Qu'est-ce que la propulsion par turbine?
La propulsion par turbine est la propulsion d’un véhicule par l’utilisation d’une turbine. En raison du faible couple de la turbine, les véhicules terrestres sont rarement propulsés par une turbine. Les navires ont cependant utilisé des turbines à propulsion depuis leur invention à la fin du 19ème siècle. Les types de turbines les plus couramment utilisés pour la propulsion sont les turbines à vapeur et à gaz, qui présentent chacune des avantages et des inconvénients uniques. Aujourd'hui, de nombreux navires militaires modernes utilisent des turbines à vapeur pour leur vitesse et leur efficacité élevées.
La première turbine à vapeur pratique utilisée pour la propulsion et la production d'énergie a été inventée par Sir Charles Parsons en 1884. La turbine Parsons s'est améliorée au fil du temps et a finalement été installée sur un navire spécialement construit. Ce navire, connu sous le nom de "Tubrinia", a été le premier bateau nautique à être propulsé par une turbine. Lancé en 1894, le navire pouvait atteindre une vitesse de 34,5 nœuds (39,7 mph, 63,9 km / h) et a été utilisé pour démontrer le potentiel de propulsion par turbine à vapeur dans les navires.
Depuis lors, l'utilisation de la propulsion par turbine à vapeur est devenue de plus en plus populaire chez les navires. Les turbines ont été préférées aux grands moteurs à vapeur alternatifs de cette période en raison de leurs rendements thermiques, de leur vitesse et de leur rapport poids / puissance plus élevés. Les paquebots de croisière, tels que le Cunarder "Lusitania", utilisaient des turbines à vapeur, ce qui leur permettait de voyager beaucoup plus rapidement que leurs homologues à piston. Le SS "United States", actionné par une turbine à vapeur, détient toujours le Blue Riband pour la traversée transatlantique la plus rapide vers l’Ouest, avec une vitesse maximale d’environ 38 nœuds (43,8 mph, 71 km / h).
Avec le développement de l’énergie nucléaire, la propulsion par turbine à vapeur continue d’être une source d’énergie largement utilisée. Les navires à propulsion nucléaire, y compris les sous-marins, utilisent principalement des turbines à vapeur. Les réacteurs nucléaires remplacent les chaudières pour chauffer l'eau bouillante en une vapeur surchauffée. La vapeur est ensuite acheminée dans la turbine, où elle est ensuite évacuée et condensée pour une utilisation future.
Malgré leur faible couple, les turbines à vapeur ont été utilisées dans les véhicules terrestres. La Ford Nucleon était une voiture à propulsion nucléaire proposée, dans laquelle un petit réacteur nucléaire actionnait une turbine. En 2009, une équipe d'ingénieurs britanniques a battu le record mondial de vitesse au sol pour les automobiles à vapeur utilisant des turbines à vapeur. Il y a également eu des locomotives gérées par des turbines à vapeur.
L'un des inconvénients des turbines à vapeur est leur faible couple. Cependant, pour surmonter ce problème, les réducteurs sont utilisés pour augmenter le couple au détriment des révolutions par minute (RPM). Bien que les demandes de couple varient selon les applications, presque tous les véhicules à turbine à vapeur nécessitent une certaine quantité de couple qui ne peut être obtenue par un entraînement direct. La plupart des véhicules conduits par des turbines à vapeur utilisent donc des engrenages réducteurs.
Une alternative aux engrenages réducteurs est un entraînement turbo-électrique, dans lequel la turbine fait tourner un générateur qui alimente un moteur électrique. Le moteur électrique sert alors de moteur pour le véhicule, la turbine à vapeur fournissant sa puissance. Cependant, à cause de leurs dépenses, les systèmes turbo-électriques ne sont utilisés que dans un petit nombre de navires et de locomotives.
Les turbines à gaz jouent également un rôle très important dans la propulsion moderne des turbines. Contrairement à une turbine à vapeur, dont la vapeur à grande vitesse fait tourner plusieurs rotors, les turbines à gaz utilisent la combustion pour produire la dilatation thermique nécessaire à la rotation. Les turbines à gaz sont non seulement beaucoup plus puissantes que les turbines à vapeur, mais elles peuvent également tourner à des vitesses beaucoup plus élevées. Pour cette raison, des turbines à gaz ont été utilisées pour les avions, les locomotives, les navires et même les véhicules militaires les plus lourds.