II

Depuis, la forme des hélices a été encore sensiblement modinée, lant sous le rapport de la forme que pour le nombre des ailes. On Tait des hélices de 6, 4, 3 el même 2 ailes seulcmenl. On en exécute h ailes doubles juxtaposées, elc. Chacune de ces dispositions a sa raison d'êlrc dont nous dirons quelques mots plus loin. Nous devions, quant h présent, indiquer les principales phases de celle magnifique innovation qui amène à la fois la translormalion de la marine de guerre et des appareils à vapeur. Nous allons maintenant énoncer quelques, principes servaul h proportionner ce système de propulseur.

Atabkisixmbmt et V&OVOKTIOirs »■ KiHA&IOB

FRlIfClPB UU FONGTtOtfNEMBnT

Étl'dk gëonëthiquë. — On sait que la courbe élémentaire désignée en géométrie sous le nom d'hélice est celle engendrée par un point qui se meut sur la surface d'un solide de révolution en se déplaçant simullanément, suivant ses génératrices et perpendiculairement h elles. Ce solide peut être un cylindre, un cAne ou une sphère; mais pour l'application actuelle c'est généralement un cylindre.

Soit, fîg. 147, un cylindre divisé en parties égales sur sa Circonférence par des génératrices, et, entre deux bases, en un même nombre de parties déterminées par des cercles ou sections parallèles à ces bases. Si l'on prend un point A sur l'une des bases extrêmes et qu'on le fasse mouvoir de façon qu'il parcoure simullanément la dislance de deux génératrices et de deux sections transYersales, la couri>e engendrée est une hélice; et lorsque ce point, conlinuanl de t'aTancer, atteint la dernière section, ce qui le ramène sur la génératrice ABdu point de départ, jl a fait un tourcompkt, et la dislance parcourue, parallèlement il l'axe du cylindre, s'appelle le pas de celle hélice.

Hais en faisant cette opération, rien n'indique que le point A doive commencer son parcours plutôt parl'une que par l'autre dis deux demi-circonférences du cy-

Itndre: il peut en efTet accomplir son premier demi-pas E>ur l'une on l'aiilre .moitié du coDioar cylindrique. On dit alors que Thélice engendrée est inclinée ô droUe ou à gauche, suiynnt l'un ou l'autre cas. Celle Iracée lig. 147 esl inclinée à droite, ce qui devient caraclérisliquc si l'on dispose le cylindre. verticaleinenl.

Donc, on peut décrire sur un même cylindre des hélices de toutes sorleK de pas, puisque la dislance des bases, divisée en autant de parlies que la circunférence, n'a rien de relatif avec celte dernicre cl esl absolument arbitraire. Si celle distance est Krandepar rapport au diamètre, on dira que l'hélice est à pas allongé on irèi-rampant. ^ c'est le contraire, l'hélice est dite à pat ferré; ainsi le lamudage des ImuIous ordinaires produit des hélices ti pas très-serré, etc.

Maintenant il peut arriver que la division des scclions Iransvrrsales, au lieu d'être en parties égales, ce qui donne une hélice 1*1 pas régulier, c'est-à-dire d'un rampant constant, soit faite en parties intifalet et progressivement croissantes ou décroiRsantes ; on dit alors que l'hdlice est à pas rallmujé ou raccourn, ou k rnmpiint variable. C'est une application rare en pmtiqnc, mais qui s'est présenlée jusicment pour des propulseurs à hélice.

En ne considérant que ce seul point A ol l'hélice qu'il engendre, on dit qu'on a tracé un élément dé vit à un teul filet. Hais ou peut Taire la même opération pour un point A' diamétralement opposé qui décrirait une semblable courbe s'élevaiit dans le même .sens, ayant les mêmes degrés de départ et d'arrivée, et toujours distante de la première d'un deijii-pas ; on obtient ainsi un élément de vu à deux filets.

Enfin on peut considérer pluùeurs points symétriquement répartis sur le cercli; de dépari et traçant chacun une hélice; il en résulte des éléments de vis à trois, quatre, cinq ou six fllets, etc.

Au lieu de supposer un cylindre simple et un point générateur, il faut maintenant admettre deux cylindret amcenlrùptet, et le point pris sur un rayon s'élevanl avec lui et restant constamment parallèle à lui-même. Tel est le cas représenté sur le tracé saivant.

Kg. 1(S.

Soient, Qg. 148, les deux cylindres donnés, et le rayon AC qui se meut commcjl vient d'être dit. L'extrémité A du rayon engendre la même hélice que ci-desBU»,

316 MOTEUKS A VAPEUK.

Faiitre extrémité C s'appuie. constamment sur Taxe commun mn, et le point B de ce rayon pris sur le cylindre intérieur engendre sur celui-ci une autre hélice, ayant exactement même pas que la première, mais plus allongée, puisqu'à pas égal elle est tracée sur un cylindre de moindre diamètre.

Ce qu'il importe de remarquer sur la figure, c'est la marche de la portion AB du rayon comprise entre les deux cylindres. Cette ligne, en s* élevant, a décrit une surface gauche que Ton appelle hélicoïdale : c'est celte surface qui détermine l'organe propulseur dont nous nous occupons.

