‹ Chaudières marines: cours de machines à vapeur professé à l'École dChapitre 55 sur 80 · t»,00 12 ,97 98 ,97 4 ,95 4662 ch · texte numérisé non relu

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La plus grande puissance développée pendant un parcours, sur le Coureur a été de 241 chevaux par mètre carré de grilles, avec une combustion de 341 kilogrammes et une consommation de 1*^,41 par cheval. Au tirage naturel, le Coureur dépense 0*^,7 seulement de charbon par cheval. Sur les torpilleurs 164, 165, 166, on a limité la combustion à 250 kilogrammes, mais sans indice qu'il y eut danger à pousser les feux davantage.

En 1892, M. Thornycroft a imaginé pour ses chaudières une disposition nouvelle, destinée à faciliter leur groupement sur les bâtiments à plusieurs chaudières. Il en a fait les premières applications sur deux petits croiseurs danois le Cctscr de 1.280 tonneaux, puis Skjold de 2.150 tonneaux; il l'adopte maintenant sur les contre-torpilleurs de 200 à 300 tonneaux Daring, Desperate, etc. qui lui sont commandés par l'Amirauté.

Les chaudières modèle Geiser^ Daring, sont représentées figure 167;

Fig. 167

elles forment des corps composés d'éléments distincts contenus dans une enveloppe générale unique. Chaque élément comprend deux collecteurs seulement, placés verticalement l'un au-dessus de l'autre, réunis par deux faisceaux de tubes disposés latéralement. Les tubes de retour sont distribués, sur toute la longueur, dans le vide compris entre les faisceaux, ce qui doit assurer une excellente circulation.

Chaque élément est ainsi chauffé par deux grilles, et chaque grille sert à deux demi-éléments. Les grilles des deux extrémités du corps, qui n'ont qu'un seul demi-élément à chauffer, sont de surface moindre, et leur foyer est fermé, du côté de la paroi latérale, par une cloison de tubes jointifs alimentés à la base par un collecteur minuscule.

L'accouplement ainsi réalisé sur le Daring donne une économie de poids, par rapporta une batterie d'éléments simples du modèle Speedy. Le fonctionnement est assez bon, pour que M. Thomycroft ait quelquefois construit des chaudières isolées, avec un seul élément du Daring à grilles doubles et à deux cloisons de tubes latérales. L'inconvénient, pour un corps composé, est qu'une avarie dans un élément, par suite de la rupture d'un tube, envoie de la vapeur dans tout le corps ; tous les foyers communiquent, en effet, par la série des passages triangulaires du haut et du bas. Il faut donc vraisemblablement mettre bas les feux, dans tout le corps, pendant l'opération parfois assez longue du remplacement d'un tube crevé. De plus, il doit être difficile de n'allumer qu'une partie seulement des feux dans un corps, puisqu'un élément n'est alors qu'à moitié chauffé.

Les chaudières du Daring^ composées de trois corps transversaux du modèle représenté figure 167, ont une surface de grilles totale de 17"%6. La surface de chauffe est 42 fois la surface de grilles. Dans l'essai de vitesse, où le bâtiment a atteint 29 nœuds, on a marché à une pression d'air de 80 millimètres et développé 273 chevaux par mètre carré de grilles. Le fonctionnement a été trouvé satisfaisant.

Le Desperate, qui a également trois chaudières, a atteint la vitesse de 30°,03, en développant 5.600 chevaux. A cette allure forcée, la consommation de charbon a été de 1%3 environ par cheval

137. — Chaudière Mosher et chaudière Symon-Housey imitées de Thomycroft, — Deux constructeurs ont seuls jusqu'ici suivi l'exemple de M. Thomycroft, en faisant déboucher les tubes au-dessus du niveau dans le collecteur supérieur. La chaudière américaine Mosher, représentée figure 168, se rapproche du modèle Daring, avec cette différence que Ton a une grille pour deux éléments, au lieu de deux grilles pour un élément. En cas d'avarie dans un des éléments, on peut continuer à chauffer l'autre, en se résignant à brûler le haut du faisceau du premier; cela n'est pas sans intérêt, pour les bâtiments à une seule chaudière.

Le fond du fourneau de la chaudière est fermé par une cloison de tubes, comme on le voit sur la figure.

