Propulseur d'étrave à jet d'eau !

[invite2b38cb5e]

bonjour à tous ,

je souhaiterais installer sur mon voilier un propulseur d'étrave à jet d'eau .

si j'installais un propulseur 12v à hélice avec tunnel traversant la coque (impossible pour moi!) il m'en faudrait un avec 75kgs de poussée.

je ne peux installer qu'une pompe de 75m3/H ,220v mono , 3cv , aspiration et refoulement diamêtre 75.
la pompe serait installée au niveau de la flottaison avec 2ml de tuyaux de refoulements que l'on peut diminuer de diamêtre .

quelqu'un aurait-il des info ???
m'aider à calculer ???, (je ne suis pas du tout matheux !)
ça peut marcher ???

merci à tous ,
cordialement
glups .
-----

[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
La poussée est égale à
F = Q.V
où Q est le débit (kg/s)
V la vitesse de sortie et
F la poussée en newtons.

La puissance utilisée est
W = ½QV²
D'où on déduit que la poussée est:
F = 2W/V
Pour une même puissance on a intérêt à utiliser la plus fable vitesse donc, le diamètre de sortie le plus grand.
Si la surface de sortie es S, alors Q = SV et V = Q/S. Avec vos valeurs on obtient 4,7 m/s
Ce qui donne une poussée
F = 2W/V
qui dépend du rendement énergétique de la pompe: sur les 3 HP (2237 W) combien sont réellement utilisées pour accélérer l'eau.
Si je prends un rendement de 50% on obtient:
F = 2. 0,5 . 2237 / 4,7 = 476 N, soit 48 kg-force.

Vous pouvez croiser les doigts et espérer que le rendement énergétique soit de 80 % au lieu de 50 %. Mais je parie un café que vous n'arriverez pas à les croiser assez fort.


À part ça, quelle hérésie de mettre un propulseur d'étrave sur un voilier ! Autant crier: Vive le lapin !

Au revoir.

[invite2b38cb5e]

merci et chapeau pour la connaissance !
je vais tout relire tout doucement pour essayer de comprendre un peu ! lol
mais si je retiens votre conclusion , ça DOIT MARCHER ??????

c'est un dériveur alu que j'ai totalement construit , c' est un super bateau ,vraiment marin !
je navigue avec, depuis 2000 , souvent en solo (j'ai 62ans) .

je navigue depuis 80 sur 3voiliers différents et sans être un virtuose de la manoeuvre je n'ai jamais eu ces "difficultés" ! (c'est rien de le dire!)
des craques , des marins ,des vrais ,des professionnels l'ont essayé et sont restés sans voix !

j'ai rectifié l'hélice de 18/12 à 17/10,5 sans effet !
je l'ai changée contre une à pas variable , sans effet !

j'ai pas essayé de prolonger le safran de 90cm ! qui ne serait plus protégé par l'aileron !
je n'ai pas essayé non plus de rajouter deux joues sur les cotés de safran !

pour moi ce "propulseur" serait comme mon radar, mon pilote , un marin suplémentaire indispensable en solo !

mais je comprends votre point de vue et suis d'accord avec vous, ça ne me plait pas trop d'installer un propulseur !
mais j'en ai un peu marre de faire le "spectacle" dans les ports ! lol ,sans parler de la sécurité !

[invite2b38cb5e]

suite de mon message .....
en tout cas encore merci et félicitations
je ne sais pas de quel région vous étes ???? mais c'est pas un café que je vous offrirai !
et si vous voulez venir me faire voir comment on le manoeuvre ...... mais qu'il soit avec vous aussi "tétu" , c'est vous qui payerez le café !!! lol
bien cordialement
claude

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Désolé, je pensais vous avoir répondu. Mais c'est un jour où le serveur du forum a eu des problèmes.
Je vous disais:

J'habite Paris et ça fait bien longtemps que je ne fais plus de bateau. On arrivait à se débrouiller pas trop mal dans les manœuvres de port. Mais je sais qu'il y a des situations compliquées. Même quand on est à deux.
Je pense que ça marchera car 40 kg-f devraient suffire largement pour faire tourner le bateau. Même si c'est un 12 m.
A+

