RÉCAPITULATION ET CONCLUSIONS

Je me propose de présenter dans ce chapitre un court résumé des principaux faits et des déductions détaillés dans les pages précédentes, afin que le lecteur, qui ne désire pas approfondir ce sujet, puisse cependant s’en former une idée juste et générale. Les principes les plus importants seront ainsi mis en évidence, et en même temps un coup d’œil général sera présenté.

Résistances des corps en mocveuent dans l’eau. Dans le cas de navires à façons très-fines, la résistance paraît augmenter à peu prés comme le carré de la vitesse, mais dans celui des formes ordinaires, cette résistance s’accroît dans un plus grand rapport. A bord du Pélican, lorsque la marche était portée de 6 J noeuds à 9 | nœuds, la résistance augmentait comme la puissance 2,28 de la vitesse, et ce surcroît d’obstacle paraît être dû à la différence du niveau de l’eau à l’avant et à l'arrière occasionnée par le navire quand il avance. Sur les canaux , cette cause produit un énorme accroissement de résistance, et il en est de même sur des petits fonds; de sorte que les bateaux destinés aux canaux ou aux basses eaux, doivent être beaucoup plus aigus aux extrémités. La résistance d'un navire varie beaucoup suivant sa dimension; avec les navires à vapeur d’une bonne forme et avec les vitesses ordinaires elle paraît être surtout causée par le frottement de la carène. Par conséquent, elle augmentera avec l’étendue de la surface mouillée, mais une extension de celte surface dans le sens de la longueur n’occasionnera pas autant de résistance que celle dans le sens de la largeur, car l'eau qui vient la toucher est déjà en mouvement. Dans tous les navires le périmètre, ou contour de la maîtresse section immergée, doit être un minimum, autant que c’est possible, en ne négligeant pas les conditions nécessaires à la navigation; car toutes les autres choses étant égales, la résistance variera à peu près comme la longueur du périmètre immergé. Dans les navires de formes semblables , mais de dimensions différentes, la vitesse obtenue avec la même puissance proportionnelle variera comme

la racine carrée de l'une des dimensions linéaires, de sorte que la résistance par pied carré de la section immergée changera comme l'une des dimensions linéaires; ou, en d’autres termes, elle variera comme la longueur du périmètre immergé. Pour diminuer le frottement de l’eau sur le fond des navires, il me parait qu'il serait convenable d'interposer une couche mince d’air entre la carène et l’eau : elle serait facilement refoulée à travers une fente pratiquée dans un tuyau de chaque cAté de la quille, et je pense qu’on obtiendrait ainsi un très-bon moyen de luT brifter la carène. Je remarquerai qu’il faudrait refouler plus d’air qu'il ne serait réellement nécessaire, afin de produire l'effet désiré; car, nonseulement il serait comprimé par la pression hydrostatique , mais aussi il serait absorbé en partie par l’eau. Les navires ayant une marche lente à la voile, peuvent aussi avoir leur vitesse augmentée en introduisant une couche d’air a l'avant et à l’arrière : car l'air ouvrirait aussi bien le chemin à l’étrave, qu’il remplirait le vide à l'étambot, et il formerait ainsi un taille-mer et un arrière artificiels et élastiques.

La résistance par pied carré de la section immergée du Rallier est d’environ 25 livres à une vitesse de 40 nœuds ou 422“ par mètre carré. A bord du Pélican, navire de plus petites dimensions (voy. pag. 89), la résistance fut estimée par MM. Bourgois et Moll à 30 livres par pouce carré ou 4 46*, 40 par mètre carré , à une vitesse de 9 J nœuds. A bord de la Minx la résistance par pied carré a été trouvée de 44 livres, 200*, 07 par mètre carré, à une vitesse de 8 J nœuds; et avec à peu près la même marche j’estime que la résistance du Dicarf est 45 livres par pied carré ou 249“, 235 par mètre carré. La résistance du Faon et de la Fairy est estimée à 50 ou 60 livres par pied carré, c’est-à-dire 495“ à 244“ par mètre carré avec une vitesse de 42 à 43 nœuds à l'heure. Ces grandes variations de la résistance, suivant la surface de la section immergée, montrent qu’elle n’est pas l'élément par lequel la résistance doit être mesurée, et le périmètre de la section immergée, ou en d’autres motB, la longueur de la section transversale de cette partie de la carène du navire exposée à l'eau, serait, selon moi, une mesure préférable sous tous les rapports.

