Étude de l'influence du processus de fabrication sur les performances des propulseurs marins : approche multimétiers de l'usinage d'hélices

par Antoine Brient

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Jean-Yves Hascoët et de Jean-Pierre Martineau.

Soutenue en 2004

à Nantes , dans le cadre de École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes) , en partenariat avec École centrale de Nantes (autre partenaire) .

mots clés

• Génie mécanique
• Hélices -- Cavitation
• Usinage
• Rugosité

Résumé

Nos travaux s'inscrivent dans le contexte de la conception intégrée appliquée aux propulseurs marins. L'environnement multimétiers de cette application n'est pas, de notre point de vue, suffisamment pris en compte aujourd'hui. L'approche traditionnellement séquentielle de la conception des hélices conduit à surcontraindre les états de surface des pales afin d'obtenir des propulseurs aux performances théoriquement proches des modèles numériques. Ainsi la finition attendue requiert une phase de polissage coûteuse (jusqu'à 20% du temps total de réalisation). Par une approche transverse innovante reposant sur l'intégration des contraintes métiers de la conception/fabrication des hélices, nous proposons de supprimer la phase de polissage en définissant une finition par un usinage adapté. Notre travail a consisté à confirmer l'influence de l'état de surface d'un hydrofoil sur ses performances et à identifier l'impact des caractéristiques d'usinage: hauteur des crêtes, orientation des stries.

Résumé

The context of this thesis work is relevant of concurrent engineering applied to marine propeller design. In our opinion, the multi-discipline environment of this industrial application is not sufficiently taken into account. Propeller engineering traditionally sequential organisation leads to over-constraining the blades surface finishes to obtain propellers whose performance would theoretically match numerical models. Therefore a polishing phase, which consumes about 20% of the manufacturing process, is performed. Through an innovative transverse approach resting on the integration of the multidisciplinary constraints involved in their development, we propose to avoid the polishing phase by defining a finishing phase relevant of machining. Our work has consisted in confirming the influence of hydrofoils surface finishes on their performance and identifying machining parameters impact: roughness height, lay orientation.