Les cours de connaissances générales du sous-marin après la seconde guerrre mondiale - Conférence X

LES SERVICES GENERAUX (suite) -

C - LE COMBUSTIBLE I. GENERALITES 1)

Le combustible utilisé pour le fonctionnement des moteurs Diésel est !e gas-oil. (Densité de 0,83 à 0,85). Pour être capables de réaliser de grands rayons d'action (de l'ordre de 20.000 milles), les sous-marins doivent emporter un volume de combustible considérable qui, même si on emploie au mieux la place disponible, ne peut être logé entièrement dans la coque épaisse. On le répartit donc : A l'intérieur; - dans les soutes intérieures, - et éventuellement dans une paire de régleurs.

A l'extérieur : - dans les soutes extérieures, - et dans les ballasts soutes.

2) Situations : On appelle situations d'approvisionnement du bâtiment en combustible sa répartition dans les capacités que nous venons d'énumérer. On définit ainsi les situations suivantes :

- Situation zéro : Celle où on ne met du combustible que dans les soutes intérieures et extérieures.

- Situation 2367 : Celle où on en met en plus dans les ballasts soutes n°2, 3, 6 et 7 (cas des NARVAL). Sur 1es anciens sous-marins cette situation est encore appelée demi surcharge ou surcharge suivant le nombre de ballasts-soutes considérés.

NOTA: - 1) Ces situations correspondent évidemment à des tirants d'eau différents. Le sous-marin en surcharge est en surface plus enfoncé dans l'eau qu'en situation zéro:

- 2) Pour donner une idée de l'importance relative des volumes occupés par le combustible intérieur et extérieur, il faut savoir que sur les NARVAL: - les soutes intérieures contiennent : 24 m3 - les soutes extérieures contiennent : 84 m3 - Donc situation zéro : 108 m3 - les ballasts soutes contiennent : 192 m3 - Donc situation 2367 : 300 m3 I

I. COMBUSTIBLE EXTERIEUR.

II n'est pas question de loger le combustible extérieur dans des caisses résistantes en plongée : on alourdirait le sous-marin d'une manière inadmissible. Aussi on construit les soutes extérieures et les ballasts soutes en tôle légère. Mais pour éviter leur écrasement en plongée, on les équilibre intérieurement avec la pression extérieure due à l'immersion. C'est le principe de l'équilibrage.

- 1) Principe de l'équilibrage (Fig.71). a) La soute (ou le ballasts-soutes) est toujours pleine de combustible et d'eau de mer. Le combustible (densité 0,85) plus léger que l'eau de mer (densité moyenne 1,02), flotte donc sur l'eau de mer. Par conséquent le combustible occupe toujours la partie supérieure de la soute et l'eau de mer la partie inférieure.

b) Pour équilibrer la soute avec la pression de la mer, on la met en communication avec un château d'eau par un collecteur d'équilibrage.

c) Le château d'eau est une caisse en tôle légère, placée dans les superstructures du massif Centrai et donc surélevée par rapport aux soutes.

- En surface, le château d'eau est alimenté par une dérivation de la circulation d'eau des Diesels (avec sectionnement de coque). Le surplus d'eau s'évacue par un trop plein.

- En plongée, il se trouve en communication directe avec la mer (par Ie trop plein). .

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d) Le collecteur d'équilibrage court de l'AR à l'AV en superstructures, il possède autant de dérivations qu'il y a de soutes extérieures et de ballasts soutes. Chaque dérivation est munie d'un sectionnement de départ (dit sectionnement d'équilibrage), e) Chaque dérivation dite tuyau d'équilibrage aboutit dans le fond de la soute. La pression intérieure de la soute en plongée se trouve donc égalisée avec la pression extérieure de la mer (par le château d'eau). Les parois de la soute ne risquent donc pas d'être écrasées. D'autre part, au fur et à mesure que t'on consomme du combustible, il se trouve remplacé automatiquement par de l'eau de mer venant du château d'eau, ce qui réalise à peu près la compensation en poids du combustible dépensé (conférence VII). Enfin, le combustible de la soute se trouve mis en légère pression par l'équilibrage (de la hauteur du château d'eau). Cette pression permet le transfert du combustible de la soute en service au collecteur inférieur de combustible par la seule ouverture de la vanne de coque de la prise de combustible. -