La chaudière Mosher a été appliquée sur quelques yachts, et sur le torpilleur-vedette du cuirassé le Maine. L'auteur a fait connaître, au Congrès de Chicago, les résultats suivants, obtenus dans un essai de huit heures au tirage naturel, feux retenus, en brûlant du Pacahontas semibitumineux.

Charbon brûlé par heure et par mètre carré de grilles. . 84^,66

Eaa vaporisée par kilogramme de charbon 9^12

Air employé à la combustion, par kilogramme de charbon. 19'"*,00

Température de la fumée à la base de la cheminée . . . 228^

Dépression à la base de la cheminée 7"".6

Proportion d'eau entraînée, mesurée au calorimètre . . . 1)5^

Proportion de cendres 7 9e

Quantité d'eau vaporisée dans les cendriers pendant toute

la durée de l'essai , . 45 kilog.

Les données principales étaient :

Surface de grille 3"%066

Surface de chauffes 102 , 9

Rapport de ces surfaces 33,6

Charge des soupapes 13 kilog.

Chaudière Mosber

Le détail des pertes de chaleur de cette chaudière a été donné plus haut, page 136.

La chaudière Symon-House, qui est un appareil spécialement destiné à l'emploi de la chauffe au pétrole sur les petites embarcations à vapeur, représente assez bien un des éléments du Daring, avec l'appareil de

chauffe placé entre les deux faisceaux tubulaires au lieu d'être en dehors. Les tubes, contournés en double S, sont frappés trois fois par la flamme.

La forme particulière du collecteur inférieur représenté sur la figure 169, a été adoptée pour le passage de Tarbre, la machine étant

sur l'avant de la chau-

Cbauâirre Symon^House

dière.

Les tubes sont en cuivre rouge, ils font joint, non pas directement sur les collecteurs, mais bien sur des ajutages en métal delta, taraudés dans la paroi des collecteurs, comme le représente la figure 170. Le portage

Fig. \m

Fig. 170

a lieu en Ire deux surfaces coniques, serrées par un écrou creux. Ce mode d'assemblage rend les montages et démontages très rapides; la forme du collecteur inférieur ne se prêtait guère d'ailleurs à l'adoption des systèmes habituels de joints.

La chaudière Symon-House, pour une machine compound de 20 chevaux, pèse :

Sang eau m accessoires.

Sans eau aveiî acceaaoires Avec eau et accessoires.

C'est un peu moins de 8 kilogrammes par chevaL

138. — Chaudière Yarrow. — La chaudière Yarrow se présente, dans la longue série des appareils récents, plus ou moins dérivés de la chaudière Du Temple, avec des caractères propres, non moins originaux que ceux de la chaudière Thornycroft, mais d'une nature tout différente. Sa qualité distinctive est dans la simplicité, qui atteint l'extrême limite dont une chaudière tubuleuse est susceptible. La légèreté est également très grande.

Chaudière Yarrow du torpilleur G en aluminium Echelle de 1/10

Fig. 171

La figure 171 représente la chaudière d'un petit torpilleur commandé par la Marine française pour la Foudre. Les tubes vont tous en ligne droite d'un collecteur à l'autre; ils aboutissent, dans le bas, sur une paroi plane très épaisse, dans le haut, sur une paroi cylindrique d'épaisseur renforcée, afin d'assurer la tenue des emmanchements. Les trois collecteurs sont en deux parties assemblées par un simple boulonnage

extérieur. Quand on enlève les segments qui ne reçoivent pas les tubes, tous les Joints de tubes se trouvent accessibles à la fois. La visite et le nettoyage des tubes à Fintérieur se font avec une grande facilité ; dans une circonstance pressée, M. Yarrow a pu opérer le remplacemenl d'un tube en 40 minutes.

Lorsque les chaudières atteignent de grandes dimensions, le collecteur supérieur ne peut pas se construire comme pour les petits appareils ; le joint boulonné ne résisterait pas aux efforts de pression. Ce réservoir est alors en tôles rivées à la manière ordinaire ; il cesse d'être démontable ; mais alors son grand diamètre permet d'accéder facilement à l'intérieur pour les travaux de visite et de démontage.

La forme recliligne des tubes simplifie beaucoup les rechanges et facilite les remplacements de tubes à bord.

