LE MUSEE DU GRIEME - LES TURBINES
Que reste t-il de nos épaves ?
Mise à jour 15-Avr-2009 12:17
Il m’est arrivé de plonger
sur les block-ships, positionnés dès le 6 juin 1944 devant
la plage de Saint-Laurent sur Mer (14 - Calvados), la célèbre
plage d’Omaha Beach.
J’y ai vu de superbes restes de 3 chaudières
à tubes d’eau dans moins de 20 mètres d’eau, mais pas de
moteur à vapeur type triple ou quadruple expansion. Pourquoi ? Parce
que la turbine à vapeur était employée couramment
à cette époque et même un peu avant la première
guerre mondiale avec ce type de chaudière. Le fait de connaître
cette technologie a permis d’identifier une des turbines de l’H.M.S.
HALDON
(LA COMBATTANTE)
lors de notre Expédition
en Mer du Nord/Mai 2002.
Les turbines... un peu d'histoire
En 1900, la marine marchande utilisait essentiellement la chaudière à tubes de fumées (dite chaudière écossaise) et la machine à vapeur triple expansion.
Pour la marine de guerre, on
développa la chaudière à tubes d’eau durant la même
période. Les avantages de celle-ci étaient sa montée
en température plus rapide, son niveau de pression plus élevé
et son économie en eau.
Parallèlement on mit
en place un autre type de machine de propulsion ,de construction moins
compliquée, moins lourde et moins encombrante que les machines alternatives,
en partant du principe que l’on pouvait transformer directement l’énergie
en mouvement de rotation.
Ceci n’était pas nouveau, car le mathématicien et mécanicien grec Héron d’Alexandrie ou l’Ancien (1er siècle après J.C.) avec l’éolipile, véritable turbine à réaction, avait décrit une telle machine.
En 1629, c’est un italien, Jean BRANCA qui décrit une machine où un flux de vapeur actionne une roue à ailettes.
Enfin, le suédois De LAVAL obtient par le même procédé, des vitesses de rotor de 30 000 tours par minute.
Pour transmettre la puissance
à des arbres tournant plus lentement, ce sont ZOELLY, CURTIS
et PARSONS qui mettent au point la turbine à plusieurs étages
et multi-rotors sur le même axe, mais séparés par des
couronnes d’ailettes fixes utilisant ainsi les détentes successives
de la vapeur.
Le premier navire à turbine à vapeur fût le yacht TURBINIA de Sir Charles PARSONS, qui après des problèmes de cavitation d’hélice , et un remaniement en 1893, obtient une vitesse de 34 noeuds en navigation. L’amirauté britannique s’intéressa à ce type de machine, grâce à une démonstration forcée où le yacht ridiculisa avec sa vitesse un navire de guerre venu l’intercepter à la revue navale de Spithead en 1897.
De là est né le
1er torpilleur à turbines, l’H.M.S. VIPER.
L’invention du réducteur
fit disparaître le phénomène de cavitation des hélices
et les navires de guerre puis les paquebots s’équipèrent
très vite de ce type de machine.
Les turbines... un peu de technique
Principe
Une turbine élémentaire
est constituée :
D’une roue
mobile (rotor) avec en périphérie des ailettes dont
l’ensemble constitue l’ailetage ou aubage mobile.
D’un arbre
moteur sur paliers et sur lequel est claveté la roue mobile
D’un distributeur
en forme de tuyère débouchant devant des canaux limités
par des ailettes.
D’une enveloppe
fixe (stator) entourant la roue et portant des tubulures d’arrivée
et d’évacuation de vapeur.
Ailette turbine du HMS
HALDON/LA COMBATTANTE
Retrouvée par le GRIEME - Expédition en
Mer du Nord Mai 2002
(Crédit Photo GRIEME)
Fonctionnement
La vapeur qui sort de la tuyère
(distribution) est animée d'une grande vitesse (détente),
pénètre dans l’aubage mobile et produit par impulsion un
effort sur chacune des ailettes. L’ensemble de ces efforts donne naissance
à un couple moteur qui communique au rotor un mouvement de rotation,
devenant uniforme lorsque le régime de fonctionnement est établi.
(Lorsque le débit de vapeur introduit reste constant ainsi que le
vide au condenseur et le couple résistant
Classification
2 groupes suivant le mode d’action de
la vapeur
Groupe
turbine à action ou impulsion
(Principe de la turbine
De
Laval - Ci-contre, à gauche)
La vapeur traverse le distributeur
(tuyère convergente divergente) et s’y détend complètement.
La vapeur est alors animée d’une grande vitesse et a une pression
égale à celle du milieu dans laquelle baigne la roue à
ailettes.
Les canaux limités par les ailettes dirige celle-ci, ce
qui donne l’impulsion à la roue.
Le fonctionnement est analogique
à celui d’une roue à aubes placée dans un courant
d’eau.
Seule la vitesse d’écoulement du fluide communique un mouvement
à la roue mobile.
Groupe turbine à
réaction
(Principe de la turbine Parsons)
La vapeur traverse le distributeur (couronne d’ailettes fixes formant tuyère) s’y détend une 1ère fois à une pression donnée, acquiert une certaine vitesse qui agit par action à l’entrée de l’aubage mobile. Les canaux limités par les ailettes dirige celle-ci, qui subit une nouvelle détente, donc une vitesse plus grande à la sortie qu’à l’entrée dans l’aubage mobile et produit de ce fait en quittant celui-ci, un effort de répulsion de réaction qui s’ajoute pour faire tourner le rotor dans le sens de l’impulsion et dans le sens inverse de la réaction.
Turbine à vapeur Parsons (principe)
Turbines... Comparatif en 1955
Le
poids des meilleures machines alternatives au CV
16 kg au CV
Puissance pour machines
alternatives 22 500 CV
(paquebot Kaiser-Wilhem
II)
Le
poids des turbines à engrenages au CV
8 kg au CV
Puissance par arbre avec
turbine 45 000 CV
Les turbines exigent des appareils de condensation plus importants que pour les machines alternatives.
Allez...
maintenant "au charbon"
et
à toute vapeur...
A
vous d'aller vérifier tout cela sur vos sites de plongée
!
