le navire, et qui éprouveraient très-peu de résistance à traverser l’eau, s'ils étaient assez aigus devant et derrière, et s'ils étaient établis sur un angle tel , qu’ils se trouvent dans la direction que l’eau suit naturellement en entrant dans les façons du navire.

Pour déterminer la quantité de force nécessaire pour traverser l'eau avec une xûtesse donnée, il faut d’abord établir le type du navire et ensuite sa dimension. Cela admis, il est aisé de chercher dans la table de l’appendice un navire d’une forme à peu près semblable i celle dont on s’oçcupe, et d’en conclure quelle est la force nécessaire pour lui imprimer la vitesse voulue. Le coefficient d’utilisatiou du navire auquel ressemble celui dont on s'occupe sera trouvé dans la table III de l’appendice, et le nombre de chevaux nécessaire pour obtenir la vitesse déterminée, sera calculé en multipliant le cube de cette vitesse par le nombre de mètres carrés de la maîtresse section immergée et divisée par le coefficient qui se rapporte au cas dont on s'occupe. Ce calcul est fait dans la supposition que ces deux navires sont de la même dimension : mais si celui dont il est question est plus petit que le type, la vitesse sera moindre, et s’il est plus grand, elle le sera aussi; le résultat donné par le calcul sera modifié dans le rapport de la racine carrée de la longueur ou de l'une des dimensions linéaires des deux navires. Si S est la vitesse du navire en noeuds, A l’aire de la maîtresse section immergée : C un coefficient numérique variant suivant la forme du navire et P la puissance par l’indicateur : on a

Au moyen de ces équations on déterminera approximativement la quantité de force nécessaire pour obtenir un sillage indiqué S. Cependant, si la nouvelle vitesse calculée est plus grande que l’ancienne, celle obtenue réellement Bera un peu plus petite que le résultat de ce procédé théorique, car celte règle est basée sur la supposition, que les résistances changent comme les carrés des vitesses , tandis qu'avec des navires de formes modérément fines, elles varient dans un rapport un peu plus grand, comme on l'a expliqué plus haut, page %.

Pour montrer 1'iniluence de la dimension sur la résistance ou sur la vitesse des navires, je comparerai l’utilisation de la Minx à celle du Rallier; ces deux navires ont des formes à peu près aussi fines, mais ils sont sur des échelles différentes, ainsi que leur immersion comparée à leur grandeur. La longueur de ta Minx est 39™, 93, sa largeur 6”,7fi. La longueur du Rallier est -33"’, 83, sa largeur 10”, 01. Le tirant d’eau du Rallier est plus du double de celui de la Minx, de sorte que celle-ci a la plus grande surface frottante par pied carré de la maîtresse section immergée. A une vitesse de 10 noeuds, la résistance du Rallier a été trouvée par le dynamomètre de 25 lbs par pied carré de la maîtresse section immergée, ou 122* par mètre carré, et à une vitesse de 8,445 nœuds, la résistance de la Minx a été mesurée de 41 livres par pied carré, ou 200*, 07 par mètre carré. Si on suppose que la résistance augmente comme le carré de la vitesse, celle par pied carré de la maîtresse section de la Minx serait de 71 | livres, ou 348*, 9 par mètre carré à la vitesse de 10 nœuds. Cela est beaucoup plus qu’on ne l’eût trouvé si les bâtiments avaient eu exactement la même forme. La section immergée de la Minx , dans l’expérience à laquelle se rapporte celle par le dynamomètre, était do 83 pieds carrés , dont la racine carrée est 9,1 . La sectiou immergée du Rallier était environ de 380, dont la racine carrée est 19,4. Dans les navires de formes semblables, la racine carrée de la surface de la section immergée varie en raison de l’une des dimensions linéaires et la vitesse change par conséquent en raison inverse de la racine carrée de cette dimension. Mais si la vitesse varie comme la racine carrée d’une dimension et lu résistance comme le carré de la vitesse , la résistance variera comme cette dimension. Par conséquent, dans des navires semblables, la résistance changera en raison inverse de la racine carrée de la surface de la section , ou comme 19,4 à 9,1 , c'est-à-dire comme 2,13 à 1 dans le cas qui nous occupe. D'après ce mode de calculer la résistance de la Minx , serait de 53,25 livres ou 259*, 85 par mètre carré, tandis qu’il paraît qu’elle est plutôt 71,5 livres, ou 348*, 9. On peut déduire de là que les navires plats et de peu de tirant d’eau sont très-difficiles à faire avancer, et que le périmètre, ou ligne extérieure de la section transversale en contact de l’eau, doit avoir le moins de longueur possible.

Je vais maintenant chercher quelle serait la vitesse d’un navire de la forme de la Fairy, ayant la même proportion de la puissance au tonnage, mais dont la longueur serait triple, et dont par conséquent la

maîtresse section serait 9 fois aussi grande, la capacité 27 fois et la puissance 9 fois. La longueur d’un tel bâtiment serait 434 pieds '132“,37), la largeur 63 pieds 4 pouces ^ ( 19", 31 ), le tirant d’eau 16^ pieds (5“,032); l’aire de la maîtresse section 729 pieds carrés (67“<l,72) et la puissance motrice 1080 chevaux. Comme la longueur de la Fairy et du nouveau navire sont dans le rapport de 1 à 3, les vitesses seront en raison de la racine carrée de 1 à celle de 3, c’est-à-dire que le grand navire aura 1,73 fois plus de vitesse que le petit. Par conséquent, si celle de la Fairy est de 13 nœuds, celle du grand navire serait de 22,49 nœuds, quoique la proportion de la puissance motrice à la maîtresse section soit exactement la même dans les deux navires. S'il fallait amener la vitesse de la Fairy elle-même à 22 nœuds, la puissance devrait être augmentée dans la proportion du cube de 13 au cube de 22,49 ou 5,2 fois, ce qui porterait à 624 chevaux la force nécessaire pour obtenir ce sillage rapide sur la Fairy.