PADSX

[pascal]

propulsion du PA2 R XXX inhabituelle mais pas illogique si on part du principe que

-on cherche un navire simple et peu couteux

-on veut gagner de la masse

j'y réfléchit depuis plusieurs jours à cette propulsion à trois lignes d'arbres ...

Je pense que l'on fait çà pour gagner du poids de la place et pour faire simple sur le propulsion tout en ayant de la puissance.

Trois lignes çà permet d'avoir une Tag avec un seul réducteur sur une ligne centrale avec trois moteurs électriques chacun sur une ligne alimenté par diesels alternateur; la TAG donne la puissance nécessaire pour les catapultages.

On évite ainsi le double réducteur des FREMM plus lourd plus complexe et plus cher et on évite aussi les deux Tag du PA2 dévoreuses d'espace notamment alors qu'on retient un seul îlot.

Je crois que là on touche le nœud de la question un seul îlot pose des problèmes en terme de cheminement de l'évacuation des gaz, une seule Tag permet de limiter les pb

[g4lly]

J'ai cru comprendre que c'était du tout électrique ... c'est uniquement un moteur électrique 25MW qui emmene l'arbre central. La TAG et les diesel-alternateur seront collé sous l'îlot. Les chaudieres - mazout? - devraient etre pas tres loin des échappement aussi ... a moins qu'il y ait une chauffe électrique?

Donc si c'est tout électrique ... la question des 3 lignes m'étonne - avec deux type de moteur et d'hélices ... -  ça passerait pareil sur deux lignes. Une solution de tolérance aux pannes? aux dommages? contrainte un peu étonnante dans l'optique prix contenu.

[Arka_Voltchek]

la question des 3 lignes m'étonne - avec deux type de moteur et d'hélices ... -  ça passerait pareil sur deux lignes.

Un des "problèmes" de propulsion du CDG c'est que l'on ne peux pas faire passer assez d'énergie sur deux lignes d'arbres, malgré des modifications faites en cours de route, et le PA2 est encore plus lourd que le PA2, le problème se pose donc de manière encore plus criante. Mettre 3 lignes permet de contourner ce problème. L'autre solution est de faire d'importantes et couteuses études dans ce domaine et de mettre aux points de nouveaux équipements qui seront, vu la technologie utilisée, couteux eux aussi. Vu que l'on cherche l'économie, utiliser 3 lignes d'arbres et cohérent. On en profite* pour mettre des moteurs de modèles différents et centre et sur les cotés, comme ça, si un défaut sur un type de moteur oblige son extinction en opération, un moteur d'un modèle différent, et donc peu susceptible de subir le même type de panne, est disponible pour propulser le navire.

@+, Arka

*quitte à faire une économie, si on peux en tirer un avantage opérationnel, on va pas cracher dessus

[pascal]

Attention depuis les Mogador en 1937 et les deux Clémenceau on sait faire passer plus de 60 000 cv sur une ligne d'arbre (62000 sur les Foch)

Si je me réfère aux FREMM (voir le dernier Marines éditions) la TAG est embrayable sur les moteurs électriques par l'intermédiaire d'un double réducteur et je me demande si DCNS n'à pas repris le même schéma mais avec un seul réducteur sur la ligne centrale ...

Sinon à quoi sert la Tag elle transmet sa puissance comment ?

[P4]

J'ai cru comprendre que c'était du tout électrique ... c'est uniquement un moteur électrique 25MW qui emmene l'arbre central. La TAG et les diesel-alternateur seront collé sous l'îlot. Les chaudieres - mazout? - devraient etre pas tres loin des échappement aussi ... a moins qu'il y ait une chauffe électrique?

Donc si c'est tout électrique ... la question des 3 lignes m'étonne - avec deux type de moteur et d'hélices ... -  ça passerait pareil sur deux lignes. Une solution de tolérance aux pannes? aux dommages? contrainte un peu étonnante dans l'optique prix contenu.

Sur deux lignes tu te rapproche de la solution des CVF avec deux fois deux moteur électrique relié par un réducteur sur chaque ligne,ça me parait ni moins volumétrique ni mois onéreux.

[g4lly]

Sinon à quoi sert la Tag elle transmet sa puissance comment ?

