Pratiques et Techniques de la Plaisance

Rubrique : Divers

__________________________________________________________________________________________________________________

Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? Version imprimable

Publié Mars 2013, (màj Mars 2013) par : Pil-Poil

Copyright : Les articles sont la propriété de leurs auteurs et ne peuvent pas être reproduits en partie ou totalité sans leur accord

S'identifier pour s'abonner par mail

Inscrit aux forum vous pourriez transmettre cette page à un ami plaisancier

Un sujet à controverse ancien et toujours d’actualité

Quand on demande à un plaisancier s’il faut laisser son hélice (non repliable) libre ou bloquée en navigation à la voile pour minimiser la traînée on obtient autant de réponses et d’arguments que d’interlocuteurs ! Beaucoup de comparaisons avec les hélices d’avion ou d’autogyre sans fondement car la question est bien différente dans l’air et dans l’eau.

On ne s’occupe pas ici des problèmes d’usure mécanique éventuels des inverseurs mécaniques ou hydrauliques, des bagues et presse étoupe, ni de la question des alternateurs d’arbre parfois montés sur l’arbre d’hélice.
 

Pourtant il existe quelques études sérieuses qui ne laissent pas de doute sur la traînée d’une hélice marine de plaisance

La controverse a peut-être commencé en 1972 avec un article de Nigel Warren ‘Propeller Drag’, Practical Boat Owner, V72, pp114-115, 1972. repris en partie par « Cruising World Publication - October 1979 » . Cet article montre que la traînée de l’hélice en rotation dépend fortement du frein appliqué à l’arbre d’hélice et de l’hélice. Il en conclu qu’en général l’hélice bloquée produit moins de traînée qu’une hélice libre.

Mais une autre étude universitaire en 2007 conduite en laboratoire dans un bassin de carène et publié dans une revue scientifique aboutit à la conclusion inverse .... l’hélice bloquée produit plus de traînée qu’une hélice libre. MacKenzie P M and Forrester M A, ‘Sailboat Propeller Drag’, Ocean Engineering, V35, pp28-40, 2007.   Cette étude semble sérieuse, voilà deux illustrations la concernant :

Les 3 hélices de 300 mm testées	Les mesures de traînée en fonction de la vitesse

• Une troisième étude (effectuée au fameux MIT !) a comparé une dizaine d’hélices pour la propulsion avant, arrière et pour la traînée. Elle peut s’acheter pour une dizaine d’euro dans le catalogue de l’INIST : http://cat.inist.fr/?aModele=affich...

• Enfin, les forums anglo-saxons regorgent de tests réels, de discussions intéressantes et argumentée . Les mots clé sont « sailboat, propeller, drag ». Deux exemples astucieux qui ne manquent pas de sel (en faveur de l’hélice libre) :
  • http://www.sailnet.com/forums/gear-...
  • http://www.youtube.com/watch?v=jI-U...

Une étude récente de Kenneth Maddock en 2009

Cette étude a été réalisée en bassin de carène de 70 mètres de longueur, sur des hélices classiquement montées sur les moteurs Volvo Penta Saildrive.   Un montage spécial a été réalisé et la traînée du support d’hélice a été mesurée et retranchée à la traînée totale mesurée. Elle teste des hélices à pales fixes ainsi que des hélices à pales repliables Bien que cela nous concerne peu, elle a également construit des modèles prédictifs de la traînée des hélices L’ensemble du protocole de mesure est fouillé et paraît très fiable.

• Ces figures montrent la traînée mesurée expérimentalement avec diverses hélices. On se souvient que 1 m/s vaut environ 2 kn, et que 1 N vaut environ 0.1 kg force.

La titre de l’étude	Hélice fixe bipale libre ou bloquée	Hélice fixe tripale libre ou bloquée

 

Hélice repliable bipale	Hélice repliable 3 pales	Kiwiprop

 

Comparaison de toutes les hélices libres A examiner avec attention !	Comparaison de toutes les hélices bloquées A examiner avec attention !	Surface exposée de chaque type d’hélice

 

Conclusion :

 

• Les études récentes pour les hélices fixe (= non repliables) et bien documentées montrent que pour des hélices « plaisance » habituelles la traînée est plus faible lorsque l’hélice est laissée en rotation libre
  • Le rapport de traînée bloqué versus libre est de 3 environ
  • Une tripale bloquée traîne 50% de plus que la bipale bloquée (cela semble intuitif, c’est le rapport des surfaces)
  • Une tripale libre traîne seulement 10% de plus qu’une bipale libre (c’est moins intuitif)