[invite2b38cb5e]

bonjour
et merci pour votre message !
oui , déjà à deux c'est mieux . cet été je suis parti 3,5 mois en solo , je n'ai fait que 2 ports pour faire du G.O ..... ça "gache" un peu le plaisir !
je voudrais vous demander pourquoi vous tenez compte que de la puissance du moteur électrique (3cv) et pas du débit de la pompe de
75m3/h ?
si je trouvais une 100m3/H il aurait une diférence ? je vous l'ai dit je ne suis pas matheux ! sourire .
j'ai également lu sur un blog de marin (hisséo???) qu'il fallait le "plus" de vitesse d'éjection possible en réduisant le diamêtre !
qu'en pensez-vous ?
j'espére ne pas trop vous ennuyer avec ces questions et vraiment merci pour vos conseils !
cordialement ,
claude

[calculair]

bonjour les marins,

Je connais un peu seulement le problème des hélices sur la avions modéles réduits. La theorie de ces helices est très resemblante à celle que l'on peut appliquer dans l'eau.

Je ferais une première remarque: pour les manoeuvres portuaires, le bateau n'a pas besion d'atteindre des vitesses records.....l'energie injectée par le moteur qui fait tourner l'helice, se partage entre l'energie cinetique du fluide mis en mouvement ici l'eau et l'energie cinetique prise par le bateau.

Pour avoir un bon rendement de propulsion, il faut réduire la vitesse de l'eau.

[calculair]

bonjour,

J'ai été interrompu, je reprends

Il faut donc choisir une helice de grand diametre qui projette la masse d'eau a faible vitesse

force de propulsion = Q V ( Q masse d'eau ejectée /s et Vitesse de l'eau en m/s )

Puissance moteur theorique = 1/2 Q V² = 1/2 F * V on a donc bien interêt à limiter la vitesse d'ejection

[invite6dffde4c]

bonjour
et merci pour votre message !
oui , déjà à deux c'est mieux . cet été je suis parti 3,5 mois en solo , je n'ai fait que 2 ports pour faire du G.O ..... ça "gache" un peu le plaisir !
je voudrais vous demander pourquoi vous tenez compte que de la puissance du moteur électrique (3cv) et pas du débit de la pompe de
75m3/h ?
si je trouvais une 100m3/H il aurait une diférence ? je vous l'ai dit je ne suis pas matheux ! sourire .
j'ai également lu sur un blog de marin (hisséo???) qu'il fallait le "plus" de vitesse d'éjection possible en réduisant le diamêtre !
qu'en pensez-vous ?
j'espére ne pas trop vous ennuyer avec ces questions et vraiment merci pour vos conseils !
cordialement ,
claude

Re-bonjour.
Si vos questions ou celles des autres m'ennuyaient, je ne participerais pas à ce forum.
Pour exercer une poussée il faut envoyer une masse dans l'autre direction. C'est ce que font les fusées, les rameurs, les avions, les hélicoptères et les oiseaux.
La force correspondante est celle que je vous ai donnée: F = (M/t) V, où (M/t) est le nombre de kg de matière envoyés par seconde à vitesse V. Vous pouvez envoyer peu de matière à grande vitesse (comme les fusées spatiales), ou beaucoup de matière à faible vitesse (comme des roues à aubes des bateaux du Mississipi).
Mais quand on calcule l'énergie "envoyée en arrière" sous forme d'énergie cinétique avec le fluide, on trouve quelle est ½MV² et la puissance est ½(M/t)V². On constate, qu'il est bien plus rentable en énergie d'envoyer beaucoup plus de matière à faible vitesse que peu à grande vitesse.
Les grandes hélices qui tournent lentement sont plus rentables que les petites qui tournent vite.

Donc, le calcul que je vous ai fait est de voir à quelle vitesse on pouvait envoyer l'eau à travers le diamètre de sortie, à partir du débit de la pompe et sa puissance.

Pour une même puissance, il faut la plus faible vitesse possible (avec un gros diamètre de sortie). Pour un même débit, il fait la plus grande vitesse.
Dans votre cas, aussi bien le débit que la puissance sont limitées par la pompe. Donc, il faut utiliser le maximum de puissance possible au plus grand débit possible.
Cordialement,

[calculair]

Bonjour,

Il y a une chose que je sens mal physiquement.

