l'Évolution de la propulsion navale jusqu'à nos jours
DESCRIPTION
Autora: Anna Reig Callís | Tutora: Maria Pilar Ricol | Navegació, Transports navals, FrancèsTRANSCRIPT
Travail de Recherche
L’ÉVOLUTION DE LA
PROPULSION NAVALE
JUSQU’À NOS JOURS
Anna Reig Callís
Dirigé par Maria Pilar Ricol
2n de Batxillerat 3
IES Montserrat
6 novembre 2013
1
Je remercie Ricard Bosch, professeur de l’Université Polytechnique de la Catalogne, le
MMB, musée maritime de Barcelone pour toutes les informations données, ainsi que
Maria Pilar Ricol, ma tutrice, et l’inconditionnel support de mes parents, Josep Maria
Reig et Marta Callís qui m’ont permis de réaliser ce travail.
2
INDEX DU TRAVAIL:
Introduction …………………………………………………………………..7
1. La propulsion du passé ................................................. 9
1.1 La force de sang : les rames .......................................................... 10
1.1.1 Qu’est-ce que la rame ? .................................................................. 11
1.1.2 Les rameurs, force principale .......................................................... 11
1.1.3 Origine ........................................................................................... 12
1.1.4 L’évolution de la rame .................................................................... 14
1.1.5 La rame comme sport : l’aviron ...................................................... 16
1.1.5.1 Histoire de l’aviron ............................................................................ 16
1.1.5.2 L’aviron actuellement en tant que sport ............................................ 17
1.1.6 La galère, exemple de navire à rames ............................................. 20
1.1.6.1 Qu’est-ce que les galères ? ................................................................ 20
1.1.6.2 Organisation des rameurs ................................................................. 20
1.1.6.3 La Galère Royale, exemple de galère ................................................. 22
1.2 La voile ......................................................................................... 24
1.2.1 Définition et parties d’una voile ..................................................... 24
1.2.2 Son fonctionnement………………………………………………………………………27
1.2.3 Différents types de voile................................................................. 30
1.2.3.1 La voile carrée ................................................................................... 31
1.2.3.2 La voile au tiers ................................................................................. 33
1.2.3.3 La voile latine .................................................................................... 34
1.2.3.4 La voile à livarde ............................................................................... 35
1.2.3.5 La voile à corne ................................................................................. 36
1.2.3.6 La voile houari .................................................................................. 37
3
1.2.3.7 La voile bermudienne ........................................................................ 37
1.2.3.8 La voile jonque .................................................................................. 39
1.2.3.9 La voile austronésienne..................................................................... 40
1.2.4 Histoire et origines ......................................................................... 41
1.2.4.1 L’Antiquité ........................................................................................ 41
1.2.4.2 Le Moyen-Âge ................................................................................... 42
1.2.4.3 La Renaissance .................................................................................. 44
1.2.4.4 Du XVIIème au XXème siècle ............................................................. 47
1.2.5 La voile en tant que sport de compétition ...................................... 49
1.2.5.1 Histoire de la voile en tant que sport ................................................. 49
1.2.5.2 La voile actuellement en tant que sport de compétition .................... 51
1.2.6 Exemple de voilier : La goélette Santa Eulàlia ................................. 53
1.3La vapeur ....................................................................................... 56
1.3.1 Le principe du fonctionnement de la machine à vapeur .................. 56
1.3.2 Les inventeurs de la machine à vapeur ........................................... 57
1.3.2.1 Papin, inventeur du principe du fonctionnement ............................... 58
1.3.2.2 Savery, modificateur de l’idée de Papin ............................................. 60
1.3.2.3 Newcomen, utilisateur des idées précédentes ................................... 61
1.3.2.4 Watt, créateur de la machine à vapeur moderne ............................... 62
1.3.3 Les origines de la vapeur dans le monde maritime .......................... 66
1.3.3.1 Les premières vapeurs ...................................................................... 67
1.3.3.2 La conquête de l’Atlantique .............................................................. 69
1.3.3.3 Des améliorations décisives : l’hélice et le fer .................................... 71
1.3.3.4 Les limites de la technique ................................................................ 74
1.3.3.5 L’apparition de la turbine et de l’acer grâce à la vapeur ..................... 75
1.3.3.6 Transformation radicale .................................................................... 76
1.3.3.7 Nouveaux moteurs et nouveaux combustibles .................................. 77
4
1.3.4 Exemple de navire à vapeur : l’Arctic .............................................. 78
2.La propulsion d’aujourd’hui ........................................ 79
2.1 Le moteur diesel ........................................................................... 80
2.1.1 Le principe du fonctionnement du moteur diesel ........................... 80
2.1.1.1 Généralités ....................................................................................... 80
2.1.1.2 Le moteur à quatre-temps ................................................................. 81
2.1.1.3 Le moteur à deux-temps ................................................................... 83
2.1.2 Aspects du moteur diesel ............................................................... 84
2.1.2.1 Les avantages ................................................................................... 84
2.1.2.2 Les inconvénients.............................................................................. 85
2.1.3 L’origine du moteur diesel .............................................................. 86
2.1.4 Les débuts du moteur diesel dans la navigation .............................. 87
2.1.5 Exemples de navire à moteur diesel : ............................................. 89
2.1.5.1 A quatre-temps: RMS Queen Mary 2 ................................................. 89
2.1.5.2 A deux-temps: Shanghai Highway ..................................................... 91
2.2Le moteur à essence ...................................................................... 93
2.2.1 Le principe du fonctionnement du moteur à essence ...................... 93
2.2.1.1 Généralités ....................................................................................... 93
2.2.1.2 Le moteur à quatre-temps ................................................................. 94
2.2.1.3 Le moteur à deux-temps ................................................................... 96
2.2.2 Aspects du moteur à essence ......................................................... 98
2.2.2.1 Les avantages ................................................................................... 98
2.2.2.2 Les inconvénients.............................................................................. 98
2.2.3 L’origine du moteur à essence ...................................................... 100
2.2.4 Petite histoire du moteur à essence dans la navigation ................ 103
5
2.2.5 Exemples de moteurs navals à essence : ....................................... 104
2.2.5.1 A quatre-temps: Mercury 8.2 HO DTS - 425 HP ................................ 104
2.2.5.2 A deux-temps: Mercury 200 HP OptiMax Sport Jet .......................... 105
2.3 L’énergie nucléaire navale .......................................................... 107
2.3.1 Principe de la propulsion nucléaire navale .................................... 107
2.3.2 Le réacteur nucléaire, source d’énergie ........................................ 108
2.3.3 L’origine de la propulsion nucléaire navale ................................... 112
2.3.3.1 Découverte de l’énergie atomique .................................................. 112
2.3.3.2 Premiers sous-marins nucléaire aux mains des américains .............. 113
2.3.3.3 Développements russes et apparition du premier navire de surface
nucléaire .................................................................................................... 115
2.3.3.4 Développements français ................................................................ 116
2.3.4 Aspects de la propulsion nucléaire navale .................................... 118
2.3.4.1 Pourquoi choisir cette propulsion ? ................................................. 118
2.3.4.2 Problèmes de sécurité et de déchets ............................................... 120
2.3.5 L’avenir de ce système de propulsion ........................................... 122
2.3.6 Exemple de navire propulsé avec de l’énergie nucléaire : USS
Enterprise (CVN-65) .............................................................................. 123
2.3.6.1 Petite histoire du navire .................................................................. 123
2.3.6.2 Quelques caractéristiques ............................................................... 125
2.4 La propulsion électrique ............................................................. 127
2.4.1 Qu’est-ce que la propulsion électrique? ....................................... 127
2.4.1.1 Généralités ..................................................................................... 127
2.4.1.2 Les batteries ................................................................................... 128
2.4.1.3 Le moteur électrique ....................................................................... 130
2.4.2 Sources d’électricité dans un navire ............................................. 131
6
2.4.2.1 L’alternateur ................................................................................... 131
2.4.2.2 L’énergie solaire .............................................................................. 132
2.4.2.3 L’énergie éolienne ........................................................................... 133
2.4.2.4 L’hydrogénérateur .......................................................................... 134
2.4.3 Histoire de la propulsion électrique navale ................................... 135
2.4.4 Avantages .................................................................................... 137
2.4.5 Quelques inconvénients ............................................................... 138
2.4.6 Exemple d’embarcations à propulsion électrique: L’Eco Slim……….139
Conclusion …………………………………………………………………….141
Bibliographie …………………………………………………………………143
7
Introduction
Peut-être qu’un hasard malheureux ou la propre curiosité poussa la première fois
l’homme à l’eau.
Pour faire ce travail de recherche, je suis partie de l’idée que beaucoup d’inventions
ont une origine navale, par exemple, le premier transport inventé dans l’histoire de
l’humanité est le navire. Donc, dans un premier temps, je voulais faire un travail sur
l’application des inventions que l’on fait au niveau des navires dans le domaine des
autres transports, c’est-à-dire dans le domaine des transports terrestres et aériens.
Mais j’ai vu, après avoir fait quelques recherches, que cela allait être difficile à réaliser
car je me suis aperçu que finalement pas beaucoup d’inventions navales ont eu une
application considérable dans les autres transports, puisqu’à la fin, chaque transport se
développe à partir de ce qu’il est et non pas à partir d’un autre transport qui est utilisé
dans un autre milieu.
Dans un deuxième temps, j’ai modifié le contenu du travail tout en décidant que je
voulais le faire sur l’évolution de la propulsion navale. Ce travail est divisé en deux
parties. La première est la propulsion du passé où on retrouve la rame, la voile et la
vapeur, ces deux premières propulsions sont très anciennes, même millénaires, d’où le
choix de les mettre dans cette partie, et la dernière fait déjà partie du passé car, de nos
jours, on ne construit plus de navires à vapeur. La deuxième partie correspond à la
propulsion d’aujourd’hui, c’est-à-dire, de nos jours, où on peut retrouver le moteur à
diesel, le moteur à essence, la propulsion nucléaire et le moteur électrique qui sont
des propulsions inventées il y a quelques siècles, mais qui sont beaucoup plus récentes
et encore en vigueur. Ces propulsions constituent de nos jours la plupart des navires.
Cette idée m’est venue puisque j’ai vu un programme qui a été passé à la télévision, il
n’y a pas longtemps, appelé Thalassa, où un des professeurs de l’université UPC,
appelé Ricard Bosch disait que beaucoup d’inventions que nous avons aujourd’hui
8
étaient d’origine navale. Cette idée m’a paru très intéressante à développer et à
connaître en profondeur.
Depuis que je suis petite, j’ai eu une relation assez proche avec la mer, je navigue
depuis longtemps et mon oncle est capitaine de navire. De plus, jusqu’à l’année
dernière, j’avais le désir de faire des études d’ingénierie navale. J’en étais très sûre
jusqu'à ce que j’ai élaboré ce travail qui avait depuis le début, le but de me faire voir si
est-ce que je pourrais aimer ces études. Ma curiosité et la fascination que j’ai pour les
grands bateaux ainsi que pour le Port de Barcelone et le Port de L’Escala, m’ont amené
à concevoir ce travail.
Pour élaborer ce travail, j’ai dû me renseigner dans énormément de sites, de dossiers
et de livres. J’ai dû aussi aller visiter le MMB, autrement dit, Musée Maritime de
Barcelone, ainsi que la Goélette Santa Eulàlia, et l’Eco Slim au Port de Barcelone.
Puisque je ne savais pas comment commencer avec ce travail, j’ai contacté avec le
professeur de l’UPC, Ricard Bosch qui m’a facilité un index et m’a donné de
nombreuses idées pour le travail comme celle d’aller faire un tour avec l’Eco Slim,
projet dans lequel il a eu l’occasion de participer avec ses connaissances.
Les difficultés les plus significatives que j’ai pu rencontrer lors de l’élaboration de ce
travail ont été que, sans le croire au début, j’avais choisi un sujet très étendu et qui
comprenait depuis l’Âge de Bronze jusqu’à nos jours, ce qui fait environ 4000 ans
d’histoire et d’évolution humaine qui ont abouti à tous ces inventions et qui nous ont
amené jusqu’aujourd’hui. Une autre difficulté a été que ce sujet était assez théorique
et avait donc une partie pratique simple.
9
1. La propulsion du passé
10
1.1 La force de sang : les rames
1.1.1 Qu’est-ce que la rame et comment marche-t-elle?
La rame est le terme général pour désigner l’outil destiné à la propulsion et à la
manœuvre d’engins flottants. De façon traditionnelle, elle est construite en bois. Il
s’agit d’une pratique millénaire qui a été utilisé depuis l’Antiquité pour des usages
divers comme la pêche, la guerre, le commerce, le transport ou le sport. Elle utilise la
force motrice des bras des rameurs. Une rame est constituée de deux parties : celle qui
touche l’eau, appelée pale et la partie sur laquelle les rameurs vont disposer leurs
mains, nommée manche.
Pour faire avancer une embarcation avec des rames, il est d’abord nécessaire que les
rameurs se positionnent assis, dos à la proue du navire. Ensuite, la pale est mise dans
l’eau et le rameur n’a plus qu’à tirer sur la manche ce qui fera avancer l’embarcation.
Plus la pâle sera tirée de façon rapide, plus l’embarcation se déplacera vite.
Généralement, nous avons deux types de rames:
La pagaie, rame qui ne repose aucune partie sur l’embarcation. Elle permet de
propulser un canot et peut être : simple, c’est-à-dire composée d’une seule
pale et d’une manche, ou double, possédant deux pales. Pagayer constitue
l’action de manier une pagaie.
La pagaie doublé, image extraite du site: sudouest.fr La pagaie simple, image extraite du site : fr.wikipedia.org
11
L’aviron, rame formée d’une longue pièce en bois dont une extrémité repose
sur le bord de l’embarcation et l’autre trempe dans l’eau. Ramer ou godiller
caractérise l’utilisation d’un aviron.
1.1.2 Les rameurs, force principale
En ce qui concerne les navires exclusivement à rames, la force de propulsion est faite
uniquement par les rameurs.
Un rameur peut avoir à manœuvrer une ou deux rames à la fois. Cela dépendra du fait
s’il se trouve seul ou non sur l’embarcation. Si le rameur est seul, il devra ramer
simultanément d’un côté et d’un autre avec une rame et aura donc une main sur
chaque manche, ainsi donc, la force de propulsion dépend seulement du rameur.
Si dans une embarcation, les rameurs sont deux ou plus, ils pourront manœuvrer
chacun une seule rame avec les deux mains sur la même rame. Lorsqu’il y a plusieurs
rameurs, il est important qu’il y ait le même nombre d’un côté que de l’autre pour que
l’embarcation aille droit ainsi qu’il y ait une certaine coordination entre ceux-là afin
que le navire avance vers la direction voulue.
Dans l’actualité mais aussi dans l’histoire, le rameur a besoin d’un niveau de force
élevé pour déplacer à la fois sa propre masse et son embarcation.
L’aviron, image extraite du site: snbergerac.org
12
1.1.3 Origine de la rame
L’origine de la rame est peu claire et peu connue, elle est née dans la mer
Méditerranée due aux conditions climatiques et maritimes calmes qu’elle présente et
due au fait qu’elle a de nombreux ports de refuge. On pourrait situer l’origine entre
l’Âge de Pierre et l’Âge de Bronze.
On croit que la première traversée de l’home fut sur un tronc d’arbre flottant et après
on lui ajouta d’autres troncs donnant naissance ainsi au premier radeau.
Ces embarcations primitives étaient propulsées par les mains et les pieds ainsi que par
morceaux d’écorce. De plus, on utilisait des bâtons ou des perches avec lesquels on
s’impulsait en les appuyant sur le fond des eaux tranquilles.
Après, l’homme eut l’idée de fixer cette écorce à un bâton, obtenant ainsi une rame
primitive que l’on utilise encore chez de nombreuses tribus en Afrique, en Amérique et
en Asie. L’homme la tenait à deux mains et la plongeait à gauche puis, à droite. Cela
faisait que l’embarcation ait un mouvement rapide tout en assurant sa stabilité. Un
autre génie eut l’idée de mettre une pale de chaque côté du bâton, on avait réalisé
ainsi une double pagaie. Cette rame primitive est encore utilisée par certains peuples
et dans les compétitions sportives.
C’est ainsi qu’en ramant pour faire avancer une embarcation, l’homme, sans le savoir,
a inventé la rame.
Les Égyptiens furent les premiers à s’aventurer avec des embarcations à rames en
remontant le Nil et à organiser des compétitions navales. Après ils élargirent leurs
routes vers la mer Méditerranée où ils rencontrèrent les Phéniciens qui étaient
également astronomes. Ils furent les premiers à pratiquer l’art de la navigation.
Au début, à l’époque des égyptiens, les embarcations comptaient avec 5 rames de
chaque côté et au Vème siècle avant Jésus Christ, les navires grecques avaient déjà 25
rames. Mais les constantes invasions des perses, obligèrent les grecques à fabriquer
des navires tel que les birèmes, les trirèmes, les quadrirèmes ou les quinquérèmes
selon le nombre de rangées de rameurs. À ce moment, les rames mesuraient de 7 à 10
mètres de long et le nombre de rameurs pouvait arriver à être de 300.
13
Après la chute de Carthage, les Romains abandonnèrent les quinquérèmes lourdes et
difficiles à manœuvrer qu’ils construisaient au début, et les remplacèrent par des
liburnes, navires légers et pointus, ne comportant pas plus de deux rangs de rames et
une voile. Cependant les grecques continuaient à utiliser les fameuses trirèmes qui les
caractérisent.
Au Nord, les Vikings utilisaient des bateaux étroits, à la proue relevée et dont la coque
était basse sur l’eau, ce qui leur permettaient d’utiliser pleinement la force des rames
et possiblement d’être les premiers à découvrir les Amériques. Malgré les mauvaises
conditions climatiques de l’océan, cela ne leur a pas empêché de faire des découvertes
avec des bateaux à rames.
Un des premiers navires à rames fut la pirogue, étroite, fabriquée d’une seule pièce et
que de nombreux peuples utilisent encore.
Les habitants de l’Océanie furent les premiers à construire des bateaux stables, pour
cela, ils joignaient deux canots étroits et longs avec des planches en bois transversales
et de cette façon ils obtenaient des grands navires et des canoës doubles très stables
même si leur aspect était fragile.
Depuis, on conserve la rame telle qu’elle a été inventé, après les avancées
technologiques ont permis l’améliorer et donner certains dérivés comme on peut
l’apprécier dans le point suivant, fruit de son évolution. Cependant les dérivés de la
rame ne l’ont jamais fait disparaître.
Galères trirèmes athéniennes en action au Vème siècle av. J-C. Mark Myers, 1994, peinture extraite du livre : Barcos: su
historia a través del arte y la fotografía.
La bataille d’Actium (liburnes romaines), 2 septembre 31 av. J-C. (huile sur toile) Lorenzo A. Castro, 1672, Palmer Collection,
National Maritime Museum, Londres, peinture extraite du livre : Barcos: su historia a través del arte y la fotografía.
14
1.1.4 L’évolution de la rame : naissance du gouvernail
Après avoir vu que d’un morceau d’écorce, l’homme a, sans s’en rendre compte,
inventé la rame, celle-ci a évolué et elle a donné naissance au gouvernail. Cependant
la naissance de ce nouvel instrument, n’a pas empêché qu’on continue à utiliser la
rame primitive, d’ailleurs, actuellement,
on l’utilise encore dans certains sports
ou dans certaines tribus. On peut donc
considérer le gouvernail comme un
dérivé de la rame.
Le gouvernail né en Chine vers le 1er
siècle avant Jésus Christ, alors qu’en
Occident les premières traces de son
utilisation ne remontent pas au-delà du
XIIème siècle après Jésus Christ.
Il y a 5000 ans, les Égyptiens
manœuvraient leurs barques à l’aide de
rames retenues par la seule force
humaine des bras des rameurs comme
bien témoigne la barque solaire ou les
gravures du Moyen Empire égyptien d’il y a 4000 ans.
Par exemple la peinture du Tombeau de Menna, nous fait penser que la rame,
surdimensionnée, est fixée à la quille,
la partie la plus basse d’un bateau.
Mais on ne peut pas encore
proprement parler de gouvernail,
toutefois cela prouve comment la
rame évolue vers ce nouvel instrument
de navigation.
Barque de Kheops (Khufu), Gyzeh, Égypte (photographie), Alison Moss, 2002, Conway Picture Library
43,6 x 5,9 m, Casque en bois, construite en Égypte vers 2500 av. J-C. connue comme la barque solaire, image extraite du livre :
Barcos: su historia a través del arte y la fotografía.
Voyage vers Abydos, Tombeau de Menna, peiture extraite du site : techno-science.net
15
Au début du Vème siècle avant Jésus Christ, la flotte grecque était équipée que de
pentécontères et de triacontères. Cependant la guerre contre les Perses, oblige la
Grèce à moderniser ses navires.
En 482 avant Jésus Christ, Thémistocle lance un vaste programme qui a pour objectif
renouveler la flotte. La trière grecque est progressivement équipée d’un éperon et
d’une ébauche de gouvernail, il s’agit d’une sorte d’aviron peu efficace en mer ce qui
fait que la force principale de propulsion repose majoritairement sur les rameurs.
Après la trière est équipée avec deux gouvernails, un est placé à la poupe et l’autre à la
proue. C’est ainsi que le gouvernail
apparaît, mais cependant il continue à
évoluer et naît le gouvernail d’étambot
qui arrive en Europe à la fin du premier
millénaire, à travers des Arabes.
D’abord, il est manœuvré à la main avec
un simple barre et peu à peu, il se voit
assisté par un jeu de cordages et de poulies
à fin de diminuer la force du barreur. Dans
les navires plus
petits, ce
gouvernail est
assisté par un
système de
démultiplication
mécanique à
levier1 de l’effort
de la barre.
1 Pièce rigide, allongée, qui pivote sur un point d’appui et qui permet de soulever de lourdes charges. En
espagnol, il s’agit d’une palanca.
gouvernail
quille
étambot
Schéma extrait du site : webetab.ac-bordeaux.fr
Le gouvernail d’étambot, image à droite prise au Musée Maritime de Barcelone, image à gauche extraite du site : www.lethist.lautre.net
16
1.1.5 La rame comme sport : l’aviron
Actuellement la rame utilisée dans le sport est nommée l’aviron, cependant elle est
aussi utilisée dans des aventures extrêmes telles que la traversée des océans
Atlantiques et Pacifique par Maud Fontenoy ou Gérard d’Aboville. Il existe aussi
d’autres disciplines telles que le kayak, le canoë ou la pirogue, mais ces disciplines
utilisent une pagaie au lieu d’une rame.
1.1.5.1 Histoire de l’aviron
Les bateaux à l’aviron sont utilisés depuis des siècles mais on trouve très peu de
mentions de courses d’aviron avant le XVIIIème siècle. Dans l´Énéide, Virgile
mentionne la première course d’aviron, organisée par Énée pour les funérailles de son
père.
On considère que la rame, en tant que sport, est née en Grande Bretagne pendant le
XVIIème siècle mais plutôt comme une activité réservée à l’haute noblesse de la
société britannique et après elle s’est déplacée à l’haute noblesse d’autres pays
d’Europe.
Les premières courses modernes d'aviron ont eu lieu dans la seconde moitié du
XVIIIème siècle entre les rameurs professionnels qui opéraient en tant que taxis sur
la Tamise à Londres. Au cours du XIXème siècle, l'aviron est devenu un sport amateur
très populaire et ces courses attiraient des milliers de spectateurs. C’est à cette
époque que des compétitions entre professionnels se sont développées en Angleterre.
La rame a considérablement évolué, de nouvelles technologies se sont introduites en
ce qui concerne sa construction et ainsi qu’une grande évolution de la technique
utilisée par les rameurs s’est produite.
L’arrivée de la rame à tous les niveaux de la société y compris les femmes est assez
récente, elle date d’un peu plus d’un siècle.
17
1.1.5.2 L’aviron actuellement en tant que sport
Actuellement, il s’agit d’un sport qui s’est étendu dans la plupart des pays d’Europe,
d’Amérique, d’Asie, d’Océanie et d’Afrique, où on commence à le pratiquer.
Le 25 juin 1892 on fonda à Turin la FISA2 afin de régler les normes et les compétitions
entre les 5 fédérations d’aviron
d’Europe qui étaient la
Belgique, la France, la Suisse,
l’Italie et l’Autriche. Cela permit
que la rame soit le premier
sport avec une fédération
internationale.
La rame est un sport qui fait parti des Jeux Olympiques depuis la deuxième Olympiade
de l’Ère Moderne, c’est-à-dire les Jeux Olympiques de Paris 1900, puisque dans les
premiers jeux qui se faisaient en Athènes en 1896, le fort vent empêcha de réaliser les
régates. Depuis, l’aviron a été toujours présent dans le programme olympique de tous
les Jeux Olympiques.
L'aviron est un sport de vitesse et de glisse dans de longs bateaux faits en bois ou en
autres matériaux plus résistants. Le rameur est assis au-dessus du niveau de l'eau sur
un siège roulant c’est-à-dire une coulisse et tourne le dos vers le sens d’avancement
du navire. Le rameur peut utiliser: un aviron unique manié à deux mains dit de
pointe ou deux avirons dits de couple.
Il existe deux catégories d’avirons : l’aviron de rivière et l’aviron de mer. Cependant les
compétitions olympiques ont lieu seulement dans les rivières et lacs en accord avec les
normes olympiques. Cela n’empêche que d’autres types d’organisent en mer.
Les bateaux de compétition sont longs et étroits afin de réduire la résistance entre
l'eau et le navire lorsqu’il se déplace sur celle-ci. Ce fait conditionne la forme des
bateaux, ils sont donc instables et susceptibles de se retourner. Le rameur doit être 2 FISA: fédération internationale des sociétés d’aviron
Équipe américaine aux Jeux Olympiques de 2004 Quatre de pointe sans barreur, image extraite du site : fr.wikipedia.org
18
capable d'équilibrer le bateau tout en trouvant un appui dans l'eau le plus puissant
possible et une stabilité afin de ne pas tomber et de faire avancer le bateau le plus vite
possible.
Il s’agit donc d’un sport très complet puisqu’il mobilise près de 70% de la masse
musculaire du sportif, c’est pour cela qu’il exige un équilibre physique. De longues
heures d'entraînement quotidiennes ainsi qu'une discipline individuelle rigide au sein
de l'équipe sont indispensables, la seule récompense à tout cela étant l'appartenance
au haut niveau de la communauté aviron.
Le geste du rameur, seule propulsion du navire, est très technique, à la fois en douceur
et en force; de son exécution dépend la glisse de la coque.
Un bon rameur est capable de battre sur l'eau des rameurs physiquement plus forts
que lui. Le but recherché est de faire profiter à la coque de toute sa force de
propulsion sans pour autant la ralentir.
Le coup d’aviron sert à propulser le navire, ce mouvement peut se décomposer en
plusieurs phases.
Du numéro 1 au 7 se produit la phase de pression, c’est-à-dire la période pendant
laquelle la palette est dans l’eau. Ce mouvement débute dès que la palette est dans
l’eau où elle fait une prise de pression (numéros 1 à 2) et se termine après avoir fait la
poussée dans l’eau (numéros 3 à 8), lorsque la palette sort de l’eau.
Le rameur fait une extension des jambes et ramène les bras vers l’arrière ce qui mène
le tronc vers la même direction pour déplacer la coque sur l'eau.
19
Du numéro 9 au 15 se produit la phase de détente. Ce mouvement débute dès que les
palettes sortent de l’eau (numéros 9 à 12), à ce moment le rameur se trouve dans une
position dégagé, c’est-à-dire qu’il a les jambes tendues et les épaules en arrière du
bassin ainsi que les avant-bras appuient sur les avirons pour dégager les palettes de
l'eau. Cela finit lorsque celles-ci rentrent dans l’eau (numéros 12 à 15), il s’agit du
retour, amorcé par les bras qui s'étirent vers l'avant pour amener les épaules en avant
du bassin, ainsi que les jambes se fléchissent.
Le rameur tend les bras, replace le tronc et replie les jambes afin de revenir en position
pour commencer une nouvelle propulsion.
Il existe plusieurs types de compétitions comme la course en ligne, la tête de rivière où
s'agit de courses contre la montre ou les Bump races où le but est de rattraper le
bateau précédent et d'éviter d'être rattrapé par le bateau suivant ou encore des
championnats universitaires.
Les championnats les plus importants sont les Jeux Olympiques. Voici les disciplines
olympiques de l’aviron.
