Bâtiment de navigation. Les bâtiments de navigation connus, ca nots, radeaux, paquebots, qu'ils soient à ra mes, à voiles ou à moteurs, sont des corps flottants qui ne peuvent se déplacer par rap port à l'eau qu'en communiquant en pure perte une certaine vitesse à une masse d'eau relativement considérable.
La présente invention a pour but de re médier en partie à cet inconvénient. Elle a pour objet un bâtiment de navigation, carac térisé en ce que sa charpente est portée au moins en partie par des organes flotteurs qui sont mobiles rotativement par rapport à elle, de manière que leur partie immergée puisse se mouvoir suivant la direction du mouvement du bâtiment et en sens inverse et dont la sur face extérieure présente des alvéoles à parois étanches ouvertes à l'extérieur,
pour que de l'air se comprime dans celles des alvéoles de la partie immergée qui ont un mouvement à composante verticale dirigée de haut -en bas et se détende en restituant du travail dans celles dont le mouvement a une composante dirigée :de bas en haut: Les organes flotteurs peuvent être libres de se mouvoir sous la seule action @de la résis tance que l'eau offre à l'avancement du bâti ment ou être reliés à des organes moteurs. Ils peuvent être constitués par des corps à forme générale de révolution mobiles autour de leurs axes, ceux-ci étant perpendiculaires à la direction du bâtiment.
La face des alvéoles est de préférence quadrangulaire et leurs bords perpendicu laires au mouvement peuvent être un peu en saillie sur ceux qui sont parallèles au mou vement,de manière que l'eau puisse pénétrer entre ces bords en saillie avant de comprimer l'air dans les alvéoles.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, diverses formes d'exécution du bâtiment objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2 sont des vues d'ensemble de la première, en élévation et en plan; La fig. 3 est une élévation latérale d'une deuxième forme, et les fig. 4 et 5 des vues en élévation et en plan d'une troisième; La fig. 6 est une vue à plus grande échelle, en élévation de face, partiellement en coupe, d'un -détail commun à toutes les formes d'exécution; La fig. 7 est une coupe suivant VII-VII de la fig. 6;
La fig. 8 montre le détail des fig. 6 et 7 en position de fonctionnement; la fig. 10 mon tre une variante de ce détail par une vue de face; la fig. 9 est une vue en plan du bâti ment selon la fig. 3, schématique, les parties inférieures étant découvertes; Les fig. 11, 12 et 13 montrent des va riantes par des coupes de même espèce que la fig. 7; La fig. 14 est une vue simplifiée en plan d'une quatrième forme d'exécution; La fig. 15 est une vue partielle, à échelle agrandie et en perspective, du détail montré par la fig. 6; La fig. 16 est une vue de même espèce que la fig. 8 d'une variante du même détail. Dans les fig. 1 et 2, le bâtiment a les dimensions d'un canot muni de quatre paires de rames 4.
Il comprend une charpente ou châssis 2 que supportent entièrement au- dessus de l'eau deux flotteurs rotatifs 1 qui tourillonnent dans des fourches 2., qui ter minent le châssis à ses extrémités, lequel comprend des traverses non-représentées et des bancs, ainsi qu'un plancher formant fond.
Il porte des tôles 3 qui recouvrent les flot teurs et se prolongent à l'arrière et à l'avant du bâtiment en une forme avantageuse au point de vue aérodynamique. Chaque flotteur (fig.
6 à 8) comprend un moyeu tubulaire I a, auquel sont soudées radialement des lames minces 1, régulièrement distribuées angulai- rement au nombre de vingt à soixante par exemple, de manière à former un ensemble de forme générale cylindrique contenu entre deux flasques latérales 1,1 et consolidé par des flasques médianes le. Toutes ces lames et flasques -délimitent entre elles des alvéoles à parois étanches, en forme d'étroits secteurs cylindriques, fermées du côté de l'axe et ou vertes à l'extérieur.
La fig. 7 montre le flot teur immergé dans l'eau jusqu'à la moitié de son rayon, ses dimensions étant calculées de manière qu'il déplace alors un poids d'eau égal à son propre poids augmenté de la par tie de la charge appliquée à ses tourillons. Ainsi, dans le cas de la fig. 1, le déplacement total est -de huit cents kilogrammes si le dia mètre des deux flotteurs est 1,36 mètre.
