Hélice (machine)

“ L'hélice se place dans l'eau, au-dessous de la ligne de flottaison du navire. Mise en mouvement par la machine à vapeur, elle produit l'effet des rames, et fait avancer le bâtiment par l'impulsion réactive qu'elle communique au liquide, au milieu duquel elle tourne avec une rapidité prodigieuse.
Le système de machines à vapeur dont il est fait
usage dans la navigation diffère, selon que le bateau est pourvu de roues ou d'une hélice. ”

“ Pendant qu'une machine fonctionne, bien qu'il y ait une différence marquée entre l'eau et l'air en ce qui concerne le frottement superficiel, les conditions sont néanmoins les mêmes en ce qui concerne la position de l'hélice. Dans un bateau à vapeur bien conçu, le rendement de l'hélice est si grand qu'il en est presque incroyable ; en fait, si on n'avait jamais construit de bateau à vapeur et qu'on en soumît le projet aux premiers mathématiciens d'aujourd'hui, en leur demandant d'évaluer le rendement de l'hélice, neuf sur dix tomberaient à faux. ”

“ Celui-ci porte à son extrémité une hélice à 3 palettes de 3m40 de diamètre, destinée à prendre le point d'appui sur l'air et à faire - progres-ser l'appareil. La vitesse de l'hélice est d'environ 110 tours par minute, et la force que développe la machine pour la faire tourner est de 3 chevaux, ce qui représente la puissance de 25 à 30 hommes. Le poids du moteur proprement dit, indépendamment de l'approvisionnement et de ses accessoires, est de 100 kil. pour la chaudière, et de 58 kil. ”

“ Le moyeu de l'hélice est pénétré par l'arbre, et une clavette qui traverse ces deux pièces en assure la liaison. Elle est en porte à faux, si elle n'est soutenue extérieurement que par un coussinet fixé sur le faux étambot.
172. D. Qu'est-ce que l'hélice folle? (Fig. 51.) R. C'est une hélice destinée à être affolée, c'est-à-dire rendue indépendante de la machine, quand on marche à la voile. Elle est à quatre ou six ailes, ce qui donne plus de régularité au mouvement Son emmanchement peut être à clavette, ce qui nécessite un embrayeur pour l'affoler ”

“ Le bruit de la machine à vapeur, qui fait mouvoir les cylindres invisibles où se développent toutes ces toiles, ajoute encore à l’illusion: c’est bien le halètement d’une machine de paquebot, l’effort continu, trépidant d’une hélice. ”

“ Dans les autres, un galet prend écrou dans la gorge d'une double hélice sans fin disposée de telle sorte que, par la rotation de l'hélice, le galet prenne lui-même un mouvement de va-et-vient.
(Exemple: Ces deux méthodes ont trouvé leur application dans la commande du train de divers types de machines à imprimer.) Mouvement non uniforme. — Il faut souvent dans une machine faire agir une certaine pièce à un moment donné. On se sert pour cela de cames ou d'excentriques. ”

“ Les roues d’un grand diamètre tournent avec rapidité à leur circonférence, mais l’arbre qui les porte n’a qu’une vitesse de rotation modérée ; il suffit que la machine donne de 15 à 25 coups de piston par minute, tandis que l’hélice doit faire de 60 à 120 tours dans le même temps. De plus, même par les gros temps et avec les mouvemens de roulis les plus prononcés, l’une des roues est toujours immergée ; l’hélice au contraire émerge lorsque le navire plonge de l’avant, elle s’affole alors, puis elle rentre subitement dans l’eau et se trouve presque arrêtée par la résistance du liquide. ”

“ Cependant les deux demi-hélices, ou les quatre quarts d'hélice, offrant une même surface et occupant moins de place en longueur dans le massif de l'arrière du bâtiment, donnent à la machine une forme plus compacte et plus facilement applicable aux navires dont les façons sont peu prolongées.
2° Angle de l'hélice avec l'axe.
M. Smith dit avoir essay é des vis construites sous tous les angles depuis 3o° jusqu'à 5o°; dans la machine en usage sur l'Archimède, le filet de l'hélice fait avec l'axe de
la vis un angle de 45°. ”

“ On voit qu'avec ce système le pas de l'hélice peut être réglé dans une certaine mesure. Cependant il vaut mieux avoir le même pas dans toutes les parties de l'hélice du moyeu au centre. On peut s'écarter légèrement de cette condition pendant la durée de l'expérience tant que cet écart ne dépasse pas la moitié du recul pendant le vol.
Beaucoup d'expérimentateurs ont imaginé qu'une
hélice a exactement le même rendement à l'avant d'une machine qu'à l'arrière. ”

