Histoire d'eau : il y a cinquante ans, le 1er salon nautique

Des droits pour le navigateur !

C’est au congrès international de la navigation automobile et du tourisme nautique — qui, sous la présidence de M. Houet, s’est tenu en même temps que ce Salon — que se sont discutées les questions du manque d’organisation et des entraves administratives qui arrêtent l’essor du sport nautique et que s’est posé le côté technique du problème de la navigation fluviale et côtière. Les sections touristique et administrative, présidées par MM. Glandaz et Clerc-Rampal, ont mis en lumière les faits suivants : le port de Paris n’a pas encore d’emplacement réservé au stationnement de la navigation de plaisance, comme les ports du Havre, de Marseille et de Cannes ; les écluses des rivières françaises ne sont pas aménagées pour passer les canots ; les noms et les adresses des pilotes locaux de rivières sont à connaître ; les cartes nautiques sont à compléter ; la réglementation de la navigation mixte maritime et fluviale est à définir et à uniformiser en étendant à l’eau maritime l’autorisation de naviguer accordée pour la rivière ; le passage aux frontières est à faciliter par la création d’un régime international ; le permis de navigation n’autorise pas encore d’aller au-delà du rayon de 50 kilomètres à partir du port d’attache. En un mot, il est indispensable, avant toutes choses, que soit reconnu officiellement le droit du navigateur à être traité sur la route d’eau comme le voyageur sur la route terrestre.

L’interdépendance des trois éléments du bateau,

Mais c’est à la section technique du congrès international, présidée par M. Maurice, ingénieur général du génie maritime, assisté

du comte de la Valette, de l'Automobile-Club, et de M. Lumet, directeur du laboratoire de l'Automobile-Club, qu'a été établi et précisé le dogme de l'interdépendance des trois éléments du bateau : coque, hélice, moteur, de sorte que c'est une erreur d'installer un moteur quelconque et une hélice quelconque dans n'importe quelle coque.

Les formes fuyantes du « chassis nautique ».

La locomotion de la route terrestre est bien différente de celle de la route d'eau. Tandis que l'automobile procède du phénomène du roulement, le bateau procède de celui du glissement. Le châssis de l'automobile n'est pas en contact direct avec l'élément solide qui le porte ; il y a interposition de roues : la coque du bateau est en contact direct avec l'élément liquide qui la soutient. Aussi la forme qu'elle doit avoir prend-elle une importance considérable et le tracé des surfaces de carène nécessite-t-il un art spécial, celui de l'architecte naval, qui possède l'intuition du mouvement des filets liquides.

En effet, la résistance qu'oppose l'eau au passage d'une coque relève des deux phénomènes distincts suivants : une résistance due à l'agitation tourbillonnaire provoquée par le frottement de l'eau sur les irrégularités de la surface mouillée de la carène ; une résistance due à l'écartement du liquide pour livrer le passage et provenant du mouvement relatif de l'eau refoulée par l'avant et renvoyée vers l'arrière par l'appel du vide que laisse la coque derrière elle.

La résistance de frottement liquide dépend évidemment de l'étendue de la surface mouillée. Par conséquent, pour la réduire au minimum et améliorer l'utilisation de la carène, il faut que cette surface, qui enferme le volume d'eau que déplace la coque en s'enfonçant sous l'effet de son poids, volume qu'on ne peut réduire en vertu du principe d'Archimède, soit aussi peu étendue que possible. Or, il est incontestable qu'un même volume V peut s'inscrire aussi bien dans un contour courbe comme A, B, C, que dans un contour rectangulaire comme D, E, F, G et que le premier a un développement inférieur au second. D'où l'idée de formes fuyantes aux courbures très continues.

Mais l'autre résistance, celle de l'écartement de l'eau, prend des proportions considérables aux grandes vitesses. Cet écartement ne peut pas se faire, dans un fluide incompressible comme l'eau, sans plissements de sa surface, sans vagues. L'étrave du bateau refoule l'eau latéralement en forme de moustache. L'arrière aspire, au contraire, par le vide qui suit la carène, l'eau refoulée à l'avant. Pour réduire les effets de ce refoulement et de cette aspiration au minimum, on affine les extrémités de la carène et, comme l'aspiration est plus forte que le refoulement, l'affinement de l'arrière est plus prononcé que celui de l'avant. C'est ce qui explique la forme des poissons où, généralement, la tête est plus grosse que la queue.