Dans le cas de la fig. 1, les rameurs 5 ne mettent pas les flotteurs en rotation direc tement, mais propulsent le bâtiment comme à l'ordinaire. Il prend ainsi une vitesse v (fig. 8); la réaction d'inertie de l'eau, agis sant au-dessous de l'axe, fait tourner le flot teur. La :composante horizontale de la vitesse circonférentielle du flotteur tend à annuler la vitesse relative horizontale de l'eau et de la périphérie des alvéoles. Pour une puissance de propulsion donnée, le flotteur prend une vitesse angulaire :de régime pour laquelle le flotteur rencontre le moins de résistance.
Quelle que soit cette vitesse de régime, il y a une dissymétrie entre les actions de .l'eau s'exerçant sur les moités antérieure et posté rieure du flotteur, qui provient de ce que le flotteur ne peut tourner qu'en chassant de l'eau vers le bas dans la partie antérieure, même si la vitesse circonférentielle absolue est double ou triple de la vitesse du bâtiment. Il s'ensuit, à l'avant, une réaction de l'eau di rigée de bas en haut, qui comprime l'air des alvéoles, lequel emmagasine ainsi de l'énergie et permet, en laissant pénétrer l'eau dans les alvéoles grâce à son élasticité,
que le mouve ment d'abaissement de l'eau extérieure aux alvéoles soit moins rapide. Le gain réalisé par cette diminution de vitesse verticale se traduit par la poussée que l'air comprimé exerce sur les tourillons en se détendant par l'arrière. De plus, aussi bien la réaction ver ticale de l'eau à l'avant que la poussée de l'air à l'arrière ont pour effet de soulever le bâ timent d'une quantité non-négligeable qui s'accroit au fur et à mesure que la vitesse augmente.
La ligne de flottaison 16 corres pondant au repos se trouve alors hors de l'eau comme montré en fig. 8, l'immersion se ré glant à la quantité pour laquelle les deux ef fets contraires dont elle dépend se compen- sent, à savoir la diminution de la réaction verticale du fait du moindre déplacement de l'eau, et l'accroissement de cette réaction du fait de l'accroissement de la vitesse de roule ment.
Dans le cas de deux flotteurs, la somme des deux sections immergées est, au repos, environ six fois plus grande que celle d'un bateau de même déplacement; mais on voit par la fig. 8 qu'elle diminue quand la vitesse croît.
Or, le roulement du flotteur annule le frottement de glissement de l'eau alors qu'il est considérable sur les flancs d'une coque allongée de bateau, et la résistance hydrody namique proprement dite diminue non seule ment proportionnellement à la section immer gée, mais aussi par le fait que l'angle d'at taque des alvéoles à leur entrée dans l'eau di minue, le point d'entrée dans l'eau se rappro chant du plan vertical contenant l'axe.
Il y a évidemment avantage à remplacer les rames par ,des manivelles ou par un mo teur actionnant .les flotteurs en rotation par des organes de transmission, comme c'est le cas dans la fig. 10 décrite ci-après. On peut alors, au moins au départ, donner aux flot teurs une vitesse circonférentielle plus grande que celle du bateau, de sorte que les bords des lames 1, ne décrivent pas une cycloïde sim ple, mais une trochoïde bouclée.
Quand le flotteur est immergé à la moitié du rayon, le bord de lame qui entre dans l'eau ou qui en sort est à<B>60'</B> du plan vertical contenant l'axe et la direction de la trochoïde à l'en trée dans l'eau est verticale aux deux points d'entrée et de sortie entre lesquels elle est in clinée vers l'arrière. On comprend que si le volume de l'eau entrenée par les lames de l'avant à l'arrière est la moitié du volume total déplacé par le flotteur, il n'y a plus au cune poussée de l'eau vers l'avant, mais seu lement une réaction à composante verticale.
Une petite quantité d'eau primitivement in cluse entre les lames comme en fïg. 7, permet d'amorcer une réaction qui tend à réaliser ces conditions, vu que la réaction elle-même est cause d'une introduction d'eau dans les al véoles.
Le volume d'eau effectivement déplacé est donc moindre à l'avant<B>de</B> l'axe qu'à l'ar rière, -de sorte que le centre de poussée et la force verticale y appliquée sont en arrière de l'axe, ce qui tend à faire tourner le flotteur dans le sens moteur, et vient en compensation du fait que la poussée radiale de .l'air -dans les alvéoles a une composante horizontale qui pousse l'axe en arrière et qui n'est pas entiè rement équilibrée par la détente de l'air à l'arrière. Enfin, toutes les actions de bas en haut soulèvent le bâtiment avec les effets déjà décrits.
