L'HELICE
Bien le bonjour
Le chantier naval est fermé pour cause de déménagement mais pas le bureau d'étude
UN PEUT DE CALCUL
On va parler hélices élément essentiel dans la propulsion de nos petits bijoux : l'helice, pour simplifier, a pas fixe, c'est ce qui se monte le plus sur nos bateaux
Définition du pas de l'hélice : c'est la distance qu'elle parcours quand elle a fait un tour
si je trace le pas sur un cylindre et qu'ensuite je le découpe et mets à plat j'obtiens ceci
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AB est égal à la circonference du rouleau ci qui donne AB = π d
d = le diametre du rouleau
je vous épargne le cours de trigo et la démonstration pour arriver à la formule
Pas = π * d * Tang (α)
α est l'angle formé par l'angle CAB
on peut donc calculer le pas de notre helice
on mesure un angle de 30° sur la pale
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tangente 30° = 0.57735
diametre 45 mm
3.14 * 45 * 0.57735 = pas = 81.579 mm
en 1 tour l'avancée est de 81.579 mm
une application du pas
l'hélice tourne à 500 tours minute
en 1 minute le bateau parcours donc 40789.5 mm soit 40.789 m
40.789 * 60 = 2447.34 m h soit 2.447 kmh en theorie (en pratique ce sera moins on verra pourquoi plus loin)
ça parait simple et bien non
regardons une hélice on s'aperçoit que l'angle au pied de pale est plus important qu'en bout de pale (je ne parle pas du profil)
le pas est fonction d'un angle et d'un diametre
le diametre d'une helice on peut pas le modifier mais on peut modifier l'angle de pale
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003
prenons une helice de diametre 900 mm
en bout de pale le perimetre est de 3.14 * 900 = 2.826 m
en pied de pale le perimetre est de 3.14 * 300 = 0.942 m
l'angle de la pale est de 30 °
le pas en bout de pale est de 2.826 * 0.57735 = 1.631
le pas en pied de pale est de 0.942 * 0.57735 = 0.543
on constate qu'avec un angle de pale constant du pied au bout le pas n'est pas constant, le vissage dans l'eau ne se fait pas correctement
- la pale est souple elle se déforme et il y a perte de rendement
- la pale est rigide elle ne se déforme pas ça force et ça consomme plus d'energie
alors tous ceux qui fabriquent des helices en soudant 3 ou 4 pales plates sur un moyeu TOUS FAUX (et pourtant ça se vend)
rapporté à nos modèle c'est en electrique quelques millampere de consommation instantanée en plus et en vapeur du temps de navigation en moins et pour les deux une perte de vitesse
revenons à notre helice, il faut donc faire evoluer l'angle de pale de son pied vers son extremité pour garder un pas constant de 0.543
methode de calcul
2.826 * X = 0.543
X = 0.543 /2.826 = 0.192
la table des tangentes donne pour 0192 la valeur 11° (arrondi)
vous savez maintenant pourquoi l'angle d'attaque d'une pale d'hélice évolue et vous savez aussi calculer son pas
Avant de continuer
à partir de ces calculs on peut determiner beaucoup de chose sur les caractéristiques de propulsion d'un navire réel
- sa vitesse a un regime donné
- sa vitesse maximum
- sa puissance motrice
- sa consommation à un regime donné, electrique pour le nucléaire, mazout pour les autres
- son deplacement
- si on connait son tonnage mazout on sait combien de temps il peut rester en mer sans appro
Vous comprenez ainsi pourquoi les hélices de certains batiments de guerre son " CONFIDENTIEL DEFENSE"
LE NOMBRE DE PALES
Avec une seul pale telle que nous la connaisson ça fonctionne mais ça vibre beaucoup mais à ses débuts l'hélice était parfois constitutée
d'une seule pale en forme de tir bouchon
deux pour une hélice moderne c'est le minimum pour un parfait équilibre en rotation alors pourquoi plus de deux, simplement pour diminuer la charge par pale
VITESSE ET GLISSEMENT
on a vue plus haut qu'on pouvait définir la vitesse d'un bateau en fonction du pas et du nombre de tours minute
rappel
3.14 * 45 * 0.57735 = pas = 81.579 mm
en 1 tour l'avancée est de 81.579 mm =
