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Propulsion maritime - Wikipédia

Propulsion maritime

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Couple de pagayeurs à Bassorah, Irak
Couple de pagayeurs à Bassorah, Irak
Moteur principal d'un pétrolier géant VLCC
Moteur principal d'un pétrolier géant VLCC

La propulsion maritime désigne l'ensemble des systèmes qui permettent aux navires et bateaux de se déplacer. Elle peut être effectuée à l'aide de voiles, par la force humaine (aviron) ou en utilisant un moteur entraînant un propulseur ; mais on trouve également des bateaux non propulsés, comptant sur un autre moyen pour se déplacer (remorquage, traction animale, dérive...).

Sommaire

[modifier] Objectifs

Un système de propulsion doit répondre à plusieurs objectifs :

  • Assurer une efficacité maximum, pour consommer le moins possible de carburant tout en fournissant une vitesse optimale.
  • Permettre une capacité d'opération sécuritaire dans des conditions diverses : vitesse de croisière, vitesse lente, mauvaises conditions météorologiques, à pleine charge ou sur ballast...
  • Permettre, dans certains cas, une bonne manœuvrabilité à basse vitesse en orientant le sens de déplacement, si le propulseur est fixe, c'est le gouvernail seul qui assure ce rôle et son efficacité dépend fortement de la vitesse de l'embarcation.
  • Sur certains navires, un poids minimum est recherché (par exemple pour de petites embarcations, ou sur un remorqueur). Pour d'autres, c'est un volume minimum (frégates, transporteurs de voitures...)

[modifier] Absence de propulsion

Halage par traction animale en Allemagne sur le canal Finow
Halage par traction animale en Allemagne sur le canal Finow

Un certain nombre de constructions flottantes ne disposent pas de système de propulsion autonome et ont besoin d'une intervention externe pour se déplacer. Le cas le plus simple est celui d'un radeau de survie constituée uniquement d'un flotteur ; il est fait pour rester immobile, ou en tout cas livrés aux courants, en attendant les secours. Les modèles plus évolués disposent parfois d'une petite voile. C'est aussi le cas pour certaines barges fluviales : elles étaient historiquement halés par des chevaux marchant le long des berges d'un canal, parfois par des personnes si le bateau est suffisamment léger. Le système du halage se retrouve dans les écluses des grands canaux comme le canal de Panamá, où des locomotives appelées « mules » tractent les navires.

Le halage a progressivement été remplacé par l'action d'un remorqueur à propulsion mécanique, pouvant être utilisé de différentes façons : le touage, traction par une chaîne métallique, au début du XXe siècle ; le remorquage, où le remorqueur tire la remorque avec un cordage de gros diamètre, et plus courant en haute mer ; le poussage, où le remorqueur pousse la barge par action directe, et réservé à la navigation fluviale.

L'avantage d'une barge non propulsée est de permettre une certaine flexibilité et rentabilité dans les opérations : pendant que la barge effectue les opérations de chargement et déchargement au port (ce qui prend du temps), le remorqueur peut être libéré pour un autre déplacement. Le système remorqueur et barge est encore utilisé sur les lacs et grands fleuves, et en haute mer pour amener les plate-formes pétrolières à leur lieu de fonctionnement. Certains navires sont également transformés en fin de vie en leur retirant leur appareil propulsif devenu obsolète, et en les convertissant en barges mobiles ou fixes ; c'est le cas notamment pour certains pétroliers qui servent d'unités de stockage flottantes.

[modifier] Propulsion humaine

[modifier] Principe

L'embarcation à droite est déplacée par une perche en présence de petits fonds, mais l'aviron sert aussi de godille en eaux libres.
L'embarcation à droite est déplacée par une perche en présence de petits fonds, mais l'aviron sert aussi de godille en eaux libres.

