Projet de perfectionnement de la Navigation à la Vapeur, et suppression de la Cheminée dans les bateaux, par M. Lefebvre.
Il a paru, il y a quelques semaines seulement, une brochure fort intéressante de M. P. Lefebvre, ancien élève de l'École Polytechnique. Cette brochure est consacrée aux développements d'une idée fort bizarre, relative à la navigation à vapeur. Bien que des expériences convenables n'aient pas encore déterminé la valeur de cette invention, comme les bases sur lesquelles elle repose n'offrent rien de contraire aux théories, que peut-être un jour, appliquée de l'autre côté du détroit, sommes-nous destinés à la voir revenir triomphalement en France et donnée comme la millième preuve de la supériorité de l'esprit ingénieux des Anglais, les lecteurs de l'Illustration n'en liront pas sans intérêt la description.
C'est du reste un de nos engagements vis-à-vis du public de ne laisser rien paraître de nouveau, dans quelque genre que ce soit, sans être les premiers à les mettre de suite au courant.
Dans les questions de mécanique, où il s'agit de surmonter des résistances, comme, par exemple, dans la locomotion sur terre, on ne s'occupe pas seulement du système qui doit se mouvoir, on n'améliore pas seulement la voiture, le mode d'attelage: on s'occupe aussi, avec grand avantage, du moyen de diminuer la résistance qui s'oppose au mouvement; c'est pour cela que l'on construit les routes ferrées, pavées, les chemins de fer.
Or jusqu'ici, dans le problème de la navigation, on n'a pensé qu'à agir sur le corps flottant; il reste à résoudre la deuxième partie du problème, à opérer sur le fluide en vue de diminuer la résistance.
C'est dans cette voie toute nouvelle que M. Lefebvre s'est efforcé d'entrer. De même que sur les routes ordinaires, l'introduction du fer disposé en rail, permettant l'emploi des machines en diminuant les chocs et les frottements, a donné à la locomotion cette rapidité qui n'est pas une des moindres merveilles de notre époque; de même sur les fleuves, les canaux, M. Lefebvre pense que l'air est appelé à jouer un rôle analogue et à augmenter d'une manière considérable la vitesse de la navigation à vapeur.
Ainsi, dans le système de l'auteur, le corps flottant, le vaisseau ne doit plus avoir à vaincre la résistance d'un liquide, de l'eau, mais d'un mélange infiniment moins dense de gaz et de liquide, de l'eau et de l'air.
Certes il serait difficile de disputer à M. Lefebvre la priorité de son ingénieuse idée, et si nous rapportons le fait suivant, c'est bien moins pour lui enlever le mérite de son invention que pour faire comprendre tout ce qu'elle peut avoir de pratique.
Un mécanicien de Séville avait fait une pompe au moyen de laquelle il espérait élever l'eau à une grande hauteur; mais, arrivé; à trente-deux pieds, l'eau s'arrêtait, et tous les efforts du mécanicien étaient superflus; dans un moment d'emportement il jette avec violence son marteau: le tuyau de la pompe est atteint, et l'eau s'élance au niveau désiré! On chercha la cause du phénomène: c'était un petit trou ouvert dans la paroi du tuyau; et c'est ainsi que fut trouvée la pompe de Séville, dont on voit quelques modèles dans de vieux cabinets de physique. Un livre, déjà ancien, donne de cette manière la description d'une de ces pompes exécutée en grand:
«On a vu il y a quelques années, place Dauphine, une pompe aspirante qui jetait l'eau sans interruption à une hauteur de cinquante-cinq pieds. Son canal d'aspiration était percé d'un trou très-petit qui restait constamment ouvert. L'air, entrant impétueusement par cet orifice, entrecoupait l'eau à mesure qu'elle montait dans le canal aspirant; de sorte qu'il se formait dans ce canal une colonne mixte d'eau et d'air, et par conséquent assez légère pour pouvoir être portée à la hauteur de cinquante-cinq pieds par l'air extérieur qui pressait sur l'eau du réservoir.»
Voici donc un cas dans lequel, par l'introduction de l'air dans l'eau, on parvient à constituer un liquide d'une densité moindre qui se comporte alors comme un nouveau corps.
Or, telle est précisément la donnée du problème que s'est posé M. Lefebvre.
L'auteur propose de faire mouvoir par la machine à vapeur d'un bateau une machine soufflante, ce qui est d'une exécution facile. Cette machine soufflante sert à chasser de l'air par un tuyau placé au point le plus bas de l'avant du bateau; et ce tuyau est lui-même percé d'une infinité de petits trous tout le long de sa partie supérieure. L'air arrivant dans l'eau en petits filets rendus discontinus par la marche du bateau forme une multitude de globules. Voilà donc un bateau ne rencontrant plus dans sa progression qu'un mélange composé partie de liquide, partie de globules d'air, mélange dont la densité est bien moindre que celle de l'eau, fig. 1 et 2. Deux questions se présentent de suite à l'esprit pour apprécier la valeur de cette proposition.
1º La résistance sera-t-elle réellement diminuée?
2º Y aura-t-il avantage à utiliser la force motrice, à vaincre de cette manière la résistance?
La théorie permet de répondre affirmativement à la première. En effet, la résistance considérée comme proportionnelle à la densité du fluide, doit nécessairement diminuer.