En fait les TAG sont disponible en deux modele, un avec un arbre de puissance destiné a un réducteur, l'autre avec un alternateur directement sur la sortie de la turbine. On se retrouve avec des MWe en sortie plutot que des SHP. Un des avantage est que les TAG produise plus sur alternateur que sur réducteur, je ne sais pas trop pourquoi d'ailleurs mais elles sont toutes tarée plus haut sur alternateur que sur arbre moteur.

Pour la transmission on aura donc une transmission électrique avec des convertisseur, puis des moteur électrique probablement monté directement sur les arbres. C'est la solution du CVF, deux moteur de 20MW en série sur chaque arbre.

L'avantage du tout électrique c'est la grosse tolérance aux pannes générateurs, et la souplesse d'alimentation et la possibilité de faire des maintenance transparente sur tel ou tel générateur. L'absence de transmission mécanique et donc le souci mécanique de ce coté, le volume dégagé, et la liberté de placement des générateur.

En gros j'ai du mal a voir le gain prix de trois lignes sur deux lignes ... encore plus avec la différence de moteur et d'hélice. La seule chose que je suppute c'est que le navire croise sur les deux ligne extérieure la centrale en drapeau a 21/22 kts, m'enfin la troisième ligne ca traîne pas mal et je vois pas comment ça pourrait être compensé par le fait de tourner juste sur deux plus petit moteur ... Deux ligne avec un 10MW et un 20MW sur chaque aurait donné le même résultat en traînant moins. Je suis perplexe.

[P4]

http://navy-matters.beedall.com/cvf6.htm

The likely CODLAG electric architecture for CVF with two Rolls Royce MT30 gas turbine generators and four Wärtsilä 46 diesel generators powering four motors on two shafts. 

[HK]

En fait les TAG sont disponible en deux modele, un avec un arbre de puissance destiné a un réducteur, l'autre avec un alternateur directement sur la sortie de la turbine. On se retrouve avec des MWe en sortie plutot que des SHP. Un des avantage est que les TAG produise plus sur alternateur que sur réducteur, je ne sais pas trop pourquoi d'ailleurs mais elles sont toutes tarée plus haut sur alternateur que sur arbre moteur.

Pour la transmission on aura donc une transmission électrique avec des convertisseur, puis des moteur électrique probablement monté directement sur les arbres. C'est la solution du CVF, deux moteur de 20MW en série sur chaque arbre.

L'avantage du tout électrique c'est la grosse tolérance aux pannes générateurs, et la souplesse d'alimentation et la possibilité de faire des maintenance transparente sur tel ou tel générateur. L'absence de transmission mécanique et donc le souci mécanique de ce coté, le volume dégagé, et la liberté de placement des générateur.

En gros j'ai du mal a voir le gain prix de trois lignes sur deux lignes ... encore plus avec la différence de moteur et d'hélice. La seule chose que je suppute c'est que le navire croise sur les deux ligne extérieure la centrale en drapeau a 21/22 kts, m'enfin la troisième ligne ca traîne pas mal et je vois pas comment ça pourrait être compensé par le fait de tourner juste sur deux plus petit moteur ... Deux ligne avec un 10MW et un 20MW sur chaque aurait donné le même résultat en traînant moins. Je suis perplexe.

Quelques remarques tirees de ma lecture des etudes PDF sur le site Wartsila et ailleurs:

Les + de la propulsion electrique

- Consomation inferieure en vitesse de croisiere (optimization du rendement des generateurs)

- Volume inferieur + flexibilite pour l'amenagement

- Pales fixes 3% plus efficaces que des pales a pas variable (GROS avantage), et disparition de la limite des ~40,000cv par arbre qui a pose tant de problemes au CdG

--> Bref, la solution 2-arbres tout electriques s'imposait pour le PA2, MAIS...

Les - de la propulsion electrique

[*] On produit moins sur alternateur que sur reducteur (~3% de plus il me semble) . G4lly s'est emmele les pinceaux la dessus  ;)

[*] Trop cher  :lol:

[*] Avec 2 lignes d'arbre, il faut 2 moteurs electriques par arbre, donc on a quand meme des reducteurs. Dommage.