“ Espérons cfue la postérité, plus juste que les contemporains, reportera sur sa mémoire tout l'honneur de cette invention.
La théorie de l'application de l'hélice est à la portée de tout le monde.
Chacun sait que lorsqu'une vis tourne dans un écrou fixe, elle prend en même temps un mouvement de translation, et tout corps qui lui est fixé est entraîné par elle.
Si donc une hélice est liée à un bateau, qu'elle tourne sous l'action d'une machine placée à l'intérieur, le bateau avancera car ici l'eau joue le rôle d'écrou fixe. ”

“ L’appareil, cependant, était actionné par une énorme hélice placée à l’arrière, à l’endroit de la queue, et de cette façon le balancement qui nécessite l’ajustement presque vertical d’une queue plate était rendu impossible. Le corps de la machine était petit, presque cylindrique et se terminait en pointe. Sur les extrémités pointues se trouvaient les deux petits moteurs à pétrole de l’hélice, et les navigateurs étaient installés dans une sorte de canot : l’homme d’avant, ayant la direction, protégé contre le courant d’air aveuglant par un écran bas, muni de deux vitres en verre épais. ”

“ L'hélice et la machine à vapeur elle même sont placées considérablement au-dessous de la flottaison et par conséquent à l'abri du boulet ;
L'hélice fonctionnant entièrement sous l'eau ne fait aucun bruit qui puisse, pendant la nuit ou en temps de brume, annoncer la présence et l'approche du navire et permet ainsi de surprendre l'ennemi ”

“ L'hélice qui porte son nom, son soufflet de forge centrifuge, son instrument pour calculer les distances, son jaugeur hydrostatique, son pyromètre et plusieurs autres inventions ingénieuses, ont rendu le nom d'Ericsson célèbre dans le monde savant. Le premier modèle de la machine à air chaud, dont le succès est maintenant démontré, avait été produit à Londres, il y a déjà vingt ans ; mais cette invention avait été rejetée par les. hommes de la science comme impraticable et un des produits de la théorie absurde du mouvement perpétuel. ”

“ A deux ou trois mètres de la quille; souvent à quelques décimètres, se trouve l'arbre de l'hélice, ordinairement attaqué directement par une bielle d'une longueur strictement suffisante pour passer dans les coudes qui remplacent la manivelle. Une courte tige de piston sort d'un cylindre renversé, incliné à 45°. Ainsi placée dans les flancs rétrécis d'une cale qui semble à peine pouvoir contenir tout cet appareil, la machine de mer est effrayante quand on considère la difficulté du montage, et encore plus quand on songe aux réparations dont elle est susceptible dans le cours d'un voyagé. ”

“ Lorsque le tirant d’eau d’un bâtiment est faible, ou que son déplacement est trop considérable, il n’est souvent pas possible de lui donner une hélice suffisamment grande. On établit alors, à droite et à gauche de l’étambot, deux hélices jumelles, mais qui, bien que commandées par une même machine, sont complètement indépendantes. Ce procédé est fréquemment adopté, car il permet de donner une grande facilité d’évolution au bâtiment, en faisant varier la marche respective des hélices. ”

“ Cela permet en outre de conduire les feux, en vue d'une production plus considérable de vapeur.
Le mécanisme de la machine est à mouvement direct; la tige du piston s'articule à l'arbre coudé de l'hélice placée à l'arrière du bateau, entre l'étambot et le gouvernail, et lui donne une vitesse variable de deux ou trois cents tours par minute, vitesse nécessaire pour déterminer le mouvement
de progression, car l'hélice n'a de puissance qu'autant qu'elle se meut rapidement. ”

“ Lorsqu'il en est ainsi, les deux tronçons sont solidaires et la machine en marchant fait tourner l'hélice. Lorsqu'on veut au contraire les rendre indépendants, il suffit de faire sortir les soies des
trous : l'hélice peut alors tourner, quand on marche à la voile, sans communiquer son mouvement à la machine. ”

“ La transmission directe prévaut aujourd'hui en France. Dans la machine hollandaise, dans celle de Rennie et de Todd-Mac-Grégor que nous offre l'Exposition, la rotation de l'hélice est accélérée par de monstrueux engrenages : ils servent de-volants; ils permettent de ralentir la course du piston, de rendre plus doux certains frottements; mais ils conduisent à des machines d'une complication, d'un poids et d'un volume évidemment antirationnels, dans un navire où tout doit au contraire être simple, allégé et réduitde volume. ”

“ La machine du Masr, très-curieuse, est une de celles qui attirent le plus les visiteurs, lorsqu'elle est en mouvement; pour donner à l'hélice une grande vitesse, on fait agir la force sur une roue à engrenage qui multiplie le mouvement en engrenant un pignon entourant l'arbre dej'hélice. ”

“ La machine de nouvelle invention qui doit exécuter ce travail, se compose d'un petit chariot à un cheval et à deux roues dont les moyeux forment des disques auxquels l'essieu est attaché en dehors de leur centre ; il porte de petites fourches qui saisissent le foin, le retournent et le lancent en l'air, en vertu de la force centrifuge. Les fourches, mobiles dans leurs alvéoles, sont disposées
par séries de trois et forment ainsi une hélice qui rend le travail uniforme. ”

