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HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE, TECHNOLOGIE, OBJETS AUTOUR DE NOUS
Navire à moteur. Histoire de l'invention et de la production
Annuaire / L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent Un bateau à moteur est un concept général qui décrit une classe de navires automoteurs dont la centrale électrique du navire (SPU) est basée sur un moteur qui convertit l'énergie de combustion du carburant en énergie mécanique, mais n'est pas un bateau à vapeur. Dans la grande majorité des cas, un moteur diesel est utilisé dans la centrale électrique du navire. Les navires dont le système de propulsion est entraîné par une turbine à vapeur ou une turbine à gaz sont également généralement classés comme navires à moteur, d'autant plus que le système de propulsion de ces navires comprend souvent des moteurs diesel. Ainsi, presque tous les navires automoteurs modernes sont des navires à moteur, à l'exception des navires à propulsion nucléaire, des voiliers et des navires utilisant d'autres sources d'énergie.
Au début du XXe siècle, des changements importants ont eu lieu dans la construction navale - les bateaux à vapeur, largement utilisés depuis cent ans sur toutes les voies de transport par eau, ont été remplacés par des navires à moteur diesel plus avancés. Le début de cette révolution importante a été posé en Russie - c'est ici que le premier moteur diesel marin inversé a été créé et que les premiers navires à moteur et sous-marins au monde ont été construits. Tous ces développements ont été initiés par l'une des plus grandes entreprises russes, le Nobel Brothers Partnership. Les Nobel ont été parmi les premiers à apprécier l'importance de l'invention de Rudolf Diesel. Dès qu'il y a eu des rapports sur son moteur, Emmanuel Nobel a entamé des négociations pour acheter une licence. La principale chose qui a soudoyé Nobel dans le nouveau moteur était qu'il pouvait fonctionner au carburant lourd. En 1898, après avoir payé une somme énorme pour cette époque (environ 500 20 roubles), Nobel reçut des dessins d'un moteur diesel de XNUMX chevaux. Après leur étude approfondie à l'usine de Saint-Pétersbourg de la société, de nombreuses pièces de moteur ont été modifiées à la fois pour des raisons de conception et, principalement, parce qu'il a été décidé de faire fonctionner le premier moteur à l'huile et non au kérosène. Les difficultés d'utilisation du carburant pétrolier n'étaient encore surmontées nulle part dans le monde à cette époque. Le premier moteur diesel à huile au monde a été lancé en 1899. Il développe 25 ch. et a dépensé environ un quart de kilogramme d'huile pour 1 ch par heure. Ce fut un succès important, mais le rêve chéri de Nobel était l'utilisation du diesel comme moteur de bateau. À cette époque, le scepticisme à l'égard des diesels était encore répandu parmi de nombreux ingénieurs. La plupart pensaient que ces moteurs ne convenaient pas comme source d'énergie pour le mouvement des navires. Les raisons en étaient assez bonnes. Premièrement, les moteurs diesel n'avaient pas de marche arrière (marche arrière) et, installés sur un navire, ne pouvaient faire tourner l'hélice que dans un sens. Deuxièmement, il était impossible de démarrer les premiers moteurs diesel à certaines positions extrêmes du piston. Troisièmement, le fonctionnement des moteurs diesel était difficile à régler - il était difficile de modifier leur mode de fonctionnement, par exemple pour réduire ou augmenter la vitesse de l'arbre, augmentant ou diminuant ainsi la vitesse du navire. Ces défauts, qui n'étaient pas d'une grande importance pour une installation fixe et la petite taille d'un moteur diesel fonctionnant à charge constante, étaient un défaut très important pour un moteur de transport. La machine à vapeur, qui était largement utilisée à cette époque, avait un avantage sur un moteur diesel dans ce sens - la marche arrière, la modification de la vitesse de l'arbre et le démarrage à partir de n'importe quelle position étaient réalisés sans aucune difficulté. Dans ce cas, semble-t-il, cela valait-il vraiment la peine de jouer avec le diesel? Il s'avère que cela en valait la peine - des calculs élémentaires en ont