ESSAIS AU HAVRE.--LE NAPOLÉON, GOELETTE À HÉLICE (1).

Note 1: Nous devons la communication des différents dessins qui

accompagnent cet article à M. Ernest Charton, du Havre.

La découverte la plus merveilleuse des temps modernes est, sans

contredit, l'application de la vapeur à la locomotion soit sur la terre,

soit sur l'eau. Cette puissance, inconnue encore il y a peu de temps,

est aujourd'hui l'agent le plus actif des relations commerciales ou

sociales; aussi toutes les intelligences sont tendues vers

l'amélioration de ses moyens d'action. La force est là, mais elle est,

comme toutes les forces matérielles, inintelligente et inerte, elle

attend que la main de l'homme la dirige et rapplique. Des volumes ne

suffiraient pas à enregistrer tous les essais, toutes les inventions

auxquels a donné naissance l'étude de cette puissance, la dernière

arrivée et qui laisse déjà bien loin derrière elle ses devancières.

L'application de la vapeur aux bâtiments de mer a commencé une ère

nouvelle dans l'histoire des peuples. On ne l'a d'abord appliquée qu'aux

bâtiments de commerce; c'était beaucoup, mais ce n'était pas tout: et

cependant la première machine qui frappa l'eau de sa palette jetait les

bases d'un avenir pacifique, en rendant plus fréquentes et plus faciles

les communications de peuple à peuple. Aussi le cri des hommes

intelligents, de ceux qui voient loin dans l'avenir, à l'aspect de ces

étranges navires, qu'un peu d'eau et de charbon poussait _contre vent et

marée_, le cri de ces hommes a été: Si l'on peut appliquer la vapeur à

la marine royale, la guerre est désormais impossible. Chose étonnante!

plus on perfectionne les moyens de destruction, moins on a à craindre

d'avoir à les employer. Plus on se prépare à la guerre, à une guerre

meurtrière et inexorable, plus les nations resserrent leurs liens;

aussi, le jour où il sera possible de détruire une ville, de renverser

des colonnes entières avec un boulet de canon, ce jour-là les portes du

temple de Janus seront fermées pour jamais. _Si vis pacem, para bellum_:

c'est le précepte ancien, qui est aujourd'hui plus vrai qu'il ne l'a

jamais été.

Ce progrès, appelé par les voeux de tous les hommes politiques, s'est

réalisé, et aujourd'hui les bâtiments de l'État ont reçu des machines

dont la force varie de 100 à 430 chevaux. Tous, il est vrai, ne sont pas

encore munis de ces appareils. En France, on a procédé avec lenteur: on

a songé que, pour un matériel nouveau, il fallait une installation

nouvelle et des hommes nouveaux, ou au moins une éducation différente.

Aussi peu à peu les bâtiments à vapeur se construisent, se forment et se

complètent par un personnel en harmonie avec leur destination

ultérieure.

Cependant, à peine a-t-on eu fait un pas dans cette voie, que l'on s'est

aperçu que, si la navigation à vapeur présentait, dans un grand nombre

de cas, d'immenses avantages sur la navigation à la voile, la forme des

machines, leur mécanisme, leur approvisionnement, offriraient de graves

inconvénients quand on voudrait l'appliquer aux vaisseaux de premier

rang; et toutefois, si nous ne voulons pas rester en arrière de nos

voisins d'outre-Manche, il faut que la vapeur soit appliquée aux

vaisseaux de ligne comme aux frégates, comme aux corvettes.

Le problème à résoudre était donc celui-ci: Trouver une forme de

_propulseur_ telle: 1° que la surface que le vaisseau présente à la mer

en s'avançant ne fût pas augmentée; 2° que l'on pût se servir avec une

égale facilité de la vapeur ou de la voile, ou de tous les deux

ensemble; 3º que l'approvisionnement de charbon nécessaire à une machine

puissante fût réduit le plus possible; 4° que le propulseur fût mis à

l'abri du boulet et put agir par tous les temps et par toutes les mers.