Mais cette prédominance de l'aspiration sur le refoulement fait que l'eau, par rapport au bateau, s'écoule vers l'arrière, acquiert une telle force en comblant le vide qu'elle se soulève au-dessus du plan de flottaison en une intumescence d'autant plus élevée que la vitesse du bâtiment est plus grande. Aussi, l'arrière du bateau, très affiné au-dessous de l'eau, devient-il très large au-dessus d'elle, de façon à flotter sur cette masse liquide.

Mais, quand la vitesse s'accroît encore, l'eau, trop inerte, n'a plus le temps de s'écarter assez vite par le côté, devant l'étrave. Il y a alors « bourrage » dans le sens de la marche et la surface liquide se plisse non plus latéralement, mais transversalement, c'est-à-dire perpendiculairement à ce sens.

Aussi, pour réduire la résistance supplémentaire qu'éprouve la coque dans cette sorte de bourrage de l'eau contre l'avant et pour empêcher que l'étrave ne « laboure » trop profondément et inutilement le plissement fluide transversal qui en résulte, s'efforce-t-on de faire lever le nez à l'avant du bateau en l'acculant par l'arrière. Pour cela, on exagère encore la finesse des formes de l'arrière sous l'eau, de façon à asseoir le bâtiment par l'arrière sur la croupe liquide soulevée par son passage.

C'est ainsi qu'on arrive aux formes en fer à repasser des canots automobiles. Dès 1904, le célèbre constructeur de ces canots, M. Tellier, disait dans une communication à l'Association technique maritime : « Les canots ne coupent plus l'eau et n'ont, pour ainsi dire, plus à la déplacer ; ils planent, deviennent en quelque sorte des hydroplanes et c'est peut-être, soit dit en passant, l'évolution vers les moyens pratiques de lancer un aéroplane ».

Cette vue prophétique fut réalisée par la suite. Pour l'époque, elle marque la naissance de l'hydroglisseur. En effet, en 1905, l'Association technique maritime publiait un remarquable mémoire du comte de Lambert relatant les premières expériences ayant pour but « d'atténuer les résistances de frottement et d'écartement liquide en diminuant, à mesure que la vitesse augmente, le maître couple immergé (la partie la plus large) et, en même temps, la surface de frottement en contact avec l'eau ».

Le comte de Lambert constatait, en effet, que des plans inclinés traînés sur l'eau se comportaient tout à fait différemment de ceux inclinés traînés sous l'eau, parce que l'air s'interpose entre le plan et l'eau et forme une espèce d'émulsion sur laquelle glisse le plan, émulsion qui contribue à diminuer le frottement.

En somme, comme le constate l'ingénieur de la marine Boutiron, dans son rapport de 1923 à l'Association technique maritime et aéronautique, l'idée du glissement sur la surface de l'eau procède de l'utilisation de

ces poussées verticales dynamiques ignorées dans la marche des grands navires et qui, pourtant, viennent se superposer à la poussée statique du principe d'Archimède et en diminution d'elle.

Aussi, après les essais des « Ricochets » de MM. Bonnemaison et Le Las, l’hydroglisseur est-il devenu un caisson bas sur l’eau, plus ou moins rectangulaire et dont le fond présente soit un redan, soit plusieurs redans successifs, C, D, E, délimitant des éléments plans transversaux inclinés dans le sens de la marche et suivis d’un élément de paroi verticale, de façon à permettre aux filets liquides de reprendre leurs trajectoires normales et d’aborder l’élément suivant sous l’inclinaison voulue.

Constitué de la sorte, l’hydroglisseur se « déjauge » sous l’effet de sa vitesse (1). Mais, sortant de plus en plus de l’eau, la résistance de l’air prend une importance croissante. Aussi semble-t-il logique qu’au lieu de chercher pour sa propulsion le point d’appui dans le milieu liquide qu’il semble quitter, l’hydroglisseur le prenne désormais dans le milieu aérien où il entre. Il apparaîtra alors comme l’intermédiaire naturel entre le canot automobile et l’hydravion et il aura l’avantage de pouvoir s’avancer sur les eaux peu profondes, sur les cours d’eau herbeux et de pouvoir pénétrer à l’intérieur des régions peu connues ou inexploitées de certaines colonies en suivant les rivières, malgré leur régime irrégulier, leurs courants et même les troncs d’arbre qu’emportent souvent leurs eaux tumultueuses et contre lesquels un bateau ordinaire se briserait. L’hydroglisseur pose donc le problème de la navigation coloniale.