La propulsion humaine est probablement la première forme de propulsion utilisée sur un navire, comme sur la barque solaire de Chéops et son système d'aviron. De manière générale, ce type de propulsion consiste à actionner une rame formée d'un manche sur lequel la personne prend appui et d'une pelle qui se trouve dans l'eau ; la rame peut soit être reliée au bateau par une dame de nage ou une engoujure, soit tenir dans les mains de la personne. L'action effectuée consiste en un va-et-vient régulier, en alternant une phase de poussée pelle dans l'eau et une phase de retour hors de l'eau, ou entièrement dans l'eau pour la godille.

L'action de la pelle dans l'eau est de deux sortes : avec la godille, la pelle agit comme une hélice, avec un angle d'incidence important mais en maintenant un écoulement laminaire ; avec les autres méthodes, la pelle pousse l'eau directement vers l'arrière du bateau, le plus souvent avec un écoulement turbulent.

Une pagaie double pour kayak

[modifier] Applications

Plusieurs systèmes existent :

  • La godille qui consiste à actionner une rame à l'arrière du bateau, par des mouvements répétés de part et d'autre. La godille est utile pour une personne seule sur une petite embarcation.
  • La pagaie, où une rame est actionnée sur le côté du bateau. Elle est utilisée sur les canoës (où chaque pagayeur ne pagaie que d'un côté), sur les kayaks (où le rameur pagaie des deux côtés alternativement), et en secours sur certains dériveurs.
  • La nage où les rameurs, assis et faisant face à l'arrière de l'embarcation, actionnent l'aviron, articulé sur un pivot, par traction ; on le trouve sur les bateaux du même nom. Ce système fut le plus utilisé de façon historique, conjointement à la voile, en particulier pour la guerre navale. Les galères naviguant en croisière grâce à leur voilure, utilisaient au combat la force combinée de plusieurs rangs de rameurs, répartis des deux cotés sur plusieurs étages, ce qui permettait d'atteindre des vitesses et une maniabilité nécessaires aux manœuvres d'éperonnage, et de s'affranchir de la dépendance au vent quand la situation tactique l'exigeait.
  • La vogue où le ou les rameurs, debout et faisant face à l'avant de l'embarcation, actionnent l'aviron, également articulé sur un pivot, par poussée. Ce système est principalement utilisé autour de la Méditerranée sur des bateaux de relativement petite taille.
  • Le pédalo où une roue à aubes miniature, ou une hélice, est actionnée par les passagers grâce à un pédalier, comme sur une bicyclette. Ce système est réservé à de petites embarcations de bord de plage.

[modifier] Propulsion vélique

La propulsion vélique consiste à utiliser la force du vent pour propulser un voilier, le plus souvent grâce à des voiles. Les nombreuses combinaisons de formes et de dispositions de voiles ont donné naissance à une grande variété de gréements, mais aussi à des formes de coques spécialement étudiées pour ce type de propulsion.

[modifier] Principe

Voir l’article Voile (navire).
Voilier de plaisance moderne : vue à travers le foc.
Voilier de plaisance moderne : vue à travers le foc.

De même que la pelle d'une rame, une voile peut fonctionner de deux façons : la voile peut être placée à peu près perpendiculairement au vent, qui la « pousse » et fait ainsi avancer le bateau. Dans ce cas, l'écoulement est turbulent et le rendement est faible : c'est le système utilisé sur les grands voiliers à voiles carrées, qui devaient déployer une grande surface de toile pour avancer. L'autre façon est d'orienter la voile de manière à ce qu'elle ait un angle d'incidence modéré avec le vent (moins de 30°) ; dans ce cas, le vent agit sur la voile comme sur une aile d'avion en écoulement laminaire en créant une différence de pression qui « tire » la voile et donc le bateau.

Dans ce cas, la force exercée par la voile n'est pas nécessairement dans l'axe du bateau, en particulier si celui-ci remonte au vent. La composante transversale de la force vélique crée à la fois une dérive (déplacement sur le côté) et une gîte (inclinaison transversale), qui doivent être compensées par une quille, un lest ou d'autres systèmes similaires.

