NAVIRES A HÉLICES SIR LES CANAUX

La propulsion sur les canaux fut une des premières applications de l’hélice; mais quoiqu’elle soit en usage en Amérique et sur le continent d’Europe, elle n'a pas encore été adoptée en Angleterre. Cependant, je ne crois pas que ce mode de propulsion mérite autant de préférence que d’autres procédés, qui pourraient être introduits, et qu’il soit souvent adopté, surtout quand les canaux ont peu de largeur. Toutefois, il sera utile de récapituler quelques-uns des résultats obtenus par cette application et j’expliquerai ensuite comment je crois que la propulsion par la vapeur sur les canaux peut être effectuée d’une manière plus avantageuse qu’avec l’hélice.

Les meilleures dispositions adoptées sur les canaux sont celles avec deux hélices, quelquefois placées à l’avant, mais le plus souvent à l’arrière. Un exemple de l’un des arrangements les plus simples d'une machine appliquée à deux hélices se trouve dans l'appareil du bateau français, V Étoile, représenté dans la planche des machines directes de cet ouvrage. L'Étoile a 24”, 70 de long sur le pont et 4”,G9 de largeur. Son tirant d’eau est 1“,00, et sa maîtresse section immergée est 3,199 mètres carrés. Elle a un cylindre de 0",371 de diamètre et O™, 41 5 de course : la machine est à condensation, et la pression de la vapeur 2“ par centimètre carré. Une hélice est placée de chaque côté de l’arrière dans les façons, et chacune se meut à l'opposé de l’autre : leurs arbres Bont pris dans des engrenages atin de tourner à l’envers l’un de l’autre et en même temps de donner à la tige du piston une position verticale ; les roues agissent de la même manière que le mouvement parallèle de Cartwright. Le diamètre de l’hélice est 1“,G0 et le pas 3”, 40. La détente commence dans les cylindres après les trois quarts de la course, et la machine fait de 60 à 80 révolutions par minute.

D’après quelques expériences faites sur le canal d'Arles en France, pour savoir s’il y avait avantage à embarquer les marchandises sur le navire lui-même, ou à les faire remorquer dans des barques séparées, il fut

conclu qu’il était plus avantageux de les placer dans le bâtiment. Deux barques, chargées chacune de 210 tonneaux de charbon, furent attachées à l'Éloile, servant de remorqueur: mais alors le recul de l’hélice augmenta beaucoup et s’éleva jusqu'à 70 pour 100 : tandis que celui de l'Éloile seule, lorsqu’elle ne remorquait rien , était sur le même canal seulement de 30 pour 1 00, et il fut reconnu qu’avec un navire à hélice bien disposé et chargé de 200 tonneaux le recul n’excéderait pas 35 à 40 pour 100. 11 est hors de doute que lorsqu’il y a une profondeur d’eau suffisante, la résistance est moindre quand la cargaison est embarquée à bord d’un vapeur de construction convenable, que lorsqu’elle est placée dans des barques qu’il est chargé de remorquer : parce qu’avec le même appareil propulseur, il y a plus de recul en remorquant. Mais la quantité de marchandises qu'un vapeur peut prendre sur un canal ordinaire est très-petite, et il devient plus dispendieux d’avoir de nombreux bateaux séparés, que de traîner une longue suite de barques.

