MACHINES A HÉLICE EN FRANCE

En France , les premiers essais de l'hélice eurent lieu an commencement de 1 843 , peu après ceux de l' Archimède et un an avant ceux du Bailler en Angleterre; et leur réussite fut Si remarquable, qu'on a peine & comprendre qu'ils n'aient pas été aussitôt imités , et qu'il ait fallu si longtemps pour vaincre l’inertie de l'habitude et faire apparaître l’hélice à côté des roues à aubes. Le premier navire à hélice français fut U Napoléon de la poste, maintenant nommé le Corse, construit au Havre par M. Normand, et qui ouvrit la voie aux nouvelles constructions en abandonnant complètement les anciennes formes , jadis utiles aux navires à voiles, mais entièrement nuisibles à la marche de ceux à vapeur. Ses façons effilées et gracieuses, faites pour diviser la mer au lieu de la repousser, sont restées un type aussi élégant que remarquable. Il en est de même de sa mâture et de sa voilure, qui, sans trop nuire â l’action de la vapeur contre les vents contraires, présente dans les circonstances favorables, un moteur assex puissant pour faire dépasser les navires à voiles ordinaires. 11 fut pendant longtemps le navire à hélice le plus rapide; son sillage était de 10* à la vapeur et 12? à 13' avec l’aide des voiles : nos meilleurs navires à roues étaient alors bien loinr de cette vitesse; les corvettes de 220 chevaux n’en approchèrent jamais, et les frégates de 450 ne la dépassèrent que dans leurs essais. Cette application heureuse était propre à donner l’élan et à faire regretter de ne pas avoir profité plus tôt des propositions adressées, en 1823, par le capitaine Delisle, et des expériences deM. Sauvage au Havre. Ce fut en 1841 que M. Normand et M. Barns proposèrent au ministre des finances , M. Humann, la construction d’un navire à hélice filant au moins 10 noeuds, avec l’obligation de le garder à leur compte s’il ne remplissait pas cette condition; l’appui de M. Boucher, inspecteur général du génie maritime, contribua beaucoup à faire adopter le nouveau proputseur.

Le Napoléon fut lancé le 6 décembre 1842, et fit en janvier 1843 des expériences sur huit hélices différentes; les principaux résultats sont

consignés sur la tableau ci-joint, ils montrent combien ces premiers essais avancèrent la question , et atteignirent ce qu'on a maintenant de plus parfait; depuis lors le propulseur du Napoléon n'a jamais été modifié. Avec les génératrices courbes on obtint une meilleure utilisation, et on reconnut un recul négatif. Cette particularité avait été déjà observée sur l'Archimède avec des hélices du même genre. Le propulseur en fonto de fer des essais commençait à se décomposer au bout de trois mois par l'action galvanique du cuivre du doublage, surtout dans les parties où la lime et le burin avaient enlevé la surface; il était encore très-solide, et aurait été à même de servir quelque temps. On remarqua que l’usure des coussinets antérieurs avait lieu suivant une direction qui s’écartait de 25" de la verticale, au lieu d'être suivant cette ligne, comme si elle n’avait été occasionnée que par le poids. Si cela se présente souvent, le serrage des coussinets devrait être oblique. Après avoir fait environ 300000 tours en dix mois, les coussinets étaient rongés; on les remplaça par du bronze plus dur. Ce fut pour visiter l’hélice, Bans passer au bassin, qu’on eut l’idée ingénieuse du bâtardeau mobile dont on trouvera les figures dans le Catéchisme du mécanicien à vapeur, page 038.

Le Napoléon n’avait pas de puits, et l’hélice affolée ne parut pas diminuer sensiblement sa vitesse à la voile; mais on ne s'en assura que par |e loch et non par des expériences comparatives avec d’autres navires. L’embrayage d'abord, placé à l’extérieur, ne fonctionna pas bien, et fut remplacé en dedans par deux plateaux clavetés sur les portions d’arbre, et réunis à volonté par des blocs de fonte introduits dans des mortaises creusées mi-partie dans chaque plateau.

