Siméon Bourgois

“ On voit par tout ce qui précède que l'évaluation du recul des vis à directrice courbe peut donner lieu à de graves erreurs, si l'on confond la perte de travail due au recul, qui a une valeur précise et indépendante de toute espèce d'hypothèse, avec la perte de vitesse, dont l'évaluation repose sur l'hypothèse que l'on a établie en mesurant la longueur du pas. ”

“ Ainsi, l'application d'une machine à un navire a généralement pour but d'utiliser certains agents de la nature appelés moteurs, pour vaincre la résistance que l'eau oppose au mouvement du navire dans le sens de la quille, et tout mouvement imprimé à des molécules d'eau n'opposant par leur position aucun obstacle à la marche du navire, donne lieu à un travail résistant nuisible, et par conséquent à une perte de travail mécanique. ”

“ Les expériences à faire sur la vis ne doivent donc pas être des expériences comparatives avec les roues à aubes, à moins qu'on ne les poursuive dans toutes les circonstances où les bâtiments peuvent se trouver placés, et qu'on ne les répète ainsi pour chaque propulseur, ce qui est impraticable. - Elles ne doivent pas davantage être dirigées sur les vitesses relatives que tel ou tel propulseur imprimerait à un bâtiment donné; mais elles doivent avoir pour but de calculer d'une manière précise toutes les lois du mouvement de l'héliçoïde dans l'eau. ”

“ Le soin qui doit nous occuper maintenant est d'amener la vis à son plus haut degré de perfection , non pas en augmentant le nombre de ces propulseurs patentés, proposés par leurs inventeurs pour servir aux bâtiments de toutes formes et de toutes grandeurs ; mais en étudiant avec attention l'influence de chacune des proportions et des dimensions de la vis, et les rapports nécessaires entre celles-ci et la force et la nature du navire et de la machine. ”

“ Ce cas se présente toutes les fois que le navire fait une route libre par un temps maniable; mais si le recul vient à augmenter d'une manière notable par suite de l'accroissement de la violence du vent et des vagues, ou par suite d'une remorque, la résistance de l'eau devient plus faible que ne l'indiquent nos calculs, les branches du propulseur se nuisent réciproquement, et son mouvement de rotation ne diminue pas aussi sensiblement que l'on pourrait le croire, d'après la diminution de l'angle d'incidence de l'eau sur le propulseur. ”

“ Que la perte de travail due au frottement varie comme la fraction de pas employée, comme le complément du recul, et comme le cube du nombre de tours de vis par seconde. - Que si l'on fait abstraction des frottements, le nombre de tours de la machine pendant un temps donné varie comme la racine carrée de la puissance développée pendant un tour de la machine ou de la vis, et en raison inverse du recul., de la racine carrée de la longueur du pas, et du carré de la circonférence extérieure si la vis est pleine. ”

“ Le frottement du propulseur héliçoïde, à égalité de surface, est à la vérité plus considérable que celui du propulseur à aube, mais il nous sera facile de montrer au moyen des résultats de nos expériences, que la surface de la vis et son frottement peuvent être extrêmement réduits, sans qu'il en résulte une augmentation notable du recul. ”

“ S'il est bien démontré par un grand nombre d'expériences à la mer, et particulièrement par les résultats de la navigation du Napoléon, que les navires à v:s ont une supériorité incontestable sur les navires à roues, au point de vue des qualités à la mer et de l'économie de combustible, il est au contraire bien certain que l'on n'est pas encore parvenu à rendre les pertes de travail de la vis inférieures à celles des roues en eau calme. ”

“ Tous les marins savent que la dérive diminue constamment à mesure que la vitesse du navire augmente, et qu'elle devient quelquefois nulle, même au plus près, lorsque par une belle mer le navire atteint une vitesse de sept à huit nœuds. Il savent aussi que la vitesse du navire restant la même, la dérive diminue très-rapidement lorsque le vent hâle un peu l'arrière, et qu'elle disparaît
quelquefois totalement lorsque les vergues font encore avec la quille un angle assez grand. ”

“ Cette question, qu'un grand nombre de personnes seraient disposées à trouver trop scientifique et trop peu pratique, acquiert cependant de l'importance si l'on réfléchit que la propulsion par lavis est appelée à atteindre un développement immense : qu'elle formera sans aucun doute une des branches les plus difficiles de la science de la navigation par la vapeur : et que poser les bases de cette science avant que des constructions coûteuses n'aient été entreprises en grand nombre, c'est éviter dans l'avenir à la marine des dépenses inutiles et des expériences sans fruit. ”