[*] Avec 3 lignes d'arbre, on n'economise guere. Or 3 arbres sont plus hydro-dynamiques que 2 (gain de 7%, ce qui est ENORME)

--> Bref, la combinaison optimale du point de vu cout/volume/consommation est le CODLAG, c'est a dire avec une turbine a gaz mecanique comme "booster". Sans surprise, c'est une solution eprouvee sur de nombreuses fregates. Mais le gros probleme du CODLAG c'est les reducteurs lourds et chi**ts, ce qui explique que les Francais, Grecs etc preferrent le CODLOG au CODLAG, et les Britanniques le IEP tout electrique.

--> Or voila les 3 arbres du PA2 permettent de resoudre cette quadrature du cercle! On prend 2 arbres electriques/pales fixe pour la croisiere, un arbre mecanique/pales variables couple a la TAG par un reducteur tout bete pour les sprint. C'est tout benef: moins cher que et moins gourmand que l'IEP, pas vraiment plus volumineux (car on economise une chaine diesel/alternateur/moteur electrique), et moins complexe que toute autre solution.

Manquerait plus que des pods pour les arbres lateraux (hydrodynamisme + friction), mais ca c'est un autre debat...  ;)

[g4lly]

D'où tire tu que l'arbre centrale est engrené mécaniquement sur TAG?

Sur le QE les motor électrique sont monté en série sur l'arbre directement sans réducteur, y a probablement juste un embrayage. C'est illustré ici

Les 4 diesel alternateur total 40MW au centre de la coque dans le fond, les deux TAG 36MW sous les ilots, et les 4 moteur directement sur les arbres

[HK]

D'où tire tu que l'arbre centrale est engrené mécaniquement sur TAG?

Juste une hypothese. Tu as raison que c'est mentione nulle part, mais c'est l'option la moins chere a l'achat et sur le long terme, et donc la plus logique. Un indice possible c'est que l'arbre central est donne pour 25MW au lieu de 19MW - avec une propulsion tout electrique j'aurais plutot pense a 3x 21MW pour simplifier le stockage des rechanges, meme si c'est vrai que 2x19+1x25 pourrait aussi se justifier vu que l'helice centrale a un coefficient propulsif plus eleve (elle profite du flux des 2 autres helices).

Une petite illustration de la propulsion CODLAG 3 arbres. C'est bougrement simple.  

[g4lly]

Juste une hypothese. Tu as raison que c'est mentione nulle part,

Sur un article anglais il parle de "turbo electric propulsion" soit une propulsion électrique alimenté par TAG ... et moi c'est cette solution tout électrique qui me semble logique, faire traverser admission et échappement de la TAG a travers tout le bateau c'est une grosse perte de puissance.

Ici aussi ils pensent tout électrique http://www.opex360.com/2010/10/29/dcns-planche-toujours-sur-le-projet-du-second-porte-avions/

Chez M&M http://www.meretmarine.com/article.cfm?id=114409

Le modèle présenté par DCNS et STX adopte une propulsion tout électrique, avec trois diesel-alternateurs, une turbine à gaz et trois moteurs électriques de propulsion. L'ensemble développe 85MW, dont 64 MW pour la seule propulsion, qui doit permettre au porte-avions de filer à 26 noeuds. Le concept des trois lignes d'arbres permet, en cas d'avarie de l'une de ces lignes, de conserver une vitesse de 20 noeuds, suffisante pour réceptionner un gros avion de type Hawkeye malgré de fortes contraintes (vent nul et volets de l'appareil en panne).

[pascal]

Une petite illustration de la propulsion CODLAG 3 arbres. C'est bougrement simple.

c'est à ce genre de chose que je pensais plus haut

[HK]

G4lly, tu as raison - je n'avais pas remarque la reference aux 3 moteurs electriques...

Je suis decu quand meme, car la propulsion tout-electrique rajoutera ~€15MM rien que pour l'arbre central, par rapport a une TAG engrennee mecaniquement (je me base sur les prix des contrats Alstom pour les Type 45). C'est bien cher pour degager un peu de volume (et encore pas beaucoup, car la TAG mecanique pourait etre placee au fond de la coque pres de l'ilot, donc pas beaucoup plus loin des echappements que ca)...*

Et il n'y a meme pas de benef au niveau de la consommation - au contraire les pertes seront plus importantes, de l'ordre de 8-12% pour une chaine complete electrique contre 2-3% pour un simple reducteur.

