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 pourrions nous satisfaire de notre hélice car elle suffisamment proche de notre cahier des charge pour être acceptable, et son rendement de 0.79 est très honorable! Une simple édition des plans ou une exportation du modèle 3d nous permet de fabriquer notre prototype.

Mais pour aller plus loin dans la maîtrise de la conception, nous allons voir ici comment attribuer le meilleur profil possible a notre pale d'hélice et donc entrer dans l' analyse des profils.

Une pale d'hélice c'est une aile tournante. C'est la force de portance de notre aile tournante qui génère la poussée , et la force de traînée de notre aile tournante génère du couple résistant qu'il faudra fournir avec le moteur sur l'arbre d'hélice. Un bon profil génère beaucoup de portance et peu de traînée.(et ne doit pas caviter ..mais c'est une autre question que nous aborderons plus tard)

• La qualité d'un profil c'est donc sa finesse=portance/traînée ,

ou plus exactement

• Cz(coefficient de portance du profil 2d) / Cx(coefficient de traînée du profil 2d).

Les performances des profils évoluent suivant la vitesse. Pour que les données de profils soient utilisables pour des échelles et des fluides variables, les performances sont données d'apres le nombre de Reynolds. Un nombre de reynolds élevé signifie une vitesse élevée. Un profil performant a grande vitesse(grand nombre de Reynolds) le sera peut être moins a faible vitesse(faible nombre de Reynolds), il est donc important de rechercher la meilleur finesse au bon nombre de Reynolds.

 

Grahique d'évolution de la finesse et de la portance en fonction du nombre de Reynolds dans la base de données Heliciel:

Tous les éléments de pale ne travaillent pas avec autant d' efficacité, nous l' avons vu, un élément proche de l'axe fournira peu de portance car sa vitesse est faible, par contre un élément en bout de pale génerera beaucoup de portance, mais les pertes en bout d'aile diminuerons l' efficacité de cette portance.(sauf si la pale est équipée de winglets ou carénage diminuant les pertes) Pour ces raisons, en pratique, la zone de la pale qui fournit le plus de portance est située généralement autour de 0.75 fois le rayon de la pale. Nous avons donc tout intérêt de soigner cette zone de pale et de choisir le profil adapté pour la vitesse à 0.75 fois le rayon!

Dans ce didacticiel nous avons choisi une loi de profil constant. Ceci implique que la forme du profil sera la même tout le long de la pale. Nous devons donc choisir quelle sera la vitesse (le nombre de Reynolds) sur la quelle nous nous baserons pour choisir notre profil. Nous choisirons la vitesse de l' élément de pale le plus efficace:

Nous allons selectionner le profil qui nous offre la meilleur finesse au nombre de Reynolds de l' élément situé à 0.75 fois le rayon et l' appliquer a notre pale d'hélice. Pour afficher le nombre de Reynolds de l' élément générant le plus de poussée, utilisez le graphique des poussées pour voir quel élément génère le plus de poussée (remarquez qu'il se situe à environ 0.75 fois le rayon)

et sélectionnez l' élément 4 (qui procure le plus de poussée) en cliquant dessus dans le modèle 3D pour afficher les données des images de profils:

• Le nombre de Reynolds au niveau du profil de base est donné, ici: Reynolds= 245 619
• Nous en profitons pour relever la finesse du profil actuel (en haut a gauche de l' image du profil) Fin.max: 45.43

Nous chercherons donc un profil dont la finesse est supérieur à45.43 pour un nombre de Reynolds autour de200,000..

Choisir et appliquer le profils de meilleur finesse a notre pale d'hélice:

• Afficher la base de données de profils : (2 solutions rapides pour afficher la base de données)
  • 1: En cliquant sur la pale dans le modèle 3d, le profil de l' élément sélectionné s' affiche:

en cliquant du bouton gauche sur l' image des profils de l' élément la base de données de profils s' ouvre

• 2:Dans la barre d' outil montrant les applications en cours d'éxécution en bas du bureau Windows, la base de données est toujours prête a être consultée,



 

Dans l' onglet base données nous pouvons trier la liste des données en cliquant sur le nom de colonne, Reclassons en cliquant sur la tête de colonne "Re", et cherchons un profil plus fin dont le point de portance est le plus possible vers l'arriere. (Ce type de profil étale sa portance sur plus de surface et moins sujet à la cavitation)

Le profil naca64a410 offre une finesse de 78.5 et une courbe d' évolution plus stable. Nous le choisissons donc comme profil par défaut pour tous les éléments de notre pale : Pour cela, Il nous suffit de cliquer sur "Profil par défaut pour tous les éléments de pale"

et notre hélice est reconstruite avec le profil sélectionné:

Suite et fin : Didacticiel conception d'une hélice de bateau (5)