2) Soutes extérieures (Fig.72).

a) Elles sont placées entre la coque épaisse et la coque extérieure, le plus souvent à la partie supérieure d'un ballast. Une cloison horizontale assure la séparation entre: - la partie supérieure servant de soute extérieure, la partie inférieure servant de ballast. Elles sont munies de trous d'homme pour 1a visite.

b) Organes des soutes extérieures : Les différents organes servant à l'équilibrage et aux mouvements de combustible sont les suivants :

I - organes pour l'équilibrage de la soute :

- Une caisse d'expansion dite caisse à 3 %, soudée à la partie la plus basse de la soute avec laquelle elle communique par un siphon. Cette caisse qui fait environ 3 % du volume total de la soute doit toujours être pleine d'eau de mer. Son but est d'éviter des remontées de combustible vers la surface par l'équilibrage et le château d'eau, ce qui ferait repérer le sous-marin. Ces remontées pourraient se produire :

- par la dilatation du combustible sous l'effet de la température (d'où le nom de caisse d'expansion). - par suite de fortes pointes envoyant l'eau de mer dans un autre coin de la soute, lorsque la soute est pleine .

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- Un tuyau d'équilibrage aboutissant dans le fond de la caisse d'expansion. Il peut être isolé du collecteur d'équilibrage par un sectionnement extérieur, lorsqu'on fait le plein de combustible sous pression (par exemple par citerne). Une autre vanne de 100 mm est alors ouverte pour permettre à l'eau contenue dans la soute de se vidanger à l'extérieur (par le tuyau d'équilibrage) pour laisser la place au combustible.

2) Organes pour les mouvements de combustible :

- Un tuyau de prise de combustible de fort diamètre, partant de la partie la plus haute de la soute et aboutissant (avec sectionnement de coque) à la boîte de distribution de combustible.

3) Organes pour les contrôles de remplissage de la soute ;

- Des purges témoin 3% (intérieure et extérieure) greffées sur le siphon de la caisse d'expansion, permettant de s'assurer qu'elle contient de l'eau et non du gasoil, - Des purges d'air (intérieure et extérieure) pour purger l'air qui aurait pu rester à 1a partie supérieure de la soute.

4) Organes d'assèchement :

- Un tuyau d'assèchement avec crépine, aboutissant dans la caisse d'expansion, permettant de vider complètement la soute d'eau (nettoyages, réparations).

3°) Ballasts soutes (Fig. 73).

Ces ballasts peuvent être utilisés - soit en ballasts ordinaires, - soit en soutes extérieures. Ils comportent donc :

a) Les organes des ballasts ordinaires ;

- Purges et cheminées de purges, - Orifices de remplissages, - Chasses BP, - Chasses HP (sauf NARVAL).

b) Les organes spéciaux des ballasts soutes :

- Vannes de sécurité sur cheminées de purge, - Vannes de sécurité sur purges additionnelles, - Portes de remplissage, - Sectionnement de chasse BP. Ces organes sont tous manoeuvrables de l'intérieur par transmissions mécaniques et volants (pour pouvoir redisposer le ballast soute en ballast ordinaire à la mer). Ils sont : - Consignés fermés lorsque le ballast soute est utilisé en soute extérieure. - Consignés ouverts lorsqu'il est utilisé en ballast ordinaire.

c) Les organes des soutes extérieures puisqu'ils doivent jouer le même rôle qu'elles. Les seules différences avec celles-ci sont que :

- le sectionnement d'équilibrage est manoeuvrable de l'intérieur (pour la redisposition en ballast ordinaire à la mer).

- il n'y a pas d'assèchement (puisqu'on peut vider complètement les ballasts soutes pour réparation ou nettoyage, par les moyens normaux (ouvertures des remplissages et chasse BP).

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NOTAS.

1) Le tronçon de cheminée de purge entre vanne de sécurité et purge n'étant pas résistant, doit être équilibré avec la pression extérieure. Ce tronçon est équilibré à l'eau de mer (pour éviter les indiscrétions par fuite de gasoil par clapet de purge), Dans ce but il est relié à la caisse d'expansion : par un petit tuyau d'équilibrage.

