Discussion:Hélice

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Le titre Thermodynamique de l'hélice conviendrait mieux ...Cardabela 29 décembre 2010 à 17:35 (CET)

La discussion a commencé en mars 2006 sur wikipedia : Discussion:Hélice
Cardabela (discussion) 8 mars 2016 à 18:27 (CET)


Impimez la page Hélice, avec pour avant propos cette page de discussion, suivies de l'application aux navires à déplacement Cardabela (discussion) 23 décembre 2016 à 18:01 (CET)

Remerciements postumes[modifier le wikicode]

Merci aux professeurs Alfred Kastler et René Lucas et à leurs assistants pour leur enseignement de la thermodynamique et la mécanique physique. Merci aussi aux professeurs R. Ouziaux et J. Perrier pour leur enseignement de la mécanique des fluides appliquée.

--Cardabela 15 décembre 2010 à 19:25 (CET)


Hélices avant le XXe siècle[modifier le wikicode]

GodfreyKneller-IsaacNewton-1689

Le calcul de l'hélice marine est décrit dans la page Hélice de Wikilivre d'un point de vue macroscopique. On interprète globalement ce qui entre dans l'hélice et ce qui en sort, sans se préoccuper de ce qui se passe entre les deux, à proximité de l'hélice, de ses pales.

Les calculs des hélices, pas et diamètres, que nous décrivons auraient pu être réalisés dès la fin du XIXe siècle car les mathématiques de la mécanique physique que nous utilisons ont été établis aux XVIIe et XVIIIe siècle par Isaac Newton.

Cardabela (discussion) 7 mars 2016 à 13:00 (CET)

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Hélices au XXe siècle[modifier le wikicode]

Oserons nous ?
Sommes nous prêts à voir les choses autrement ?

Au cours de ce siècle les physiciens et des philosophes ont complètement bouleversé les sciences et notre façon de penser. Au début du siècle l'humanité ne connaissait même pas les ondes radio, la radioactivité et les rayons X, on commençait à installer les générateurs électriques.

Aujourd'hui, oserons nous parler de l'espace-temps où la longueur de la quatrième dimension est le vecteur ; produit de la vitesse par le temps.
Morosi et Bidone seraient bien étonnés d'apprendre que la chute d'eau de leurs expériences était mue par cette quatrième dimension et non par une force mystérieuse telle que définie dans l'espace de Newton, de même pour la fameuse pomme de Newton qui suit un chemin semblable à la chute d'eau.
La terre tourne autour du soleil parce qu'elle va tout droit dans un espace courbe, comme une bille qui roule dans un entonnoir : il n'y a pas de forces mystérieuses générées par le centre de l'entonnoir, c'est la courbure des parois qui fait tourner la bille.[1]...

- La théorie d'attraction des masses[2] de Newton est la partie émergente compréhensible de l'espace-temps. Elle explique notre monde par la force d'attraction des masses, mais elle n'explique pas la déviation des photons, du flux lumineux, au voisinage des corps massiques. On cherche à relier les deux notions par de nouvelles théories telle la théorie des cordes aussi appelée théorie de la gravité quantique à boucle[3].
Cardabela (discussion) 28 mars 2017 à 11:10 (CEST)

Oserons nous faire part du mouvement brownien dans notre conception du fonctionnement de l'hélice propulsive ?

Oserons nous dire que le rendement et le recul, sont dus à une augmentation de l'entropie de l'Univers ?

- Les molécules d'eau qui traversent l'hélice sont dans un certain état vibratoire, en équilibre de collisions, très en amont de l'hélice; elles doivent retourner dans ce même état très en aval du flux. Il faut bien que cette énergie dispersée dans la mer ou la rivière se retrouve quelque part ... sous forme de chaleur ?
Cardabela (discussion) 10 mars 2016

Liens exernes[modifier le wikicode]

  1. Carlo Rovelli, Sept brèves leçons de physique, Odile Jacob (ISBN 978-2-7381-3312-0)
  2. https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_universelle_de_la_gravitation
  3. https://fr.wikipedia.org/wiki/Théorie_des_cordes



Retour d'expérience[modifier le wikicode]

Revenons les pieds sur terre.

Selon les retours d'expérience de la page de conclusions du wikilivre Hélices de navires à déplacement[1] : « Curieusement nous devons utiliser le même recul théorique dans deux expériences, une expérience avec un moteur de 50 chevaux et une autre avec un moteur de 75 chevaux, avec le même bateau, pour avoir des résultats cohérents avec les essais (recul = 0,27 ou 0,28)  »

Attention ; le recul défini ici s'entend lorsque le moteur est à sa puissance maximale pour une vitesse de bateau égale à la vitesse optimale de l'hélice.

