L'EVOLUTION DES TURBINES

On en était aux balbutiements en matière de design d'hélices

pascal a écrit:

On en était aux balbutiements en matière de design d'hélices

Je m'étais fait la même remarque.  
On est en plein règne de la machinerie à vapeur (verticale) alternative en prise directe sur des hélices de grand diamètre (6 m ou plus); la vitesse de rotation maximale est de l'ordre de 125/130 tours-min, sachant qu'une diminution de la vitesse de rotation réduit d'autant les vibrations - la maladie des machines alternatives - et, qu'au tournant du siècle (+/-1900), des dispositifs de variation de pas des hélices seront étudiés et mis en place,- par exemple, sur les croiseurs HMS Drake, Good Hope & Leviathan, dans la Royal Navy - En augmentant le pas de l'hélice, on pouvait réduire la vitesse de rotation de l'hélice et, donc, de la machinerie, tout en conservant la vitesse de déplacement du bâtiment.
Le Good Hope avec un pas de 6,947 m et 126,2 tours/mn, filait 23,05 noeuds, le Léviathan, 23,25 noeuds, pas de 7,252 m, rotation 122,1 t/mn, le Drake, 23,05 noeuds, pas 7,647 m, rotation 116 tours (mais le bâtiment n'avait pu atteindre une vitesse maximale plus importante, car il avait un comportement assez "merdique" (fortes embardées et "gouvernement" (sic) non satisfaisant).
Le diamètre des hélices posait, également, des problèmes de "tirant d'eau", de même que la hauteur de la machinerie, des problèmes de construction, car, sur les navires de guerre, il fallait, impérativement qu'elle soit installée sous le pont blindé horizontal, lui-même, disposé au plus près de la ligne de flottaison (voire, même, idéalement, en dessous); sur une machinerie alternative verticale, l'arbre de transmission était directement lié aux queues de bielles des pistons, donc, dans la partie la plus basse du "bloc machine". L'emploi de machinerie à biellerie horizontale permettait de réduire ce problème de hauteur, mais cette disposition accélérait l'usure des cylindres et des pistons, en raison du porte-à-faux généré par le poids de la biellerie. En France, le croiseur-cuirassé Dupuy-de-Lome avait une machinerie  mixte (1 verticale, deux horizontales), Amiral Charner, Chanzy & Latouche-Tréville, deux machines horizontales, mais à partir du Bruix, l'installation sera, exclusivement verticale ; à ma connaissance, les navires de ligne français étaient, tous, dotés d'une machinerie verticale.

L'adoption de la turbine, dont la vitesse de rotation exigeait, désormais, un réducteur, permettra de réduire le diamètre des hélices, éliminer les vibrations (par son fonctionnement rotatif), pouvoir dépasser le plafond des 24 noeuds et sa compacité, faciliter son installation dans les fonds.

Coupe du Gaulois (machinerie alternative verticale) (plan de 1896) - 18 500 tonnes, 14 500 CV (18 noeuds), diamètre des hélices : 4,30 m



Coupe du Diderot (turbines type Parsons) (plan de 1909) - 18 235 tonnes, 22 500 CV (19,2 noeuds) diamètre des hélices : 2, 82 m

Bonjour Loïc
les premières turbines installées sur les cuirassés sont-elles à réducteurs ? ou a-t-on encore malgré tout une prise directe ?
Qu'appelle-t-on turbine à engrenages est-ce un ensemble turbine + réducteur ?
A priori -si j'ai bien compris ce que j'ai lu- les turbines à engrenages sont arrivées un peu après

pascal a écrit:

[…] Qu'appelle-t-on turbine à engrenages est-ce un ensemble turbine + réducteur ? […]

Je la comprend ainsi…

Citation :

[…] les premières turbines installées sur les cuirassés sont-elles à réducteurs ? ou a-t-on encore […] une prise directe ? […] A priori […] les turbines à engrenages sont arrivées un peu après […]

Probablement… ainsi que sur les torpilleurs… et les paquebots.

bonjour ! si mes souvenir de lecture sont bon , les premières turbine française était a prise directe !
pas de réducteur et vitesse de rotation lente ( entre 100 et 300 tours minute , se qui posé des problèmes de cavitation )  
http://www.grieme.org/musee/musee5.htm
http://www.archeosousmarine.net/steam.html
http://greec.free.fr/word/LES%20MACHINES%20A%20FEU_web.htm

pascal a écrit:

Bonjour Loïc
les premières turbines installées sur les cuirassés sont-elles à réducteurs ? ou a-t-on encore malgré tout une prise directe ?
Qu'appelle-t-on turbine à engrenages est-ce un ensemble turbine + réducteur ?
A priori -si j'ai bien compris ce que j'ai lu- les turbines à engrenages sont arrivées un peu après

Les  premières turbines étaient, obligatoirement, "à réducteur", car leur rotation était beaucoup trop élevée pour être en prise directe avec l'arbre d'hélice; les premières turbines Parsons, par exemple, tournaient à 18 000 tours/mn!
En plus, la marche AR exigeait des turbines dédiées, car elles n'acceptent pas de travailler en sens inverse - en général, les turbines de marche AR tournent à vide sur l'axe de leurs copines "Marche Avant" -, et pour la vitesse de croisière (-/= 15 noeuds), il existait, également, des turbines dédiées, car, à bas régime, elles étaient plus gourmandes qu'une machinerie alternative... donc, ces dernières tournaient à moyen-haut régime, pour être économiques, et les réducteurs faisaient le reste. Comme le nombre d'hélices est fixe, il avait bien fallu trouver un dispositif mécanique qui permettait d'exploiter ces différentes configurations. Ça ne s'était pas passé en "deux coups de cuiller à pot", il avait fallu pas mal de tâtonnements avant d'obtenir une disposition adaptée... nombre & taille des hélices, rapport de réduction, etc. Entre 1905 & 1907, les plus beaux esprits scientifiques britanniques s'écharperont allègrement à propos des qualités respectives de la machinerie alternative et de la turbine ; il y a de fortes de chances que c'était, également, le cas en France, sauf que ce genre de débat entre "experts", quand il abordait le domaine militaire, ne faisait l'objet d'aucune communication publique ... Vous pouvez, toujours, ratiociner, si çà vous chante, sur la machinerie des paquebots transatlantiques, mais vous ne touchez, surtout, pas à la Royale!

Superbe réponse de Loïc ! Connais pas de turbine à prise directe non plus, mais je ne sais pas tout, et on ne nous dit pas tout
Pour compléter le terme d'engrenage, il faut dire également qu'il s'agit d'un pignon (32 dents sur les EE et ce pour la turbine HP, attaquant une roue de 455 dents, ceci avec un système à chevrons à 20° (merci M. A. Citroën) pour éliminer la poussée résultante. La photo d'un réducteur du Maillé Brézé :

La vitesse de rotation en sortie de réducteur est de 322 t/mn à PMP sur les EE toujours...
On devrait donc dire : propulsion par turbines à vapeur avec réducteur à engrenages.
Finalement les mécanos du SG sont là car "Ils gu.....lent encore, car ils gu......lent encore !", les Pingouins aussi du reste, pas vrai Lolo. Merci les arpètes

JJMM a écrit:

Connais pas de turbine à prise directe non plus, mais je ne sais pas tout, et on ne nous dit pas tout  
On devrait donc dire : propulsion par turbines à vapeur avec réducteur à engrenages.
Finalement les mécanos du SG sont là car "Ils gu.....lent encore, car ils gu......lent encore !". Merci les arpètes

Apparemment, les Brits avaient "essayé" (ou envisagé) de travailler en direct avec le premier bâtiment à turbine, le bien-nommé Turbinia, mais ils s'étaient très vite rendus compte que c'était le rafiot qui risquait de tourner autour de l'hélice unique!

Merci Loïc !

Les puissances développées par les turbines seront telles, qu'elles amèneront à abandonner la disposition à deux hélices, type le Dévastation, par exemple, à laisser tomber très vite la solution à trois hélices (en raison de la contre-rotation contrariée), pour adopter la configuration à 4 hélices (c'est le cas du Danton, du Diderot, du Voltaire).

Loïc Charpentier a écrit:

[…] Apparemment, les Brits avaient "essayé" (ou envisagé) de travailler en direct avec le premier bâtiment à turbine, le bien-nommé Turbinia, mais ils s'étaient très vite rendus compte que c'était le rafiot qui risquait de tourner autour de l'hélice unique ! : lol!:

Mieux qu'apparemment, , le Turbinia a bien été testé, initialement, avec une seule ligne d'arbre ; mais en raison de la cavitation mise en évidence (donc d'une vitesse de rotation excessive), la LA unique a été remplacée par trois LA (et trois hélices en tandem sur chacune).
Il semble toutefois que les LA étaient toujours en prise directe, les réducteurs n'apparaissant qu'une dizaine d'années plus tard (~1905 ?).