Comme on peut appliquer à la génération de la surface gauche le môme principe qu'à Thélice simple et engendrer simultanément une, deux ou plusieurs surfaces hélicoïdales, il s'ensuit que l'ensemble formera une vis à un, deux ou plusieurs filets.

C'est, en efTet, en exécutant des pièces de bois ou de métal ayant cette génération même comme principe, que l'on a construit les propulseurs désignés sous le simple nom : hélice. Seulement on l'a appliquée de différentes manières, savoir :

\^ En employant cette surface pleine et telle quelle, développée. sur une étendue de plus ou moins d'un pas ou sur un pas exact;

i^ En eniployant des vis à plusieurs filets, complets ou partiels;

3^ En découpant ces filets <le façon à obtenir un propulseur composé de deux ou plusieurs ailes, représentant chacune une fraction plus ou moins grande du pas complet ;

4^ Enfin, en conservant au pas son rampant uniforme ou en le faisant variable, de manière à produire un pas rallongé ou raccourci, etc. (1).

A propos de cette condition d'un pas variable, il est utile de mentionner ce que l'on entend quelquefois par : pas d'entrée, moyen, de sortie et constant.

Lorsqu'on étudie minutieusement le mode d'action des ailes de l'hélice sur l'eau, on reconnaît que l'élément d'aile qui attaque, soit le bord entrant, devrait appartenir, pour empêcher les chocs, à un pas moindre que celui auquel appartient l'étendue générale de l'aile, et cela en considération des vitesses de l'eau, de Thélice et du recul, considérations que nous ne pouvons exposer ici en détail, mais qui sont à peu près du même ordre que celles (p. 295) relatives à l'immersion des aubes.

Quoi qu'il en soit, on construit des hélices dont le bord mlrani des ailes est un peu dévié de la surface hélicoïdale normale, avec laquelle il forme un creux du côté actif du propulseur (marche en avant).

La déviation de cet élément constitue lé fas d^entrée, tandis que le restant de la surface forme le pas de sortie.

Le pas moyen est un pas idéal qui résulterait d'une corde menée à l'arc du creux.

Enfin, l'hélice est dite à pas eonstant, lorsque la surface entière des ailes appartient à un pas uniforme.

(1) M. Dupin, conservateur des collections de dessins au Conservatoire des Arts et Métiers, a fait Tapplication d'un système d*hélice simple et double, à pas raUongé, pour élever Peau, et que Ton doit expérimenter sous peu.

La plupart du lemps les hélices sont à pas constant, cl les ingénieui*s font remarquer ayec raiçon que, pour obtenir les résultats attendus de dispositions aussi minutieuses, il faudrait que les circonstances à la mer fussent exactement ce qu'elles ont été prévues, ce qui ne se présente qu'exceptionnellement.

Dans l'étude pratique de l'hélice propulsive il faut donc distinguer :

Le diamètre extérieur du disque total ;

Le pas uniforme ou progressif;

Le nombre de filets ou d'ailes, et la fraction de pas qu'elles représentent chacune ;

La vitesse de rotation.

En coordonnant ces dimensions il est bon de rappeler que :

Quel que soit le nombre d'ailes ou de filets, et la fraction de pas qu'elles représenteni, l'avancement théorique du pi^pulseur, c'est-à-dire le chemin qu'il ferait parcourir au bâtiment en eau morte, s'il n'existait pas de recul, est égal au pas pour un tour. En eau courante, on sait qu'il suffit de ramener le fluide à Fimmobilitjé par la détermination de la vitesse relative (p. 275), c'est-à-dire ajouter la vitesse du courant à celle du navire en descendant, et l'en retrancher en montant. ' PosinoN ET coMMANDR DR l'hélice. — Ce qui précède permet de se faire une idée suffisante de la structure d'une hélice et des principes sur lesquels ses formes sont déterminées; il faut dire quelques mots maintenant de son établissement sur le navire et de la manière de lui communiquer le mouvement.

Le9 navires se terminent à l'arrière par des façons fines et un bâti solide appelé ètambot, après lequel est monté le gouvernail. L'hélice, quelle que soit sa structure particulière, est installée dans une ouverture à peu près rectangulaire, pratiquée dans cette partie et ne laissant au-dessous d'elle que l'épaisseur nécessaire à ce bâti, dont la partie inférieure est le prolongement de la quille; elle est donc complétemeiit noyée, et doit l'être pour bien fonctionner.

Son axe de rotation est appuyé sur un support placé sur le bâti auquel est rattaché le gouvernail, et pénètre dans le navire, du côté opposé, par un tube fermé à Tintérieur par un presse-éloupe, afin d'empêcher l'introduction de l'eau dans la cale ; des supports convenablement disposés soutiennent Tarbre dans cette partie, et quelquefois le support extérieur est supprimé, ce qui fait dire que l'hélice est en porU'à'faux:

Cet axe est prolongé et vient s'embrayer avec celui de la machine, qui, dans la construction moderne, est dirigé dans le même sens. Dans Forigine, lorsqu'on ne disposait pas encore spécialement les machines pour ce mode dé propulsion, Farbre deFhélice était commandé indirectement au moyen d'engrenages; même en employant des machines dont les cylindres étaient horizontaux et placés transversalement, on se servait encore d'engrenages amplifiant la vitessse de rotation. Aujourd'hui on fait le diamètre de Fhélice suffisapiment grand et tourner la machine plus vite, et l'on commande directement. H en résulte cette autre condition, indispensable pour les nayires de guerre, c'est d'abaisser la machine au point de la loger tout entière au-dessous de la ligne de flottaison.

