Applications pratiques

Tous ceux qui voient évoluer avec une facilité apparente les gros transatlantiques se demandent non sans raison comment le pilote peut parvenir à faire mouvoir le gouvernail qui permet à une telle masse de changer de direction. Le pilote n'est pas un surhomme. Il a simplement recours aux avantages mécaniques que lui assurent les leviers et les pompes hydrauliques.

Il existe en effet plusieurs types d'appareils qui servent à mouvoir hydrauliquement le gouvernail des très gros navires.

La fig. 93 va nous aider à mieux saisir le principe général qui en assure le fonctionnement. En examinant ce croquis, on se rendra compte qu'en faisant tourner le volant de direction dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre, l'engrenage à crémaillère "g" fait mouvoir en sens opposés deux pistons. La crémaillère "r1" imprime au piston de gauche un mouvement de haut en bas, tandis que la crémaillère "r2" imprime au piston de droite un mouvement de bas en haut. Le mouvement descendant de la crémaillère "r1" permet au piston "p1" d'exercer une pression sur le fluide dont est rempli son cylindre, tandis que le mouvement ascendant de la crémaillère "r2" permet au piston "p2" d'aspirer le fluide qui se trouve au-dessous de lui dans le cylindre de droite.

Si vous suivez les deux canalisations aboutissant à chacun de ces cylindres, vous constaterez qu'elles sont raccordées au cylindre hydraulique "S", l'une des canalisations pénétrant au-dessus du piston et l'autre au-dessous. Selon la direction que prend le fluide dans le cas qui nous occupe, il est clair que le piston est poussé de haut en bas vers la pompe hydraulique "h" à laquelle il est relié par une tige. Jusqu'ici, le pilote n'a eu qu'un travail facile: il a simplement et sans effort permis au fluide de déplacer la tige de contrôle de la pompe hydraulique. A ce point, un moteur électrique se met en mouvement et se charge d'actionner la pompe elle-même.

La pompe "h" envoie sous pression de l'huile aux deux gros pistons "R1" et "R2", qui sont directement attelés à la traverse du gouvernail et permettent d'en contrôler les déplacements. Lorsque la pompe pousse le fluide dans la direction qu'indiquent les flèches du croquis, Je gouvernail est incliné vers la gauche et la proue du navire s'oriente à bâbord, c'est-à-dire vers la gauche également. La description que nous venons de donner permet de juger comment une force relativement faible appliquée à la roue par le pilote met en branle un mécanisme dont la puissance peut atteindre une force de plusieurs milliers de livres.

Ascenseurs hydrauliques

Grâce à la puissance que permet de développer une machine hydraulique, on parvient à soulever des fardeaux énormes. Le cas des vérins hydrauliques de toutes dimensions employés dans les garages illustre bien la valeur pratique de ces engins. Sur les porte-avions, on se sert également d'ascenseurs hydrauliques dont la fig. 94 décrit schématiquement le mécanisme et le fonctionnement.

Une pompe à engrenages, mue par un moteur électrique, permet de faire fonctionner ces appareils à vitesse variable. L'huile pénètre dans la pompe d'un réservoir placé en amont et elle est forcée par l'intermédiaire des canalisations jusqu'à la base de quatre gros cylindres. Les pistons qui coulissent dans chacun de ces cylindres servent à soulever la plateforme élévatrice sur laquelle reposent les avions. L'huile exerce sa poussée sur chaque pouce carré de la surface de chacun des quatre pistons. Du fait que ces pistons sont de grand diamètre, il en résulte une puissante poussée ascensionnelle. La plate-forme peut être abaissée en changeant la rotation de la pompe ou simplement ou ouvrant la soupape "1" après avoir fermé la "2", ce qui a pour résultat de soustraire la pression de dessous les pistons et d'amener l'ascenseur à descendre sous son propre poids en repoussant l'huile vers son réservoir.

Les Submersibles

Voici une autre application très intéressante des principes hydrauliques.