DahliaBleue a écrit:

Loïc Charpentier a écrit:

[…] Apparemment, les Brits avaient "essayé" (ou envisagé) de travailler en direct avec le premier bâtiment à turbine, le bien-nommé Turbinia, mais ils s'étaient très vite rendus compte que c'était le rafiot qui risquait de tourner autour de l'hélice unique ! : lol!:

Mieux qu'apparemment, , le Turbinia a bien été testé, initialement, avec une seule ligne d'arbre ; mais en raison de la cavitation mise en évidence (donc d'une vitesse de rotation excessive), la LA unique a été remplacée par trois LA (et trois hélices en tandem sur chacune).
Il semble toutefois que les LA étaient toujours en prise directe, les réducteurs n'apparaissant qu'une dizaine d'années plus tard (~1905 ?).

Parce que Parsons avait travaillé directement sur la réduction de vitesse de rotation de ses turbines; après il faut s'entendre sur une réduction simple en sortie directe de turbine ou une réduction complexe étagée. De toute manière, comme je l'expliquait plus haut, les contraintes imposées par les turbines exigeaient des réducteurs à engrenages; c'était le point faible du système que brandissaient les tenants de la machinerie alternative. La marine de commerce, notamment, pour ses paquebots, avait rapidement adopté les réducteurs à engrenages, mais, du côté des marines de guerre, la démarche technique avait été plus lente car le "cahier des charges" était beaucoup plus compliqué, en raison des évolutions exigées de la part d'un bâtiment de combat.

Les Danton ont été les premiers cuirassés français dotés de turbines, les turbines étaient au nombre de 8 système Parsons à attaque directe actionnant 4 arbres porte hélices; les chambres latérales comportaient une turbine HP de marche avant et une turbine HP de marche arrière; la chambre centrale comportait une turbine HP de croisière sur l'arbre central tribord, une turbine de croisière MP sur l'arbre central bâbord,2 turbines BP montées l'une sur l'arbre tribord, l'autre sur l'arbres bâbord,la turbine qui ne travaille pas tourne dans le vide.

NIALA a écrit:

les chambres latérales comportaient une turbine HP de marche avant et une turbine HP de marche arrière; la chambre centrale comportait une turbine HP de croisière sur l'arbre central tribord, une turbine de croisière MP sur l'arbre central bâbord,2 turbines BP montées l'une sur l'arbre tribord, l'autre sur l'arbres bâbord,la turbine qui ne travaille pas tourne dans le vide.  

Bonjour,
Avec un peu de retard... Il y avait un truc qui me chagrinait - très probablement, une faute de frappe -, la turbine  de croisière "Moyenne Pression" sur l'arbre central bâbord. En fait sur le Danton, uniquement de la haute pression (HP) et de la basse pression (BP).

Ci-dessous un extrait du plan N°11 des aménagements (3ème Faux-pont) :
Sur chaque bord, une turbine HP principale +  une turbine HP (marche AR).
En position centrale, deux groupes de turbines, constitué chacun, d'une turbine de croisière HP et d'une turbine BP (marche AV & AR)

petite question, pourquoi avoir gardé le pont en bois sur les cuirassé et autres bâtiments de lignes?

deux réponses
-sur les premiers navires cuirassés du XIXe siècle les tirs s'opèrent à des distances très courtes et seul le blindage vertical est sollicité par les trajectoires tendues
-quand les distances s'allongent les trajectoires en fin de course se courbent ou commence à envisager la possibilité d'utiliser le métal pour les zones horizontales soumises aux tirs plongeants, puis ensuite on passe à l'acier à blindage (notamment après le Jutland). La protection horizontale du Hood est composée d'une succession de couches d'acier, sans que ce soit de l'acier à blindage spécialement traités ou allié.