Comme on applique surtout lliélice à des navires mixtes, c'est-à-dire complète-

ment pourvus d'une voilure dont ou peul faire usage à déraut du moteur à va|)eur, ou pour profiler d'un vent favorable en économisant le combustible, il est indispensable, daus celte circonstance, que Ton puisse se débarrasser du propulseur, lequel, quoique au repos, offrirait une résistance considérable s*il restait solidaire (le tout le mécanisme moteur.

On emploie à cet effet deux moyens, dont l'un consiste à affoler Tbélice, et l'autre à la soulever et la sortir complètement de l'eau.

Dans le premier cas la ligne d'arbres, allant de la machine à Thélice, présente plusieurs jonctions sur lesquelles s'en trouvent qui sont disposées avec un mécanisme de débrayage. On rompt ainsi la solidarité de la machine ot du propulseur; mais ce dernier, restant plongé, offre encore sa propre résistance.

Pour s'en débarrasser complètement, on a imaginé l'autre système, avec lequel l'hélice est montée dans un cadre ajusté dans le bâti d'étaml)ot et qui peut s'y élever et venir s* effacer daus un puits ménagé au-dessus, dans l'arnère du bâtiment. Pour faire fonctionner ce mécanisme, on commence par débrayer l'arbre moteur dont la jonction est disposée justement près du cadre mobile, puis, ce dernier devenu libre, on l'enlève en le faisant glisser dans l'ouverture de l'étambot et en emmenant avec lui l'hélice qui se trouve ainsi tout à fait hors de l'eau. Seulement, il est bien remarquable qu'avec cette disposition l'hélice ne doit posséder que deux aUes, diamétralement placées, et que l'on amène dans la position verticale au moment ou l'on élève le cadre; s'il en était autrement^ si celle-ci avait plus de deux ailes^ le puits ménagé à cet effet devrait avoir une largeur égale au diamètre de l'hélice, dimension qti'il est difficile de donner à ce puits.

On fait observer que l'hélice à deux ailes offre l'inconvénient d'une sorte de point mort, occasionné par le bâti d'étambot qui masque en grande partie ces deux ailes au moment de leur passage devant lui; cette observation a même fait quelquefois choisir un nombre d'ailes impair^ de façon qu'il ne s'en trouve jamais qu'une seule de masquée complètement.

Pour remédier au même inconvénient, en conservant la méthode d'enlevage, on a essayé des hélices composées de deux paires d'ailes indépendantes que l'on peut ramener l'une devant l'autre pour opérer la susdite manœuvre. Hais c'est une complication apportée à un mécanisme assez complexe sans cela, et, en somme, nous voyons que les plus forts bâtiments, de 800 à 1000 chevaux, de construction toute récente, sont pourvus d'hélices à deux ailes; seulement ces deux ailes sont doubles chacune, de la même pièce et l'une derrière l'autre : c'est une disposition que nous examinons plus loin.

En décrivant les machines motrices à hélice, nous disons aussi quelques mots des dispositions spéciales de la ligne d'arbres, des embrayages et palier de butée, etc.

Sens de rotation de I'héuce. — L'hélice tourne dans les deux sens, suivant celui de la marche en avant ou en arrière. La direction du mouvement qu'elle imprime au bâtiment, dans un sens de rotation déterminé, dépend évidemment de la direction propre de son filet, à droite ou à gauche : c'est exactement la même chose

que pour uue vis ordinaire. Nous avons expliqué (p. 314} comment ceci doit fitre entendu.

En général, bien que le résultat soit le même dans les deux cas, on dispose les hélices marines avec le filet à droite, comme celui d*une vis de bouton ordinaire. Il s'ensuit que son arbre tourne, vu en dessus, de bâbord sur tribord, pour la marche en avant, et vice versa, pour la marche en arrière.

M6TAL EMPLOTÉ POUR EXÉCUTER LES HÉuccs. — On cxécutc généralement Ics héliccs en métal coulé, fonte de fer ou brouze ; on en a construit en fer forgé, ce qui est difficile et coûteux.

Le bronze est dans tous les eus préférable à la fonte, mais'on est obligé de conformer le métal de Thélice et des pièces importantes qui l'accompagnent h celui du doublage du navire, car le rapprochement de deux métaux différents dans l'eau acide ou salée, comme l'eau de mer, donne naissance à des actions galvaniques qui produisent une oxydation énergique et promptement destructive. Il en résulte que pour les navires en bois, dont le doublage est en cuivre, on fait Thélice en bronze ainsi que son cadre, lorsqu'elle est amovible ; et pour les navires «en tôle, on est obligé d'adopter la fonte ou le fer forgé.