1.Skiff 3
2.Deux rameurs de couple
3.Deux rameurs en pointe sans barreur
4. Deux rameurs en pointe avec barreur 4
Non représenté. Quatre rameurs de couple sans
barreur
5.Quatre rameurs en pointe sans barreur
6.Quatre rameurs en pointe avec barreur
7.Huit rameurs en pointe avec barreur
8. Pelles d'aviron avec palettes de type Macon
L’aviron est accessible à tous les
niveaux, c’est-à-dire d’une part, on
peut le pratiquer en tant que loisir ou
pour faire du tourisme et d’autre part, il s’agit d’un sport de compétition.
3 Skiff: un bateau étroit et peu stable à une place très utilisé dans les compétitions.
4 Barreur: le membre qui s'assoit sur la poupe, se mettant face à la proue, dirigeant le bateau et
coordonnant le rythme et la force des rameurs.
Schéma extrait du site: aviron.boulonnais.free.fr
20
1.1.6 La galère, exemple de navire à rames
1.1.6.1 Qu’est-ce qu’une galère ?
La galère constituait une embarcation dédiée principalement au combat puisque le
nombreux équipage dont elle avait besoin et le peu d’espace qu’il y avait pour les
marchandises l’empêchaient d’être un navire marchand.
Il a été le principal navire de combat de la mer Méditerranée pendant des millénaires
jusqu’au XVIIème siècle. Seule l’apparition de l’artillerie lourde détrôna les combats
traditionnels d’infanterie et finit par signifier la fin du règne des galères. Cependant,
elles furent utilisées jusqu’au XIXème siècle.
Il s’agit d’un navire fin qui craint les coups de vent, c’est pour cela qu’il peut seulement
être utilisé en période de beau temps, c’est-à-dire pendant l’été.
Il est propulsé par des rameurs qui selon les pays et les moyens étaient des prisonniers
de guerre, des renégats, des esclaves ou des hommes libres.
Une faible voile aidait parfois à la navigation lorsqu’il s’agissait de parcourir de longues
distances. Les rames étaient utilisées lors des combats et des manœuvres.
Le système de multiples rangs de rames, tradition de l’antiquité, fut abandonnée au
profit d’un seul de rang de grosses rames actionnées par plusieurs hommes.
Elles se caractérisaient par sa manœuvrabilité et la grande vitesse qu’ elles pouvaient
atteindre.
1.1.6.2 Organisation des rameurs
Dans l’Antiquité, on avait différentes organisations de rameurs dans les galères : la
galère simple avec un seul niveau de rameurs, la birème avec deux niveaux, la trière
avec trois, ainsi respectivement avec la quadrirème et la quinquérème.
Dans l’histoire, plus exactement pendant l’Antiquité, les rameurs travaillaient dos à la
marche. Un élément essentiel à l’époque, était le coussin, car celui-ci assurait le
confort et l’efficacité des mouvements d’inclinaison des rameurs en avant puis de
redressement vers l’arrière lorsqu’il fallait manœuvrer la rame.
Au Ve siècle av. J.-C. à Athènes, tant que la cité pouvait fournir la main-d'œuvre, les
rameurs étaient tous des citoyens libres, renforcés par des métèques et rémunérés. Ce
21
sont donc des hommes motivés et entraînés qui occupent les bancs pour protéger les
intérêts de leur cité, ce qui explique les performances que peuvent atteindre ces
navires par rapport à la vitesse, le maintien de la cadence, la manœuvrabilité et la
rapidité avec laquelle les ordres sont exécutés.
Après, les galères sont devenues un lieu de condamnation des prisonniers, ceux-là
faisaient donc un travail forcé, elles sont devenues aussi l’accueil de nombreux
esclaves.
Normalement, les rameurs étaient trois par rame. Le garde-chiourme5 plaçait les
hommes libres au plus près du bout de chaque rame pour éviter qu'un des prisonniers
ou esclaves ne l'entraîne sous le banc où le pire pouvait l'attendre. Tous les rameurs
étaient entravés par des chaînes. Ils devaient donc dormir comme ils le pouvaient sur
le banc, ils avaient l’habitude d’appuyer la tête contre la rame ou sous la rame.
L'odeur sur une galère était épouvantable car les rameurs devaient déféquer sur place.
Une galère était ainsi repérable à 5 miles due son odeur.
Les rameurs ne pouvaient que se pelotonner sous les bancs et les rames tandis que les
soldats amis ou ennemis marchaient sur leur dos. Sans aucune protection, les rameurs
étaient exposés à multiples dangers. De plus, si le navire coulait, les rameurs coulaient
inévitablement avec lui.
1.1.6.3 La Galère Royale, exemple de galère
La Galère Royal fut construite en 1568 dans le chantier naval de Barcelone. Les
dimensions de la galère étaient de 60 m de longueur er 6,2 m de largeur. Le navire
portait 59 rames. L’équipage était formé par 100 soldats et nobles de suite, 50 marins,
400 arquebusiers et 47 bancs de sept rameurs chacun (329 rameurs sur 47 bancs), cela
fait un total de 879 personnes dans le navire.
5 Garde-chiourme: surveillant des galériens.
22
La Galère royale avait un poids de 277 tonnes et était équipée d’un canon avec des
projectiles de 5kg, 4 canons avec des projectiles de 3kg et de 4 fauconneaux.
Cette embarcation était le navire capitaine d’escadre de la Ligue Sainte dans la bataille
de Lépante en 1571. L’affrontement des états chrétiens avec les flottes de l’empire
turc mit fin au contrôle des Ottomans sur la mer Méditerranée.
La bataille de Lépante eut lieu le 7 octobre 1571 au nord du golf de Patras.
Face aux nombreuses attaques des galères turques contre les navires chrétiens, sous
les auspices du Pape Pie V, on créa le Pacte de Rome entre le pontificat, la Venise et
l’Espagne afin de former une flotte commune capable de combattre les turcs.
Le 16 septembre, la flotte alliée partit avec l’objectif de battre les turcs avec un total
de 207 galères dont la Galère Real en faisait partie, 6 galéasses et une centaine de
petits navires. L’ensemble était constitué par 1815 canons et 84.000 hommes.
La flotte turque était composée de 208 galères et 66 galéasses.
Le 7 septembre eu lieu la grande bataille, il s’agissait d’un atroce combat entre galères
où Ali Pacha, sultan turque mourut.
Poupe de la Galère Royale, photographie prise au Musée Maritime de Barcelone
Proue de la Galère Royale, photographie prise au Musée Maritime de Barcelone
23
La Sultane, navire d’Ali Pacha, fut abordée et après une heure et demie de combat
sanguinaire, elle fut capturée. Ali Pacha fut gravement blessé par un mousquet et
après être tombé sur le pont, il fut décapité par un soldat espagnol.
La bataille termina lorsque les Alliés s’emparèrent du Grand drapeau du Khalifa,
symbole de la victoire de Lépante, et lorsqu’ils hissèrent l’étendard de la Sainte Ligue
dans la Sultane. Cela provoqua une démoralisation et une débandade chez les turcs.
Cette bataille fut à l’origine de nombreuses pertes matérielles et humaines, mais elle
permit ainsi aux Alliés obtenir un butin qu’ils partagèrent après.
24
1.2 La voile
1.2.1 Définition et parties d’une voile
Une voile est un morceau de tissu, dont la taille peut changer considérablement, entre
quelques mètres carrés à plusieurs centaines de mètres carrés, et qui sert à faire
avancer un véhicule comme des voiliers, des planches à voile, mais aussi des véhicules
terrestres (chars à voiles) grâce à la force du vent.
Une voile est caractérisée par sa forme, la densité de sa surface et le(s) matériau(x) qui
la composent.
Les trois angles de la voile ont un nom spécifique :
Le point de drisse6 (1) est l'angle situé au sommet de la voile une fois qu’elle est
hissée : c'est l'endroit où la drisse est frappée.
Le point d'amure (10) est l'angle attaché au point fixe du bateau : lorsque la
voile est en position, hissée, le point d'amure est sur l'avant du bateau.
Le point d'écoute (12) est l'angle de la voile auquel on attache l'écoute7.
Chaque extrémité de la voile est renforcée de plusieurs couches de tissus, il s’agit de la
têtière(3), partie renforcée de l'extrémité supérieure de la voile ainsi que les
extrémités inférieures. Un œillet situé à chacun des angles permet de fixer la voile au
gréement8.
Le contour d'une voile triangulaire est constitué de trois parties qui sont les suivantes :
La bordure (11) est le bas de la voile lorsque celle-ci est hissée.
Le guindant (6) est le côté de la voile parallèle à l'étai9 ou au mât.
6 Drisse: cordage servant à hisser une voile sur son mât.
7 Écoute: cordage servant à régler les voiles.
8Gréement: Ensemble des éléments sur lesquels sont établis les voiles.
9 Étai: câble d’acier tendu dans le sens longitudinal du navire entre le pont et la tête du mât, sur lequel
on envoie les voiles d’avant. Il sert également à maintenir le mât.
25
La chute (5) est le côté de la voile toujours libre :
sa tension est réglée par un nerf de chute (8). Si
on imagine que la voile est un triangle rectangle,
il s’agit de l’hypoténuse celui-là.
Sur la grand-voile, on trouve entre 2 et 3 bandes de
ris (9), qui sont des zones horizontales renforcées de
façon partielle et comportant des œillets aux extrémités,
utilisés pour réduire la surface de la grand-voile lorsque
le vent devient de plus en plus fort.
D’autres composants d’une voile sont les laizes (7), qui
sont des bandes de tissus cousues conçues pour répartir
l'effort de la voile.
La chute de la grand-voile est plutôt arrondie grâce
aux lattes (4), cela dépend de la voile.
Le guindant de la grand-voile est parallèle au mât soit
grâce à des coulisseaux (2) fixés à la voile, soit grâce à un
cordage cousu le long de la voile.
La bordure de la grand-voile est tenue par un cordage
qui va d’haut en bas de la voile et qui passe dans la gorge de la bôme10.
La ligne qui fait d’union entre le guindant et la chute reçoit le nom de corde. La
courbure d'une voile s'appelle le creux, donc la profondeur de creux est la distance
perpendiculaire entre la corde et le creux maximal de la voile. Le côté de la voile gonflé
par l’air formant une courbe concave correspond au côté au vent. Le côté poussé vers
l'extérieur pour créer une forme convexe correspond au côté sous le vent.
10
Bôme: Pièce longitudinale maintenant la partie inférieure de la grand-voile.
Schéma d’une voile, source: fr.wikipédia.org
26
1.2.2 Son fonctionnement
Le principe de fonctionnement d'une voile dépend de la direction du navire par
rapport au vent, cela reçoit le nom d’allure du navire.
Un bateau remonte au vent grâce aux forces générées des deux côtés de la voile.
L'ensemble de la force produite provient d'une force qui pousse sur le côté au vent et
d'une force qui tire sur le côté sous le vent, cette dernière domine sur l’autre, ces deux
forces agissent dans la même direction.
En 1738, le physicien Daniel Bernoulli a découvert que
lorsque l'on augmentait la vitesse de l'air dans un flux d'air
libre, il se créait une zone de basse pression où s'écoulait un
courant d'air plus rapide. C'est le phénomène qui a lieu dans
le côté sous le vent de la voile : la vitesse de l'air s'accélère,
créant ainsi une zone de basse pression derrière la voile.
L'air et l’eau sont des fluides. Lorsque le vent atteint la voile,
il se divise et reste en partie collé au côté convexe de la
voile, où il se laisse porter. Pour que l'air non collant qui se trouve au-dessus de l'air
Daniel Bernoulli, portrait extrait du site : energyvanguard.com
Schéma extrait du site: planetseed.com/fr/sciencearticle/la-voile-un-jeu-denfant
27
collé puisse dépasser la voile, l'air collé doit adopter la forme d’une courbe en direction
du courant d'air qui n'a pas touché la voile. Cependant, cet écoulement d'air libre a
tendance à circuler en ligne droite et à agir en tant que barrière. Entre l'écoulement
d'air libre et la courbe de la voile se crée alors un passage étroit par lequel la masse
d'air initiale est absorbée. Cette masse d'air, qui ne peut pas se compresser, se voit
obligée à accélérer pour rentrer dans ce passage étroit. C'est pour cela que la vitesse
de l'air accélère sur le côté convexe de la voile.
C’est alors que la théorie de Bernoulli peut être appliquée.
L'écoulement d'air qui est avalé dans le passage étroit est plus rapide que l'air
ambiant, entraînant une baisse de la pression dans la zone où l'air se déplace plus
rapidement. Une réaction en chaîne se produit alors. Lorsqu'une nouvelle masse d'air
s'approche de la voile et se divise, la plus grande partie de cette masse se dirige vers le
côté sous le vent de la voile car elle est attiré par les zones de basse pression et
repoussée par les zones de haute pression. C'est donc une masse d'air encore plus
importante qui doit à présent être absorbée très vite dans ce passage étroit que
forment la partie
convexe de la voile et
cet écoulement d'air
libre, réduisant la
pression de l'air. Ce
phénomène s'accroît
jusqu'à ce que la
vitesse optimale soit
atteinte et qu'une zone
de basse pression
maximale soit créée sur le côté sous le vent. La vitesse de l'écoulement de l'air
augmente jusqu'à ce qu'il atteigne la profondeur maximum du creux. L'air continue
donc de converger et d'accélérer jusqu'à ce point, puis il s'écarte et ralentit jusqu'à ce
qu'il retrouve sa vitesse initiale, celle de l'air ambiant.
Schéma extrait du site: planetseed.com/fr/sciencearticle/la-voile-un-jeu-denfant
28
Au même instant, il se produit le fait inverse sur le côté au vent de la voile. Plus l'air
arrive du côté sous le vent, moins il y a d'air du côté au vent pour être absorbé dans le
passage arrondi entre le côté concave de la voile et le courant d'air libre. C’est en
s'écoulant que cet air ralentit et finit par se déplacer moins rapidement que l'air
ambiant, ce qui fait augmenter la pression sur le côté au vent de la voile.
Un équilibre parfait est établi entre la voile et le vent, ce qui permet au vent
d'accélérer tout en s'écoulant le long de la courbe convexe de la voile. Une partie de
cet équilibre reçoit le nom d’angle d'incidence.
L'air se divise de façon égale des deux parties de la voile : la voile cédera au lieu de se
gonfler d'air et de prendre une forme courbe, l'air n'accélèrera pas et ne créera pas de
zone de basse pression sur le côté sous le vent et le bateau n'avancera pas. Mais si la
voile est orientée à un certain angle d’incidence par rapport au vent, la voile se
courbera soudainement et génèrera des forces aérodynamiques.
L'angle d'incidence de la voile doit être calculé avec précision.
Si l’angle est nul, la force est nulle et le bateau n’avance pas.
Si l'angle est trop petit par rapport au vent, l'avant de la voile bat au vent.
Schéma extrait du site: planetseed.com/fr/sciencearticle/la-voile-un-jeu-denfant
Schéma extrait du site: planetseed.com/fr/sciencearticle/la-voile-un-jeu-denfant
29
Lorsque l’angle d’incidence est adéquat, la force du vent sur le bateau est maximale,
cela permet au navire d’acquérir une vitesse considérable profitant au maximum des
conditions climatiques.
Si l'angle est trop grand, les écoulements d'air circulant le long de la courbure de la
voile s'éloignent et se mêlent à l'air ambiant. Cette séparation crée une zone de
décrochage d'air tourbillonnant qui fait diminuer la vitesse de l'air en augmentant sa
pression.
Selon la courbure de la voile, la partie arrière présentera toujours un angle supérieur
au vent par rapport au bord d'attaque. C'est pourquoi l'air qui arrive au niveau de la
chute de la voile n'arrive pas à suivre la courbe et reprend la trajectoire de l'air libre
ambiant.
Dans l'idéal, l'écoulement d'air ne devrait pas se décoller de la voile avant d'avoir
atteint la chute. Mais plus l'angle d'incidence de la voile est important, plus ce point de
Schéma extrait du site: planetseed.com/fr/sciencearticle/la-voile-un-jeu-denfant
Schéma extrait du site: planetseed.com/fr/sciencearticle/la-voile-un-jeu-denfant
30
séparation se déplace progressivement vers l'avant, laissant derrière une zone de
décrochage.
Pour créer l'équilibre parfait entre le vent et la voile, la voile doit avoir un angle
d'incidence adéquat permettant à l'air de circuler librement dessus. Cet équilibre
dépend de la courbure de la voile qui doit permettre à l'air de la suivre jusqu'à son
extrémité arrière.
La pression varie le long de la surface de la voile. La force la plus importante s'exerce
au point de profondeur de creux où la courbure de la voile atteint son maximum, l'air
est le plus rapide et la pression la plus basse.
Cette force faiblit à mesure que l'air atteint la chute puis finit par disparaître. Ces
pressions peuvent changer de direction, cela dépend de l’endroit où elles sont
exercées. La force exercée reste toujours perpendiculaire à la surface de la voile.
L'axe du bateau a le même comportement avec l'eau que la voile avec le vent. La quille
génère une force qui s'oppose à la force de dérive de la voile : elle empêche le bateau
de suivre la direction de la force qui s'exerce sur la voile ainsi que la force totale sur la
voile soit toujours latérale lorsque le bateau navigue au vent.
Plus l'angle de la voile s'écartera de l'axe de la coque, plus la force latérale se
déplacera vers l'avant.
1.2.3 Différents types de voile
En fonction de l’époque et du lieu géographique, la forme des voiles a
considérablement changé. Voici les plus importantes et les principales formes de voiles
jusqu’à aujourd’hui.
31
1.2.3.1 La voile carrée
Il s’agit de la voile la plus ancienne de l’Europe.
Sa simplicité la caractérise, elle est facile à
confectionner puisqu'elle est taillée et cousue
plate, sans lui donner de creux, mais son
efficacité diminue selon la direction du vent.
Restant une voile archaïque, ce gréement,
appelé aussi traversier, présente quand même
de qualités considérables. Elle peut avoir une
forme carrée ou rectangulaire, et est
normalement suspendue à une vergue
horizontale, hissée au mât par son milieu. Ses deux angles inférieurs peuvent être
attachés sur l'avant. Son parfait équilibre et sa symétrie lui donnent une confortable
Bateau à voile carrée, image extraite du site : http://arjentilez.canalblog.com/archives/2010/08/1
8/18842799.html
Schéma des différents types de voiles extrait du site : ledictionnairevisuel.com
32
stabilité. Cette voile offre une puissance de traction considérable par vent arrière, très
efficace pour tirer un chalut et permet de remonter correctement au vent.
Elle fut utilisée dès l'antiquité par les Égyptiens, les Grecs et les Romains, de la Baltique
à la Méditerranée sur les navires marchands et militaires, tantôt en mer qu’en rivière.
Plus tard, les Vikings en équipèrent leurs bateaux. Les navires du Moyen-âge gréèrent
aussi ce type de voile. Plus récemment, la voile carrée fut répandue en Europe sur
certains bateaux de pêche.
Au IXème siècle, l'introduction de la voile latine ralentit le déclin de la voile carrée en
Méditerranée car les vents sont trop irréguliers pour pouvoir l'utiliser.
En Atlantique, elle perpétue au-delà du Moyen-âge, des Drakkars des Vikings. Pendant
les siècles suivants, elle se maintient comme en témoignent les embarcations faites
pour le commerce et le combat.
Lors de l'essor de la marine à voile, entre le XVIIème siècle et XIXème siècle, avec
l'augmentation de la dimension des navires, une augmentation de la hauteur des mâts
s’est produite également et, par conséquence on a multiplié le nombre de voiles
carrées sur chaque mât afin qu'elles restent repliables par un nombre raisonnable de
marins.
Au cours de la première moitié du XXème siècle disparaît lentement cette voile avec la
fin d’une des générations de
bateaux les plus réussies en
matière de taille et de
vitesse, dont le Belem est l'un
des survivants.
Le Belem, un des plus anciens grands voiliers naviguant au monde.
Image extraite du site : francois.lonchamp.free.fr
33
1.2.3.2 La voile au tiers
Une voile au tiers est une voile aurique11 qui a la
forme d’un trapèze dont le bord supérieur est
transfilé sur une vergue.
Au début, elle avait peu de différence avec la
voile carrée puisque sa vergue12 était horizontale
mais après, elle est devenue plus verticale tout
en se rapprochant de l’axe du mât.
Elle devint célèbre grâce aux bateaux de pêche
côtière du XIXème siècle et au début
du XXe siècle, surtout en Bretagne. Jusqu'en 1940, on pouvait la retrouver encore sur
certaines embarcations motorisées.
Le bord d'attaque qui est presque vertical et plus court que la chute, est situé sur
l'avant. La chute, quand à elle, est située sur l'arrière, et la vergue est inclinée en
montant de l'avant vers l'arrière. Le point
d'amure est attaché à un point situé dans l'axe du
voilier. La bordure est libre et l'écoute est reliée, soit
sur un banc transversal, soit à droite ou à gauche de
l’embarcation.
La voile au tiers peut aussi être équipée d'une bôme.
Ce gréement se trouve aussi sur de petits voiliers de
course qui datent de la première moitié du XXème
siècle.
Certaines voiles de flèches sont des voiles au tiers.
11
Voile aurique: voile de forme quadrangulaire non symétrique qui présente toujours le même bord
d'attaque au vent, contrairement aux voiles carrées.
12 Vergue: pièce de bois ou de métal simplement appuyée, articulée ou encore fixée au mât et qui porte
une voile.
Navire à voile au tiers, schéma extrait du site : http://www.centpourcentanglais.com/html/009gloss
aire-sa-sh.htm
Bateau de pêche traditionnel de Basse-Dordogne, Basse-Garonne et de l’estuaire de la
Girone, image extraite du site : mandragore2.net/dico/lexique2/lexique2.php?p
age=f
34
1.2.3.3 La voile latine
La voile latine est apparue au IXème siècle
provenant de l'inspiration des arabes, elle fut
propagée principalement en Méditerranée.
Une des ses caractéristiques est sa grande vergue
nommée antenne.
L'antenne, longue et mince, qui croise le mât en
oblique, est composée de deux parties qui sont
attachées entre elles par des ligatures faites
avec des cordages. Ces deux pièces sont
nommées la penne et le quart. L'antenne descend jusqu'à l'avant du bateau, où elle est
fixée, il s’agit du point d'amure. Les bandes de ris sont hautes et parallèles entre elles.
La bôme est inexistante.
Il aurait fallu changer l'antenne de côté par rapport au mât pour conserver un bon
rendement et pour qu’elle reste compétitive. Dans les faits, il est très difficile de
changer l'antenne de côté lors d'un virement de bord, car la longueur de l'antenne sur
est toujours supérieure à la hauteur de ce même mât. Lorsque l'antenne se trouve au
vent, la voile est collée sur le mât, et son rendement est alors moindre.
Ce gréement remplaça vite les voiles
carrées des navires marchands et
militaires, car elle est plus adaptée aux
régimes de vent de cette région où elle
continue à exister toujours sur des
embarcations comme les felouques du
Nil par exemple.
Elle est devenue vers le XVème siècle la voile auxiliaire des navires de l'Atlantique,
comme les caravelles, puis les galions du XVIème siècle et enfin les grands vaisseaux
Navire à voile latine, schéma extrait du site : http://www.centpourcentanglais.com/html/009gl
ossaire-sa-sh.htm
Felouques du Nil, image extraite du site : flickr.com/photos/thirion_olivier/4174366095
35
du XVIIème et XVIIIème siècle, avant d'être détrônée dans cette région par la voile
aurique, plus aisée à manœuvrer.
Il s’agit d’un gréement traditionnel de la périphérie de la Méditerrané et est aussi le
premier gréement des caravelles qui ont fait de grandes découvertes maritimes.
L'efficacité de la voile latine pour remonter le vent au près n'a pas été dépassée avant
l'invention de la voile bermudienne.
De cette voile dérive la voile arabe, identique mais avec la différence que la pointe
avant de la voile est coupée. Elle est utilisée principalement sur le Nil, en Mer Rouge et
dans l’Océan Indien. Elle équipe souvent les felouques du Nil.
1.2.3.4 La voile à livarde
La voile à livarde est placée en arrière du mât, son
côté avant est transfilé sur celui-ci. La voile est
assurée par une longue pièce en bois, nommée
livarde, qui la traverse en diagonale, depuis le point
d'armure au pied du
mât jusqu'au point
supérieur arrière. La
bordure basse reste
libre et sa tension est
contrôlée par l'écoute
que l'on règle suivant
l'allure du bateau par
rapport au vent.
La voile à livarde connue le succès dans la marine fluviale. Elle était simple à mettre en
œuvre, et était adaptée aux mâts détachables de diverses embarcations.
Assez peu répandue aujourd'hui, ce gréement a su séduire jusqu’au point d'équiper
tous les Optimist depuis 1947.
Navire à voile à livarde, schéma extrait du site :
http://www.centpourcentanglais.com/html/009glossaire-sa-sh.htm
Optimist à voile à livarde, image extraite du site : http://marc.vitelli.pagesperso-
orange.fr/Documents/jauge/jauge.html
36
1.2.3.5 La voile à corne
Cette voile est aussi appelée voile aurique qui tient son
nom de la vergue qui s'appelle corne ou pic.
Il s’agit de l’évolution de la voile au tiers, elle
augmente les performances en établissant toute la
surface en arrière du mât, ce qui libère la partie avant
de celui-ci pour l'installation d'une trinquette13 et
de focs14. Sa forme la rend assez peu efficace au plus
près du vent mais elle permet de porter une grande
surface de toile pour un mât si court. L'extrémité
inférieure de cette corne, appuyée au mât, pivote selon l'axe du mât. Bordée
d'une bôme, la voile à corne peut donc être établie à droite ou à gauche sans avoir un
côté moins performant que l’autre puisqu’elle est déformé par le mât.
La corne est articulée sur le mât par un sabot appelé encornat ou mâchoire de corne.
Pour hisser cette voile, on a besoin de deux drisses : celle de grand-voile et celle de pic.
Il s’agissait d’un type de voile qui favorisait les voiliers de travail européens car elle
permettait de disposer d'une force propulsive importante avec un système simple,
tant à hisser qu'à régler et peu
coûteux à fabriquer et réparer.
De plus, si elle était bômée, la
voile était alors retenue sur trois
côtés, et il était donc possible
de compenser la déformation
des tissus qui la composaient.
Les voiles à corne sont typiques
des goélettes.
13
Trinquette: Voile d'avant dans un voilier, triangulaire et associée au système complet des focs. La
trinquette est le petit foc le plus près du mât et permet d'augmenter l'écoulement laminaire de la
grand-voile.
14 Foc: Voile triangulaire à l'avant d'un bateau.
Navire à voile à corne, schéma extrait du site :
http://www.centpourcentanglais.com/html/009glossaire-sa-sh.htm
La goélette Santa Eulàlia, photographie prise au Musée Maritime de Barcelone
La voile à corne
37
1.2.3.6 La voile houari
Une voile houari a une forme triangulaire et est portée par une vergue fixée
au mât par l'une de ses extrémités.
La voile houari désigne un gréement dérivé du gréement
à corne et utilisé en plaisance de façon générale. Le pic
est presque verticale, il s'approche d'environ 25 à 30
degrés, de telle sorte que la grand voile, plus haute et
plus pointue, atteint la surface d'une voile à corne
classique avec la voile de flèche. La voile houari à
d'excellentes performances aux allures de près. Elle
rivalise avec la voile bermudienne.
Ce gréement fut pendant longtemps l'un des plus
utilisés pour les yachts. On le retrouve au début
du XXème siècle en
France. Ces bateaux
très agiles, avaient un mât qui culminait à quelques
trente mètres avec une surface de voilure qui
dépassait les mille mètres carrés. L'avantage est sa
légèreté, tout en maintenant une surface de toile
importante qui permet atteindre une vitesse
élevée. Les incidents de manœuvre et les
démâtages n'étaient pas rares.
1.2.3.7 La voile bermudienne
Comme son nom l'indique, la voile bermudienne est originaire des
Bermudes où son usage est très ancien.
Elle est souvent jugée moderne. Il faut cependant remonter
plusieurs siècles en arrière aux Bermudes et au XIXème siècle aux
États Unis pour s'apercevoir que cette voile gréait certaines
La voile bermudienne, schéma extrait du site :
fr.wikipédia.org
Embarcation à voile houari, image extraite du site : fr.wikipedia.org
Représentation de la voile houari extraite du site : blog.plasmor.fr/qu-
est-ce-qu-un-greement-houari/
38
embarcations de pêche mais avec un balestron15 diagonal à la place d'une bôme. C'est
une évolution d'une version antérieure composée de deux voiles : la grand-voile (à corne)
et une voile appelée la flèche, attachée sur la corne et hissée au mât.