• Pour les hélices repliables les traînées sont évidemment beaucoup plus faibles.
  • Cependant il faut bien examiner les figures pour s’apercevoir que du point de vue traînée toutes les repliables ne se valent pas.
  • La plus mauvaise 3 pales repliables a une réduction de traînée de seulement 3 fois par rapport à la meilleure bipale fixe libre en rotation. Alors que l’écart atteint facilement 10 fois pour la meilleure repliable

Répondre à cet article
(pour répondre à un message en particulier, voir plus bas dans le fil)

25 Messages de forum

__________________________________________________________________________________________________________________

• Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? 27 mars 2013 11:16, par Basile

  Au pire donc, avec une 3 pales bloquée, à la vitesse lente de nos bateaux, on a 15 kg de frein. Est-ce beaucoup, ou négligeable, vu tous les autres freins qu’on traîne sous l’eau ?

  Ce serait intéressant de voir le ralentissement occasionné sur un bateau propulsé par la voile uniquement. (au moteur, ce dernier risque de compenser le frein traîné).

  Sous vent arrière modéré, à vitesse stabilisée, on pourrait larguer un sceau au bout d’un peson, voir déjà si on obtient approximativement les 15 kg ainsi, et voir le ralentissement causé. Sinon, chercher d’autres volumes à larguer. J’essaierai cet été.

  Si on perd 0.1 kn, avec une 3 pales même bloquée, bof, plus la peine de se rendre malade avec ces questions

  Répondre à ce message

  • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? 27 mars 2013 11:46, par Pil-Poil         Ce message répond à ...

    La perte de vitesse est à estimer en comparant la traînée à la force propulsive des voiles.

    Autrement dit, par vent fort (de mémoire 6B = 20 kg force par m² de voilure), l’hélice tripale de 300 mm représente 1m² de voilure en moins et sur 50 à 70 m² de voilure c’est peanuts.

    Et par vent faible, la traînée représentera un nombre important de m² de voilure !

    Répondre à ce message

• Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? 27 mars 2013 19:27, par Nicodefreja

  Article tombant pile poil au moment où je réfléchis à lâcher 2500 euros pour une hélice à mise en drapeau ........ Enfin, pas vraiment pile poil pour le compte en banque en fait !

  La première motivation est d’augmenter les performances de manœuvres en marche arrière, mais si en plus il y a d’autres cerises sur la gâteau ....

  Merci Robert

  Par contre, je ne comprends pas cette phrase :

  « La plus mauvaise 3 pales repliables a une réduction de traînée de seulement 3 fois par rapport à la meilleure bipale fixe libre en rotation. Alors que l’écart atteint facilement 10 fois pour la meilleure repliable »

  Pourquoi comparer une 3 pales repliables à une bipale fixe ? Je comprends si l’on s’en tient strictement sous l’aspect du rendement sous voile, mais au moteur, une tripale repliable aura certainement un meilleur rendement qu’une bipale fixe. De même sous voile, une bipale repliable bec de canard aura également un écart peut être même bien supérieur à 10 fois ?

  Répondre à ce message

  • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? 27 mars 2013 19:53, par Pil-Poil         Ce message répond à ...

    Ma phrase signifie que si on fait n’importe quoi sans grande réflexion (y en a qui font comme ça, même pour 3000 € !), alors on risque la déconvenue

    Par exemple, j’ai une bipale qui est parfaite pour mon bateau, bonne manoeuvrabilité avant et arrière, remonte au vent de face de 30-40kn si pas trop de clapot, utilisée depuis 25 ans dans diverses conditions. Comme le bateau a un voile d’étambot on peut stopper la bipale verticale, donc très peu de traînée additionnelle. Si, sans trop savoir comment et pourquoi, je la remplace par une tripale repliable d’un modèle mal choisi, je serai déçu par le gain de traînée .... et peut-être même déçu par le rendement.

    Pour un éventuel achat, je pense que ça vaut le coup de commander à l’INIST pour 15€ l’étude (citée dans l’article) de la dizaine de repliables testées en rendement avant, arrière et traînée.

    Répondre à ce message

    • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? 27 mars 2013 20:52, par Nicodefreja         Ce message répond à ...