Une autre simplification, apportée par M. Yarrow, a été la suppression des gros tubes de retour d'eau extérieurs. La circulation se fait entièrement par l'intérieur du faisceau, ce qui classe la chaudière Yarrow un peu en dehors du groupe des appareils à circulation accélérée, malgré les analogies évidentes avec la chaudière Du Temple et ses dérivées. M. Yarrow a été conduit à cette disposition par les curieuses expériences sur la circulation d'eau dont avons donné plus haut l'explication, n^ 124 et 125; il a démontré que, pendant l'allumage, le mouvement doit se produire vers le haut dans certains tubes, vers le bas dans d'autres ; la circulation se maintient ensuite dans le même sens, d'une manière permanente, en vertu des lois de distribution des températures qui résultent du mouvement lui-même ; dès lors, les tubes de retour deviennent inutiles. Il importe de remarquer que les expériences de M. Yarrow et leurs conclusions ne sont applicables qu'à des tubes rectilignes, offrant peu de résistance au mouvement de l'eau.

M. Yarrow a fait varier plusieurs fois la matière de ses tubes. Au début, il les faisait en acier. Il a ensuite adopté le laiton, au moment où ce métal était presque universellement abandonné. Il se déclarait satisfait de cette substitution au commencement de 1894, parce qu'il avait pu se procurer des tubes en laiton d'une fabrication spéciale, exempts des criqùres signalées page 308. Depuis lors, il est revenu à l'acier, soit à cause de l'altération des qualités élastiques des alliages de cuivre aux hautes températures, soit simplement en raison de la différence de prix.

La grande objection aux chaudières Yarrow est l'absence de flexibilité dans les tubes, qui fait nécessairement travailler les joints, en cas d'inégalité de dilatation. M. Yarrow y répond, en affirmant que les joints, bien mandrinés dans des parois d'épaisseur renforcée, ne donnent jamais le moindre suintement. Il a fait subir à l'une des huit chau-

dières du contre- torpilleur le Homet, avant son embarquement, Texpérience à outrance suivante. Poussant le tirage forcé à la pression d'eau de 89 millimètres, il a obtenu la mise en pression de la chaudière en ââ minutes; il a chauffé ensuite pendant 38 minutes ; puis il a mis bas les feux brusquement, en ouvrant à l'air froid toutes les portes de foyers et de cendriers. Il ne s'est manifesté aucune trace de fatigue. L'épreuve était sévère ; mais le refroidissement s'opérait de la même manière sur tous les tubes à la fois. Une présomption plus probante est l'extension de l'emploi de la chaudière Yarrow sur les nouveaux contre -torpilleurs anglais. Outre le Homet, cette chaudière se trouve sur le Charger, le Dasher, le Hasty, commandés à M. Yarrow; elle a été adoptée par la^aW's Shipbuilding C. de Hull pour le Salmon et le Snapper, commandés à cette compagnie.

La principale expérience faite jusqu'ici est celle du Homet, sur lequel la chaudière Yarrow se trouvait en concurrence avec la chaudière Thornycroft, adoptée sur le Speedy. Les données principales de l'appareil du Homet, que Ton peut comparer avec celles du Speedy indiquées plus haut, sont les suivantes :

Nombre de chaudières 8

Surface de grilles totale 15"",31

Surface de chauffe totale 763 ,28

Rapport des deux surfaces é9,8

Poids total, eau comprise 43 S8

Poids total par mètre carré de grilles 2 ,86

Pour compléter la comparaison avec les chaudières Thornycroft, il faut remarquer que, si la surface de chauffe est relativement moindre sur le Homet que sur le Speedy, elle est au contraire plus grande que sur le Daring; par contre, l'avantage de légèreté est sans doute moindre, par rapport au Daring que par rapport au Speedy,

Après les chaudières Thornycroft et Yarrow, nous passerons plus rapidement sur les autres modèles anglais, d'introduction plus récente.

139- — Chaudière Blechynden, — Dans le modèle construit par M. Blechynden de Barrow-in-Furness, la faciUlé de démontage et de remplacement des tubes, demandée par M. Yarrow à la décomposition du collecteur supérieur en deux parties, est obtenue avec un réservoir supérieur entièrement rivé. Tous les tubes sont légèrement cintrés, suivant des arcs de rayon différent, qui convergent en un même point de la section du collecteur. En ce point, sont disposés, le long de la génératrice, des trous suffisamment rapprochés, par lesquels on peut retirer ou introduire les tubes. Chaque tube est ainsi indépendant des autres.