Dans les deux cas de la fig. 1, @et d'une rotation imposée aux flotteurs, mais de préfé rence dans ce dernier, on peut prolonger les lames 1,, un peu en dehors des flasques, de manière à définir des palettes propulsives qui peuvent être nécessaires quand le bâti ment est fortement soulevé, et que la force de propulsion doit faire équilibre à la résistance de l'air.
De telles palettes sont représentées en fig. 11 et désignées par 1g..
Dans l'exemple représenté, les flasques elles-mêmes sont prolongées par une denture, de manière qu'elles forment des rebords sur les oôtés des faces antérieures des palettes pour augmenter l'action propulsive et aussi pour empêcher Fair de sortir des. alvéoles<B>à</B> l'instant de leur entrée dans l'eau. Cela -est représenté aussi en fig. 16.
La fig. 3 montre un paquebot de 675 tonnes dont le nombre des flotteurs a été dé terminé par la condition que le tirant d'eau soit de 1,5 mètre, donc que le diamètre des flotteurs soit 6 mètres, pour l'immersion au demi-rayon.
Ils sont distribués en quatre groupes de cinq réservant au milieu de la longueur du paquebot un espace pour l'abordage et, entre les flotteurs des deux bords opposés, un es pace rectangulaire de 6 mètres de largeur. Une charpente 8 répartit la charge entre tous les flotteurs qui sont reliés au moteur 14 par des chaînes Galle 14a, engrenant avec des roues dentées 14b portées par les tourillons 18 (fig. 6).
Dans les fig. 4 et 5, le bâtiment possède des voiles 10 portées par un mât 11. Il est monté sur des flotteurs 1 du type décrit et peut comporter une quille constituée par une lame mince non-chargée. Mais il est prévu, pour remplacer la quille, des flotteurs rou lants la, qui sont à fleur de l'eau lorsqu'il n'y a pas de poussée latérale sur les voiles et dont l'un s'immerge partiellement lorsque le bâtiment s'incline de -son côté.
Ces flotteurs la, sont supportés par des bras rigides 13 et 12 fixés à la charpente et au mât.
La fig. 9 montre une variante de la dis position des lames longitudinales délimitant les alvéoles, ces lames 1 f étant ici alternées de l'une à l'autre de deux des sections voisines que séparent les flasques le. La fig. 15 mon tre une face d'alvéole à plus grande échelle, en perspective. On voit que les borde des lames 1, et des flasques sont tranchants; les lames 1, peuvent pour cela être biseautées sur leurs deux faces, mais elles sont ici biseautées seulement sur leur face postérieure.
Les alvéoles pourraient encore être dispo- sées en nid -d'abeille, et leurs cloisons sont d'autant plus minces que leur nombre est grand. Les flasques le peuvent être plus minces que les lames 1, même quand la sec tion des alvéoles est carrée, vu que les pres sions sur leurs deux faces se font pratique ment équilibre. Les lames de division angu laire pourraient être incurvées ou inclinées comme le montrent les fig. 12 et 13 où elles sont désignée par 1i et 1h.
La fig. 14 montre une forme d'exécution dans laquelle le bâtiment -est monté sur quatre flotteurs rotatifs 21, à alvéoles, qui ont une forme générale sphérique et peuvent être re liés à un moteur par des organes dentés non- représentés.
Dans chaque cas particulier .de construc- tion, le diamètre du moyeu 1a, est déterminé d'après le tonnage, le nombre des flotteurs qui se répartissent la charge et la puissance dont on dispose qui détermine, pour un ton nage et un nombre de flotteurs donnés, l'an gle du secteur d'immersion à la vitesse-limite.
Cet angle détermine la surface de support, d'où la pression nécessaire pour soutenir le bâtiment et, par suite, le volume que doit avoir une alvéole pour jue la hauteur de l'eau qui ,doit y pénétrer pour équilibrer cette pression soit inférieure à la flèche de l'angle d'immersion.
Les proportions de la fig. 16 sont calcu lées pour le cas de la fig. 1 oii l'on a deux flotteurs pour 0,800 tonne, mais avec palettes propulsives de deux centimètres pour les flot teurs supposés moteurs. L'angle du segment immergé est de 40 , le diamètre du moyeu 62 % du diamètre pris au bord des alvéoles et l'excédent de pression sur la pression atmo sphérique est 0,0652 atmosphère. Des cloisons radiales supplémentaires 1 f subdivisent les al véoles parallèlement à l'axe à leur périphérie seulement, pour diminuer la quantité d'eau qui y pénètre librement à l'instant. de leur immersion.