Avantages comparatifs des navires a roues et de ceux a hélice. Sur une eau calme, et placés dans leurs meilleures conditions, les navires à hélice ou à roues ont à peu près la même utilisation, et s’il y a un avantage, il est plutAt du cAté de ces dernières, quoique la différence soit si petite, qu’il n'y ait pas à en tenir compte dans la pratique. Avec

un tirant d’eau exagéré l’hélice a un avantage marqué; maie aussi avec vent debout ce sont lea rouea qui ont une très-grande supériorité. Les navires à hélice gaspillent beaucoup de force lorsqu'ils luttent contre le vent; mais j’ai découvert un moyen de corriger ce défaut enenfonçant davantage l'hélice et en la plaçant plus en avant dans le massif arrière; avec ces dispositions les hélices ne perdront pas autant de force que les roues à aubes lorsqu’il s’agira de lutter contre des vents très-forts. Cependant jusqu’à présent les bâtiments à roues ont un avantage marqué sur ceux à hélice avec les vents frais et contraires; et si on établissait la comparaison entre la roue & aubes articulées et l’hélice, au lieu de la faire relativement à celle à palettes fixes, qu’on suppose employée dans tout ce qui est dit précédemment, l’avantage des aubes serait encore plus grand. Cependant, je pense que les navires à hélice, tels qu’on les construira bientôt, seront trouvés préférables à ceux à roues dans toutes les circonstances de la navigation; et si cette opinion est juste, les aubes seront bientôt abandonnées sur l’Océan. Toute la question consiste à savoir si on peut construire des navires â hélice capables de lutter contre les vents contraires, sans perdre plus de force que ceux à roues, et je ne doute pas que ce but ne soit atteint avec les moyens que j’ai proposés.

Nature et lois du recul. 11 y a deux sortes de recul, le positif et le négatif; mais comme celui-ci n’est qu’un phénomène accidentel, il n’y a lieu de s’occuper que du premier. Le recul positif se décompose en deux parties distinctes : le recul latéral et celui vers l’arrière; le premier est la pénétration latérale des ailes de l’hélioe; le second est le mouvement de l’eau vers l’arrière , occasionné par le manque d’inertie de ses parties pour résister à la force d’impulsion exercée par les ailes. Si la colonne d’eau , exposée à l’action de l'hélice, était gelée, il y aurait encore du recul vers l’arrière , en ce que l’inertie de l’eau serait la même qu'auparavant, mais il n'y aurait pas de pénétration latérale des ailes, et par conséquent pas de recul latéral, excepté si la colonne d’eau était entraidée de manière à tourner. Le recul latéral est toujours diminué en faisant l’hélice plus longue; mais en môme temps le frottement augmente dans un rapport égal ou même plus grand. Le recul vers l’arrière ne saurait être réduit qu’en rendant plus vaste la surface qui agit sur l’eau, et cela serait obtenu en accroissant le diamètre de l’hélice, ou bien la vitesse du navire. On arriverait encore mieux à ce but en plongeant davantage l’hélice, en ce qu’alors une plus grande quantité d’eau serait

exposée à son action sans augmenter son frottement. La manière de distinguer le recul latéral de celui vers l’arrière a été expliquée page 136.

Sur toutes sortes de navires le rapport du recul à l'espace parcouru est à peu près le même aveo des vitesses différentes; car ai avec de grandes murches la poussée de l'arbre est plus forte , la quantité d'eau sur laquelle agit l'hélice est plus considérable aussi. Mais si la poussée augmente sans qu'il en soit de même du sillage, il y a nécessairement plus de recul. La réduction de longueur de l'hélice ou l'accroissement de son pas en occasionnent également davantage. Si leB pas suivent une progression géométrique, les reculs seront en progression arithmétique, et ce résultat existera, quelle que soit la longueur de l'hélice. Beaucoup d’ailes donnent un peu moins de recul qu’un petit nombre, mais elles ont plus de frottement; et pour obtenir de bons résultats , il faut que le pas soit d’autant plus grand, que les ailes sont nombreuses, et que le diamètre employé soit très-gmnéh