De même que dans la chaudière Yarrow, avec laquelle, du reste, la chaudière Blechynden offre de frappantes analogies, il n'y a pas de tubes extérieurs de retour d'eau ; le mouvement de descente est supposé s'opérer par les deux rangées extérieures de tubes, qui forment récran jointif de préservation de Tenveloppe, et qui sont assez écartées du reste du faisceau.

Fig. 172

Trois chaudières Blechynden ont été commandées par TAmirauté pour des torpilleurs de première classe. Le modèle Blechynden est également adopté sur le Sturgeoriy le Skate et le Starfish construits par la Naval construction and armament C de Barrow et sur le SunfUh^ ÏOpossum et le Manger construits par la maison Haw^thom-Leslie et C de Newcastle, enfin, sur les deux croiseurs Pactoltts et Pomone^ de la classe Pelorus^ dont les appareils sont construits par la maison Penn.

Le timbre des chaudières Blechynden les plus récentes est de SI kilogrammes, pour une pression de 17k,8 à la machine ; cette chute de pression indique l'emploi d'un détendeur.

140. — Chaudière Rééd. — La chaudière Reed (fig. 173), est, de tous

Fig. 173

les modèles anglais, celui qui se rapproche le plus du modèle Du Temple : mouvement transversal des gaz chauds ; tubes débouchant

au-dessous du niveau dans le collecteur supérieur; faisceau tubulaire contourné de manière à présenter encore comme un lointain souvenir des replis de Sochet. La file intérieure de tubes présente une forme ondulée peu favorable au dégagement de la vapeur.

Une autre analogie avec la chau- Fjg;ir4 dière Du Temple est dans Tadoption

de joints de tubes serrés par des écrous (fig. 174); seulement le por-

tage, au lieu de se faire sur une surface conique et une surface plane, se fait sur deux surfaces sphériques qui permettent un certain mouvement angulaire des tubes par rapport aux collecteurs.

Les chaudières Reed sont adoptées sur plusieurs contre-torpilleurs anglais, le Janus, le Lightning, le Porcupine, le Star, Dans un essai de consommation à terre, au tirage naturel, elles ont vaporisé 12 litres d*eau par kilogramme de charbon, correction faite pour ramener l'eau et la vapeur à lOO*.

141. — Chaudière White. — M. Samuel Whi le, Thabile constructeur d'Ëast-Cowes et l'inventeur des tum-aboutj a adopté un modèle de chaudière qui mérite d'être comparé à celui de M. Yarrow, si Ton veut mettre en parallèle les degrés extrêmes de complication et de simplicité, qui peuvent se rencontrer dans des appareils de système analogue.

Fig. 176

Les faisceaux tubulaires établis entre les trois collecteurs comprennent des tubes de deux sortes, les uns gros et de forme simple, les autres petits et contournés en spirale. Les gros tubes, simplement façonnés en Z, et affilés à leurs extrémités pour ne pas trop découper les collecteurs, forment deux cloisons qui divisent le volume intérieur de la chaudière en trois parties. Dans le foyer central, les flammes s'élèvent verticalement; dans les deux carneaux latéraux, elles font retour pour

se rendre à la cheminée. Les petits tubes forment sept faisceaux hélicoïdaux, placés, cinq dans le foyer central, et un dans chaque carneau.

Le fond et la façade sont garnis par des écrans de tubes du gros modèle, à peu près jointifs, représentés sur le côté droit de la figure 175.

La chaudière White a été adoptée par l'Amirauté anglaise sur des torpilleurs de première classe.

142, — Chaudière Fleming et Fergusson. — Ce modèle (fig. 176) a été étudié spécialement en vue de l'application aux navires de commerce, sur lesquels les questions d'entretien et de démontage ont une importance capitale, et où Ton ne trouverait pas, autour des chaudières, les

Fig. 176

espaces libres nécessaires pour retirer et introduire les tubes selon le système Blechynden. Afin de pouvoir faire l'opération dans la chau-

dière même, on a diminué la longueur des tubes et augmenté le diamètre du collecteur supérieur ; les tubes se manœuvrent ainsi à l'intérieur du collecteur.