La roue de la navigation : l’hélice.

Ainsi, une modification profonde des formes du « châssis nautique », la coque, entraîne celle de la « roue nautique », l’hélice, qui, d’aquatique, devient aérienne. C’est une preuve de la liaison intime entre la coque et l’hélice.

Cette interdépendance se trouve encore confirmée par l’analyse du fonctionnement de l’hélice sous l’eau. Au temps de la propulsion par avirons ou par roues à aubes, le propulseur travaillait à côté du flotteur, c’est-à-dire dans une eau relativement calme et susceptible d’offrir toujours un bon point d’appui. Mais, actuellement, l’hélice travaille sous les façons de l’arrière du bateau, c’est-à-dire dans un milieu liquide profondément troublé, comme on l’a vu plus haut, par le passage de la coque. L’importance et le rythme des vagues soulevées par les formes de la coque se répercutent donc sur l’utilisation de l’hélice.

Dans tous les cas, si l’eau n’afflue pas librement à l’hélice, celle-ci travaille mal. Or, son travail consiste en une succion à l’avant du plan transversal dans lequel elle tourne — c’est-à-dire une succion du côté de la coque — et un refoulement liquide à l’arrière de ce plan. La forme du courant liquide ainsi créé d’avant vers l’arrière est la même que celle du courant aérien qui sort d’une hélice d’avion. Des rubans, des fils de soie, des poussières, des confetti ou de la fumée font apparaître le contour cylindrique de cette veine fluide refoulée, tandis qu’à l’avant l’air est attiré de tous côtés. En même temps, les serpentins ou les rubans s’enroulent en spirales. Sous l’eau, les expériences du professeur Flamm, de Charlottenburg, ont fait apparaître un phénomène analogue. Dans une cuve en verre, une hélice tourne électriquement, propulsant un pont roulant sur les bords de la cuve. De l’air insufflé contre l’hélice, dans l’eau refoulée, décolle d’entre eux les filets liquides et l’on voit apparaître non seulement des poches d’air contre les ailes, mais aussi une spirale d’enroulement, long serpentin d’air noyé. Au centre des oscillations de ce serpentin apparaît en blanc un long boyau d’air qui n’est autre que l’arbre de l’hélice prolongé de tout le vide qui le suit. Cette spirale d’air rappelle l’image d’un ressort en tire-bouchon qui s’aplatit plus ou moins suivant la résistance du chariot à la propulsion. Il semble que la veine liquide refoulée soit comme une colonne d’eau cylindrique, creuse en son axe, et dont le reste de la masse est constitué de filets liquides enroulés en tire-bouchon. Cette torsion de la colonne sur elle-même et la vitesse de chacune de ses particules lui donnent une certaine rigidité qui lui permet de s’enfoncer à force dans le milieu d’eau inerte qui l’environne. Le bateau s’appuie donc sur ce milieu par l’intermédiaire de cette colonne flexible comme un ressort plus ou moins comprimé.

Mais lorsque le chariot est plus résistant, l’hélice tourne presque sur place ; aussi le niveau de l’eau se creuse en entonnoir, car, la rotation étant plus rapide par rapport à l’avancement, la succion de l’hélice est plus forte. Alors, du dos des ailes, on voit l’eau se décoller. Le liquide qui doit venir combler le vide qui suit le passage de l’aile ne peut arriver à rattraper cette dernière qui fuit trop vite ; l’aile s’épaissit du vide qui la suit. Si la rotation s’accélère encore, la succion s’accroissant, la surface de l’eau continue à se creuser vers l’hélice jusqu’au moment où, brusquement, sous la pression atmosphérique, elle se crève en un tourbillon d’air qui envahit la poche du vide. Ce phénomène s’appelle la cavitation. À partir de cet instant, la poussée tombe brusquement et l’hélice ne refoule plus qu’une émulsion mousseuse d’air et d’eau, sans consistance suffisante pour servir d’appui à l’effort de propulsion. La cavitation est à l’hélice trop rapide ce qu’est le patinage à une roue d’automobile qui, tournant trop vite, brise l’adhérence qui l’attache au sol. De même que, pour maintenir cette adhérence le plus longtemps possible, la roue doit être petite de façon qu’à rotation égale la vitesse à la jante soit moindre, de même pour retarder la cavitation dans les bateaux rapides, l’hélice doit être petite. Mais, pour avoir la même efficacité, cette diminution du diamètre doit être compensée par un élargissement des ailes : ce qui donne aux hélices nautiques cette forme si différente de celle des hélices aériennes.

