Hydrodynamic analysis of hull/propeller interaction in drift conditions

Lors de la construction des navires, les effets des manoeuvres sur le chargement des hélices est trop souvent négligé. Pourtant, de telles variations peuvent être génératrices de vibrations, d'endommagement de l'hélice ou encore d'indiscrétions acoustiques. Cette négligence peut s'expliquer par la complexité des modèles numériques et des outils expérimentaux à mettre en place. Pour y répondre, nous proposons dans cette étude l'élaboration d'un model simplifié qui doit permettre de prédire le chargement d'une hélice à partir de la connaissance du sillage nominal. Le casd'étude est une maquette de frégate à hélices supra convergentes soumise à différents angles de dérive. L'analyse repose sur une comparaison entre différentes sources : stéréo-vélocimétrie par image de particules, un système de mesure des effortssur l'hélice et des résultats issus d'un modèle numérique hybride RANS/BEM. Même si le modèle développé dans ce travail ne prend pas en compte les caractéristiques géométriques des pales de l'hélice, il s'avère fiable d'un point de vue qualitatif.Des études ultérieures devront néanmoins considérer les aspects géométriques pour obtenir des résultats sur le plan quantitatif. Ce modèle simplifié permet toutefois des études comparatives et paramétriques pour placer les différents appendices de coque ou encore dessiner cette dernière.

Effects of the manoeuvres on the propeller are hardly considered during the ship building. Yet, they are essentials since a poor hull design generates vibrations, mechanical weakness and acoustic noises. Such an indifference in naval engineeringcan be justified by numerical and experimental complications. To this purpose, a simplified model is developed in this paper to predict easily load variations based on the nominal wake. The test-case is a twin-screw frigate mock-up subjected to different drift angles. The analysis rests on a comparison between various sources:stereo particle image velocimetry, single blade loads measurement and a hybridRANS/BEM model.Even if the simplified model we develop does not take into account blade shape, it proves to be reliable for qualitative studies. Further works may consider blade geometry for quantitative results. Nevertheless, this simplified tool allows comparative and parametric studies to place the appendices and improve the hull design.