Poussés de l'hélice. La poussée dépend en même temps du pas et de la force exercée sur l'hélice pour la faire tourner. La limite de la poussée de l'hélice, calculée dans la supposition qu'elle n’éprouve pas de frottement, peut être facilement déterminée par le principe des vitesses virtuelles, de même que dans le cas d’une vis tournant dans un écrou solide; mais comme une partie de la force motrice est absorbée par le frottement , la poussée réelle n’égalera jamais celle donnée par la théorie; elle sera d’environ un quart plus petite. Dans ce qui précède, j'ai généralement attribué cette perte de force au frottement seul , mais en réalité il y a lieu d’en imputer une partie au recul latéral, et, comme je l'ai expliqué plus au long à la page 136, cette sorte de recul peut être tout à fait supprimé en augmentant la longueur de l'hélice; il est vrai qu'alors l'accroissement de frottement occasionnerait autant de perte que le recul latéral tel qu’il est maintenant. 11 est donc clair que ces deux éléments peuvent être diminués, et dans le cas d’hélices à branches nombreuses, la différence entre la poussée réelle et celle donnée par la théorie est presque entièrement due au frottement.

Frottement de l'hélice. La différence entre la poussée calculée théoriquement et celle exercée réellement sur l’arbre mesurée par le dynamomètre, fixe ce qu’il faut déduire pour le frottement et le recul latéral. La quantité totale de recul, soit latéral, soit suivant la direction de l’axe, est donnée par la différence entre l’avance de l’hélice et celle du navire; et si nous calculons la vitesse que la poussée exercée sur l'arbre de l’hélice

pendant le temps d’une révolution , donnerait à une colonne d'eau du même diamètre que l’hélice ei de la même longueur que le pas, ce sera en retranchant cette quantité du recul total que nous obtiendrons le recul latéral. Puisque nous connaissons ainsi la totalité de force consommée en frottement et en recul latéral; et puisque nous avons déterminé aussi la quantité de ce dernier, il sera facile de trouver approximativement la force employée par le recul latéral , et le reste exprimera ce qui est consacré à vaincre le frottement de l'hélice. La quantité de force consommée par ces deux éléments varie entre un tiers et un quart, ou un quart à un cinquième de la puissance totale développée par les machines, mais cela comprend le frottement des machines aussi bien que celui de l'hélice.

Action centrifice de l’hélice. Le frottement de l'hélice et la pression latérale de ses ailes font tourner la colonne d’eau exposée à leur action; et il en résulte un mouvement centrifuge qui finit par être employé à élever le niveau de l’eau à l’arrière du bâtiment. Jusqu'à présent, lorsque les navires à hélice remorquent ou luttent contre des vents contraires, ils gaspillent une grande quantité de force par cette cause, mais j’ai proposé d’utiliser pour la propulsion ce qui est inutilement dépensé de la sorte , en mettant l’hélice beaucoup plus sur l’avant dans le massif arrière, ou plutôt en se servant de deux hélices ainsi placées. Leur action centrifuge serait utilisée en occasionnant un courant supérieur qui presserait contre le plan incliné de l’arrière, pour le pousser de la même manière qu’une voile orientée obliquement. Au moyen de cette disposition, la pression vers l avant serait toujours proportionnelle à la résistance éprouvée, et dès lors les navires à hélice auraient un avantage sur ceux a roues, dont l'impulsion est une quantité, qui ne saurait être augmentée. De la sorte , les navires à hélice lutteraient avec les vents contraires, contre lesquels les bâtiments à roues ne pourraient se tenir en route. Cette innovation serait surtout utile sur les navires à hélice auxiliaire qui, jusqu’à présent, ont été tout à fait incapables de lutter contre le vent debout.