En définitive, la cavitation provient d’une insuffisance d’arrivée d’eau à l’hélice. Comme la coque se trouve placée sur cette arrivée, on comprend l’importance des formes fuyantes de l’arrière dans le fonctionnement du propulseur. Mais, si la coque influe sur l’hélice, le moteur exerce, lui aussi, une influence considérable puisque c’est lui qui impose à l’hélice son régime de rotation. Si ce régime est naturellement lent, la cavitation sera moins à craindre et l’utilisation meilleure que si le régime est rapide. Le moteur nautique ne peut donc pas être un moteur quelconque.

Le moteur nautique ne peut être un simple moteur d’automobile.

Le moteur nautique ne doit pas être seulement prévu pour la navigation tranquille des fleuves, mais aussi pour celle plus agitée des estuaires et des côtes. Autrement dit, le problème qui

se pose ne doit pas intéresser seulement les bâtiments de plaisance, mais aussi ceux de pêche. Dans ces conditions, le moteur doit avoir une endurance et une sécurité particulières. Dans les eaux maritimes, où il a à lutter contre une agitation constante qui, sans lui, ferait du bâtiment le jouet des flots, il doit développer sa puissance maxima d'une manière ininterrompue : c'est comme si, moteur d'automobile, il avait à gravir une côte indéfinie. La question de graissage est donc pour lui d'une importance vitale et, comme il peut avoir à subir les mouvements désordonnés et parfois violents des estuaires et du large, la circulation de l'huile doit être assurée dans n'importe quelle inclinaison du moteur.

À l'énoncé de ces conditions, le premier conducteur d'automobile reconnaîtra immédiatement que ce n'est déjà plus son moteur. Mais ce n'est pas tout. L'hélice demande, à cause de la cavitation, à ne pas tourner trop vite. Or, le régime ordinaire du moteur d'automobile est incontestablement un régime plutôt rapide, car c'est un moteur léger et la vitesse de rotation est un facteur de puissance qui n'a pas de poids. D'autre part, le moteur nautique, s'il reste peu encombrant, n'a pas besoin d'être aussi léger quand on ne recherche pas les grandes vitesses sur eau. Pouvant être plus lourd, il peut donc tourner moins vite.

Enfin, le moteur nautique doit fonctionner au milieu d'une humidité constante et surtout de l'humidité saline de la mer qui est particulièrement nocive pour tout ce qui est en aluminium. Il a, de plus, à subir des intempéries et des paquets de mer. Point de boîte de vitesses puisqu'il suffit de réaliser une marche avant, généralement en prise directe, une marche arrière avec ou sans démultiplication et un stoppage correspondant à un débrayage. Souvent même, cette marche arrière n'est pas nécessaire quand l'hélice est réversible, c'est-à-dire quand, tournant toujours dans le même sens, les ailes peuvent être commandées de façon à pivoter sur elles-mêmes, pour prendre une inclinaison symétrique par rapport au plan de rotation. Enfin, le moteur nautique n'a pas seulement à entraîner une pompe de circulation nécessaire à sa réfrigération — qui, ici, doit être assurée par l'eau de mer — mais, en outre, une pompe de cale pour évacuer l'eau qui peut accidentellement s'accumuler dans les fonds du bateau. Tous ces organes sont groupés côte à côte sous la même protection, ce qui donne au moteur nautique cette forme compacte qui le fait ressembler plutôt à un bloc de fonte sur lequel, après un long service à l'humidité, la rouille peut trouver prise sans que cela puisse nuire au bon fonctionnement du mécanisme à l'intérieur.