2) La figure 73 représente un ballast soute des "NARVAL".

4°) Mise en dépression des soutes (Fig. 74). A la mer, une soute extérieure ou un ballast soute peut fuir par suite de la mauvaise étanchéité d'une soudure ou par une perforation accidentelle (éclat, etc..): Le combustible remontant en surface ferait repérer le sous-marin.

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C'est pourquoi les sous-marins français ont une installation dont le principe est de créer à l'intérieur de la soute une légère dépression, ce qui y provoque une entrée d'eau de mer au lieu d'une fuite de combustible. Pour réaliser cette dépression, on isole le collecteur d'équilibrage du château d'eau par un sectionnement général d'équilibrage manoeuvrable de l'intérieur. Une pompe centrifuge dite de mise en dépression aspire alors au collecteur d'équilibrage et par suite dans les caisses d'expansion et refoule dans un ballast. Une boîte à clapet limite la dépression à une valeur limite (par exemple 250 gr.) pour éviter l'écrasement des soutes par dépression.

III COMBUSTIBLE INTERIEUR.

1°) Soutes intérieures.

a) Ce sont des caisses situées en abord des compartiments de batteries (une à bâbord et une tribord dans chaque batterie). Leurs parois extérieures sont constituées par la coque épaisse et leurs pa¬rois intérieures par des cloisons en tôle mince et donc non résistantes (Fig 75). Elles doivent donc toujours être isolées de la mer. .

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Chaque soute est généralement divisée en 2 compartiments par une cloison verticale avec trous de communication à la partie inférieure pour empêcher le déplacement du lest liquide lorsque le sous-marin prend de la pointe, b) Compensation et mouvements du combustible Les soutes intérieures ne sont pas équilibrées avec la pression d'immersion. D'autre part, puisqu'elles ne sont pas résistantes, il n'est pas question de compenser en plongée le combustible dépensé par communication directe avec la mer ou le château d'eau. Cette compensation qui est nécessaire pour maintenir la pesée du sous-marin s'effectue donc par une pompe d'assèchement et de mouvements d'eau, aspirant à la mer et refoulant dans la soute intérieure vide, par l'intermédiaire de la boîte combinée des soutes intérieures. Des tuyaux de dérivation partent de cette boîte et aboutissent dans le fond de chaque soute. Des sondes permettent de contrôler le niveau et des purges d'air empêchent la mise en pression des soutes. La boîte combinée des soutes intérieures permet: - soit d'aspirer le combustible dans les soutes (ou de le refouler), par l'intermédiaire des pompes de transfert (autrefois appelées pé¬trolettes) et du collecteur de mouvement de combustible. - soit de refouler de l'eau de compensation dans les soutes par la pompe d'assèchement aspirant à la mer et refoulant à la boîte combinée, - soit d'aspirer l'eau de la soute pour l'assécher (vidange en vue de nettoyage ou visite), par la pompe d'assèchement.

NOTA:

Sur les NARVAL, le tronçon reliant la pompe d'assèchement à la boîte combinée est un flexible qui est débranché dès que le mouvement est terminé (afin d'éviter des mises en pression accidentelle des soutes Intérieures).

c) Organes de contrôle. Chaque soute intérieure est munie : - de sondes permettant de connaître le niveau de combustible, - de purges d'air placées dans les logements à un endroit bien visible et qui mettent la soute en communication avec l'atmosphère intérieure du sous-marin. Elles servent en outre de soupapes de sûreté grâce à un tube en "U" rempli de liquide (eau ou mercure) formant soupape hydraulique qui évite la mise en pression des soutes intérieures et le dégagement des vapeurs de gasoil dans le bord,

20) Régleurs. Sur les anciens sous-marins une paire de régleurs (et quelquefois les rapides) peuvent recevoir du combustible. Les mouvements s'effectuent par l'assèchement (CREOLE) ou par mise en pression à l'air BP (Allemands).

IV - MOUVEMENTS DE COMBUSTIBLE 1°) Les soutes intérieures, soutes extérieures et ballasts-soutes sont réunies entre elles par des collecteurs de combustible intérieurs au bord.