      Oui, c’est évident, ça vaut le coup de lâcher quelques euros pour cette étude. Même si ma première motivation pour le changement d’hélice reste cette fichue marche arrière (y’a pas des études là dessus ?). Sans vouloir passer pour prétentieux, avec toutes les modifications qu’il a reçu, notre bateau marche déjà fort et fort bien sous voile.

      Tu as raison de rappeler qu’il ne faut pas prendre des chiffres bruts en tant que tels. Il existe une grande variété d’hélices sur le marché, qui permettent de placer le curseur en fonction des priorités que l’on recherche. Le tout est de garder conscience de ses propres priorités par rapport à l’existant, effectivement.

      Répondre à ce message

      • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? 27 mars 2013 22:03, par yoruk         Ce message répond à ...

        Animateur

        Même si ma première motivation pour le changement d’hélice reste cette fichue marche arrière (y’a pas des études là dessus ?)

        .
        Bonsoir
        Pour m’y être beaucoup entraîné, et pour y avoir beaucoup raté (raté… n’est pas tout à fait le mot auquel je pense), il y a un défaut très embêtant avec ces hélices à pas variable, vu sous l’angle d’aide à la marche arrière.
        Si effectivement la modification du pas donne plus de puissance en marche AR, le fait d’avoir à attendre que son inertie retombe pour redonner un éventuel coup de fouet en marche AV, limite énormément sa commodité de ce point de vue… Ses pignons sont fragiles…
        Michel

        Répondre à ce message

    • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? 28 mars 2013 16:35, par Basile         Ce message répond à ...

      Tu marches à combien avec ta bi-pales Robert ? J’entends par là confortablement des heures, donc sans vibration.

      C’est que je galère avec la mienne, des vibrations m’empêchant raisonnablement de faire 5 kn plusieurs heures, je me cantonne à 4 kn, voire 3.5 par clapot.

      la chaise a été changée (elle bougeait), l’arbre et les silent-bloc changés aussi, mais ça n’a rien changé. J’ai contrôlé et rectifié le balancement des silent blocs selon la méthode JP. Quand à l’hélice, à vue d’œil et quelque prises de mesure empiriques, rien de criant. Je me suis quand même décidé à la démonter, et j’ai constaté qu’elle était déséquilibrée de plusieurs centaines de grammes au bout d’une pale (C’est beau les bateaux d’occasion). Le type s’était pris un bout, et on s’était contenté de lui consolider la chaise et de lui changer l’arbre, sans vérifier l’hélice. On me la donc rectifiée.

      Premier essai, miracle, je peux pousser les gaz, mais quelques minutes plus tard, vibrations énormes.

      A marée basse, je constate que je me suis pris un paquet d’algues. Je n’ai pas eu l’occasion de refaire un essai. Mais pour être certain d’avoir fait le tour du problème, je vais faire rectifier les soupapes (il y en a une qui fuit un peu). Comme c’est un bi-cylindre, ça ne doit pas arranger l’équilibrage.

      J’espère après ça avoir enfin un voilier qui marche bien au moteur.

      Répondre à ce message

      • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? 28 mars 2013 17:24, par yvesD         Ce message répond à ...

        Animateur

        je vais faire rectifier les soupapes (il y en a une qui fuit un peu)

        Tu connais sans doute le truc pour identifier un cylindre éventuellement défectueux : tu dessers l’injecteur de chaque cylindre successivement, et dès que le régime chute d’au moins 100 tpm c’est que ce cylindre là est OK, dans le cas contraire c’est qu’il chutait déjà : KO. Surtout utile pour identifier un injecteur qui foire mais pour une compression ça doit le faire aussi
        Et bien sur si tu desserres tous les injecteurs, à l’hivernage par ex, ça te fais un superbe anti-vol, difficilement décelable

        Il y avait un autre truc, à base de reprise des gaz après une longue une montée ou descente et d’échappement qui fume alors, pour savoir si le défaut d’étanchéité des soupapes vient des sièges ou des queues. Pas facile à réaliser en mer mais sans doute une bonne âme connait-elle la version marine (PTP c’est comme le BHV, on trouve tout)

        Répondre à ce message

• Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? : en pratique 22 avril 2013 13:41, par yvesD

  Animateur

  Je reviens de 10 jours sur un lagoon 38 récent et équipé de deux hélices bipales sur Z-drive et yanmar 28CV (hélices curieusement placées en arrière du safran).
  Du coup j’ai fait le test.
  Vitesses lues au GPS, avec 17 Nd de vent apparent de travers (GV 1 ris) on passe de 6,5 Nd hélices libres à 7 Nd hélices bloquées, la manette de l’inverseur se comportant comme un véritable booster.
  Hallucinant, mais j’ai compris la leçon :à l’avenir je testerai (ce qui n’est en aucun cas une critique de l’article initial, passionnant)

  Serait-ce lié à l’interaction hélice-safran, ou plutôt à son absence ? en tout cas on se rapproche de l’homicide de moteur de DC7 par remplacement de l’huile de lubrification par du kérosène cher à Négofol : pas rideau mais bloquée.

