Utilisateur:Lblancha/SS Archimède

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Nom	Archimedes
Homonyme	Archimedes de Syracuse
Propriétaire	Ship Propeller Company
Constructeur	Henry Wimshurst (Londres)
Coût	£10,500
Lancé le	18 October 1838
Complété	1839
Voyage d'inauguration	2 Mai 1839
Destin	Carrière apparemment terminée dans le service Chili-Australie, années 1850
General characteristics
Type	Goélette à vapeur
Tonnes de charge	237
Longueur	125 ft (38 m)
Largeur	22 ft (6.7 m)
Draught ?	8–9 ft (2.4–2.7 m)
Tirant d'eau ?	13 ft (4.0 m)
Puissance installée	2 × 30 hp (22 kW), 25–30 rpm machines à vapeur verticales bicylindres Rennie, avcylindres de diamètre 37" et des courses de 3 pieds.
Propulsion	1 hélice complète, à un tour, à un seul filetage en fer fonctionnant à 130-150 tr/min, voiles auxiliaires
Voiles	Trois-mâts, gréé en goélette
Vitesse	Environ 10 mph (16 km/h) (à la vapeur)
Notes	Le premier bateau à vapeur propulsé par vis au monde

Le SS Archimedes était un bateau à vapeur construit en Grande-Bretagne en 1839. Il a été le premier navire à vapeur au monde à être propulsé avec succès par une hélice.

Le SS Archimède a eu une influence considérable sur le développement des navires, encourageant l'adoption de la propulsion à hélice par la Royal Navy, en plus de son influence sur les navires commerciaux. Elle a également eu une influence directe sur la conception d'un autre navire innovant, le SS Great Britain d' Isambard Kingdom Brunel, qui fut (lancé en 1843) le premier plus grand navire du monde à vapeur à propulsion à hélice à traverser l' océan Atlantique.

Découverte

Le principe du déplacement de l'eau avec une vis est connu depuis l'invention de la vis d'Archimède, du nom d' Archimède de Syracuse qui vécut au IIIe siècle av. Ce n'est cependant qu'au XVIIIe siècle et à l'invention de la machine à vapeur qu'un moyen pratique de fournir une puissance efficace à un système de propulsion à vis marine (hélice) est devenu disponible, mais les premières tentatives de construction d'un tel navire ont échoué.

En 1807, le premier navire à vapeur à succès commercial au monde, ' de Robert Fulton, fait ses débuts. Comme ce navire était propulsé par des roues à aubes plutôt qu'une hélice, la roue à aubes est ainsi devenue la première norme de facto pour la propulsion des navires à vapeur. L'expérimentation de la propulsion à vis s'est poursuivie. Entre 1750 et les années 1830, de nombreux brevets pour des hélices marines ont été déposés par divers inventeurs, bien que peu de ces inventions aient été poursuivies jusqu'au stade des tests, et certaines se sont révélées insatisfaisantes pour une raison ou une autre.

Ericsson et Smith

En 1835, deux inventeurs britanniques, John Ericsson et Francis Pettit Smith, ont commencé à travailler séparément sur le problème. Smith, un agriculteur de métier qui avait toujours été fasciné par la propulsion à vis, a été le premier à déposer un brevet d'hélice le 31 mai, tandis qu'Ericsson, un ingénieur suédois doué travaillant alors en Grande-Bretagne, a déposé son brevet six semaines plus tard.

Fichier:F. P. Smith's original 1836 screw propeller patent.jpg

Brevet original de Smith de 1836 pour une hélice à vis de deux tours complets. Il révisera plus tard le brevet, réduisant la longueur à un tour.

Smith a rapidement construit un petit modèle de bateau pour tester son invention, qui a d'abord été essayé sur un étang de sa ferme de Hendon, puis à la Royal Adelaide Gallery of Practical Science à Londres, où il a été vu par le secrétaire de la Marine, Sir William Barrow. Ayant obtenu le patronage d'un banquier londonien nommé Wright, Smith a ensuite construit un bateau de 30 pieds de long (9.1 m), d'une puissance de 6 ch (4.5 kW) : c'était un bateau fluvial de six tonnes appelé Francis Smith, qui était équipé d'une hélice en bois de sa propre conception. Les essais, sur le canal de Paddington, durèrent de novembre 1836 à septembre 1837. Par un accident fortuit, l'hélice en bois à deux tours fut endommagée lors d'un voyage en février 1837, et à la surprise de Smith l'hélice cassée, qui ne consistait plus qu'en un seul tour, doubla la vitesse précédente du bateau, en faisant passer la vitesse de 6.4 km/h à 13 km/h. Smith déposera par la suite un brevet révisé conformément à cette découverte accidentelle.