Nous omettons plusieurs autres conditions du problème, que

l'intelligence du lecteur trouvera facilement en comparant le nouveau

mode de propulsion à l'ancien.

Nous ne faisons que désigner ici le premier système, qui est _déjà_ le

système ancien, il consiste, comme l'on sait, en deux roues à palettes

placées sur les côtés du navire et mises en mouvement par l'arbre d'une

ou de deux machines, qui leur communique directement le mouvement de

rotation nécessaire pour faire avancer le navire. Il est facile

d'apercevoir de suite les inconvénients de ce système, inconvénients qui

augmentent dans une proportion rapide avec la dimension et le rang du

bâtiment, tellement que, si l'on n'avait que ce moyen d'appliquer la

vapeur aux vaisseaux de ligne, il faudrait y renoncer.

Le second système, celui qui, pour la marine royale, est peut-être

appelé à remplacer les roues à palettes et leurs énormes tambours, est

le propulseur à _hélice_ ou a _vis_. C'est celui qui est en essai en ce

moment en Angleterre sur _l'Archimède_ et la _Princesse-Royale_, et en

France sur le _Napoléon_.

Disons d'abord que la première idée de l'application de l'hélice à la

marche des vaisseaux appartient à des Français.

On pense bien que nous ne parlons pas ici de l'invention de cette vis,

qui est connue depuis des siècles sous le nom de vis d'Archimède. Mais

déjà en 1699 et en 1713 deux Français, _Duquel_ et _Dubost_, l'avaient

appliquée à faire mouvoir des moulins.

Plus tard, en 1768, un mathématicien français, _Paucton_, imagina de

l'appliquer sur les vaisseaux à divers usages. Qu'on nous permette de

citer un fragment de ce que ce savant écrivait à ce sujet:

«La rame est un instrument au moyen duquel on peut faire mouvoir un

bateau sur l'eau. C'est un long levier terminé par une extrémité aplatie

qui agit par sa pression sur l'eau, comme un coin sur le bois. Le point

d'appui de ce levier est la cheville à laquelle il est attaché: la force

motrice est le rameur, et le fluide la résistance. Je suis étonné que

personne n'ait songé à changer la forme de la raine ordinaire, qui n'est

pas évidemment parfaite. En effet, outre que l'action du rameur n'est

pas calculée pour faire avancer le vaisseau uniformément, puisque la

rame décrit des arcs de cercle dans son mouvement, il est obligé

d'employer la moitié de son temps et de sa force à retirer la rame de

l'eau et à la porter en avant. Pour remédier à cet inconvénient, il

serait nécessaire de substituer à la rame ordinaire un instrument dont

l'action fût, si c'est possible, uniforme et continuelle, et je pense

qu'on trouvera parfaitement ces propriétés dans le ptérophore

(révolution du filet d'une vis autour d'un cylindre). Ou pourrait en

placer deux horizontalement et parallèlement à la longueur du navire, un

de chaque côté, ou un seulement devant. On immergerait entièrement le

plérophore on seulement jusqu'à l'axe. Ses dimensions dépendront de

celles du navire, et l'inclinaison de l'hélice de la vitesse avec

laquelle on veut ramer.»

Pour qui lira attentive tient ce qui précède, ne sera-t-il pas évident

que toute l'invention de l'application de la vis à la navigation est là?

Restait à trouver le moyen de faire mouvoir ces propulseurs; c'était à

la vapeur à résoudre le problème; aussi, du jour où on l'appliqua à

faire tourner les roues d'un bâtiment, on songea à substituer aux roues

la rame de Paneton.