  Répondre à ce message

  • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? : en pratique 22 avril 2013 14:21, par Pil-Poil         Ce message répond à ...

    Ton résultat expérimental ne m’étonne pas particulièrement.

    Car la traînée des traînées de l’hélice libre ou bloquée dépend de beaucoup de facteur :

    • la surface des pales par rapport à la surface du cercle exinscrit
    • le profil des pales
    • la friction de l’arbre d’hélice en mode débrayé
    • l’interaction avec les autres obstacles : p.ex. bipale qui se range verticale alignée avec le pied du sail drive ou de l’étambot
    • etc ...

    C’est bien pour cela qu’il y a tant d’avis contradictoire, chacun ne rapportant qu’un cas particulier dont les particularités sont inconnues ... sauf pour les mesures faites en laboratoire pour lesquelles on sait tout.

    En gros : l’hélice libre ne tourne pas en régime de flux laminaire le plus souvent. Elle crée donc une turbulence plus grande (en section efficace) que la surface des pales de l’hélice elle même. Les pales de l’hélice fixe créent également une turbulence différente dont a section efficace est également supérieure à celle des pales elles-mêmes.

    C’est cette traînée de turbulence qui sera soit plus favorable soit plus défavorable entre hélice fixe ou tournante.. Pour les avions à hélice, la traînée de la turbulence en rotation libre est (paraît-il ... ) toujours supérieure à la traînée de turbulence de l’hélice fixe, car la surface des pales est très petite par rapport à la surface du cercle exinscrit.

    Répondre à ce message

    • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? : en pratique 22 avril 2013 14:31, par Nevermind         Ce message répond à ...

      Hélice bloquée, comment démarrez-vous au dessus de deux nds ?

      Moi je démarre en marche arrière et passe immédiatement au point mort.
      Ce n’est pas idéal, mais ça fonctionne sans encombre.
      JP

      Répondre à ce message

      • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? : en pratique, inverseur semble bloqué 22 avril 2013 17:37, par yvesD         Ce message répond à ...

        Animateur

        Je ne me suis absolument pas posé ce problème.
        On passait au point mort (donc ça ralentissait d’un 1/2 Nd) et on démarrait, débrayé.
        Veux-tu dire qu’avec beaucoup d’erre on aurait du avoir des difficultés à débrayer ? pas constaté.

        En fait c’est l’inverse qui s’est produit : bateau et moteur arrêté on a essayé de passer en prise et on a eu occasionnellement des échecs. Consternation, puis souvenirs et réflexion à l’appui et plongeur plongé et hélice virée, on est arrivé à la conclusion que les dents des pignons ou crabots (car sur un Z-drive Yanmar, ça doit être un Hurth, à pignon droit, pas un Borg Warner épicycloidal) se présentaient mal et qu’un léger virage devait débloquer ça. Caramba, encore gagné, l’homme : 1, la machine : 0

        Sur le catana (Volvo + S-sdrive) je n’avais été confronté à cette impossibilité d’embrayer que lorsqu’à l’arrivé une aussière qui venait de se prendre dans l’hélice avait malencontreusement mais fort a propos calé le moteur, sans que l’équiper de manoeuvre ne me le signale.

        Ca ferait bien un sujet à part, les caprices des inverseurs, non ?

        Edit à postériori : Pallas (in Propulsion et diesel marin, ed AETA, 1997, page 96) précise : dans le cas d’un embrayage à disque (c’est le cas du volvo) le constructeur indique que le renversement doit s’opérer modérément vite et sans interruption. En effet, l’embrayage à disque multiples permet le renversement même aux vitesse maximales du moteur. En conséquence, les manœuvres de virement en cas de danger peuvent être effectuées même à la vitesse de rotation maximale

        Répondre à ce message

        • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? : en pratique, inverseur semble bloqué 23 avril 2013 07:35, par Nevermind         Ce message répond à ...