Pendant ce temps, Ericsson menait ses propres expériences. En 1837, il construit un bateau à vapeur de 45 pieds (13,716 m) de long propulsé par vis, nommé le Francis B. Ogden, du nom de son patron, le consul américain à Liverpool . Au cours de l'été 1837, Ericsson fit la démonstration de son bateau sur la Tamise devant des membres supérieurs de l' Amirauté britannique, dont l'arpenteur de la marine Sir William Symonds . Du fait que le bateau atteignait une vitesse de 16 km/h, comparable à celle des bateaux à aubes existants, Symonds et son entourage n'ont pas été impressionnés. L'Amirauté a maintenu l'opinion que la propulsion à vis serait inefficace en service océanique, tandis que Symonds lui-même croyait que les navires à propulsion à vis ne pouvaient pas être dirigés efficacement. Suite à ce rejet, Ericsson construisit un deuxième bateau à moteur à vis plus grand, Robert F. Stockton, et le fit embarquer en 1839 aux États-Unis, où il allait bientôt devenir célèbre en tant que concepteur du premier bateau à vis de l' US Navy, navire de guerre propulsé, USS Princeton .

Apparemment conscient du point de vue de la Marine selon lequel les hélices à vis s'avéreraient inadaptées au service en mer, Smith a décidé de prouver que cette hypothèse était fausse. En septembre 1837, il emmena son petit navire (maintenant équipé d'une hélice en fer à un seul tour) en mer, allant de Blackwall, Londres à Hythe, Kent, avec des escales à Ramsgate, Douvres et Folkestone . Sur le chemin du retour à Londres le 25, l'engin de Smith a été observé faisant des progrès dans des mers agitées par des officiers de la Royal Navy. L'intérêt de l'Amirauté pour la technologie a été ravivé et Smith a été encouragé à construire un navire de taille normale pour démontrer de manière plus concluante l'efficacité de la technologie. Il a réussi à attirer un certain nombre d'investisseurs pour fournir le capital nécessaire, dont le banquier Wright et la société d'ingénierie de J. et G. Rennie, qui ont formé ensemble une nouvelle société appelée Ship Propeller Company. Le navire proposé par la société a été initialement provisoirement nommé Propeller, mais le nom finalement adopté pour le navire était Archimède, du nom de l'inventeur grec du 3ème siècle.

Conception et construction

Ce navire Archimède a été construit à Londres en 1838 par Henry Wimshurst . Selon FP Smith lui-même, le navire a été construit en chêne anglais, mais une entrée ultérieure dans le Lloyd's Register indique que des parties de la quille au moins étaient en sapin de la Baltique . Le navire mesurait 125 pieds (38,1 m) de long, 22+1/2 pieds (22,1524 m) de large, et 237 tonnes de charge^[pas clair] . Construit selon un modèle de goélette, avec des lignes de coque classiques et une cheminée et des mâts élancés et inclinés, il était considéré par les contemporains comme un beau navire.

Machinerie

Fichier:F. P. Smith's revised 1836 screw propeller patent.jpg

Brevet révisé de 1836 de Smith. Il s'agit de la conception de l'hélice équipant à l'origine le navire Archimède .

Hélice à vis d' Archimède montée à l'arrière du navire

Smith a d'abord eu quelques difficultés à trouver des moteurs appropriés pour le navire, car la propulsion à vis présentait des défis techniques inconnus. Finalement, la principale société d'ingénierie de J. et G. Rennie a accepté de concevoir et de fournir les moteurs, et les Rennies eux-mêmes ont été persuadés de prendre un intérêt financier dans le navire et sa technologie.

Les deux moteurs fournis par les Rennies avaient chacun deux cylindres de diamètres de 37 pouces (93,98 cm) et une course de 3 pieds (0.91 m), délivrant une puissance nominale combinée d'environ 80 ch et une puissance réelle d'environ 60 ch. Les moteurs tournaient à 26 tr/min, ce qui, par engrenage, entraînait l'arbre porte-hélice à environ 140 tr/min. Les chaudières fonctionnaient à une pression de 6 psi . Les moteurs ont été installés au début de 1839, après le lancement du navire en octobre 1838.

L'engrenage a fourni quelques problèmes techniques supplémentaires. Smith a adapté les moteurs à l'hélice via des roues droites et des pignons, dont le plus grand était denté à l'aide de bois de charme (un bois blanc traditionnellement utilisé pour les engrenages dans les moulins à vent ). L'agencement des engrenages s'est avéré très bruyant et la poupe du navire était soumise à des vibrations considérables en fonctionnement. Smith prévoyait de réduire le bruit en utilisant des engrenages en spirale, mais on ne sait pas si cette modification a jamais été effectuée.