Pour un bâtiment de 565 tonnes et 20 flotteurs aux mêmes conditions d'immersion, le moyeu mesure environ<B>80%</B> du diamètre et la, surpression est de 0,25 atmosphère.
Pour un bâtiment de 80.000 tonnes (maximum actuellement connu), à huit flot teurs de 40 mètres de diamètre, le moyeu mesurerait environ 93,6% de ce diamètre et la surpression ne serait que de 1,86 atmo sphère. Elle atteindrast 2,83 atmosphères dans le cas de deux flotteurs seulement, et le moyeu mesurerait le 94,4 % du diamètre.
Les palettes de la fig. 16 sont calculées pour une vitesse circonférentielle valant<B>1,15</B> fois la vitesse de translation. Les cloisons formant les alvéoles, comme le moyeu, peuvent être en tôle de fer ou d'aluminium, ou en une matière organique du genre du celluloïde ou de .la baliélite pour les petits tonnages. A par tir d'une certaine épaisseur, elles peuvent être venues de fonderie.
La grande surface métallique des alvéoles tend à faire que la compression soit iso therme, de même que la détente, mais la brièveté de ces actions tend à faire qu'elles soient au contraire adiabatiques; elles sont supposées isothermes dans les indications qui précèdent.
Les coussinets des tourillons peuvent être reliés à la charpente par des moyens élas- tiques permettant aux flotteurs de suivre le mouvement des vagues en ne le communi quant que partiellement au bâtiment et évi tant que, pair le fait de l'inertie du bâtiment, l'immersion des flotteurs se trouve brusque ment augmentée par le passage d'une vague. Ces moyens ne font pas partie de la présente invention.
Pour commander la direction du bâtiment, il suffit de le faire pencher du côté où l'on veut tourner, vu que la résistance de l'eau est fonction croissante de ,l'immersion et qu'une inclinaison fait ainsi que la résistance est plus grande d'un côté que de l'autre. Pour cela, lie bâtiment de la fig. 10 peut être muni d'une masse 19 dont le pilote peut commander le déplacement d'un bord à l'autre sur des rails 20. Il pourrait aussi bien être muni de gouvernails de profondeur d'un type connu, inversés, l'un à gauche et l'autre à droite pour faire pencher .le bâtiment. Ces moyens servent en outre à compenser l'action du vent tendant à faire pencher le bâtiment.
Enfin, les organes moteurs des flotteurs d'un bord peuvent être mus indépendamment de ceux de l'autre bord, ce qui permet que les uns soient ralentis ou accélérés, ou encore freinés par leur moteur s'il y a un moteur pour chaque côté et que, lorsque le bâtiment est arrêté, on puisse le faire tourner sur place en actionnant les deux groupes en sens inverses.
Pour les grands bâtiments, une disposition avantageuse est celle de huit flotteurs lors qu'on n'est pas limité par le tirant d'eau. Par exemple, pour 675 tonnes, on a pour le dia mètre des flotteurs 8,15 mètres, de sorte que quatre flotteurs n'occupent qu'une quaran taine de mètres sur la longueur au lieu de 60 dans l'exemple décrit. Un engin à trois ou à quatre flotteurs de 65 cm pesant avec un homme 125 kg et possédant selle et pédalier- moteur peut atteindre la vitesse d'une bicy clette.
Si le paquebot de 675 tonnes présente à l'air une surface de 200 mètres carrés, sa vi tesse peut dépasser 290 kilomètres à l'heure avec une puissance de 40.000 chevaux-vapeur selon la théorie la plus probable, la résistance au roulement devenant comparable à ce qu'elle est pour les trains sur rails et d'autres résistances étant moindres que pour ceux-ci.
Enfin, les transatlantiques pourront attein- dre 300 km/heure ou davantage, car il est bien .évident que la construction décrite est d'autant plus avantageuse que la vitesse est plus grande,
de sorte qu'il n'est pas coûteux d'accroître la puissance comme c'est lie cas avec files bateaux où il faut fila multiplier par huit pour doubler la vitesse. Le nombre des flotteurs peut atteindre soixante environ si l'on recherche les plus faibles vitesses et puis sances compatibles avec l'invention.