Imaginons une pompe avec une petite helice de surface S, tournant trés vite avec un debit de Q et une vitesse d'ejection elevée Ve.

Sur l'helice de la pompe on recupère par action /reaction une force de propulsion F = Q Ve

Si ce flux est canalisé dans une conduite qui s'elargit,jusqu'a une surface 2S la vitesse du fluide va diminuer, tandis que la masse d'eau ejectée va rester constante. on aura donc Q = S Ve = 2S Ve' telque Ve' = Ve/2 de façon que Q = 2S Ve' = S Ve

La force de propulsion de la veine d'eau serait aprés elargissement F = Q Ve/2.....


Cela semble militer pour des pompes de grands diametres ou de prevoir des propulseurs d'etraves construits avec de grandes hélices.

La solution d'utiliser une pompe ne semble pas être optimale du point de vue energetique, mais peut être une solution pratique...

Qu'en penses tu LPFR ??

Bien cordialement

[invite15928b85]

si j'installais un propulseur 12v à hélice avec tunnel traversant la coque (impossible pour moi!) il m'en faudrait un avec 75kgs de poussée.

Bonjour, glups34.

Vous connaissez peut-être ce genre d'équipement :http://www.eurobateaux.com/videos/propul exturn.pdf

Ca ne doit pas être donné mais ça a le mérite d'exister.

Cordialement.

[invite2b38cb5e]

bonjour fanch
merci pour votre réponse !
oui je connais , mais mon voilier est un dériveur à fond plat et je ne veux pas installer ce genre de propulseur !
mais je commence tout doucement , grace aux connaissances et consels de LPFR et calculair , à comprendre déjà pourquoi mon voilier est immanoeuvrable en AR .
je crois que mon inverseur/réducteur (acheté d'occasion avec le moteur )n'est pas adapté et que mon hélice tourne trop vite ..... c'est pour ça que je marche si bien au moteur ..... en AV ! lol
LPFR me dit que le propulseur à jet d'eau "doit" marcher , j'y crois aussi !
je vais peut-être faire un systéme pour réduire le diamêtre des buses le bateau à flot, et ainsi pouvoir le modifier à la demande sans les decouper et ressouder !
merci à tous !
glups .

[invite6dffde4c]

...
Qu'en penses tu LPFR ??
...

Bonjour Calculair.
C'est une question piégeuse. Je ne me souviens pas si vous aviez participé à la longue discussion "Tubes dans l'eau" sur les "Feynman sprinklers".
À la sortie de la pompe ou de l'hélice, l'eau a sa quantité de mouvement. Si vous faites quelque chose qui modifie cette quantité de mouvement en rétrécissant ou élargissant le flux sortant, il faut que vous (le rétrécissement ou l'élargissement du tuyau) exerciez une force sur le flux correspondant à Q ΔV. Le résultat est que globalement vous ne gagnez ni ne perdez rien. La force totale est toujours la même.
Cordialement,

[invite6dffde4c]

Re-bonjour Gloups34.
La plupart des bateaux obéissent bien au safran en marche avant et mal en marche arrière. La raison est que le safran se trouve dans flux de l'hélice quand on bat avant. Par contre si on bat arrière, le flux ne touche pas le safran. Certains bateaux de pêche on une partie du safran en avant de l'hélice, ce qui fait qu'ils sont mieux manœuvrants en marche arrière.

J'imagine que votre dériveur a une surface de dérive (même s'il est à fond plat). Et que, si elle est escamotable, vous ne la rentrez pas pour vos manœuvres de port.

Vous êtes assez grand pour qu'on n'ait pas besoin de vous rappeler du danger mortel potentiel des 230 V avec de l'eau (salée qui plus est).
Cordialement,

[calculair]

bonjour

Merci pour ta reponse LPFR

Donc dans le cas du propulseur d'etrave, il faut choisir la pompe qui à le diametre le plus grand à puissance egale, ou celle qui pour une puissance donnée à la vitesse d'ejection la plus faible possible au niveau de l'helice

[invite20ae9842]

Bonjour,

Il y a une chose que je sens mal physiquement.