convaincu Nobel. Le grand avantage d'un moteur diesel réside dans son rendement élevé et, par conséquent, dans son économie. Comme les moteurs diesel nécessitaient quatre fois moins de carburant que les moteurs à vapeur de même puissance, il était facile d'imaginer quelles grandes perspectives une telle réduction du poids de la consommation de carburant ouvrait pour la navigation, tant commerciale que surtout navale. En comparant un navire à vapeur ordinaire avec un navire thermique conçu pour la même autonomie, il était facile de calculer que le second d'entre eux, équipé d'un moteur diesel, serait capable d'embarquer une alimentation en carburant quatre fois plus faible, augmentant ainsi sa capacite de transport. Au contraire, si la même quantité de carburant est consommée par les deux, alors, évidemment, le navire pourra parcourir quatre fois la distance du vapeur. Bien sûr, pour une autonomie courte, la différence entre les deux types de navires n'était pas si grande, mais avec une augmentation de l'autonomie, la différence entre un bateau à moteur et un bateau à vapeur augmentait exceptionnellement. Lors d'un voyage de 10 1000 miles avec une capacité de charge de XNUMX XNUMX tonnes, le bateau à vapeur pouvait en fait transporter deux fois plus de marchandises que le même bateau à vapeur. Pour les conditions de navigation russe, cela revêtait une importance considérable, car il devenait possible, sans avoir recours au chargement de carburant supplémentaire en cours de route, de parcourir une plus grande distance avec sa propre réserve. Il y avait aussi d'autres avantages importants. Par exemple, le navire était chargé de pétrole en vrac, tandis que le charbon devait être chargé manuellement. Certes, la non-rentabilité du bateau à vapeur était compensée par le bon marché du charbon, mais pour Nobel, l'un des plus grands magnats du pétrole de l'époque, cet aspect n'avait pas une importance significative. Malgré toutes les difficultés, Nobel a ordonné à ses ingénieurs de commencer à concevoir le premier navire. Pour que le nouveau navire puisse manœuvrer, il ordonna que le moteur diesel ne soit pas relié directement à l'arbre porte-hélice, mais via une transmission permettant de modifier à la fois le sens de rotation de l'hélice et son nombre de tours. En 1903, trois moteurs diesel de 120 ch sont installés sur la barge citerne Vandal, fabriquée à l'usine de Sormovo et amenée à Saint-Pétersbourg. Avec ces moteurs diesel, trois générateurs électriques fonctionnaient, générant du courant pour trois moteurs électriques qui faisaient tourner les hélices. En commutant les enroulements sur le Vandal, il était possible de changer le mode et le sens de rotation. Les tests du nouveau navire ont donné des résultats encourageants, mais en général, un tel système d'entraînement pouvait difficilement être considéré comme un succès et présentait de nombreux inconvénients - tout d'abord, il était coûteux et peu économique en termes de coûts énergétiques.
La même année, Nobel a acheté une licence pour le système de propulsion Del Proposto, qui a permis d'utiliser plus économiquement le diesel comme moteur de navire. Le principe de son fonctionnement était qu'en marche avant, le moteur diesel était directement relié à l'hélice et la transmission électrique n'était utilisée que pour la marche arrière et les manœuvres. Cela a considérablement réduit les pertes d'énergie, car la plupart du temps, les vis recevaient une rotation directement du moteur diesel, et la pleine puissance n'était pas nécessaire pour les manœuvres et les marches arrière. En 1904, le pétrolier Sarmat est équipé de ce système. Il était équipé de deux moteurs diesel de 180 ch. et deux groupes électrogènes. Chaque moteur diesel était connecté à un générateur électrique, puis via un couplage avec une hélice, sur lequel se trouvait un moteur électrique. Pendant la course avant, le moteur diesel fonctionnait directement sur la vis, et le générateur et le moteur électrique tournaient, ne donnant ni ne recevant de courant, comme des volants d'inertie. Lors de l'inversion, le moteur a commencé à fonctionner sur un générateur électrique, qui envoyait du courant au moteur électrique et faisait tourner l'hélice en sens inverse.