Mesure de l’utilisation dans les navires a hélice. La mesure de l'utilisation dans les navires à hélice est donnée par le dynamomètre. Elle ne regarde que la machine et l’hélice, mais nullement la coque du navire : car, de deux bâtiments ayant la même puissance par l’indicateur comme par le dynamomètre, l'un peut porter plus de chargement, ou atteindre une plus grande vitesse. La puissance mesurée par le dynamomètre est la poussée sur l’arbre en livres, multipliée par l’espace par-

couru en pieds par minute et divisée par 33000 : ou, en mesures françaises, c’est l’espace parcouru en mètres par seconde, multiplié par la poussée en kilogrammes : alors, elle est exprimée en kilogrammètres et si on divise par T5, on l'obtient en chevaux. L’utilisation du navire luimême est le nombre de tonneaux que chaque cheval de la puissance réelle des machines transporte à une longueur de dix milles marins pendant une heure, et plus le navire est grand, plus cette sorte de quantité de travail est considérable.

Utilisation comparative de différentes sortes d'hélices. Les utilisations comparatives des hélices dépendent en grande partie des qualités des navires qu’elles poussent et des dimensions des hélices ellesmêmes. Si la grosseur des formes du navire ou la petitesse de l’hélice rend le recul très-grand , on obtient de meilleurs résultats d’une hélice dont le pas croît en même temps dans la direction de sa longueur et dans celle de son rayon, avec les ailes courbées légèrement vers l’arrière. Mais si l’hélice est proportionnée relativement au navire de manière à n’avoir que peu de recul, un pas uniforme est préférable à tonte autre. Les hélices de deux, de quatre et de six ailes paraissent avoir à peu près la même utilisation : mais plus il y a d’ailes, plus il faut de pas.

Meilleures proportions des hélices. On donne le plus grand diamètre possible aux hélices à deux ailes , leur pas est à peu près égal au diamètre ou un peu plus grand, et leur longueur est environ un sixième du pas. Lorsque la dimension de l’hélice est augmentée relativement a la maîtresse section, ou si la résistance du navire est diminuée, le pas est fait plus grand et la longueur plus petite, I-es meilleures proportions pour les hélices à deux, quatre et six ailes, construites sur le principe ordinaire, sont données page 118. Cependant, il est nécessaire de modifier beaucoup le principe habituel , et, en construisant un navire à hélice, ce ne seraient point là les éléments que j’emploierais, quoiqu'ils permettent d’obtenir des résultats aussi satisfaisants qu’aucun de ceux auxquels on soit arrivé jusqu'à présent.

Manière de connaître a l’avance la vitesse d'un navire a hélice. La vitesse d’un navire dont l'hélice est proportionnée de la manière habituelle, ou telle qu’on l’a expliquée à la page 118, sera la même à peu de chose près que celle d’un bâtiment à roues à aubes de forme, de dimension et de puissance égales. La manière de déterminer la force nécessaire pour obtenir une marche désignée, ou de savoir la vitesse produite par

— lïi

une puissance donnée est expliquée à la page 4S. Ayant déterminé auquel des navires de la table III de l'appendice ressemble celui dont on s’occupe, tant pour la forme que pour la dimension , on prend le coefficient donné dans la troisième avant-dernière colonne de la table, et on le considère comme celui convenant au navire dont on s’occupe. On multiplie le nombre réel de chevaux de la machine par ce coefficient, et on divise le produit par le nombre de pieds carrés ou de mètres carrés de l’aire de la maîtresse section immergée : on extrait la racine cubique du quotient, et on a la vitesse en nœuds par heure du navire.