Les qualités nautiques du Napoléon sont très-remarquables, et elles prouvèrent, dès cette époque , combien les avants effilés jusque dans les hauts diminuent les mouvements du tangage, et favorisent la marche contre une grosse mer. Le Phocéen de Marseille était le seul vapeur à roues qui eût encore adopté ces formes effilées jusqu'à la lice du plat-bord; et beaucoup de personnes pensaient qu'il ne se lèverait pas à la lame. L'expérience a prouvé le contraire; et si les navire» Uns s’élèvent moins, ils retombent de moins haut, et n’arrêtent pas le sillage par des chocs. L’utilisation du Napoléon est remarquable, eu égard à sa petite dimension, puisqu’elle surpasse celle de navires beaucoup plus grands. Mesuréo au frein sur un point fixe, son hélice produisit une traction de 2250 kilogrammes; c’était 12 pour 100 de plus que pour les navires à roues à aubes de 120 chevaux comme lui."

La machine construite par l’ingénieur anglais, M. Barns, auquel nous avons dû depuis celles de l'Ariel et du Charlemagne, est en clocher et à basse pression ; elle a toujours fonctionné d’une manière remarquable, même lorsque le remplacement des chaudières à carneaux par celles à tubes, a permis d’employer une pression plus élevée, et de gagner près d'un nœud, ainsi qu'une économie notable sur le combustible. Le diamètre des cylindres est de 1 1 43, et la course du piston 1 ln,0G7 ; le

rapport des engrenages est 1 : 4,345; les dents en bois de charme très-sec ont duré très-longtemps. La consommation de charbon a été de4k,50 par heure et par cheval.

Les dimensions principales du navire sont : longueur du dehors de l’étrave au dehors de l’étambot au pont, 47”, 52 ; longueur à la flottaison, 46“,0 ; largeur extrême hors bordage, 8,p,52; largeur à la flottaison, 8”, 30; creux de sous-râblure sur-bordédu pont au milieu, 4", 25; profondeur de carène, 2", 575; tirant d'eau avant, 2“,25 ; arrière, 3“,59 ; le dessus de l’hélice est alors immergé de 0",78; surface immergée du maître couple, 13"‘,70; volume de la carène, 364“’,4 correspond à 374 200 kilogrammes ; chevaux nominaux par mètre carré du maître couple, 8e11, 76 : mètres cubes de déplacement par cheval, S”1^.

Le Napoléon reçut trois mâts élevés et inclinés vers barrière de O”, 25 par mètre; le mât de misaine seul eut des voiles carrées; la surface totale de la voilure est de 863 mètres carrés; la hauteur de son centre d’action au-dessus de la flottaison est 13m,40, et la distance en avant du milieu de la flottaison du dehors de l’étrave au dehors de l'élambot arrière n'est que de 1 mètre, de manière à ne pas charger l’avanL La surface du parallélogramme circonscrit à ta flottaison hors, bordage est 373"’, 32, celle de la flottaison hors bordage est 258"', 81. Le rapport de la surface totale des voiles à celle du parallélogramme circonscrit à la flottaison est de 2,312, et à celle de la flottaison 3,336. La longueur totale du grand mât est 24 mètres avec 3 mètres de ton, le mât de mi* * saine 21 mètres a\oc 3 mètres de ton; le mât d’artimon 19 mètres avec 2'”,50 de ton; le grand tuât de hune ne porte qu’une flèche eu cul, et a 10”, 60; le petit mât de hune avec le perroquet a 13 mètres, et celui d’artimon 8,",30 ; le beaupré a 5”, 50 en dehors de bétrave; les cornes ont 9”, 50 ; la vergue de misaine 18”, 20, celle de petit hunier 14 mètres, et dé petit perroquet 9 mètres; le bâton de foc a 12 mètres. 11 y a deux focs et une trinquelie de grande dimension. Au plus près à six quarts il atteignit 10 nœuds, c’est-à-dire plus qu’à la vapeur à toute volée, et

• grand largue avec voiles et vapeur, il a filé 14 nœuds. Sa marche moyenne est remarquable relativement à celle dcB navires à roues , en ce qu'elle égale le maximum de vitesse imprimée par la machine en calme, tandis qu’avec les roues à aubes il y a une différence de J à J. Le Napoléon n’a pas perdu sa marche, et il le doit sans doute à la perfection des constructions de M. Normand, dont les navires en bois ne se déforment pas plus que ceux en fer.