Les performances des voiles bermudiennes sont excellentes, notamment aux allures
de près, contre le vent, où aucun autre type de voile ne peut les surpasser. Au portant,
le rendement des voiles à corne est en revanche supérieur. Aujourd'hui, c'est le
gréement systématiquement utilisé sur les bateaux de plaisances, qu'ils soient de
course ou de croisière du fait de son excellence et de l'aisance que l'on a à la manier.
15
Balestron: sorte de perche ou de vergue utilisée pour déployer une voile aurique généralement
quadrangulaire.
La voile bermudienne
Évolution
39
1.2.3.8 La voile jonque
La voile de jonque est une voile entièrement
lattée et compensée.
Le mot jonque provient du mot navire en
chinois.
L’utilisation de lattes16 distingue ce type de voile
des voiles occidentales. Ces lattes sont
relativement lourdes et divisent la toile en
panneaux. Elles sont généralement faites de
bambous et sont tenues au mât. Elles raidissent
la voile, tiennent sa forme et supportent les
efforts sur la voile. Chaque latte a sa propre écoute. L'orientation de la voile est
contrôlée par l’ensemble des écoutes relié à une écoute principale. La toile n'est donc
jamais lourdement sollicitée, ces renforts en font une voile très fiable et durable.
La voile jonque a été inventée il y a 2000 ans dans un but commercial ; il s’agissait d’un
gréement qui faisait gagner de l'argent à ses utilisateurs. Les Chinois les construisaient
avec des matériaux courants et économiques. Après, de nombreuses variantes de la
jonque ont été développées s’adaptant aux secteurs particuliers de la navigation,
comme des rivières, des eaux côtières etc. Des variantes de coque17 dans la forme et la
taille ont été donc développées pour s’adapter aux marchandises qu'ils portaient ainsi
qu’aux conditions d'eau et météorologiques dans lesquelles les navires étaient
employées. Ce gréement peut être appliqué à n'importe quel bateau.
La jonque permet à un bateau de naviguer autant au vent que sa coque le lui permet.
Au portant, la voile de jonque est très efficace avec sa grande surface en hauteur et ses
lattes qui tiennent la voile.
16
Latte: Pièce de bois longue et étroite utilisée pour tenir les voiles jonques.
17 Coque: Carcasse d'un navire, constituée du bordé, des cloisons, des ponts et des raidisseurs.
Navire à voile jonque, représentation extraite du site : mandragore2.net/jonques
40
1.2.3.9 La voile austronésienne
Une voile austronésienne est une voile de forme triangulaire traditionnelle, et
caractéristique des populations parlant des langues austronésiennes ou plus
exactement, malayo-polynésiennes.
Lattes
Photographie du bateau tortue de Yi Sun-Shin
Carte des familles austronésiennes, extraite du site : institut-numerique.org
41
Ces populations habitent dans une zone située entre le nord des Philippines et
la Nouvelle-Zélande ainsi qu’entre de Madagascar et l'île de Pâques. Elle reçoit le nom
de tanjak en Indonésie.
À l'inverse d'une voile bermudien; il ne s’agit pas une voile latine.
Bien qu’elle soit plutôt plane, cette voile est d'une performance remarquable, voire la
plus performante.
1.2.4 Histoire et origines
1.2.4.1 L’Antiquité
L'origine de la navigation remonte aux premiers âges de l'humanité. Les premiers
navigateurs constatèrent qu'en déployant une peau de bête ou une toile végétale
tressée, tendue au bout d'une perche plus ou moins verticale fixée au fond de
l'embarcation, ils pouvaient utiliser la force de propulsion du vent : la voile est née.
Les premiers voiliers ne savaient utiliser le vent que lorsqu'il venait de l'arrière, c’est
pour cela qu’à l’époque la rame restait essentielle pour naviguer. Mais les meilleurs
navigateurs apprirent vite à domestiquer ce vent indispensable. C'est ainsi, avec de
simples pirogues à bordage cousu, et une voile rudimentaire, que débuta le
peuplement de l'Océanie il y a 3000 ans, les austronésiens, navigateurs expérimentés,
parcouraient déjà des milliers de kilomètres en plein océan sur des pirogues pouvant
embarquer jusqu’à une cinquantaine de passagers.
Pirogue à voile austronésienne, image extraite du site : fr.wikipedia.org
42
Aux esquifs de papyrus succédèrent des bateaux de mer, dérivés des embarcations.
Les Égyptiens, il y a 5000 ans, avaient déjà une parfaite maîtrise de la construction des
voiliers. Ils la développèrent depuis l'antiquité, d'abord avec un simple mât et une voile
carrée. À partir du VIIe siècle avant Jésus Christ.
S'inspirant des techniques égyptiennes, les Phéniciens et les Grecs achevèrent
progressivement de maîtriser la navigation en mer à bord des trières, explorèrent puis
colonisèrent toute la Méditerranée à bord de leurs navires. Mais la plupart du temps,
ceux-ci firent du cabotage, et ne s'aventurèrent que rarement hors de vue des côtes.
Les Grecs perfectionnèrent les bateaux des Égyptiens en leur y ajoutant des rames. Ils
devinrent des vaisseaux de combats et furent équipés de catapultes.
Les phéniciens inventèrent la galère, reprise par les Grecs et Romains.
Leurs navires avaient principalement une fonction de commerce et de transport de
personnes, bien qu'ils ne dédaignaient pas les utiliser parfois pour faire la guerre. Mais
le navire restait alors un simple moyen de transport, permettant éventuellement
l'utilisation d'armes de jet pour affaiblir l'adversaire avant l'abordage du navire
ennemi.
Les navires de l’Antiquité avaient la suivante structure : la coque étroite, était relevée
aux extrémités comme celle des gondoles ; une vingtaine d'avirons et une voile carrée,
hissée sur un mât rabattable, assuraient la propulsion ; la direction s'obtenait au
moyen d'une rame-gouvernail placée à l'arrière le long du bord et maintenue dans une
position proche de la verticale par un cordage fixé à plat bord, dispositif rustique
conservé jusqu'à l'apparition du gouvernail d'étambot au XIIIème siècle.
1.2.4.2 Le Moyen-Âge
Au Moyen Âge, les Vikings créèrent des bateaux presque symétriques afin de pouvoir
naviguer dans les deux sens. Pourvu d'un fond plat, il leur fallut peu de profondeur et
pouvaient s'échouer sur une plage.
Leurs bateaux étaient longs, peu larges, avec peu de tirant d'eau, donc très maniables.
Les voiles étaient carrées mais ils ont fixé un cordage sur la voile nommé bouline pour
la tirer sur un côté et pouvoir remonter au vent. Ils rajoutèrent aussi une quille pour
43
stabiliser le bateau. La coque était bordée à clins pour une bonne étanchéité: chaque
planche reposait en partie sur une autre comme pour les tuiles d'un toit.
Les vikings explorèrent ainsi l'Amérique du Nord, ils commercent dans la mer Baltique,
envahissent la Normandie et remontent la Seine jusqu'aux portes de Paris.
Le bateau arabe le plus connu de l’époque était le
boutre qui était un navire avec une coque lisse et des
fibres de coco utilisées comme lien.
Pour faire durer la coque le plus longtemps possible,
les arabes enduisaient la coque d'huile végétale. Au
XIIIème siècle, le boutre portait deux mâts avec un
gréement parallèle à la quille. Un foc fut ajouté à
l'avant du bateau. Le gouvernail fut placé au milieu de
l'arrière du boutre.
Concernant les chinois, la jonque était un bateau
chinois avec une grande capacité de transport. Elle
comportait au moins quatre mâts, la coque doublée avait des cloisons étanches. Ces
navires plus sûrs pouvaient faire face aux vents violents de l'Extrême-Orient. Pour
augmenter la portance des voiles, elles étaient tendues par des tiges de bambou
horizontales, c'étaient des voiles lattées. Les voiles lattées existent toujours sur les
voiliers actuels pour donner à la voile le pli qu'on désire.
Les galères légères utilisèrent plus souvent les voiles latines ou un mélange des deux
avec plusieurs mâts. Le gouvernail d'étambot actionné par un seul homme apparut
aussi et permit une navigation plus précise. La boussole et l'amélioration des cartes
permirent aux marins de naviguer plus loin.
En Europe ce fut la nef qui fut fabriquée qui avait une coque bordée à clins et une voile
carrée. La coque était renforcée par cinq poutres traversant le navire de part en part
ainsi que la quille pour permettre l'échouage. Le navire possédait un seul mât.
À la fin du Moyen-âge, la caravelle pris le relais. La coque était lisse, les planches
étaient fixées bord à bord. Les poutres traversant la coque avaient été remplacées par
Un boutre, image extraite du site : stephane.lambert.lr.free.fr/voile_historiqu
e.php
44
de robustes pièces qui épousaient alors la forme de la coque, ces poutres sont des
couples. Les deux mâts avaient été équipés de voiles latines ou de gréement mixte. La
caravelle était souvent non pontée, avec un château à l'avant et à l'arrière.
C'est dans la fin que les premiers navires capables de naviguer en haute mer
apparurent, ils furent plus grands, pourvus de deux mats et jusqu'à six voiles. C'est
aussi à cette période que les navires marchands firent leur apparition.
1.2.4.3 La Renaissance
C'est durant la Renaissance que ces navires devenus plus gros disposèrent de voiles
latines permettant de naviguer par vent contraire, car elles tournaient autour des
mats. La caravelle créée par les Portugais en est un bon exemple.
Ainsi les navires commencèrent à être systématiquement équipés de tours installées
sur le pont, à la proue et à la poupe. Ces tours permettaient d'augmenter la distance
de tir en donnant l'avantage de la hauteur en particulier aux archers, et permettaient
aussi de provoquer des dégâts importants sur les navires adverses avant de passer à
l'abordage. Ces tours rendaient le navire instable. Les tours furent progressivement
remplacées par des châteaux installés à la proue et à la poupe.
L'invention du bordage à franc-bord18 permit une autre innovation beaucoup plus
décisive, celle du sabord19, et de l'artillerie. Le bordage à franc-bord existait pourtant
depuis l’Antiquité, et fut utilisé sur les trirèmes par les grecs qui le montaient à l'aide
de tenons et de mortaises. Mais le bordage à clin lui fut longtemps préféré, pour des
raisons d’imperméabilité. Ce bordage robuste et étanche permit d'envisager d'y créer
des ouvertures obstruables, sans fragiliser l'ensemble.
18
Bordage à franc-bord: une technique de construction navale reposant sur un assemblage de virures de
bordé juxtaposées et fixées à une charpente, sur un principe de membrures premières, sans liaison
entre les virures de bordé.
19 Sabord: un terme d'architecture navale désignant une ouverture dans le flanc d'un navire, par laquelle
passent les fûts de canons, les avirons ou simplement une prise d'air.
45
L'usage du franc-bord et des sabords se généralisa sur les galions. Ces sabords
incitèrent à une autre innovation, celle des ponts multiples, qui permettaient
d'augmenter le nombre de sabords et donc la puissance de feu. Le combat au canon
imposait de se doter de navires plus rapides, plus faciles à manœuvrer.
Les Anglais modifiaient leurs navires en conséquence, et firent la preuve de l'efficacité
de leur doctrine. En 1588, ils vainquirent l'Invincible Armada, flotte d'invasion, armée
par Philippe II d'Espagne pour conquérir l'Angleterre. Abandonnant l'idée d'abordage
systématique, ils concentrèrent leurs efforts sur la puissance de feu et la formation des
canonniers, afin d'anéantir la flotte ennemie. La marine de guerre est née.
C'est la période des grandes expéditions maritimes fin du XVème siècle et au XVIème
et des grands explorateurs avec des navires à voiles exclusivement.
Les caravelles permirent les expéditions des Grandes Découvertes. Les Portugais, sous
l'impulsion d'Henri le Navigateur, s'engagèrent à la conquête des océans, Bartolomeu
Dias reconnut le Cap de Bonne-Espérance en 1487. Le tour de l'Afrique fut ainsi
effectué par des navigateurs portugais en 1488. Le changement important fut que ces
bateaux possèdent plusieurs mâts pour augmenter la surface de voilure et donc la
vitesse.
Vasco de Gama rallia les Indes en 1498 ; les Espagnols découvrirent
l'Amérique (Christophe Colomb, 1492). La route des Indes par l'ouest s'ouvrit plus tard
après que Magellan eut reconnu le passage du sud de l'Amérique (1520). Les Grandes
Huile sur toile, tableau peint par Nicholas Hilliard, on y voit la flotte espagnole devant les côtes d’Angleterre où
apparaît l’armée anglaise avec la reine Isabelle, peinture extraite du site : www.nationalgeographic.com.es
46
Découvertes consacraient ainsi le perfectionnement des navires et les progrès de l'art
nautique qui les avaient rendues possibles.
La découvert de l’Amérique fut réalisée avec la plus connue des caravelles est la Santa
Maria de Christophe Colomb. Elle mesurait 23m de long par 7.9m de large, faisait 233
tonneaux, possédait 466m² de voilure, 60 hommes d'équipage et se déplaçait à 5
nœuds.
Au XVIème siècle, apparurent les galions
qui permirent une meilleure remontée au
vent. Il possédait plusieurs ponts et de 3 à
5 mâts, il constitue une évolution de la
caraque, dans laquelle sont introduites des
caractéristiques de la caravelle, comme la
poupe carrée qui supplante celle ronde des
caraques. La coque est allongée et plus
fine, couramment 45m de long par 11m de
large, ce qui le rend plus rapide et
l'abaissement du château le rend plus stable en diminuant le poids dans les hauts. Il est
La caravelle Santa María, image extraite du site : dict.space.4goo.net/city/100499?q=Santa+Maria
Un galion, représentation extraite du site : ziardecluj.ro/wp-content/uploads/2013/07/galion-gd.jpg
47
par contre généralement plus petit que la caraque, dont certaines dépassaient 1000
tonneaux. Les galions étaient généralement en dessous des 500 tonneaux, quoique de
plus gros aient existé. Les galions possédaient de 3 à 5 mats.
D'autres navires plus petits furent créés pour la course et d'autres pour la guerre,
munis de nombreux canons les rendant plus puissants et permettant l'abordage qui
était possible jusqu'au XVIIe siècle.
1.2.4.4 Du XVIIème au XXème siècle
Dès le XVIIe siècle, ce fut l'arrivée de nombreux navires différents, ainsi que des
premiers en aciers. Les Corvettes et Frégates d'abord en bois sont toujours utilisées de
nos jours en version moderne sans voiles. Le Clipper, conçu pour l'import et l'export de
denrées périssables, fut un des derniers voiliers marchands très manœuvrables et
pouvant atteindre 9 nœuds (16.66 km/h).
Les navires étaient des vaisseaux. Ils devinrent beaucoup plus volumineux: environ
70m de long sur 17m de large, pesaient 1500 tonneaux et il fallait 300 marins pour le
manœuvrer. Les canons étaient placés plus bas dans des sabords pour faciliter la
perforation de la coque des navires ennemis. Le navire embarquait 120 canonniers et
1000 soldats.
Lors de la première moitié du XVIIIe siècle, la marine française mit
au point progressivement un nouveau type de navire de ligne du second rang, portant
soixante quatorze canons, dont le premier représentant est le Bourbon. Ce type de
navire devenu vite l'ossature de toutes les flottes de combat européennes.
À la sortie de la guerre de Sept Ans, sa flotte décimée, la France lança un nouveau
programme de constructions navales.
À l'autre bout du globe, une autre culture se développait au moins autant que la
culture européenne.
Avant Christophe Colomb, Zheng He parcourut le monde à la tête
d'une armada gigantesque pour l'époque, dont les plus grandes jonques comptaient 9
48
mâts, mesuraient 130 mètres de long et 55 mètres de large, à comparer aux 30 mètres
de long et 8 mètres de large de la Santa María.
L'armada de Zheng He emporta 30 000 hommes à bord de 70 vaisseaux. L’objectif des
expéditions se limitant à vanter la gloire de l'empereur chinois et établir des relations
avec les autres cultures. Faute de moyens et de volonté politique, la marine chinoise
disparut et ne réapparut qu'au milieu du XXe siècle.
Le Japon entreprit un considérable effort de construction navale au cours de l'époque
Sengoku (XVème au XVIIème siècle); les grands féodaux qui luttaient pour la
suprématie font construire de grandes flottes côtières de plusieurs centaines de
bateaux ; les plus grands navires construits au Japon aux XVIe et XVIIe siècles furent
appelés Atakebune. Le Japon construit ses premiers navires océaniques au début
du XVIIe siècle.
Il s’agit de l’époque des compétitions pour l'exploration des richesses et la maîtrise des
mers, on consacra ainsi le grand voilier à vocation militaire. Au XVIIème siècle, celle-ci
s'affirma partout et dans tous les genres. La courbure du pont s'atténua, tandis que les
châteaux s'abaissèrent, puis s'arrondissaient à l'avant et à l'arrière (fin du XVIIIème
siècle). L'amélioration la plus notable concernait le gréement : le vaisseau était gréé
en trois mâts carré ; chacun des deux mâts principaux portait trois voiles carrées
Représentation d’un Atakebune, extrait du site : forums.civfanatics.com/showthread.php?t=283261
49
étagées : misaine ou grand-voile, hunier, perroquet, surmontées d'une quatrième voile
carrée, le cacatois (fin XVIIIème siècle). Le mât d'artimon reçut une grande voile
trapézoïdale, l'artimon, que dominaient deux ou trois voiles carrées : perroquet de
fougue, perruche, cacatois de perruche ; diverses voiles étaient fixées à l'extrémité
du beaupré pour améliorer les facultés d'évolution avant que n'apparaissent les focs
triangulaires (XVIIIème siècle).
Dès le XIXe siècle, de nombreux voiliers furent remplacés par des navires à vapeur ou à
moteur diesel. Le XXIe siècle marque un regain d'intérêts pour réduire l'utilisation
d'énergie fossile. C'est pour la compétition sportive et la navigation de plaisance que
ce type de propulsion reste très apprécié.
1.2.5 La voile en tant que sport de compétition
1.2.5.1 Histoire de la voile en tant que sport
Dans l'Antiquité, la voile, également nommée yachting, n'était autre qu'un moyen de
transport. Dans sa signification actuelle, le yachting vient probablement des Pays-Bas,
il s’agit sans doute une embarcation navale légère et rapide.
Ce sport a été introduit en Angleterre par le Roi Charles II au milieu du XVIIe siècle,
après son exil en Hollande. Les courses internationales ont débuté en 1851 lorsqu'un
groupe du New York Yacht Club a construit une goélette de 30 mètres nommée
America. Le voilier a mis le cap sur l'Angleterre, où il a remporté un trophée appelé la
Coupe Hundred Guineas à l'issue d'une course autour de l'Île de Wight, sous les
auspices du Royal Yacht Squadron. Ce trophée, rebaptisé ensuite Coupe de l'America,
est demeuré en mains américaines, et plus particulièrement du New York Yacht Club,
jusqu'en 1983, année où un voilier australien a enfin réussi à mettre un terme au règne
de 132 ans du New York Yacht Club.
Au-delà de la Coupe de l'America, les courses de voile se sont diffusées dans le monde,
la plupart du temps comme activité de loisirs dominicale pour des bateaux de pêche.
La création de l'International Yacht Racing Union en 1907 fut la première étape vers le
développement mondial de la voile en tant que sport.
50
Ces cent dernières années ont vu une rapide évolution des matériaux et des concepts,
avec une production en masse de monotypes qui a permis l'essor mondial de la voile.
Parallèlement, les yachts de la dernière génération sont de plus en plus spectaculaires.
L'essor et la diffusion de la planche à voile, des skifs et des multicoques ont repoussé
les limites pour les mordus de voile, alors que les Jeux Olympiques, la Coupe de
l'America et aussi les autres courses sur océan et les records battus continuent
d'apporter à la discipline leur lot de nouveaux héros.
C'est en 1900 que, pour la première fois, la voile fait l'objet d'une épreuve olympique.
Depuis 1908, elle n'aura cessé de faire partie des Jeux Olympiques même si son
programme a beaucoup évolué en fonction de la popularité des différents bateaux.
Lors de ses débuts aux Jeux Olympiques, la voile était dominée par des bateaux de
grande taille avec parfois 10 à 12 marins à bord, et des handicaps de temps étaient
utilisés pour départager les concurrents. À partir de 1924 et, de plus en plus, à
compter des années 50, la tendance était à l'utilisation de monotypes de plus en plus
petits et à une réduction du nombre d'équipiers. Ces vingt dernières années, des essais
d'équipement ont fait apparaître de nouvelles embarcations dans les circuits, attestant
des derniers développements technologiques dans ce sport.
Aux Jeux Olympiques d'Athènes en 2004, une seule épreuve comptait un équipage de
trois marins (Yngling) contre cinq épreuves en solitaire. Aujourd'hui, les bateaux en lice
Coupe d’America 2007, source: abc.es
51
reflètent un mélange de classes, dont celles avec une longue et valeureuse histoire
comme le Star et le Finn, et celles dont le design et la technologie témoignent de la
modernité de ce sport, à l'image du 49er.
Les femmes ont toujours participé aux compétitions olympiques de voile mais en 1988,
des épreuves séparées ont été introduites spécialement à leur attention. Le
programme de voile olympique de 2004 se composait d'épreuves masculines,
féminines et mixtes.
Sydney aura marqué un tournant dans l’histoire olympique de la voile. Jusqu’alors, ce
sport s’appelait "yachting" en anglais et il fut rebaptisé sailing à l'occasion des Jeux de
2000, première fois qu'un sport olympique change de nom.
1.2.5.2 La voile actuellement en tant que sport de compétition
La compétition de voile est disputée sous la forme de courses en flotte, des bateaux de
même catégorie concourant les uns contre les autres en même temps.
Les bateaux s’affrontent sur le même parcours qui comprend divers angles de
navigation, au près, vent arrière et large.
Les régates durent entre 30 et 75 minutes selon l’épreuve. Les scores sont attribués
selon l’ordre d’arrivée de chaque course. Chaque épreuve consiste en une série
d'ouverture en dix manches (15 pour le 49er) dont chaque bateau peut exclure un
score. Les dix bateaux ayant accumulé le nombre moins de points à la fin de la série
d'ouverture sont qualifiés pour la Medal Race. Dans cette épreuve sur moindre
distance, les points obtenus sont doublés et additionnés aux points de la série
d'ouverture pour établir les dix premières positions.
Les bateaux sont identifiés sur l’eau par leur drapeau national sur les voiles et par les
noms de l’équipage sur la grand-voile.
Les règles de l'International Sailing Federation (ISAF) s’appliquent pour toutes les
régates.
52
On a aussi les régates en duel, appelées match-racing, qui oppose deux navires.
Le match-racing est une forme particulière de la régate. Il s’agit d’un affrontement à
armes égales sur l’eau entre un bateau et un autre. Avant de devenir une discipline
sportive, il s'est inspiré de la Coupe de l'America,.
Une épreuve de match-racing débute par un round-robin20 de classement, avec un
repêchage et après avec un championnat.
Dans un round-robin complet, chacun des capitaines, nommés skippers, rencontre une
ou plusieurs fois ses adversaires. Il marque un point à chaque victoire. Les quatre
skippers qui ont obtenu le plus de points au round-robin de classement, ont accès au
championnat. Le skipper ayant obtenu le plus de points peut choisir son adversaire de
demi-finale, et les deux skippers restants s'affrontent. Les matchs se jouent alors en
duels de deux ou trois matchs gagnants jusqu'à la finale.
Il existe aussi d’autres catégories de courses à la voile :
Les courses croisières : Les bateaux doivent aller d’un point à un autre ce qui
oblige à passer par certaines marques de parcours établies. Elles peuvent être
en équipage ou en solitaire.
20
Round-robin: type de tournoi dans lequel les participants se rencontrent tous un nombre égal de
fois. Il s’agit d’un tournoi de rondes.
Match Race France, Marseille, 11 April 2010, source :
vsail.info/2010/04/11/matheiu-richards-wins-match-race-france/
53
Les courses à étapes : Chaque étape a lieu dans un endroit différent ou bien il
s’agit d’aller à un certain endroit. Ainsi, une étape peut être soit une régate soit
une course croisière. La Volvo Ocean Race qui est une course autour du monde
en équipage et par étapes, est l'une des plus éblouissantes.
1.2.6 Exemple de voilier : La goélette Santa Eulàlia
Il s’agit d’un des plus anciens voiliers qui est conservé dans la Méditerranée ; une pièce
fondamentale du patrimoine maritime flottant d’Espagne. La goélette Santa Eulàlia est
un témoin vivant du savoir-faire et des connaissances que les gens de la mer
maîtrisaient pendant une étape de notre histoire maritime dominée par les voiliers
qui, au début du XXème siècle, sillonnaient les mers en transportant des marchandises
entre les ports méditerranéens.
Le 28 juin 2011, la goélette Santa Eulàlia fut déclarée un bien culturel d’intérêt
national par la Generalitat de Catalunya.
54
La goélette fut construite en 1918 à Torrevella (Alicante) sur commande de l’armateur
Pascual Flores, qui le baptisa du nom de sa fille, Carmen Flores. Le matériel utilisé pour
le construire était du bois de la région, notamment du pin et de l’olivier.
Le navire a principalement été destiné au transport de marchandises, le plus souvent
des céréales, du bois, du sel et des matériaux.
De 1919 à 1927, il a navigué entre plusieurs ports de la Méditerranée et a réalisé deux
voyages à Cuba. C’est à partir de ces déplacements transocéaniques que le Carmen
Flores a commencé à être connu sous le nom de El Chulo, en raison de sa rapidité et de
ses prestations.
Au début, cette goélette n’avait pas
de moteur et elle se propulsait
uniquement que par les voiles, mais
en 1928, l’artimon21 fut remplacé par
un moteur. Actuellement la loi oblige
à naviguer avec moteur à l’entrée et
à la sortie du port. Pour pouvoir
l’installer, il a fallu sacrifier la cale.
En 1931, l’embarcation fut
rebaptisée Puerto de Palma et
destinée à la contrebande de farine
entre Barcelone et les Baléares,
jusqu’au jour où elle fut saisie par les
autorités. En 1936, le navire fut
racheté par la compagnie de
navigation Naviera Mallorquina, qui
le baptisa Cala Sant Vicenç et l’utilisa
pour le trafic de divers produits. À partir de 1975, sous le nom de Sayremar Uno, il fut
utilisé comme bateau auxiliaire consacré aux travaux sous-marins ; une activité qu’il
réalisait encore lorsque le Museu Marítim de Barcelona l’acheta aux enchères en 1997.
21
Artimon: Le plus petit des mâts des voiliers, situé à l'arrière.
Photographie de la goélette Santa Eulàlia, prise le 16 juin 2013 au Moll de la Fusta, à Barcelone
55
À partir de 1998, le musée entreprit les travaux de restauration du navire afin de lui
rendre son aspect original, c’est-à-dire celui qu’il avait en 1918, lors de sa construction,
et de l’aménager afin de lui permettre de naviguer. Depuis l’an 2000, il est amarré au
Moll de la Fusta (Quai du bois) du port de Barcelone.
Schéma de la Goélette Santa Eulalia
Foc Flèche
Voile à corne
56
1.3 La vapeur
1.3.1 Le principe du fonctionnement de la machine à vapeur
À la pression atmosphérique, une goutte d'eau à l'état gazeux occupe un
volume 1 700 fois plus grand que si elle est à l'état liquide ; cela fait qu’il en résulte une
force d'expansion mise à profit comme force motrice dans les techniques, l'industrie,
la navigation par exemple.
Schéma du fonctionnement de la machine à vapeur extrait du site: www.energie-environnement.ch/fichiers/dp_pdf/brico_crde_docs/fc_machine_vapeur.pdf
Tout comme son nom l'indique, la machine à vapeur fonctionne grâce à cette dernière.
Lorsque l’eau est chauffée à 100 °C, elle se convertit en vapeur. Comme tous les gaz,
la vapeur chercher à prendre le maximum de place et, quand la place manque, la
vapeur pousse pour l’obtenir donc celle-ci soulève la masse d'air qui pèse sur la surface
du liquide. La haute température permet l’accroissement rapide de la force élastique
de la vapeur. La machine à vapeur utilise donc la force dégagée par la vapeur.
Il existe plusieurs types de machines à vapeur mais le principe de fonctionnement de
cette machine est le suivant :
De l’eau, contenue dans une chaudière, est transformée en vapeur. Cette vapeur,
dirigée grâce à des tuyaux, monte dans un cylindre où peut se déplacer un piston.
Celui-ci est relié à une roue grâce à une bielle. Le déplacement du piston, qui se fait
dans un aller et retour continu provoqué par l'admission de la vapeur sur les deux
faces du piston, permet à la bielle de mettre en action le volant. De l’énergie
mécanique est récupérée sous la forme une rotation continue du volant. Si elle est
reliée à une machine, par des courroies ou des chaînes, celle-ci se met en mouvement.