En raison de son grand diamètre, un réservoir supérieur peut desservir plus de deux faisceaux de tubes. Les inventeurs ont étudié plusieurs modèles de chaudières présentant les grilles, tantôt en long, tantôt en travers, les uns à simple façade, les autres à double façade, dans lesquels un seul collecteur supérieur correspond, soit à deux, soit à trois, soit même à quatre collecteurs inférieurs.

Un caractère commun à tous les modèles est l'épanouissement des faisceaux à la partie supérieure, avec un écartement des tubes sufSsant pour leur permettre de s'enchevêtrer comme l'indique la figure 176.

Voici quelques données relatives à trois modèles :

à S foyers

OHAUDIÈBB

à 6 foyen (double façade)

GHAUDIÈaS

à 4 foyers transTersau

Surface de grilles

Surface de chauffe

Rapport

Poids total, avec l'eau, sans la

cheminée

Pression de timbre

80tx,600 15 ,500

llltx,700 17 ,600

Le poids, égal à 7««,5 au moins par mètre carré de grilles, n'est pas inférieur à celui des chaudières locomotives ; c'est donc la supériorité du fonctionnement, non l'avantage de la légèreté, qui pourra déterminer l'adoption du modèle Fleming et Fergusson.

143. — Chaudière Seaton (deuxième modèle). — La longueur des tubes étant le principal obstacle au démontage, M.-A.-E. Seaton de Hull a imaginé de les diviser en deux parties par un réservoir intermédiaire, dans lequel on pénètre pour les enlever ou les mettre en place. La chaudière Seaton (fig. 177) présente la forme d'un X. 11 y a deux réservoirs supérieurs et deux réservoirs inférieurs aux extrémités des branches; le réservoir intermédiaire se trouve à leur intersection.

Les gaz chauds traversent successivement deux faisceaux de tubes; dans l'intervalle ils lèchent le réservoir intermédiaire qui constitue un véritable bouilleur; ils se rendent à la cheminée par l'intervalle assez resserré qui sépare les deux réservoirs supérieurs.

Les tubes extérieurs habituels de descente d'eau vont directement des réservoirs supérieurs aux réservoirs inférieurs. Une rangée de tubes jointifs, formant cloison de protection de l'enveloppe, monte de chaque côté, directement des réservoirs inférieurs aux réservoirs supérieurs; ces tubes, moins exposés du reste à la chaleur, ne jouissent pas des mêmes facilités de démontage que ceux des faisceaux principaux. Les deux réservoirs supérieurs sont réunis entre eux par des tuyaux transversaux.

Fig. 177

La chaudière Seaton paraît devoir réaliser d'une manière très complète toutes les conditions pratiques d'un bon appareil marin, en ce qui concerne l'entretien et les réparations. La présence du réservoir intermédiaire rempli d'eau doit augmenter le poids d'une manière très notable.

144. — Modèles divers. — L'énumération déjà longue que nous venons de faire est encore incomplète. Il existe, dès à présent, plusieurs autres modèles de chaudières tubuleuses ayant eu des applications maritimes. La chaudière américaine Roberts, qui rappelle le premier modèle Du Temple avec ses replis, est en service sur un yacht. On parle d'une chaudière Petersen, construite à Milwall par M. Fraser, dans laquelle les collecteurs inférieurs et supérieurs portent des tubulures, de chacune desquelles part un petit faisceau de 16 à 17 tubes. On a ainsi 88 tubulures seulement, pour 1.476 tubes. Les premiers essais, faits à terre, ont paru satisfaisants.

Quelques dispositions originales sont en cours dressai, notamment sur la chaudière Solignac, que son inventeur manifeste l'intention d'appliquer à la marine ; il existe plusieurs modèles intéressants de chaudières Solignac. Les tubes n'y sont traversés que par un faible courant d'eau s'y vaporisant entièrement; un jeu de soupapes dirige le courant. La disposition du faisceau tubulaire, qui se rapprochait d*abord du modèle Du Temple, rappelle plutôt maintenant le modèle Joessel-D'Allest.

En général, c'est toujours du côté du modèle Du Temple, plus ou moins modifié, que se dirigent les nouvelles recherches.

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