PROPULSION DES NAVIRES PAR LES HÉLICES

OHIOZVB »B L'ZMFLOI DB L'HÉLICZ

Les roues h aubes sont de bons propulseurs, mais leur structure même et leur disposition ofTrent, dans certaines circonstances, des inconvénients tels, que Ton dut depuis longtemps se préoccuper de les remplacer par un organe qui, n*eût-il pas toute leur valeur propulsive, serait moins encombrant qu'elles et surtout pourrait être mieux abrité.

En efTet, les d'eux tambo;n*s placés sur les flancs d*un navire en rendent la manœuvre assez délicate dans les ports et dans toute -passe étroite; en mer, le vent a une puissante action contre eux ; en calme, les roues fonctionnent bien, mais avec un roulis un peu sensible elles ne prennent que l'une après Tautre, mettant l'arbre moteur en danger de tordre; enfin, un coup de mer enlève facilement un tambour et la roue elle-même, etc.

Appliquée à la marine de guerre, les mêmes inconvénients subsistent; mais, ce qui est au moins aussi grave, les roues seraient à la merci du boulet, et certainement le point de mire de l'ennemi.

Cet organe qui devait remplacer les roues en évitant ces graves inconvénients, c'est I'hélice, invention immense qui, quoique appliquée depuis peu d'années, possède une origine relativement très-ancienne.

Avant de reporter nos regards en arrière pour rechercher ses inventeurs principaux, voyons sur quel principe elle est basée.

Lorsqu'on considère unet;t5 ordinaire et son écrou, on reconnaît que ces deux organes réunis peuvent donner lieu aux difTérents effets suivants :

1° Si le corps de la vis est absolument fixe et l'écrou mobile, on ne peut que faire tourner ce dernier, qui se déplace et acquiert un double mouvement de rotation et de translation ;

^ La \\sne possédant que la faculté de tourner sur elle-même, l'écrou se transportera, mais sans tourner ;

3^ On peut réserver à l'écrou le mouvement circulaire exclusif, ce qui laisserait à la vis le déplacement longitudinal sans tourner;

4° L'écrou peut être complètement fixe; le seul mouvement possible est alors pour la vis, qui devra tourner sur elle-même, en se déplaçant longitudinalement par rapport h l'écrou.

Ce dernier cas est celui de l'hélice appliquée à la pi^opulsion des navires.

L'hélice est mobile dans les deux sens, et Tcau esl Técrou fixe dans lequel elle avance en tournant et en poussant devant elle la carène à laquelle elle est reliée. Empressons-nous d'ajouter que si l'eau est bien en principe Técrou fixe, elle est loin, comme on le comprend, de présenter les mêmes propriétés de résistance que cet organe mécanique : il y a lieu de tenir compte ici exactement des mômes considérations (p. 290) que pour les roues h pales. D'ailleurs il est juste de remarquer que la vis, pour devenir or^ne propulseur dans l'eau, prend une structure toute particulière en se rapprochant assez de la vis (rArchimède,

Il est donc pennis d'admettre que depuis que les bateaux et les vis sont connus, ridée d'employer celles-ci à la propulsion des premiers a dû se faire jour plus d'une fois, d'autant plus que le principe de la vis, comme organe récepteur de puissance et comme surface gauche, est appliqué depuis longtemps, soit dans les courants d'air comme ventilateur, soit aux moulins h vent. Seulement, quelle forme, spéciale devait-on donner h cette vis et quel serait le procédé pour la mettre en mouvement?

Nous ne pouvons entrer dans de grands détails sur cette longue histoire (1), mais seulement en indiquer les principaux points.

Suivant M. Bourne, ingénieur anglais, un Américain, nommé David Bushnelle, a construit, en 17*76, une embarcation destinée à faire un service sous-marin, et qui se manoMivrait au moyen d'une sorte de rame disposée en vis d'Archimède. Ce serait la première application de ce mode de propulseur, qui avait été cependant proposé antérieurement et par diverses personnes.

On cite, particulièrement, le savant Paneton qui, dans un Traité de la vis d'Archimède, publié à Paris, en 1768, proposait de munir les vaisseaux d'un appareil qu'il appelait pUrophore, et qui devait consister, suivant lui, en nn cylindre portant des ailes en hélice; on en aurait placé un sur chaque flanc du navire.