2°) les mouvements s'y effectuent : - soit par pression extérieure (cas de l'embarquement de combustible), - soit par la pression d'équilibrage, - soit par les pompes de transfert.

3°) Sur Les collecteurs de combustible sont piquées des colonnes montantes qui traversent la coque épaisse et aboutissent en superstructures à des raccords normalement obturés par des tapes filetées. C'est sur ces raccords (normalisés NATO) que l'on fixe les manches souples reliées une canalisation à quai, à une citerne ou un pétrolier. L'une des colonnes aboutit dans la baignoire pour permettre le ravitaillement à la mer par gros temps.

4°) Les collecteurs de combustible sont reliés aux caisses alimentaires des Diésel (1 par moteur), qui sont placées en charge par rapport aux pompes à combustible des moteurs. On alimente normalement les 2 moteurs par 1a même caisse pendant que l'autre est en décantation. Elles sont munies de filtres et de tubes de niveaux,

5°) il est réglementaire d'épurer le combustible au moyen d'épurateurs centrifuges (type Sharples) pour éliminer les impuretés et l'eau de mer avec laquelle il peut s'émulsionner dans les soutes, surtout par mer agitée. - D HUILE DE GRAISSAGE L'huile de graissage employée sur les sous-marins sert : - en premier lieu au graissage général des articulations des moteurs Diesel; - également au graissage des organes des lignes d'arbres (réducteurs, paliers des moteurs électriques, butées); - accessoirement au refroidissement des fonds de pistons des Diesels.

I - SOUTES A HUILE DE GRAISSAGE.

Il faut éviter avec soin tout mélange entre, l'huile et l'eau de mer. Aussi les soutes à huile sont toujours intérieures et en aucun cas, même après vidange complète, elles ne doivent être remplies d'eau de mer. Leur compensation approximative en poids s'effectue cependant par le fait que l'huile se consomme au fur et à mesure que le combustible est brûlé; et comme il est remplacé par de l'eau de mer, cela alourdit le sous-marin au fur et à mesure qu'il s'allège par dépense d'huile.

2°) Le volume des soutes à huile doit permettre la consommation de l'approvisionnement total de combustible. Il doit permettre aussi le renouvellement de l'huile en circuit dans les moteurs en cas de pollution accidentelle : L'approvisionnement d'huile est environ 8% de l'approvisionnement total de combustible.

3°) L'huile est logée ; - en partie dans des soutes identiques aux soutes intérieures à combustible (GREOLE) ou placées au mieux des endroits disponibles (cales des postes extrêmes ou du central). - en partie sous les Diesels, dans l'espace disponible entre le fond de la coque épaisse, les carlinguages et les fonds des carters des moteurs.

II EPURATEURS D'HUILE

En vue de diminuer la consommation d'huile en réduisant 1a fréquen¬ce des vidanges, on installe des épurateurs d'huile agissant par centrifugation (Sharples). On débarrasse ainsi l'huile des impuretés qui la souillent et de l'eau qui s'y mélange (fuites aux circuits de réfrigéra¬tion, humidité de 1'air). L'huile usagée est aspirée à la caisse de service par une pompe qui la refoule au bol centrifugeur d'où elle retourne à la caisse de service. Le circuit comprend aussi un réchauffeur électrique qui élève la température de l'huile pour améliorer la séparation centrifuge. Le centrifugeur peut fonctionner :

- en clarificateur pour enlever les impuretés en suspension dans l'huile usagée, - en séparateur d'huile et d'eau.

III COLLECTEUR D'HUILE DE GRAISSAGE.

Le collecteur d'huile de graissage, en cuivre rouge pour éviter la pollution de l'huile par des particules de rouille, réunit les différentes soutes à hui1e, caisses à huile de service, caisses à huile polluée, épurateurs. Les mouvements s'y effectuent par pompes Japy et boites de distribution d'huile. Une colonne montante aboutissant à l'extérieur sur le pont permet l'embarquement de l'huile par gravité.