L'hélice elle-même était en tôle de fer, d'un diamètre de 5 pied et 9 pouces (1.75 m) et d'environ 5 pieds (1,524 m) de long, et se composait d'une vis complète à 360 °, d'un seul filetage et d'un seul tour conformément au brevet révisé de 1836 de Smith. Suite à l'entrée en service du navire, l'hélice subira par la suite un certain nombre de modifications, dont les plus importantes étaient une modification vers un format double filetage / demi-tour et une division de la vis à 360 ° d'origine en deux pales distinctes. L'hélice avait la particularité inhabituelle d'être entièrement rétractable afin de réduire la traînée lorsque le navire était sous voiles, une tâche qui prenait environ 15 minutes.

Historique

Archimède sous vapeur et voile en mer

Archimède a fait son voyage inaugural, de Londres à Sheerness près de l'embouchure de la Tamise, à partir du 2 mai 1839. Le 15, il a commencé son premier voyage en mer, de Gravesend à Portsmouth, qui s'est achevé à la vitesse étonnamment élevée de 10 knts (19 km/h). À Portsmouth, Archimedes a été testé avec succès contre l'un des navires les plus rapides alors en service dans l'Amirauté, HMRC (Vulcan), en présence de certains hauts responsables de la Marine, impressionnés par la performance d'Archimède .

Pannes et refonte de l'hélice

Après ce premier essai, Archimède entreprit un voyage de retour à Londres, mais pendant le transit, la chaudière du navire - qui manquait de jauge ou de soupape de sécurité - explosa, tuant le deuxième ingénieur et en brûlant plusieurs autres. Le navire a ensuite été désarmé pendant cinq mois pour des réparations au chantier naval de Wimshurst.

À la reprise du service, Smith a reçu une invitation du gouvernement néerlandais à amener le navire aux Pays-Bas pour une démonstration, qu'il a acceptée. Lors du voyage vers le Texel cependant, Archimède cassa son vilebrequin et fut contraint de retourner en Angleterre pour d'autres réparations, qui à cette occasion furent effectuées par la firme Miller, Ravenhill & Co. C'est lors de ce radoub que l'hélice complète d'origine, l'hélice à un tour et à un seul filetage a été remplacée par une hélice à double filetage et à demi-tour avec deux pales distinctes. La nouvelle hélice avait l'avantage de réduire considérablement les vibrations du navire à la poupe.

Essais de Douvres

Suite à ces réparations, l'Amirauté britannique s'est arrangée avec Smith pour entreprendre une nouvelle série d' essais pour Archimède à Douvres . Le capitaine Edward Chappell, RN, a été nommé par l'Amirauté pour superviser les procès et rédiger un rapport. D'avril à mai 1840, Archimède a été testé contre les navires courriers de Douvres- Calais, les bateaux à aubes Ariel, Beaver, Swallow et Widgeon .

Le plus révélateur de ces compétitions était contre Widgeon, qui était non seulement le plus rapide des navires courrier, mais aussi le navire le plus proche en taille et en puissance d' Archimède . Widgeon s'est avéré être légèrement plus rapide qu'Archimède dans les mers calmes, mais Chappell a conclu que comme ce dernier avait un rapport puissance / poids inférieur, l'hélice à vis comme moyen de propulsion s'était avérée "égale, sinon supérieure, à celle de roue à aubes ordinaire." Cette constatation était plus décisive qu'il n'y paraît, car d'un point de vue naval, la propulsion à vis n'avait qu'à prouver qu'elle était à peu près égale en efficacité à la propulsion à roue à aubes, car les roues à aubes avaient des lacunes bien connues dans l'utilisation militaire. Celles-ci comprenaient l'exposition de la roue à aubes et de ses moteurs aux tirs ennemis, ainsi que la réduction de l'espace disponible pour le placement de canons qui empiétaient sur la puissance de feu latérale d'un navire de guerre. Le rapport de Chappell conduira plus tard à l'adoption de la propulsion à vis par la Marine (voir la section Héritage ci-dessous).

Circumnavigation de la Grande-Bretagne et autres voyages

Avec la conclusion des compétitions de Douvres, Archimède fut mis à la disposition du capitaine Chappell pour une circumnavigation de la Grande-Bretagne, qui eut lieu en juillet 1840. Ce voyage a été l'occasion non seulement d'effectuer d'autres tests, mais aussi de permettre l'inspection de la technologie par les armateurs, les ingénieurs et les scientifiques dans les ports de tout le pays. Archimède a terminé les 2006 miles (3228 km) de voyage à une vitesse moyenne supérieure à 7 miles par heure (11 km/h) et une vitesse maximale dans des conditions idéales de 10.9 miles par heure (17.5 km/h).