Depuis cette époque jusque vers 1835, où le nouveau mode de propulseur fut

i'objet d'études sérieuses^ les essais d'hélice sont innombrables, tant en France

qu'en Angleterre et en Amérique. On pourrait se demander comment il se fait

qu'un appareil dont on s'est tant occupé, et depuis si longtemps, n'a pas reçu plus

tôt d'utiles applications. La raison principale en est que, sous cette simple désigna-

tioA d'unei hélice, on peut créer des organes variant de forme presque à l'inflni,

mais dont un petit nombre seulement se rapproche des conditions voulues

pour obtenir un résultat pratique, même approximativement. Aujourd'hui même,

il existe bien des systèmes d'hélices propulsives et sur les résultats desquels on

éprouve encore quelques doutes, tant i| est difficile, lorsqu'on se livre à des expé-

'"iences, de démêler^ parmi les résultats, les qualités attribuables au propulseur,, à

's^ carène et au moteur lui-même. Aussi pendant longtemps les essais furent

r>a:*esque complètement nuls, laute d'avoir mis la main sur la meilleure disposition

^ donner à l'bélice.

A, L*hi»toire de l*hélice propulsive a été écrite plusieurs fois, et principalement par M. le capitaine de vrette Duparc, et par M. Bourne, iqgénieur anglais, dont le travail est en partie reproduit et traduit par « le coDtre-Apiiral Paris, dans son excellent Traité de l'hélice.

3tO MOTEURS A VAPEUR.

Il est cei'liiin (]iie beaucoup de (enlalivcs lurent faites, eu employant des appa l'eils qui présentaient constaiiimcnl dans leur couslruclion le principe des surface liéliçoidalcs, comme élément nniiiié d'un mouvement de rolalion dans l'eau t exerçant, en vertu de ce principe, une action réactive qui se communiquait au: bflliincnis auxquels ils étaient appliques. Tantôt on proposait une hélice simple : surr<ice pleine et fuisfint plusieurs tours, ou dos liéliccfi h plusieurs flietg, on encor (les palettes en surrace gauche montées h la circonférence d'uu tambour. Ici t|ue l proposa le capitaine du j;énie Delisle, en l)j3S.

Les travaux de ce capitaine ntérilent.m^mc une mention particulière, quoiqu'il paraissent avoir été mis complètement dans l'oubli, jusqu'il l'époque où l'bélic élant entrée dans le domaine de l'induslrie, îles recherches tiites en vue de retrouve les auteurs primitifs de cette grande invention ramenèrent Delisle au rang qui lu apparlicnlbicn légitimement parmi eux.

Cet onïcier a présenté, en 1833, au ministre de la marine, un mémoire dan lequel il exposait une élude très-complète d'un propulseur hélicoïdal, dont il dOn nait en même temps un tracé (1) que nous reproduisons ici, flg. 139 el 140, et at quel nous n'avons ajouté que des teintes pour aider à son intelligence.

ng. 1».

Fig. UD.

On voit que ce propulseur consiste en cinq aubes hélicoïdale?, maintenuesdeux cercles parallèles et reliées à un axe central par des rayons obliques.

Si Delisle avait été compris et aidé pour mettre son projet fi exécution, il Vbable qu'il eût obtenu des résultats favorables, comme Ëriccson, dont 1 pulseur, que nous citons plus loin, présente beaucoup d'analogie avec ci capitaine français.

Mais enfin, quant aux propulseurs réellement essayés, la vitesse acqu' toujours si faible que tous ces appareils ont été abandonnés l'un aprèd Va.v qu'aux essais exécutés en 1836 par Ëriccson mémo et par Smith, en Angle

(I) Le mémoire du capitaine DelUlo a été publié dans le Recueil dot iraTtux de la SoctM dei Kiences et de l'agriculture do Lille, en I8S0, et reproduit avec flgures dans le m* t induttrut.