Les résultats d’expériences faites il y a quelques années sur le canal Paisley, semblèrent montrer que des bateaux de canal étaient plus facilement remorqués au galop qu’au trot , et portèrent quelques personnes à conclure , que leur résistance n’augmentait pas avec la vitesse, mais que par le fait elle devait diminuer. Les expériences faites par M. Morin sur plusieurs canaux de France ne confirment nullement cette hypothèse, et il a trouvé que dès que la vitesse reste uniforme, la résistance augmente comme la maîtresse section immergée, et comme le carré de la vitesse. Cependant, il est reconnu que sur des canaux étroits et peu profonds, la résistance est plus grande à petite qu’à grande vitesse; car la vague occasionnée par le bateau marche avec une célérité déterminée, qui dépend surtout de l’aire du canal, et si le bateau ne va pas aussi vite qu’elle, il élève une suite de vagues qui font dépenser inutilement beaucoup de force. Toutefois, sur les canaux larges et profonds, la hauteur de la vague est moindre et la vitesse de translation est plus grande, de sorte que le bateau ne peut la rattraper, et même s’il le fait, il y a peu de différence dans le résultat. Sur les canaux ordinaires , toutes choses étant égales , la résistance varie à peu près comme la section immergée et comme le carré de la vitesse, ainsi que l’a trouvé M. Morin. Mais si le canal est étroit ou le sillage très-rapide, le bateau sera en partie élevé au-dessus de l’eau et sa maîtresse section sera diminuée.

La résistance éprouvée par un bateau sur un canal est plus grande

que celle éprouvée en grande eau , mais la quantité dont elle augmente relativement à la vitesse, varie suivant l'aire de la section du canal ou plutôt suivant son rapporta celle du bateau. Sur les canaux dune petite surface de section, la force de traction nécessaire augmente d’abord relativement à la vitesse, elle diminue ensuite et s’accroît de nouveau si la marche devient encore plus rapide. Avec certaines vitesses, la résistance d’un bateau fin et léger, remorqué par des chevaux, est plus forte sur un grand canal que sur un petit; mais celle d’un bateau lourdement chargé est toujours plus grande sur un canal étroit et peu profond. Cela est clairement montré par la table suivante où sont portées les résistances éprouvées par F Étoile en grande eau et sur des canaux do sections diffé^ rentes.

LIEUX DBS EXPERIENCES.

Section du canal en

mètres durée.

Rapport delà section du canal à celle de b partie immergée du bateau.

Recul

l'bélice (pour lOO).

Puissance développée par b machina en

cbevaui.

Vitesse du navire par heure, en

tlalute mite» {*),

Résistance en kilog sur un mètre carré de b

maîtressesection à la vitesse

de i métro par seconde.

Rado du Havre

Canal d’Arles

Canal de Deaucaire. .

Canal latéral de la

Loire

Canal de Briare

O Letiatuic mile est de 60,13 au degré; il équivaut à 1,609 kilomètre, ou o.WS mille mariu.

Les expériences de M. Morin avec des bateaux légers et rapides sur le canal de l’Ourcq à Saint-Denis, montrèrent que la résistance éprouvait aussi une influence de l’étendue de la surface frottante du fond , et que cette quantité était indépendante de la vitesse. Dans les meilleurs exemples de ces essais, M. Morin trouva que la résistance par pied carré à la vitesse d’un mètre par seconde ou 4,9 mille marin, est 2,16 livres ou 10*, 28 par mètre carré. Il trouva que la résistance de la surface mouilléé du fond était d’environ 0,043 livre par pied carré, ou 0*,210 par mètre carré. Admettant que R représente la résistance totale du bateau, S l’étendue de la surface mouillée de la carène en pieds carrés, K la résistance par pied carré de la section immergée en livres anglaises ; B1 l’aire de la section immergée et V la vitesse, on a R =ü,ü43 S xK B* V’;

et, pour les meilleures formes de bateaux essayés, l’expression devient R = 0,043 SX2,46 B’V*. En appliquant cette formule à l’Étoile, nous obtiendrons des résultats très-différents les uns des autres, suivant la largeur du canal, car la valeur de K qui, en grande eau, est 4,61 , devient 5,24 dans un canal étroit. Les grands bâtiments naviguant sur mer, ont une valeur de K beaucoup moindre que 4,64 livres ou 8*,29 par mètre carré. A bord du Péliean, elle est de 5‘,95, et sur des navires plus grands et plus fins, elle a été observée par le dynamomètre de 4‘,49. La dépense de force de propulsion sur les canaux est donc nécessairement beaucoup plus grande que celle sur les rivières profondes ou sur la mer, puisque la résistance à la marche est plus considérable. Plus le canal est contracté, plus cette différence devient grande , comme le montre la diminution de vitesse de l'Étoile en entrant dans les aqueducs de Digoin et de l’Ailier, et dans quelques-unes des coupées du canal central, où la section est réduite à 90 ou à 400 pieds carrés (8”-c,36 ou 9“'c,29). Dans ces passages, la vitesse de l'Étoile ne dépasse pas £ ou | de mille à l'heure.