Dès l'année 1823, lorsqu'à peine la question de la navigation à vapeur

était résolue, le capitaine du génie _Delisle_ avait proposé au ministre

de la Marine d'appliquer l'hélice aux bâtiments, et les expériences

qu'on fait en Angleterre prouvent avec quelle sagacité et quelle

exactitude étaient faits les calculs de cet officier. Malheureusement on

ne donna pas suite à son idée, et, sans les Anglais _Smith_ et

_Ericson_, la question, il faut bien l'avouer, serait peut-être restée

longtemps encore à l'état de simple théorie.

[Illustration: Arrière du steam-vessel _Archimède._]

Plus tard, en 1832, un habile, mécanicien, constructeur de navires à

Boulogne, M. _Sauvage_, prit un brevet pour une vis de son invention,

qui différait de la vis Delisle en ce qu'elle était pleine au lieu

d'être évidée.

Tels sont les deux systèmes de vis actuellement en expérience, nommées

par les Anglais vis Ericson et vis Smith, et qu'on devrait bien

réellement appeler, pour rendre justice à qui de droit, vis _Delisle_ et

vis _Sauvage_; mais _sic vos non vobis!_

Une explication préalable est nécessaire pour bien faire comprendre ce

qui nous reste à dire sur le propulseur sous-marin, sur son mode

d'action et sur ses avantages.

[Illustration: Hélices suivant le système de Rennie.]

Les vis de propulsion, de quelque manière qu'elles soient construites,

tirent tout leur pouvoir propulsif de filets ou lames fixées sur un axe

parallèle à la quille du vaisseau; ces filets forment des segments

d'hélice ou de spirale, de telle sorte qu'en faisant tourner l'axe, les

filets se fraient un chemin dans l'eau, comme la vis dans une pièce de

bois. Il y a cependant cette différence distincte entre la vis à bois et

la vis de propulsion, que cette dernière, agissant sur un fluide, ne

peut pousser le vaisseau sans déplacer l'eau, tandis que la vis à bois

s'avance dans le bois sans occasionner aucun déplacement nuisible.

Si la vis agissait dans un corps solide, elle s'avancerait à chaque

révolution, après avoir vaincu la résistance du frottement, de la

distance déterminée sur l'axe par un tour de l'hélice, et entraînerait

avec elle le bâtiment: dans ce cas, il y aurait avantage à réduire la

largeur de l'hélice, de manière à ce qu'elle n'agît sur l'eau que dans

la partie qui produit le plus grand effet utile. (Cette partie est à peu

près celle dont la ligne de projection forme avec l'axe de la vis un

angle de 45°.)

[Illustration: (Arriére du Napoléon.--Hélice.)]

Mais l'eau étant un corps excessivement mobile, on a été obligé de

donner à l'hélice une grande résistance, c'est-à-dire une grande

largeur, de telle sorte que les angles formés par les points rapprochés

de l'axe avec cet axe différassent extrêmement de ceux formés par les

points les plus éloignés. On conçoit, du reste, que les différents

points de cette hélice sont doués de vitesses fort différentes, chacun

devant décrire, dans le même temps, autour de l'axe, des circonférences

d'autant plus grandes qu'ils sont plus éloignés du centre; il s'établit

ainsi une moyenne entre les vitesses extrêmes, qui peut se représenter

par la vitesse du point situé à égale distance de l'extrémité de

l'hélice et de l'axe de rotation. L'eau est frappée ou poussée par

l'hélice dans une direction oblique à la marche du navire; il y a donc

là une perte de force qui varie suivant l'angle que fait l'élément

propulseur avec l'axe. Nous avons dit plus haut que cet angle variait

pour chaque élément de l'hélice; et pour bien comprendre la nature de

cette perte, cherchons ce qui se passe dans deux positions extrêmes de

la surface poussée par l'eau, par rapport à l'axe.

Si l'eau ou la force agit sur un disque placé à l'extrémité de l'axe, et

dans le sens de cet axe, aucune partie de la force ne sera perdue, et

l'axe sera déplacé dans cette direction d'une quantité représentée par

l'intensité de la force, abstraction faite du frottement.