CCS inTenleurs, plus li«urcux 4|ue leurs devanciers, surent donner h l'hélice une dispOMlion assez comcnabic pour que les résultais obtenus lixnf»enl l'atlcntion du monde indusiriel, cl que l'on |ii1l Ipiider de sérieuses espéninces sur l'avenir du nouvMu propulseur. Nous allons dire quelques mois de ces iinpnrliinls essais.

J. P. Sjiith. 1«35 h 1810. — M. Smilh, simple fermier an^'a". <'st l'iiOteur de la propa^lion de l'emploi de l'hélice comme propulsenr des na^ ires h vapeur. A [>artir de 1835, il (il de nombreuses expériences avec de petits bAlimerils munis d'hélices de divei-ses formes et construites en bois. H obtint les \itesses, jusqu'alors non réalisées avec l'hélice, de 6 !i 7 nœuds, et, sur ce résultat, il se forma une société sous le titre de ■ llie tliip pi-apelirr eonipany . » avec l'aide de laquelle Smith poursuivit SCS expériences plus en friand et ronsiruisil cnlln le na\îrc Archimide, d'un tonnage de plus de âOO tonneaux et muni il'unc muchiuc de IK) chev;iu\.

Ce navire, duquel on espérait nue niiuclie de 5 nœuds, en acquit une de près d:- 10, et montra que l'on poutait avec rhélice marcher vite et économtqucmenl.

Fig. [il. l'ii première hélice qui lui fut appliquée était dis-

posée comme le représente 1» li^. 141.

/ ^^^^ C'est une lame de métal A, décrivant «utonr d'un

aïe B, avec lequel elle est fixée, une surface hélicoïdale d'un tour complet, de â'IS de diamètre et 9" il de [tus. Cette hélice était montée dans un cadre réservé en avant du gouvernail, et située, comtne on le fait maintenant, au-dessous de la ligue de flottaison et par conséquent complètement noyée ; elle recevait de la machine une vitesse rotative d'environ iSO tours par minute, d'où il suit que s'il n'y avait pas eu de recul, le navire aurait arquis une viteiisc de :

2* 44 X 150 X 00 -= 21960 mètres par heure,

soit U peu près 11,8 nœuds au lieu de K 1/â à U que l'on obtint, ce qui était déjà,

comme on le voit, très-favorable.

Fig, 141. Plus lard, on reconnut qu'il y avait avantage i diviser le pus

^ ^ en deux et h faire une vis à deux (ileU, n'ayant qu'une étendue

^^ /^l ''"" tiemi-pas, comme le montre la lig. 143. ^^^ mÊÊ ^ résultat fut une amélioration de marche, et la suppression

^^^^^M^^ d'un mouvement vibratcireque le navire éprouvait avec l'hélice

^^P^^H| simple, dont l'action était nécessairement composée, par rap- ^KJ ^^1 port â l'axe de symétrie, de phases alternatives plus éloignées Hr ^1 l'une de l'autre qu'avec deux ûlets : si l'on peut admettre la com- ^ paraisou, ce sont les effets comparés d'une manivelle simple et

de manivelles multiples. En réduisant la longueur totale du propulseur, on faciUIaif

beaucoup aussi sou installation (1).

(1) En France oii * mutedi cilé, i propos de rinvcntion de l'hélice, M. Frédéric Sauvag«; auquel oi) Utribue roïme quciqueftiis llinoneur d'en eire l'ini-cntaur exclusif. U. Sauvai a pris, en effet, un l>T«Tet

Le CAPnAiMv ËHiccso.N (1836 fi 1840). — Ce célèbre marin el ingénieur habile s'esl occupé de l'hélice en inétne temps que Smîlh : la patente de ce dernier est du 31 mai 1836 el celle d'Ëriccson du 13 juillet de la même année. Bien que les essais dn cjipitainc eussent été, pour ainsi dire, plus décisifs que ceux de Smilh, ils n'çurent pns' le même succès sur l'opinion en Angleterre et ses travaux ne furent réellement appréciés qu'après les expériences qu'il fit en Amérique, où il élaît allé se fixer.

Le propulseur d'Ëriccson avait originairement la disposition représentée fig. 143 et 144, qui permettent de reconnaître qu'elle consiste en huit ailes maintenues entre des cercles formant ensemble un limbe réuni au moyeu central par trois bras, lesquels possi'deiit aussi très-exactement la forme hélicoïdale.