          Bonjour Yves ,
          Au dessus de 1nd5 à 2 nds , je ne peux pas remettre au point mort et ce sur les deux moteurs.
          Yanmar 3YM30 , arbre 25, hélice tripales D380 R280 rotation à droite.
          La pression est trop importante.
          jp

          Répondre à ce message

          • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? : en pratique, inverseur semble bloqué 23 avril 2013 10:34, par yvesD         Ce message répond à ...

            Animateur

            Merci de cette précision, tu as un arbre, j’avais un Z-drive.
            Oserais-je tenter une explication sous le regard vigilant des instruits : avec un arbre il faut laisser un poil de jeu longitudinal à l’arbre+hélice pour que l’inverseur puisse opérer faute de quoi l’inverseur parait bloqué. La pression dynamique de l’eau sur l’hélice interdit ce jeu
            Voilà, j’ai osé
            Mais peut-être ce jeu est-il axial plutôt que longitudinal, ce qui expliquerait mon neurone éduqué à « inverseur bloqué = bout dans l’hélice ».
            Heureusement qu’on a des instruits , the floor is yours, Sirs.

            Répondre à ce message

    • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? : en pratique 23 avril 2013 07:43, par Négofol         Ce message répond à ...

      Animateur

      Pour les avions à hélice, la différence essentielle est que l’hélice entraîne le moteur et doit passer les compressions : il n’y a pas d’embrayage.
      Exception : les turbines libres comme sur l’ATR, où il y a quand même un frein d’hélice (surtout utilisé pour empêcher l’hélice de tourner au parking sans lubrification des paliers).

      Répondre à ce message

    • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? : en pratique 12 septembre 2014 19:08, par yvesD         Ce message répond à ...

      Animateur

      Cet aspect de la trainé et de l’interaction hélice-safran (et autres) me trotte dans la tête depuis plus d’un an.
      Mon nauticat 33 est un fifty, fifty décrivant la répartition instantanée de la puissance, et non pas sa répartition dans le temps. C’est tout le temps 50% par les voiles et 50% par l’hélice.
      Du coup c’est pas trop silencieux, et je ne parle pas ici du léger sluuurp permanent autour de la pompe à injection.

      Les derniers essais, sous pilote automatique et à la voile mettent (sous certaines considération d’allure et de mer) en évidence des grandes instabilités de cap (disons plutôt incapacité de tenir le cap), instabilités qui disparaissent instantanément dès que j’ajoute le moteur, même au très grand ralenti, à 500 tpm (sous moteur seul ce 500 tpm permet de naviguer dans un port sans vent à près de 2 nds) ce qui augmente peu la vitesse totale par rapport à celle sous voile seule.

      Par contre doté d’un inverseur hydraulique (c’est la rotation de l’arbre moteur qui crée la pression d’huile qui permet d’embrayer l’hélice) je n’ai aucune possibilité de bloquer l’hélice sauf à ajouter un frein d’arbre. Ce que font certains propriétaires de Nauticat mouillés dans des rivières à fort courant.

      Je vais prochainement, si ça ne parait pas trop ballot ou dangereux, tenter ce coup du frein d’arbre bricolé (pince étau), histoire de voir l’incidence d’une hélice (22 pouce de diamètre, cf photo) bloquée sur la pelle du safran (tout de même sous-dimensionné)

      A votre avis ?

      

      Répondre à ce message

      • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? : en pratique 12 septembre 2014 19:27, par Négofol         Ce message répond à ...

        Animateur

        Je pense que le fait de laisser le moteur tourner lentement produit un effet de « soufflage » sur le safran (qui n’est pas très grand et loin de la coque, donc pas très efficace) qui augmente fortement son efficacité en accroissant la vitesse de l’écoulement local.

        L’essai de blocage de l’arbre est intéressant,mais la pince étau me parait peut-être un moyen un peu brutal qui risque de marquer l’arbre, vu le fort serrage nécessaire (le couple d’une hélice est très important). Suivant la configuration du tourteau on peut parfois glisser une barre entre les écrous et prenant appui sur la structure.
        Suivant le type d’inverseur, il existe parfois un système mécanique de blocage de l’embrayage de marche avant qui peut être utilisé en cas de panne hydraulique (voir notice).
        Par contre, le sillage de l’hélice bloquée va certainement réduire encore l’efficacité du safran...