Avec l'achèvement de ce voyage, Archimède a fait un trajet de Plymouth à Porto au Portugal avec un temps record de 68 heures et demie. Le navire a ensuite effectué d'autres voyages à Anvers, à Amsterdam via le canal de la Hollande du Nord et dans divers autres ports du continent, suscitant partout l'intérêt pour la nouvelle méthode de propulsion.

Prêt à Brunel

SS Great Britain à quai à Bristol . Le navire était équipé d'une hélice à vis basée sur des essais avec Archimède .

Au retour d' Archimède en Angleterre, Smith accepta de prêter Archimède pendant plusieurs mois à la Great Western Steamship Company, qui était en train de construire le plus grand navire à vapeur du monde, SS Great Britain. L'ingénieur principal de Great Western, Isambard Kingdom Brunel, a profité du prêt pour tester Archimède avec une variété d'hélices différentes dans le but de trouver la conception la plus efficace, qui a finalement été déterminée comme étant un nouveau modèle à quatre pales soumis par Smith.

Les expériences de Brunel l'ont amené à recommander à ses employeurs l'adoption de la propulsion à vis pour la Grande-Bretagne . Les avantages de la propulsion à vis listés par Brunel peuvent être résumés comme suit :

• Les machines à propulsion à vis étaient plus légères, améliorant ainsi l'économie de carburant;
• Les machines de propulsion à vis pourraient être maintenues plus bas dans la coque, réduisant le centre de gravité du navire et le rendant plus stable par mer agitée;
• En prenant moins de place, les moteurs à hélice permettraient de transporter plus de marchandises;
• L'élimination des roues à aubes encombrantes réduirait la résistance dans l'eau et permettrait également au navire de manœuvrer plus facilement dans les voies navigables confinées;
• La profondeur d'une roue à aubes change constamment, en fonction de la cargaison du navire et du mouvement des vagues, tandis qu'une hélice reste entièrement immergée et à pleine efficacité à tout moment;
• Les machines à propulsion à vis étaient moins chères.

Grâce à ces arguments, Brunel réussit en décembre 1840 à persuader la Great Western Steamship Company d'adopter la propulsion à vis pour la Grande-Bretagne, faisant ainsi d'elle le premier vapeur transatlantique à propulsion à vis au monde. Au lieu d'utiliser la conception éprouvée de Smith, cependant, Brunel a décidé plus tard d'installer une hélice "moulin à vent" à six pales conçue par lui-même. La conception de Brunel s'est avérée défectueuse et a été rapidement remplacée par la conception originale.

Carrière ultérieure

Smith et ses collègues investisseurs avaient initialement espéré vendre Archimedes à la Royal Navy, mais lorsque cela ne s'est pas produit, la Ship Propeller Company a vendu le navire en service commercial. La société, dont on estime qu'elle a perdu un total d'environ 50 000 £ sur l'entreprise d'Archimède, a ensuite été liquidée.

La carrière ultérieure d' Archimède est sommaire. Le navire s'est échoué à Beachy Head en 1840. En 1845, il disparut du Lloyd's Register, mais réapparut en 1847 suite à une refonte . Ses moteurs et ses machines ont été retirés à une date non précisée à Sunderland, après quoi il a continué à servir de voilier. En 1850, il a été certifiée comme appartenant à l'Elbe & Humber Steam Navigation Company, faisant du commerce entre Hambourg et Hull . En 1852, ses voiles et son gréement ont été renouvelés, mais il a de nouveau disparu du registre un an ou deux plus tard. Au début de novembre 1852, un incendie se déclare dans sa cale arrière lors d'un voyage de Hull à Hambourg . Il est arrivée à Hambourg le 9 novembre avec la cale arrière inondée. Il aurait mis fin à sa carrière dans les années 1850, en service entre le Chili et l'Australie. Une goélette de ce nom fait naufrage le 27 janvier 1857 dans les Tuamotu, alors qu'elle navigue entre Valparaiso et Melbourne .

