Le carnet du CFC

Combinaison combustion interne et vapeur

Freddy Genot

Il est, de nos, jours très courant d’accoupler une turbine à gaz et une turbine à vapeur pour produire de l’électricité. La vapeur est produite dans une chaudière traversée par les gaz d’échappement de la turbine. Comme la température de ces gaz est très élevée, l’ensemble à un excellent rendement. 

Les constructeurs de centrales à moteurs diesel semi rapides utilisent l’énergie présente dans les gaz d’échappement et dans l’eau de refroidissement. En effet, 30% environ de l’énergie consommée par un moteur diesel part à la cheminée, 8 à 10% dans l’eau. Cette récupération d’énergie s’effectue soit sous forme de chaleur pour le chauffage urbain soit pour alimenter en vapeur une turbine qui entraîne un alternateur. Dans le premier cas, 75 à 80% de l’énergie contenue dans le combustible est utilisée dont une grande partie (40 %) sous forme de chaleur c'est-à-dire une forme dégradée. Dans le second, on arrive à transformer environ 50% de l’énergie en électricité mais au prix de cycles thermodynamiques complexes et coûteux allant, au moins expérimentalement, jusqu’à l’utilisation de fluides organiques hors de prix et corrosifs comme le fluorinol. 

A la fin de la première guerre mondiale, une firme anglaise, la "Still Engine Co" c’était déjà attachée à résoudre le problème du moteur combiné à combustion interne et à vapeur. Dans le procédé Still, les calories perdues du moteur à combustion sont utilisées pour vaporiser de l'eau sous pression, la vapeur produite venant agir sur l'autre face du piston moteur.
La chaudière est mise en communication avec les chambres à eau des cylindres, elle comporte un faisceau tubulaire parcouru par les gaz d'échappement et un foyer qui permet la mise en pression au moyen de brûleurs utilisant le même combustible que le moteur à combustion ou du charbon. 
La mise en marche s'effectue par la vapeur produite par le foyer.
Ce procédé a été appliqué à des moteurs marins dès 1917 à titre expérimental : il peut s'adapter à la locomotive. Les schémas joints se rapportent à un projet de locomotive mixte à combustion interne et à vapeur de 1.200 CV., du système Still. en étude en 1923, pour exécution, aux établissements Kits à Leeds.

C'est une locomotive tender à trois essieux couplés et à deux bissels. Les essieux couplés sont commandés au moyen d'un faux essieu A qui reçoit, par engrenage son mouvement de l'arbre moteur. Cet arbre est actionné par huit cylindres horizontaux. Les pistons reçoivent sur leur face extérieure l'action des gaz de combustion ; la vapeur agit sur leur face intérieure.

La chaudière est disposée au-dessus du moteur ; elle comporte un foyer cylindrique pourvu d'un faisceau tubulaire permettant la mise en pression. Les faisceaux tubulaires parcourus par les gaz d'échappement des cylindres à combustion interne sont disposés latéralement. 

J’ignore ce qu’il est advenu de ce projet de locomotive mais trois bateaux au moins furent équipés de moteurs Still. Les cargos Dolius et Eurybates construits en 1924 et 1928 et le chalutier Larus de 1928. Le Dolius fut torpillé en 1943 et l’ Eurybates resta en service jusqu’en 1947. Comme on peut l’imaginer, ces moteurs n’étaient pas sans problème et l’on disait que les jeunes mécaniciens devenaient de vieux messieurs au terme de leur premier voyage sur ces navires! 

Réf : Revue générale des chemins de fer, avril 1923
         Marine Propulsion, juillet-août 1989 et janvier-février 1993.

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