“ Ils peuvent se résumer ainsi : le frottement des parties héliçoïdes centrales que l'on a supprimées est remplacé par la résistance et le frottement d'un tambour et de ses rayons.—Le rapport de la longueur du pas au diamètre est trop élevé; dans certains cas la fraction de pas employée est trop grande, de sorte que les branches ont une forme rectangulaire, et présentent leur plus grande dimension dans le sens du mouvement du fluide, ce qui est une mauvaise condition pour arriver au maximum de résistance, et par conséquent au minimum de recul à frottement égal. ”

“ Ici, en effet, où nous voulons surtout calculer l'influence des dimensions et des formes de la vis sur le recul, le frottement de l'eau ne jouant plus qu'un rôle secondaire, le recul n'en est que légèrement altéré; tandis
que dans les expériences faites sur une grande échelle, et dont le nombre est alors nécessairement très-limité, le frottement devient très-considérable et les résultats sont influencés par deux causes que l'on ne peut isoler l'une de l'autre. ”

“ Les modifications que l'on va faire subir à la vis du Great-Britain consisteront sans doute à découper ses branches par des plans perpendiculaires à l'axe, -jusqu'à ce que l'on arrive au nombre de tours voulu, qui, d'après les dimensions de la vis, ne saurait imprimer au navire une vitesse supérieure à onze nœuds et demi. ”

“ Nous avons établi que le coéfficient de résistance de certains corps augmente considérablement avec l'inclinaison du choc du liquide, et nous avons montré un remarquable exemple de ce fait dans la dérive des bâtiments. — Nous avons également fait voir l'analogie extrême qui existe entre le mouvement de la vis dans l'eau , et le mouvement du navire qui, poussé obliquement par l'effort du vent sur les voiles, suit une route intermédiaire eutre la direction de la quille et celle de la normale aux voiles. ”

“ Nous nous sommes abstenus de considérer la force motrice développée et la vitesse atteinte, parce que la force motrice développée par les hommes est un élément beaucoup trop variable que nous n'avions aucun moyen exact de mesurer, et parce que la vitesse atteinte par la yole dépendait de la force motrice dépensée, en même temps que du recul; nous devons remarquer cependant que les vis ayant 1,75 pour valeur de I, ont toutes, à l'exception de la vis m, donné des vitesses plus considérables que les vis pour lesquelles on avait 1 = 1,25. ”

“ On lit par exemple dans le compte-rendu des expériences du Napoléon, inséré dans les Annales Maritimes du mois de septembre 1844, que le courant d'eau qui se précipite pour remplir le vide laissé à l'arrière du navire, agit sur la vis avec assez d'énergie pour faire avancer le navire avec une plus grande vitesse que si la vis tournait dans un écrou solide ”

“ L'effort du vent sur les voiles, produit une composante normale à leur surface, et qui agit comme force motrice pour faire avancer le navire. Cette force se décompose elle-même en deux autres, dont l'une, parallèle à la quille, produit la vitesse directe, et dont l'autre, perpendiculaire à la quille, produit la vitesse latérale ou la dérive. ”

“ Toutes les forces parallèles à l'axe se composeront en une seule, dirigée suivant l'axe, si le filet héliçoïde l'entoure symétriquement et si la pression ou le frottement sont les mêmes sur chaque élément. ”

“ Lorsque le nombre des branches dépasse une certaine limite, il peut arriver que la résistance directe de leurs arêtes neutralise les effets avantageux de l'augmentation de leur nombre. — Pour les vis évidées que nous avons essayées, et dont les branches étaient en fer-blanc très-mince, cette limite paraît être au-delà de vingt; mais on ne peut affirmer qu'elle soit aussi élevée pour les propulseurs en bronze, en fonte, ou en fer forgé, dont on se sert sur les grands bâtiments. ”

“ Il est évident que toute réaction des filets déviés, les uns sur les autres, nuira à la résistance, et que si les branches sont assez rapprochées pour que leurs sphères d'action se confondent en quelques points, la résistance sera moins grande que si, les surfaces des branches restant les mêmes, leur distance venait à augmenter jusqu'à ce que les faisceaux des filets déviés n'exerçassent plus d'action mutuelle. ”

“ L'augmentation de la force de traction n'a ainsi d'autre limite que la puissance de la chaudière, car on peut toujours arriver à faire donner par la machine le nombre de tours qui convient pour consommer utilement toute la vapeur engendrée. ”