Afin de manipuler la voile, il y a besoin au minimum d'un lien solide avec le bateau (en général d'un mât), d'un moyen de l'orienter et de l'établir (par différents cordages). Selon la complexité de la voile, il peut y avoir besoin d'espars supplémentaires, comme le tangon pour un spinnaker. Les différentes formes de voiles et la façon de les disposer sur un bateau permet de caractériser les gréements.

[modifier] Gréements

Voir l’article Gréement.
Détail du gréement d'un grand voilier à Amsterdam.
Détail du gréement d'un grand voilier à Amsterdam.

Deux types de gréements, opposés par leur origine géographique, ont fini par se combiner pour obtenir la voilure idéale en terme d'efficacité et de souplesse : le type dit latin, et son dérivé aurique, où la voile est au repos alignée dans l'axe du bateau est originaire des contrées méditerranéennes, adapté aux changements d'allures et à celles proches du vent, nécessaire dans ces mers resserrées. Le type dit carré est originaire des pays nordiques et océaniques, où la voile est perpendiculaire à l'axe du navire, plus adapté aux grandes distances avec un vent sur l'arrière.

Si les premiers voiliers ne comportaient qu'une seule voile, la combinaison de plusieurs voiles en les répartissant en hauteur et en longueur permet d'améliorer la manœuvrabilité du bateau et d'adapter la voilure aux conditions de navigation. La combinaison de différentes formes de voiles sur un seul bateau survient avec les caraques ; les vaisseaux construits par la suite montrent une grande inventivité dans les gréements. Actuellement, les gréements se sont à nouveau simplifiés et n'intègrent plus que deux ou trois voiles, souvent en matériaux synthétiques.

Les voiles, du fait de leur caractère très économique, étaient utilisées sur la plupart des navires même après l'arrivée de la vapeur, jusqu'à la fin du XIXe siècle, où la navigation à voile atteignit son apogée technique. Par la suite, le besoin de vitesse entraîna sa disparition pour le commerce et la guerre. De nos jours, les voiles restent utilisées sur les petits voiliers et sur certains yachts de luxe, pour la navigation de plaisance (loisir) ou sportive.

[modifier] Systèmes modernes

Un système expérimental est la turbovoile, où un mât rotatif utilise l'effet Magnus pour créer une portance, à la manière d'une voile. Si certains projets ont intégré ce concept comme l'Alcyone, il n'a pas connu d'application commerciale, malgré un bon rendement, en raison de la complexité de la machinerie requise et de sa fragilité, nécessitant une coque spécialement conçue.

Un cerf-volant de traction est actuellement en mise au point par une firme allemande, pour un navire cargo, afin de permettre des économies de combustible allant jusqu'à 30% en moyenne. Les essais réels devraient avoir lieu en septembre 2006 sur le Beluga Negotiation (100 mètres de long), la surface du cerf-volant sera de 160 m² pour commencer.

[modifier] Propulsion mécanique

La propulsion mécanique consiste à actionner un propulseur grâce à un moteur mécanique. Ce système était introduit au début du XIXe siècle avec la machine à vapeur actionnant une roue à aubes, l'énergie étant fournie par la combustion du charbon. Les premiers travaux et applications pratiques, furent réalisés par l'américain Robert Fulton dès 1803. Depuis, d'autres systèmes, plus efficaces, ont été créés.

Dans toute propulsion mécanique, on peut distinguer trois fonctions principales, à savoir la production d'énergie assurée par un moteur ; le propulseur qui transmet l'énergie à l'eau et permet d'avancer ; et la transmission d'énergie entre le moteur et le propulseur.

[modifier] Production d'énergie : le moteur

Le moteur est chargé de transformer le combustible en énergie mécanique et / ou électrique. Les deux principales catégories sont les moteurs à combustion externe (chaudières et machines ou turbines à vapeur) et ceux à combustion interne (moteurs Diesel, moteurs à essence et turbines à gaz).

[modifier] Combustion externe : la vapeur

Voir les articles Machine à vapeur et Turbine.
Schéma de la machine à vapeur du Deutschland ; les traits horizontaux représentent les ponts et donnent une idée de la taille de l'ensemble.
Schéma de la machine à vapeur du Deutschland ; les traits horizontaux représentent les ponts et donnent une idée de la taille de l'ensemble.