“ Bien plus, quand son action sur la machine se réduit uniquement à un couple, comme dans le cas d'une hélice à mouvoir, l'appareil devrait, s'il possédait une stabilité par faite, pouvoir fonctionner en étant simplement posé sur ses supports sans y être assujetti ou relié en aucune façon. ”

“ L'hélice aérienne présente de grandes difficultés ; mais, si on parvient par elle à enlever le moindre poids, nous sommes certains d'enlever d'autant mieux un poids plus lourd, — car — une grande machine est toujours plus efficace qu'une petite. ”

“ L'arbre de l'hélice A est entouré de 6 à 10 filets cylindriques saillants F. Le palier de butée P et son chapeau C portent intérieurement des vides cylindriques un peu plus grands que ces filets et qui les enveloppent quand l'appareil est en place ; dans les vides qui restent entre les filets de l'arbre et ceux de la butée on coule un alliage très-doux nommé anti-friction, de sorte que tous les filets portent également et que la pression soit répandue sur une grande surface. ”

“ Cet appareil est en réalité des plus simples; ce qui le différencie de ceux qui ont été construits jusqu'ici, c'est qu'il comporte deux hélices, l'une à la partie supérieure, l'autre à la partie inférieure; elles sont mues par un arbre de couche, simple tige métallique, qui obéit elle-même à un moteur de très petite dimension. La direction est obtenue par un système d'inclinaison de l'une ou l'autre hélice, selon la volonté de l'opérateur. ”

“ En effet, les machines ont été lancées à toute vitesse, les hélices fonctionnent à leur maximum de puissance, et cela se sent aux tressaillements du sous-sol d’acier. Qu’on imagine un attelage dont l’un des chevaux tire à hue, l’autre à dia, et l’on aura l’idée de ce qui se passe ! ”

“ Ce que l'aérostation lui refuse, c'est à la dynamique et non à la statique qu'il faut le demander. C'est l'hélice, la sainte hélice, comme l'a dit un jour un mathématicien illustre, qui va nous emporter dans les airs ; c'est l'hélice qui entre dans l'air comme la vrille dans le bois emportant avec elle, l'une son moteur, l'autre son manche. ”

“ Les appareils destinés à mouvoir l'hélice ont offert encore plus d'incertitude et de variété, parce qu'ils ont été mis en usage à l'époque où ceux destinés aux roues n'avaient que trop exercé l'esprit d'invention et excité le désir de ne jamais rien produire de semblable aux dispositions des ateliers rivaux. La grande puissance des machines marines a d'abord paru très-peu assortie à une vitesse de régime aussi rapide que celle exigée par l'hélice, pour développer le chemin voulu, et l'on a cru indispensable de multiplier le nombre de tours habituels, au moyen d'engrenages. ”

“ Je reçois votre lettre du 10 novembre contenant un extrait du procès-verbal d'essai de mon dispositif d'ancrage ; cependant l'objet de mes visites au Service Technique entre les 16 et 22 octobre dernier était de m'entretenir avec vos ingénieurs du projet d'hélice à pas variable que j'avais soumis. Il a été opposé à mon projet trois limites intangibles :
1" Le diamètre de l'hélice ; 2° son poids ; 3° la puissance du moteur. ”

“ Il est d'abord facile de constater que les hélices s'attirent ou se repoussent suivant la nature des pôles que l'on met en présence : il suffit en effet de faire agir une hélice que l'on tient à la main sur une autre hélice qui est suspendue et peut librement tourner autour d'un axe. On pourrait aussi le prévoir d'après les lois ordinaires de l'électro-dynamique. ”

“ Je demande un brevet d'invention.
Il est curieux de noter que, parmi les constructeurs d'hélices du monde entier et même sans doute parmi les constructeurs de matériel aéronautique, il n'existe pas un seul ingénieur qui n'ait rêvé à quelque prodigieux perfectionnement du propulseur. Il n'est peut-être pas un seul de ces industriels ou de ces techniciens des laboratoires qui n'ait donné une partie de son temps ou même une lourde part de son argent à la recherche de l'hélice meilleure. ”

“ Chacun de ces boudins en hélice est formé de 5 ou 6 fils juxtaposés dont le diamètre varie nécessairement avec la grosseur de l'arbre.
Il s'ensuit que le pas de l'hélice engendré par ces fils est 5 ou6 fois le diamètre même du fil. Aux deux extrémités toute ces hélices sont brasées ensemble et reçoivent une boite d'entraînement soudée, l'un reçoit le mouvement du moteur, l'autre le transmet au porte-outil.
Une enveloppe extérieure formée d'une hélice en fil d'acier, dont les spires se joignent, entoure complètement l'arbre dans toute sa longueur. ”