PROPULSION NAVALE

Transmission mécanique

La transmission mécanique comporte : un réducteur si la vitesse de l'actionneur principal est supérieure à la vitesse souhaitée pour l'hélice (moins de 100 tr/min pour un pétrolier jusqu'à plus de 300 tr/min pour un bâtiment de faible tonnage) ; les différents coupleurs permettant d'embrayer ou de débrayer les différents éléments moteurs ou de transmission ; la ligne d'arbres équipée de ses accessoires (butée, paliers, frein éventuel) ; l'hélice à pales fixes ou orientables.

Transmission électrique

La transmission électrique comporte : un alternateur accouplé à l'appareil moteur ; un moteur électrique avec son convertisseur qui entraîne la ligne d'arbres soit directement, soit par l'intermédiaire d'un réducteur ; l'hélice, en général à pales fixes compte tenu de la souplesse et de la précision du réglage de vitesse offertes aujourd'hui par une motorisation électrique. Ce mode de transmission a deux gammes d'applications :

– faible puissance (quelques centaines de kilowatts), pour assurer un positionnement dynamique précis ou des vitesses faibles et silencieuses (cas en particulier des bâtiments océanographiques ou des bâtiments militaires de lutte sous-marine) ;

– forte puissance, pour assurer l'ensemble de la plage de vitesse requise pour le bâtiment considéré ; la génération électrique utilisée pour la propulsion sert alors généralement aussi à l'alimentation des auxiliaires et des services bord (cas de certains pétroliers ou de paquebots dits « tout électriques » ; cette solution est économiquement intéressante dès que le bilan électrique des installations du bord est significatif par rapport à la puissance propulsive nécessaire).

Le moteur électrique entraîne en général directement la ligne d'arbres, en particulier dans les applications fortes puissances, afin d'éviter le bruit et les problèmes d'entretien et de fiabilité liés à la présence du réducteur. Les moteurs de type synchrone ou asynchrone sont de plus en plus souvent préférés aux moteurs à courant continu en raison de leur économie d'entretien (absence de balais) et de leur plus grande compacité. Ils peuvent néanmoins atteindre des volumes importants : plus de 5 mètres de diamètre pour un moteur de 10 mégawatts tournant à 100 tr/min. Pour en améliorer la disponibilité, ils peuvent être constitués de deux enroulements indépendants, voire de deux demi-moteurs. Ces applications devraient à l'avenir faire de plus en plus appel à des moteurs compacts (moteurs à aimants permanents, architectures à flux transverse ou à flux axial), en particulier dans le domaine militaire, où les contraintes de volume disponible sont plus sévères.

Des moteurs à diamètre réduit permettent également d'installer les ensembles propulseurs en nacelles, ou pods, à l'extérieur de la coque, disposition qui offre la possibilité de libérer un espace important dans les compartiments propulsifs et d'améliorer le rendement de la propulsion.

La puissance électrique est transmise de l'alternateur au moteur par l'intermédiaire d'un convertisseur qui assure la variation de vitesse. Deux familles de convertisseurs sont principalement utilisées : les cycloconvertisseurs et les redresseurs onduleurs. Dans tous ces convertisseurs, le courant alternatif de fréquence variable nécessaire à l'alimentation du moteur de ligne d'arbres est obtenu par commutation du courant alternatif fourni par l'alternateur, soit directement (cas du cycloconvertisseur), soit après redressement (cas du redresseur onduleur).

Les redresseurs onduleurs de conception récente utilisent le principe de modulation de largeur d'impulsion (M.L.I.) : le courant continu obtenu après redressement est haché à haute fréquence (jusqu'à 20 kHz) pour obtenir des créneaux de tension de largeur variable qui, après lissage par filtrage, génèrent le courant sinusoïdal recherché. Cette technologie est limitée aujourd'hui à quelques mégawatts, du fait des limitations en tension et en courant des composants utilisés (insulated gate bipolar transistor, I.G.B.T.).

Lignes d'arbres et butées

La ligne d'arbres assure la transmission du couple entre réducteur et hélice ; l'effort de poussée est repris par la butée, qui est soit séparée, soit intégrée au réducteur.