Ce système fut le premier historiquement. Il se caractérise par sa division en deux parties : la chaudière produit de l'énergie en chauffant de l'eau en vapeur grâce au combustible ; le moteur transforme cette énergie calorique en travail mécanique.

Les chaudières sont constituées d'un corps étanche, parcouru par des tubes de chauffe où circule le liquide à chauffer, qui entoure un foyer où a lieu la combustion. Les premiers modèles créés sont assez simples du fait des limitations de la métallurgie de l'époque, les tubes de chauffe sont en cuivre et les pressions internes très faibles. L'utilisation de l'acier permettra par la suite d'augmenter très fortement le rendement en augmentant les pressions en jeu et récupérant la plus grande partie de l'énergie crée, par des techniques très raffinées. À la fin du XIXe siècle, le charbon commence à céder la place au mazout en tant que combustible, ce qui permet de diminuer la main d'œuvre nécessaire au fonctionnemen, en supprimant les hordes de chauffeurs qui alimentaient les chaudières à la pelle et de simplifier le stockage du combustible, maintenant liquide. L'apogée de cette technologie intervient dans les années 1920. Après la Seconde Guerre mondiale, elles furent définitivement supplantées du fait de leur rendement inférieur, mais leur fonction de production de vapeur se retrouva alors dans les réacteurs nucléaires qui présentent l'avantage d'utiliser un carburant quasiment inépuisable ; voir l'article Énergie nucléaire.

Chaudières du HMS Warrior
Chaudières du HMS Warrior
Chaudière du HMS Warrior
Chaudière du HMS Warrior

Le moteur peut être une machine à vapeur ou une turbine à vapeur. Avec une machine à vapeur, la détente de la vapeur est utilisée dans des cylindres, en poussant un piston ; ce mouvement rectiligne était alors transformé en une rotation par l'intermédiare d'une bielle , qui agissait sur un arbre. La métallurgie progressant et la pression des vapeurs produites augmentant, on fit passer alors la vapeur par plusieurs détentes, dans plusieurs cylindres successifs, donnant naissance aux machines à double, puis triple expansion.

Rotor d'une turbine Parsons, provenant du destroyer polonais ORP Wicher II
Rotor d'une turbine Parsons, provenant du destroyer polonais ORP Wicher II

À l'aube du XXe siècle émergea la turbine qui permit une utilisation plus souple et efficace de la vapeur, en ayant l'avantage de créer directement un mouvement circulaire, supprimant beaucoup de pertes par frottement mécanique et permettant d'atteindre plus facilement des vitesse de rotation supérieures. Les premiers travaux furent réalisés par le britannique Charles Algernon Parsons et déboucha sur le navire expérimental Turbinia, qui atteignit 34 nœuds en 1897. Comme la machine à vapeur, on perfectionna de façon très poussée l'utilisation maximale de la vapeur par l'utilisation de groupe de turbines, travaillant dans des gammes de pressions décroissantes et entraînant le même arbre. L'usage des turbines finit par remplacer totalement les machines à vapeur à piston, entre les deux guerres mondiales.

Les systèmes à combustion externe permettent d'atteindre de grandes puissances (70 MW) avec des carburants de basse qualité, mais avec une grande consommation (380 kg/MWh) et une faible efficacité thermique. Ils sont aussi très longs à mettre en route (4 h) et demandent beaucoup d'espace. Ils sont encore typiquement utilisés pour des applications spécialisées : sur les bâtiments militaires en utilisant l'énergie nucléaire pour une meilleure autonomie, et sur les transporteurs de gaz liquéfié où il est possible de réutiliser le gaz des soutes.

[modifier] Combustion interne : le moteur à explosion

Voir les articles Moteur Diesel et Turbine à gaz.
Un moteur Diesel en train d'être installé sur le USCGC Bertholf.
Un moteur Diesel en train d'être installé sur le USCGC Bertholf.