Héritage

Bien que l'adoption de l'hélice à vis ait été une fatalité historique compte tenu des travaux de John Ericsson et d'autres, Archimède a considérablement accéléré l'acceptation de la technologie. Les essais de Douvres, menés en avril-mai 1840, persuadèrent la Royal Navy de construire un sloop de guerre à vapeur de 900 tonnes, HMS Rattler, qui a été testé de 1843 à 1845 contre le HMS Alecto, un navire jumeau équipé d'une propulsion à palettes. À la suite de ces essais, la Marine a adopté l'hélice à vis comme méthode de propulsion préférée. En 1855, 174 navires de la Royal Navy avaient été équipés d'une propulsion à vis, dont 52 navires de ligne, 23 frégates, 17 corvettes, 55 sloops et divers autres navires.

Certains marchands adoptent aussi rapidement la propulsion à vis. En 1840, Wimshurst construit un deuxième navire à hélices, le Novelty de 300 tonnes, le premier cargo à propulsion à vis et le premier à effectuer un voyage commercial. En 1841, un petit paquebot équipé de l'hélice brevetée de Smith, Princess Royal, a été construit dans le nord de l'Angleterre, et en 1842, plusieurs autres navires à propulsion par vis ont été construits ou lancés en Grande-Bretagne, y compris Bedlington, construit à South Shields, Bee, lancé à Chatham, et le plus grand navire construit à cette date en Irlande, Great Northern, lancé à Derry . À partir de ce moment, les navires marchands à propulsion par vis se sont rapidement multipliés. Au moment où la Cunard Line a construit le bateau à aubes Persia pour le service transatlantique en 1856, la roue à aubes devenait déjà un anachronisme.

Bien que l'Archimède de Smith ait joué un rôle important dans l'introduction de la propulsion à vis, Smith lui-même n'a perdu que de l'argent dans l'entreprise et a été contraint de retourner à l'agriculture. Cependant, il sera plus tard reconnu pour sa contribution. En 1855, il faisait partie des cinq inventeurs récompensés chacun par la Chambre des communes de 4 000 £ pour l'invention de l'hélice marine. En 1858, un groupe de clients organisa un dîner de témoignage au cours duquel il reçut un plateau en argent, une cruche de bordeaux et une souscription, d'une valeur totale de 2 678 £. En 1860, Smith est nommé conservateur du Patent Office Museum de South Kensington et, en 1871, il reçoit le titre de chevalier .

Les références

Livres

• N. P. Burgh, A Practical Treatise on Modern Screw Propulsion, London, E. and F. N. Spon, 1869, 11 (lire en ligne)
• John Bourne, A Treatise on the Screw Propeller With Various Suggestions For Improvement, London, Longman, Brown, Green & Longmans, 1852
• John Fincham, A History of Naval Architecture: To Which Is Prefixed, an Introductory Dissertation on the Application of Mathematical Science to the Art of Naval Construction, London, Whittaker & Co., 1851 (lire en ligne)
• Stephen Fox, Transatlantic: Samuel Cunard, Isambard Brunel, and the Great Atlantic Steamships, HarperCollins, 2003 (ISBN 978-0-06-019595-3, lire en ligne)
• John Esqu Herapath, The Railway Magazine and Steam Navigation Journal, vol. VI, London, James Wylde, 1839
• Arnold Kludas, Record Breakers of the North Atlantic: Blue Riband Liners 1838–1852, Brassey's Inc., 2000 (ISBN 1-57488-328-3)
• David Macaulay et Neil Ardley, The New Way Things Work, Houghton Mifflin Books for Children, 1998, 378 (ISBN 978-0-395-93847-8, lire en ligne)
• Robert MacFarlane, History of Propellers and Steam Navigation, New York, George P. Putnam, 1851 (lire en ligne)
• How It Works: Science and Technology, vol. 10, Marshall Cavendish Corporation, 2002, 1335 p. (ISBN 978-0-7614-7314-5)
• H. Parker et Frank C. Bowen, Mail and Passenger Steamships of the Nineteenth Century, London, England, Marston & Co., 1928, p. 14
• George Henry Preble, A Chronological History of the Origin and Development of Steam Navigation, Philadelphia, L. R. Hamersly & Co., 1883 (lire en ligne)
• George C. Schaeffer et Egbert Hedge, American Railroad Journal and Mechanics' Magazine, vol. XI, New York, Schaeffer and Hedge, 1840
• Edgar C. Smith, A Short history of Naval and Marine Engineering, Babcock & Wilcox Ltd., 1905
• John Timbs, Wonderful Inventions: From the Mariner's Compass to the Electric Telegraph Cable, London and New York, George Routledge & Sons, 1868 (lire en ligne)

Journaux

• , The Mechanics' Magazine, and Journal of Engineering, Agricultural Machinery, Manufactures, and Shipbuilding, London, Robertson Brooman and Co., vol. VI, n^o July–December 1861,

Liens externes

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