*Edit: Verification faite, une TAG LM2500+ a une emprise de <33m2 au niveau du hangar et des ponts superieurs: grosso modo 9x3m pour l'admission et l'echappement d'air (source: rapport RAND sur la propulsion du CVX americain). D'autres sources indiquent que c'est meme moins: ~22m2. Bref, moins d'un cinquieme, voir un sixieme d'un Rafale, et seulement ~150-200m2 au total sur 6 ponts.

[pascal]

Peut-on imaginer l'installation suivante sur le projet DCNS:

-3 lignes d'arbre asservies chacune par un moteur électrique alimenté par les diesel-ternateurs

-Sur la ligne centrale en plus du moteur électrique on trouve une Tag avec embrayage et réducteur pour les allures soutenues

Si la Tag n'est pas reliée mécaniquement à une ligne d'arbre quel est alors sont fonctionnement dans la chaîne de propulsion?

[Arka_Voltchek]

Une petite illustration de la propulsion CODLAG 3 arbres. C'est bougrement simple.  

Non, ça ne peut pas être simple vu que la TAG est placé sous le château. Si elle devait embrayer sur un arbre, il faudrait transmettre le mouvement sur le moitié du bateau, avec toutes les pertes qui vont avec. Une propulsion électrique, où la tag fait tourner un alternateur (et où elle tourne donc en permanence à sont régime optimal) est par contre très simple (un cable électrique se fait passer sans problème) et pas moins efficace, la perte théorique de cette solution (~3%) étant compensé par le fait que la TAG tourne à une régime fixe, qui est son régime optimal (pour une tag de marine classique de 25MW le gain entre 60% et 100% du régime est de... 4%).

@+, Arka

[pascal]

@Arka

dans ton schéma que je comprend tout à fait compte tenu des caractéristiques propres à une Tag en terme de rendement à haut régime

POURQUOI mettre une Tag pour faire tourner un alternateur ? autant mettre des diesels ???

Une transmission mixte électrique groupe turbo réducteur sur la ligne d'arbre centrale ne permet-elle pas un surcroît de puissance uniquement pour les hautes vitesses en embrayant la Tag seulement à ce moment là. Au allures lentes seul tourne le moteur électrique alimenté par les DA

[Arka_Voltchek]

@Arka

dans ton schéma que je comprend tout à fait compte tenu des caractéristiques propres à une Tag en terme de rendement à haut régime

POURQUOI mettre une Tag pour faire tourner un alternateur ? autant mettre des diesels ???

Parcequ'une TAG permet d'avoir plus de puissance qu'un diesel de même taille (puissance massique beaucoup plus élevée). Et même sur un PA, la taille est comptée. C'est d'ailleurs une des raison de la modification du système propulsif du projet actuel : gagner de la place.

Sinon, un moteur diesel est plus économe à puissance égale, c'est la compacité de la TAG qui impose son choix pour les pointes de puissance. On pourrait mettre plusieurs moteurs diesels à la place, c'est techniquement possible, mais c'est pas le même poid.

Exemple : MT30 tout compris : 77t ; équivalent en puissance diesel (marque MAN) tout compris 448t

[pascal]

jockey

[Arka_Voltchek]

jockey

Ce qui veux dire ? (pas une blague, je comprends pas)

[g4lly]

POURQUOI mettre une Tag pour faire tourner un alternateur ? autant mettre des diesels?

La compacité est imbattable, une tag complete ca tient dans un conteneur, y a plus qu'a brancher quelques tuyau et cable :) Pour sortir la meme puissance faut un encombrant diesel avec tout ses accessoire. La seconde chose c'est le rendement des TAG, avec les modele ICR ont a des rendement semblable aux diesel. De plus y a pas grand chose dans la gamme de puissance des TAG en diesel - sauf a en mettre 3 ou 4 - a part des diesel lent super massif et pas vraiment dynamique - monté en régime treeeeeeees lente -

@HK

Les tag sont treeeeeeeeees sensible aux perte de charge admission et échappement, gros débit d'air - 110kg/sec sur MT30 -, plus l'admission est directe plus t'as de puissance, y le meme souci avec la température d'admission - plus c'est chaud moins y a de rendement - . Il est juste hors de question de pas mettre la TAG juste dessous sa cheminée d'admission.

