La traînée d'une carène de dirigeable ou de sous-marin se calcule dans Heliciel en traitant la carène comme deux demi-ailes symétriques très courtes, dont les profils ont des cordes décroissantes. Le logiciel donne la traînée de forme, la traînée totale, la portance et la puissance propulsive à la vitesse choisie, pour une demi-carène : il faut doubler les valeurs pour obtenir la carène complète.

Au sommaire :

• Résistance à l'avancement d'une carène : de la force à la puissance
• Calculer la traînée d'un dirigeable ou d'un sous-marin dans Heliciel
• Lire la traînée, la portance et la puissance propulsive
• Exporter la carène en IGS vers un logiciel de CAO
• Profil symétrique ou profil porteur ?

1 : Résistance à l'avancement d'une carène : de la force à la puissance

L'étude de la résistance à l'avancement d'une carène permet de prédire la puissance nécessaire pour la déplacer à une vitesse donnée. La force de résistance à l'avancement donne donc la puissance du moteur, ou des voiles, qui permettra de déplacer le navire. Cela vaut pour tous les types d'engins qui se déplacent horizontalement sur une trajectoire rectiligne : bateaux, avions, sous-marins, hydroptères ou dirigeables.

Nous pouvons étudier les performances aérodynamiques d'un dirigeable, ou les performances hydrodynamiques d'un sous-marin, avec le logiciel Heliciel. Pour cela, nous considérons que le dirigeable ou le sous-marin est constitué de deux demi-ailes symétriques très courtes, dont les profils ont des cordes décroissantes.

Une page plus spécifique, l'étude de la résistance à l'avancement d'une carène de bateau, traite en détail les différentes forces qui composent la résistance d'un navire de surface. Ici, nous traitons le cas d'une carène supposée entièrement immergée dans un fluide, comme un dirigeable ou un sous-marin, ainsi que la résistance de forme d'une carène de bateau. Les performances calculées ici ne comprennent donc ni la résistance de vagues, ni la résistance de frottement due à la rugosité de la coque.

Pour la résistance totale d'un navire de surface, vagues comprises, c'est l'étude de vagues et de traînée de navire d'Heliciel qui fait le calcul.

2 : Calculer la traînée d'un dirigeable ou d'un sous-marin dans Heliciel

Choisissez dans le menu Fichier du logiciel un modèle de dirigeable ou de sous-marin : vous partez d'un exemple dont il vous suffit de modifier les cotes et les dimensions. Si ces modèles n'apparaissent pas sous Fichier > Nouveau projet (partir d'un modèle), téléchargez la dernière mise à jour du logiciel Heliciel.

Le menu Fichier > Nouveau projet (partir d'un modèle) : les modèles « Dirigeable (performances demi-carène) » et « Coques bateau et sous-marin » figurent en bas de la liste.

Ici, nous avons chargé le modèle de dirigeable, mais nous aurions pu choisir un sous-marin. Pour calculer la résistance de forme d'une coque de bateau, sélectionnez le modèle de sous-marin ; la résistance de vagues d'une coque de surface reste à calculer à part.

3 : Lire la traînée, la portance et la puissance propulsive

Les résultats pour une demi-carène : onglet Prototype 3D au centre, indicateurs de traînée et de portance en bas, puissance propulsive en bas à droite.

Heliciel donne la traînée et la portance du sous-marin ou du dirigeable en distinguant la traînée de forme de la traînée totale, qui inclut la traînée provoquée par la portance. La puissance à fournir pour propulser cette demi-carène à la vitesse choisie s'affiche dans la zone de résultats, en bas à droite.

Attention : les performances des modèles sont données pour des demi-carènes. Il faut donc doubler toutes les valeurs de puissance, de traînée et de portance pour obtenir les performances de la carène complète de dirigeable ou de sous-marin. La rugosité de surface est considérée comme celle d'un poli aérodynamique. Si vous voulez intégrer la traînée due à une rugosité de coque supérieure, vous pouvez utiliser le logiciel Mecaflux pour calculer la traînée sur une surface rugueuse.

4 : Exporter la carène en IGS vers un logiciel de CAO

Heliciel exporte au format 3D IGS la demi-carène et son symétrique, pour créer un modèle dans un logiciel de CAO (conception assistée par ordinateur) comme SolidWorks. Pour exporter la demi-carène de bateau, de dirigeable ou de sous-marin, utilisez le menu Fichier > Exporter au format IGS.

La commande Fichier > Exporter au format IGS, ici avec l'onglet Prototype 3D affiché.

Pour créer la coque symétrique, qui permet de construire le modèle complet dans un assemblage, utilisez l'option « Demi aile gauche ou droite » de l'onglet Prototype 3D.

Après avoir exporté les deux fichiers de la carène, gauche et droite, au format 3D IGS, il vous suffit de les assembler dans votre logiciel de CAO (ici SolidWorks).

La carène complète, assemblée dans SolidWorks à partir des deux demi-carènes.

5 : Profil symétrique ou profil porteur ?

Nous avons créé ici un dirigeable à portance : sa vitesse tend à le faire monter, car le profil du modèle n'est pas symétrique. Pour un dirigeable ou une coque de sous-marin sans effet de portance, ou pour une coque de bateau, il faut un profil symétrique. Pour sélectionner rapidement les profils symétriques dans la base de données de profils, utilisez l'onglet Rechercher > Rechercher profils symétriques.

Pour aller plus loin, nous pouvons passer à l'étude de la résistance d'une carène de bateau, ou lancer l'étude de vagues et de traînée de navire pour la résistance totale d'une coque de surface.