NAUTILUS 1 : LES LIMITES DE L'IMPOSSIBLE, OU LES PREMONITIONS INQUIETES D'UN SOUS-MARINIER;

JEAN CECCARELLI

Les limites de l'impossible, ou les prémonitions inquiètes d'un sous-marinier

Article publié dans la revue Neptunia, numéro 237 (2005-1)

Tranquillement à douze noeuds, en surface, Nautilus taille sa route dans une mer légèrement formée. Le capitaine Nemo effectue au sextant des relevés astronomiques crépusculaires pour établir son point et l'officier de quart vient le prévenir que le bâtiment est "disposé en tenue de veille". Ses hauteurs d'étoiles et heures d'observations bien notées, le capitaine se dirige alors vers le panneau de descente qu'il ferme soigneusement derrière lui, puis déclenche le klaxon général d'alerte "Plongée". Parvenu au poste de navigation, il confirme "immersion 1.400 mètres" et actionne le télégraphe (chadburn) pour indiquer à la machine l'allure à tenir. Le maître du central actionne les clapets des purges, l'eau s'engouffre dans les ballasts chassant vers le haut l'air qui s'en échappe en sifflant. Un petit balancement des barres de plongée en font s'extraire les ultimes bulles résiduelles. Puis les clapets des purges sont refermés et clavetés tandis que l'examen des voyants des sécurités précise que toutes les vannes de coque ont bien été serrées et qu'une ronde confirme que les passages de coque sont tous étanches. Une habile manoeuvre des barres de plongée imprime alors au submersible une pointe négative et il commence à descendre vers les abîmes.

Gravure A. de Neuville

Revenons aux caractéristiques du Nautilus détaillées par le capitaine Nemo (chapître XIII du 1er livre) : longueur 70 mètres, coque de forme oblongue et d'un diamètre de 8 mètres et dont la surface totale développée s'élève à 1012 mètres carrés (assimilable pour les calculs hydrostatiques à un cylindre long de 40 mètres et pourvu à l'AV et à l'AR de deux cônes de 15 mètres). Le déplacement en plongée est de 1500 tonnes et le coefficient de flottabilité est égal à 1/10. Ce qui suppose pour les ballasts extérieurs un volume de 150 mètres cubes. Le devis de poids précise que la coque résistante pèse 396 tonnes. Avec une densité de l'acier égale à 7,8, il est démontré par le calcul que son épaisseur s'avère bien de 50 millimètres. La coque extérieure et la quille font 62 tonnes, tandis que la machine, aménagements, approvisionnements et matériels valent au total pour 962 tonnes. Avec les consommations diverses, les variations de température, densité ou salinité des eaux traversées tout au long des 20.000 lieues du voyage ou a cause des variations du volume de coque sous l'effet de la pression hydrostatique en fonction des différentes immersions, l'officier de plongée doit habilement jouer du régleur afin de conserver au sous-marin une bonne pesée. Par ailleurs, pour conserver sa flottabilité, Nautilus ne "chasse pas d'air comprimé dans ses ballasts", mais ce sous-marin dispose d'une très puissante pompe électrique immergée pour les vider de leur eau.

La plongée du Nautilus se poursuit tranquillement, mais où doit elle s'arrêter ?
En gros, avec une épaisseur de 32 millimètres, les meilleurs HLES (aciers à haute limite élastique) procurent aux coques des sous-marins contemporains une capacité d'immersion maximale de l'ordre de 500/ 600 mètres. Schématiquement, avec des structures adaptées, on peut considérer que pour pouvoir résister au gradient de la pression hydrostatique ( + 1kg/centimètre carré par augmentation d'immersion de 10 mètres ) il faille n'augmenter l'épaisseur HLES de la coque épaisse que d'un facteur "racine carrée" de la valeur d'accroissement de cette pression hydrostatique. Ainsi Nautilus, avec 50 millimètres d'épaisseur de coque intérieure, par rapport aux 32 millimètres de celle d'un sous marin actuel, se situe donc dans une proportion de 1,5 (rapport 50/32) et équivalent à racine carrée de 2,44.
Si y correspond un facteur d'accroissement de résistance à la pression hydrostatique de 2,44 la capacité d'immersion du Nautilus se situerait à 2,44 fois celle de la performance d'un sous-marin contemporain. Par rapport à l'immersion de 600 mètres citée plus haut, théoriquement Nautilus peut resister à une pression maximale 2,44 fois plus élevée et plonger ainsi jusqu'à 1464 mètres ...

Dans ces conditions on aura compris pourquoi un sous-marinier normal "raisonnable" ne puisse pas commander au Nautilus d'immersion plus profonde. Enfin, si le capitaine Nemo avait envisagé de construire un nouvel engin "plus plongeur", mais avec le gabarit défini précédemment, il lui eut fallu prendre en compte que tout accroissement de 10 millimètres de l'épaisseur de la coque épaisse coûte une perte de flottabilité de l'ordre de 80 tonnes. Il aurait donc été impératif de reconsidérer le volume des ballasts et leur système de vidange, à moins de disposer d'une coque en titane... mais Jules Verne n'en parle pas.

JCG, le 12 février 2005.