PROPULSION NAVALE
Un navire, comme tout corps se déplaçant dans un fluide, est soumis à une force qui s'oppose à son mouvement ; pour vaincre cette « résistance à l'avancement », il faut donc lui fournir une certaine énergie.
Cette énergie peut provenir de l'extérieur, du vent qui s'exerce sur les voiles (cf. voiliers) ou d'un autre véhicule remorqueur ou pousseur, mais elle est le plus souvent fournie par un moteur propre au navire. Le système propulsif comprend alors :
– en aval, le propulseur (hélice sauf exception) qui engendre une poussée s'opposant à la résistance ;
– en amont, un appareil moteur, ou un ensemble moteur, dont le rôle est de transformer une énergie fossile (ou exceptionnellement nucléaire) en énergie mécanique, après éventuellement un passage par une énergie électrique ;
– entre les deux, des éléments destinés à adapter et à transmettre à l'hélice la puissance mécanique ainsi produite.
Le propulseur
Hélice classique
L' hélice est le propulseur qui équipe la quasi-totalité des navires. On se reportera à l'article navires - Hydrodynamique navale pour ce qui concerne le principe de son fonctionnement, ses performances ou encore certains phénomènes (cavitation, vibrations) dont elle peut être le siège.
D'un point de vue pratique, une hélice est constituée d'un ensemble de pales, au nombre de trois à six en général, sortes d'ailes portantes d'envergure limitée et vrillées, qui sont montées sur un moyeu, lui-même entraîné en rotation par un arbre reliant l'hélice au système moteur. L'ensemble pales et moyeu constitue en général un corps solide unique coulé en alliage cuivreux (laiton, cuivre-manganèse, cuivre-aluminium, etc.), ou exceptionnellement en acier, et usiné.
Le choix du propulseur (ou des propulseurs) à installer sur un navire donné ne se fait pas dans l'absolu. Ce qu'il faut en principe, c'est réaliser le meilleur compromis entre les trois composants majeurs que sont la carène, le moteur et le propulseur. Mais, comme les caractéristiques principales de la carène sont à peu près fixées dès le début du projet, et celles du moteur ensuite, la nécessaire adaptation carène-moteur-propulseur revient en fait à essayer de trouver le propulseur qui conduit au meilleur rendement global, soit à vitesse donnée du navire, soit à nombre de tours donné du moteur, soit encore en respectant une valeur imposée pour un autre paramètre. De plus, ce choix doit respecter certaines contraintes géométriques (diamètre maximal possible, etc.), et tenir compte d'autres critères de qualité que le rendement, l'absence de cavitation ou de vibrations gênantes par exemple.
Dans le cas d'une hélice classique, l'architecte naval commence en général par choisir une hélice dans une famille donnée, chaque hélice de la famille étant caractérisée par un nombre de pales, une surface des pales rapportée à celle du disque de l'hélice, et un pas géométrique des pales rapporté au diamètre de l'hélice (le pas en question étant souvent celui de l'hélicoïde droit auquel on assimile la face arrière des pales).
Ce premier choix permet de dégrossir le problème. Il est souvent suivi d'essais sur modèle pour vérifier les caractéristiques effectives de fonctionnement de l'hélice, ou par un calcul numérique fondé sur la théorie, lui-même suivi d'essais sur modèle.
Hélice à pales orientables
La vitesse V d'un navire est, en première approximation, proportionnelle au nombre de tours N de son hélice : le point de fonctionnement de celle-ci, caractérisée par le rapport V/N (appelé « avance par tour », et égal, à un coefficient multiplicateur près, au « degré de progression » J = V/nD, nombre sans dimensions considéré en hydrodynamique navale, D étant le diamètre de l'hélice) est alors indépendant du nombre[...]
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Écrit par
- Serge BINDEL : ingénieur général de l'armement (génie maritime), expert agréé par la Cour de cassation, membre de l'Académie de marine
- Michel BONNOTTE : adjoint au chef de la section machines, Service technique des constructions et armes navales, Paris
- Jacques HARTWEG : ingénieur en chef de l'Armement
- Roger ROUDIL : ingénieur en chef de l'Armement
Classification
Média
Système de propulsion du
B. Boger/ Aker Yards France
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