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