Entre leur enveloppe externe et leur coque, les sous-marins sont munis de plusieurs réservoirs à ballast. Ces réservoirs ont pour rôle principal de contrôler le poids total du submersible par rapport à l'eau afin qu'il puisse plonger ou remonter en surface et s'y maintenir. Lorsque ces réservoirs sont remplis d'eau, le submersible devient plus lourd et, si on incline alors les gouvernails de plongée, il descend sous la surface de la mer. Par contre, si l'on envoie dans ces réservoirs de l'air sous pression, l'eau en sera chassée et le submersible, devenant plus léger par rapport à son ambiance, prendra la direction de la surface. Ces réservoirs sont divisés en plusieurs compartiments dont la fig. 95 nous fait voir la disposition d'ensemble.

Lorsque le sous-marin est en surface et s'apprête à plonger, le commandant donne ordre de remplir les réservoirs principaux. Puis-on laisse ensuite pénétrer dans les réservoirs auxiliaires juste assez d'eau pour que le submersible manifeste |une légère tendance à flotter. En inclinant les gouvernails de plongée, il peut alors s'enfoncer sous la surface très facilement. Une fois sous l'eau, les réservoirs de poupe et de proue sont remplis de manière à bien équilibrer le sous-marin.

Comme, la plupart du temps, un sous-marin doit plonger en vitesse, les réservoirs sont agencés de manière à pouvoir être remplis très rapidement. On y parvient en ouvrant les soupapes inférieures, dites soupapes Kingston, qui se trouvent au bas des réservoirs, le long de la superstructure. En même temps que s'ouvrent ces soupapes afin d'admettre l'eau massivement dans les réservoirs, les évents du sommet laissent l'air s'échapper à la même cadence. Chaque réservoir est muni de plusieurs soupapes Kingston qui permettent à tout le submersible de plonger en moins de 60 secondes.

En plongée, les soupapes Kingston restent ouvertes et les évents sont fermés; les réservoirs sont alors remplis. Mais lorsque le commandant décide de remonter en surface, les évents étant toujours fermés, on commence par envoyer de l'air sous pression dans la partie supérieure des réservoirs. Cet air est conservé en grande quantité dans le submersible et il est dirigé vers les réservoirs à ballast directement des cylindres où on l'emmagasine à une pression d'environ 3,000 livres au pouce carré.

II va de soi que les soupapes Kingston et les évents, se trouvant situés à l'extérieur de la superstructure, ne sont pas très faciles d'accès. On a donc recours pour les actionner à plusieurs dispositifs hydrauliques mus de l'intérieur même du sous-marin. L'huile est pompée dans des canalisations qui se rendent jusqu'au mécanisme des soupapes et les font fonctionner à l'aide de pistons hydrauliques. Ce système présente une bien plus grande souplesse que tout autre agencement de leviers et d'engrenages. Les canalisations peuvent facilement contourner les obstacles et les angles tout en éliminant une foule d'organes mobiles et encombrants.

Dans la plupart des installations hydrauliques d'une certaine importance, on a recours à un dispositif très ingénieux afin de garder constamment en réserve une quantité suffisante d'huile sous pression.

La fig. 96 nous fait voir un "accumulateur" de ce genre. Il s'agit d'un gros cylindre au sommet duquel l'huile est pompée. Un piston divise ce cylindre en deux sections. En dessous du piston, l'air est comprimé à une pression de quelque 600 psi. Par ailleurs, l'huile est envoyée sous pression dans la partie supérieure du cylindre et s'y accumule. A mesure qu'augmente la pression de l'huile sur la surface supérieure du piston, celui-ci descend et comprime de plus en plus l'air vers le fond du cylindre. L'air est élastique, il peut être amené à un très petit volume par compression, mais il reprend son volume normal du moment que la pression cesse. En conservant dans un accumulateur de ce type de vastes quantités d'huile sous pression, on peut actionner à un instant d'avis de puissantes machines hydrauliques.

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