Si, au contraire, la force agit perpendiculairement à l'axe, cet axe ne

pourrait avoir qu'un mouvement de déplacement parallèlement à lui-même;

le mouvement en avant serait tout a fait nul.

C'est donc entre ces deux manières d'appliquer la force de propulsion

qu'il faut chercher celle qui donnera le plus grand effet utile,

c'est-à-dire celle dont l'action sera le plus grande possible dans le

sens de l'avancement, et la moindre possible dans le sens du déplacement

latéral. Il est inutile d'ajouter que le propulseur sous-marin étant

invariablement lié au bâtiment, ne peut qu'avancer et faire avancer la

quille avec lui et jamais se déplacer latéralement. Il y a donc toujours

une perte de force dans l'action du propulseur, et c'est à diminuer le

plus possible cette perte que se sont appliqués ceux qui ont imaginé

diverses modifications de la vis.

Nous ne pousserons pas plus loin ces explications, dans l'impossibilité

où nous serions de les continuer sans appeler à notre aide le calcul:

qu'il nous suffise de dire que l'effet utile, c'est-à-dire la partie de

la force qui sert à faire avancer le bâtiment, dépend de la surface de

la vis, qui est déterminée par son diamètre et par sa longueur, de

l'angle d'inclinaison de l'hélice et de la hauteur de son pas. (Cette

hauteur est la distance qui, sur la même arête du cylindre, autour

duquel s'enroule la vis, sépare deux filets de cette vis.)

Les deux seuls systèmes en expérience maintenant sont le système Delisle

et le système Sauvage. Le système Delisle est construit de la manière

suivante: Sur un arbre qui pénètre dans le navire, sont fixées à angle

droit trois branches en tôle très-épaisses, et tordues comme le serait

cette partie de la vis elle-même, si elle était prolongée jusqu'à l'axe.

Un cercle boulonné sur ces branches reçoit six segments hélicoïdes, qui

forment ensemble presque un tour entier de la vis. L'angle milieu est de

45°. Le but du capitaine Delisle, en évidant sa vis, était de supprimer

la partie la plus rapprochée, de l'axe, parce que c'est celle qui

déplace l'eau le plus latéralement, et que dans ce cas, comme nous

l'avons dit plus haut, l'effet était nul ou à peu près nul pour faire

avancer le navire.

M. Ericson a pris en Angleterre un brevet pour une vis identiquement

semblable à celle de M. Delisle, mais les expériences n'ont pas donné

des résultats très-avantageux.

Le système Sauvage, établi par M. Smith à bord de _l'Archimède_ et de _la

Princesse-Royale_, se compose de deux segments hélicoïdes, formant

ensemble un tour entier dont l'angle milieu d'inclinaison est de 45° Ces

hélices reposent sur l'arbre lui-même, et, par conséquent, la vis est

entièrement pleine.

Des expériences faites sur _l'Archimède_, il semble qu'on peut conclure:

1º Que la surface de la vis doit être dans un rapport donné avec la

force de la machine, quel que soit d'ailleurs l'angle d'inclinaison de

l'hélice;

2° Que l'angle milieu ne doit pas, dans les circonstances ordinaires,

excéder 45º.

[Illustration: (Hélice du _Napoléon_ vue de différents côtés.)]

M. Rennie, observateur attentif des formes que la nature a données aux

animaux qui se meuvent dans l'eau, et notamment à ceux qui s'y meuvent

le plus vite, a imaginé un système de vis dont nous donnons le dessin.

Il avait remarqué que la queue des poissons, qui est leur véritable

propulseur, prenait un accroissement rapide vers la partie postérieure,

et que les arêtes de la queue rayonnaient à peu près du même point, loi

qu'il a suivie en composant son hélice d'un plan incliné enroulé autour

d'un cône, et en disposant les arêtes guidantes de son propulseur de

telle sorte qu'elles soient tangentes de toutes parts à la surface

intérieure du cône. La pratique n'est pas encore venue démontrer la

bonté de ce système ingénieux, mais il sera prochainement installé sur

un bâtiment de l'amirauté.