57
1.3.2 Les inventeurs de la machine à vapeur
Schéma de la machine à vapeur extrait du site: icam.fh.flaroche.free.fr
58
1.3.2.1 Papin, inventeur du principe du fonctionnement
En 1690, Denis Papin découvrit le principe de la machine à
vapeur. Après diverses améliorations techniques, notamment
par James Watt, la machine à vapeur s’imposa comme l’une
des principales techniques de la révolution industrielle au
XVIIIème et XIXème siècle. Elle fournit au développement
économique la puissance énergétique dont les trains, les
bateaux et les machines avaient besoin à l’époque.
Mais si Denis Papin, né en 1647 et mort en 1714, imagina sa
machine à vapeur, c'est qu'avant lui des bases scientifiques
avaient été posées par différents physiciens comme Otto von Guericke et Christiaan
Huygens. Otto von Guericke avait trouvé le moyen de faire le vide grâce à une pompe
qu’il avait inventée. Christiaan Huygens avait imaginé de produire une explosion grâce
à de la poudre à canon pour chasser l'air d'un récipient et faire le vide.
Denis Papin, qui était un médecin français à l’époque, eut comme première idée de
perfectionner le système de Christiaan Huygens, concrètement, il
pensa à substituer la poudre à canon par la vapeur d’eau.
Il construisit ainsi sa première machine à vapeur. Sa marmite était
un simple cylindre muni d'un piston B. Un peu d'eau était
introduite dans le cylindre et celui-ci était chauffé. Cela produisait
de la vapeur d'eau ce qui poussait le piston vers le haut qui se
bloquait à une certaine hauteur grâce à une tige G. A ce moment
précis, on retirait la marmite du feu et on attendait que la vapeur
d'eau se refroidisse et se condense à nouveau. C’est ainsi que le
vide était créé dans le piston. Il suffisait de relâcher le piston en
débloquant la tige pour que celui-ci soit poussé violemment vers le
bas par la pression atmosphérique.
L’objectif de cette invention était de soulever des poids et de
soulager les hommes qui subissaient des lourdes peines.
Denis Papin, portrait extrait du site : nndb.com
Schéma de la marmite de Papin extraite du site :
visite.artsetmetiers.free.fr/papin.html
59
Papin travaillait pendant une période de sa vie pour le Duc de Hesse. Celui-là voulait
créer des fontaines dans ses jardins de Kassel et lui demanda de lui fabriquer une
machine qui lui permettrait d'obtenir de beaux jets d'eau.
Voici le principe du dispositif imaginé par Papin:
La vapeur était obtenue en chauffant l'eau dans la chaudière 1 qui avait une soupape
de sûreté 2. La vapeur contenue dans la chaudière était transportée par des tuyaux
dans le récipient 3 muni d'un flotteur 4 qui jouait le rôle de piston.
La machine de Papin exposée au Musée des Arts et Métiers, extrait du site :
visite.artsetmetiers.free.fr/papin.html
Principe du dispositif extrait du site : visite.artsetmetiers.free.fr/papin.html
60
Le robinet 5 servait à évacuer la vapeur. Le piston était repoussé et propulsait l'eau qui
arrivait du réservoir par ouverture de la soupape 6 vers le tuyau 8 dont la
soupape 7 s'ouvrait. L'eau arrivait dans le réservoir situé en hauteur et s'écoulait par la
suite vers la fontaine 10.
Ce dispositif ne marcha que très peu de temps car le tuyau d'eau montante explosa.
Cet échec mis fin à la relation qu’il y avait entre les deux.
1.3.2.2 Savery, modificateur de l’idée de Papin
Thomas Savery, né en 1650 et mort en 1715, eu l'idée de produire la
vapeur dans un vase séparé 1 qui avait la fonction de chaudière et de
pousser l'eau directement avec la vapeur.
Cette vapeur emplissait le réservoir 2 et le tuyau 5, expulsant ainsi l'air
contenu dans ces deux parties. A ce
moment, on fermait le robinet 3 et on
refroidissait le réservoir 2 par de l'eau
froide provenant du robinet 6. La
vapeur se condensait et on créait le vide dans le
réservoir. L'eau du réservoir 4 était aspirée et
remplissait le réservoir. Le vase 1 contenant encore de
la vapeur sous pression permit qu’en ouvrant le
robinet 3 celle-ci poussait l'eau contenue dans le
réservoir 2 et l'élevait dans
le tuyau 5.
Cette machine recevait le
nom de Miner's friend.
Savery pensait l'utiliser dans les mines où l'évacuation d'eau
était un problème.
Pour élever l'eau d'une hauteur de 65 m, il fallait que la
pression dans la chaudière atteigne 6 atmosphères. Les
assemblages ne résistaient pas longtemps aux conditions. La machine de Savery exposée au Musée
des Arts et Métiers, extrait du site : visite.artsetmetiers.free.fr/savery.html
Thomas Savery, portrait extrait du site : fr.wikipedia.org
La machine de Savery, extraite du site : visite.artsetmetiers.free.fr/savery.html
61
Toutefois, cette machine a servi dans la distribution d'eau dans les palais et les jardins
pour l'alimentation des fontaines.
1.3.2.3 Newcomen, utilisateur des idées précédentes
La machine de Newcomen est le prédécesseur de la machine à vapeur
de James Watt. De la théorie de la pression atmosphérique de Pascal
et du le besoin, depuis la fin du XVIIème siècle, d'une machine
efficace pour pomper l'eau dans
les mines et pour distribuer de
l’eau dans les villes, nait cette
invention.
Elle fut réalisée en 1712 par deux anglais, Thomas
Newcomen, amateur de machines à vapeur et
John Cawley, ingénieur.
Dans le cas de la machine de
Newcomen, la pression de l'air
extérieur était à l'origine de la force
motrice du système. C'est pour cela
qu’elle reçoit le nom de Machine
atmosphérique.
La vapeur, provenant de la
chaudière, est introduite dans le
cylindre grâce à un système de
tringles qui enchaîne l'ouverture et
la fermeture des robinets ainsi que
le mouvement du balancier. Cela permet à la machine de fonctionner de façon
autonome. La vapeur exerce une pression sur le dessous du piston qui contrebalance
La maquette de la machine de Newcomen exposée au musée des Arts et métiers, extraite du site : visite.artsetmetiers.free.fr/newcomen.html
Thomas Newcomen, portrait extrait du site :
inventionary.com.ar
62
la pression atmosphérique s’appuyant sur le dessus du piston. Une fois que le piston
est en haut du cylindre, on ferme le robinet de vapeur. Un jet d'eau froide provenant
du réservoir et commandé par le robinet est envoyé directement dans le cylindre. Au
contact de ce jet, la vapeur se condense ce qui crée le vide. La pression atmosphérique
n'est plus contrebalancée et pousse le piston vers le bas. La force exercée est
transmise grâce au balancier et aux chaînes à une pompe qui se trouve dans le puits de
mine. Une fois le piston descendu, on ferme le robinet d'eau, et on ouvre le robinet de
vapeur. On recommence un nouveau cycle. Un tuyau de drainage permet d'évacuer
l'eau accumulée dans le cylindre. Une pompe secondaire permet de remplir le
réservoir d'eau.
1.3.2.4 Watt, créateur de la machine à vapeur moderne
Les machines à vapeur de Savery ou de Newcomen avaient le
même problème de rendement et de continuité dans le
système. Au bout de quelques
cycles, les machines s'arrêtaient.
Il fallait les remettre en marche.
Pour d'améliorer la puissance et
la régularité de sa machine,
James Watt eut l'idée de changer sa machine à simple
effet par une à double effet et d'y apporter certaines de
ses inventions.
En 1769, il déposa un brevet pour sa nouvelle machine à vapeur. Il s'associa à
l'industriel Boulton pour la fabriquer à grande échelle.
Voici les inventions que Watts apporta en ce qui concerne la
machine à vapeur :
Le volant :
Le volant a la mission de réguler la vitesse de fonctionnement de la
machine. Si la machine tourne trop vite, le volant se met en Volant vue de face et en coupe, extrait du site :
visite.artsetmetiers.free.fr/watt.html
James Watt, portrait extrait du site : es.wikipedia.org
La machine à vapeur de Watts, extraite du site:
linventioncledusiecledelavapeur.unblog.fr/
63
rotation plus rapidement et réunit une partie de l'énergie.
Il est capable de redonner à la machine son énergie cinétique, si sa vitesse de
fonctionnement a tendance à diminuer.
Le volant n’est pas suffisant pour que la machine ait une vitesse uniforme. Il peut
même acquérir une vitesse trop élevée si la machine tourne à vide. C'est pour cela que
Watt rajouta à sa machine un régulateur.
Le régulateur de Watt :
Le régulateur est un dispositif permettant à la machine
de régler elle-même sa vitesse de rotation. Il se compose
de deux boules métalliques tenues par deux tiges
articulées autour d'un point fixe O qui est le sommet de
l'appareil. Deux autres tiges PM et P'M' reliées aux points
P et P' sont fixées au collet en M et M'. Ce collet peut
s'élever ou s'abaisser le long de l'axe vertical.
Quand la machine fonctionne correctement, l'écartement
des boules permet à la fourchette d'être horizontale.
Si la vitesse est trop élevée, les boules s'éloignent de
l'axe et le collet remonte vers le haut ce qui fait que la fourchette pivote autour de
l'axe A et appuie sur la valve.
Si la vitesse de fonctionnement est trop faible, les boules se rapprochent de l'axe, le
collet s'abaisse et la fourchette pivote autour de l'axe A relevant la valve.
La fourchette est attachée à une valve d'admission de la vapeur provenant de la
chaudière. Donc, quand la machine tourne trop vite la quantité de vapeur diminue et
inversement.
Le parallélogramme de
Watt :
Le balancier est un dispositif
permettant de passer d’un
mouvement de translation du
Schéma du régulateur extrait du site : visite.artsetmetiers.free.fr/watt.html
Schéma du parallélogramme extrait du site : visite.artsetmetiers.free.fr/watt.html
64
piston à un mouvement de rotation pour faire tourner un arbre moteur par exemple.
Le balancier tournant autour de l'axe O est lié au parallélogramme MNPI articulé.
Lorsque le balancier oscille autour de O, le mouvement de la tige du piston attachée au
point P est rectiligne. L’innovation consiste en un parallélogramme MNPI dont les
quatre côtés sont de longueur constante et qui est capable de s'articuler autour de ses
quatre sommets.
Le condenseur externe:
James Watt remarquait que l'eau injectée dans le cylindre pour condenser à nouveau
la vapeur, refroidissait les parois de celui-ci. C’est pour cela qu’il ajouta un condenseur
externe.
La vapeur arrive par un tuyau latéral et passe dans le cylindre puis est refroidie par
injection d'eau froide dans un condenseur placé en-dessous du cylindre.
Ce condenseur est dans de l'eau froide qui est renouvelée lorsqu’elle est trop chaude
grâce à une pompe d'épuisement.
Schéma du condenseur externe, extrait du site : visite.artsetmetiers.free.fr/watt.html
65
L'apport en eau provenant d'un puits ou d'une rivière est assuré par une pompe
d'alimentation.
Le tiroir de distribution de la vapeur :
Pour que la vapeur agisse de part et d'autre du piston, un excentrique, qui marche par
un mouvement alternatif, est relié d'un côté à l'arbre moteur et de l'autre à un tiroir
d'admission de la vapeur.
Grâce au tiroir de distribution de vapeur, pendant que la nouvelle vapeur rentre d'un
côté du piston, l'ancienne est évacuée vers le condenseur. Il fait donc circuler la vapeur
par un mouvement de va-et-vient d'une pièce mobile.
Premièrement, le piston commence son mouvement vers le haut, poussé par la vapeur
qui arrive par le bas. Après, quand le cylindre est complètement rempli, le tiroir qui
s'est élevé par l'intermédiaire de l'excentrique, laisse rentrer la vapeur par le haut du
cylindre. Finalement, le piston redescend et la vapeur est évacuée par le bas. Ces
mouvements se répètent et s’enchaînent de façon continue.
Schéma de la machine à vapeur de James Watt extrait du site : inshea.fr
66
1.3.3 Les origines de la vapeur dans le monde maritime
L’application de la vapeur dans le domaine maritime commence au XIXème siècle. Cela
marque le début d’une période intense de transformations technologiques,
d’innovations, et d’améliorations qui ont bouleversé tous les domaines du secteur des
navires.
La vapeur fait connaître de grands changements qui impliquent non seulement les
systèmes de propulsion mais aussi les systèmes de navigation, la construction des
navires, la formation professionnelle, les pratiques commerciales, les caractéristiques
des vaisseaux, les manières de financement, le trafic des marchandises et le transport
des passagers.
La nouvelle navigation n’a presque aucune relation avec les usages et les pratiques qui
l’avaient dominée pendant des millénaires.
On a mis plus cinquante ans à prouver que la vapeur était une meilleure alternative
que la voile pour la navigation. La vapeur s’impose ainsi à partir de la deuxième moitié
du XIXème siècle en apportant de la vitesse, de la capacité pour charger les navires et
la régularité en ce qui concerne le transport maritime, puisqu’il dépendait des vents.
Schéma de la machine à vapeur de James Watt extrait du site : inshea.fr
67
Mais avant, on a dû vaincre les problèmes de sécurité et d’adaptation de la nouvelle
technologie à la navigation.
Au début, la vapeur a été utilisée comme un système de navigation auxiliaire aux
voiliers, ce qui donna comme résultat des navires à propulsion mixte. Ainsi, le premier
système à vapeur que l’on utilisa dans un navire transocéanique nommé Savannah,
navigua seulement 80 heures parmi les plus de 700 heures qu’il fit en réalisant le trajet
entre les États-Unis et Liverpool. Mais les améliorations des chaudières et des
machines qui se produisaient, la découverte du condensateur de superficie, le
remplacement des pales par des hélices, la construction avec du fer et l’application du
moteur diesel, ont mis de côté la marine marchande à voile.
1.3.3.1 Les premières vapeurs
Robert Fulton, né en Pennsylvanie, est considéré comme
l’inventeur du bateau à vapeur.
Lorsqu’il était en Europe, il se décanta par l’application de la
vapeur dans la navigation. Après avoir échoué lorsqu’il avait
présenté un sous-marin à Napoléon, il a amené aux
Américains un navire à vapeur appelé Nutte.
L’ambassadeur des États-Unis à Paris à l’époque finança le
navire que Fulton conçu avec une machine à vapeur qui
faisait bouger une roue de pales. Cependant ce navire naufragea, même si après il
réussit à le récupérer, il n’obtint pas l’intérêt des français et il partit de nouveau aux
États-Unis où il construisit en 1807 un nouveau navire à vapeur appelé Clermont qui
inaugura le premier chemin régulier de passagers avec un bateau à vapeur.
Robert Fulton, portrait extrait du site : ca.wikipedia.org
Le bateau Clermont, peinture extraite du site : lessignets.com
68
L’importance de Fulton dans l’histoire de la navigation à vapeur est due au fait qu’il a
été le premier à surmonter l’étape de l’expérimentation et qu’il a commencé l’étape
d’exploitation de la nouvelle technologie dans les bateaux.
Phoenix, une embarcation à vapeur aussi, fut la première qui utilisa la vapeur dans la
navigation maritime. Elle faisait le parcours entre New York et Philadelphie.
Les nouvelles arrivant du continent américain donnèrent de l’espoir à Henry Bel, qui
commença la navigation à vapeur avec son voilier Comet jusqu’au naufrage.
En 1815, le navire Margery inaugura le premier service de bateaux à vapeur à travers
du Tamesis. Après il fut vendu à une entreprise française, qui le nomma Elise et il
traversa ainsi le canal de la Manche.
Quelques mois après, apparut le Prinzessin Charlotte, le premier bateau à vapeur
construit en Allemagne.
En 1816, la même année, une ligne commerciale de passagers et de marchandises
dans la mer d’Irlande était mise en marche.
En 1817, l’Espagne étrennait la vapeur dans le domaine maritime avec le Real
Fernando qui faisait le trajet Séville-Cadis.
Plan du navire à vapeur Real Fernando selon un dessin de Antonio Fiz Sandier Année: 1819 Extrait du livre Historia gráfica del puerto de Sevilla
69
En 1818, les Italiens instaurèrent la navigation à vapeur dans la mer Méditerranée avec
le Fernando Primo.
La vapeur était en train de s’installer dans les eaux intérieures comme les rivières et les
trajets maritimes courts, cependant la voile continuait à dominer les longs trajets sans
échelles.
Pour avoir la domination de l’haute mer, la vapeur présentait encore d’importants
inconvénients dans les champs de la technique, la sécurité et la rentabilité. La
verticalité et le poids des chaudières supposaient un inconvénient pour la stabilité des
bateaux, la consommation élevée du charbon et le volume de la machine soustrayaient
une capacité importante de charge dans les cales. La technologie encore rudimentaire
et la faible formation des ouvriers dérivaient souvent dans des pannes ou dans des
accidents mortels provoqué par l’explosion des chaudières.
D’autre part, les roues de pale devenaient fragiles face aux vagues de la mer. Il faut
aussi considérer le coût du nouveau combustible et la difficulté d’approvisionnement
de charbon dans la Terre. Toutes ces causes conditionnèrent le développement de la
navigation à vapeur en haute mer.
1.3.3.2 La conquête de l’Atlantique
Ce n’est jusqu’en 1838 qu’un bateau réussit à traverser l’océan Atlantique utilisant
uniquement la vapeur comme moyen de propulsion.
Le Savannah était un vaisseau de bois destiné à être un voilier. Pendant qu’on le
construisait, on décida de l’équiper d’une machine de 58CV tout en restant un voilier.
70
Les roues de pales que la machine devait faire bouger étaient pliables et pouvaient
être rangées dans le pont du navire. La cheminée n’était pas droite, elle formait un
coude dans la dernière partie pour éviter que la fumée et les étincelles abîment les
voiles. Le 24 mai 1819, ce bateau sortit de Géorgie et arriva à Liverpool le 20 juin. Il
utilisa 700 heures pour faire le trajet, dont le 80% fut fait en utilisant uniquement la
vapeur comme moyen de propulsion.
A partir de 1830, environ, les avantages de la vapeur, notamment l’économie de
temps, firent réfléchir les hommes d’affaires qui virent que le trajet de l’océan
Atlantique avec des bateaux propulsés exclusivement par la vapeur, était possible.
Deux compagnies rivales, la British and American Steam Navigation Company et la
Great Western Steamships Company, étaient décidées à le prouver. La première
compagnie commanda un navire équipé avec des roues de pales et une machine à
vapeur, mais ils s’aperçurent qu’il n’allait pas être fini pour la date prévue du
démarrage et donc ils acquiescèrent le Sirius, un navire avec des caractéristiques
semblables. Cette même
compagnie confia son projet à
MacGregor Laird, un des
premiers défenseurs de
l’utilisation de la vapeur en ce
qui concerne l’expansion
coloniale. Le Sirius incorpora le
condensateur de superficie, et
ce fut donc le premier navire
portant cette nouvelle
innovation.
De l’autre côté, la Great Western Steamship Company avait commandé a l’ingénieur
Isambard K. Brunel la construction du premier vaisseau à vapeur crée pour faire la
traverse de l’océan Atlantique.
Illustration du navire Sirius
71
Le navire Sirius sortit de Londres le 28 mars 1838 et le 4 avril pénétra dans l’océan. Le
rival, à cause d’un incendie, resta amarré dans la capitale de l’Angleterre.
Le 22 avril, le Sirius faisait une entrée triomphale à New York. Il avait consommé plus
de charbon que ce qu’on attendait et il fut
nécessaire brûler d’autres matériaux pour
culminer la traversée atlantique. Le 23 avril
1838, le Great Western amarrait dans le
même port et il fit le trajet en à peine 15
jours et 5 heures.
Le Sirius traversa l’océan Atlantique avant,
mais le Great Western fit cela an ayant des
meilleures conditions et eu besoin de moins
de temps. Il s’agit donc d’un ballotage tacite. Le chemin des longues traversées
s’ouvrait finalement à la vapeur. Mais le problème restait toujours le même, le
charbon occupait énormément de place dans un navire et avait un poids considérable.
1.3.3.3 Des améliorations décisives : l’hélice et le fer
Pour l’expansion maritime de la vapeur, il fut nécessaire chercher des réponses aux
problèmes que les roues de pale présentaient lorsqu’elles se trouvaient en haute mer.
Jusqu’à la moitié du XIXème siècle, les grands bateaux à vapeur utilisèrent les roues de
pale. Cette réponse fut trouvée lors du perfectionnement de l’hélice et de son
introduction en tant que élément de propulsion des bateaux. Cependant, à l’époque, il
y avait la conviction que les roues de pales étaient difficilement remplaçables.
Pendants les années trente, les français Frédéric Sauvage et Augustin Normand,
l’anglais Sir Francis P. Smith et le suédois Ericsson ouvrirent définitivement le chemin
de l’incorporation de l’hélice dans les navires à vapeur.
On essaya de résoudre le débat sur lequel des deux systèmes était le meilleur en
faisant une expérience curieuse. Cette expérience fut réalisée avec deux vaisseaux de
caractéristiques similaires, une étant équipée avec des roues de pale et l’autre avec
des hélices. Les navires, attachés entre eux par la poupe, devaient naviguer en
directions opposées et ainsi essayer d’emporter l’autre. Le navire avec l’hélice
Image du PS Great Western extraite du site : amazingwomeninhistory.com
72
emporta celui avec les roues de pale. On vu alors que les hélices avaient plus de force
que les roues de pale.
L’hélice présentait des difficultés techniques puisque les machines à vapeur de
l’époque avaient des problèmes pour arriver à la vitesse de rotation dont elles avaient
besoin.
Les diverses démonstrations qui se réalisaient ainsi que la féroce concurrence établie
au niveau des voyages transatlantiques convainquirent les membres de la Great
Western Steamship Company et ceux-là décidèrent de réaliser des investissements sur
la nouvelle innovation. Ils eurent l’idée d’appliquer cette innovation sur un bateau qui
était en train d’être construit, il s’agissait du Great Britain, auquel on disposa une
machine qui faisait tourner l’hélice. Ce navire était fait pour la première fois avec des
plaques de fer.
L’introduction du fer en tant que matériel pour la construction navale, joua un des
principaux rôles dans la deuxième grande révolution que la navigation vécut pendant
le XIXème siècle, après la vapeur.
Les premiers problèmes qu’on lui attribua furent d’origine simplement culturelle.
A l’époque, on était entièrement convaincus que le fer ne pouvait jamais flotter même
si cela représentait une contradiction dans une société qui connaissait le principe
d’Archimède.
Les expériences firent affleurer les avantages.
Lancement du Great Britain à Bristol en 1843, image extraite du site: fr.wikipedia.org
73
Premièrement, on constata qu’avec le fer on pouvait construire des bateaux plus longs
qu’avec le bois. Après, on vu qu’on pouvait faire abstraction de la quille en utilisant des
plaques de fer, ce qui ouvrait normalement des possibilités illimitées. D’autre part, la
résistance du fer permettait réduire le poids des navires d’un 25%. De cette façon, la
rentabilité économique était supérieure puisque la dépense énergétique était plus
faible et puisqu’on disposait d’une capacité supérieure de charge en relation au poids
total. De plus, le fer avait une durée de vie plus large et était moins inflammable que le
bois.
Ce nouveau matériel avait aussi quelques empêchements, par exemple il était plus
facile de réparer un navire en bois n’importe où que réparer un navire en fer. De plus,
on ne disposait pas d’un nombre suffisant d’ouvriers avec une certaine qualification
technique.
Au bout du cinquième voyage aux Amériques, le Great Britain s’échoua dans les côtes
de l’Irlande. On le remorqua plus facilement que ce qu’on aurait cru. Les faibles dégâts
et la rapidité avec laquelle on le remit dans l’eau, eurent un fort effet au niveau de la
propagande pour la construction de vaisseaux en fer.
Le Great Britain, conservé dans sa cale sèche d'origine, à Bristol, image extraite du site: fr.wikipedia.org
74
1.3.3.4 Les limites de la technique
Le succès des navires métalliques et la consolidation de la vapeur donnent de la
confiance aux ingénieurs et aux financiers. Les limites de la nouvelle technologie
semblaient être plus loin que celles de la navigation à la voile et le bois. Le désir de
tirer la rentabilité économique la plus grande aux nouvelles possibilités technologiques
qui se présentaient, mena l’Eastern Navigation Company à construire le navire à
vapeur le plus grand du moment, appelé Great Eastern. Ce navire était composé par
des voiles et des machines qui faisaient tourner des roues de pale et une hélice. C’est-
à-dire par les moyens de propulsion de l’époque il avait la capacité de transporter
4000 personnes.
La première traversée transatlantique du Great Eastern débuta en juin 1860.
Cependant, on détecta bientôt des problèmes techniques et logistiques. La vitesse
qu’utilisaient les machines n’était pas suffisante pour éviter le balancement
désagréable d’une embarcation aussi grande et ses dimensions rendait difficile la
trouvaille de port où il pouvait amarrer.
Ce fut un important fracas et traça les limites des possibilités techniques.
Le XIXème siècle marqua la consolidation de la construction des bateaux avec du fer.
Les grandes compagnies navales commencèrent à acheter des navires de fer.
Il s’agit de la construction du Great Eastern. Ce tableau est fait par William Parrot, en 1854, et exposé au Musée
National Maritime de Greenwich, à Londres, peinture extraite du site : www.rmg.co.uk
75
La classe militaire, conservatrice, mis encore quelques années à accepter le
changement technologique. Les roues de pale étaient un blanc facile pour l’artillerie
ennemie, les machines occupaient un espace qui, dans les bateaux de guerre, était
faible et son volume ainsi que son poids forçaient l’élimination d’une partie de
l’artillerie. Si le navire était attaqué, avec le fer, la réparation n’était pas si rapide
qu’avec le bois. Le premier navire de guerre qui incorpora le fer fut la frégate cuirassée
La Gloire, construite en France en 1860 selon le projet de l’ingénieur Dupuy de Lôme.
L’armée anglaise compris immédiatement qu’une nouvelle course venait de
commencer et cette même année, décida de la construction du Warrior.
L’apparition d’une nouvelle technologie pour la propulsion des bateaux se trouvait à la
base du dernier grand effort pour améliorer la navigation à voile. La voile arriva à son
maximum de perfection pendant les décennies centrales du XIXème siècle. Ce fut une
réaction de résistance de la voile face à la vapeur. Cela permit l’invention du clipper,
un nouveau type de bateau à voile.
1.3.3.5 L’apparition de la turbine et de l’acer grâce à la vapeur
En 1885, la marine marchande anglaise, la plus importante au monde, déplaçait le
57,8% de son tonnage grâce à la vapeur. La France et l’Espagne faisaient bouger aussi
Le bateau la Gloire, image extraite du site : forummarine.forumactif.com
76
plus de 50% de leur tonnage, mais d’autres flottes comme celle de la Russie,
continuaient à maintenir une relation nettement favorable avec la voile.
Entre 1880 et 1910, la première innovation qui apparaît est l’acer qui remplace le fer.
Si en 1840, le 90% de la flotte mondiale était en bois, au début du XXème siècle
presque le 95% des bateaux étaient construits en acer.
L’acer permettait de réduire en un 15% le poids des embarcations sans que cela ait
une répercussion sur le poids.
En 1890 eut lieu l’amélioration des hélices et l’incorporation de la turbine à vapeur.
Son invention est due au travail réalisé par G. De Laval i Charles Parson, mais ce fut ce
dernier qui l’essaya sur un bateau, baptisé avec le nom de Turbina. C’est avec cette
innovation que le navire arriva à l’incroyable vitesse de 35,4 nœuds et il fut ainsi le plus
vite de son époque.
La rapidité était une des clés stratégiques de la marine de guerre et c’est pour cela que
la Royal Navy se décida à faire des investissements et elle fit construire un bateau à
turbine.
En 1905, la compagnie Cunard inaugurait son premier bateau avec des turbines à
vapeur appelé Carmania.
La turbine offrait d’importants d’avantages sur les machines à vapeur les plus
modernes. Elle occupait moins d’espace, l’entretien était plus économique et simple et
surtout on pouvait développer des puissances beaucoup plus élevées avec un
rendement plus grand en ce qui concerne la vitesse utile du bateau. Cependant la
consommation élevée faisait monter le prix des dépenses et le problème de l’espace
destiné à stocker le combustible n’avait pas disparu.
En 1899, on réussit à surmonter les dimensions du Grand Eastern qui fut un fracas.