Mais ce qui caractérise surtout le moteur nautique, c'est qu'il peut déjà répondre à « l'angoissante question » que posait, à propos de l'essence, M. Baudry de Saunier dans le récent numéro de « L'Illustration » sur le Salon de 1926. Il y répond, non pas tant parce que l'essence est, pour lui comme pour le moteur d'automobile, un carburant coûteux où, sur les 3 francs que coûte à peu près son litre, il n'y a que 75 centimes qui sont réellement transformés en puissance motrice. Mais il y répond surtout parce que, beaucoup plus que sur la route, l'essence présente un danger d'inflammabilité du fait que le moteur peut être enfermé sous un pont où l'aération n'est pas aisée ; et du fait que l'eau ne peut l'éteindre et a, au contraire, tendance à la répandre.

Par conséquent, pour lui, la recherche d'un carburant inflammable ou s'éteignant à l'eau est très importante. Déjà on peut citer le mélange d'alcool et de naphtaline qu'une projection d'eau peut noyer et dont l'emploi économiserait, en France, le sixième environ de notre consommation en essence. On peut également citer le carburant ininflammable Makhonine qui, suivant « L'Illustration » du 9 octobre, vient d'être expérimenté avec succès à bord de chasseurs de sous-marins et d'hydravions de la marine.

Mais il y a plus. Le moteur peut, en se modifiant profondément, brûler des huiles lourdes, bon marché — qui coûtent quatre fois moins que l'essence — et difficilement inflammables. Mais, pour cela, il faut qu'il se métamorphose en « Diesel », c'est-à-dire qu'il passe du régime de l'explosion à celui de la combustion. Venu de la marine de guerre après de longs tâtonnements, acclimaté beaucoup plus facilement à la marine de commerce, le « Diesel », du nom de son inventeur, est incontestablement plus lourd, plus encombrant, moins rapide, mais d'une marche plus économique.

Au lieu de comprimer, comme dans le moteur à essence, un mélange d'air et de carburant à une pression relativement faible avant de l'allumer pour le faire exploser, dans le moteur à combustion on comprime de l'air pur, mais à une pression telle (7 à 8 fois la pression précédente) que, avec la température qui s'ensuit dans cet énorme briquet à air, le combustible liquide n'a plus besoin d'être volatil pour s'enflammer. Une injection d'huile lourde se met à brûler spontanément au fur et à mesure de son introduction dans cette pression et sans exploser, c'est-à-dire sans augmenter brusquement de pression. Cette insufflation d'huile se fait soit par air comprimé, soit par injection mécanique.

Mais une compression et une température aussi élevées exigent des organes particulièrement robustes et, par suite, très lourds, ainsi que des dispositifs de compression d'air et d'injection d'huile lourde très compliqués et, par suite, très coûteux. Aussi un tel type de moteur convient-il plutôt aux grandes puissances, que la navigation de plaisance ainsi que celle de pêche n'ont pas à utiliser. Malgré son danger, le moteur à essence, plus simple, plus rustique et plus facile à conduire, a donc été longtemps préféré jusqu'au moment où le « Diesel » a fait un pas vers lui pour devenir le « semi-Diesel », c'est-à-dire un « Diesel » où la compression d'air pur n'est plus que deux ou trois fois celle du mélange carburé dans le cylindre à explosion. Mais, moins comprimé, l'air n'est plus assez chaud pour enflammer spontanément l'huile au fur et à mesure de son injection. Il faut donc revenir à un mode d'allumage de la charge injectée. Ce mode est très simple : on ménage sur la tête du cylindre une paroi non refroidie qui, par suite, reste incandescente du fait des combustions précédentes, et cela suffit.