[Illustration: Plan du Napoléon.--A. Mât de beaupré.--B. Poulaine.--C.

Guindeau.--D. Capot du logement de l'équipage.--E. Petite forge.--F. Mât

de misaine.--G. Capot de la chambre des passagers de l'avant.--H.

Claire-voie de ladite chambre.--1. Prison.--J. Cuisine.--K. Cheminée de

la mécanique.--L. Grand mât.--M. Recouvrement de la mécanique.--N.

Escalier de la mécanique.--O. Recouvrement de la grande roue.--P.

Claire-voie de la chambre du chef mécanicien.--Q. Claire-voie du

logement des officiers et passagers de l'arriére.--R. Mât d'artimon.--S.

Escalier du logement des officiers et passagers de l'arrière.--T.

Claire-voie de la chambre du commandant.--U. Dunette.--1. Bossoirs.--2.

Porte-haubans.--3. Puits aux chaînes.--4. Soutes à charbon de terre.--5.

Pompe alimentaire.--6. Gouvernail.--7. Pistolets de porte-manteau.]

[Illustration: Coupe du Napoléon.--A. Mal de beaupré.--B. Poulaine.--C.

Logement de l'équipage.--D. Logement des maîtres.--E. Mât de

misaine.--F. Escalier de la chambre des passagers de l'avant.--G. Ladite

chamhre.--H. Prison.--I. Cheminée de la mécanique.--J. Chaudière de la

mécanique.--K. Grand mât.--L. Mécanique.--M. Escalier de la

mécanique.--N Roues qui font tourner l'arbre de l'hélice.--O. Chambre du

chef mécanicien.--P. Logements des officiers et passagers de

l'arriére.--R. Escaliers desdits logements.--S. Chambre du

commandant.--T. Calles et soutes.--1. Bossoir.--2. Guindeau.--3. Petite

forge.--Sabords.--5. Pistolets de porte-manteau.--6. Gouvernail.--7.

L'hélice.--8. Arbre de l'hélice.]

Les effets produits par la vis, comparés à ceux qu'ont donnés les roues

à palettes pour la vitesse des bâtiments, donnent un désavantage de 10 à

12 pour 100 au premier de ces deux systèmes. Ainsi il a été démontré par

les expériences que sur une mer calme et par une brise faible, un bateau

à roues gagnait de 12 pour 100 sur un bateau à hélice. Tel est, du

reste, le seul inconvénient de ce système.

Quant aux avantages, ils sont immenses:

1º La vis est à l'abri du boulet et des avaries qui peuvent résulter des

abordages; la machine peut être entièrement placée au-dessous de la

flottaison, dans les vaisseaux de ligne.

2° On peut établir des batteries dans toute la longueur du bâtiment.

3° Les bâtiments à vis ayant environ deux cinquièmes de moins de largeur

que les bâtiments à roues, peuvent pénétrer dans les bassins et docks

qui ne sauraient recevoir ces derniers.

4º La vis étant toujours immergée, quelle que soit l'inclinaison du

navire, les mouvements de roulis et de tangage l'emportent de beaucoup

sur le système à roues: en effet, souvent les roues sont émergées, et la

machine acquiert, dans ce cas, une si grande vitesse, qu'on est obligé,

pour préserver le bâtis, de fermer les registres de la vapeur, tandis

que la vis fonctionne avec la même régularité.

5° Cette immersion constante permet de faire de la toile par le vent du

travers et au plus près; ce qui donne la faculté de gréer les bâtiments

à vis à peu près comme les bâtiments à voiles.

6° Le navire pouvant marcher à la voile, la machine peut être plus

puissante et l'approvisionnement de charbon moins considérable.

