Pratiques et Techniques en Plaisance  | Imprimer |  Fermer la fenêtre

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