Un peu de technique … simplifiée
(Afin de mieux comprendre les termes techniques employés sur le site)
Source :
« Notre histoire de la construction navale à La Ciotat, des origines à 2010. »
Association Joseph Edouard Vence, Gaston Neulet et un groupe d’anciens des chantiers.
La machine à vapeur :
La machine à vapeur est un moteur à combustion externe. La production d’énergie se fait dans un élément séparé : la chaudière.
Le principe général de fonctionnement de la machine double effet de Watt est le suivant : La vapeur pénètre dans le cylindre et exerce sa force alternativement sur les deux faces du piston. En montant et en descendant, le piston actionne un balancier. Le mouvement linéaire du balancier se transforme en mouvement de rotation grâce à un jeu de bielle-manivelle. Ce mouvement de rotation sert à entrainer des courroies de transmission pour des équipements industriels tels que les roues d’une locomotive ou comme l’arbre moteur d’un navire à hélice. Une fois que la vapeur a joué son rôle sur le piston, il est nécessaire de la faire disparaitre du cylindre. Elle est donc évacuée vers le condenseur, un récipient où de l’eau froide est injectée.
En 1807, le mécanicien londonien Henry Maudslay supprime l’encombrant système du balancier. Il est remplacé par un jeu de bielle-manivelle qui relie directement la tige du piston du cylindre à l’arbre de transmission.
En 1803, Arthur Woolf met au point le système de la double expansion (ou système compound) en utilisant le principe de la détente fractionnée de la vapeur. Cette machine connait un fort développement dès 1860.
Dans le moteur de Woolf, la vapeur agit d'abord à haute pression dans le petit cylindre (B) puis elle agit par expansion jusqu'à une basse pression dans le grand cylindre (A)
Source de l’image : https://fr.wikipedia.org/wiki/Arthur_Woolf
La machine Woolf est dotée de 2 cylindres : un petit dit « à haute pression » et un grand dit « à basse pression ». Le travail de l’appareil se fait en 2 temps. La vapeur à haute pression pousse le piston vers le bas en arrivant dans la partie haute du petit cylindre. La poussée envoie la vapeur qui est située dans la partie basse se détendre dans le grand cylindre. Lorsque les pistons des deux cylindres ont fini leur course, un nouveau temps moteur s’engage.
Ces systèmes ont connu de très nombreux perfectionnements : la double expansion, à la suite de l’augmentation de la pression de vapeur des chaudières, a débouché sur la triple voire la quadruple expansion.
A partir de 1865, avec l’emploi de l’expansion multiple, la machine à pilon se généralise
Les premiers bateaux à vapeur avaient de gros inconvénients par rapport aux voiliers :
Ils étaient très gourmands en combustible. Ils devaient à chaque escale disposer d’un dépôt de charbon.
La machine et la soute occupaient une place considérable et représentaient aussi un poids très important.
Pour toutes ces raisons, la propulsion à vapeur était réservée à des navires particuliers : paquebots, navires de guerre, remorqueurs portuaires, coches d’eau sur les rivières européennes et les vapeurs du Mississipi.
Avec les améliorations techniques la consommation de charbon va aller en diminuant, ainsi que l’encombrement et le poids des machines.
Les roues à aubes :
Elles sont le moyen de propulsion entrainé par les machines à vapeur. Leur conception imite les roues de moulins à eau et elles sont constituées à l’origine d’éléments de rames ou pagaies. Par la suite elles ont disposé de pales fixes ou articulées, pour rendre leur travail moteur plus efficace, lorsqu’elles sont immergées.
Roue à aubes d’un vapeur Pour les navires de haute mer, elles sont disposées de part et d’autre de la coque. Ce dispositif reste toutefois fragile, étant exposé aux lames des tempêtes et au risque de déjaugeage (changement de régime de l'avancement d'un objet dans l'eau). En outre son rendement est fonction de l’immersion des aubes ce qui est peu compatible avec un tirant d'eau variable. Enfin la navigation mixte, voile et aubes, ne peut être envisagée simultanément.
Maquette du « Clermont » de Robert Fulton, créateur du bateau à vapeur
Les hélices :
Connues depuis l’antiquité, elles vont beaucoup évoluer. De la spire complète, en passant par les pales multiples, leurs performances vont aller grandissant, en diminuant notablement la consommation de charbon et en réduisant la taille des machines. Les armateurs vont avoir des espaces de cargaison plus vastes. Le Bonaparte fut le premier navire à hélice construit par les chantiers Benet à La Ciotat en 1847.
Commencée en 1845, la construction de « Bonaparte » s’achève en janvier 1847 par une totale réussite. Les premiers essais donnent d’excellents résultats. Les appareils à balancier consommaient 2,5 à 3 kg de charbon par cheval vapeur et par heure. Le chiffre tombe aux alentours de 1,8 avec la propulsion par hélice.
La marine marchande retire de ce nouveau système de navigation des avantages importants : les liaisons maritimes deviennent moins contraignantes et moins coûteuse car l’utilisation d’une hélice réduit de manière importante la consommation des machines, évite la multiplication des escales pour charger du charbon et libère de la place dans les cales pour la marchandise.
Le nouveau système de propulsion apporte également un avantage prépondérant pour la marine militaire. Placée sous la ligne de flottaison contrairement aux roues à aubes, l’hélice n’est pas accessible aux tirs de canons…