Dans un traité intéressant sur la navigation des canaux, par M. Dubied, récemment publié à Paris, l’auteur calcule qu’en employant des bateaux à hélice d’une construction convenable , les marchandises seraient transportées sur les canaux de dimensions moyennes à une vitesse de 3,4 milles à l’heure pour le prix de 0“,025 par tonneau et par mille, et à celle de 4", 8 par heure pour un cinquième de penny, ou à 0",020 par tonneau et par mille, ou un peu moins d’un farlhing. Sur les plus grands canaux, il propose de faire porter 200 tonneaux de marchandises outre la machine propulsive, et sur les plus petits canaux, de mettre en sus de la machine 400 tonneaux de chargement. 11 pense que sur les bateaux les plus forts la vitesse demandée serait obtenue avec une machine de 4 4 à 4 2 chevaux, et sur les petits avec des appareils de 4 0 à 14. On obtiendrait 4,8 mille à l’heure avec des machines de 2 ou 3 chevaux , ne nécessitant qu’un chauffeur, ces bateaux seraient en fer et pontés, ils n'emploieraient que deux matelots. Sur quelques canaux, les herbes aquatiques embarrasseraient la marche dans les commencements, en ce qu’elles s'accumuleraient autour de l’hélice jusqu'au point d'arrêter la machine, mais une faux traînée pendant quelque temps à l’arrière de l’un des bateaux détruirait bientôt ces obstacles, et le mouvement fréquent des hélices empêcherait les herbes de reparaître.

L’action des bateaux à vapeur sur les berges des canaux a été jusqu’à

présent une des principales objections élevées contre leur emploi, et i'. a été trouvé que lorsque l’Étoile atteignait une vitesse de 4,3 milles ù l’heure, elle élevait une vague d’un pied (0",305) de haut s’étendant de l’avant au milieu de la longueur du bateau et brisant des deux côtés du canal. Il est clair que si cel effet avait lieu longtemps, il finirait par dé* tériorer les berges, mais il a été prouvé par les expériences en question, que cette agitation de l’eau n'était produite que par la marche du bateau, et nullement par l'action de l’hélice ; de sorte qu'elle aurait eu lieu également, si un bateau de la même dimension avait été traîné aussi vite par des chevaux. Avec une marche plus lente, ou bien avec un plus petit bateau, ce mouvement de l’eau serait également moindre : et l’existence d'une vague, dans de telles circonstances, n’est pas une objection suffisante contre l’emploi des bateaux à hélice sur les canaux, mais seulement contre l’adoption de dimensions assez grandes ou de marches assez rapides pour occasionner l'inconvénient dont il est question.

Sur quelques-uns des canaux d’Angleterre, sur le grand canal et 6ur ceux de l’Irlande, on s’est récemment servi de navires à hélice, ayant généralement deux de ces propulseurs comme à bord de l'Étoile. Mais, quoique ces innovations aient obtenu quelque succès, l’introduction des vapeurs sur les canaux n’a pas eu le résultat espéré. 11 n'est pas difficile d'en connaître les causes : à bord de tout vapeur de peu de longueur et de largeur, mais destiné néanmoins à une grande vitesse, le poids de la machine et du combustible fait nécessairement enfoncer : et, sur tous les canaux de section ordinaire, cette immersion augmente beaucoup la résistance, et conséquemment les frais de transport. Avec des marches très-lentes, ccs défauts seraient moins sensibles; mais alors, des barques très-grandes sont traînées par deux ou trois chevaux , qu’il paraît inutile de remplacer par une machine, à moins cependant qu’on ne remorque à la fois plusieurs barques. Un long train éprouverait beaucoup de retard à chaque écluse, car généralement une seule barque peut y entrer à la fois, et la première serait forcée d’attendre que toutes les autres eussent fini de passer : d’où il résulterait une plus grande perte de temps que si chaque barque était tirée par des chevaux. Ces obstacles ont empêché jusqu’à présent le succès des navires à vapeur sur les canaux, et il me paraît que des bateaux, tels que ceux qu'on a employés, et poussés par des roues ou par des hélices, ne sont pas combinés de manière à réaliser la quantité d'utilisation indispensable, pour arriver à un résultat favorable.