Fig. Ua. FiR. m.

Définie techniquement, c'est une vis à huit filets, dont chacun desquels ne comprend guère que le vingtième dn pas complet. L'hélice d'Ëriccson a été adoptée assez généralement depuis, quant au principe

d'iDTentioo, lc3B mti 183i, pour l'tpplicatioa de l'hélice comme propulseur des navire*; il'propoMlsVU simple et pleise, lello qu'elle eat relalée dans Is traduction, Tiite par M. MelleC, de l'ouTnge de lYedgold (édit de 18!S), et indique qu'on en peut adopter une seule, placée ï la suite du navire oa deux pUcdes iRténdement. Ce broTot e»t augmenté d'un certificat d'addition en [date du S dtombre 1S39, et par lequel l'aateur propo«e de placer ion hélice au-dcssua du navire et de prendre l'air pour point d'appui.

Nous ne poavons *recherctier ù Smith, donl le» essais commencent seulement en 1835, et igui St d'abord nsage de l'hélice disposée ï peu prés comme l'indiquent Tredgold en 1S!S et Sauvage en 183!, s'étut inspiré des idées de l'un ou de l'autre; ce qui est certain, c'est que Sauvage est loin d'être le premier qui air proposii et essayé l'hélice. Peut-être fut-il moins heureux que Smith, qui trouva des hommes de bonne volonté pour l'aider dans ses essais, ce qui lui permit de les pousser Jusqu'ï réussir complètement.

Néanmoins, signalés par notre spirituel écrivain, Alph. Karr, les travaux de Sauvage ont été l'objet d'une récompense nationale.

des ailes multiples, ne présentant chacune qu*une fraction plus ou moins grande du pas. C'est aussi en rappliquant que Ton a commencé à relier le propulseur directement avec Tarbrc de la machine, placée alors horizontalement en travers de la eoque et avrdessous de la ligne de flottaison. Cette dernière condition, qui met les machines des bâtiments de guerre à Fabri du boulet, complète le problème posé en adoptant l'hélice, qui devient le propulseur mécanique exclusif de ce genre de na« vire, et s'accorde aussi très-bien avec la marche connexe de la vapeur et des voiles.

Expériences du Napoléon (1813). — Au moment où s'exécutaient en Angleterre les expériences sur les premiers navires à hélice de Smith et d*Ériccson, le gouvernement français fit construire, pour l'administration des postes, un bâtiment de la force de 120 chevaux, devant être muni d'une hélice et de toute la voilure suffisante pour marcherau besoin sans la vapeur ou avec les deux moyens combinés. Ce bâtiment, qui reçut le nom de Napoléon et qui s'est appelé depuis le Corse, fut soumis à des expériences dont le résultat eut un très-grand retentissement.

Plusieurs hélices différentes lui furent appliquées, et particulièrement celle à quatre ailes représentée en vue de face et de profil par les fig. 145 et 146.

Pig. 145.

Fig. 146.

Les quatre ailes A sont fondues en bronze, de la même pièce que le noyau B par lequel l'ensemble du propulseur est monté sur l'arbre qui donne le mouvement.

Chaque aile] repré^nte le quart d'un pas complet, diminué des deux côtés et découpé suivant des lignes courbes, en vue de favoriser le dégagement du fluide repoussé par chacune d'elles, forme que la pratique seule a pu Indiquer.

Le diamètre de cette hélice à 4 ailes était de 2"26 et le pas de 3" 70; elle pesait environ 1000 kilogrammes. La machine, faisant moyennement 27 tours par minute, lui communiquait, par engrenages, une vitesse de rotation de 117 tours, qui pouvait s'élever au moins & 120 dans de certains moments.

Les Vitesses acquises aux expériences, parce navire, se sont élevées de 10 à 11

nœuds avec la vapeur seule, et à 13 nœuds en profilant de la voilufe. On n'avait

jamais obtenu jusque-là un tel résultat, qui dès lors [attira davantage T'attention

sur le nouveau propulseur et donna une haute idée de l'avenir qui lui était réservé.