Imaginons une pompe avec une petite helice de surface S, tournant trés vite avec un debit de Q et une vitesse d'ejection elevée Ve.

Sur l'helice de la pompe on recupère par action /reaction une force de propulsion F = Q Ve

Si ce flux est canalisé dans une conduite qui s'elargit,jusqu'a une surface 2S la vitesse du fluide va diminuer, tandis que la masse d'eau ejectée va rester constante. on aura donc Q = S Ve = 2S Ve' telque Ve' = Ve/2 de façon que Q = 2S Ve' = S Ve

La force de propulsion de la veine d'eau serait aprés elargissement F = Q Ve/2.....


Cela semble militer pour des pompes de grands diametres ou de prevoir des propulseurs d'etraves construits avec de grandes hélices.

La solution d'utiliser une pompe ne semble pas être optimale du point de vue energetique, mais peut être une solution pratique...

Qu'en penses tu LPFR ??

Bien cordialement

En fait, la formule donnant la poussée d'un moteur fusée (F = Q V) est un cas particulier, valable uniquement lorsque la tuyère est dite "adaptée", c'est à dire lorsque la pression statique du jet en bout de tuyère (Ps) est égale à la pression statique extérieur (Pe).
En pratique, on cherche toujours à obtenir Ps = Pe, parce que c'est la condition de meilleur rendement, mais lorsque cette condition n'est pas remplie, alors la poussée du moteur est donnée par F = Q V + (Ps - Pe) S, avec S la surface de sortie de la tuyère.

Dans le cas décrit ici, si le diamètre de la tuyère augmente, la vitesse diminue, donc la pression dynamique diminue, et donc la pression statique augmente (pour respecter: Ptotal = Pstatique + P dynamique = Constante).

Si la pression statique en sortie est désormais plus grande, alors Ps - Pe > o et la poussée réelle est augmentée de (Ps - Pe) S.
La poussée reste quand même inférieur à sa valeur pour une tuyère adaptée, mais pas autant que si elle valait toujours strictement Q*V.

Amicalement, Alain

[invite6dffde4c]

@Calculair:
Re.
Oui. Je suis d'accord.
A+

[invite6dffde4c]

En fait, la formule donnant la poussée d'un moteur fusée (F = Q V) est un cas particulier, valable uniquement lorsque la tuyère est dite "adaptée", c'est à dire lorsque la pression statique du jet en bout de tuyère (Ps) est égale à la pression statique extérieur (Pe)....

Bonjour Alain.
Désolé, mais je ne suis pas d'accord.
La formule F = QV est générale et dérive directement des lois de Newton. Elle est valable non seulement pour des fusées, mais aussi pour tout ce qui se déplace dans un fluide: bateaux, avions, hélicoptères, colibris, nageurs.
Cordialement,

[invite20ae9842]

Bonjour Calculair.
C'est une question piégeuse. Je ne me souviens pas si vous aviez participé à la longue discussion "Tubes dans l'eau" sur les "Feynman sprinklers".
À la sortie de la pompe ou de l'hélice, l'eau a sa quantité de mouvement. Si vous faites quelque chose qui modifie cette quantité de mouvement en rétrécissant ou élargissant le flux sortant, il faut que vous (le rétrécissement ou l'élargissement du tuyau) exerciez une force sur le flux correspondant à Q ΔV. Le résultat est que globalement vous ne gagnez ni ne perdez rien. La force totale est toujours la même.
Cordialement,

Quand une tuyère de fusée n'est pas adaptée, il y a perte de poussée utile parce que la différence de pression entre la sortie et le milieu extérieur provoque une déformation du jet (convergence ou divergence) ce qui induit une composante non axiale de la poussée.
Dans ce cas ci, l'eau étant parfaitement incompressible, il se peut effectivement que le jet reste quand même strictement parallèle, et que donc cela ne change donc pas grand chose.