Ikfluemcb de la fohme de la cabène. La forme de la carène est peut-être la plus importante des questions, qui se rattachent à l’emploi de l’hélice, et la principale des conditions est de faire l’arrière très-lin. Du reste , les deux extrémités doivent être aiguës , et le navire très-long; il est bon qu’il soit large à la ligne d’eau, avec un peu de renflement sur les côtés , afin de lui faire bien supporter l’action des voiles sans trop incliner. La partie plongée dans l'eau ne saurait présenter des surfaces planes , et les fonds ne doivent pas être plats , mais avoir pour section une forme intermédiaire entre un demi-cercle et un triangle : le premier étant la figure qui , à surface égale , éprouve le moins de frottement, et le triangle étant celle qui présente le plus de stabilité. Afin de montrer l’importance des formes de l’arrière, il convient de rappeler les faits suivants : en 1846, on remplit par plusieurs couches de planches les façons de l'arrière du Dwarf, qui les avait très-fines , et on changea ainsi les formes, au point de les rendre semblables à celles d'un navire ordinaire. Avant ce changement, le Dwarf faisait 9,t nœuds, et les machines donnaient 32 coups de piston par minute. Le remplissage des œuvres vives de l'arrière réduisit la vitesse à 3,35 nœuds par heure avec 24 révolutions de la machine par minute. On détacha une couche de planches du soufflage, et la vitesse s'éleva à 5,75 nœuds par heure , la machine faisant 26,5 révolutions par minute : et quand tout le soufflage fut enlevé, la marche fut de nouveau de 9 nœuds. On avait pris soin de disposer le soufflage de manière à le raccorder avec les formes du navire, afin qu’il n’y eût aucune irrégularité qui pût augmenter les défauts d'un arrière trop plein ; malgré cette précaution on perdit un tiers de la vitesse première. Le Sharpthooler et le Rijleman étaient deui navires semblables de 486 tonneaux et 200 chevaux de force. Le Rifteman fut disposé avec un arrière plein ou à grosses façons, taudis que le Sharpslwoter eut des formes fines. Dans une expérience , la vitesse du Riflemati fut trouvée

de 7,9, et celle du Shitr/tsliouter de 9,9 nœuds. Im Mina; et le Teazer sont des navires semblables de 300 tonneaux et 100 chevaux de force, le second avec un gros arrière, le premier avec des façons fines, la vitesse du Teazer fut trouvée de 6,3 nœuds et celle de la Minai 7,8 nœuds. Les arrières du Rifleman et du Teazer furent rendus fins après ces essais, et les machines de 100 chevaux du Teazer furent mises à bord du Riflemon , tandis que de nouveaux appareils de 40 chevaux de force furent placés à bord du Teazer ; les deux navires marchaient mieux qu'auparavant. Le Rifleman , après avoir été rendu plus fin i l’arrière , atteignit 8 nœuds avec les machines de 100 chevaux, tandis qu’il n’avait que 7,8 auparavant avec ses machines de 200 chevaux. Le Teazer, devenu plus fin, atteignit 7,685 nœuds avec des machines de 40 chevaux, tandis qu'il n’avait que 6,3 nœuds avec celles de 100 chevaux. Les machines du Teazer furent transférées sur le Rifleman , et le firent marcher près de 2 nœuds plus vite qu’elles ne l'avaient fait ù bord du plus petit navire, et cette amélioration fut surtout due à ce que les formes de l’arrière étaient plus fines.

Influence de la grandeur du navire. Après la forme de la carène, la grandeur du navire est la question qui présente le plus d’importance et influe le plus sur l’utilisation. La capacité d’un navire augmenté symétriquement devient plus grande en raison du cube de l’une de ses dimensions; l’aire de la section immergée suit le rapport du carré, et la résistance seulement celle de cette dimension elle-même. Par conséquent un navire d'une longueur, d’une largeur et d’une profondeur doubles aura huit fois la capacité, quatre fois la maîtresse section immergée, et seulement deux fois la résistance. A bord de la Minai , j’estime que la résistance par pied carré de la section immergée est d’environ 71 ^ livres (348*, 90 par mètre carré), à une vitesse de 10 nœuds à l’heure, tandis que sur le Rallier, navire de plus grande dimension , la résistance par pied carré n’est que 25 livres (122" par mètre carré), à la vitesse de 10 nœuds. Les grands navires de bonnes formes sont à même de porter des marchandises à meilleur compte que les petits, et ils obtiennent aussi de plus grandes vitesses. Pour arriver avec la vapeur Beule à la même marche, un bâtiment de huit fois la capacité d’un autre ne nécessitera que deux fois la puissance de ce dernier, et les voiles du plus grand navire produiront plus d’effet, car par le fait il y a une plus grande surface de toile déployée relativement à la résistance.

Action des voiles. — L’action des voiles sera meilleure et plus utile