Issu des travaux de François Isaac de Rivaz, puis de Rudolf Diesel, le moteur à explosion finit par atteindre des puissances acceptables pour son utilisation navale, après la Première Guerre mondiale. Sauf pour les plus petits bateaux, ils sont de type Diesel. Ils permettent des rendements importants, et par là une consommation moindre, mais nécessitent des carburants moins grossiers, faisant appel au raffinage des produits pétroliers. On distingue:

  • Le moteur diesel deux-temps : C'est l'application la plus courante sur les navires marchands à partir de 100m de long. Ces moteurs peuvent fournir une grande puissance (80MW), ont la meilleure efficacité et tournent entre 80 et 180 rotations par minute, permettant un entrainement direct du propulseur. Ils peuvent aussi utiliser des carburants de basse qualité, et consomment relativement peu (170kg/MWh). En revanche, ils occupent une place importante (celle d'une petite maison), leur rapport poids/puissance est approximativement de 30 à 45 Kg/kW et nécessitent un long temps de démarrage (2h).
  • Le moteur diesel quatre-temps : Il tourne à vitesse intermédiaire (400-800rpm) ou élevée (1000rpm) et nécessite donc un réducteur. Il offre une plus grande flexibilité mais est moins efficace qu'un moteur deux-temps et consomme plus (220kg/MWh). Sa taille plus petite permet l'implantation de plusieurs moteurs, utile pour assurer une certaine redondance et mieux gérer les pannes. Ces moteurs sont aussi utilisés pour la génération d'électricité sur la plupart des navires (groupe électrogène). La puissance maximale par moteur est de l'ordre de 28MW. Le rapport poids/puissance d'un diesel semi-rapide est de 12 à 18 kg/kW, et de 2,5 à 4 kg/kW pour un diesel rapide.
Turbine à gaz.
Turbine à gaz.

Après la Seconde Guerre mondiale, les turbines à gaz issues des travaux en aviation sur les réacteurs s'ajoutèrent à la liste. Il s'agit en général de turbines d'aéronautique "marinisées" (ajout d'une arbre et résistance à la corrosion). Elles peuvent procurer une grande puissance (jusqu'à 43MW) pour une faible masse (rapport poids/puissance d'approximativement 1,2 à 4 kg/kW) et permettent aussi des temps de démarrage extrêmement courts, de l'ordre de deux minutes, d'où leur application fréquente sur les navires militaires pour des accélération rapides. En revanche, elles consomment plus (250 à 300kg/MWh), exigent un carburant de très bonne qualité et restent très coûteuses.

[modifier] Transmission d'énergie

L'énergie mécanique étant créée, il reste encore à la transmettre aux propulseurs. Historiquement, la méthode la plus simple était utilisée, l'arbre moteur entraînant directement l'arbre d'hélice ou de roue. Cependant plusieurs besoins ont entraîné une complexité sur cette étape.

[modifier] Réduction mécanique

Les moteurs peuvent fournir des vitesses de rotation trop grandes pour un fonctionnement optimal du propulseur, il est alors nécessaire de réduire mécaniquement, celles-ci grâce à un jeu d'engrenages, où le rapport entre le nombre de dents détermine la différence de vitesse des deux arbres. De façon plus évoluée une boîte de vitesse peut-être utilisée pour réduire la vitesse de rotation de l'hélice, et pour contrôler plus finement les changements de vitesse. Cela permet aussi à plusieurs moteurs d'entraîner un seul arbre, ou inversement, autorisant alors de mixer différents types de moteurs pour utiliser aux mieux leurs avantages.

Par exemple, les turbines à gaz sont en général intégrées avec des moteurs diesel suivant différentes combinaisons :

  • CODAG, pour COmbined Diesel And Gas (Combinaison Diesel et gaz) : La vitesse de croisière est assurée par les moteurs diesels, plus économiques, tandis que des turbines à gaz permettent d'obtenir une puissance additionnelle pour les accélérations : utilisé sur les navires de guerre.
  • COGOG, pour COmbined Gas Or Gas (Combinaison Gaz ou Gaz) : la vitesse de croisière est assurée par des turbines à gaz de grande puissance ; en cas de sprint, c'est une autre turbine qui est utilisée à la place.
  • Il existe sur le même modèle des configurations CODOG ou COGAG, plus rares cependant.