En 1843, M. Labrousse, actuellement capitaine de vaisseau, excita l’intérêt de la marine par son Traité des propulseurs sous-marins. Il faisait connaître les formes et les propriétés de cette nouvelle manière d'employer la vapeur, donnait un aperçu d’une partie des essais et des inventions dont elle avait été l’objet avant d’attirer l’attention publique, et rappelait le mémoire du capitaine Delisle publié en 1823, époque où la question de la navigation à vapeur était à peine résolue, et où l'hélice aurait été peut-être adoptée au lieu de la roue à aubes, si elle avait été suffisamment connue. Il rendait compte des essais tentés en Angleterre, comparait les différents propulseurs et présentait une sorte de programme des expériences à faire pour établir clairement les proportions convenables de l’hélice. Il proposait en même temps un projet de corvette de 300 chevaux : c’était celui du Chaplal , exécuté depuis avec succès, et dont la mâture est restée un excellent type, qu’il Berait à souhaiter de voir imiter. Enfin, pour compléter les connaissances de l’hélice à cette époque, M. Labrousse joignait à son travail la traduction d’un appendice à l’ouvrage anglais de Tredgold, par M. Galloway, et il le complétait par des éludes théoriques. Dien que cet ouvrage ait été publié au moment où on commençait â s’occuper des propulseurs sous-marins, jl renferme des documents qu’il est toujours utile de consulter.

MACHIÎIE DE LA POMOSS.

Au commencement de 1843, M. le baron de Mackau , ministre de la marine, accueillit les propositions de M. le comte de RoBen, représentant d’Éricsson, pour la construction d’une frégate de 40 canons, à vapeur et â hélice. Apres s’être adressé à plusieurs ateliers, M. de Rosen s’entendit avec M. Mazeline pour la confection d’un appareil de 220 chevaux, articulé directement à l’hélice, dont le système devait être celui d'Éricsson; l’appareil entier se trouvait sous la flottaison, ainsi que les chaudières tubulaires, et, avec l’eau comprise, toute la machine ne

pesait que 170 tonneaux. La vitesse de la frégate à son tirant d'eau en charge, avec une pression totale de deux atmosphères aux chaudières, et avec les J de la course d'introduction devait être au moins de 5 noeuds pour 40 tours de l’hélicc. Si ces conditions n’étaient pas remplies, l'appareil restait aux entrepreneurs. Certes, la vitesse de 5 nœuds imprimée à une frégate par un appareil ne pesant que 170 tonneaux serait regardée maintenant comme un résultat médiocre; mais en 1843 on n'avait que des appareils d'un poids énorme, et dont la force réelle était de beaucoup au-dessous de celle appelée nominale, tandis que c’est l'inverse actuellement.

