Transmission diesel-électrique - Diesel–electric transmission

Cette Metra EMD F40PHM-2 de locomotive utilise une transmission diesel-électrique conçu par Electro-Motive Diesel

Une transmission diesel-électrique , ou le groupe motopropulseur diesel-électrique est un système de transmission pour des véhicules alimentés par des moteurs diesel en route , rail et marine de transport . La transmission diesel-électrique est basée sur la transmission essence-électrique , un système de transmission très similaire utilisé pour les moteurs à essence .

Transmission diesel-électrique est utilisé sur les chemins de fer par les locomotives diesel-électriques et des unités multiples diesel-électriques , les moteurs électriques sont capables de fournir plein couple à 0 tours par minute . Les systèmes diesel-électriques sont également utilisés dans le transport maritime , y compris les sous-marins, et sur certains véhicules terrestres.

La description

La caractéristique déterminante de la transmission diesel-électrique est qu'elle évite le besoin d'une boîte de vitesses , en convertissant la force mécanique du moteur diesel en énergie électrique (par une dynamo ), et en utilisant l'énergie électrique pour entraîner les moteurs de traction , qui propulsent le véhicule mécaniquement. Les moteurs de traction peuvent être alimentés directement ou via des batteries rechargeables , faisant du véhicule un type de véhicule électrique hybride . Ce mode de transmission est parfois appelé transmission électrique , car il est identique à la transmission essence-électrique , qui est utilisée sur les véhicules propulsés par des moteurs à essence , et à la transmission turbine-électrique , qui est utilisée pour les turbines à gaz .

Avantages et inconvénients

L'absence de boîte de vitesses offre plusieurs avantages, car elle supprime le besoin de changer de vitesse, éliminant ainsi les irrégularités d'accélération causées par le débrayage d'un embrayage .

Navires

USCGC Healy utilise un système de propulsion diesel-électrique conçu par GEC-Alsthom

Le premier navire à moteur diesel était également le premier navire diesel-électrique, le pétrolier russe Vandal de Branobel , qui a été lancé en 1903. La propulsion électrique à turbine à vapeur est utilisée depuis les années 1920 ( cuirassés de classe Tennessee ), utilisant des centrales diesel-électriques. dans les navires de surface a augmenté ces derniers temps. Les navires finlandais de défense côtière Ilmarinen et Väinämöinen , construits en 1928-1929, ont été parmi les premiers navires de surface à utiliser la transmission diesel-électrique. Plus tard, la technologie a été utilisée dans les brise - glaces à moteur diesel .

Au cours de la Seconde Guerre mondiale, la marine des États-Unis a construit des navires de guerre de surface diesel-électriques. En raison d'une pénurie de machines, les destroyers d'escorte des classes Evarts et Cannon étaient diesel-électriques, avec la moitié de leur puissance nominale (les classes Buckley et Rudderow étaient des turbines à vapeur électriques à pleine puissance). Les brise - glaces de classe Wind , en revanche, ont été conçus pour une propulsion diesel-électrique en raison de leur flexibilité et de leur résistance aux dommages.

Certains navires diesel-électriques modernes, y compris les navires de croisière et les brise-glaces, utilisent des moteurs électriques dans des nacelles appelées propulseurs azimutaux en dessous pour permettre une rotation à 360 °, ce qui rend les navires beaucoup plus maniables. Un exemple en est le Symphony of the Seas , le plus grand navire à passagers en 2019.

Les turbines à gaz sont également utilisées pour la production d'électricité et certains navires utilisent une combinaison : le Queen Mary 2 a un ensemble de moteurs diesel au fond du navire ainsi que deux turbines à gaz montées près de l'entonnoir principal ; tous sont utilisés pour générer de l'énergie électrique, y compris ceux utilisés pour entraîner les hélices. Cela fournit un moyen relativement simple d'utiliser la sortie à grande vitesse et à faible couple d'une turbine pour entraîner une hélice à faible vitesse, sans avoir besoin d'un réducteur excessif.