Une transformation aussi radicale du moteur nautique ne peut évidemment que modifier considérablement son aspect, comme le montre notre figure. Il n'apparaît guère plus encombrant, mais il est incontestablement plus lourd que le moteur à essence. Par contre, sa vitesse de rotation est moindre. Il s'adapte donc mieux à l'hélice et, comme il brûle un combustible quatre fois moins cher, il est plus économique. Aussi, quand on recherche la vitesse sur l'eau et par conséquent la légèreté des poids, le moteur à essence convient mieux. Mais si l'on préfère la marche plus lente et plus économique, c'est le semi-Diesel qui est à prendre. Seulement, étant donné les pressions et les températures plus élevées qu'il met en œuvre, son graissage doit être particulier.

ment surveillé. Pour exercer une attention active et soutenue sur ce point, pour rendre plus faciles les démontages occasionnels et sans attendre le retour au port, il faut rendre plus aisés les gestes du mécanicien, il faut donc donner autour du moteur à combustion peut-être un peu plus d'espace libre qu'autour du moteur à explosion.

Or, si le récent concours des bateaux de pêche à moteur, organisé à La Rochelle par le sous-secrétariat de la Marine marchande, a montré les progrès considérables accomplis par le semi-Diesel dans son fonctionnement, par contre il a fait ressortir l'extrême précarité de son installation dans la coque. Et cette remarque ne s'adresse pas seulement à la navigation de pêche, mais également à celle de plaisance et pour n'importe quel moteur nautique. D'une façon générale, l'emménagement et la sécurité sont encore trop défectueux ; en particulier, l'évacuation des gaz se fait contre toute règle d'hygiène.

C'est là un point important que les Salons de l'avenir s'efforceront de résoudre. Car, si le problème de la navigation maritime et fluviale doit être considéré dans son ensemble, étant donné l'interdépendance étroite du moteur, de l'hélice et de la coque, il n'en est pas moins vrai que c'est par un de ces trois éléments que la question doit être prise pour arriver à une solution logique.

Edgar de Geoffroy.

40 ans, Ingénieur d'Affaires et Gestion générale en traitements d’eaux usées et effluents industriels recherche poste responsabilités-initiatives pour Paris ou région parisienne. Écrire à revue n° 8458.

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TABLE DES ANNONCEURS

DE L’EAU ET L'INDUSTRIE

Année 1976

Les nombres portés devant les annonceurs renvoient aux pages du présent numéro.

— A —

AFNOR

AQUAFRANCE

AQUATIC

ARELAY-ITALY 77

ARMOSIG

— B —

BAYROL

BREGUET-KSB

BRUNER (CHEMVIRON)

— C —

CEBEDEAU 67

C.G.E. (Cie Générale des Eaux)

CHARLATTE

CHEMVIRON

CIFEC 80 et 98

C.S.I.P. (Chambre Syndicale des Industries de la Piscine) 77

C.I.E. (Cie Européenne de Traitement des Eaux) 7

CULLIGAN-FRANCE

— D —

DEGREMONT 2

— E —

EPAP

— F —

FILTRA 76

FILTRATION MODERNE (La)

— G —

GEC - ELLIOTT - AUTOMATION 89

GIRPI

GRAF 61

GUIDE DE L'EAU 80

GUINARD - CENTRIFUGATION 61

— H —

HAYWARD 78

HYDROCURE 78

— I —

ICI-FRANCE 98

— L —

LYONNAISE DES EAUX (SLEE) IV C

— M —

MECAVO

— N —

NARDONNET

— O —

O.D.A. (Omnium d'Assainissement) 4

ORMYLEX

— P —

PHENIX-ROUSIES 78

POMPES DELOULE

POMPES GUINARD 8

POMPES MOINEAU 3

POMPES SIHI

PONT-AMOUSSON (Sté des Fonderies de)

PROCEDES SEM 89

— R —

RESINDION (RELITE) 38

ROHM AND HASS 6

— S —

SAINT-DIZIER (Société des Fonderies de) 55

SAUR

S.C.P.A. (Sté des Potasses et de l’Azote) 78

SOCIETE FRANÇAISE DE FILTRATION

SOCIETE DES EAUX DE MARSEILLE 74

SERES

S.F.I. (S.F. International)

S.G.N. (St-Gobain Techniques Nouvelles)

SOBRET I C

SONOREM

SPRING-WATER

STRUCTURAL-FIBERS-INTERNATIONAL 78

SULZER (Cie de Constructions Mécaniques)

SVP

SWIM-EUROP

— T —

TECHNOEXPO 29

TRAILLAC II C

— V —

VANDENBROEK 49

— W —

WATERS ASSOCIATES

WILD 9