l'hélice tourne à 500 tours minute
en 1 minute le bateau parcours donc 40789.5 mm soit 40.789 m
40.789 * 60 = 2447.34 m h soit 2.447 kmh en theorie
Pourquoi en théorie, parce que dans le calcul nous n'avons pas pris en compte la coque et sa capacité "à glisser" dans l'eau (ça se calcul notamment en utilisant le Nombre de FROUDE mais là j'avoue j'ai déconnecté )
grosso modo le coefficient de glissement pour une coque de vitesse est de 10 à 20 % et pour les coques à déplacement de 30 à 40 %
on part du principe que le glissement est égal à 35%
on arrive à 2.447 * (100 - 35 / 100 ) = V réelle
2.447 * ( 65 / 100 )
2.447 * 0.65 = 1.590 kmh
difficile à mesurer sur un plan d'eau aussi on peut faire
1.590 km = 1590 m
1590 / 60 = 26.5 mètre par minute et ça on peut le mesurer
voila la fin de ce petit post qui j'espère vous fera comprendre un peut mieux un des éléments les plus important dans la propulsion de nos petits joyaux
je me demande si des fabriquants réputés comme RABOETCH prennent en compte ce genre de calcul dans leurs fabrications
pour les vaporistes qui bien souvent fabriquent leurs hélices ça devrai les aider à affiner leurs calcul
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Dernières précisions
on parle parfois d'hélice verticale on devrait dire propulseur et n'a rien à voir avec
ces calculs
concernant les hélices à pas variables tous est dans le nom mais le pas reste constant du pied au bout de pale
les hélices navales évoluent dans un milieux incompressible
ce n'ai pas le cas des hélices aériennes qui sont dans dans un élément compressible
sources
- documents du net
- cours de trigo de l'ESAM de Bourges
et si vous voulez en savoir plus
l'helice / cours de manoeuvre 5 em année / ENSM
l'helice / revue le YACHTS
HELICES MARINES / Jean Marc Laurens
et une video bonus
NORMANDIE
_________________
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LE BON DIAMETTRE POUR LE PASSAGE DE LA GODILLE ( ENGOUJURE )
DANS LE TABLEAU ARRIERE C'EST LE DIAMETTRE D'UNE BOUTEILLE DE VIN
( 75 mm )
Bien le bonjour
Le chantier naval est fermé pour cause de déménagement mais pas le bureau d'étude
UN PEUT DE CALCUL
On va parler hélices élément essentiel dans la propulsion de nos petits bijoux : l'helice, pour simplifier, a pas fixe, c'est ce qui se monte le plus sur nos bateaux
Définition du pas de l'hélice : c'est la distance qu'elle parcours quand elle a fait un tour
si je trace le pas sur un cylindre et qu'ensuite je le découpe et mets à plat j'obtiens ceci
" />AB est égal à la circonference du rouleau ci qui donne AB = π d
d = le diametre du rouleau
je vous épargne le cours de trigo et la démonstration pour arriver à la formule
Pas = π * d * Tang (α)
α est l'angle formé par l'angle CAB
on peut donc calculer le pas de notre helice
on mesure un angle de 30° sur la pale
" />tangente 30° = 0.57735
diametre 45 mm
3.14 * 45 * 0.57735 = pas = 81.579 mm
en 1 tour l'avancée est de 81.579 mm
une application du pas
l'hélice tourne à 500 tours minute
en 1 minute le bateau parcours donc 40789.5 mm soit 40.789 m
40.789 * 60 = 2447.34 m h soit 2.447 kmh en theorie (en pratique ce sera moins on verra pourquoi plus loin)
ça parait simple et bien non
regardons une hélice on s'aperçoit que l'angle au pied de pale est plus important qu'en bout de pale (je ne parle pas du profil)
le pas est fonction d'un angle et d'un diametre
le diametre d'une helice on peut pas le modifier mais on peut modifier l'angle de pale
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prenons une helice de diametre 900 mm
en bout de pale le perimetre est de 3.14 * 900 = 2.826 m
en pied de pale le perimetre est de 3.14 * 300 = 0.942 m
l'angle de la pale est de 30 °
le pas en bout de pale est de 2.826 * 0.57735 = 1.631
le pas en pied de pale est de 0.942 * 0.57735 = 0.543
on constate qu'avec un angle de pale constant du pied au bout le pas n'est pas constant, le vissage dans l'eau ne se fait pas correctement