[modifier] Transmission électrique

Dans ce cas, les moteurs agissent comme générateurs d'électricité, et les arbres d'hélice sont entraînés par des moteurs électriques. Cette configuration permet de placer les moteurs diesel à d'autres endroits du navire (par exemple pour minimiser le bruit, équilibrer le navire, mieux protéger la machine, etc. ) ; les moteurs électriques supportent mieux les variations brusques de vitesse, comme sur les brise-glaces. Le moteur électrique peut également être déporté dans un pod.

La propulsion électrique permet aussi, grâce à l'emploi d'accumulateurs, d'utiliser la puissance de façon différée, comme c'est le cas sur les sous-marins à propulsion diesel-électrique, la propulsion électrique étant utilisée en plongée quand les diesels ne peuvent fonctionner sans apport d'oxygène.

Article détaillé : Propulsion électrique des navires.

[modifier] Propulseur

Le propulseur s'appuie sur l'eau et créé ainsi une poussée qui permet au navire d'avancer.

[modifier] La roue à aubes

Les roues à aubes à l'arrière du Murray Princess à Mannum
Les roues à aubes à l'arrière du Murray Princess à Mannum

La roue à aubes est le premier système à avoir été historiquement employé, mais sa faible efficacité a entraîné son remplacement par les systèmes à hélice. Les systèmes actuellement employés sont :

[modifier] L'hélice et ses variantes

L'hélice est actuellement le propulseur le plus employé. Dans sa forme la plus simple et la plus courante, on trouve l’hélice à pas fixe : elle tourne autour d'un axe horizontal et est placée en général à l'arrière du navire. Ses pales créent une poussée et font avancer le navire. Ces hélices peuvent posséder 3 pales (petites embarcations), 4 pales (la plupart des navires de commerce) ou jusqu'à 7 ou 8 pales (sous-marins militaires). Si le pas peut être ajusté, on parle d’hélice à pas variable, où le pas, c'est-à-dire l'inclinaison des pales peut être ajusté afin d'assurer une efficacité optimale pour plusieurs vitesses et éviter les renversements de marche du moteur, le pas de l'hélice réglant la marche avant et la marche arrière. Ce système, qui présente l'inconvénient d'être assez complexe (et donc plus cher) est utilisé sur les remorqueurs et les chalutiers pour améliorer leurs performances en traction, et également sur des cargos.

Il est possible d'adjoindre une tuyère à l'hélice ; dans la plupart des cas, la tuyère est utilisée pour accélérer le flux d'eau et donc améliorer la traction (sur les remorqueurs et chalutiers). Sur certains sous-marins militaires, la tuyère décélère le flux, ce qui retarde l'apparition de la cavitation et son bruit associé. On parle de tuyère de Kort (Kort nozzle) lorsque cette tuyère est orientable et permet de diriger le flux d'eau.

Plusieurs hélices peuvent être présentes : il peut y avoir des hélices jumelles, quand deux hélices sont placées de part et d'autre, à l'arrière du navire. Ce système améliore la manœuvrabilité et la flexibilité du navire. D'autres configurations à trois ou quatre hélices sont possibles, notamment sur les grands navires militaires (porte-avions et croiseurs) et les navires de croisière. Quand les hélices sont placées l'une derrière l'autre, on parle d’hélices à contre-rotation, qui tournent dans le sens opposé. Ainsi, l'hélice arrière ré-utilise l'énergie de rotation induite par l'hélice avant. Les torpilles utilisent souvent cette configuration.

L'hélice peut être montée sur des supports externes : avec les Z-drive, l'hélice est montée sous la coque du navire et peut être orientée sur 360°, d'où son emploi fréquent sur les remorqueurs pour la manœuvrabilité ainsi procurée ; ' les pods' sont des boîtiers externes abritant un moteur électrique qui entraîne l'hélice. Ce système permet, outre une orientation sur 360°, une meilleure efficacité grâce à la réduction de l'arbre d'hélice, et la possibilité de placer l'hélice à l'avant du pod pour agir dans de meilleures conditions.