        Répondre à ce message

        • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? : en pratique 12 septembre 2014 19:53, par yvesD         Ce message répond à ...

          Animateur

          le souflage, oui c’est effectivement comme ça que je me représente la chose

          Pince à marquer les arbres, oui, bien sur= que ça me chiffonne. Mais de là à installer un disque de frein sur l’arbre et un frein à disque, ce n’est pas envisageable tant que je n’aurai pas constaté expérimentalement l’éfficacité du frein.

          Autant l’accès à l’arbre en arrière du tourteau est un plaisir (puisard sous un plancher de la cabine arrière), autant le tourteau est bien caché sous des tas de planchettes encastrées dans le compartiment moteur, une vraie galère.

          La piste d’un blocage manuel existant, ah, ça motive à relire encore une fois la notice du Borg & Warner, Velvet drive AS3 71C 2.1 : 1. Malheureusement je n’y trouve pas trace d’un tel blocage (manuel dispo en pdf sur simple demande par MP, comme d’hab)

          Par contre, le sillage de l’hélice bloquée va certainement réduire encore l’efficacité du safran...

          C’est ça que je veut vérifier. Ca semble une évidence mais ... et si contre évidence

          Répondre à ce message

          • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? : en pratique 12 septembre 2014 20:25, par Négofol         Ce message répond à ...

            Animateur

            Si c’est un BW Velvet, pas d’espoir de blocage manuel qui existe sur les inverseurs classiques type Twin-Disc, mais pas sur ceux-là.
            Une autre solution est d’enrouler un bout sur l’arbre sur plusieurs tours (dans le sens idoine !) bien souqués, comme sur un winch, puis l’amarrer à la structure. Ça marche assez bien et ne risque pas de l’abimer.

            Répondre à ce message

• Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? 3 mai 2013 19:49, par tethanna

  Bonjour à tous,

  Article fort intéressant. Personnellement, je suis très content de ma maxprop bipale, surtout en marche AR. Je manque toutefois de recul ayant acheté le bateau (un First 35 1983) avec.
  Pour ce qui est du passage marche AR- marche AV, je mule pas, mais cela ne m’a jamais semblé handicapant...
  Par ailleurs, une question n’a pas été évoqué dans la discussion : il me semblait recommandé dans la plupart des cas de bloquer l’hélice si celle-ci est à pales fixes pour des raisons de chauffe de l’inverseur ?

  Concernant la perte de vitesse, j’ai cherché à savoir si elle est sensible, comme le laisserait à penser la différence de trainée entre, par exemple, une tripale fixe et une bipale repliable (près de 350N quand même...).
  Or, les résultats que je trouve, et que je soumets à votre sagacité (j’ai pu faire une carabistouille quelque part...), laissent à penser l’inverse : finalement la pure différence de vitesse ne justifierait pas à elle seule l’investissement...

  1- Si l’on part du principe que la force appliquée par le vent à une surface perpendiculaire est égale à F = 0.5 x r x S x Cx x V², où, si j’ai bien compris ce que j’ai lu sur le net r est un coeff fonction de la fluidité du liquide, avec 1 pour l’air, S la surface en m² de prise au vent, Cx le coefficient de pénétration avec 2.6 pour une surface perpendiculaire et V la vitesse du vent en m/s.
   D’une part, on retrouve bien ce que dit Robert, à la louche par 6B, on à 20Kg /m²
   Pour simplifier on va supposer que le voilier est vent de travers et que donc les voiles présentent une surface perpendiculaire au vent (réel) (ce qui est faux mais c’est pas grave !), soit 69.7m² max pour mon first 35.
  2- D’expérience (enfin, de mémoire surtout), par 15KTS de vent réel, j’avance à 6 KTS, et par 5KTS limite 2 KTS (en fait un peu moins). On va dire aussi que ça c’est les références « sans hélice » (mais bon, la maxprop ne génère pas de trainée c’est bien connu
  3- En partant du constat de Robert « La perte de vitesse est à estimer en comparant la traînée à la force propulsive des voiles » on va essayer de savoir « combien on perd de KTS on fonction du type d’hélice ? »