“ Il est évident dès lors, que tout propulseur qui agit sur le liquide par un choc normal à sa surface, a par cela même un désavantage marqué sur celui qui agit obliquement et par pression *. La roue à aube et la vis nous donnent un exemple de ces deux modes d'action. Le premier propulseur choque l'eau brusquement à son entrée, la soulève à sa sortie, et agit toujours dans une direction normale à -la-surfice de la pale. La somme des forces vives des molécules déplacées doit alors atteindre son-maximum. ”

“ Dans la plupart de ces cas, la dérive n'est pas plus appréciable par une observation d'un instant que par celle d'une longue route. Cependant la composante latérale de la force motrice existe toujours, et si son effet est devenu inappréciable, cela ne peut tenir qu'à une augmentation de la résistance latérale en raison inverse de l'obliquité de la force motrice. ”

“ La machine du Rattler est du système de M. Maudslay, à quatre cylindres de quarante pouces anglais de diamètre, et de quatre pieds de course de piston. La vis divisée en deux branches a onze pieds de longueur de pas et neuf pieds de diamètre.
Le mouvement de la machine est transmis à la vis par un double jeu d'engrenages et de courroies qui quadruplent la vitesse.—A la première expérience on employait le pas entier de la vis ; mais on renonça bien vite à une forme aussi défectueuse, et on réduisit la surface de la vis aux six onzièmes. ”

“ L'emploi d'une génératrice courbe, dont l'inutilité nous paraît suffisamment démontrée pour les navires de marche, peut offrir quelques avantages pour les remorqueurs, lorsqu'un accroissement de résistance augmente leur recul, parce que dans cette circonstance particulière, il y a déversement de l'eau par les bords du propulseur. ”

“ Supposons, en effet, qu'une résistance Q, étrangère à celle de l'eau contre le navire, anéantisse la vitesse du bâtiment, la machine continuant de fonctionner, et l'action du propulseur sur l'eau faisant alors équilibre à cette résistance Q, qui sera si l'on veut marquée par l'aiguille d'un dynamomètre sur lequel le bâtiment exercera son effort. ”

“ Pour que cette valeur de R soit un minimum, il faut : 4° que la dénivellation soit la plus faible possible; 2° que les formes de la carène du navire soient telles que son passage à travers le liquide imprime le moindre mouvement au moindre nombre de molécules.
Le travail résistant nuisible est dû à deux causes : Le propulseur agit sur un point d'appui dans un sens quelconque et produit une réaction dans le sens de la quille; si le point d'appui ne cède pas et si on néglige les frottements et les chocs, il n'y a pas de travail perdu, car il n'y a aucun mouvement imprimé à des corps étrangers ”

“ Quoi qu'il en soit, après avoir atteint la limite convenable du fractionnement du pas, si la machine n'avait pas encore développé sa puissance normale, il fallait changer le rapport des rayons des roues d'engrenages, de manière à utiliser toute la puissance en conservant les mêmes proportions entre les pertes et l'effet utile. ”

“ La longueur du pas étant plus grande que celle qui convenait à la force de la machine et aux dimensions relatives des roues d'engrenages, il est arrivé que la machine ayant à vaincre une résistance trop considérable, n'a pu développer toute sa force normale, et que les diminutions successives de la surface résistante et par suite du frottement ont accéléré le mouvement de la machine. ”

“ En second lieu, si nous nous occupons des surfaces héliçoïdes à génératrice courbe, ou ce qui revient au même, engendrées par une droite inclinée sur l'axe, nous voyons que les filets liquides ne restent pas sur le même filet héliçoïde. Vers les bords extérieurs du propulseur celui-ci tourne vers l'axe sa partie choquée ***, et le filet liquide tendant à rester dans le plan normal s'incline légèrement vers le centre : là, au contraire, et pour la même cause, les filets liquides tendent à s'éloigner de l'axe; mais ils sont animés d'une moindre force vive que ceux qui convergent vers le centre. ”

“ Que la résistance des branches de la vis augmente avec leur nombre, la surface totale restant la même; que le nombre des branches de la vis restant le même ainsi que son diamètre, la résistance varie suivant la puissance deux-tiers de leur surface, et que le frottement variant comme cette surface, il y a dans bien des cas un avantage évident à réduire la longueur du propulseur suivant l'axe.
Nous avons montré que la perte totale de travail était due à la fois au recul et au frottement ”