On employa d’abord une hélice Éricsson, proposée par M. le comte de Rosen : elle était formée de fortes feuilles de cuivre réunies par des rivets et des boulons , et elle avait trois rayons courbes et six ailettes. La crainte de pratiquer une cage dans le massif en bois de l’étambot lit donner beaucoup d’épaisseur à ce dernier pour que, traversé par l’arbre, il soutint l'hélice au delà de sa face arrière. Le gouvernail fut remplacé par deux sortes de battants de porte cachés, dans une cavité de chaque côté du massif d’étambot, quand elles n’agissaient pas. Chacun de ces battants de porte avait une barre disposée de manière que, lorsque celle du navire était droite, les deux battants restaient collés contre l’étambot, et qu’en la plaçant sur le côté un seul s’ouvrait. 11 fut impossible de gouverner de la sorte , la frégate ne sentait pas sa barre et le manque de pression entre l’étambot et le battant ouvert causait de tels efforts qu’il était impossible de l’ouvrir entièrement. Après de longs essais il fallut renoncer à ce système et adopter ce que l’expérience prouvait sur d'autres navires, c’est-à-dire pratiquer un trou en avant de l'étambot et un puits pour remonter l’hélice comme sur le Chaptal; disposition jugée nécessaire pour conserver les qualités de navire à voile. L’adoption du puits entraîna celle d’une hélice à deux branches à la place de celle d’Éricsson. Au mois de janvier 1848, la Pomone, allongée sur l’arrière et munie d’un puits, Gt des expériences satisfaisantes, et il ne resta que des modiüentions à faire au système de démontage. 11 fut d’abord opéré par des chaînes, des vis sans ûn et des cliquets, bientôt remplacés par une caliorne, avec laquelle les mouvements de l’hélice s’opérèrent facilement. La frégate Gla 7',0 à la vapeur, ce qui était trèssatisfaisant.

M. Mazeline, ingénieur civil du Havre, exécuta pour la Pomone, en 1845, une sorte de machine en clocher, placée horizontalement, dont il

a depuis modifié la disposition de manière à lui faire occuper moins de place. Celle dont il s'agit, a deux cylindres placés en travers et en senB inverse, l’un sur l’avant de l'antre et agissant sur le même arbre à manivelles (voir pl. 11). Chacune a deux tiges de piston placées dans un plan vertical et emmanchées dans une sorte de té, ou traverse, des extrémités de laquelle partent des tiges égales, de manière à faire un triangle isocèle dont le té est le petit côté; il a cependant assez de largeur pour que la manivelle tourne dans son intérieur. Celle-ci est entraînée par une bielle en retour vers le cylindre, qui est articulée à un tourillon uni à l'extrémité des deux tiges égales dont j’ai parlé. 11 en résulte que ce triangle, entraîné par les tiges du piston, eommunicjue son mouvement à la bielle et à la manivelle. Les tiroirs se trouvent à la partie supérieure du cylindre et ont une détente variable opérée par une glissière ouvrant et fermant les orifices du dos de la boîte à tiroir.

La pompe à air, au lieu d’être à simple effet et d’avoir le grand diamètre de celles employées habituellement, est aspirante et foulante par ses deux extrémités; elle a la même course que le piston et est conduite par une tige unie au grand té dont il a été question : celte disposition îi’avait pas encore été employée. Les clapets sont en toile à voile et appuient sur une sorte de grillage; ils ferment très-exactement, durent fort longtemps et sont préférables aux clapets métalliques pour des rotations rapides. Il est inutile de s’occuper davantage de cette machine, en ce qu’elle offre beaucoup d'analogie avec celles construites depuis par M. Mazeline, et qui seront détaillées plus loin, page 427.

L’arbre de l’hélice est formé de trois pièces : la première, eu fer, unie aux machines par sa manivelle; la seconde, en tôle et creuse, et la troisième, en fer forgé, a sa partie arrière revêtue d’une couche de cuivre fondu, qui se termine, en sortant du contre-étambot, par un tronc de pyramide hexagonal destiné à s’engager dans un creux semblable du moyeu de l’hélice pour réunir leurs mouvements, c’est-à-dire embrayer. On effectue cette opération au moyen de fortes vis parallèles a l’arbre, et destinées à le rentrer ou à le faire sortir du trou pratiqué dans le contre-étambot. L’extrémité avant de l’arbre glisse alors dans l'intérieur de la portion en tôle comme un tuyau de longue-vue et s’y trouve maintenu dans le sens de la rotation par des nervures. 11 en résulte qu'en marche la poussée est supportée par les vis seules et par le manchon dans les oreilles duquel elles tournent. On a renoncé aux arbres creux et à ce système de désunir l’arbre et l’hclice : il n’a

d’autre avantage que de n'exiger qu’un petit trou dans l’étambot. La partie de l'arbre, qui est dans l’eau , est entourée de cuivre rouge fondu sur le fer, qui avait été porté à la température de la fusion du cuivre; cette enveloppe est maintenue par des goujons. Le cuivre rouge est trop mou pour être exposé à des frottements, et maintenant on emploie du bronze, ou quelquefois on fait toute cette partie de l'arbre avec ce métal composé.