- la pale est souple elle se déforme et il y a perte de rendement
- la pale est rigide elle ne se déforme pas ça force et ça consomme plus d'energie
alors tous ceux qui fabriquent des helices en soudant 3 ou 4 pales plates sur un moyeu TOUS FAUX (et pourtant ça se vend)
rapporté à nos modèle c'est en electrique quelques millampere de consommation instantanée en plus et en vapeur du temps de navigation en moins et pour les deux une perte de vitesse
revenons à notre helice, il faut donc faire evoluer l'angle de pale de son pied vers son extremité pour garder un pas constant de 0.543
methode de calcul
2.826 * X = 0.543
X = 0.543 /2.826 = 0.192
la table des tangentes donne pour 0192 la valeur 11° (arrondi)
vous savez maintenant pourquoi l'angle d'attaque d'une pale d'hélice évolue et vous savez aussi calculer son pas
Avant de continuer
à partir de ces calculs on peut determiner beaucoup de chose sur les caractéristiques de propulsion d'un navire réel
- sa vitesse a un regime donné
- sa vitesse maximum
- sa puissance motrice
- sa consommation à un regime donné, electrique pour le nucléaire, mazout pour les autres
- son deplacement
- si on connait son tonnage mazout on sait combien de temps il peut rester en mer sans appro
Vous comprenez ainsi pourquoi les hélices de certains batiments de guerre son " CONFIDENTIEL DEFENSE"
LE NOMBRE DE PALES
Avec une seul pale telle que nous la connaisson ça fonctionne mais ça vibre beaucoup mais à ses débuts l'hélice était parfois constitutée
d'une seule pale en forme de tir bouchon
deux pour une hélice moderne c'est le minimum pour un parfait équilibre en rotation alors pourquoi plus de deux, simplement pour diminuer la charge par pale
VITESSE ET GLISSEMENT
on a vue plus haut qu'on pouvait définir la vitesse d'un bateau en fonction du pas et du nombre de tours minute
rappel
3.14 * 45 * 0.57735 = pas = 81.579 mm
en 1 tour l'avancée est de 81.579 mm =
l'hélice tourne à 500 tours minute
en 1 minute le bateau parcours donc 40789.5 mm soit 40.789 m
40.789 * 60 = 2447.34 m h soit 2.447 kmh en theorie
Pourquoi en théorie, parce que dans le calcul nous n'avons pas pris en compte la coque et sa capacité "à glisser" dans l'eau (ça se calcul notamment en utilisant le Nombre de FROUDE mais là j'avoue j'ai déconnecté )
grosso modo le coefficient de glissement pour une coque de vitesse est de 10 à 20 % et pour les coques à déplacement de 30 à 40 %
on part du principe que le glissement est égal à 35%
on arrive à 2.447 * (100 - 35 / 100 ) = V réelle
2.447 * ( 65 / 100 )
2.447 * 0.65 = 1.590 kmh
difficile à mesurer sur un plan d'eau aussi on peut faire
1.590 km = 1590 m
1590 / 60 = 26.5 mètre par minute et ça on peut le mesurer
voila la fin de ce petit post qui j'espère vous fera comprendre un peut mieux un des éléments les plus important dans la propulsion de nos petits joyaux
je me demande si des fabriquants réputés comme RABOETCH prennent en compte ce genre de calcul dans leurs fabrications
pour les vaporistes qui bien souvent fabriquent leurs hélices ça devrai les aider à affiner leurs calcul
" />Dernières précisions
on parle parfois d'hélice verticale on devrait dire propulseur et n'a rien à voir avec
ces calculs
concernant les hélices à pas variables tous est dans le nom mais le pas reste constant du pied au bout de pale
les hélices navales évoluent dans un milieux incompressible
ce n'ai pas le cas des hélices aériennes qui sont dans dans un élément compressible
sources
- documents du net
- cours de trigo de l'ESAM de Bourges
et si vous voulez en savoir plus
l'helice / cours de manoeuvre 5 em année / ENSM
l'helice / revue le YACHTS
HELICES MARINES / Jean Marc Laurens
et une video bonus
NORMANDIE
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LE BON DIAMETTRE POUR LE PASSAGE DE LA GODILLE ( ENGOUJURE )
DANS LE TABLEAU ARRIERE C'EST LE DIAMETTRE D'UNE BOUTEILLE DE VIN
( 75 mm )
