Numéro : 2784 - Année : 2022
Evaluation comparative d’un trim-wedge et d’un appendice de type HULLVANE® sur une frégate
Thierry CHAMBENOIS, Joseph CHERRORET, Paul BUNEL, David BELLEVRE - Direction Générale de l’Armement – Val de Reuil (France)
Les appendices limitant la prise d’assiette des bâtiments de surface aux grands nombres de Froude sont largement répandus dans la construction navale depuis des décennies. Les trim-wedges, interceptors et autres flaps, sont développés par les chantiers navals pour réduire la résistance à l’avancement à la vitesse maximale spécifiée, permettant ainsi une réduction de la puissance à installer à bord, et si possible d’avoir des gains de consommation sur les profils d’emploi type du bateau au cours de son service actif.
Plus récemment, la société Hull Vane BV propose aux chantiers navals un brevet de plan portant intégré à l’arrière du bateau qui semble offrir des gains de puissance bien supérieurs à ceux procurés par les autres appendices classiques susmentionnés, sur une large gamme de nombres de Froude, y compris pour les vitesses de transit ou économiques, point faible des appendices classiques.
DGA TH se devait donc de tester un Hull Vane® pour apprécier les gains en résistance annoncés par la société, et les comparer aux gains apportés par une solution de trim-wedge. Les études de levée de risques sur le PANG ont également motivé plusieurs études comparatives à DGA TH entre trim-wedges et Hull Vane®.
Les études DGA TH ont eu pour objectif l’évaluation des effets d’échelle sur les performances d’un appendice de type trim-wedge et sur celles d’un appendice inspiré du Hull Vane®, dessiné à DGA TH. Ces effets d’échelle sont connus des chantiers navals. Les essais en bassin sur maquette sont pessimistes, et les chantiers navals se basent donc sur leurs retours d’expérience à la mer sur un grand nombre de bateaux comparés aux prévisions issues des essais en bassin pour corriger les prévisions au modèle.
La démarche présentée dans cet article combine des calculs numériques à l’échelle du modèle et au réel, adossés à des essais sur maquette en bassin, et peut permettre une évaluation pertinente de ces effets d’échelle.
Nos études montrent que le trim-wedge au réel peut-être très efficace aux grandes vitesses, tout en étant neutre aux vitesses de transit. Le Hull Vane® dessiné par DGA TH est effectivement supérieur au trim-wedge pour la réduction de la résistance dès les vitesses de transit. Les deux types d’appendices améliorent sensiblement le rendement de coque. Les gains nets sont donc à apprécier en calculs et en essais avec la propulsion.
Les appendices réduisant la dynamique verticale du navire liée au mouvement de tangage, sont, contrairement à ceux réduisant l’assiette statique, peu nombreux. Le profil et la position du Hull Vane® permettent d’espérer un gain sur ces mouvements. Son importante envergure en fait un appendice susceptible de réduire le mouvement de roulis également. Enfin, on peut espérer une réduction de la résistance ajoutée sur houle, liée à la réduction de tangage.
DGA TH a réalisé des essais sur mer de face afin de mesurer les effets du Hull Vane® sur le tangage et la résistance ajoutée sur houle. Une réduction nette du mouvement de tangage a pu être mesurée, aux vitesses de transit et hautes vitesses. En revanche, la réduction de résistance ajoutée est plus marginale, voire inexistante. Des calculs réalisés sur des navires de plus grand tonnage montrent également que les gains apportés par le Hull Vane® sur le tangage seraient beaucoup moins importants, du fait d’un nombre de Froude plus faible. Ce type d’appendice est donc plutôt adapté à des navires rapides.
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