Pour remonter l’hélice de la Pomone il faut d'abord la placer horizontalement pour ouvrir les portes ou clapets du puits, ensuite verticalement pour la maintenir par le loquet passé à la partie supérieure du châssis, enfin rentrer l’arbre et bisser l'hélice. A chaque fois il faut crocher la caliornc, ce qui expose un homme, quand il y a de la mer. Une nouvelle hélice lit obtenir une vitesse de 7',8 ; elle avait 4”, 50 de diamètre, un pas régulier de 6“',75, et deux ailes longues de V”,125 dans le sens de l’axe.

Comparée à la voile avec la frégate l' Iphigénie, la Pomone marcha mieux, même avec son hélice affolée et quoique sa voilure fût moins étendue; mais elle eut un avantage encore plus marqué en la démontant , surtout avec de petites brises à ne filer que 4 à 5 nœuds. D’après les observations faites à ce sujet, la Pomone gagnait de 0,207 nœud par heure, en filant 4 nœuds avec son hélice relevée, et, dans tous les cas, elle avait plus d’avantage à la relever. Ainsi, pendant qu’elle gagnait l'Iphigénie de 0,29 nœud par heure, avec le propulseur affolé, elle avait un avantage de 0,50 nœud en le démontant. Les virements de bord ont été bien effectués dans les deux cas, mais on n’a pas essayé ces évolutions avec des brises faibles ou avec de la mer. Ces différences ne parurent pas alors assez grandes pour admettre que l’hélice retardait la marche et qu’il était nécessaire de la remonter. Malgré leur peu de durée on en conclut que les hélices pouvaient rester en place, en visitant le coussinet arrière par le procédé ingénieux employé depuis par M. Dupuy de Lûme.

Les changements opérés à l’arrière de la Pomone retardèrent beaucoup les questions relatives à l’hélice, et pendant quelque temps on n’appliqua le nouveau propulseur qu’à de petits navires. Les vaisseaux munis de machines, en Angleterre, et désignés sous le nom de Guarcl ships, ne présentaient pas encore des résultats assez concluants pour établir des projets; leur peu de réussite portait plutôt à l’expectative. Aussi on n’entreprit que le yacht la Reine Ilorlense. 11 fut construit en fer par M. Nor-

«and , arec des formes pins fines et plus élégantes encore qne celles du Napoléon de la poste. Malheureusement sa machine, quoique occupant plus de 26 mètres de longueur, ne réalisa que la moitié de la force nominale de 320 chevaux. La chaudière éclata sous une pression presque double de celle marquée sur les timbres et tua quatorze hommes , pins tard elle fut changée : mais un cylindre fut défoncé, ainsi que le condenseur, et il faut maintenant changer ces parties, la pompe à air et le mouvement des tiroirs : de sorte qne ce charmant navire, lancé en 1 84G, vient de commencer à être réellement employé.

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MACHINE DtJ TOCOfl.V.

En 1845, on construisit le petit navire en fer le Pingouin, qni reçut une hélice à six ailettes d’Éricssoni elle avait 2 mètres de diamètre, 1 mètre pour le tambour et 4 mètres de pas. La machine à cylindres oscillants, directement articulés à l’arbre, fut construite par M, Mazeline du Havre. Avec cette première hélice, le Pingouin n’eut qu’une vitesse de 5’, 6 avec 70 à 80 tours par minute, tandis qu’une nouvelle hélice en fer forgé, et à trois branches fortifiées par un cercle, donna 6', 9 et 7', 5. La chaudière était tubulaire et fonctionnait à une pression d’une atmosphère et demie effective.