1.3.3.6 Transformation radicale
Les changements dans la construction navale participèrent dans la transformation de
toutes les autres structures liées à la navigation, depuis l’organisation du commerce
maritime et les systèmes de financement jusqu’à la formation professionnelle ou la
conception des infrastructures portuaires.
77
A partir de la deuxième moitié du XIXème siècle, trois croissances en parallèle se
produisirent: une augmentation des chiffres globales du commerce maritimes apparut,
les navires qui se construisaient étaient à chaque fois plus grands, il y eut aussi une
augmentation soutenue du nombre de tonnes bougées avec de la vapeur.
Vers 1885, la vapeur transportait plus de la moitié du tonnage mondial.
Les changements dans le transport maritime appartiennent à une transformation
globale de tous les systèmes de transport qui est uni à la révolution industrielle qui en
est la cause et la conséquence en même temps.
A partir du tiers du XIXème siècle, un changement se produit et s’impose. Les sociétés
formées par des actionnistes, propriétaires des diverses navires apparaissent, elles ont
l’objectif de centrer l’affaire dans le transport maritime, laissant de côté l’activité
commerciale des marchandises transportées.
En 1886, le premier navire à vapeur qui se déplaçait grâce au pétrole, était mis sur
l’eau. Lors de la clôture de la décennie des années 50, les dérivés du pétrole s’étaient
déjà imposés parmi les navires et la vapeur avait tendance à disparaître.
1.3.4 Exemple de navire à vapeur : l’Arctic
En février de 1852, le bateau à vapeur américain, appelé Arctic, réalisa la traverse la
plus rapide de l’Atlantique du Nord vers l’est, avec une moyenne de 13,6 nœuds et il
battit le record antérieur détenu par le Pacific. Il avait un poids de 3000 tonnes. Ce
paquebot à roues à aubes était utilisé pour les liaisons transatlantiques.
Pour le fondateur Edward Collins, sa compagnie New York & Liverpool United States
mail Steamship Company était une incorporation récente et agressive dans le secteur
des transatlantiques de passagers. Ce fait était la confirmation que ses quatre navires à
vapeur n’étaient pas seulement plus grands et confortables que la compagnie
Cunaders, mais aussi plus rapides.
78
Le succès arriva en prenant des risques. Après d’avoir démarré, le 27 septembre 1854,
l’Arctic se vit entouré par un épais brouillard et il collisionna contre le Vesta, un navire
à vapeur d’origine française de 250 tonnes, à 95km du cap Race.
Malgré qu’il ait souffert énormément de dégâts, le Vesta retourna chez lui grâce à ces
excellents marins, mais son casque en fer avait détruit le bois de l’Arctic. Le capitaine
Luce essaya d’emmener l’Arctic vers le cap Race, mais l’eau entra encore plus dans le
casque du bateau et il ordonna d’abandonner le navire. C’est alors que la panique se
désenchaîna. Les canots de sauvetage se perdaient lorsqu’on les mettait dans l’eau ;
l’équipage abandonna les passagers dans les mains du destin. Les quelques canots qui
réussirent à sortir du bateau, naufragèrent sans laisser aucune trace et beaucoup de
passagers s’accrochèrent aux radeaux improvisés avec les restes du naufrage. Un des
grands morceaux en bois qui restèrent en flottant, tua le fils du capitaine Luce qui
serré son père avec ses bras. Il y eut 300 morts et ni aucune femme ni aucun enfant
survécu. La compagnie d’Edward Collis ferma en 1858 après avoir perdu la confiance
de ses passagers. Cet événement a montré la nécessité de créer des couloirs
maritimes.
Naufrage du bateau à vapeur Arctic des États-Unis près du cap Race, le mercredi 27 septembre 1854. Lithographie faite par Charles Parson en 1854, gardée dans la Bibliothèque du Congrès, à Washington, EEUU.
Image extraite du livre : Barcos: su historia a través del arte y la fotografía.
79
2. La propulsion d’aujourd’hui
80
2.1 Le moteur diesel
2.1.1 Le principe du fonctionnement du moteur diesel
2.1.1.1 Généralités
Le diesel est le plus simple des moteurs et c’est pour cela qu’il a la réputation d’être le
système de propulsion le plus fiable des embarcations. La simplicité continue à être la
clé de la fiabilité. Le moteur peut être à deux-temps ou à quatre-temps. Le diesel veut
que du combustible et de l’air pour fonctionner.
Il s’agit d’un moteur à combustion interne dont l’allumage est spontané grâce au
phénomène d’auto-inflammation du gazole, fioul lourd ou biodiesel entre autres, dans
de l'air comprimé produit par un fort taux de compression permettant d'obtenir une
température de 700 à 900 °C. Plus simplement dit, le moteur marche selon le principe
que lorsqu’on comprime un gaz, la température augmente.
Des bougies de préchauffage sont souvent utilisées pour permettre un meilleur
démarrage du moteur qui, à l’arrêt, est froid.
Il n’a aucun système de démarrage électrique. Cela donne au diesel la dénomination
alternative de moteur de démarrage par compression, ce qui le différencie des
moteurs de démarrage par explosion ou étincelle.
Tous les moteurs de combustion interne convertissent l’énergie chimique du
combustible en énergie mécanique par moyen de la combustion.
La réaction chimique est produite entre la combustion du carburant et l’oxygène
présent dans l’air, cela dégage de la chaleur ainsi que des résidus de combustion ce qui
donne du dioxyde de carbone et de l’eau.
Voici l’équation parfaite de la combustion du diesel : hexadécane + dioxygène =
dioxyde de carbone + eau : 2 C₁₆H₃₄ + 49 O₂ → 32 CO₂ + 34 H₂O
En pratique on considère qu’il faut prévoir 30g d’air pour brûler 1g de combustible.
81
2.1.1.2 Le moteur à quatre-temps
Comme le moteur thermique à essence, le moteur Diesel est constitué
de pistons coulissants dans des cylindres, fermés par une culasse reliant les cylindres
aux collecteurs d'admission et d'échappement et munie de soupapes commandées par
un arbre à cames.
La bielle relie le piston au vilebrequin pour permettre le mouvement rotatif.
Le vilebrequin est un arbre commun aux pistons qui permet de transmettre un
mouvement rotatif à la boite de vitesse et aux hélices dans le cas d’un navire.
Chaque piston assure la rotation d'un demi-tour de cet arbre et il faut deux rotations
du vilebrequin pour avoir un cycle complet.
L'arbre à cames commande les soupapes d'admissions et d'échappements. Ces
soupapes permettent de laisser entrer l'air nécessaire à la combustion et aussi de le
laisser s'échapper vers le pot d'échappement, après la combustion. Le reste du temps,
elles sont fermées pour assurer l'étanchéité du cylindre lors de l'explosion.
Le carburant pulvérisé s'enflamme presque à
l’instant même. En brûlant, le mélange
augmente fortement la température et la
pression dans le cylindre, repoussant le piston
qui fournit une force de travail sur une bielle,
laquelle entraîne la rotation du vilebrequin.
Enchaînement des phases, schéma extrait du site : golfy.free.fr
Schéma d’un cylindre appartenant à un moteur à combustion, extrait du site : golfy.free.fr
82
Voici les quatre-temps du cycle Diesel :
1. Admission d'air : En allant vers le bas, la soupape d’admission de l’air s’ouvre.
La succion causée par le piston introduit de l’air dans le cylindre.
2. Compression de l'air : Quand le piston arrive à la fin de son parcours, la
soupape d’admission se ferme en emprisonnant l’air contre le cylindre. La
fermeture de la soupape d’admission retarde le temps nécessaire pour profiter
le moment de l’entrée de l’air. C’est à ce moment-là que le piston arrive dans la
partie haute de son parcours et comprime ainsi l’air en une relation de 1/20 du
volume du cylindre et élève la température par-dessus de 400ºC, température
adéquate pour que le diesel s’enflamme.
3. Injection de combustion : Dans la partie haute du parcours, l’injecteur
commence à pulvériser le combustible dans l’air chaud, de façon à ce qu’il
brûle immédiatement. La combustion augmente la température et la pression
dans le cylindre, ce qui oblige le piston à baisser, c’est-à-dire à aller vers en bas.
La quantité de combustible injectée détermine la puissance fournie par le
moteur. Cependant la quantité maximale utilisée est limitée par la quantité
d’oxygène disponible pour la combustion. Le combustible qui est en trop, c’est-
à-dire, qui ne s’est pas enflammé, est expulsé sous forme de suie huileuse.
4. Échappement des gaz brûlés : La soupape d’échappement s’ouvre et permet
que le piston, lors de la remontée, pousse les produits de combustion en
dehors du cylindre. A la fin du parcours de l’échappement, la soupape
d’échappement se ferme, préparant le cylindre pour le suivant cycle complet.
Schéma des quatre-temps du cycle Diesel, extrait du site : golfy.free.fr
83
2.1.1.3 Le moteur à deux-temps
Le moteur à deux-temps est constitué de quatre étapes, mais il reçoit ce nom car
l’étape d’admission et d’échappement ont lieu en même temps que la compression et
la combustion. Il proportionne une impulsion à chaque tour.
Les différentes étapes qui expliquent son fonctionnement sont les suivantes:
Admission de l’air frais (1) : Lorsque le piston est en bas du cylindre, une bombe
d’air injecte un fort courant à travers les lumières d’admission dont leur
disposition oblique nettoie le cylindre, le remplissant et poussant les gaz brûlés
vers les lumières d’échappement.
Compression (2) : En montant vers le haut, le piston ferme premièrement les
lumières d’admission et après celles d’échappement. Progressivement, il
comprime l’air emprisonné dans le cylindre jusqu’à ce qu’il soit réduit à une
18ème partie de son volume, cela fait que cet air soit fortement chauffé par la
pression.
Injection et combustion (3) : Avant que le piston atteigne son point maximum
lorsqu’il monte, une quantité de combustible, mesurée avec précision, est
pulvérisée de façon très fine dans l’air chaud. Cela permet l’inflammation du
mélange spontanément. L’expansion des gaz pousse le piston vers le bas.
Échappement (4) : En descendant, le piston ouvre les lumières d’échappement
laissant sortir les gaz brûlés. Après, il ouvre les lumières d’admission qui
laissent rentrer l’air frais dans le cylindre. Une fois que le piston est redescendu
en bas, le cycle recommence.
Schéma des deux-temps du cycle Diesel, extrait du livre : Práctica del motor Diesel
84
2.1.2 Aspects du moteur diesel
2.1.2.1 Les avantages
Le succès du moteur Diesel dans l’automobile s’explique par son rendement, qui est
largement supérieur à celui du moteur à essence. Ce rendement peut être amélioré
par l’utilisation d’un turbocompresseur et par l’injection directe à haute pression, ce
qui assure une pulvérisation du gazole speedée, continue, et bien répartie, cela est
indispensable pour une bonne combustion.
La suralimentation a besoin d’un compresseur pour augmenter la quantité d’air
introduite dans le moteur, cela est apprécie lorsque ce moteur se trouve en altitude
comme dans un avion. Ce principe donne l’opportunité d’accroître le rendement donc
d’augmenter la puissance tout en restant avec le même régime et la même cylindrée
du moteur. Le compresseur est entraîné par une turbine récupérant une partie de
l’énergie des gaz d’échappement.
Malgré qu’il est considéré comme étant un moteur sale du fait de son carburant peu
raffiné et des claquements que nous pouvons entendre lorsqu’il est allumé, des
innovations ont permis d’améliorer ce moteur en termes de pollution atmosphérique
et sonore.
Aujourd’hui, il rejette moins de CO₂ qu’avant, il produit également moins de monoxyde
de carbone et d’hydrocarbures imbrûlés que les moteurs à essence.
La teneur en soufre des carburants a peu à peu diminuée afin de réduire la quantité de
dérivés soufrés émis à l’échappement.
Ce moteur peut brûler de l’huile végétale à la place du gazole issu du pétrole. Nous
pouvons aussi utiliser des carburants à base végétale transformés et raffinés, mais
ceux-là perdent leur intérêt écologique, car de l’énergie est dépensée pour les
fabriquer.
Un autre des avantages du moteur Diesel est que les carburants comme le gazole ou
les huiles végétales n’utilisent pas le benzène, contrairement aux essences et
supercarburants sans plomb.
85
2.1.2.2 Les inconvénients
Les premiers moteurs diesel étaient lourds, bruyants et bien moins puissants que les
moteurs à essence. Ces inconvénients ont été à moitié éliminés sur les véhicules
modernes grâce au turbocompresseur et à l’injection à très haute pression comme
nous avons dit avant, mais pas complètement, ces inconvénients malgré tout y sont
encore présents de nos jours.
La réduction du niveau sonore dépend principalement de la gestion de l’injection et
des dispositifs d’insonorisation. Un moteur diesel est moins doux qu’un moteur à
essence, et fonctionne mieux à bas régime, il a donc moins d’allonge que l’essence.
Le diesel amène à prélever et
émettre du carbone fossile, ses
impacts sur la santé
environnementale et sur la
pollution de l’air restent
préoccupants. Par exemple, les
nanoparticules sont considérées
comme cancérogènes probables
par les scientifiques, d’autre
part, certains hydrocarbures sont
reconnus comme étant
cancérigènes ainsi que les oxydes d’azote sont des précurseurs de la pollution à
l’ozone, notamment lors de canicules.
Les normes européennes d’émission ont pris en compte de manière limitée la
réduction des oxydes d’azote émis par les moteurs diesel. Actuellement, la limite est
de 2 g/kWh pour les camions et 0,18 g/km pour les voitures.
Un autre des inconvénients est dû aux normes de production qui imposent une
désulfuration du gazole en rejettent ainsi beaucoup de CO₂. Le gazole doit être traité
avec de l’hydrogène pour capter les molécules de soufre, mais la production
d’hydrogène est elle-même une source d’émissions de CO₂.
Image de la pollution des navires extraite du site : fr.wikipedia.org
86
2.1.3 L’origine du moteur diesel
Fruit des travaux menés par l’ingénieur
franco-allemand de l'École Polytechnique de
Munich, Rudolf Diesel, entre 1893 et 1897, le
moteur Diesel est un moteur à combustion
interne dont l’allumage spontané, par
phénomène d’auto-inflammation. Il s’agissait
d’un moteur à pétrole dont le rendement
thermique était supérieur à celui des
mécaniques existantes. En 1892, il déposa un brevet pour ce moteur à deux temps à
pression constante et en exposa les principes en 1893 dans le livre Théorie et
construction du moteur thermique rationnel.
Le premier moteur Diesel a été conçu pour marcher avec du charbon pulvérisé,
cependant, dû aux problèmes de détérioration provoqués par les restes de
combustion, Rudolf Diesel a décidé d’employer des
carburants liquides, comme le fioul ou les huiles
végétales. Finalement, le fioul a été préféré, car il était
moins coûteux et se pulvérisait mieux du fait de sa
densité.
Rudolf Diesel développa son moteur dans la fabrique de
machines d'Augsbourg (Maschinenfabrik Augsburg),
entreprise prédécesseur de MAN.
Rudolf Diesel, portrait extrait du site : mendonews.files.wordpress.com
Réproduction d’un moteur diesel MAN, présent au Musée Maritime de Barcelone, photographies prises dans ce même endroit.
87
En 1924, le Français Lucien-Eugène Inchauspé inventa la pompe à injection ce qui lui
permit d’en faire un moteur performant.
Le moteur diesel connut une expansion rapide dans le domaine de l’automobile en
Europe à partir de la fin de 1980, lorsque la suralimentation par turbocompresseur a
amélioré les performances. Cette amélioration a contribué à une importante pollution
de l'air, car le diesel émet des particules de carbone cancérigènes.
Après la mort de son inventeur, des améliorations ont été apportées et elles ont pour
but d'augmenter les vitesses de rotation pour créer un moteur plus rapide et plus
performant. Les premières voitures personnelles qui marchent avec du diesel,
apparaissent avant la Seconde Guerre mondiale, elles furent développées par
Mercedes et Peugeot qui devinrent à la fin des années 50, les leaders mondiaux dans
ce domaine.
2.1.4 Les débuts du moteur diesel dans la navigation
Le pétrole résolvait deux problèmes : on avait réduit un 10 % l’espace réservé au
combustible et on réussit à obtenir la puissance nécessaire pour déplacer les navires
avec une certaine régularité. Néanmoins, le coût élevé du nouveau combustible et les
problèmes de ravitaillement freinèrent le remplacement jusqu’après la Première
Guerre Mondiale. Après cette guerre, un quart du tonnage mondial était déplacé grâce
au pétrole et un 54 % au début de 1940.
Le changement de combustible avait un grand allié, qui même en ayant une diffusion
plus lente, jouait un rôle principal pendant la dernière révolution technologique dans
le domaine de la propulsion mécanique : le moteur de combustion interne de diesel.
Mais ce ne fut qu’en 1902, lorsqu’on réalisa les premiers essais dans la navigation. En
1908, les deux premiers motorships avec un moteur diesel appelés Delo et Emmanuel
Nobel, d’origine russe, commencèrent à naviguer dans les eaux de la mer Caspienne.
La navigation était rentrée dans une nouvelle étape. Mis à part les avantages déjà
cités, la nouvelle technologie éliminait la chaudière, supprimait le carburateur,
accélérait le démarrage et l’arrêt, réussissait à atteindre des vitesses plus régulières,
88
réduisait la consommation de fuel-oil et réduisait aussi les besoins de main d’œuvre,
qui devait être très spécialisée.
En 1910, le Vulcanus, un vaisseau
qui faisait presque plus de deux mil
tonnes, sortit du chantier naval
d’Amsterdam. Il s’agissait du
premier navire équipé avec un
moteur diesel et destiné à l’océan
Atlantique.
Deux ans après, le Selandia, qui faisait le trajet entre Danemark et le Pacifique, fut le
premier grand navire marchant bougé avec ce moteur.
Grâce aux avantages que ce nouveau système proposait, avant la Première Guerre
Mondiale, le moteur diesel se généralisa que parmi les navires de guerre. Des facteurs
économiques, comme le coût élevé de la nouvelle technologie ; des facteurs
logistiques, comme la difficulté pour trouver du personnel avec la spécialisation
Photographie du bateau Vulcanus, extraite du site : wrecksite.eu
Photographie du bateau Selandia, extraite du site : arte.tv
89
demandée ; et des facteurs d’adaptation technologique, faisaient plus lente son
implantation.
À partir de 1919, cette nouvelle invention commença une timide et ferme conquête.
Premièrement, il fut installé dans des bateaux de tonnage moyen, faits pour pourvoir
les lignes régulières de marchandises et de passagers et qui devaient assurer une
régularité sans développer des vitesses très élevées. Malgré la concurrence de
l’ancienne technologie, la vapeur, qui avait éprouvée d’importants progrès, à partir de
la deuxième moitié de la décennie de 1930, plus de 50 % des bateaux utilisaient le
moteur diesel. Cependant, ce nombre représente seulement le 17,6 % du tonnage de
la flotte mondiale mais à partir de ce moment, son implantation ne retourna plus en
arrière.
Les navires d’acier, les carburants dérivés du pétrole, les moteurs diesel et les hélices
sont à la base de la navigation actuelle. Cela ne signifie pas qu’on n’a pas fait de
recherches sur des nouvelles technologies, mais simplement cela indique qu’on n’a pas
réussi à remplacer cette technologie à cause de motifs divers. Le moteur diesel
s’imposa pendant la deuxième moitié du XIXème siècle et au début du XXème dû à son
efficacité.
2.1.5 Exemples de navire à moteur diesel :
2.1.5.1 A quatre-temps: RMS Queen Mary 2
Le RMS Queen Mary 2 est un paquebot transatlantique britannique de la Cunard
construit en France dans les Chantiers de l'Atlantique à Saint-Nazaire et mis en service
en 2004 pour assurer la ligne régulière Europe-Amérique du Nord.
Lorsqu’il fut construit, il était le paquebot à plus fort tonnage du monde.
En mai 1998, les directeurs de Carnival Group demandèrent à l'architecte naval
Stephen Payne de réfléchir sur la conception d'un transatlantique destiné à remplacer
le Queen Elizabeth 2. Cette architecte conçu un navire de 345 mètres de long, 41
mètres de large et 72 mètres de hauteur.
90
Au départ, deux idées s'opposaient :
On voulait faire un cruise ship, très ouvert sur l'extérieur et permettant à ses
passagers de profiter d'une vue inaccessible à la mer ; cependant, ce modèle
était mal préparé pour faire face aux tempêtes.
On avait l’idée aussi de faire un liner, fait pour résister aux vagues, mais il était
trop fermé.
Le défi consistait donc à faire un navire attirant pour les croisières tout en faisant un
mélange des deux idées précédentes. Stephen Payne vit que les passagers étaient très
sensibles à la présence de cabines avec balcons, et décida d’en créer de nombreuses.
L'arrière arrondi du QM2 s'arrête à la ligne de flottaison et surmonte une forme
aplatie. Cette conception est bien adaptée aux quatre pods22 liners que
le QM2 possède, chacun 21,5 mégawatts soit environ 28 800 chevaux. Deux de ces
pods sont immobiles, tandis que les deux autres, ceux qui sont situés le plus en arrière,
peuvent pivoter à 360 degrés afin d’assurer la manœuvrabilité du navire.
22
Pods: Un pod est un élément qui, s'il est orientable, remplace à lui seul le couple hélice - gouvernail.
L'utilisation de pods est assez récente en construction navale.
Photographie du RMS Queen Mary 2 prise le 1er
août 2005, extrait du site: commons.wikimedia.org
91
Le QM2 produit son énergie grâce à
quatre moteurs diesels Wärtsilä 16V
46C-CR, de 16 mégawatts (environ 21
500 chevaux) chacun et deux turbines
à gaz de 25 mégawatts (environ 33
500 chevaux) chacune.
Le Queen Mary 2 est également
équipé de trois propulseurs d'étrave
ou transversal de 3,2 mégawatts
chacun, soit environ 4 500 chevaux,
permettant un déplacement latéral.
Le 22 décembre 2003, il fut cédé officiellement à son propriétaire par les Chantiers de
l'Atlantique, après des campagnes d'essais au large de Belle-Île. Le navire fut baptisé
par Sa Majesté la reine Élisabeth II, et put ainsi débuter sa première traversée le 12
janvier 2004 entre son port d'attache de Southampton et Fort Lauderdale en Floride. Il
est commandé par le capitaine Ronald Warwick.
2.1.5.2 A deux-temps: Shanghai Highway
Les exemples de navires à moteur diesel à deux temps sont très peu nombreux dans la
navigation, mais voici un petit exemple. Il s’agit du Shanghai Highway, un cargo
construit en 2005. Il a un poids de 48 927 tonnes et porte le drapeau du Panama. Il
appartient à la société Nippon Kaiji Kyokai.
Ce navire a un moteur Kawasaki -MAN B&W 7S60ME-C.
Moteur diesel Wärtsilä 46F, semblable à ceux du RMS Queen Mary 2, image extraite du site: wartsila.com
Schéma comparatif du RMS Queen Mary 2 extrait du site: home.comcast.net
92
Kawasaki fabrique des moteurs diesel marins selon un accord de licence avec MAN
Diesel & Turbo. Cette entreprise prend de l’avance sur l’Organisation internationale
maritime qui prévoit l’entrée en vigueur en 2016 des réglementations concernant les
oxydes de nitrogène, et fait démarrer ses essais en utilisant un moteur de production
échelle deux-temps diesel. Elle est en train de travailler pour incorporer de façon
rapide les résultats des tests dans ses gammes de produits actuelles pendant qu’il
continue de tirer parti des évolutions technologiques faites par rapport aux navires
dans le but de protéger l'environnement.
Il s’agit du plus grand programme
de moteur diesel à 2 temps du
monde avec un plan de souplesse. Il
a une faible consommation de
diesel et est conforme aux
réglementations mises en place par
l’Organisation Internationale
Maritime (OMI) sur les oxydes de
nitrogène.
Photographie du navire Shanghai Highway prise le 3 juin 2013, extraite du site: marinetraffic.com
Moteur Kawasaki -MAN B&W 7S60ME-C, image extraite du site:
marinetraffic.com
93
2.2 Le moteur à essence
2.2.1 Le principe du fonctionnement du moteur à essence
2.2.1.1 Généralités
Un moteur à allumage commandé, plus communément appelé moteur à essence en
raison du type de carburant utilisé, est une famille de moteur à combustion interne,
pouvant être à mouvement alternatif c’est-à-dire à deux ou quatre-temps ou à
mouvement rotatif, appelé aussi Wankel.
Ce type de moteur reçoit le nom aussi de moteur à explosion ce qui explique le
système avec lequel il marche. Mais le terme moteur à explosion, consacré par
l'usage est impropre, car il ne rend pas compte de tous les phénomènes se produisant
dans ces moteurs, pour lesquels la dénomination à combustion interne est nettement
plus adéquate.
Il est principalement utilisé pour la propulsion des véhicules de transport (avion à
hélice, automobile, moto, camion, bateau), ainsi que pour une multitude d'outils
mobiles (tronçonneuse, tondeuse à gazon) et pour des installations fixes (groupe
électrogène, pompe).
Le mélange combustible d'un moteur à allumage commandé s'enflamme grâce à une
étincelle provoquée par la bougie d'allumage. Il s’agit une explosion qui a lieu dans la
chambre de combustion de ces moteurs. Ces moteurs sont équipés d'un système
composé d'une bougie provoquant l'arc électrique enflammant les gaz,
d'une bobine servant à produire les hautes tensions nécessaires pour créer l'étincelle
et d'un système de commande de l'allumage. La difficulté est de synchroniser
l'étincelle.
La combustion du mélange air-essence est une
transformation chimique, plus concrètement,
une oxydation exothermique vive du carburant
Molécule d'octane modélisant l'essence, représentation extraite du site: fr.wikipédia.org
94
et du dioxygène. L'équation générale est fournie par la formule suivante : 2C₈H₁₈ +
25O₂ 16CO₂ + 18H₂O
Selon le rapport théorique massique idéal entre l’air et l’essence, on a 14,7 g d'air
pour 1 g de carburant.
2.2.1.2 Le moteur à quatre-temps
L’élément essentielle dans un moteur à essence est le piston qui coulisse dans un
cylindre. Ces cylindres sont composés de conduits d'admission et d'échappement
munis de soupapes commandées par un
arbre à cames.
La bielle relie le piston à un vilebrequin ce qui
permet de transmettre un mouvement
rotatif aux hélices dans le cas d’un navire.
Chaque piston assure la rotation d'un demi-
tour de cet arbre et il est nécessaire deux
rotations du vilebrequin pour avoir un cycle
complet.
Ces soupapes permettent de
laisser entrer l'air nécessaire à la
combustion et de le laisser s'échapper par le tube d'échappement, après la
combustion.
Schéma d’un cylindre appartenant à un moteur à combustion, extrait du site : golfy.free.fr
Enchaînement des phases, schéma extrait du site : golfy.free.fr
95
Le cycle de fonctionnement se décompose en quatre-temps qui sont les suivants:
1. Admission l’air : la phase d'admission permet à l'air d'entrer, en même temps,
l'essence est injectée. La soupape d’admission s’ouvre et le piston descend
aspirant ainsi ce mélange dans le cylindre à une pression de 0,1 à 0,3 bar. Le
cylindre se remplit.
2. Compression de l’air : les deux soupapes sont fermées ce qui permet au piston
de comprimer l’air jusqu’à 12 à 18 bars et 400 à 500 C° dans la chambre de la
combustion lorsqu’il remonte. La compression n'est pas excessivement forte
car sinon le mélange peut exploser avant, ce qui pourrait à son tour abîmerait
le moteur. L'essence contient un produit retardant le point de combustion.
3. Explosion du mélange : les soupapes sont fermées. C’est le moment lors duquel
la compression du piston atteint son maximum ; la bougie d’allumage produit
alors une étincelle. Par conséquence, le mélange explose créant une
surpression de 40 bars qui pousse le piston vers le bas en faisant tourner le
vilebrequin.
4. Échappement des gazes : la soupape d'échappement s'ouvre et le piston
remonte ce qui chasse les gaz brûlés dans le collecteur d’échappement, laissant
la place à une nouvelle dose de mélange. L'air brulé est éjecté vers le pot
d'échappement.
Schéma des quatre-temps du cycle essence, extrait du site : golfy.free.fr
96
2.2.1.3 Le moteur à deux-temps
Le moteur deux-temps utilise directement des
lumières, il s’agit de trous dans le carter qui s’ouvrent
et se ferment grâce au mouvement du piston.
On retrouve les mêmes phases que dans le quatre-
temps mais l'utilisation du dessous du piston en tant
que pompe dans le carter permet le développement
de deux cycles en même temps.