Avec un moteur de 50 Ch 
Hélice 3 pales hélicoïdale 18x12
Moteur VETUS de 50 ch
Avec un moteur de 75 Ch 
Hélice 3 pales hélicoïdale 19x17
Moteur VOLVO de 75 ch
Tableau d'estimation des efforts pour le moteur VOLVO de 75 ch à 6,42 nd
Graphe d'estimation des efforts pour le moteur VOLVO de 75 ch à 6,42 nd

Dans les deux cas

  • Le rendement à la vitesse optimale d'hélice, par temps calme, se situe aux environs de 0,62; avec une perte d'énergie approximative d'un tiers de la puissance.
  • La consommation en carburant est à peu près la même pour la même vitesse de déplacement, avec des moteurs différents et des hélices différentes.

Cardabela (discussion) 10 mars 2016 à 19:25 (CET)

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Le recul de l'hélice marine[modifier le wikicode]

On perçoit le recul de l'hélice comme un foirage du pas de l'hélice par rapport au pas de construction. On lui donne une valeur, un coefficient de foirage.

Dans la réalité, l'eau se précipite vers le vide créé par l'hélice. Les molécules d'eau subissent une dépression et la température partielle de l'eau diminue dans son flux. Cette dépression peut même atteindre une valeur très faible et provoquer la cavitation. La température d'ébullition de l'eau peut atteindre 10°C à 0,01 bar [2]

Au refoulement la surpression devient bien plus importante que la pression atmosphérique et la température partielle de l'eau augmente dans son flux. Par exemple; à deux atmosphères la température partielle peut augmenter de 20°C alors qu'à l'aspiration, à 0,5 atmosphère, la température peut baisser de 20°C, par rapport à la température locale de l'eau.

Le passage dans l'hélice provoque un désordre moléculaire avec une perte d'entropie[3]. Au final :

La variation de vitesse du flux dans l’hélice provoque une perte d'entropie qui se traduit par ce que nous nommons le recul

L'évidence[modifier le wikicode]

À force de chercher l'invisible on ne voit plus l'évidence. Savoir enlève de la magie; savoir pourquoi le ciel est bleu, pourquoi les vagues tournent autour des caps, etc.; heureusement on peut se recaler et, à nouveau apprécier la magie que nous offre la nature.

  • L'air chauffe quand on le comprime, il faut tremper les bouteilles de plongée dans l'eau froide lorsqu'on les remplit d'air.
  • L'air est plus froid en altitude parce que la pression y est plus faible; à Saint Martin Vésubie, à 1000 m d'altitude, la température est 6°C plus faible qu'à Nice.
  • Les climatiseurs et réfrigérateurs pompent l'énergie à basse pression et évacuent la chaleur à la compression du fluide frigorigène. Le système fonctionne en circuit fermé.

Dans ces exemples que tout le monde connaît ce sont des molécules en plus ou en moins forte agitation qui transmettent de l'énergie.

Notes[modifier le wikicode]

On ne peut pas dire que le recul est dû au seul désordre provoqué par le choc mécanique des molécules d'eau à leur passage dans l'hélice; le flux principal de l'eau n'entre quasiment pas en contact avec l'hélice car il se forme une couche d'eau plaquée aux pales qui permet la propulsion même avec une hélice légèrement salie ... Pas trop tout de même. On peut le vérifier en statique par l'observation de la vitesse de rotation de l'hélice en charge maximale; par exemple 2300 tours par minute après carénage et 2100 tours pour une hélice méritant d'être nettoyée, alors qu'à 2200 tours l'hélice semble bien sale mais est encore efficace. On peut aussi le vérifier avec un dynamomètre[4] reliant le quai au cul du bateau.

Cardabela (discussion) 20 octobre 2016 à 07:53 (CEST)

Liens[modifier le wikicode]

  1. https://fr.wikibooks.org/wiki/Hélices_de_navires_à_déplacement/Conclusions#Retour_d'expérience
  2. http://www.leguideits.fr/guides-its/dossiers--fiches-techniques/dossiers--fiches-techniques-6/v2-relation-pression-temper.pdf
  3. https://fr.wikipedia.org/wiki/Entropie_(thermodynamique)#Énergie_et_entropie
  4. Dynamomètre pouvant mesurer les poids jusqu'à 1000 kg pour un moteur de 75 ch

Erratum page 15 de la version imprimable[modifier le wikicode]

Cet erratum concerne les livret imprimables suivants :

  • L'hélice marine et la thermodynamique
  • L'hélice marine Théorie et application

Cette correction doit être effectuées pour toutes les versions imprimées entre le 13 janvier et le 13 juin 2017.


Puissance fournie par l'hélice

Pour les versions antérieures au 13 janvier 2017 nous avions la formule suivante :

  • P = F Vp = M (V2 - V1) Vp

Courant janvier 2017 la transcription mathématique :

  • est erronée, mal transcrite.

Cette formule doit être remplacée par :


Cardabela (discussion) 19 juin 2017 à 17:02 (CEST)