FRACTION
du pas.
Usage de la table. — Pour faire rapplication de celte table h la détenuination d'une hL4ice pour un navire doiuié, il est iiécessaire de l>ien expliquer la sighification de la colonne intitulée : résistances relatives.
On a dit précédemment que cette expression renferme les quantités suivantes :
KS „S — - ou K — .
Par conséquent^ les valeurs inscrites en regard du facteur K sont les quolients —, pour tous les diamètres d'hélices soumises à Texpérience.
Supposons, par exemple, qu'il s'agisse de trouvcj' le diamètre et les autres dimensions de l'hélice, pour un navire ayant pour section plongée S' et pour résistance élémentaire K', et dont la classe corresponde à la résistance relative de la table = K X 2.
Si Ton admet que ce navire doive réaliser la môme qualité d'utilisation que le Pélican, auquel sont rapportées les valeurs du tableau, il faudra que son propulseur ait d'abord une résistance relative égale, c'est-à-dire :
1^ ^ ir Ci
O'où l'on (ire :
Si ce navire est (aillé de façon qu'il ait une mi^me résistance élémentaire que le Pélican, on aura K' s K, d'où :
Donc, le diamètre cherché, pour Thélice présentant même qualité propulsive, aura pour valeur :
=vi
be ce diamètre on déduira le pas, la fraction de pas et retendue des ailes d'après le nombre adopté.
Si la résistance élémentaire n'était pas la même que celle du Pélican prise pour type, et égaie i\ 6 kil., ainsi que nous Tavons dit précédemment, le diamètre devrait donc être multiplié par la racine carrée des deux résistances, c'est-à-dire par :
Terminons cet aperçu par un exemple, que nous empruntons, avec les déductions qui raccompagnent, au traité de M. John Bourne, traduit par H. le contre-amiral Paris.
Exemple. — Déterminer le diamètre et les proportions de Thélice d'une corvette ou paquebot de grande puissance, dont la maîtresse section S = 3S^'^'1% et en admettant que ce navire ait même résistance élémentaire que le Pélican.
Pouvant appliquer à ce navire la résistance relative du tableau K x 2, et, par l'égalité de résistance élémentaire, n'ayant pas à se préoccuper du coefficient K, on trouve pour le diamètre :
Si Ton adopte une hélice à 4 ailes, le tableau indique, pour ce genre d'hélice et pour la résistance relative K X 2, que le rapport du pas au diamètre égale 3,080. Le pas de cette hélice sera don;; ;
Li table indiquant, pour le même cas^ 0,294 pour la fraction totale de pas, il s'ensuit que chaque aile, projetée perpendiculairement à l'axe de rotation, présentera en longueur :
Projetée, au contraire, dans le plan du disque, chaque aile représente un secteur
égal à :
j-^ — = 26®; 40 degrés.
Elle corrctpoad à :
de la superficie du cercle décrit par son eitrémité.
Les proportions de rhélice une fois déterminées, il reste à fixer le nombre de tours que la machine doit lui faire faire pour obtenir le sillage proposé. Ce problème renferme, comme incertitude, la question du recul. Mais comme les dimenlions (lédaiteg des observations de MM. Moll et Bourp:ois doivent correspondre au Dieîlleur effet, c*est-à-dire an moindre recul normal, et que la classe même attribuée au navire sous^entend un certain degré de vitesse de marche, il suffira d*augmenler cette marche du recul moyen trouvé par les expérimentateurs, ot de baser l&-dessus la vitesse de rotation de l'hélice. Si, après la construction du naxire, il se trouvait que l!on a commis une petite erreur, il suffirait de changer un peu lu vitesse de la machine motrice, qui doit toujours èti*e établie de façon à supporter une variation de quelques tours sur la vitesse qui lui est attribuée à priori.
Pour achever de faire comprendre cette proposition, admettons que le naxire, pour lequel l'hélice vient d*étre déterminée, soit appelé h acquérir un sillage de 42 nœuds, la puissance de la machine étant d'ailleurs basée sur cette vitesse. Si l'hélice calculée procure une bonne utilisation, il est présumable que le recul normal, en eau calme, n*atteindra pas 0,30, valeur que nous adopterons pour notre exemple, pour calculer la vitesse maximum que l'hélice doit posséder.
En conséquence, si le recul égale 0,30, Vavancement théorique de l'hélice doit ètre^l à 1,30 x V (p. 29â), V désignant la vitesse du navire par minute.
12 nœuds correspondent, par minute, à :
bO
L'hélice doit donc fournir cet avancement multiplié par 1,30; et comme sa pro- £pre8sion théorique ^lar tour est égale h son pas, qui a été trouvé ci-dessus de9"15'2, le nombre de tours à effectuer par minute devient :
,, ,^.^ = 62,6 tours.
La machine devra donc fournir environ cette vitesse pour obtenir, en condition favorable, le sillage proposé.
M. Boume fait h cet égard les observations suivantes :
a Au moyen d'une méthode semblable il n'y aura pas de difficulté à fixer, pour telle classe et telle dimension de navires, les proportions de l'hélice qui donneront un maximum d'utilisation, que l'hélice choisie soil h deux, quatre ou six ailes.
« La principale difl'ércnce que pro<luira l'accroissement du nombre d'ailes sera de diminuer la vitesse -de la machine, car un grand pas est propre à une hélice h beaucoup d'ailes» et un grand pas comporte une machine lente, afin qu'il n'^y ait pas un accroissement nuisible de recul.