Le bois est utilisé sur le pont principal exposé aux éléments posé au-dessus des tôles, plus facile d'entretien moins glissant ... Les parties soumises aux ragages sont métalliques.
Dans les coursives on utilise souvent le linoleum mais il n'est pas rare que ce dernier soit enlevé en zone de combat (inflammable), on allait même parfois jusqu'à gratter la peinture

pascal a écrit:

[…] Le bois est utilisé sur le pont principal exposé aux éléments posé au-dessus des tôles, plus facile d'entretien moins glissant […]

… et plus agréable à vivre…

Citation :

[…] Les parties soumises aux ragages sont métalliques. […]

C'est en effet le cas des plages de manœuvre (avant et arrière).

Citation :

[…] Dans les coursives on utilise souvent le linoleum mais il n'est pas rare que ce dernier soit enlevé en zone de combat (inflammable), on allait même parfois jusqu'à gratter la peinture

Les ponts cuirassés n'étaient tout simplement pas peints ; et entretenus par ponçage à l'aide de "moutons" (lourds et abrasifs).

adama a écrit:

petite question, pourquoi avoir gardé le pont en bois sur les cuirassé et autres bâtiments de lignes?

Outre les réponses de Pascal il ne faut pas oublier que le bois est un isolent thermique, lorsque le soleil tape en plein sur une surface métallique on a très chaud dessous! avec un pont recouvert d'une couche de bois cela devient plus supportable.

"Avec un peu de retard... Il y avait un truc qui me chagrinait - très probablement, une faute de frappe -, la turbine  de croisière "Moyenne Pression" sur l'arbre central bâbord. En fait sur le Danton, uniquement de la haute pression (HP) et de la basse pression (BP)".

Il ne s'agit pas d'une faute de frappe dans le livre Les cuirassés de 18 000 t de Robert Dumas et Gérard Prévoteaux il est bien indiqué page 29; six types de turbines à bord dont les caractéristiques sont détaillées: HP AV; HPC; MPC; BP AV; HP AR et BP AR.

Il est indiqué toujours dans la même page; en marche avant:
-admission à la MPC, évacuation aux HP AV puis aux BP AV
-admission à la HPC, évacuation à la MPC puis aux BP AV
On peut en outre admettre la vapeur aux turbines BP directement.

pascal a écrit:

deux réponses
-sur les premiers navires cuirassés du XIXe siècle les tirs s'opèrent à des distances très courtes et seul le blindage vertical est sollicité par les trajectoires tendues
-quand les distances s'allongent les trajectoires en fin de course se courbent ou commence à envisager la possibilité d'utiliser le métal pour les zones horizontales soumises aux tirs plongeants, puis ensuite on passe à l'acier à blindage (notamment après le Jutland). La protection horizontale du Hood est composée d'une succession de couches d'acier, sans que ce soit de l'acier à blindage spécialement traités ou allié.
...

En fait, on ne s'enquiquinait pas trop à blinder les ponts supérieurs. Ils servaient d'obstacles "ralentisseurs" pour les projectiles à trajectoire parabolique, en général, aux distances de combat supérieures à 10 000/12 000 m, selon l'angle d'élévation des pièces adverses ; l'obus de rupture traversait, sans "exploser", un ou deux ponts, selon la disposition du bâtiment, avant de venir percuter le pont blindé horizontal qui faisait jonction avec la ceinture cuirassée. C'est le principe du cuirassement "tout ou rien", seules, les parties névralgiques étaient blindées, pour d'évidentes raisons de poids. Ci-après les exemples de cuirassement des Großlinienschiffe classe Nassau & Helgoland, en 14-18. A date de chantier équivalente, les cuirassés allemands bénéficiaient d'un blindage plus épais que leurs contemporains britanniques.




Les 15 cm d'épaisseur du pont de bois, généralement, en teck, suffisaient pour déclencher les obus explosifs (l'autre type de munition utilisée).
Il faut bien garder à l'idée, que les dommages "superficiels" faisaient partie des risques normaux, en cas d'engagement, mais que la protection des parties névralgiques, elle, était essentielle. Un bâtiment de ligne qui rentre au port, même en piteux état, quelque soit la dépense et la durée des réparations nécessaires, reviendra moins cher que d'en construire un nouveau, surtout que le délai de construction (en incluant le délai de recette) de la quasi-totalité des cuirassés et croiseurs lourds ou de bataille est supérieur à la durée du conflit - c'étaient, avant tout, des construction de temps de paix -.