Enfin, les propulseurs transversaux sont des hélices agissant dans le sens transversal pour assister et faciliter les manœuvres des navires surtout dans la navigation fluviale et dans les approches portuaires. Ils peuvent être entrainés par moteur Diesel, par un système hydraulique ou par un système électrique.

[modifier] Le Propulseur Voith-Schneider

système de pales verticales sous la coque (Voith-Schneider)
système de pales verticales sous la coque (Voith-Schneider)

Il tourne selon un axe vertical, les pales agissant comme des foils ; La capacité d'ajuster très rapidement la direction du flux d'eau rend ce système particulièrement intéressant pour les remorqueurs, mais sa complexité l'handicape au bénéfice des Z-drive.

[modifier] Les hydrojets

Ils pompent l'eau sous le navire et l'expulsent à très haute vitesse derrière le navire, au-dessus ou au-dessous de l'eau. La direction du jet peut être facilement contrôlée remplaçant ainsi le gouvernail. Ce système a un très bon rendement à haute vitesse et est employé sur les yachts rapides, les ferrys à grande vitesse (NGV), les hydroptères à vocation militaire ainsi que sur les scooters de mer ou (jetski).

[modifier] Systèmes expérimentaux

La propulsion magnétohydrodynamique est basée sur la force de Laplace : si on fait passer un courant électrique dans un corps soumis à un champ magnétique, alors ce corps est soumis à une force. Or l'eau de mer est conductrice. En théorie, il suffit donc de mettre un (gros) aimant dans un navire, puis de faire circuler un courant électrique dans l'eau soumise au champ magnétique créé, pour mettre l'eau en mouvement par rapport au navire, c'est-à-dire (symétriquement), pour mettre le navire en mouvement par rapport à l'eau. Ceci sans pièces mobiles, donc sans bruit, sans tourbillons, et sans avoir besoin de canaliser l'eau à l'intérieur du navire. Les gouvernails sont également superflus : il suffit de changer le sens du courant (ou du champ magnétique, si on utilise un électro-aimant) pour inverser la force d'un côté du navire et ainsi l'orienter. Le courant doit être en phase avec le champ magnétique, donc continu si l'aimant est permanent et fixe, mais par ailleurs de nombreuses configurations sont envisageables (notamment avec un électro-aimant). Cependant, les inconvénients ne sont pas bien maitrisés : risques électriques et magnétiques, électrolyse de l'eau de mer (perte de rendement électrique et risque de production de produits nocifs pour la vie et agressifs pour le matériel, comme le chlore et l'hydrogène), nécessité d'aimants puissants, poussées faibles par unité de surface, etc. Ce procédé reste donc expérimental. Au début des années 1990, Mitsubishi réalisa un bateau, le Yamato utilisant la propulsion MHD. Il fonctionnait grâce à des aimants supraconducteurs refroidis à l'hélium et pouvait se déplacer à 15 km/h.

La propulsion à réaction : sur un principe similaire à celui de l'avion à réaction, des bulles de gaz sont éjectées dans une tuyère ; l'expansion de fluide ainsi provoquée produit une poussée vers l'avant. Le gaz peut être produit soit par de l'air compressé, soit par réaction chimique de l'eau avec un "carburant" comme le sodium ou le lithium. Les résultats à ce jour sont peu encourageants en raison d'une très faible efficacité, du danger des produits mis en œuvre, et de la nécessité d'un système auxiliaire pour démarrer.

[modifier] Sources

  • Kenneth Rawson et Eric Tupper, Basic Ship Theory [détail des éditions]
  • Dominique Paulet et Dominique Presles, Architecture navale, connaissance et pratique [détail des éditions]
  • Prof. Anthony Molland, Ship Resistance & Propulsion, notes de cours, M.Eng Ship Science, Université de Southampton
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