Voici les parties qui composent un moteur à essence
deux temps :
1. Lumière d’admission : Il s’agit d’un conduit par
lequel les gaz frais sont admis. Aspirés par la pression
que le piston crée lorsqu’il monte, les gaz entrent dans
la chambre (9) sous le piston (5).
2. Lumière d’échappement : Avec ce terme, nous
parlons de conduit par lequel les gaz brûlés sont
expulsés. Lorsque le piston situé en haut, redescend
vers le bas, il ouvre le conduit d'échappement.
3. Lumière de transfert : Cette lumière est un trou
servant de conduit par lequel les gaz frais sont poussés vers le dessus du piston. La
descente du piston créée une pression dans la chambre sous le cylindre, en même
temps, il bouche la lumière d'admission.
4. Bougie : Elle fait éclore une étincelle permettant de faire le feu au mélange
air/essence, ce qui crée une explosion.
5. Piston : Pièce cylindrique mobile qui comprime les gaz pour les faire exploser à un
certain moment et qui après l'explosion transforme une énergie thermique en énergie
mécanique, grâce à la bielle.
6. Bielle : Il s’agit d’une tige rigide, articulée. Elle transforme le mouvement linéaire du
piston en mouvement rotatif sur le vilebrequin.
7. Vilebrequin : Cette pièce est un arbre articulé. Il a la mission de transmettre
l'énergie mécanique aux hélices dans le cas d’un navire.
Schéma des parties d’un moteur à deux temps, extrait du site: la-mecanique-
pj.wifeo.com
97
8. Chambre de compression : Elle reçoit les gaz frais grâce à la lumière de transfert. En
même temps, elle expulse les gaz brûlés par la lumière d'échappement.
9. Chambre de carter inférieur : Dans cette chambre, les gaz sont admis, et attendent
que la descente du piston les renvoie vers la lumière
de transfert.
Nous appelons 2 temps, le cycle de deux étapes
auxquelles sont soumis les gaz pour créer l’explosion
entre l’essence et l’air.
Voici les deux étapes qui composent cette explosion :
1ère étape : La lumière d’admission (4) est
ouverte, le mélange frais pénètre dans le
carter de vilebrequin (5). Lors du mouvement
ascendant, le piston bouche la lumière
d’échappement (3) ainsi que le canal de
transfert (7). Le mélange précédent qui est
passé au-dessus du piston est comprimé et
allumé par la bougie d’allumage (8) juste
avant que le piston atteigne son point
maximal. La pression augmente et les gaz de
combustion qui se détendent repoussent le
piston (2) vers le bas.
2ème étape : Lors du mouvement descendant,
le piston fait tourner le vilebrequin (6). De
même, il assure la précompression du
mélange dans le carter de vilebrequin (5). La
lumière d’échappement (3) et le canal de
transfert (7) s’ouvrent. Les gaz s’échappent de
la chambre de combustion par la lumière
d’échappement. Le mélange frais, Schéma exemplifiant la 2
ème étape,
extrait du site: la-mecanique-pj.wifeo.com
Schéma exemplifiant la 1ère
étape, extrait du site: la-mecanique-
pj.wifeo.com
98
précomprimé, rentre dans la chambre de combustion par le canal de transfert
et évacue les restes de gaz de l’autre mélange. Après cela, le piston se déplace
vers le haut pour recommencer.
2.2.2 Aspects du moteur à essence
2.2.2.1 Les avantages
Les moteurs à explosion sont légers et petits. Leur source d'énergie, l’essence est peu
gênante généralement et facilement renouvelable de nos jours. Cela fait que de
nombreux transports soient équipés avec ce système. La facilité d’utilisation et de
maintenance explique son succès.
Les premiers moteurs furent installés dans l’automobile grâce au carburant. Il ne fallait
plus traîner avec le charbon qui occupait tant d’espace. Ils ne sont pas délicats et
fonctionnent avec différents carburants sans avoir à le modifier. L’essence peut être
remplacée par des biocombustibles par exemple ou par de l’alcool.
Ce moteur présente plusieurs avantages par rapport au diesel.
Dû aux hautes températures et pressions, les parties du moteur diesel doivent être
surdimensionnées, cela le fait davantage plus lourd qu’un à essence qui est plus
silencieux et plus vif lorsqu’il est froid car l’allumage se fait grâce à une bougie. Dans
un moteur diesel, l’explosion provoque un bruit qui ressemble à un claquement. Un
moteur à essence peut atteindre des puissances plus importantes.
Un moteur à essence neuf est moins cher à l’achat et est moins polluant qu’un moteur
diesel.
2.2.2.2 Les inconvénients
Mais, comme toutes choses, les moteurs à explosion n'ont pas que des avantages.
La combustion entraîne le rejet de gaz majoritairement polluants comme le CO2, le CO
entre autres. Ils sont les principaux responsables des pollutions des villes et
aujourd’hui de l’accumulation des gaz à effet de serre.
99
. En effet, le rejet des gaz polluants des moteurs sont une des causes de la pollution
atmosphérique de plusieurs grandes villes comme Pékin par exemple. Près de 25% de
cette pollution atmosphérique est due 30% est due aux transports et 50% à l’industrie.
Ils sont efficaces aux basses altitudes, là où la quantité d’oxygène dans l’air est élevée.
Ces moteurs à explosion ont permis l'envol d’avions, mais ils les limitent dans leur
évolution. On peut compenser cet inconvénient grâce aux compresseurs.
Le rendement de ce type de moteur est plutôt mauvais par rapport au moteur
électrique, il est aussi d’autant plus bruyant que ce dernier. Les moteurs à essence
génèrent plus de vibrations à cause du nombre de pièces mécaniques qui composent
le moteur.
Les moteurs à explosion utilisent un carburant d’origine fossile qui n’est pas une
source d’énergie renouvelable, ce qui fera que son prix ne cesse d’augmenter.
L’utilisation de véhicules avec ce moteur coûtera à chaque fois plus chère.
Il a besoin d’un entretien très régulier pour conserver un rendement optimal et avoir
une durée de vie maximum. Si nous négligeons cet entretien, cela peut entraîner des
pannes pouvant aller jusqu’au dégât du moteur. Par exemple, un manque d’huile peut
entraîner une vite détérioration de celui-là.
Pollution atmosphérique de la ville de Barcelone
100
2.2.3 L’origine du moteur à essence
Après l’invention de la machine à vapeur, quelques inventeurs se demandèrent s’il
n’existait pas un fluide autre que l’eau, susceptible de s’affranchir de la chaudière qui
représentait plus de 90% du poids de l’appareil moteur.
Après les infructueuses tentatives de Stirling et d’Ericsson d’utiliser l’air chaud qui
étaient trop à l’avance face aux possibilités métallurgiques de l’époque, Lenoir a
déposé, en 1860, un brevet intitulé : Système de moteur à air dilaté par la combustion
des gaz enflammés par l’électricité, susceptible de
remplacer la vapeur comme force motrice.
Son moteur utilisait le gaz d’éclairage, inventé par Lebon
en 1799. Un mélange d’air et de gaz brûlait directement
dans le cylindre d’une machine à vapeur, économisant la
chaudière, mais avec un très mauvais rendement. Il s’agit
d’un moteur à deux temps dont il en fabriqua quelques
exemplaires faisant ainsi de lui le premier industriel de
cette technique de l'allumage commandé.
Portrait de Étienne Lenoir, extrait du site : fr.wikipedia.org
Schéma du moteur à gaz de Lenoir, extrait du site: en.wikipedia.org
101
L’ingénieur Alphonse Beau de Rochas (1815-1893),
étudiant le moteur Lenoir, constata que son mauvais
rendement était dû à la détente coupée. En 1862, il
formalise la thermodynamique des moteurs à quatre-
temps. La revendication la plus importante de son brevet
de 1862 concernait la détente prolongée qui donna lieu au
cycle à quatre temps. Beau de Rochas ne se rendit pas compte
de l’invention qu’il venait de faire, son brevet tomba dans le
domaine public.
Un commerçant allemand, Nikolaus Otto, séduit par le moteur
de Lenoir, en fit réaliser une copie et essaya de l’alimenter avec
un combustible liquide, tout en prolongeant la détente. Ce
moteur eut un grand succès et fut construit à plusieurs milliers
d’exemplaires par la firme Deutz de Cologne. Ensuite, Otto
profita de l’invention de Beau de Rochas et le résultat fut de la
vedette de l’Exposition Universelle de 1878. Tout le monde se
mit à recopier le moteur Otto, bientôt sans aucun scrupule car
on découvrit l’antériorité du
brevet de Beau de Rochas..
Dans le dernier quart du XIXème
siècle, on assista aux premiers
débuts de l’automobile qui
attendait un moteur léger, facile à
mettre en route et consommant
un combustible facile à
approvisionner et stocker à bord.
La solution fut apportée par
Daimler, un traître de la firme
Deutz, qui avait participé à l’étude
et à la mise au point des moteurs
Portrait d’Alphonse Beau de Rochas, extrait du site:
en.wikipedia.org
Photographie de Nikolaus Otto, extrait du site :
biography.com
Dessin du moteur d’Otto et de Langen en 1867, extrait du site :
en.wikipedia.org
102
Otto. Son moteur avait toutes les caractéristiques qui répondaient aux souhaits des
futurs constructeurs.
Immédiatement, le nouveau moteur conquit le marché, et Daimler confia à son
représentant pour la France, Sarazin, la mission de négocier une licence. Sarazin
s’adressa à son ami Levassor qui, associé à Panhard, fabriquait des machines à bois et
voulait un moteur qui les met en marche. La négociation conclue par l’attribution
d’une licence étendue au
territoire français.
C’est de cette manière que
naquirent les automobiles
Panhard et Levassor, dont la
popularité s’étendit
rapidement.
Avant la Première Guerre
Mondiale, ces firmes prirent le
contrôle du marché européen.
Nous pouvons affirmer que le
moteur Daimler est à l’origine
de tous les moteurs à essence.
La technologie reposait sur
celle de la machine à vapeur.
Au début des années 1880, Krl
Benz inventa un moteur
capable de propulser une
automobile. Son cylindre
horizontal, son embiellage à
l'air libre et son lourd volant, qui lui permettait de passer sans caler les points morts du
cycle, le firent ressembler encore plus à un moteur à vapeur. Cependant, il présentait
l'architecture générale de tous les moteurs d'automobiles de nos jours.
Le moteur à quatre temps développé par Gottlieb Daimler et Wilhelm Maybach, surnommé Grandfather Clock, extrait du site: cartype.com
103
En 1900, on augmenta la puissance au cheval-vapeur (ch). La solution la plus simple,
consistait à faire augmenter la cylindrée des moteurs en augmentant le volume de
chaque cylindre ou bien en multipliant leur nombre.
Il fallut aussi pouvoir faire tourner les moteurs rapidement. Cependant, quand on
augmentait la puissance, ils se détérioraient. Grâce aux investissements dans le
domaine des matériaux, de l'usinage et des carburants, on put régler les quelques
problèmes qui se présentaient à l’époque.
En 1891, le moteur Benz, à plein régime, culminaient à 750 tours par minute; en 1950,
les moteurs atteignent en moyenne 4 000 tr/min. Aujourd'hui, ils dépassent les 5 500
tr/min.
2.2.4 Petite histoire du moteur à essence dans la navigation
La vapeur est à l’origine de la motorisation des bateaux, en suivant assez strictement
l’histoire du chemin de fer. Dans les deux domaines, la vapeur a réussit à s’imposer
entre 1870 et 1950. Au début du XXème siècle, le fioul lourd alimente les moteurs
semi-diesels des navires. Les bateaux plus petits fonctionnent avec un gazole adapté,
et à l’essence.
À la fin du XIXème siècle, la découverte du moteur à essence et à diesel constitua une
étape décisive dans les progrès de la construction navale. Des navires munis avec ce
type de moteur offraient des rendements beaucoup plus supérieurs à ceux des
moteurs à vapeur. Un moteur adéquat et adapté est important pour un bateau
puisque cela lui permet d’avoir à emporter moins de carburant et davantage de
cargaison.
Au début du XXème on construisit les premiers bateaux à moteur, ils étaient alors
petits. Après la Première Guerre mondiale, on mit au service plusieurs paquebots à
moteur qui connurent un grand succès. Aujourd'hui, les bateaux à moteur
représentent les trois-quarts de la flotte mondiale des navires.
Curieusement, les voiles font leur réapparition aujourd’hui en couple avec des moteurs
diesel ou à essence. La consommation de carburant chute moins de ce qu’il était prévu
104
grâce aux turbovoiles qui fonctionnent à l’aide des éoliennes verticales, des cerfs-
volants géants ou des panneaux solaires.
Pour propulser les bateaux où les voiles sont inappropriés, l’homme a cherché très tôt
à motoriser ses navires.
Après presque 100 ans d’expérimentations, la vapeur s’est imposée entre 1870 et
1950 en tant que mode de propulsion sur l’eau.
Entre les porte-avions, chimiquiers, remorqueurs, bateaux de pêche, brise-glaces,
câbliers, ferrys, cargos, entre autres, les bateaux à moteur naviguent aussi bien
pour les loisirs en famille, que pour le transport des marchandises ou des personnes, le
service, le commerce et les besoins de la guerre.
La construction navale s'adapte aux nouvelles propulsions et crée différents types de
navire selon la variété du transport ou les exigences de la guerre navale.
Des siècles se sont écoulés avant que l'art de la navigation et de la construction navale
atteigne le niveau scientifique actuel. Le fait de savoir naviguer exige des
connaissances techniques et du milieu marin ainsi que des lois de la mer.
2.2.5 Exemples de moteurs navals à essence :
2.2.5.1 A quatre-temps: Mercury 8.2 HO DTS - 425 HP
Les bateaux portant un moteur à essence
ne sont que des bateaux de plaisance, tous
les navires de grand tonnage utilisent le
moteur diesel puisqu’il est plus rentable
vis-à-vis des longues distances et des
nombreux voyages qu’ils doivent faire.
Voici, ci-dessous, un exemple de moteur
que l’on pourrait mettre dans presque
n’importe quel navire de plaisance.
Photographie de la partie avant du moteur, extraite du site: mercurymercruiser.com
105
Avec ses 425 CV, le 8.2 H.O. DTS propulse sans problème les bateaux les plus lourds. Il
a une puissance de 420 HP, c’est-à-dire 308,91 kW, et un poids de 513 kg. Il est
alimenté par l'injection électronique multipoints (MPI), ce qui en fait le summum du
moteur inboard essence. Comme tous les inboards MerCruiser, le 8.2 H.O. DTS est
disponible avec une grande variété de rapports d'inverseurs, ce qui lui permet de
s'adapter à la plupart des bateaux. Il a également le système de commandes DTS en
standard, grâce auquel il n’y a plus aucun câble à entretenir, et qui garantit un pilotage
précis et souple. Le système DTS facilite le pilotage grâce à la synchronisation
automatique des moteurs dans le cas de montage multiple. La fonction Transmission
Guardian protège automatiquement
le moteur de la surchauffe et
prévient dès que les niveaux de
liquides sont trop bas.
Il est capable de faire entre 4400 et
4800 tours par minute. Il présente 8
cylindres disposés en V. Il fait parti
des moteurs à quatre-temps.
2.2.5.2 A deux-temps: Mercury 200 HP OptiMax Sport Jet
Le Sport Jet Mercury est un moteur
moderne, de nos temps, conçu pour
entrer dans des eaux peu profondes. Le
bateau portant ce moteur peut se
déplacer facilement dans les zones où les
bateaux hors-bords ne peuvent pas
s'approcher.
Photographie du profil du moteur, extraite du site: mercurymercruiser.com
Mercury 200 HP OptiMax Sport Jet, image extraite du
site : mercurymarine.com
106
Il a une puissance de 200 HP c’est-à-dire de 147 kW A, puissance nécessaire pour les
activités nautiques comme le ski.
Le Sport Jet Mercury apporte une technologie d'injection directe d’essence à deux
temps qui permet une économie de carburant. De plus, il est facile à utiliser et à
entretenir. Il incorpore un système de nettoyage des mauvaises herbes qui élimine les
débris obstruant le moteur. Ce moteur a 6 cylindres disposés en forme de V et un
poids de 166 kg.
107
2.3 L’énergie nucléaire navale
2.3.1 Principe de la propulsion nucléaire navale
La propulsion nucléaire navale fait partie des propulsions des navires et sous-marins
équipées d'un ou plusieurs réacteurs nucléaires.
Le principe général de la propulsion nucléaire des navires repose sur les réacteurs
nucléaires que les navires ont.
Un réacteur nucléaire à eau sous-pression produit de la chaleur et celle-ci est
transmise à un fluide caloporteur utilisé pour générer de la vapeur d’eau en
actionnant ainsi:
des turbines attachées aux hélices de propulsion qui grâce à leur énergie
mécanique font tourner l’arbre d’hélice du navire : soit de façon directe par
l’intermédiaire d’un réducteur, on parle alors de propulsion turbo-mécanique ;
soit en passant par l’intermédiaire de l’électricité, on parle alors de propulsion
turboélectrique.
des turbines couplées à des alternateurs alimentant en énergie électrique tout
le bâtiment, et éventuellement des moteurs électriques de propulsion, la
vapeur produite fournit donc l’électricité et l’eau douce du bord.
Principe d’une propulsion turboélectrique, extrait du site : energethique.com
108
L’oxyde d’uranium qui constitue le combustible nucléaire (1) est inséré dans des étuis
métalliques imperméables dans la cuve du réacteur (2), et chauffe l’eau sous pression
dite eau primaire (3). Cette eau évacue la chaleur dégagée par la réaction nucléaire et
la transfère par circulation naturelle dans le générateur de vapeur (4) et permet une
vaporisation de l’eau secondaire (5) pour alimenter les turbines (6). L’eau secondaire
est refroidie dans le condenseur (7) avant d’être renvoyée dans le générateur de
vapeur. Chaque turbine entraîne deux alternateurs (8) et (9). Les alternateurs de
propulsion (9) produisent l’électricité nécessaire au moteur électrique principal (10)
qui entraîne l’hélice (11). Les alternateurs de force (8) fournissent l’électricité
nécessaire aux installations du bord. La chaufferie nucléaire est renfermée dans un
compartiment indépendant surveillé.
2.3.2 Le réacteur nucléaire, source d’énergie
Le concept du réacteur à eau sous-pression utilisé en propulsion navale est presque
pareil que celui qui est utilisé pour les applications électrogènes. Le but de l’application
Schéma d’un réacteur à eau pressurisée extrait du site : dissident-media.org
109
et l’environnement dans lequel se trouve placé le réacteur de propulsion navale
conditionnent la conception détaillée et la technologie.
Un réacteur nucléaire est un système très complexe qui fait avancer un navire. Cette
complexité permet au navire d’obtenir de l’autonomie et ne pas avoir besoin
d’oxygène pour naviguer, avantage essentiel pour un sous-marin. Le sous-marin n’a
donc pas besoin de remonter en surface pour recharger ses batteries.
Contrairement au moteur diesel ou à des sous-marins qui avaient besoin d’air frais les
obligeant à remonter en surface, un réacteur nucléaire peut fonctionner pendant des
années avec le même combustible.
Les réacteurs nucléaires navals diffèrent des réacteurs commerciaux produisant de
l'électricité.
Les réacteurs nucléaires navals ont une plus grande puissance dans un petit volume ;
certains fonctionnent avec de l'uranium peu enrichi ce qui fait qu’ils aient besoin
d’être réapprovisionnés plus souvent, d'autres fonctionnent avec de l'uranium
hautement enrichi ce qui fait qu’ils n’aient pas besoin d'être réapprovisionnés aussi
souvent tout en étant plus silencieux, car leur cœur est plus petit.
Le combustible peut être soit du dioxyde d'uranium semblable à celui qui est utilisé
dans les centrales civiles soit un alliage métallique zirconium-métal.
La conception de ces réacteurs permet d'avoir un caisson résistant de réacteur
compact préservant la sécurité nucléaire.
Les cœurs des réacteurs sont constitués de plaques rectangulaires insérées dans les
cavités d’une grille de zircaloy23, dont les deux faces sont ensuite recouvertes de
plaques du même métal. Tout cela est ensuite soudé. Il est conçu de cette façon de
manière à résister aux chocs, tout en facilitant les transferts thermiques.
Les grands porte-avions et les brise-glaces sont équipés de deux réacteurs dont les
emplacements sont enfermés dans des enceintes particulièrement sécurisées.
23
Zircaloy: ce mot vient de l'anglais Zirconium et alloy qui veut dire alliage. Il s’agit d’un nom générique
et de marque donné à un groupe d'alliages de zirconium, c’est-à-dire aux solutions solides.
110
Le cœur d’une chaudière est fait pour réagir très vite et atteindre la puissance
maximale en quelques dizaines de secondes, à différence des producteurs d’électricité.
Le navire peut donc accélérer ou décélérer brusquement. Cette flexibilité au niveau de
la puissance du cœur est obtenue à partir de les barres de contrôles (voir schéma
précédent) comportant des matériaux absorbeurs de neutrons et pouvant monter et
descendre entre les assemblages de combustible.
La puissance des réacteurs peut atteindre une puissance de jusqu'à 550 MW dans les
sous-marins et les navires de surfaces les plus spectaculaires. Les sous-marins français
de la classe Rubis ont un réacteur de 48 MW qui a besoin d’un réapprovisionnement
en combustible toutes les 7 années.
Un réacteur de sous-marin ou de porte-avion est une petite centrale électrique. Il
assure aussi les besoins en électricité et en eau douce à bord, surtout pendant les
longues missions qui sont menées sans remonter à la surface dans le cas des sous-
marins.
Les installations auxiliaires du réacteur se trouvent mélangées au reste des
installations, spécialement dans le cas des sous-marins, car cela permet économiser de
Sous-marin nucléaire lanceur d’engins (SNLE) Français, on peut apprécier une chaudière compacte dans un
espace exigu, schéma extrait du site : irma-grenoble.com
111
l’espace et de concevoir ainsi un sous-marin le plus petit possible obligeant à
confondre de nombreuses installations auxiliaires du navire et du réacteur.
Le navire doit pouvoir évoluer rapidement pour éviter des obstacles ou échapper à une
menace, ils peuvent mettre entre 30 secondes et une minute à faire cette évolution.
Dans le cas des brise-glace, le raming, manœuvre qui consiste à faire monter le navire
sur la glace pour l’écraser de son poids,
oblige à solliciter les installations qui le
composent.
Dans le cas du porte-avions Charles de
Gaulle, les manœuvres qui catapultent et
récupèrent les avions, conduisent à
utiliser les installations aussi. Le réacteur
doit être fiable et sur lorsqu’on exécute à
ces manœuvres.
Pour un sous-marin, la perte de la
propulsion peut être très grave. On essaye de faire en sorte qu’une avarie inopinée,
affectant le réacteur et la
conversion d’énergie, ne
conduise pas à la perte
complète de la propulsion.
Dans la mer, les conséquences
d’un accident auraient un effet
direct dans les personnes à
bord et dans l’environnement
marin.
La vitesse de retour au port est
modérée ce qui réduit la puissance résiduelle.
La maintenance du réacteur dépend du navire, car c’est lui qui commande son cycle
d’entretien et son environnement. Le renouvellement du combustible se fait au port
d’entretien, il est important de tenir compte des installations existantes, souvent assez
anciennes. Il est indispensable que l’opération de rechargement de combustible soit
Photographie du Yamal, brise-glace russe, faisant le raming, extraite du site: escales.wordpress.com
L’avion Rafale Marine survolant le porte-avions Charles de Gaulle, image
extraite du site : meretmarine.com
112
très peu fréquente et la plus rapide et commode possible, cependant cela représente
pour le navire une indisponibilité assez longue. Tout cela explique les efforts qui sont
en train d’être faits pour augmenter la durée de vie des cœurs.
La résolution des problèmes des petits équipements qu’il y a dans le réacteur est
difficile du fait de sa petite taille.
2.3.3 L’origine de la propulsion nucléaire navale
2.3.3.1 Découverte de l’énergie atomique
En 1932, le physicien anglais Robert Chadwick mit en évidence à Cambridge l’existence
et les propriétés du neutron. A la fin 1938, deux chimistes allemands, Otto Hahn et
Fritz Strassman, grâce à l’aide de la physicienne Lise Meitner, découvrirent à Berlin le
phénomène de fission nucléaire à
partir de l’uranium. Ces travaux
étaient rapidement connus.
L’idée d’une utilisation possible de l’énergie
résultante d’une réaction de fission, sous la
forme d’un engin explosif de forte puissance ou
sous celle de dispositifs capables de fournir de façon continue de l’énergie pour faire
de l’électricité par exemple, se faisait jour. Elle conduisit à la naissance du projet
Manhattan, qui devait permettre la réalisation des premières armes nucléaires lancées
en août 1945 par l’aviation américaine au dessus du Japon. Dans cette période était
obtenue, le 2 décembre 1942, la première réaction en chaîne contrôlée, dans une pile
atomique construite à l’université de Chicago.
Lise Meitner et Otto Hahn dans leur laboratoire du Kaiser-Wilhelm-
Institut für Chemie de Berlin en 1913, photographie extraite du
site : kernenergie.ch
Emblème du Project Manhattan, extrait du site : tpemath-anglais.e-monsite.com
113
2.3.3.2 Premiers sous-marins nucléaire aux mains des Américains
La technologie américaine fut la première à aboutir et fut partagée avec le Royaume-
Uni.
En 1946, dès que la guerre fut terminée, certains des moyens du projet Manhattan
furent réorientés vers le développement des réacteurs nucléaires. L’US Navy
s’intéressait aux travaux de ce projet et, pour les suivre à l’US Atomic Energy
Commission, il constitua une petite équipe dirigée par le capitaine Hyman G. Rickover.
Sous sa direction, débuta la conception et la production de réacteurs nucléaires de
propulsion navale aux États-Unis concrètement. C’est avec ce capitaine qu’était réalisé
le prototype à terre d’un réacteur de propulsion navale, de type PWR, c’est-à-dire un
réacteur à eau pressurisée. Cette étape permettait l’achèvement de l’USS Nautilus,
premier navire et premier sous-marin au monde à propulsion nucléaire, qui devait
débuter à la mer en janvier 1955.
Une grande partie des premiers développements furent fait au Naval Reactor
Facility américain du Laboratoire national de l'Idaho.
Ceci marqua une époque de changement entre les lents sous-marins qui existaient et
les navires de guerre qui avaient une puissance importante et qui restaient sous l'eau
pendant des semaines.
Photographie du lancement du Nautilus par les américains le 20 janvier 1955, extraite du site: live2times.com
114
Le succès du sous-marin USS Nautilus conduisit au développement de la classe Skate
avec un seul réacteur, et un navire nommé USS Long Beach (CGN-9) qui fut le premier
bateau de guerre de surface à propulsion nucléaire au monde.
Après le porte-avions USS
Enterprise (CVN-65) le
rejoignit avec huit
réacteurs, mis en service à
la fin de 1961 jusqu'en
2013.
En 1962, l'US Navy avait 26
sous-marins opérationnels
et 30 en construction.
L'énergie nucléaire avait
dès lors révolutionné la
marine américaine.
Le développement de réacteurs continua et
Westinghouse et General Electric construisirent à la
fois une série unique de modèles ce qui permit que
chaque navire de cette série soit équipé avec un
réacteur de chaque entreprise, ils étaient donc
biréacteurs.
Rolls Royce construisit des modèles semblables, puis
la Royal Navy fit un modèle plus évolué, le PWR-2 c’est-
à-dire le réacteur à eau pressurisée 2.
Le plus petit submersible à propulsion nucléaire, le NR-1, fut construit à la fin des
années 1960.
Vers 1960, un certain enthousiasme fit son apparition dans la propulsion nucléaire des
navires marchands. C'est ainsi que deux démonstrateurs, le Savannah, cargo mixte
américain de 10 000 tonnes et un minéralier allemand avec la même capacité furent
Photographie emblématique de l'USS Enterprise CVAN-65 (au premier plan),
USS Long Beach CGN-9 (à côté l’USS Enterprise) et USS Bainbridge DLGN-25 lors
de l’Operation Sea Orbit en 1964, extraite du site : padresteve.com
Photographie du NR-1 qui date du 25 janvier 1969, lorsqu’il allait plonger,
extraite du site: navsource.org
115
mis en service respectivement en 1962 et 1968. On voulait créer des navires
successeurs à ceux-là, mais l'absence de réglementation qui garantissait l’accès aux
ports et les coûts élevés de construction et d'exploitation, découragèrent rapidement
les investisseurs qui y étaient prêts. Les crises du pétrole provoquèrent un
ralentissement de l'économie et firent apparaître une surcapacité dans le transport
maritime.