Les résultats des tout premiers voyages du Sarmat ont montré tous les avantages des installations diesel sur les navires. Le coût du pétrole par rapport au même type de bateaux à vapeur (qui fonctionnaient au pétrole et non au charbon) s'est avéré cinq fois moins élevé. Dans le même temps, les manœuvres et le contrôle ne se sont pas du tout détériorés. Des rapports ont été publiés sur les tests techniques du navire, et pas seulement en Russie - le Sarmat est devenu une célébrité. Cependant, l'absence de marche arrière empêchait toujours la large diffusion des bateaux à moteur. Ce n'est qu'en 1908 que la recherche à long terme a abouti à la création d'un moteur inversé. Comme déjà indiqué, dans un moteur inversé, il était nécessaire d'avoir, d'une part, un mécanisme qui commute les organes de distribution avant et arrière, en mettant l'un en action et en éteignant simultanément les autres, et, d'autre part, un dispositif pour démarrer le moteur dans n'importe quel position de l'arbre du vilebrequin. De ces deux éléments de la marche arrière, le premier, c'est-à-dire le mécanisme de réorganisation de la distribution, a été créé assez facilement: deux systèmes à cames ont été placés sur l'arbre à cames (voir la description du dispositif diesel ci-dessus) - un pour la marche avant et le autre pour l'inverse. En déplaçant l'ensemble du système dans une direction, le moteur a reçu une distribution pour la course avant, en se déplaçant dans la direction opposée - pour l'arrière. L'inversion du moteur (passage de "pleine marche avant" à "pleine marche arrière") a pris 10 à 12 secondes. Le dispositif de lancement, au contraire, était la tâche principale et la plus difficile, mais elle a également été résolue avec beaucoup de succès par les ingénieurs russes de l'usine Nobel. Certes, ces moteurs diesel n'étaient pas faits pour le navire, mais pour le sous-marin Lamprey lancé en 1908, qui devint ainsi le premier sous-marin diesel au monde. Les moteurs diesel du "Lamprey" étaient à trois cylindres. Le problème de la sortie de la course morte a été résolu comme suit: la transition du fonctionnement du système avec de l'air au travail avec de l'huile ne s'est pas produite immédiatement, mais progressivement - au début, tous les cylindres fonctionnaient avec de l'air, puis un est passé à l'huile, après avoir donné une course de travail, le deuxième cylindre a été transféré à l'huile et ainsi de suite. La synchronisation et la séquence des éclairs dans le cylindre ont fait sortir le vilebrequin de toute position. Dans le même temps, le contrôle de la vitesse a été réalisé en réduisant et en augmentant l'alimentation en huile. Ainsi, tous les problèmes de création d'un moteur diesel marin ont été résolus. Le deuxième moteur inversé a été installé sur le sous-marin Akula, puis Nobel a commencé à en équiper ses pétroliers.
Après des tests réussis en Russie, les moteurs diesel en tant que moteurs de navires ont commencé à être introduits dans le monde entier. Au début, les moteurs diesel n'étaient installés que sur de petits navires, mais dans la deuxième décennie du 1911e siècle, un tournant s'est produit dans la construction navale. En 1912 et 1912, les chantiers navals d'Allemagne et d'Angleterre ont commencé à construire plusieurs grands navires. En 3200, le premier cargo-passager Zeelandia, d'un déplacement de 7400 tonnes et d'une capacité de charge de 160 tonnes, sort des stocks au Danemark.Le monde entier suit son premier voyage de Copenhague à Londres. On calcula bientôt que l'exploitation du Zeelandia permettrait d'économiser XNUMX XNUMX marks par an par rapport aux navires de la même classe. Cela décida du sort du nouveau mode de transport. Auteur : Ryzhov K.V.
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