Amicalement, Alain

[invite2b38cb5e]

oui...... et sans être "marin" on comprend vite que la dérive relévée on est entrain de manoeuvrer un fer à repasser !
en ce qui concerne mon voilier , il me semblerai que c'est à moitié relevée qu'il manoeuvrerai le ..... moins mal !
merci de penser à mes vieux os ...lol oui je sais que le 220v et l'eau ne font pas bon ménage !
j'imagine installer un contacteur pour couper 220 quand je ne manoeuvre pas et un disjonteur différentiel de 30 milli et les électro-vannes en 12v .... et soigner particuliérement les raccordements !
il y a devant le safran, pour le protéger, un long aileron avec le tube d'étambot à l'intérieur . je pense que c'est lui qui rend la bateau si plaisant sous voile à toutes les allures .
avez-vous lu ma réponse à "fanch" concernant mon inverseur ? que pensez-vous de mon point de vue ?
cordialement
claude

[invite20ae9842]

Bonjour Alain.
Désolé, mais je ne suis pas d'accord.
La formule F = QV est générale et dérive directement des lois de Newton. Elle est valable non seulement pour des fusées, mais aussi pour tout ce qui se déplace dans un fluide: bateaux, avions, hélicoptères, colibris, nageurs.
Cordialement,

Je n'ai pas beaucoup de temps, mais peut-être que mon message précédent éclaire un peu mieux ce que j'ai dit (avec la composante non axiale de la poussée, et le fairt que les gaz d'une fusée sont un fluide compressible), sinon, tu peux déjà regarder ce lien:
http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/rockth.html

Amicalement, Alain

[invite6dffde4c]

Quand une tuyère de fusée n'est pas adaptée, il y a perte de poussée utile parce que la différence de pression entre la sortie et le milieu extérieur provoque une déformation du jet (convergence ou divergence) ce qui induit une composante non axiale de la poussée.
Dans ce cas ci, l'eau étant parfaitement incompressible, il se peut effectivement que le jet reste quand même strictement parallèle, et que donc cela ne change donc pas grand chose.

Amicalement, Alain

Re-bonjour.
Dans une tuyère de fusée on est dans des conditions totalement différentes. On est en supersonique et en régime turbulent. En plus, comme vous le dites, l'eau peut être considérée comme incompressible pour ce type de propulseurs dont on parle.
Cordialement,

[invite2b38cb5e]

adressé à LPFR
avez vous lu ma derniére réponse sur la dérive, j'avais oublié de préciser votre pseudo !

[invite15928b85]

Re.

@Gloups34

Je n'ai jamais vu une hélice tirer correctement en marche arrière sur un voilier... J'ai le souvenir d'une certaine hélice bec de canard (une fois décapée et vernie, c'est très décoratif dans un salon !)

Sinon, avec une pompe ... pourquoi pas. A voir.

Il faudra trouver le moyen de moduler et d'inverser la poussée à partir du cockpit. Et avec une pompe du commerce (220 V 50 Hz), ça ne pourra être fait qu'au niveau hydraulique, pas au niveau électrique. Il faudra être ingénieux mais pour vous qui avez construit votre bateau, ça ne doit pas être un problème.

Bonne continuation.

[invite2b38cb5e]

à fanch ...
c'est vrai ! mais aujourd'hui , et je dois vous avouer j'en bave de jalousie!, les voiliers modernes font de véritable "créneaux" !
oui j'ai construit mon voilier ...... j'en ferai jamais 2 ! lol . je ne suis pas ingénieur mais il y a ici des gens qui le sont et je crois bien qu'ça va "marcher " !
bien cordialement
glups

[invited9b5bd83]

Bonjour,
Je viens de lire avec le plus grand intérêt cette ancienne discussion. J'aimerais savoir si Glups34 a réussi à monter une pompe du commerce pour faire fonction de propulseur d'étrave. Sinon, ce qu'il cherche a déjà été conçu, et des kits complets sont vendus en même temps que la pompe. Voir :
http://www.hollandmarineparts.nl/fr/
Je précise que je n'ai rien à voir avec cette entreprise ! En fait, mon intérêt pour cette discussion vient de l'idée que j'avais moi aussi d'utiliser une pompe (pas du commerce, évidemment : une pompe à créer pour cet usage) pour remplacer à la fois le système moteur-hélice et le propulseur d'étrave par un seul système constitué par une pompe dont le débit soit suffisant pour permettre à des embarcations pour lesquelles la vitesse n'est pas au programme de naviguer aussi bien que de manoeuvrer, avec la seule puissance de l'eau rejetée. Bon, l'idée me plaît et pour l'instant, je recueille toutes les données possibles pour savoir si cela constitue économiquement un avantage, et bien entendu si cela est technologiquement intéressant. Voilà.

