Mise en œuvre du projet/actions menées
Projet HéliCo : développer et concevoir un propulseur innovant

2.1 Aspects techniques

Le projet HéliCo comporte trois thématiques principales : le développement de méthodes de calcul adaptées au dimensionnement de pales déformables, la mise au point d’un concept d’hélice à pales composites rapportées et d’un procédé de fabrication des pales et le test d’un prototype en conditions réelles en mer, sur un navire à passagers.

2.1.1 Développement de méthodes de calcul en couplage fluide-structure

Pièce légère tournant à grande vitesse dans un fluide lourd, une hélice à pales composites voit ces dernières subir des déformations importantes, de l’ordre de quelques pourcents (alors que ces déformations sont très limitées, de l’ordre de quelques millièmes pour des pales métalliques). Déterminer les performances en propulsion d’une hélice déformable – et évaluer les chargements hydrodynamiques qu’elle subit, afin de limiter les risques de rupture ou de développement de cavitation – demande de rendre compte du couplage entre l’hydrodynamique du fluide en écoulement et les déformations mécaniques des pales en mouvement. Le premier volet du projet consiste donc à mettre au point et valider une méthodologie de calcul à même de rendre compte de cette interaction fluide-structure.

Si les outils numériques utilisés par les ingénieurs permettent en théorie de réaliser des simulations couplées, leur mise en œuvre concrète sur des géométries réelles d’hélice, en matériau composite, pose de réelles difficultés techniques, comme celle de modéliser le plus finement possible une pale composite constituée de dix à trente couches différentes et inhomogènes. Les équipes de Sirehna se sont attelées à ce volet applicatif, en développant une procédure de couplage entre un code de calcul du comportement statique de la pale composite et un code de calcul restituant le chargement hydrodynamique stationnaire induit par le fluide sur la pale. La chaîne de calcul mise au point permet de simuler et de tester rapidement un grand nombre de profils de pales et répond ainsi à des besoins de conception et d’optimisation de concepts (figure 1).

Les...