7º Quel que soit le chargement du bâtiment, la marche est régulière,

tandis que les bâtiments à roues perdent une partie de leur marche par

suite de la trop grande immersion des roues, au moment du départ,

lorsque le chargement de charbon est complet.

8º Enfin par un bon vent, lorsqu'on peut se servir de la voile, ou peut

désembrayer la machine, et le bâtiment peut marcher comme les bâtiments

à voiles ordinaires, sur lesquels il n'aura qu'une infériorité de

vitesse d'un vingt-cinquième, par l'effet du propulseur que le navire

traîne en ce cas; mais si on soustrait entièrement la vis à l'action de

l'eau, ce qui est possible en la remontant à bord, il n'y a plus de

différence dans la vitesse de la marche.

Tout ce que nous venons de dire sur les divers systèmes de vis et sur

leurs avantages nous dispensera d'entrer dans de longs détails sur les

essais qu'on tente en ce moment au Havre sur la goélette à hélice

_Napoléon_, dont nous donnons le plan, la coupe et l'élévation. Rien

dans sa construction n'indique un bateau à vapeur; l'oeil glisse d'une

extrémité à l'autre le long de ses courbes élégantes, sans être arrêté

par ces lourds tambours qui coupent si gracieusement les lignes de

carène. Il a toute la grâce du bâtiment fin voilier et toute la

puissance du bâtiment à vapeur. Le système de propulsion consiste en une

vis placée à l'arrière et qui tourne avec une grande vitesse. Cette vis,

fixée à un axe, mise en communication avec la machine par une série

d'engrenages, est adaptée entre deux _étambots_ qui supportent les

extrémités de l'axe et sont séparés seulement par l'épaisseur de

l'instrument. Cette installation de l'arrière, invisible quand le navire

flotte, est la seule, disposition qui révèle à l'extérieur les moyens de

propulsion.

La longueur du _Napoléon_ de tête à tête est de 17 m. 50.

Sa plus grande largeur, de 8 m. 50.

Son tirant d'eau, quand il est chargé, de 3 m. 60.

La force de ses machines est de 120 chevaux.

Le diamètre de l'hélice, de 2 m. 29.

Sa longueur, de 1 m. 07.

L'hélice, qui aujourd'hui est en fonte et sort des ateliers de M.

Niblus, sera construite en cuivre pour éviter l'action corrodante des

sels de la mer. Dans les essais, on a expérimenté plusieurs systèmes de

vis dans lesquelles on a fait varier le diamètre, l'inclinaison de

l'hélice et la hauteur du pas. Celle de M. Sauvage n'a pas pu être

soumise aux expériences, à cause de sa longueur qui dépasse les

dimensions de la cage destinée à recevoir le propulseur.

Ces essais ont d'ailleurs été très-satisfaisants: le navire, qui

d'ailleurs ne filait que 9 noeuds 3 dixièmes, a obtenu bientôt une

marche de 10 noeuds, soit 12 miles anglais; _l'Archimède_ n'a pas

dépassé 9 milles 1 dixième. Au plus près du vent, _le Napoléon_ a filé

10 noeuds et demi; en plein vent, 12 et demi. La machine seule a obtenu

11 noeuds, et, les voiles agissant en même temps que la machine, 13

noeuds et demi.

C'est avec grand plaisir que nous enregistrons ces résultat

remarquables, car nous y découvrons une nouvelle ère. La vapeur, qui,

depuis son application à la locomotion, a déjà produit tant de

merveilleux rapprochements, va contribuer encore à resserrer les liens

des peuples en activant leurs relations et en confondant leurs intérêts.

Déjà nous apprenons que le constructeur du _le Napoléon_ termine en ce

moment un magnifique bateau à hélice, destiné à faire un service

régulier entre Saint-Malo et le Havre.

[Illustration: _le Napoléon_, goélette à hélice.]

L'Illustration, No. 0019, 8 Juillet 1843 · 第 12 / 43 题