Hélice

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Le mot Hélice est issu d'un mot grec helix signifiant « spirale ». Un objet en forme d'hélice est dit hélicoïdal.
Hélice

Le mot Hélice est issu d'un mot grec helix signifiant « spirale ». Un objet en forme d'hélice est dit hélicoïdal.

Géométrie

Hélice avec un pas à droite (A) ou à gauche (B) Hélice vues selon plusieurs angles En géométrie, l'hélice est une courbe dont la tangente en chaque point fait un angle constant avec une direction donnée. Pour obtenir une hélice de manière simple, prendre une feuille rectangulaire, tracer une diagonale et enrouler la feuille pour former un cylindre ; le trait forme une hélice. C'est aussi la forme des ressorts à boudin, des solénoïdes et des filetages et taraudages. On peut décrire une hélice d'axe z, de rayon R et de pas p par l'équation paramétrique suivante : : \left \ \begin x(t) = x_0 + R \cdot \cos(2\pi \cdot t) \\ y(t) = y_0 + R \cdot \sin(2\pi \cdot t) \\ z(t) = z_0 + p \cdot t \end \right . Vue dans l'axe, l'hélice se projette selon un cercle. De profil, elle se projette selon une sinusoïde.

Mécanique

Hélice du navire USS Churchill (classe Arleigh Burke) Hélices contrarotatives sur un P-51 (moteur Rolls-Royce) Pour la mécanique, l'hélice est un appareil de traction, compression, propulsion, sustentation, ou inversement ou de mesure, formé de plusieurs pales disposées régulièrement autour d'un axe. Lorsque son axe entre en rotation, ce système décrit des hélices dans un fluide en avançant perpendiculairement à la rotation, grâce aux pales orientées suivant un certain angle ou pas qui prennent appui sur le fluide. Une hélice peut donc être motrice (transfert d'énergie vers le fluide : avion) ou réceptrice (récupération d'énergie depuis le fluide : turbine, éolienne ou aérogénérateur); le profil des pales étant optimisé pour l'utilisation prévue.

Applications

- Mue par un moteur, l'hélice est utilisée pour le déplacement d'une machine dans un fluide et, inversement pour mouvoir un fluide dans un contenant (la machine restant immobile). Il y a transfert d'énergie du moteur vers le fluide.
- Associée à un capteur, elle sert à mesurer la vitesse de déplacement d'un fluide, ou le déplacement d'un objet dans un fluide. Il n'y a théoriquement pas de transfert d'énergie.
- Associée à un récepteur ou un générateur, elle est utilisée pour récupérer de l'énergie dans un fluide en mouvement relatif ("alternateurs traîne" et largués derrière certains voiliers, moulins à vent, aérogénérateur, certaines turbines de centrales électriques, ...). Il y a transfert d'énergie du fluide vers le moteur.

Hélice marine

Hélice de navire Connue dans ses principes par les phéniciens et les grecs de l'antiquité, décrite par Archimède, utilisée pour l'irrigation, puis rapidement oubliée jusqu'à son application à la propulsion des navires, attribuée à l'ingénieur français Frédéric Sauvage en 1832 sur une péniche de l'Ourcq de 15 pieds, puis par l'ingénieur canadien John Patch sur un schooner en baie de Fundy en 1834, tous deux dédaignés par leurs gouvernements respectifs et morts dans la misère, alors que leur découverte triomphait grâce à l'intérêt porté en 1840 par la marine britannique à la démonstration de l'ingénieur Smith sur le steamer Archimede. L'hélice est devenue depuis le moyen de propulsion le plus courant pour déplacer un bateau ou un sous-marin. De la cavitation peut apparaître si l'hélice est soumise à une force plus importante que celle pouvant être transmise à l'eau. Cela conduit à une perte d'énergie, à une augmentation du bruit produit par l'hélice et surtout à une érosion de la surface de l'hélice. Cependant, la cavitation peut être un effet recherché, comme dans les dispositifs de propulsion à supercavitation. Joseph Ressel, ressortissant de l'empire austro-hongrois, est l'inventeur de la propulsion d'un navire par une hélice (invention brevetée en 1827).

Hélice aérienne

Hercules C-130) L'hélice a été le premier système de propulsion en aviation et reste encore utilisée tel quel pour les avions ne nécessitant pas de grandes vitesses de translation et sous la forme d'aubes de compresseurs superposées dans les turboréacteurs et les propfans. L'hélice est également utilisée pour les hélicoptères (pales et rotor) et les aéroglisseurs.

Voir aussi

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Sujets connexes
Angle   Archimède   Aviation   Avion   Axe (mécanique)   Aéroglisseur   Baie de Fundy   Bateau   Capteur   Cavitation   Cercle   Classe Arleigh Burke   Compresseur   Compression   Courbe   Diagonale   Filetage   Force (physique)   Frédéric Sauvage   Géométrie   Hélice aérienne   Hélice contrarotative   Hélice de Lynen   Hélice marine   Hélices en biochimie   Hélicoptère   Hélicoïde   Lockheed C-130 Hercules   Machine   Mesure (mathématiques)   Mécanique   North American P-51 Mustang   Ourcq   Pale   Pas   Propulsion   Propulsion des aéronefs   Péniche   Rectangle   Ressort   Rolls-Royce   Schooner   Smith   Solénoïde   Sous-marin   Spirale   Supercavitation   Sustentation   Tangente (géométrie)   Translation   Turboréacteur  
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