Sous-marins

La plupart des premiers sous-marins utilisaient une connexion mécanique directe entre le moteur à combustion et l'hélice, alternant entre les moteurs diesel pour le fonctionnement en surface et les moteurs électriques pour la propulsion immergée. Il s'agissait effectivement d'un type d'hybride "parallèle", puisque le moteur et le moteur étaient couplés au même arbre. En surface, le moteur (entraîné par le moteur) servait de générateur pour recharger les batteries et alimenter d'autres charges électriques. Le moteur serait déconnecté pour un fonctionnement immergé, les batteries alimentant le moteur électrique et fournissant également toute autre puissance.

Dans un véritable arrangement de transmission diesel-électrique, en revanche, l'hélice ou les hélices sont toujours entraînées directement ou via des réducteurs par un ou plusieurs moteurs électriques , tandis qu'un ou plusieurs générateurs diesel fournissent de l'énergie électrique pour charger les batteries et entraîner les moteurs. Bien que cette solution présente des inconvénients ainsi que des avantages par rapport à la connexion mécanique directe entre le moteur diesel et l'hélice qui était initialement la disposition la plus courante, les avantages se sont finalement avérés plus importants. L'un des nombreux avantages importants est qu'il isole mécaniquement le compartiment moteur bruyant de la coque extérieure sous pression et réduit la signature acoustique du sous-marin lorsqu'il fait surface. Certains sous-marins nucléaires utilisent également un système de propulsion turbo-électrique similaire , avec des turbogénérateurs de propulsion entraînés par la vapeur de la centrale.

Parmi les utilisateurs pionniers de la véritable transmission diesel-électrique figurait la marine suédoise avec son premier sous-marin, le HMS Hajen (plus tard rebaptisé Ub no 1 ), lancé en 1904 et équipé à l'origine d'un moteur semi-diesel (un moteur à bulbe chaud principalement destiné à être alimenté au kérosène), remplacé plus tard par un véritable diesel. De 1909 à 1916, la marine suédoise a lancé sept autres sous - marins dans trois classes différentes ( 2ème classe , Laxen classe et Braxen classe ), tout en utilisant une transmission diesel-électrique. Alors que la Suède a temporairement abandonné la transmission diesel-électrique lorsqu'elle a commencé à acheter des modèles de sous-marins à l'étranger au milieu des années 1910, la technologie a été immédiatement réintroduite lorsque la Suède a recommencé à concevoir ses propres sous-marins au milieu des années 1930. À partir de ce moment, la transmission diesel-électrique a été systématiquement utilisée pour toutes les nouvelles classes de sous-marins suédois, bien que complétée par la propulsion indépendante de l'air (AIP) fournie par les moteurs Stirling à partir du HMS Näcken en 1988.

Un autre adopteur précoce de la transmission diesel-électrique était la marine américaine , dont le Bureau de l' ingénierie de vapeur a proposé son utilisation en 1928. Il a ensuite essayé dans les sous - marins de la classe S S-3 , S-6 et S-7 avant d' être en production avec la classe Porpoise des années 1930. À partir de ce moment, il a continué à être utilisé sur la plupart des sous-marins conventionnels américains.

Hormis la classe U britannique et certains sous-marins de la marine impériale japonaise qui utilisaient des générateurs diesel séparés pour le fonctionnement à basse vitesse, peu de marines autres que celles de la Suède et des États-Unis utilisaient beaucoup la transmission diesel-électrique avant 1945. Après la Seconde Guerre mondiale , en revanche, il est progressivement devenu le mode de propulsion dominant des sous-marins conventionnels. Cependant, son adoption n'a pas toujours été rapide. Notamment, la marine soviétique n'a introduit la transmission diesel-électrique sur ses sous-marins conventionnels qu'en 1980 avec sa classe Paltus .

Locomotives ferroviaires

Pendant la Première Guerre mondiale , il y avait un besoin stratégique de locomotives sans panaches de fumée au-dessus d'elles. La technologie diesel n'était pas encore suffisamment développée mais quelques tentatives précurseurs ont été faites, notamment pour les transmissions essence-électrique par les Français (Crochat-Collardeau, brevet de 1912 également utilisé pour les chars et les camions) et les Britanniques ( Dick, Kerr & Co et British Westinghouse ). Environ 300 de ces locomotives, dont seulement 96 à voie normale, ont été utilisées à divers moments du conflit. Même avant la guerre, le boxcab gaz-électrique GE de 57 tonnes avait été produit aux États-Unis.

