Sur le site du Grieme, on trouve une documentation et des croquis permettant une bonne compréhension du fonctionnement des chaudières. C'est ici : http://www.grieme.org/pages/musee1.html
Déjà en 1690, Denis Papin avait eu l'idée d'utiliser la détente de la vapeur d'eau comme source d'énergie. C'est en 1783 que Jouffroy d'Abbans expérimenta avec succès le premier bateau à vapeur, le Pyroscaphe, sur la Saône. Par la suite, les essais se multiplièrent en Grande-Bretagne et aux États-Unis : en 1807, l'inventeur américain Robert Fulton commercialisa le premier bateau à roues à aubes, le Clermont, qui reliait Albany à New York. En l'espace de quelques années, l'utilisation de ce type de bateaux se développa en Grande-Bretagne et en Amérique.
Cependant, ces bateaux ne pouvaient effectuer de très longs trajets, car leur capacité d'emport de combustible demeurait limitée. Il fallut attendre les progrès des machines à vapeur pour que le Sirius traverse l'Atlantique en 1838. On assista alors à l'ouverture de lignes régulières entre la Grande-Bretagne et les États-Unis, assurées par des paquebots. Les navires utilisés étaient tout d'abord des bateaux à vapeur en bois, dotés de roues à aubes mais également de mâts qui servaient par vents favorables. Leurs deux moteurs avaient chacun une puissance d'environ 1 500 ch (plus d'un million de watts), qui propulsait le navire à près de 9 nœuds (17 km/h).
Peu à peu, la construction métallique supplanta la construction en bois pour les bateaux à vapeur. Par ailleurs, ce type de navires connut un nouvel essor grâce à l'introduction de l'hélice. Découverte en 1836 simultanément par le Suédois John Ericsson et par le Britannique Francis Pettit Smith, la propulsion par hélice fut implantée progressivement sur un certain nombre de bateaux. Le premier vapeur à hélices, le Napoléon, fut achevé en 1841 au Havre. Le Great Britain, construit en 1844, mesurait 98 m de long et possédait un seul moteur de 2 000 ch (plus de 14 000 W) qui entraînait le navire à une vitesse de 12 nœuds (22 km/h). Le Great Britain fut drossé sur la côte d'Irlande mais put être renfloué après avoir supporté sans dommage des vents violents et des mers agitées pendant un hiver entier. Ce succès fit taire beaucoup de conservateurs de l'époque, qui rejetaient l'utilisation du fer comme matériau de construction navale.
Parmi les améliorations apportées à la propulsion des bateaux à vapeur, il faut noter l'introduction du moteur à détente multiple. Les premiers moteurs à vapeur utilisaient le principe de la simple détente, suivant lequel la vapeur provenant de la chaudière entrait dans le cylindre, où elle se détendait en repoussant le piston avant de s'échapper. Grâce à l'évolution des chaudières et à la possibilité d'obtenir de la vapeur à une pression plus élevée, les constructeurs de moteurs imaginèrent d'utiliser la vapeur ainsi échappée pour alimenter un second cylindre, à basse pression, accroissant de ce fait le rendement global du moteur. Les moteurs de ce type, connus sous le nom de moteurs à double détente, furent supplantés par la suite par les moteurs à triple détente, dont le rendement était encore supérieur. Le premier moteur à double détente fut utilisé en 1854, celui à triple détente apparut en 1873. En étant équipés de tels moteurs, les bateaux à vapeur n'eurent plus besoin d'emporter de très grandes quantités de charbon comme combustible ni de se ravitailler fréquemment durant les longs trajets. Certains constructeurs de bateaux à vapeur mirent en place des hélices doubles et, plus tard, triples et quadruples, afin de prévoir le cas où une hélice du bateau se romprait.
Les premières expériences pour remplacer les moteurs à vapeur alternatifs par des turbines à vapeur furent tentées dans les années 1890. Au début, les constructeurs furent gênés par la grande vitesse de la turbine, qu'on ne pouvait coupler avec une hélice de bateau. Mais ce problème fut rapidement surmonté en installant un train d'engrenages réducteur entre la turbine et l'arbre de l'hélice, ce qui permettait ainsi à la turbine d'entraîner l'hélice à une vitesse appropriée. C'est toujours de cette manière que sont montées les installations à turbine sur la plupart des bateaux à vapeur actuels, qui sont parfois combinées avec des moteurs alternatifs fonctionnant sur le même arbre.
Sur de nombreux bâtiments à vapeur modernes, en particulier sur les navires de guerre, les systèmes de transmission électrique ont supplanté les systèmes de transmission mécanique. Dans le cas d'une transmission électrique, une turbine à vapeur entraîne une dynamo. Cette dernière fait alors tourner les moteurs qui actionnent les hélices du navire. Ce type de transmission présente un fonctionnement extrêmement souple et évite les nombreuses difficultés mécaniques relatives à l'entraînement des hélices au moyen d'arbres longs et lourds.
5. Bateaux à moteur
La découverte du moteur à combustion interne à la fin du XIXe siècle, et en particulier du moteur Diesel, constitua une étape décisive dans les progrès de la construction navale. En effet, des navires munis de ce type de moteur offrirent des rendements bien supérieurs à ceux des moteurs à vapeur traditionnels. Il faut savoir qu'un moteur performant est particulièrement important pour un bateau, car il lui permet d'emporter moins de carburant et davantage de cargaison. Les premiers bateaux à moteur (sous-entendu à moteur Diesel) furent construits au début du XXe siècle. Ils étaient alors relativement petits. C'est après la Première Guerre mondiale qu'on mit en service plusieurs grands paquebots à moteur qui connurent instantanément un grand succès. Aujourd'hui, les bateaux à moteur représentent environ les trois quarts de la flotte mondiale des navires de plus de 90 000 tonnes.
Une chaudière, comment ça marche ?
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