NIALA a écrit:

"Avec un peu de retard... Il y avait un truc qui me chagrinait - très probablement, une faute de frappe -, la turbine  de croisière "Moyenne Pression" sur l'arbre central bâbord. En fait sur le Danton, uniquement de la haute pression (HP) et de la basse pression (BP)".

Il ne s'agit pas d'une faute de frappe dans le livre Les cuirassés de 18 000 t de Robert Dumas et Gérard Prévoteaux il est bien indiqué page 29; six types de turbines à bord dont les caractéristiques sont détaillées: HP AV; HPC; MPC; BP AV; HP AR et BP AR.

Il est indiqué toujours dans la même page; en marche avant:
-admission à la MPC, évacuation aux HP AV puis aux BP AV
-admission à la HPC, évacuation à la MPC puis aux BP AV
On peut en outre admettre la vapeur aux turbines BP directement.

Alors, qui a raison... les plans officiels ou le bouquin ?

Je ne vois pas les auteurs inventer des turbines qui n'existent pas, et pousser le cynisme jusqu’à expliquer leur mode de fonctionnement, j'ai trouvé il y a une erreur sur le plan, il y a indiqué deux turbines de croisière HP, or celle qui est sur l'arbre central bâbord est une turbine moyenne pression, il n'y a donc qu'une seule turbine de croisière HP.

NIALA a écrit:

Je ne vois pas les auteurs inventer des turbines qui n'existent pas, et pousser le cynisme jusqu’à expliquer leur mode de fonctionnement, j'ai trouvé il y a une erreur sur le plan, il y a indiqué deux turbines de croisière HP, or celle qui est sur l'arbre central bâbord est une turbine moyenne pression, il n'y a donc qu'une seule turbine de croisière HP.

Bonjour,

J'ai essayé de potasser un peu le sujet, à l'aide des vieux grimoires et du peu de compétences dont je dispose. Les machineries alternatives fonctionnent selon le principe de la triple expansion, haute, moyenne et basse pression; lors des toutes premières applications avec des turbines, la triple expansion avait été reprise, avant que, seule, la configuration haute pression et basse pression se généralise pour leur emploi (tout au moins, au début du siècle).

Dans la configuration de la machinerie des Danton, proposée par  Dumas & Prévoteaux, la présence d'une unique turbine MP, sur l'arbre central bâbord n'est pas "logique", car, dans l'hypothèse de l'existence d'un circuit moyenne pression, on devrait trouver une configuration similaire sur l'arbre central tribord, ce qui n'est pas le cas. La présence d'une unique turbine "moyenne pression", sur une configuration symétrique à deux arbres centraux, créerait un "déséquilibre" mécanique, qui compliquerait inutilement la disposition générale de la machinerie et sa gestion.
C'est pour ces différentes raison que je penche pour une simple erreur typographique, qui aurait échappé aux auteurs lors de la relecture (çà n'a rien d'exceptionnel), les plans officiels venant, de leur côté, confirmer une disposition parfaitement symétrique par paire d'arbres :
Arbres "latéraux" bâbord & tribord : Turbine HP principale + Turbine HP Marche AR
Arbres "centraux" bâbord & tribord : Turbine HP croisière + Turbine BP Marche AV & AR

Dans le cadre des "curiosités navales", les plans (1915) du Languedoc (classe Normandie), inachevé, prévoyaient une machinerie par turbines sur les deux arbres centraux (bâbord, BP) (tribord, HP) et une machinerie alternative HP-MP-BP (à 4 cylindres, dont deux BP) sur les deux arbres latéraux.

En bavardant avec notre camarade JJMM, il s'avère que la mise en place de réducteurs sur les lignes de turbines est postérieure à la configuration en prise directe, sachant que, avec cette dernière, il avait, d'abord, fallu maitriser la vitesse de rotation des turbines, ainsi que les dimensions et le dessin des hélices - ci-dessous, un extrait de "Chaudières & machines à vapeur" - Louis Figuier &  Max de Nansouty, publié en 1909. NOTA : la mention "les cuirassés français du nouveau programme naval" se rapporte aux bâtiments de ligne classe Danton.



Croquis d'une disposition moderne aimablement fournis par JJMM

Je remarque que dans le schéma fourni par JJMM; il y a bien les trois types de turbines: HP; MP et BP+ les turbines HP de marche arrière ce qui confirme l'installation décrite par MM. Dumas et Prévoteaux pour les Danton.