Dans les années 1920, la technologie diesel-électrique a d'abord été utilisée de manière limitée dans les commutateurs (ou locotracteurs ), les locomotives utilisées pour déplacer les trains dans les gares de triage et les assembler et les démonter. L' American Locomotive Company (ALCO) était l'une des premières sociétés proposant des locomotives « huile-électriques » . La série ALCO HH de commutateurs diesel-électrique est entrée en production en série en 1931. Dans les années 1930, le système a été adapté pour les rationaliseurs , les trains les plus rapides de leur époque. Les groupes motopropulseurs diesel-électriques sont devenus populaires parce qu'ils simplifiaient considérablement la façon dont la puissance motrice était transmise aux roues et parce qu'ils étaient à la fois plus efficaces et avaient des besoins d'entretien considérablement réduits. Les transmissions à entraînement direct peuvent devenir très complexes, étant donné qu'une locomotive typique a quatre essieux ou plus . De plus, une locomotive diesel à entraînement direct nécessiterait un nombre peu pratique de vitesses pour maintenir le moteur dans sa plage de puissance ; le couplage du diesel à un générateur élimine ce problème. Une alternative consiste à utiliser un convertisseur de couple ou un coupleur hydraulique dans un système d'entraînement direct pour remplacer la boîte de vitesses. On prétend que les transmissions hydrauliques sont un peu plus efficaces que la technologie diesel-électrique.

Véhicules routiers et autres véhicules terrestres

Les autobus

Bus diesel-électrique New Flyer Industries DE60LF avec batteries sur le toit
Bus prototype diesel-électrique MCI avec batteries sous le plancher

Des bus diesel-électriques ont également été produits, y compris des systèmes hybrides capables de fonctionner et de stocker de l'énergie électrique dans des batteries. Les deux principaux fournisseurs de systèmes hybrides pour les autobus de transport en commun diesel-électriques sont Allison Transmission et BAE Systems . New Flyer Industries , Gillig Corporation et North American Bus Industries sont les principaux clients des systèmes hybrides Allison EP, tandis qu'Orion Bus Industries est un client important du système BAE HybriDrive. Mercedes-Benz fabrique son propre système d'entraînement diesel-électrique, qui est utilisé dans son Citaro . Le seul bus qui fonctionne avec une seule transmission diesel-électrique est le concept de bus à plancher bas Mercedes Benz Cito qui a été introduit en 1998.

Camions

Le dumper Liebherr T282 à moteur diesel-électrique

Les exemples comprennent:

notions

Dans l'industrie automobile, des moteurs diesel en combinaison avec des transmissions électriques et une alimentation par batterie sont en cours de développement pour les futurs systèmes d'entraînement des véhicules. Le partenariat pour une nouvelle génération de véhicules était un programme de recherche coopératif entre le gouvernement américain et les « trois grands » constructeurs automobiles ( DaimlerChrysler , Ford et General Motors ) qui ont développé des voitures hybrides diesel.

Véhicules militaires

La propulsion diesel-électrique a été essayée sur certains véhicules militaires , tels que les chars . Les prototypes de chars super lourds TOG1 et TOG2 de la Seconde Guerre mondiale utilisaient des générateurs jumeaux entraînés par des moteurs diesel V12. Les prototypes les plus récents incluent le véhicule blindé modulaire SEP et le T95e . Les futurs réservoirs pourraient utiliser des moteurs diesel-électriques pour améliorer l'efficacité énergétique tout en réduisant la taille, le poids et le bruit de la centrale. Les tentatives d'entraînement diesel-électrique sur les véhicules militaires à roues comprennent l' ACEC Cobra , le MGV et le XM1219 Armed Robotic Vehicle , qui ont échoué .

Voir également

Les références

Liens externes