  A - Si j’ai 15 KTS de vent sur mes 69.7 m² de voile, j’exerce 5096.8N (= 0.5x1x2.6x69.7x7.5² d’après la formule du début). Soit 73.12 N/m², soit encore, dit autrement : « pour avancer à 6KTS, je »consomme« 849.5N/KTS » (=5096.8/6).
  1er résultat : rapporté à une bipale bloquée, qui traine 160N, on aurait une perte de 2.18m², soit 3.1% de surface de voile...pas beaucoup à priori, mais ça fait quoi en vitesse ??
  2eme résultat : si on considère que la trainée de l’hélice « retire » de la force propulsive, on peut retirer les 160N des 5096.8, soit 4936.8 N « effectifs ». Or, on a dit que dans les conditions données, il me fallait 849.5N/KTS. Par une règle de trois, on aurait donc 4936.8 N/ 849.5 = 5.8 KTS.
  Évidemment ce raisonnement est faux dans l’absolu, puisque le rapport de 849N/KTS n’est bien sûr pas constant (ie la fonction n’est pas linéaire, on le verra pour l’application à 5KTS de vent), mais c’est pas grave si on raisonne proche de « l’équilibre », c’est à dire autour de 6KTS..
  Bref, une bipale bloqueé ferait perdre 0.2 KTS avec 15 KTS de vent réel et 6KTS de vitesse de base.
  Par comparaison, si on refait les calculs avec la bipale repliable (courbe bleue la plus basse), on voit vite de le frein est totalement négligeable (5.99Kts vs 6...), on va donc considérer qu’elle n’a pas de trainée... on perd donc 0.2 KTS entre une bipale bloquée et une bipale repliable.

  Mais du coup, on peut se dire : oui effectivement, plus on avance vite, plus on a de la force propulsive dans les voiles, plus c’est négligeable... mais quid quand y’a peu de vent, c’est là où la trainée fait la différence...
  Ben... en refaisant les calculs on trouve 1.92 KTS vs 2 pour 5 KTS de vent, et là ou je suis surpris c’est que c’est même pas susceptible de retarder significativement le moment où l’on mettra le moteur (moi en tout cas en dessous de 2 KTS, ça m’agace et c’est trop lent pour la traine... enfin la ligne quoi, la pèche
  Les différents calculs que je trouve donnent : (dans tous les cas par rapport à une bipale repliable considérée avec une trainée nulle)

   bipale / 15 KTS de vent / 6 KTS de vitesse :
  bloquée : -0.2KTS = -3% de vitesse = -4.8MN/24H (cohérent avec la première approche qui raisonne en « surface de voile perdue »)
  libre : -0.1KTS = -1.6%= -2.3MN/24h

   bipale - 5 KTS de vent - 2 KTS de vitesse :
  bloquée = -0.08KTS = -4% = -1.9MN/24h
  libre = idem bloquée à un chouya près

   tripale 15KTS de vent :
  bloquée = -0.3KTS = -5% de vitesse = -7.2MN/24h
  libre = -0.1 KTS = -1.6% = -6.4MN/24h

   tripale, 5KTS de vent :
  bloquée = -0.15KTS = -7.2% = -3.6MN/24h
  libre = -0.05 KTS = -2.6% = -1.2MN/24h (inférieur à la bipale libre, car le point pour 1m/s de la tripale est bizarrement inférieur à celui de la bipale).

  En conclusion :
   En instantané, c’est pas énorme, après l’écart max est de 7.2 MN/24H (tripale bloquée, 15KTS)... de quoi rater l’apéro... plus sérieusement, on comprend bien qu’en compétition c’est pas jouable, mais en croisière, on peut se dire que c’est pas beaucoup, ... mais à l’inverse ça peut permettre d’arrivée avant la nuit tombée, ou avant le grain etc...Bref, au delà de la perte instantanée, c’est peut être le programme de nav qui peut faire la différence : navigation pépère et mouillage tous les soir, ou traversée de plusieurs jours non stop...
   il faudrait affiner avec des polaires et en modèle continu pour déterminer les écarts max, mais il semble que ce soit peanuts dans tous les cas...(ce qui correspond pas à ce que me disait l’ancien proprio de mon canote, mais bon...)
   j’ai tout basé sur un raisonnement « proche de l’équilibre » avec un ratio N/KTS, je ne sais pas trop si c’est pertinent... mais j’ai pas trouvé mieux pour trouver des KTS à la fin
   Effectivement je jetterai bien un oeil à cette étude ...

  J’espère que j’ai pas écrit de c... et que c’était clair.
  A+
  Eric

  Répondre à ce message

  • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? 3 mai 2013 21:11, par yvesD         Ce message répond à ...