Pour les diesel c'est l'inverse, il sont sensible a la gamme de température, faut que l'air admis soit pas trop froid, ni trop chaud sinon ca fume, par contre le débit d'air est pas énorme donc la la longueur de conduit assez fin est presque un avantage, il permet d'y coller les réchauffeur / échangeur au besoin.

Autre avantage déterminant du tout électrique ... la transparence a l'arret de générateur. A priori si le circuit électrique est bien fichu, on peut dépanner / entretenir un générateur tout en continuant a alimenter normalement les moteur électrique également, ni vu ni connu. Du moins pour l'allure de croisière.

Pour les pertes dans la transmission méca/réducteur vs élec je suis dubitatif. Autant sur un diesel lent branché directement sur l'arbre y a pas de perte, autant sur un gros réducteur sur TAG - 3600t/min -> 80t/min - ca doit pas etre négligeable du tout.

[pascal]

JOCKEY  :oops:

Explication, en Bérurier commun çà veut dire OK

Merci messieurs pour vos patientes explications

[PolluxDeltaSeven]

Personne n'aurait un "La propulsion navale pour les Nuls" sous le coude?

Ou deux aspirines éventuellement!  :lol:

[Arka_Voltchek]

Personne n'aurait un "La propulsion navale pour les Nuls" sous le coude?

Ou deux aspirines éventuellement!  :lol:

Je n'ai pas le premier et je suis allergique au second, désolé  :lol:

[P4]

Un concentré de manuel, La propulsion électrique des navires

[HK]

G4lly & Arka,

Jettez un coup d'oeil aux LHD-8 et LHA-6 americains: ils ont choisi une propulsion hybride diesel electrique/TAG mecanique, plutot qu'une propulsion tout-electrique comme chez les Brits. Soit 2 TAG LM2500+ au fond de porte-aeronefs qui ne font "que" 41,000-45,000t... Ca n'a pas l'air de leur poser probleme ni au niveau des volumes, ni au niveau de la longueur de l'arbre (~100m contre ~80m sur le PA2). Pourquoi, a votre avis?

1) Le tout electrique est CHER (~€15 millions par arbre)

2) Les pertes d'une TAG mecanique situee au font de la coque ne sont pas si enormes que ca. J'ai trouve grosso modo 2.5% pour le reducteur, ~1-2% pour l'arbre d'helice plus long, et ~1-2% pour les pertes de charge (0.15% de pertes par inch de pression, avec une hypothese de 6-12 inch de pertes). Ca fait 5-6% de pertes au total, au lieu de 8-12% pour une chaine tout electrique.

*Edit: La chaine tout electrique peut rattraper une partie des pertes au niveau de l'helice (pas fixe au lieu de pas variable, plus 3 helices en croisiere au lieu de 2), mais c'est dur de trouver des chiffres concrets

3) Il n'y a pas de difference en termes de flexibilite entre une TAG mecanique et electrique: dans les 2 cas on ne la demarre qu'en dernier recours, une fois que les tous les diesels tournent a fond (ou sont en maintenance. Voici un petit calcul Springsharp, avec comme hypotheses 8MW pour la charge hotelliere et 15% de marge de reserve pour l'etat de la coque:

[*]De 0 a 20nds, on utilise les diesels: ~12nds sur 1 diesel, ~17nds sur 2 diesels, 20nds sur 3 diesels. L'helice centrale mouline sans trainer (en modifiant le pas de l'helice).

[*] A 20nds, on demarre la TAG et on la fait tourner immediatement a un regime optimal (80%+). En echange, on fait tourner les 3 diesels a 50%, ou meme on arrete un diesel pour que les 2 diesels restants tournent a 75%.

[*] De 20 a 26nds, on augmente progressivement la charge de la TAG et des diesels

Bref, le profil d'utilisation est le meme pour une TAG mecanique et electrique. Si un diesel est en maintenance, dans les 2 cas on demarre la TAG a 17nds...