L'histoire de l'hélice de bateau commence en 1752, quand l'Académie des sciences de Paris offre des prix à qui apportera un progrès significatif à la construction navale. En un siècle et demi, inventeurs et ingénieurs ont dessiné beaucoup des idées que l'on retrouve sur les hélices actuelles : arbre sous la flottaison, hélices contrarotatives, pas variable et mise en drapeau, vrillage de la pale, pales flexibles, injection d'air contre la cavitation. Nous les parcourons ici en ordre chronologique, de 1750 au début du XXe siècle. L'histoire de l'hélice en général nous a déjà montré la forme de l'hélice actuelle se dessiner peu à peu ; nous regardons ici le cas des bateaux.

Au sommaire :

• Histoire de l'hélice de bateau avant 1836 : Bernoulli, Bramah, Shorter
• Hélice de bateau de 1836 à 1860 : contrarotative, pas variable, vrillage
• Hélice de bateau de 1871 à 1907 : pales divisées, flexibles et cavitation
• Que sont devenues ces idées ?

Cette liste est (très) rapide et, bien sûr, incomplète. Elle permet de prendre connaissance de ce qu'ont fait nos pères avant de faire le tour des moyens de propulsion par hélice actuellement utilisés sur les bateaux.

1 : Histoire de l'hélice de bateau avant 1836 : Bernoulli, Bramah, Shorter

En 1752, l'Académie des sciences de Paris offre une série de prix à qui apporterait une contribution significative à la construction navale. Bernoulli, Euler et d'Alembert se penchent sur le problème. Bernoulli propose une hélice, qui remporte un prix et qui ressemble à ceci :

Bernoulli, 1752 : un arbre horizontal portant des pales étagées en travers de l'écoulement.

Trente ans plus tard, en 1785, Bramah propose un système dont l'arbre d'hélice est implanté sous la flottaison, comme sur nos bateaux :

Bramah, 1785 : l'arbre traverse l'arrière de la coque sous la ligne de flottaison, l'hélice est à l'extérieur.

En 1802, Shorter propose une hélice qui peut assurer la propulsion des voiliers en cas de grand calme. L'arbre d'hélice reste au-dessus de la flottaison : aucune étanchéité n'est nécessaire. Cette hélice est destinée à être manœuvrée par des hommes, au moyen d'un cabestan.

Shorter, 1802 : l'arbre incliné reste hors de l'eau, seule l'hélice plonge.

2 : Hélice de bateau de 1836 à 1860 : contrarotative, pas variable, vrillage

En 1836, Ericsson dessine une hélice contrarotative : deux hélices sur le même axe, qui tournent en sens inverse.

Ericsson, 1836 : deux hélices, l'une bleue et l'autre jaune, entraînées par des arbres concentriques.

Taylor, 1838 : deux hélices placées de part et d'autre de la quille, vues de l'arrière.

En 1849, Griffith dessine une hélice auto-orientable, à pas variable, qui peut se mettre en drapeau :

Griffith, 1849 : à gauche l'hélice vue de face, à droite de profil.

En 1851, Mangin tente d'augmenter la poussée de l'hélice en séparant la pale en deux portions :

Mangin, 1851 : la pale est dédoublée en deux portions côte à côte.

En 1860, Hirsch dépose un brevet sur une hélice qui possède une distribution du vrillage, mais aussi une distribution de l'angle radial de positionnement des profils :

Hirsch, 1860 : la pale vrillée, avec à gauche le tracé des angles de ses sections.

3 : Hélice de bateau de 1871 à 1907 : pales divisées, flexibles et cavitation

En 1871, Griffith reprend l'idée de Mangin de séparer la pale en deux, mais seulement sur une partie de la pale :

Griffith, 1871 : la pale se divise en deux seulement sur une partie de sa longueur.

En 1886, Zeise poursuit le développement de la distribution du calage. Il augmente le calage des éléments proches du pied de pale, dans le but d'augmenter l'efficacité de cette zone de l'hélice.

Zeise, 1886 : à droite, les sections de la pale dont l'inclinaison augmente vers le pied.

En 1901, Zeise expérimente des hélices à pales flexibles :

Zeise, 1901 : des pales évidées, à la structure souple, avec leurs profils en coupe.

En 1907, Taylor injecte de l'air sur l'extrados de la pale de l'hélice pour diminuer la cavitation :

Taylor, 1907 : des canaux amènent l'air depuis le moyeu jusqu'à la face aspirante de la pale.

4 : Que sont devenues ces idées ?

D'innombrables autres tentatives et expériences d'hélices ont bien sûr été faites ; nous n'avons survolé que rapidement l'évolution de la forme des hélices de bateau. Plusieurs de ces idées ont pourtant traversé le temps. L'hélice de Griffith est l'ancêtre des hélices à pas variable et des hélices repliables ou à mise en drapeau. La contrarotation d'Ericsson revient dans les projets d'hélices contrarotatives. La distribution de calage de Hirsch et de Zeise est celle que décrit la page sur le vrillage et le calage des profils. Quant à l'air injecté par Taylor, il s'attaque à un problème toujours aussi actuel, la cavitation.

De nos jours, la forme des hélices est encore en constante évolution, et les systèmes inventés pour augmenter leurs performances sont nombreux. C'est la preuve, s'il en fallait, que l'histoire de l'hélice est loin d'être terminée.

Pour aller plus loin, nous pouvons passer de l'histoire à la pratique avec le didacticiel de conception d'une hélice de bateau, ou calculer l'hélice qui convient à votre bateau avec le calculateur de pas d'hélice.