Les États-Unis mirent en œuvre la filière du sodium, mais cette option fut peu après
abandonnée. Les avantages qu'elle présentait en termes de performance, c’est-à-dire
en puissance et en énergie ne compensaient pas la simplicité d'exploitation de la filière
eau sous pression.
2.3.3.3 Développements russes et apparition du premier navire de
surface nucléaire
L'Union soviétique est le leader dans le domaine de la propulsion nucléaire navale, il a
fait construire 250 sous-marins à avec ce type de propulsion, cinq bâtiments de guerre
de surface, dont plusieurs croiseurs lance-missiles et huit brise-glaces c’est-à-dire en
total environ 900 réacteurs.
Le Lénine, brise-glace soviétique
qui date de 1957 fut en même
temps le premier navire civil et de
surface à propulsion nucléaire.
C’est la seule application de la
propulsion nucléaire civile qui a
survécu aux crises du pétrole. Ce
type de navire peut être isolé du
monde par la banquise pendant longtemps grâce au fait qu’il dispose d'une source
d'énergie quasi illimitée.
Photographie du navire Lénine extraite des archives du musée
Chantier Admiralteïski, extraite du site : fr.ria.ru
116
En 1952, Staline lança
un projet de sous-
marins à propulsion
nucléaire dans la marine
soviétique ce qui porta
vers la mise en service
du sous-marin nucléaire
d'attaque K3, du projet
627 qui fut suivi par le
SNLE K-19, du projet
658, tristement célèbre
par ses nombreux
accidents. Cependant, les sous-marins nucléaires les plus grands jamais construits sont
les Russes de la classe Typhoon avec un poids de 25 000 tonnes mis en service à partir
de 1981.
Nous poudrions difficilement qualifier de totalement civils les six brise-glace exploités
par l'Union Soviétique. De plus, l'URSS vient de mettre en service un porte-barge à
propulsion nucléaire destiné à ravitailler la Sibérie.
L’URSS créa une filière qui mélangeait le plomb et le bismuth mais elle fut rapidement
abandonnée à cause des mêmes motifs que chez les Américains avec le sodium.
2.3.3.4 Développements français
La France n’avait pas d'uranium enrichi, mais elle lança en 1955 un premier projet de
sous-marin nucléaire à l'uranium naturel et à l'eau lourde, le Q244. Cependant, elle dut
l'abandonner en 1958 à cause de problèmes insurmontables. En 1959, tirant la leçon
de l’échec précédent, la France acheva le programme destiné à contrôler la conception
et de la réalisation de sous-marins à propulsion nucléaire nommé Cœlacanthe.
Photographie du sous-marin Akula, appartenant à la classe Typhoon ТРПКСН
Projet 941, image extraite du site : fr.wikipedia.org
117
En 1964, un prototype fonctionna en piscine à Cadarache24. En 1971, fut mit sur l’eau
Le Redoutable, premier sous-marin nucléaire lanceur d'armes françaises.
Le Rubis mis en service en
1983, ainsi que les autres
de la même classe, sont
les sous-marins nucléaires
d'attaque les plus
compacts au monde.
Nous avons deux générations de réacteurs français :
la première équipe les six sous-marins nucléaires lanceurs d'engins de la force
océanique stratégique. Ses réacteurs sont dits à boucles, car les principaux
composants sont unis par des tuyaux formant des boucles dans lesquelles l’eau
de réfrigération du cœur circule grâce à des pompes.
la seconde génération est dite compacte; elle intègre un générateur de vapeur
et couvercle de cuve, on a gagné considérablement en obstruction, en poids, en
discrétion acoustique et en sûreté, car la réfrigération du cœur peut être
assurée en circulation naturelle. Cette génération a eu comme ancêtre la
chaufferie avancée construite à Cadarache. Des chaufferies de ce type équipent
les sous-marins nucléaires d'attaque comme Le Rubis.
24
Cadarache: Il s’agit d’un des plus importants centre d'études et de recherche et développement sur
l'énergie nucléaire en Europe, situé à Bouches-du-Rhône en France.
Photographie du sous-marin nucléaire lanceur d'engins Le Redoutable
extraite de la marine nationale française, extraite du site : defense.gouv.fr
118
2.3.4 Aspects de la propulsion nucléaire navale
L'énergie nucléaire a instauré une nouvelle ère de la propulsion des navires en leur
octroyant une autonomie inaccessible jusqu’alors et en les faisant complètement
indépendants de l'atmosphère. La propulsion nucléaire attribue un rayon d’action, des
capacités de mise en œuvre et une vitesse de manœuvre supérieurs à ceux d’un navire
à propulsion classique.
Mais tous ces faits ne sont pas que des avantages.
2.3.4.1 Pourquoi choisir cette propulsion ?
La propulsion nucléaire navale se caractérise d’un côté par le fait de ne pas avoir
besoin d’oxygène et par la discrétion qu’elle apporte.
Pour la première fois, il s’agit d’une propulsion qui n'a pas besoin d'air, la mer, source
extérieure, fournit le froid; alors que les autres propulsions se servent de l'air pour le
faire la combustion et de l'eau de mer comme source froide. Cet avantage est une
révolution, car la durée de plongée profonde des sous-marins n'est plus limitée. Cela
permet une réduction des indiscrétions visuelles et acoustiques en supprimant les
périodes de charge de la batterie au schnorchel25, et un accroissement des zones
accessibles aux sous-marins, les patrouilles sous la banquise sont maintenant possibles
par exemple.
L’avantage de l’autonomie est fondamental pour un porte-avions, mais il existe aussi
d’autres avantages comme la suppression des points chauds, une meilleure
organisation des ponts d'envol, un accroissement de la sécurité.
Un avion qui s’approche du porte-avions pour y atterrir, peut être perturbé par les gaz
chauds et les fumées rejetés à l'extérieur par ce dernier. Ce n'est pas le cas sur un
porte-avions nucléaire grâce au fait que la propulsion n’a pas besoin de l’air de
l’extérieur.
25
Schnorchel: Tube périscopique d'évacuation permettant aux sous-marins d'alimenter les moteurs
diesel en air sans émerger.
119
Elle se caractérise d’autre part par l’autonomie qu’elle apporte.
Si l'autonomie d'un navire classique est de plusieurs semaines, celle d'un navire à
propulsion nucléaire se compte en années ; ses besoins en ravitaillement sont dus à la
nécessité de s’approvisionner en munitions, vivres entre autres.
Deux cœurs suffisent pour assurer la propulsion d'un navire à propulsion nucléaire
pendant toute sa vie.
L’autonomie et la puissance donnent aux sous-marins une mobilité inconnue
jusqu'avant son invention.
Les contraintes sont fortement réduites quand il ne faut plus ravitailler celui qui était le
plus grand consommateur de combustible, le porte-avions. De plus, celui-là devient lui-
même un ravitailleur d’avions et la place libérée par ses soutes à combustible se
convertit en son parc aérien. C'est ainsi que le Charles de Gaulle embarque près du
double de la quantité de carburant et de munitions d'aviation du Foch pour une taille
similaire.
L’opération Héraclès, menée à partir de l’Océan Indien du mois de décembre 2001 au
mois de juin 2002, a testé de la propulsion nucléaire sur le plan opérationnel et
technologique. Le résultat du test a été très positif, le Charles de Gaulle avec son
équipage a passé 189 jours à la mer. Pendant ce temps, il a parcouru l’équivalent de
près de trois fois le tour de la terre. Il a fait preuve d’une résistance remarquable.
Il a confirmé sa mission de projection de puissance.
Au début, les avions du Charles de Gaulle ont été, avec le Mirage IV français, les seuls
avions de combat non-américains à effectuer des missions de reconnaissance et
d’appui sur le territoire afghan. La souplesse d’emploi du Charles de Gaulle, résultant
de la grande réactivité, a été beaucoup appréciée.
La discrétion, la mobilité, la suppression de contraintes opérationnelles et la souplesse
d'emploi qu’elle a, on fait que les principales marines militaires équipent leurs
vaisseaux avec cette propulsion.
120
2.3.4.2 Problèmes de sécurité et de déchets
Le principal problème concerne les risques liés à la
radioactivité, invisible, inodore, impalpable. Les
inconvénients et les conséquences négatives de
l'énergie nucléaire ne sont pas prévisibles.
Il n'existe aucune solution pour les déchets
radioactifs. En Belgique, 120 tonnes de déchets
hautement radioactifs sont produites tous les ans;
ceux-ci vont rester dangereusement radioactifs
pendant encore des millions d'années.
L'énergie nucléaire est polluante et dangereuse. Le
traitement des déchets radioactifs libère des quantités importantes de radioactivité
autant dans l'air et que dans l'eau. Si un grave accident devait se produire à Tihange ou
à Doel, une grande partie de la Belgique et des Pays-Bas deviendrait inhabitable pour
une durée indéterminée de temps.
De nombreuses substances radioactives gardent leur activité pendant très longtemps,
cela fait qu’elles s’accumulent dans l’eau, les végétaux, les animaux et donc dans les
hommes.
Si l’iode 131, par exemple, pénètre dans le corps, il se retrouvera à la fin sur la
thyroïde, irradiant les cellules se trouvant sur son passage et y causant des dégâts
importants. Une radiation ne conduit pas forcément à la mort, mais elle peut entraîner
des séquelles sur le système immunitaire, des cancers, des problèmes génétiques
entre autres. Les spécialistes reconnaissent qu’il n’y a pas de seuil en dessous duquel
une irradiation n’a pas d’effet. Malheureusement, le manque de transparence du
groupe de pression nucléaire ne permet pas aux spécialistes de mener des enquêtes
épidémiologiques.
Affiche dénonçant l’énergie nucléaire extraite du site : mitwelt.org
121
L'énergie nucléaire est insuffisamment assurée. Un grave accident pourrait coûter des
milliers de milliards d'euros, sans compter l’inévitable souffrance humaine.
Il s’agit d’une énergie qui entraîne la prolifération des armes atomiques et qui
est coûteuse. Un nouveau réacteur coûte aujourd'hui plus qu'il y a trente ans, alors
que le prix de l'énergie renouvelable diminue.
Un autre des grands problèmes est qu’actuellement, on ne sait pas comment gérer les
déchets nucléaires. Il y a quelques années, les déchets étaient jetés à la mer.
Actuellement, ils sont isolés et entreposés sur place en attendant de trouver une
solution.
Affiche présentant les effets de la radiation, extraite du site : tuxboard.com
122
Cependant certains éléments ont une durée de vie considérable : le plutonium, par
exemple, à une demi-vie de 24100 ans.
Nous avons le choix : investir dans l'énergie nucléaire qui est dangereuse, chère,
inefficace et sans avenir ou favoriser les renouvelables, moins chères et plus efficaces.
2.3.5 L’avenir de ce système de propulsion
Dans une perspective à moyen terme, il y a fort à parier que la propulsion nucléaire
navale restera, du moins essentiellement, d’utilisation militaire.
Quoi qu'il en soit, l'énergie nucléaire pourrait disparaître d'ici quelques décennies, du
fait qu'elle est trop chère ou en raison de l'épuisement des réserves d'uranium.
Des raisons comme les coûts d’investissement et de maintenance, les problèmes
d’acceptation, le besoin de trouver dans les ports des installations adaptées, les
exigences de formation du personnel d’exploitation continueront à faire reculer les
armateurs.
Dans le domaine militaire, les États-Unis, la France, le Royaume-Uni, la Russie et la
Chine, déjà dotés de cette propulsion, veulent poursuivre dans cette voie,
principalement pour les sous-marins, mais aussi pour certains navires de surface. Mais
la nouveauté est que ce groupe de pays va bientôt s’élargir.
Les pays candidats à rentrer dans ce groupe sont :
l’Inde : C’est un pays qui est en train de mener un projet de sous-marin
nucléaire lanceur d’engins depuis 1970, avec probablement, l’aide de l’URSS et
de la Russie. Les Indiens ont annoncé que les essais du sous-marin débuteraient
en 2009. En même temps, la marine indienne a pris soin de se frotter à la
propulsion nucléaire en louant à l’URSS ou à la Russie des sous-marins
nucléaires d’attaque.
le Brésil : Ce pays mène depuis longtemps un projet de sous-marin nucléaire
d’attaque et en 2008 a signé avec la France un accord prévoyant de la part des
industriels français, l’assistance à la conception de la partie non-nucléaire de ce
sous-marin. Le premier sous-marin nucléaire brésilien pourrait être prêt en
123
2020. On recherche des candidats parmi les pays possédants à la fois un niveau
technologique et une industrie nucléaire mature, ainsi que des ambitions
militaires maritimes.
Les candidats que les pays comme le Brésil cherchent, pourraient être :
le Canada : C’est le pays qui possède la plus grande longueur de côtes au
monde et il a étudié la possibilité d’acquérir des sous-marins nucléaires
d’attaque auprès de la Grande-Bretagne ou de la France.
le Japon : C’est un pays qui possède une marine et une force sous-marine
cohérentes, en même temps qu’une industrie nucléaire parmi les plus
puissantes du monde et qui pourrait donc franchir le pas de la propulsion
nucléaire navale.
2.3.6 Exemple de navire propulsé avec de l’énergie nucléaire : USS
Enterprise (CVN-65)
L’USS Enterprise (CVN-65) fut le premier porte-avions à propulsion nucléaire de
l'histoire, lorsqu’il est entré en service en 1961, après une carrière opérationnelle qui
aura duré plus de 50 ans. Le navire a été retiré le 1er décembre 2012 dernier et
désarmé récemment. Il était le huitième navire
américain portant ce nom.
Il demeure le plus long porte-avions du monde,
quoiqu'il soit surpassé en tonnage par les porte-
avions de classe Nimitz.
2.3.6.1 Petite histoire du navire
Il s’agit du deuxième navire de surface conçu avec
une propulsion nucléaire après l’USS Long Beach
(CGN-9). Il fut construit rapidement malgré sa taille
et sa complexité. Il fut mis sur cale le 4 février Marins, ingénieurs et techniciens profite d'une
accalmie dans les essais de l'Enterprise en octobre
ou novembre 1961, image extraite du site : cvn65-
enterprise.aeronavale-porteavions.com
124
1958, lancé le 24 septembre 1960 et rentré en service le 25 novembre 1961.
Le 20 février 1962, il fut désigné pour servir de station de suivi et de mesure de la
mission Friendship 7 qui fut le premier vol orbital américain.
Il participa au blocus de Cuba lors de la crise des missiles de Cuba en octobre 1962.
En juillet 1964, l’USS Enterprise participa à l’opération Sea Orbit, et fut la première
force navale à propulsion nucléaire à effectuer un tour du monde sans assistance
extérieure.
Le 14 janvier 1969, une roquette
Zuni accrochée sous un F-4 Phantom
II explosa à bord de l’USS Enterprise
ce qui enclencha une série de huit
explosions qui ont fait presque une
trentaine de morts et environ cent
blessés et ont endommagé quinze
avions.
Il opéra durant la guerre du
Viêtnam, ainsi que dans d'autres
opérations. Son aviation coula des navires de la marine iranienne lors de la bataille des
plates-formes pétrolières Sassan et Sirri de 1988.
Le lundi 23 juillet 2007 fut la première fois que des appareils étrangers réalisèrent un
cycle complet sur un porte-
avions américain ce qui
permit de prouver
l'interopérabilité entre la
marine américaine et
française.
Le 24 mai 2011, un avion à
plusieurs rôles, appelé
McDonnell Douglas F/A-18
Hornet a réalisé le 400 000
14 janvier 1969, photographie témoignant l’incendie dans l’USS Enterprise, image extraite du site : cvn65-enterprise.aeronavale-
porteavions.com
McDonnell Douglas F/A-18 Hornet effectue le 400 000ème appontage le 24
mai 2011, image extraite du site : cvn65-enterprise.aeronavale-
porteavions.com
125
ème atterrissage mené correctement sur ce navire. Il est le quatrième porte-avions de
l'US Navy à atteindre le cap Hornet et le dernier à avoir été retiré du service.
Il a été retiré du service le 1er décembre 2012 à la base navale de Norfolk en Virginie
après son 25ème déploiement de près de huit mois en Méditerranée et dans le Golfe
Persique.
Ce navire symbolique est devenu un acteur de cinéma à Hollywood. Deux films ont mis
en scène l’USS Enterprise: Top Gun (1986) et A la poursuite d’Octobre Rouge (1990),
dont des scènes ont été filmées à bord du navire.
2.3.6.2 Quelques caractéristiques
C'est alors le plus grand navire au monde avec ses 342,4m. Ces dimensions lui donnent
un déplacement de 68 443 tonnes non armé mais il atteindra 81 469 tonnes en pleine
charge, prêt au combat.
Ses soutes accueillent 1 600 tonnes de munitions, 9 380 000 litres de Jet Propellant
n°5, pour les jets et 363 000 litres d'essence. Des ballasts peuvent renfermer une
grande quantité de fiole, essentiellement destinée au ravitaillement des bateaux
d'escorte. Cela lui donne une autonomie de 12 jours d'opérations aériennes intensives
sans ravitaillement.
L'équipage total est prévu à 4 500 personnes dont environ 1 700 pour le groupe aérien.
Conçu pour avoir une durée de vie de 50 ans, il est motorisé avec huit réacteurs
nucléaires, sa vitesse maximale peut dépasser les 34 nœuds officiels, mais n'est utilisée
qu'en cas d'urgence à cause des énormes vibrations qui risqueraient d'endommager la
structura du navire.
La piste oblique est longue de 240 mètres. La surface totale dépasse 18 000 m², soit
celle de plus de quatre terrains de football. Chacune des quatre catapultes à vapeur de
90 mètres permet le décollage d'un appareil toutes les minutes.
La protection verticale est essentiellement assurée par le blindage du pont d'envol et
du pont hangar; les magasins et les réacteurs sont également particulièrement bien
protégés.
De nombreuses antennes fouets ou filaires, radio ou de guerre électronique, sont
réparties tout autour du navire, y compris sur l'îlot.
126
Tout est immense : 370 kilomètres de tuyauteries et plus de 1 000 kilomètres de câbles
courent dans tout le bâtiment, en particulier pour raccorder plus de 1 800 téléphones
et 25 000 points d'éclairage. Les conduits de ventilation et de chauffage cumulent 60
kilomètres.
Il avait un coût de 451 millions de dollars US de l'époque cela fit qu’on dut attendre
jusqu’en 1970 pour voir apparaître d'autres porte-avions à propulsion nucléaire.
L’Enterprise a été désarmé en mars 2013, il s’agit du premier navire de ce type à l’être.
Le 20 juin 2013, il a été remorqué de la base navale de Norfolk au chantier naval de
Newport News Shipbuilding (NNS).
Lorsqu’on parle de désarmer, il s'agit de retirer le combustible nucléaire de ces huit
réacteurs et de préparer
son futur déménagement
vers son site de
démantèlement. Le
chantier naval a signé un
contrat de 745 millions de
dollars pour un travail de
5 ans maximum. Cette
opération devrait être
finie en 2016.
Le jour du désarmement, les caissons contenant les artifices ont déjà été
débarqués, image extraite du site : cvn65-enterprise.aeronavale-
porteavions.com
127
2.4 La propulsion électrique
2.4.1 Qu’est-ce que la propulsion électrique?
2.4.1.1 Généralités
Il s’agit d’un système très complexe d’assemblages mécaniques et électriques
multiples pour optimiser les ressources d’un système embarqué.
L’objectif d’un navire électrique consiste à rassembler tous les besoins en énergie et,
avec les mêmes générateurs, à fournir de l’électricité à la propulsion, au réseau de
bord, concernant ainsi toute la chaîne de puissance.
Un navire électrique comprend donc deux ensembles :
Les batteries : Elles sont alimentées par plusieurs sources d’énergie électrique
dont le nombre et le type sont définis en fonction des besoins du navire c’est-à-
dire par des diesel-alternateurs, des turbine à gaz-alternateurs, des panneaux
solaires, des éoliennes, des hydrogénérateurs, une alimentation du quai. Elles
forment ainsi, avec ses sources qui fonctionnent en parallèle, une centrale
d’énergie. Le nombre de sources couplées est déterminé par la puissance
électrique consommée par le navire.
Le moteur électrique : Il s’agit de l’équipement de propulsion alimenté par les
batteries, et il a une vitesse associé à un convertisseur et à plusieurs réseaux de
distribution et de transmission.
Il s’agit de la seule propulsion qui peut être qualifiée de zéro émission locale pendant
l’exploitation, du moment que les alternateurs ne fonctionnement pas avec du diesel.
Mais de nos jours, beaucoup d’alternateurs marchent grâce au diesel, ou aux turbines
à vapeur, ce qui fait que, malheureusement, il ne s’agisse plus d’une énergie propre.
128
Avec seulement un ou deux moteurs électriques, on peut assurer la propulsion et ainsi
qu’avec les batteries on peut fournir l’énergie nécessaire à l’exploitation ce qui n’est
pas le cas ni du groupe électrogène, ni du moteur thermique à bord.
2.4.1.2 Les batteries
Une batterie est un dispositif électrochimique, déterminant dans la conception du
bateau, qui stocke l’énergie électrique qu’elle reçoit et la transforme en énergie
chimique qui peut à la fois être reconvertie en énergie électrique. Formées par des
cellules électrochimiques, toutes les batteries ont une construction similaire. Dans ces
cellules, nous y retrouvons une électrode positive, une de négative et un séparateur.
Nous pouvons classifier les batteries selon deux catégories :
Les batteries au plomb-acide : Ce sont les batteries les plus communes et
continuent à être les meilleures vis-à-vis de la qualité et du prix qu’elles offrent.
Elles utilisent le plomb aussi bien pour la plaque positive que pour la négative
ainsi que de l’acide sulfurique.
Dans les batteries de plomb-acide, il existe différentes batteries comme par
exemple les batteries fermées ou ouvertes avec de l’électrolyte liquide, des
batteries étanche d’électrolyte absorbé ou des batteries de gel entre autres.
Les batteries de métaux : cette catégorie de batterie s’inspire des batteries au
plomb-acide, mais substituent le plomb par d’autres métaux et l’acide
sulfurique par d’autres électrolytes. Il s’agit d’une innovation technologique
importante puisque ses performances sont largement supérieures aux
dispositifs traditionnels. Cependant, cette augmentation de performances est
accompagnée d’une augmentation du prix.
Dans les batteries de métaux, il y a plusieurs types comme les batteries de
Nickel-Cadmium, ou celles de Nickel-Hydrure métallique, ou encore celles qui
fonctionnent avec des ions d’Iode ou de Lithium.
129
On conçoit différents types de batteries qui s’adaptent à différents besoins exigés par
le navire, les voici, ci-dessous :
Les batteries de démarrage : Pour pouvoir exécuter sa tâche principale, c’est-à-
dire faire démarrer un moteur, il est nécessaire une grande quantité d’énergie
dans une courte période de temps. Elles doivent pouvoir décharger un
maximum de courant en quelques secondes en même qu’elles maintiennent un
haut voltage. De plus, elles doivent être capables de résister aux multiples
décharges même à des forts changements de température. Le poids, la
conception et la forme des batteries de démarrage sont aussi des
caractéristiques déterminantes. Normalement, elles ont une faible résistance
interne. Les plaques sont plus fines que d’habitude mais plus nombreuses et
ont une composition chimique légèrement différente. Ces plaques doivent
avoir une faible autodécharge, une grande capacité pour stocker et une longue
vie. Il est important qu’elles se maintiennent au maximum de sa charge.
Les batteries de servitude : Ces batteries ne peuvent pas fournir autant
d’énergie instantanée comme celles de démarrage, mais elles sont capables de
tenir aux décharges qui ont une longue durée. Les batteries de décharge
continue sont exposées à une décharge constante et relativement petite
pendant de longues périodes de temps ce qui fait qu’on ait un niveau élevé de
décharge. Elles ont des électrodes très épaisses avec des grillages très lourds et
un excès de matériel actif.
Les batteries de stationnement : Ces batteries se chargent de manière
constante et il est important d’éviter qu’elles sèchent. L’électrolyte et le
matériel du grillage des électrodes sont conçus de façon à minimiser la
corrosion. Les sources d’alimentation d’urgence ainsi que les ordinateurs et les
appareils de mesure se servent de cette batterie pour fonctionner.
Selon le type de batterie utilisé, les cycles de décharge peuvent être plus ou moins
longs, c’est pour cela qu’il est important d’étudier les caractéristiques de chacune
d’entre elles.
130
La recharge des batteries est un facteur fondamental pour la vie de ces cumulateurs,
puisque une recharge inadéquate peut réduire radicalement son rendement et sa
durabilité. Dans le procès de recharge, un fournisseur de courant et un régulateur de
charge interviennent. Ce dernier est très important, car c’est l’élément qui donne peu
à peu l’électricité à la batterie. Au début, la batterie admet un niveau de recharge très
élevé et après celui-ci diminue avec le temps.
Il faut essayer de les recharger lorsqu’on atteint le seuil de décharge maximal pour
garantir les performances et la durée de celles-ci.
La recharge des batteries s’effectue à quai généralement la nuit ou pendant la pause
méridienne sur le réseau électrique, ou la journée par l’intermédiaire d’alternateurs,
de panneaux solaires, d’éoliennes, ou d’hydrogénérateurs.
2.4.1.3 Le moteur électrique
Le moteur électrique peut être connecté directement à l’hélice, il remplace à lui seul le
couple hélice - gouvernail. Son utilisation est assez ressente, elle date de 1990.
Les moteurs POD ont l’avantage être un ensemble intégré avec un ou des moteurs et
une ou des hélices. Sans les PODS, il est impossible de faire avancer un navire à
propulsion électrique. Il a pour rôle
de faire tourner les hélices de
celui-ci. Il se caractérise par une
excellente manœuvrabilité, la
poussée de l'hélice peut être
orientée sur 360°, il offre aussi une
réduction importante de
l'encombrement et du poids des
machines à bord du navire. Ce
moteur est conçu d’une telle façon
qu’il n’est pas nécessaire
l’utilisation de la ligne d'arbre
classique, du gouvernail et éventuellement de certains propulseurs d'étrave. Les PODS
ont bon rendement hydrodynamique, en particulier à vitesse élevée. Cependant ils
sont très complexes à faire.
PODS à doublé hélice, image extraite de Wikipédia
131
Il existe deux types de moteurs PODS : les moteurs à courant continu et à courants
alternatifs.
2.4.2 Sources d’électricité dans un navire
2.4.2.1 L’alternateur
Les batteries sont rechargées la plupart du temps grâce à des alternateurs couplés aux
moteurs ou aux générateurs. Le régulateur a pour rôle de donner de l’électricité à la
batterie. Il est nécessaire que le moteur soit en plein fonctionnement pour que la
recharge se produise. Pour faire marcher un alternateur, il est nécessaire de stocker du
combustible, sans combustible un alternateur ne marche pas.
Il fonctionne avec une bobine qui reçoit le nom de stator et un électro-aimant qui
produit du courant alternatif, appelé rotor. Ce courant est crée par le déplacement
d’avant en arrière de l’aimant permanent dans une bobine, cela produit une tension
électrique sinusoïdale, appelée le courant alternatif. Il est donc nécessaire de redresser
le courant continu produit par les batteries. Cela se fait grâce à des diodes de
redressement qui permettent d’obtenir du courant continu et d'un régulateur qui règle
la tension de sortie et le courant du rotor.
Le développement de ces alternateurs est issu de la construction automobile.
L'adaptation au milieu marin implique des contraintes comme une vitesse de rotation
plus lente, il faut non seulement recharger les batteries qui servent à la propulsion
132
mais aussi celles qui permettent de maintenir le système de servitude et faire un
traitement contre la corrosion.
2.4.2.2 L’énergie solaire
Les batteries tirent l’électricité directement du soleil à travers les cellules
photovoltaïques des panneaux solaires. Le rendement est assez faible, la réalité
confirme que nous pouvons à peine profiter du 50 % annoncé par le fabricant à cause
des angles d’incidence et des conditions de nébulosité qui ne permettent pas
d’atteindre jamais les rendements théoriques.
Il s’agit d’un moyen silencieux pour disposer d'énergie à bord particulièrement lors de
l'été.
Un panneau solaire fonctionne par un effet photovoltaïque qui est la création d'une
force électromotrice liée à l'absorption d'énergie lumineuse dans un solide.
Ce phénomène a été découvert en 1839 par Antoine Becquerel et a été développé
grâce aux technologies spatiales.
Une cellule photovoltaïque est constituée de deux couches de silicium :
Une couche dopée avec du Bore qui possède moins d'électrons que le Silicium,
il y a donc un manque dans la couche P cette zone est donc dopée positivement
une couche dopée avec du Phosphore qui possède plus d'électrons que le
Silicium, il y a donc un excédent dans la couche N, cette zone est donc dopée
négativement.