[invite6dffde4c]

Bonjour,
Je viens de lire avec le plus grand intérêt cette ancienne discussion. J'aimerais savoir si Glups34 a réussi à monter une pompe du commerce pour faire fonction de propulseur d'étrave. Sinon, ce qu'il cherche a déjà été conçu, et des kits complets sont vendus en même temps que la pompe. Voir :
http://www.hollandmarineparts.nl/fr/
Je précise que je n'ai rien à voir avec cette entreprise ! En fait, mon intérêt pour cette discussion vient de l'idée que j'avais moi aussi d'utiliser une pompe (pas du commerce, évidemment : une pompe à créer pour cet usage) pour remplacer à la fois le système moteur-hélice et le propulseur d'étrave par un seul système constitué par une pompe dont le débit soit suffisant pour permettre à des embarcations pour lesquelles la vitesse n'est pas au programme de naviguer aussi bien que de manoeuvrer, avec la seule puissance de l'eau rejetée. Bon, l'idée me plaît et pour l'instant, je recueille toutes les données possibles pour savoir si cela constitue économiquement un avantage, et bien entendu si cela est technologiquement intéressant. Voilà.

Bonjour et bienvenu au forum.
Dans vos calculs, n'oubliez pas que du point de vue énergétique, il est plus intéressant d'éjecter beaucoup d'eau à faible vitesse que peu d'eau à grande vitesse.
Ceci est valable aussi bien pour une hélice que pour un propulseur à jet. Mais les gros débits sont encombrants.
Au revoir.

[invited9b5bd83]

Bonjour et merci et pour votre réponse et pour votre accueil.
Il ne m'avait certes pas échappé que vous insistiez là-dessus. C'est certainement exact en théorie d'ailleurs. En pratique, la dimension des hélices en fonction de la taille du bateau me semble constante et indique une sorte de compromis entre la vitesse et le débit. Ce raisonnement me conduit d'ailleurs à supposer que les caractéristiques du tuyau par où sort le jet doivent être analogues en ce qui concerne le diamètre aux dimensions d'une hélice, et que toutes choses égales par ailleurs, le rendement doit être meilleur que dans le cas d'une hélice (où le jet se disperse immédiatement dans l'environnement), et donc qu'il n'est pas nécessaire d'avoir, au niveau de la pompe la même puissance que celle d'un moteur faisant tourner une hélice pour parvenir au même résultat.
C'est d'ailleurs au sujet de ce "résultat" que j'ai pour l'instant qqes difficultés, et n'étant ni scientifique ni technicien de formation, je me permets de poser ici une question très naïve en demandant à en être excusé par avance : existe-t-il une formule permettant de calculer (théoriquement) la force nécessaire pour propulser un engin à telle vitesse déterminée en ne connaissant que son poids, même s'il ne s'agit d'obtenir qu'un ordre d'idée ? Merci d'avance.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Non. Le rendement n'est pas meilleur que dans le cas d'une hélice.
La force nécessaire pour faire avancer une embarcation à une certaine vitesse dépend de la forme de la coque, du poids, de a vitesse, et probablement de l'âge du capitaine.
Il n'y a pas de formule magique. Par contre il y a des basins de carène.

La seule formule qui est vraiment universelle et la force crée par l'envoi du fluide dans une direction:
F = Q.V où 'Q' est le débit (kg/s) et V la vitesse (m/s). Cette formule est valable aussi bien pour une mouche, le A380, Ariane ou un rameur sur son canot.
Au revoir.

[invitec47a6783]

je viens d'arriver sur le forum, et j'aimerai entrer en contact avec glups34 car j'ai le même problème avec un voilier en alu épais de 12m.