Didacticiel conception helice bateau (1)

Didacticiel conception helice bateau (2)

Didacticiel conception helice bateau (3)

Didacticiel conception helice bateau (4)

Didacticiel conception helice bateau (5)

Nous allons voir dans cette série de 5 didacticiels, comment réaliser une hélice de bateau avec HELICIEL.

Au termes de ces 5 didacticiels, vous aurez acquis l' ensemble des connaissances de base nécessaires à la conception de l' ensemble des projets de conception d'hélices marines, mais aussi une maîtrise du logiciel et donc la capacité de créer des hélices aériennes, de ventilation, éoliennes, turbines...

Héliciel nous permet de réaliser notre hélice sur mesure, d'apres notre cahier des charges, en définissant la géométrie et en évaluant les performances. Un plan de pale constitué de ses profils avec leurs calages peut être édité. Un modèle 3D peut également être réalisé pour le prototypage.

La conceptions des hélices, fait appel à de multiples compétences et à des années d' expériences théoriques et pratiques, mais nous pourrons réaliser un projet en autonomie quel que soit notre niveau théorique et mathématique et ainsi faire nos premiers pas, ou approfondir nos compétences en réalisant une hélice au rendement honorable!

• Notre projet:

Une hélice destinée à la propulsion d'un bateau électrique. Nous avons pris ici pour exemple un bateau de promenade électrique de 5 mètres propulsé par un moteur alimenté par une source de 300 w. Cette faible puissance impose qualité et rendement à notre helice !

Les données à rassembler avant de débuter la réalisation de notre hélice sont:

• la poussée recherchée.
• la vitesse de croisière espérée
• la puissance disponible
• le diamètre maximum de notre hélice

La poussée a réaliser avec notre hélice devra correspondre à la résistance à l' avancement de notre bateau à la vitesse de croisière espérée.

Comment connaître la résistance à l' avancement (donc la poussée recherchée) de notre bateau a la vitesse de croisière?

• L' idéal est de faire un test en grandeur nature en remorquant la coque et en mesurant la force de remorquage suivant une série de vitesses évoluants jusqu'à la vitesse de croisière espérée.
• Des données de résistances A l' avancement de bateaux similaires pourrons être collectée sur le net ou dans la littérature navale.
• Des essais de mesures sur modèle réduits en bassin et une utilisation de la similitude de froude pourra être utilisée pour extrapoler aux grandeurs réelles.
• La résistance composée de la traînée de forme pourra être en partie extrapolée avec un logiciel comme mecaflux (méthode des doubles modèles: on prend une forme elipsoide avec la longueur et la largeur de notre coque et on estime que la traînée de forme de notre coque sera la moitié de celle d'une elipsoide complètement immergée)
• modeliser la coque avec HELICIEL

Nous avons décidé à ce stade d' avant projet, d' utiliser mecaflux (ce logiciel est disponible sur le site mecaflux.com)

Mecaflux est pratique car il donne aussi la puissance consommée par cette traînée.(sachant que nous disposons de 300 watts et que le rendement d'un moteur tourne autour des 0.8 plus le rendement de notre transmission (0.8) + le rendement espéré de notre hélice (0.8) ceci nous donne un rendement global de 0.8 * 0.8 * 0.8 =0.5. Nous pourrons donc appliquer une puissance au fluide de 0.5 * 300 = 150 watts utiles

En entrant une vitesse de croisière de 1 à 4 noeuds pour une elipsoide de 5 mètres par 1.5 mètres nous obtenons une série de résultats de traînées de forme que nous diviserons par deux:

1. noeud: => 23 Newtons / 2 =11.5 N (puissance traînée = 12 w / 2= 6 watts)
2. noeuds: => 93 Newtons / 2 =41.5 N (puissance traînée = 96 w / 2= 48 watts)
3. noeuds: => 210 Newtons / 2 =105 N (puissance traînée = 324 w / 2= 162 watts)
4. noeuds: => 374 Newtons / 2 =187 N (puissance traînée = 769 w / 2= 384 watts)

Nous voyons que la vitesse de croisi ère maxi avec une source de 300W et un rendement global de 0.5 pourra difficilement excéder les 3 noeuds.(on peut ranger les skis nautique, c'est pas pour aujourd'hui)

Notre puissance disponible de 300 watts est celle de la source d'énergie, en estimant le coefficient de rendement pour le moteur à 0.8 et celui de la transmission à 0.8 aussi, nous avons un rendement entre la source d'énergie et l'arbre d'hélice de 0.8X0.8 =0.64. Nous pouvons donc espérer une puissance a l'arbre de: 300 watts X 0.64 =192 watts maximum. Nous retiendrons donc ces données comme cahier des charges basique:

• Vitesse croisière: 3 noeuds soit 1.55 m/seconde
• Force de poussée nécessaire:105 newtons
• Puissance disponible à l'arbre d'hélice :192 watts

Nous allons maintenant ouvrir un modèle d' hélice propulsive eau (bateau) dans héliciel

Suite: Didacticiel conception d'une hélice de bateau (2)