    Animateur

    il me semblait recommandé dans la plupart des cas de bloquer l’hélice si celle-ci est à pales fixes pour des raisons de chauffe de l’inverseur

    Ce que j’ai lu est du style : si vous ne bloquez pas l’éhlice, pensez à faire tourner le moteur toutes les x heures (x de l’ordre de 10) afin de lubrifier les engrenages de l’inverseur.

    On peut la laisser bloquée en permanence, ou libre mais pas plus de dix heures

    Your mileage may vary

    Répondre à ce message

    • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? 3 mai 2013 21:36, par Négofol         Ce message répond à ...

      Animateur

      Ce n’est pas tant un problème de chauffe que de lubrification : la pompe à huile de l’inverseur (quand il y en a une) est entraînée par l’arbre d’entrée côté moteur : si l’arbre de sortie est entraîné et l’arbre d’entrée (=moteur) arrêté, il n’y a pas de lubrification, d’où risque d’endommagement des paliers et roulements. Ceci n’est bien sûr valable que pour des inverseurs à commande hydraulique.
      Il est certain que le moteur arrêté, il n’y a pas non plus de circulation d’eau dans l’échangeur de température, mais je doute que ceci amène à une forte élévation de température d’huile de l’inverseur. Par contre l’absence de débit d’eau brute supprime la lubrification du presse-étoupe et des bagues hydrolubes incluses dans le tube d’étambot, ce qui peut avoir des conséquences.

      Sur les « gros » sont prévues pour ce cas de marche hélices libres des pompes électriques auxiliaires de graissage appelées « pompe de sillage ».

      Répondre à ce message

      • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? 30 juillet 2013 12:37, par yvesD         Ce message répond à ...

        Animateur

        J’ai discuté récemment de ces propriétés avec le patron d’un superbe 21m de Etel (un successeur motorisé des dundee/dandy thonnier, 21 mètres de coque, 100 tonnes, baudoin surcompressé de 240 CV, construit aux Sables vers 1950, arawak est son nom).

        L’embrayage étant hydraulique il a une pompe de sillage (recommandation baudoin) pour lubrifier l’inverseur lorsqu’à la voile l’hélice tourne librement. Et hors de question de bloquer l’hélice, ça perd un noeud et surtout l’homme de barre n’arrive plus à maitriser le mustang, et c’est ça le point intéressant : l’hélice bloquée peut perturber l’écoulement au point de rendre le safran - déjà bien petit sur ces bateaux de pêche motorisés - peu opérant.

        C’est surtout un alternateur d’arbre qu’il envisage de monter pour bénéficier (frigo et peut être déssal car 800l pour 20 PAX c’est limite ) de cette formidable source d’énergie

        Répondre à ce message

        • Hélice libre ou bloquée : quelle traîne ? 31 juillet 2013 12:51, par Négofol         Ce message répond à ...

          Animateur

          A noter que la plupart des gros bateaux ont des lignes d’arbre lubrifiées à l’huile et sont donc insensibles au problème de non lubrification des presse-étoupe et bagues hydrolube...

          Répondre à ce message

  • Le sexe des anges ! 3 mai 2013 21:31, par Alien         Ce message répond à ...

    Avant la révolution, en 1964-65, j’ai découvert le sujet en lisant l’excellent livre de John Illingworth qui s’appelle « Offshore » en Français « Course Croisière » .
    Il y raconte comment il s’est livré à des essais dans une barque à rame, au milieu du Solent, avec un dynamomètre et différentes races d’hélice
    A vrai dire ses conclusions ne sont pas très formelles !
    Depuis, j’ai beaucoup lu, vu et testé.
    Ma seule doctrine actuellle : dans le manuel de mon moteur il est écrit qu’il faut bloquer l’arbre.
    Donc je le bloque.
    Dans l’espoir d’échapper à une nouvelle facture de mon concessionaire Volvo préféré
    L’inverseur en question s’appelle Volvo mais si on gratte la peinture, c’est Hurth-ZF-Mannesman- ... .
    Sinon, si on veut prendre le risque, il a autant de situations que de bateaux, hélices, lignes d’arbre et inverseurs.
    Le juge de paix sera le speedomètre.

    Il y a tellement de variables qu’il est facile d’invalider nombre d’études pseudo scientifiques.. .

    Répondre à ce message

Répondre à cet article