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Le calcul d'une hélice marine
Cette méthode de calcul a été
proposée
par Cyril Grandpierre.
On trouve sur
internet
des courbes permettant de faire des approximations. Je vous propose une
autre méthode que j'ai testé sur des bateaux de
pêche(ligneurs rapides) et qui donne des résultats
cohérents.
Pour
faire nos calculs nous devront connaître la vitesse maximale du
bateau
en noeuds= V. On utilise 90% de V.
La puissance sur l'arbre d'hélice en chevaux. Pour la
connaître
on utilise la puissance théorique du moteur de laquelle ont
déduit les pertes de rendement.
Il est admis qu'un réducteur absorbe 10% de la puissance. Un
Z-drive
fait perdre environ 15% de la puissance. Si le moteur a une puissance P
=30 CV, P pour le calcul sera égale suivant les cas à
30*90%
où 30*85%
Le nombre de tours par minutes de l'hélice que l'on calcule en
fonction du taux de réduction et du régime maximum du
moteur.
Par exemple un petit moteur de travail tournant à 2900 tours
équipé d'un réducteur 3/1 le calcul sera: Nt=
2900/3=966,66
trs/Mn
Si l'hélice est bien choisie le moteur doit pouvoir atteindre
son régime max et ne pas passer en sur-régime.
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La formule proposée ci-après est valables pour une
hélice tri-pales. Pour une bi-pales le diamètre sera
augmenté de 5% et il sera diminué de 5% pour une
quatre pales.
Hélice
tri-pales
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Calcul du
diamètre
de l'hélice
Cette
formule donne un diamètre en millimètre pour
connaître le
diamètre en pouces: D pouce= D/25,4
Calcul du pas de
l'hélice
Pas=2,48 . D . V0,928/P0,186/Nt0,374
Le résultat est en
millimètres, en pouces faire la même conversion que
ci-dessus.
Calcul du rendement
Ce calcul fait appel aux logarithmes décimaux,
sur les calculettes évoluées il faut taper log et non la
fonction LN.
Y=1,33.log( Pas/D) + 0,71
Cette équation va permettre de calculer
Rdmt= 0,350 + 0,561 Y + 0,018 Y2 - 0191 Y3 - 0,013 Y4
Un rendement acceptable se
situe entre 0,60 et 0,70 mais certaines hélices ont un rendement
supérieur à 70%. En régle générale
plus une hélice tourne vite moin son rendement est bon. La
conséquence sera une augmentation de la consommation de
carburant.
Une autre régle générale, plus une hélice
tourne lentement, plus son diamétre sera grand.
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Les hélices bec de canard
sont intéressantes sur un voilier car elles offrent une faible
traînée, mais elles sont peu performantes en faisant
machine arrière.
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La cavitation.
On va
calculer la vitesse de rotation à laquelle l'hélice
à des chances de
caviter. Le rapport Cav/Nt doit être supérieur à 1.
Cav/Nt = 51,77/ V0.22/ P0,155/ Nt0,31
Le résultat de vos
calculs ne correspondra pas forcément à une hélice
existante entre les hélices approchantes du
résultat, il faudra refaire un calcul de rendement et de
cavitation
pour déterminer le meilleur choix.
Ces formules et mes remarques ne sont pas valides pour les
hélices de surface.
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