Article de référence | Réf : REX39 v1

Projet HéliCo : développer et concevoir un propulseur innovant

Auteur(s) : Frédérique LE LAY, Jean-François SIGRIST

Date de publication : 10 juin 2023

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RÉSUMÉ

Ce retour d’expérience relate la conduite d’un projet de recherche collaborative consacré à la conception et à la validation d’un concept innovant d’hélice de navire équipée de pales composite rapportées sur son moyeu. Mobilisant des laboratoires de recherche en hydrodynamique et simulation numérique, et des PME spécialisées en modélisation et calculs mécaniques ou hydrodynamiques, et dans la conception d’outillage de production de pièces composites, le projet aboutit au développement de méthodes et procédés de fabrication d’une hélice à pales composite, dont certaines performances ont été validées lors d’une campagne d’essais en mer sur un navire test.

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Auteur(s)

  • Frédérique LE LAY : Expert matériaux composites - Naval Group– Bouguenais, France

  • Jean-François SIGRIST : Ingénieur-chercheur, journaliste scientifique - Expertise & communication scientifiques (eye-PI) – Tours, France

INTRODUCTION

La propulsion des navires de grande taille est assurée par des hélices, pour la plupart constituées de matériaux métalliques. Les constructeurs et architectes navals s’intéressent également à d’autres matériaux, comme les composites, car ils présentent divers avantages (en particulier la légèreté ou la capacité à produire des pièces aux propriétés mécaniques adaptées aux sollicitations). La conception d’une hélice à pales composites n’est cependant pas sans poser de nombreux problèmes techniques. Un programme de recherche pluriannuel a été conduit par un constructeur naval d’envergure internationale, afin de développer les outils méthodologiques permettant de concevoir, produire et tester un concept innovant de propulseur en matériau composite.

Le projet « HéliCo » a ainsi mobilisé des experts industriels et académiques, issus du centre de recherche technologique d’un grand groupe, de deux laboratoires académiques et de trois PME du secteur de la construction navale. Il a abouti à la mise au point de méthodes de calcul permettant le dimensionnement et l’analyse du comportement hydrodynamique et mécanique de profils portants déformables, avec modélisation des interactions fluide-structure ; au développement d’un système de fixation de pales composites sur un moyeu métallique ; à la mise au point d’un procédé de fabrication de pales composites, avec le procédé RTM ; à la validation in situ d’un prototype de propulseur de petite taille testé sur un navire de transports de passagers.

Points clés

Domaine : innovation, recherche collaborative.

Entreprises concernées : constructeurs (industrie navale, énergies marines), éditeurs de logiciels (calcul scientifique, simulation numérique, HPC), bureaux d’études (conception de systèmes de propulsion, de récupération d’énergie)

Technologies/méthodes impliquées : modélisation numérique, calcul scientifique, éléments finis, matériaux composites, carbone époxyde.

Secteurs : constructions mécaniques, ingénierie navale, production d’énergie.

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De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-rex39


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BOVIS (A.) -   Brève histoire de l’hydrodynamique navale.  -  In: SIGRIST (J.-F.) et LEBLOND (C.), Interactions fluide-structure – Modèles et méthodes mathématiques pour le génie naval. ISTE (2022).

  • (2) - DUCOIN (A.) -   Étude de l’influence du couplage fluide/structure sur les performances hydrodynamiques d’une surface portante.  -  Thèse de master, École Centrale de Nantes (2005).

  • (3) - DUCOIN (A.) -   Étude expérimentale et numérique du chargement hydrodynamique des corps portants en régime transitoire avec prise en compte du couplage fluide structure.  -  Thèse de doctorat, École Centrale de Nantes (2008).

  • (4) - DUCOIN (A.) -   Contributions à l’étude hydro-élastique des pales flexibles sous chargements instationnaires.  -  Habilitation à diriger les recherches, École Centrale de Nantes (2019).

  • (5) - DUCOIN (A.), DENISET (F.), ASTOLFI (A.), SOYER (V.), SIGRIST (J.F.) -   An experimental and numerical investigation...

1 Site internet

Bureau Veritas – NI663 : « Propeller in Composite Material », mars 2023.

https://erules.veristar.com/dy/data/bv/pdf/663-NI_2023_03.pdf

Julie DANET, « Plus de courant dans les pales », Sciences Ouest, février 2015.

https://www.espace-sciences.org/sciences-ouest/328/dossier/plus-de-courant-dans-les-pales

Claire MARION, « Une hélice propulsée à l’innovation », Le Télégramme de Brest, 16 mai 2018.

https://www.letelegramme.fr/economie/lorient-une-helice-propulsee-a-l-innovation-16-05-2018-11959804.php

GIE Albatros, « Collaborative project between Méca, Loiretech and Naval Group on optimized propellers made of composite materials ».

https://www.gie-albatros.com/projects/fabheli

Texdata, «12 Composites Innovators to receive a JEC Innovation Award in Seoul », 25 septembre 2019.

https://www.texdata.com/news/Composites/11718.html

Xavier BOUSSION, « À Indret, Naval Group imprime des grosses hélices en métal », Presse Océan, 14 janvier 2021.

https://www.ouest-france.fr/pays-de-la-loire/loire-atlantique/loire-atlantique-a-indret-naval-group-imprime-des-grosses-helices-en-metal...

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