Didacticiel conception hélice bateau (1)

Didacticiel conception hélice bateau (2)

Didacticiel conception hélice bateau (3)

Didacticiel conception hélice bateau (4)

Didacticiel conception hélice bateau (5)

Nous avons laissé la vitesse de rotation de coté lorsque nous avons définit le point de fonctionnement, il est temps de s' en occuper:

Nous pourrions tester des vitesses de rotation d'hélice en modifiant ce paramètre et en reconstruisant, jusqu'à trouver une vitesse offrant un bon rendement. Mais nous l'avons déjà fait et ces itérations risquent d’être longues et fastidieuses. Nous en profitons donc pour découvrir une nouvelle fonction Heliciel: L'optimisation de la vitesse de rotation en fonction du rendement optimum. Pour cela sélectionner l' onglet3:Optimiser.:

Cliquez sur "recherche de vitesse de rotation optimum pour hélice 2 pales ". Heliciel exécute la recherche de vitesse de rotation offrant le rendement cinétique maximum.(le rendement propulsif n'est pas une référence dans cette procédure car pour les hélices avec des vitesses de fluide proche de 0 le rendement propulsif ne serait pas significatif)

Ici nous obtenons un rendement cinétique de 0.86 a 200 tours/ minutes:

En fin de recherche de vitesse optimum il vous est demandé si vous désirez reconstruire votre hélice 3d . Cliquez "Oui" pour actualiser et reconstruire le modèle de l'hélice. Nous obtenons donc notre hélice reconstruite avec un nouveau vrillage adapté a sa vitesse de rotation offrant le rendement optimum:

Le rendement propulsif de notre hélice (poussée x vitesse)/( couple arbre X vitesse rotation), est de 0.861 c'est pas loin du maximum! C'est pas mal mais en observant de plus pres les résultats des performances:

• La poussé de notre hélice (force axiale) est de -29 newtons (le signe négatif indique que la force est opposée au sens du fluide)
• La puissance a l'arbre est de 51.32 w

Nous constatons que nous somme loin de notre cahier des charges basique:

• Vitesse croisière: 3 nœuds
• Force de poussée nécessaire:105 newtons
• Puissance disponible à l'arbre d'hélice :192 watts

Comment augmenter la poussée pour obtenir nos 105 Newtons? Nous allons profiter de cette question pour approfondir le problème de l' optimisation de l'hélice:

Plusieurs solutions s'offrent à nous pour augmenter la poussée :

• Augmenter la vitesse de rotation:

  simple, il suffit de modifier la vitesse jusqu'à obtention de la poussée recherchée. Essayons tout de suite: en augmentant la vitesse jusqu'à atteindre notre puissance disponible a l'arbre: après quelques essais de modification de vitesse et de reconstruction, nous obtenons un résultat de 206 watts pour 105 newtons de poussée à 460 t/mn avec un rendement de 0.78. On commence a s' approcher de notre cahier des charges .

 

• Augmenter la surface des pales: 2 méthodes nous permettent d' augmenter la surface de pales:
  • Augmenter le nombre de pale:
    • Avantage: Lorsque le diamètre ne doit pas être augmenté (cela est souvent le cas pour des bateaux qui doivent garder une navigabilité en eau peu profonde) , il est possible d' augmenter le nombre de pales pour augmenter la poussée.
    • Inconvénient: Le poids, la complexité et le prix de l'hélice se verra vite augmentée vitesse
  • Augmenter la largeur des pales:
    • Avantage: En augmentant la largeur des cordes des profils de pales nous augmentons la surface de portance des profils et le risque de cavitation diminue.
    • Inconvénient: Les pertes de bout de pales sont d' autant plus faible que les pales sont allongées, en augmentant la largeur des pales sans augmenter la longueur nous augmentons la proportion de pertes en bout de pale.
• Augmenter le nombre d'hélices:
  • nous pourrions ajouter une helice contra rotative:
    • Avantage: l'hélice avale peut redresser le flux tangentiel , le rendement global des 2 hélices couplées sera meilleur.
    • Inconvénient:plus complexe , et plus cher a réaliser
• Augmenter la performance des profils de pales:

  Une recherche des formes optimum de profils demande une analyse comparée des performances des différents profils a notre disposition. Cette solution nous plonge directement dans le cœur d' HELICIEL qui a été développé pour facilement trouver les meilleurs profils grâce a sa base de données...

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