Lorsqu'un photon de la lumière arrive, son énergie crée une rupture entre un atome
de silicium et un électron, modifiant les charges électriques, cela reçoit le nom d'effet
photovoltaïque. Les atomes, chargés positivement, vont alors dans la zone P et les
électrons, chargés négativement, dans la zone N. Une tension électrique est ainsi
créée.
133
La puissance d'un panneau solaire
est fonction de sa surface, c'est à
dire du nombre de cellules
photovoltaïques, mais également
de la fréquence avec laquelle
l’onde lumineuse entre en contacte
avec les cellules.
2.4.2.3 L’énergie éolienne
Une éolienne qui est un aérogénérateur, transforme une énergie mécanique en
énergie électrique sous l'effet de la force du vent. La mise en rotation des pales fait
tourner une génératrice qui fonctionne suivant le même principe qu'un alternateur.
Les variations en ce qui concerne l’intensité du vent empêchent une production
optime d’énergie. Avec peu de vent, la production est minimum et à partir d’une
certaine intensité, la production d’électricité est annulée. Selon un théorème appelé
théorème de Betz, que 60% au maximum de l'énergie peut être récupérée.
Les éoliennes sont une source d’énergie renouvelable qui ne produit pas directement
de gaz à effet de serre en phase d’exploitation et fortement indiquée pour les bateaux.
Les éoliennes sont complémentaires aux panneaux solaires pour alimenter les
batteries. L’énergie éolienne peut compenser le faible rendement obtenu en énergie
solaire durant les périodes non ensoleillées.
L’induction du courant se fait par un aimant permanent. Le branchement est facile, les
éoliennes peuvent être connectées directement aux batteries ou bien passer par
un régulateur de tension. Comme la puissance d'une éolienne est variable, il est
nécessaire d'utiliser un régulateur pour éviter de surcharger les batteries ou pour
exploiter au mieux l'énergie disponible.
Schéma du focntionnement d’un panneau solaire, extrait du site tpepanneauxsolaires.fr
134
Il est important que l’éolienne dispose d’un système de frein ou de palette car sinon
les pales seraient toujours actionnées par le vent provoquant une induction continue
de courant avec le risque de démagnétiser l’aimant si l’objectif de charge de la batterie
est déjà atteint.
Il y a deux catégories d’éoliennes : celles qui ont deux ou trois pales et celles qui sont
multipales. Moins il y a de pales, meilleur est le rendement, mais une éolienne avec un
plus grand nombre de pales démarre plus tôt.
2.4.2.4 L’hydrogénérateur
Les hydrogénérateurs sont des alternateurs qui se chargent grâce aux tours faits par
une hélice activée par l’eau, située sous le navire. Il fonctionne suivant le même
principe qu'une éolienne cependant l'énergie transformée en électricité vient de la
vitesse du bateau.
Schéma de montage d’une éolienne, extrait du site energiedouce.com
135
L’hélice est trainée dans le sillage26 et fait tourner un aimant permanent en suivant le
même principe que celui d'une éolienne. L'électricité produite est soit consommée
immédiatement par les besoins du bateau soit stockée au moyen de batteries.
Il existe plusieurs modalités. Une d’elles consiste à accoupler directement un
alternateur à l’axe du moteur qui se laisse faire tourner librement. Une autre modalité
est celle qui consiste à lâcher une hélice dans la poupe qui active un alternateur.
L’expression la plus moderne de ce système de génération d’électricité est un dispositif
conçu pour cela, qui est fixé à la poupe et qui peut être baissé ou remonté à volonté.
Ce système permet à des petits bateaux comme des voiliers d'être autonomes en
production. Il est aussi plus efficace que l'éolienne et le photovoltaïque. Les principaux
inconvénients sont le temps de mise en place et la perte de vitesse que ce type
d'équipement peut occasionner.
2.4.3 Histoire de la propulsion électrique navale
Le concept de propulsion électrique n’est pas nouveau puisque l’idée est apparue il y a
plus de 100 ans. Les premiers navires à hélice, à propulsion mécanique, étaient
équipés de machines à vapeur alternatives avec pistons et bielles. Depuis l'apparition
26
Sillage: Trace qu'un navire en mouvement laisse derrière lui à la surface de l'eau.
Hydrogénérateur fabriqué par Watt&Sea, photographie extraite de la source: wattandsea.com
136
de la marine à vapeur au début du XIXème siècle, la plupart des navires lourds sont
propulsés par des ensembles moteurs à vapeur ou moteurs thermique-hélices.
Au XIXème siècle, en Russie et en Allemagne, des expériences pour tester la propulsion
électrique nourrie avec des batteries sont faites.
En 1860, un sous-marin est équipé d'une propulsion électrique alimentée à partir de
batteries.
Siemens revendique la première propulsion électrique en 1886. Au début du XXème
siècle, plusieurs gros sous-marins furent équipés en électrique afin d’être discrets vis-
à-vis du bruit.
La première génération de propulsion électrique fut mise au service en 1920, résultat
de la concurrence existante qui avait pour objectif réduire le temps pour traverser
l’Océan Atlantique. Les turbogénérateurs de vapeur fournissaient l’énergie nécessaire
pour nourrir les moteurs électriques
synchros qui étaient dans les quatre
axes de l’hélice.
Dans les années 20, des cuirassés et
deux porte-avions ainsi que plusieurs
brise-glace et navires de recherche
furent équipés d'une propulsion
turboélectrique.
L'une des premières réalisations
emblématiques de la propulsion
électrique fut le Normandie, en 1929,
mais ce paquebot n'eut guère de succès.
Au milieu du XXème, avec l’introduction
des moteurs diesel plus efficaces et
moins chers, la technologie des turbines
à vapeur et la propulsion électrique
disparurent du secteur des navires
marchands jusqu’en 1980. Le Normandie, 1929, image extraite de Wikipédia
137
Pendant la deuxième guerre mondiale, les États-Unis construisirent plus de 300 navires
de guerre de surface et des pétroliers en turbo ou diesel-électrique. Après la guerre,
vers 1970, des convertisseurs à thyristors apparurent.
Grâce à la possibilité de contrôler les moteurs électrique de vitesse variable dans un
large rang de puissances, à la fiabilité, à la fermeté et le coût compétitif, l’usage de la
propulsion électrique se répandit dans plusieurs domaines d’application pendant les
années 1980 et 1990.
Le développement des variateurs électriques de vitesse permit la naissance de la
plante électrique basée sur le système de propulsion électrique.
Après, la propulsion POD fut introduite au début des années 90 lorsque le moteur
électrique fut installé directement dans l’axe de l’hélice. Cela prouva que cette
nouvelle invention apportait des bénéfices de manœuvrabilité et d’efficacité
hydrodynamique. On réalisa la première application dans une croisière et les
avantages furent si convaincants que la propulsion POD se convertit en un élément
standard de ces nouveaux types de bateaux.
2.4.4 Avantages
Les systèmes de propulsion électrique permettent de répondre aux exigences des
armateurs en matière de fiabilité, performances, respect de l'environnement et
rentabilité.
Il s’agit d’une propulsion silencieuse, sans odeur de fumée, sans vibrations, qui est
souple lorsqu’on l’utilise, ce qui permet un gain supplémentaire de capacité de
chargement, et dont les manœuvres sont facilitées. Elle apporte une motorisation plus
calme et confortable, une économie importante au quotidien sans maintient
périodique et une fiabilité très supérieure au diesel ou à l'essence. Les temps de
réponse d'un moteur électrique sont beaucoup plus rapides comparé aux propulsions
conventionnelles.
138
C’est un moteur qui est moteur respectueux de l'environnement, puisqu’il n’émet pas
d’émissions polluantes, ni des gaz à effet de serre, ni de bruit. Cela fait que les bateaux
qui ont cette propulsion soient autorisés en zones protégées comme des parcs
naturels ou calanques par exemple.
De plus, un moteur électrique contient environ 10 fois moins de pièces qu’un moteur
thermique. Ce qui signifie moins d’entretien et surtout moins de pièces de rechange à
fabriquer et à remplacer.
Elle offre une amélioration du rendement global en fonction du profil de
fonctionnement du navire et un niveau d’automatisation élevé ainsi qu’un coût réduit
du cycle de vie.
Le principe d'usine électrique centralisée pour les systèmes de propulsion, le matériel
d'exploitation, les sécurités et le système de combat augmente la souplesse de
fonctionnement, réduit la logistique et la maintenance et améliore la disponibilité du
réseau électrique, ce qui contribue à une importante réduction des coûts
d'exploitation.
L'utilisation d'une approche tout électrique augmente également la disponibilité
technique par rapport aux systèmes conventionnels.
2.4.5 Quelques inconvénients
Cependant l’autonomie reste parfois faible, cela dépend de l’électricité que les sources
d’énergie sont capables de fournir. De plus, les centres de ravitaillement sont rares,
ainsi, il n’existe pas encore d’infrastructures pour recharger les batteries. Un autre
inconvénient est que le temps de charge est encore trop long comparés à un plein
d’essence en station service
Les recherches sur les batteries à recharge ultra rapide évoluent mais la production
d’électricité actuelle n’est pas suffisante. La puissance des moteurs électriques est
encore limitée et pas adaptée encore à une partie du public attirée par la vitesse
comme le motonautisme par exemple.
139
Le coût des matériaux de construction d'un moteur électrique est plus élevé que d’un
moteur diesel, ce qui est important dans le cadre d'une industrialisation.
Pour la maintenance des moteurs, les opérateurs doivent être d'une meilleure
qualification.
La propulsion électrique elle-même ne pollue pas contrairement à sa fabrication qui
émet des gaz à effet de serre et des produits polluants pour la planète.
2.4.6 Exemple d’embarcations à propulsion électrique: L’Eco Slim
L’Eco Slim est le catamaran écologique de passagers le plus grand en Europe et le
premier en Espagne. Il est propulsé par deux moteurs électriques qui sont nourris
partiellement avec de l’énergie renouvelable. Il est équipé avec des panneaux
photovoltaïques, des aérogénérateurs, et une cellule de combustible. Il mesure 24 m
de longueur et 10,4 m d’un côté à un autre. Il a une hauteur de 2,7m et une capacité
de 150 personnes à bord. Il est capable de naviguer à huit nœuds de vitesse et a une
autonomie de quatre heures.
Proue de l’Eco Slim, photographie prise au Port de Barcelone au mois de juillet
140
Ce navire est caractérisé par sa légèreté, et sa faible résistance lorsqu’il navigue. Il est
respectueux avec l’environnement puisqu’il fonctionne à partir de l’énergie
photovoltaïque, de l’énergie éolienne, des piles de combustible et des générateurs
thermiques. Ainsi, ce navire réduit l’impacte environnemental et réduit la pollution
acoustique.
Il a été mis au
service au port de
Barcelone le 22
juillet 2011et il
fait le trajet du
Port Olimpic au
Port
Vell. L’entreprise Drassanes Dalmau avec l’aide de l’Université Polytechnique de la
Catalogne (UPC) a su donner une forme à ce projet et le 31 mars 2011, à Arenys de
Mar, elle finit la construction de ce navire, conçu en pensant à l’avenir.
Schéma de l’Eco Slim extraite du site energiasrenovadas.com
Panneaux photovoltaïques de l’Eco Slim extrait du site BCNaval Tours
Panneaux photovoltaïques
Aérogénérateur
Coque hydrodynamiques
141
Conclusion
À la fin, après avoir terminé mon travail, je me rends compte que je ne suis pas arrivée
au premier objectif que j’avais, qui était de trouver, à partir de l’évolution de la
propulsion navale, son apport dans les autres transports ou même dans la vie
quotidien de tous les jours. Je n’ai pas pu remarquer si vraiment les propulsions
navales ont fait de nombreux apports ou pas dans notre société.
Ce travail m’a fait constater que je ne veux pas faire des études sur la nautique mais
sur l’aéronautique. La navigation ne s’agit pour moi que d’un loisir pour lequel j’ai une
grande fascination.
Il m’a permis de connaître à fond toutes les propulsions qui ont aidé, depuis la
construction du premier navire, à faire avancer les bateaux sur l’eau. J’ai pu apprécier
à quel point les propulsions d’aujourd’hui sont développées et pourquoi certaines
propulsions du passé n’ont pas encore disparu.
Au début, je croyais que j’allais trouver énormément d’informations sur les énergies
renouvelables et peu d’informations sur l’énergie nucléaire.
Mais après avoir réalisé ce travail, j’ai pu voir que c’était le contraire, c’est-à-dire qu’il y
avait plus d’informations sur l’énergie nucléaire et moins sur les énergies
renouvelables. Cela est dû au fait que l’énergie nucléaire est un sujet d’actualité qui
inquiète généralement les professionnels et les écologistes, de plus il s’agit d’une
énergie développée il y a quelques temps, donc ses avantages et ses inconvénients
sont connus à la perfection.
Les scientifiques savent que, pour l’instant, tant qu’on ne trouvera pas de remède vis-
à-vis des déchets nucléaires, cette énergie ne pourra pas se développer davantage et
sera de moins en moins utilisés lors de la construction des navires à cause du danger
que cela représente.
142
Après avoir vu que les propulsions d’aujourd’hui sont polluantes et nuisibles à notre
santé, les scientifiques ont décidé de chercher des alternatives qui respectent
l’environnement et qui ne produisent pas d’émissions CO₂.
Je suis arrivée à la conclusion, après le peu d’informations trouvées sur les énergies
renouvelables, qu’il s’agit d’un domaine encore en expansion, qui vient à peine de
naître, qui a peu de soutien et qui doit battre les autres propulsions beaucoup plus
développées et connues. Elles doivent encore s’imposer dans le marché et doivent
aussi commencer à faire partie de la mentalité de la société actuelle ce qui n’est pas
encore le cas. De tout cela, j’en déduis que, dans le marché du pétrole, il existe des
importants intérêts économiques de la part de nombreux pays, ce qui rend difficile
l’évolution de la propulsion navale vers les énergies renouvelables.
Si on réussit à combler le trou produit par les inconvénients des énergies
renouvelables, celles-ci auront sûrement une rapide propagation dans tous les
domaines. Avec le temps, les scientifiques finiront par trouver une réponse aux
inconvénients, mais il faut le faire le plus vite possible pour éviter que notre planète
soit moins polluée. Cependant, la propulsion des énergies renouvelables est la seule à
avoir du futur à long terme car elle est la seule à respecter l’environnement.
Par exemple, une des raisons expliquant le fait que la voile et la rame soient encore en
vigueur actuellement, est qu’il s’agit de propulsions qui respectent l’environnement et
qui utilisent dans le cas de la voile, la force de la nature, c’est-à-dire le vent et dans le
cas de la rame, la force humaine. Par contre, la vapeur qui émet des émissions
polluantes, n’est plus en vigueur, elle a fini par disparaître ce qui arrivera un moment
ou autre, à la propulsion nucléaire, à essence et à diesel, car les énergies fossiles ne
sont pas illimitées.
Soyons les premiers à changer notre mentalité et à devenir écologiques, non
seulement avec la propulsion des navires mais dans notre vie quotidienne.
Un petit geste peut avoir d’importantes conséquences sur l’avenir de notre planète, la
Terre. Aimons-la.
143
Bibliographie
BASNIGHT, Bobby L. ¿Qué barco es ése? Madrid: Tutor, 1998.
COMPTON, Nic. Veleros clásicos. Barcelona: Larousse/Spes, 2005.
LAMBERT, Andrew. Barcos: su historia a través del arte y la fotografía.
Barcelona: GeoPlaneta 2011
NÁVEZ, F. Práctica del motor Diesel. Barcelona: Gili, 1977.
PUERTO, Alberto. “Cultivando electrones”. Barcelona World Race Duo.
Barcelona: (novembre 2010), numéro: 4, volumen: 2, page: 73 à 80
SEDON, Don. El motor diesel, sin problemas. Barcelona: Noray, 2006.
SELLA MONTSERRAT, Antoni. Vapors. Barcelona: Museu Marítim de Barcelona;
Manresa: Angle, 2002.
WING, Charlie. Cómo funcionan las cosas de los barcos: una guía ilustrada.
Madrid: Tutor, 2005.
Mois de mars:
http://www.sudouest.fr/2012/05/07/18-heures-a-pagayer-708579-1292.php
http://www.snbergerac.org/chtmondepoznam.html
http://webetab.ac-bordeaux.fr/Etablissement/JPrevert/journal/triere100.JPG
http://www.lethist.lautre.net/img_decouvertes/gouvernail_etambot.jpg
http://ledidemi.free.fr/cariboost_files/2006-01-09_20027_201.jpg
Mois d’avril:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Aviron_(sport)
http://www.avironfrance.asso.fr/
http://membres.multimania.fr/follesdaviron/page4.htm
http://aviron.boulonnais.free.fr/pages/kesako.html
144
Mois de mai:
http://www.patrimonionacional.es/getdoc/6877d164-0e99-4423-97b8-
1391502be318/Art172-1.aspx
http://www.publius-historicus.com/galere.html
Mois de juin:
http://www.lesrameursvenitiens.com/pages/divers/histoire-de-la-rame.html
http://fr.wikipedia.org/wiki/Pagaie
http://fr.wikipedia.org/wiki/Tri%C3%A8re
http://fr.wikipedia.org/wiki/Gal%C3%A8re_(navire)
25.06.2013
http://voileevasion.qc.ca/le_voilier_et_son_greement.htm
http://www.jpdick.com/actualites/dossiers/le-lexique-de-la-voile.html
http://www.planetseed.com/fr/sciencearticle/la-voile-un-jeu-denfant
http://www.energyvanguard.com/Portals/88935/images/hvac-static-pressure-
daniel-bernoulli.jpg
http://maquettes.ge.pagesperso-orange.fr/voiles/page_carre.htm
http://www.fondationbelem.com/belem_un_voilier_d_exception.htm
26.06.2013
http://www.nauticaltrek.com/2228-avis-sur-la-gazelle-des-sables
http://www.centpourcentanglais.com/html/009glossaire-sa-sh.htm
http://fr.wikipedia.org/wiki/Voile_aurique
http://fr.wikipedia.org/wiki/Voile_au_tiers
http://www.mandragore2.net/dico/lexique2/navires2/flambart-gd.jpg
http://maquettes.ge.pagesperso-orange.fr/voiles/
http://marc.vitelli.pagesperso-orange.fr/Documents/jauge/jauge.html
http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=13701
http://fr.wikipedia.org/wiki/Voile_%C3%A0_corne
145
http://matinbleu.over-blog.com/article-des-voiles-classiques-aux-voiles-ailes-
de-matin-bleu-l-innovation-portee-par-des-siecles-d-experien-112887679.html
http://www.finot.com/ecrits/Damien%20Lafforgue/article_voiles.html
http://www.centpourcentanglais.com/html/009glossaire-sa-sh.htm
28.06.2013
http://blog.plasmor.fr/wp-content/uploads/2010/04/voile-houari.gif
http://fr.wikipedia.org/wiki/Voile_(navire)
http://www.mandragore2.net/jonques/jonques.php
http://images.voyageforum.com/posts/medium/33303-1217706658.jpeg
http://fr.wikipedia.org/wiki/Voile_austron%C3%A9sienne
http://www.institut-numerique.org/wp-content/uploads/2013/01/Carte-3-
R%C3%A9partition-linguistique-des-langues-dites-%C2%AB-
austron%C3%A9siennes-%C2%BB.png
http://www.voile.fr/historique_de_la_voile.php
http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=9571
2.07.2013
http://www.nationalgeographic.com.es/medio/2012/10/18/77788633_2000x8
83.jpg
http://stephane.lambert.lr.free.fr/voile_historique.php
http://franceolympique.com/art/141/voile.html#para_3
http://fr.wikipedia.org/wiki/Nautisme_(voile)
http://www.jedessine.com/c_8761/lecture/reportages-pour-enfant/sport/la-
voile
http://www.vsail.info/2010/04/11/matheiu-richards-wins-match-race-france/
4.07.2013
http://efmsciences.skyrock.com/3143118560-La-machine-a-vapeur.html
http://www.lethist.lautre.net/
26.08.13
146
http://visite.artsetmetiers.free.fr/savery.html
http://gery.flament.free.fr/Fr/3D/Newcomen.htm#
http://icam.fh.flaroche.free.fr/20041018%20La%20revolution%20industrielle%
20en%20Angleterre%20et%20la%20machine%20a%20vapeur/HT07/interactive
/Piguet-technique/technique.htm
http://www.dailymotion.com/video/xg1scu_la-machine-a-vapeur_tech
http://www.youtube.com/watch?v=dwYBjnzKD24
27.08.13
http://vidamaritima.com/2007/07/el-real-fernando/
http://www.lessignets.com/signetsdiane/calendrier/aout/7.htm
http://www.amazingwomeninhistory.com/wp-
content/uploads/2012/09/Sarah-Guppy-PS-Great-Western-1838-stamp.jpg
http://fr.wikipedia.org/wiki/Great_Britain
28.08.13
http://www.rmg.co.uk/server/show/conMediaFile.231
http://www.encyclopirate.com/jpg/cuirasse-gloire-gd.jpg
http://fr.wikipedia.org/wiki/SS_Arctic
29.08.13
http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_Diesel
http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_%C3%A0_combustion_et_explosion#Mote
ur_Diesel_quatre_temps
http://www.toutsurlamoto.com/lemoteur.htm#cycle-moteur-2-temps
http://www.terrot.org/doc_dossier_technique/doc_colin_moteur_4temps.htm
http://www.tontongreg.fr/le-moteur-diesel/#.Uh9jTNL3Md8
http://mendonews.files.wordpress.com/2010/08/rudolf-diesel.jpg
http://bloguetranswest.com/2011/10/27/lhistoire-du-moteur-diesel/
30.08.13
147
http://fr.wikipedia.org/wiki/Queen_Mary_2
http://www.dailyecho.co.uk/heritage/titanic/faqs/
http://www.wartsila.com/ss/Satellite?blobcol=urldata&blobheader=JPG&blobk
ey=id&blobtable=MungoBlobs&blobwhere=1278602034835&ssbinary=true
1.09.2013
http://www.marinetraffic.com/ais/es/showallphotos.aspx?imo=9294343&phot
oid=201082#top_photo
http://www.fleetmon.com/en/vessels/Shanghai_Highway_44253
http://www.khi.co.jp/english/machinery/product/ship/2cycle.html
http://moteurauto.skynetblogs.be/archive/2009/week03/index.html
2.09.2013
http://visite.artsetmetiers.free.fr/
http://golfy.free.fr/voitures/fonctionnement/moteur.html
http://moteurauto.skynetblogs.be/archive/2009/week03/index.html
http://mecamotos.free.fr/moteur/moteur.htm
3.09.2013
http://tpemoteursecologie.wordpress.com/plan-du-tpe/partie1-3/
http://centrale-histoire.centraliens.net/stories/rev561.pdf
http://www.invention-europe.com/Article626660.htm
4.09.2013
http://en.wikipedia.org/wiki/Nikolaus_Otto
http://ae-plus.com/milestones/nicolaus-otto-developed-the-four-stroke-
combustion-engine
http://www.cartype.com/pages/4651/gottlieb_daimler_applies_for_a_patent_
for_his_grandfather_clock_engine
http://www.mercurymercruiser.com/mercury-
mercruiser/fr/products/products.aspx?Model=8.2%20HO
148
http://www.mercurymarine.com/engines/jets/optimax-sport-jet/
http://www.nauticexpo.fr/prod/mercury-mercruiser/moteurs-bateaux-in-bord-
essence-4-temps-400-500-cv-20223-262904.html
http://www.momes.net/dictionnaire/b/bateaux/bateaux.html
5.09.2013
http://gchenal.perso.neuf.fr/index.php?rep_c=Marine&fic_c=navigation
http://www.wehicles.com/wiki/Bateau_Motorise
http://claude46.pagesperso-
orange.fr/techno/cours/6/tpevol/indexbateaux.htm
http://www.laradioactivite.com/fr/site/pages/Propulsion_Nucleaire.htm
http://www.energethique.com/applications/Propulsion_nucleaire_des_navires
.htm
http://christophe.vittu.free.fr/propnuc/propulsion.htm
http://caia.netanswer.fr/docs/2009140090827_mag88propnavDuval.pdf
http://www.iaea.org/Publications/Magazines/Bulletin/Bull032/French/032059
01116_fr.pdf
http://www.mines-energie.org/Dossiers/Nucl2003_27.pdf
6.09.2013
http://escales.wordpress.com/2010/06/11/portrait-de-bateau-le-brise-glace/
9.09.2013
http://tpemath-anglais.e-monsite.com/pages/manhattan-project-letter-from-
einstein-to-roosvelt.html
http://www.live2times.com/1955-les-americains-lancent-le-nautilus-premier-
sous-marin-nucleaire-e--6176/
http://padresteve.com/2010/03/07/the-beginning-of-the-nuclear-surface-
navy-uss-enterprise-cvan-65-uss-long-beach-cg-9-uss-bainbridge-dlgncgn-25-
and-uss-truxton-dlgncg-35/
http://www.navsource.org/archives/08/08547.htm
149
http://fr.rian.ru/discussion/20121206/196840068.html
http://www.defense.gouv.fr/marine/decouverte/patrimoine/culture/les-
batiments-musees/les-batiments-musees
http://www.frstrategie.org/barreFRS/publications/rd/RD_20060630.pdf
http://ifm.free.fr/htmlpages/pdf/2009/484-6-propulsion-nucleaire-civile.pdf
10.09.13
http://home.nordnet.fr/~ccandaes/energie.htm
http://www.greenpeace.org/belgium/fr/que-faisons-nous/energie-
nucleaire/problemes/
http://www.irma-
grenoble.com/PDF/05documentation/rapports_irma/9_Militaire.pdf?PHPSESSI
D=561544a1c2f1e6361f57f663b2341440
12.09.13
http://www.mitwelt.org/centrale-nucleaire-fonctionne-reacteur.html
http://francois.derouin.free.fr/svtclggsand/?tag=radioactivite
http://expresse.excite.fr/le-porte-avions-uss-enterprise-va-etre-desarme-
N28472.html
http://cvn65-enterprise.aeronavale-porteavions.com/
16.09.13
http://www.bateau-electrique.com/fr/quest-ce-que-cest-/182-quest-ce-quun-
bateau-electrique.html
http://starpsi.free.fr/TIPE/ressources_tipe/Bo%EEte%20%E0%20id%E9e/Mote
urs%20%E9lectriques/navire_electrique.pdf
http://www05.abb.com/global/scot/scot271.nsf/veritydisplay/a87c4a3cc2a577
75c12577fa00455cb8/$File/19-22%203m071_FRA_72dpi.pdf
http://seme.cer.free.fr/plaisance/propulsion-electrique.php
http://perso.crans.org/~lagorce/dossierNavireElectrique/handouts.pdf
http://mach.elec.free.fr/divers/propulsion_elec.pdf
150
http://eric.semail.free.fr/SEMAIL_WEB/pedagogie/masterGR2E_navire_electriq
ue.pdf
http://www.naviwatt.fr/category/questions-bateaux-electriques/
3.10.2013
http://arjentilez.canalblog.com/archives/2010/08/18/18842799.html
http://francois.lonchamp.free.fr/
http://www.mandragore2.net/dico/lexique2/lexique2.php?page=f
http://blog.plasmor.fr/qu-est-ce-qu-un-greement-houari/
http://ledictionnairevisuel.com
http://www.ziardecluj.ro/wp-content/uploads/2013/07/galion-gd.jpg
http://www.energie-
environnement.ch/fichiers/dp_pdf/brico_crde_docs/fc_machine_vapeur.pdf
http://www.nndb.com
http://icam.fh.flaroche.free.fr
http://linventioncledusiecledelavapeur.unblog.fr/
http://www.inshea.fr/ressources/documents/machineavapeurc.pdf
http://forummarine.forumactif.com/t4687-france-croiseurs-de-bataille-classe-
dunkerque
http://www.wrecksite.eu/wrecked-on-this-
day.aspx?zxIB36F8aXLzRQBIykPKpA==
http://www.arte.tv/guide/fr/048070-000/selandia-le-navire-qui-a-change-le-
monde
http://home.comcast.net/~in-pictures/ip_transportation-4_two_queens.html
http://la-mecanique-pj.wifeo.com/documents/le-moteur-2-tps-prof.pdf
http://www.dissident-media.org/infonucleaire/prop_atom.html
http://www.meretmarine.com/fr/content/la-dga-voit-un-potentiel-lexport-
pour-le-rafale-marine
https://kernenergie.ch/fr/_print-fission-nucleaire.html
http://www.tuxboard.com/effets-de-la-radiation/