De plus, si l'on cherche à se rendre compte des effets obtenus par ce bouillonnement d'air à l'avant du bateau, on trouve:
1º Que le volume déplacé par le bateau en mouvement aura une moins grande masse;
2° Que pressé en tout sens par le liquide, le bateau le sera moins à l'avant qu'à l'arriére, et par ce seul fait sera sollicité dans le sens de sa marche.
En effet, la pression de l'eau, d'après des expériences admises, ne s'exercera pas sur les globules d'air en mouvement comme si elles étaient en repos.
3º La succession de chocs produits par la rencontre du fluide en repos et du bateau en mouvement consommera une moins grande quantité de travail, vu qu'au moyen de l'espèce de coussin formé par le mélange d'air et d'eau, ils n'auront plus lieu qu'entre corps élastiques.
Pour se former une idée juste de l'importance de cette dernière considération, il suffit de savoir que M. Piobert, chef d'escadron d'artillerie et membre de l'Institut, charge par le gouvernement d'expériences fort curieuses sur la pénétration des corps, ayant tiré des boulets de canon dans l'eau, vit leur mouvement s'amortir avec une extrême rapidité; ce qui prouve l'énorme résistance opposée. Le choc à l'entrée était tel que des obus (boulets creux) qui pénètrent sans se rompre dans des terres rassises étaient constamment brisés.
Rien dans l'état actuel de la science ne peut nous mettre à même de résoudre la deuxième question: sera-t-il plus avantageux d'employer une partie de la force motrice à vaincre la résistance de la manière proposée? M. Lefebvre établit par un calcul dont les données sont tirées de l'ouvrage de M. Poncelet, qu'une pompe qui chasserait à l'avant d'un bateau un mètre cube d'air par seconde, devrait être mue par une force équivalente à seize chevaux-vapeur. Reste donc à savoir, et l'expérience seule peut nous l'apprendre, si un bateau dont les roues seraient mises en mouvement par une force de cinquante chevaux, par exemple, n'irait pas tout aussi vite que si trente-quatre chevaux seulement étaient employés à faire mouvoir les roues, et seize à faire jouer la pompe proposée. Une pareille expérience nous semble devoir être nécessairement faite un jour ou l'autre.
Au reste, pour que ce système fût réellement avantageux, il ne suffirait pas qu'il pût servir à diminuer la résistance qui s'oppose au mouvement du bateau, il faudrait encore que par son emploi, on parvint à dépasser le maximum de vitesse obtenu jusqu'à ce jour. Or cette limite, dit M. Lefebvre, résultant bien plus de la diminution rapide de la proportion d'effet utile de l'appareil moteur, quand on augmente sa vitesse, que de la difficulté d'accroître la force motrice, il est évident que le système proposé l'emportera sur l'ancien pour obtenir les derniers accroissement de vitesse.
Il paraît ainsi que son succès commercial est probable, surtout dans les cas où il importe d'obtenir avant tout de grandes vitesses, condition souvent la plus importante de toutes.
L'auteur a relégué dans une de ses notes, et nous sommes fâchés qu'il ne lui ait pas donné plus de développement, une proposition que nous regardons comme le complément de son système: c'est la suppression de la cheminée.
Il est bien démontré aujourd'hui que le tirage nécessaire à la combustion, obtenu au moyen d'une cheminée, ou, en d'autres termes, la vitesse imprimée à l'air au moyen d'un combustible, coûte beaucoup plus cher que la même vitesse imprimée par des agents mécaniques. M. Clément et M. Peclet l'ont positivement établi, tellement que, sans la complication de la machine et le danger des coups de feu pour les chaudières, il n'est pas un ingénieur qui n'admit qu'il n'y eût économie de combustible à faire précéder le foyer d'un ventilateur qui chasserait l'air, et qu'une combustion mieux utilisée compenserait au moins l'excès de force qu'il faudrait faire développer à la machine.
| Perfectionnement de la navigation à la vapeur.--Fig. 1. Avant d'un bâtiment à roues avec courant d'air, vu de côté. | Fig. 2. Avant du bâtiment vu de face. |
L'impossibilité de donner beaucoup de hauteur aux cheminées de bateaux est la cause principale du peu d'effet utile du combustible. Or, si l'on fait aspirer à la machine soufflante proposée, au lieu d'air, les produits mêmes de la combustion, n'en résultera-t-il pas qu'une partie du travail qu'elle consommera correspondra à la partie du combustible précédemment employée au tirage?
Dans le cas où il faudrait lancer 1 mètre cube par seconde, soit 360 mètres cubes par heure, chaque kilogramme de houille correspondant en général au passage dans la cheminée de 18 mètres cubes d'air, on voit que l'aspiration d'un mètre cube par seconde suffirait pour la combustion de 200 kilogrammes de charbon par heure, ou pour une machine de quarante à cinquante chevaux.
Bâtiment à hélice avec courant d'air, sans cheminée.
Les lecteurs de l'Illustration n'ont pas oublié la description de la goélette à hélice le Napoléon. Au lieu de ces deux lourdes roues à palette qui flanquent les deux côtés des bateaux à vapeur, la goélette le Napoléon a pour propulseur une hélice placée à son arrière et au-dessous de la ligne de flottaison; en sorte que le bâtiment semble marcher comme par enchantement; mais il reste encore sur le pont cette énorme cheminée qui obstrue le passage, empêche toute voilure un peu complète, et vomit sur la tête des passager» des torrents de noire fumée. Adoptez, le système de M. Lefebvre, et cette cheminée disparaîtra comme dans le système de M. Sauvage les roues ont disparu. N'aurons-nous pas alors atteint l'idéal de la navigation à vapeur?