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HÉLICE PROPrLSIVK. 327
En général, de l'avis des gens de mer, si Thélice possède pour la inartne de guerre des avantages qui la font exclusivement adopter pour ce genre de service, et si sa disposition est plus rationnelle et la met en état de bon fonctionnement dans un plus grand nombre de cas que les roues, ce derni(M- propulseur n'en est pas moins préféré, jusqu'à présent, par le commerce et pour les paquebols à grande vitesse.
Cette préférence s'explique p.1r la faible ulilisation de l'hélice, lorsque le navire doit lutter contre un courant ou un venl contraire, ce qui augmente la consommation de co^mbuslible dans des proportions que le transit marchand n'est pas en état de supporter. Aussi, pour la na>igation flu>iale et surtout des canaux, qui s'arrangerait fort de la suppression des tambours de roues, conservc-t-on néanmoins ce dernier système, Thélice étant du reste diflicile a installer à cause dii faible tirant d'eau disponible.
Mais, répétons-le, l'hélice, malgré ses imperfections, est le seul propulseur possible pour la marine de guerre et pour la combinaison de la vapeur et des voiles.
POUSSÉE DE l'hélice
Nous terminerons notre article sur ce propulseur par l'examen d'un phénomène qu'il met particulièrement en évidence : c'est ce que l'on désigne par la poussée de l'hélice.
En se reportant à ce qui a été dit pour les roues, il est aisé de comprendre qtie si les pales développent une action propulsive, cette action ne peut être transmise au navire que par leur arbre, s'appuyant transversalement sifr les divers supports qui le maintiennent et qui sont eux-mêmes solidement reliés a la carène, soit directement, soit par l'ensemble du bAti de la machine.
Ayec l'hélice, c'est encore son axe qui transmet l'action propulsive h la coque; mais cette fois la pression qui en résulte, et qui est dirigée perpendiculairement h la surface de son disque, est transmise dans le sens de l'axe longitudinal de l'arbre moteur, et tend à le déplacer en le faisant glisser sur ses supports.
Par conséquent, au lieu que ces supports résistent, comme pour les roues h pales, dans le sens de leur largeur, ce sont les faces des coussinets qui, sans une disposition spéciale imaginée pour parer à ce grave inconvénient, supporteraieit tout rénorme eflbrt nécessaire à la propulsion du navire et par des surfaces qui n'ont d'élendue que les collets de l'arbre. Si ce dernier n'était en effet maintenu que dans des supports ordinaires, il est clair que celui qui se trouve immédiatement après l'hélice aurait à résister à un effort complètement destructeur, qu'aucun graissage ne serait capable, par le peu de surface disposée pour le supporter, d'empêcher les pièces de s'échauffer jusqu'au point de se souder ensemble et de mettre le feu au bâtiment.
Différents moyens ont été proposés, dans l'origine, pour contre-balancer l'énergique poussée de l'arbre de l'hélic'e et en alléger ses supports. Aujourd'hui, on semble s'arrêter à l'emploi d'un palier spécial, celui qui est placé le plus près de
riiélice, que Ton appelle palier de balte ou de poussée, et dont Tintérieur préseule une série de gorges dans lesquelles s'ajustent des collets semblables appartenant à l'arbre.
A l'aide de ce support spécial qui est représente sur la pi. 4i, et sur lequel nous revenons plus loin, la poussée est di>isée et ramenée pour chaque collet h une valeur en rapport avec la surface résislanlo, de (elle sorte à rendre le graissage possible. Ce palier est relié avec la coque de façon à lui transmettre ainsi tout l'effort propulsif, et les autres supports deTarbre ne doivent point en éprouver.
Faisons remarquer encore que celle concentralion de tout l'effort de la machine sur le bout de l'arbre moteur est une propriété qui pourrait être utilisée avec fruit; car la poussée de Tarbre c'est précisément la résistance de la carène, et si Ton peut arriver à lu mesurer exactement, on a cette résistance dégagée de toute influence sérieuse, et en même temps la puissance utile du propulseur.
Pour doimer une idée de Tiulensité de la poussée, rappelons que l'on a estimé la résistance d'un certain navire à environ 6 kilogrammes par mètre carré de la section plongée, et la vitesse à 1 mètre par seconde; pour ce même navire, filant d2 nœuds, ce qui correspond à 6" 17 par 1", et dont la section plongée serait de 40 mètres carrés, la résistance totale s'élèverait à :
KSV* = 6 X 40" ^ X (6,17)* = 9436 kil. environ,
effort que le seul palier de poussée doit transmettre à la carène et supporter sans détérioration.
Nous ne pouvons entrer d<ins de plus grands détails sur cet ingénieux propulseur, dont les données expérimentales sont encore loin de la simplicité qui serait désirable, pour mettre tout le monde à même d'en calculer sûrement les proportions; nous donnons plus loin, du reste, en décrivant les machines motrices, des figures exactes de plusieurs hélices exécutées, et appartenant à des machines coustruitos dans nos principaux ateliers.
Nous allons maintenant passer en revue quelques types des nombreuses dispositions qui ont été données aux appareils à vapeur appliqués à la navigation.
FIN DU CHAPITRE QUATRlàME
CHAPITHE V