E GRAISSAGE CENTRALISE

La graisse consistante est employée à bord des sous-marins pour graisser les paliers et les organes dont les arbres tournent lentement et dont le fonctionnement n'est pas continu. C'est en particulier le cas de la plupart des nombreux organes et transmissions extérieurs à la coque épaisse qui sont soumis à la corrosion de l'eau de mer et pour lesquels un graissage efficace revêt une importance vitale.

I MODES DE GRAISSAGE:

1°) Autrefois le graissage s'effectuait à proximité de chaque organe ;

- soit avec des graisseurs STAUFFER à chapeau vissable, - soit avec des graisseurs TECALEMIT à bi1les dans lesquels on faisait débiter une pompe à main: Le graissage des organes extérieurs ne pouvait donc se faire pratiquement qu'au mouillage.

2°) Ensuite on a installé le graissage centralisé (avec batterie de graisseurs et pompe à bras) permettant de graisser de l'intérieur du sous-marin les organes extérieurs importants.

3°) Enfin on a abouti au graissage centralisé sous pression permettant de grouper et donc de graisser en même temps plusieurs articulations par un seul poste de graissage centralisé situé à l'intérieur du sous-marin.

II GRAISSAGE CENTRALISE SOUS PRESSION BI-FLUX (TECALEMIT)

Ce système équipe l'"ARTEMIS" et les "NARVAL". L'ensemble de l'installation comprend (Fig. 76) : - une station de graisse qui fournit en permanence un débit de graisse à 200 kg/cm 2; - un collecteur de graisse HP qui distribue la graisse sous pression vers les postes de graissage; - un collecteur de graisse BP qui assure le retour à la station d'une partie de la graisse; - Des postes de graissage assurant la distribution de la graisse vers les organes.

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I°) Station de graisse.

Elle se compose : - d'une cuve réservoir de graisse;

- de 2 surpresseurs qui aspirent la graisse à la cuve et la refoulent dans le collecteur HP sous une pression de 200 kg/cm2. Les surpresseurs sont des petits moteurs alternatifs fonctionnant à l'air comprimé A 4 kg/cm2 provenant du collecteur de service à 25 kg/cm2 par l'intermédiaire d'un détendeur,

2°) Les postes de graissage sont répartis dans tout le bord de l'AR à l'AV. Ils groupent plusieurs manipulateurs-inverseurs bi-flux. Chaque inverseur manoeuvré par un levier à main alimente l'un ou l'autre des 2 collecteurs primaires qui, après traversée de la coque épaisse, aboutissent aux rampes de graissage extérieur, Ils sont dits bi-flux car la manoeuvre de leur levier met alternativement un collecteur primaire en pression et l'autre vers le retour de graisse et inversement.

3°) Les rampes de graissage extérieures sont formées d'un certain nombre de doseurs. Ces doseurs sont les éléments clés de l'installation. Ils assurent la répartition et le dosage de la quantité de graisse aux différents points à graisser; Chaque doseur dessert alternativement 2 points à graisser (par la manoeuvre du levier inverseur) et possède 2 petits tuyaux ou flexibles de départ de graisse vers l'organe à graisser. Les doseurs se comportent donc comme de petites pompes à graisse agissant sous la pression de la graisse HP et débitant par à-coup un volume de graisse réglé à l'avance.

NOTAS :

1 - Des flexibles amovibles munis de poignées valves permettant de graisser les points non desservis par l'installation fixe à partir de prises placées sur le collecteur de graisse HP à l'intérieur du bord.

2 - Les barres ayant un fonctionnement quasi continu, on a prévu sur les NARVAL pour les postes de graissage les desservant, des inverseurs automatiques manoeuvrés par des petits moteurs électriques,

3 - Sur les NARVAL, la station de graissage est double et comporte 2 groupes dont l'un est constamment en service à la mer. Chaque groupe se compose d'une cuve à graisse et de deux surpresseurs.

III GRAISSE

La graisse étant plus légère que l'eau, peut remonter en surface à partir des organes extérieurs au sous-marin et donc le faire repérer. Dans un but de discrétion, on emploie souvent pour les articulations extérieures de la graisse non flottante, rendue lourde par incorporation de produits à base de plomb qui ont l'inconvénient d'être toxiques. Il faut donc éviter avec soin de toucher des aliments avec des mains graisseuses.