Je proposerais de pousser les bateaux sur les canaux avec une roue tournant sur le fond , et disposée de manière à s’élever ou à s’abaisser suivant les irrégularités du terrain. Cette roue serait entraînée par une machine à vapeur, et serait armée sur son contour de pointes saillantes, pour l’empêcher de glisser sans entraîner le navire. Des roues de cette sorte fonctionnent avec succès sur le Rhône pour remorquer des bateaux contre le courant rapide de ce fleuve. Elles tirent des barques très-lourdement chargées; et comme dans un canal il y a un surcroît de résistance semblable à celui éprouvé en remontant une rivière rapide, il me paraît que le mode de propulsion qui a réussi dans un cas, aurait des chances de le faire dans l'autre. De la sorte, il n'y a pas de recul, et toute la force de la machine est utilement employée, quelle que soit la résistance. Comme le fond des canaux est généralement beaucoup plus de niveau que le lit des rivières , le mode de propulsion proposé serait d’une application plus facile que sur les fleuves '. Mais il reste encore la difficulté du passage des écluses, et je proposerai de la surmonter de la manière suivante. Chaque bateau tirerait un train de barques, et il y aurait au moins deux trains par jour, l’un de passagers, l’autre de marchandises. Les premiers seraient formés de feuilles d’acier, et construits sous tous les rapports avec la plus grande légèreté possible. Pour empêcher une vague d’une hauteur nuisible aux berges d'être formée par un passage trop rapide, je proposerais des bateaux très-longs; dans certains cas ils auraient quelques centaines de pieds, pour faire les extrémités beaucoup plus aiguës que d’habitude, et pour élever graduellement le fond vers l'avant et vers l’arrière, jusqu’à ce qu’il arrive à la surface, afin que l’eau soit en réalité déplacée doucement, quoique séparée avec beaucoup de rapidité. Toutefois, au lieu de faire le bateau en une seule pièce, je le diviserais en plusieurs distinctes, qui, une fois jointes ensemble, formeraient un train comme un long bateau unique, très-long et très-aigu ; de la sorte il n’aurait pas à craindre de se briser B'il échouait, et il pourrait se courber dans les coudes du canal. Chaque

f Les bateaux du Rhône dont parle l’auteur anglais, ne se servent de leur roue armée de dents que sur les fonds de gravier ou de sable : les dents n’ont pas assez de prise dans les fonds vaseux, et elles éprouvent de la difficulté à en sortir. Aussi, sur ces qualités de fond, ainsi que sur les roches, le remorqueur fait mouiller le train, et part en avant avec des roues à aubes ordinaires, on filant un long câble en fils de fer et de caret. Arrivé au terme, il mouille, (ait signal au train de dérapper, et le haie jusqu’à son arrière, en faisant tourner avec une machine à vapeur spéciale le tambour sur lequel la remorque est enroulée. 11 y a des parties du Rhône où cette opération est répétée plusieurs fois.

bateau aurait un très-fort plat-bord en saillie, et en arrivant aux écluses, le train abandonnerait l'eau, et changerait de niveau. sur deux rangées de roues fixées sur les côtés du canal, sur lesquelles les bateaux resteraient suspendus par les plats-bords en saillie, et seraient remontés par une chaîne. J'ai proposé il y a plusieurs années des bateaux semblables à ceux dont je parle pour naviguer sur les rivières de l’Inde, et il paraît qu'ils y seront bientôt employés.