L'ENSTA, l’École Navale et l’IFREMER étudient les performances d’un nouveau type de propulseur cycloïdal entièrement électrique. Un démonstrateur verra le jour en février prochain pour des tests grandeur nature début 2026. L’objectif est d’équiper à terme des bateaux de différents types _ chasseurs de mines, navires d’opérations en mer ou navires à assistance vélique _ qui gagneront ainsi en rendement, réduiront leurs consommations énergétiques et leurs impacts environnementaux.
Assurer une poussée précise à 360° d’un navire n’est pas chose aisée. Depuis les années 50, le propulseur cycloïdal Voith-Schneider est utilisé pour répondre à cette problématique. Il se caractérise par la rotation de plusieurs pales autour d’un axe principal, associé à un mouvement de chaque pale autour de leur propre axe secondaire.
Cependant, le calage des pales repose sur un système mécanique qui ne permet pas le passage d'un mode de fonctionnement à « haute » vitesse vers de la « basse » vitesse, et inversement.
Une solution tout électrique
Pour remédier à ce problème, les équipes de l’École navale et d’ENSTA planchent sur une solution innovante, celle d’un propulseur cycloïdal électrique. Un moteur principal entraîne les pales en rotation et un moteur par pale permet de lui donner l’orientation nécessaire, et optimale, à la propulsion souhaitée. Les actionneurs de chaque pale sont électriques et remplacent les systèmes mécaniques.
L’avantage ?
Cette solution « tout électrique » permet de s’affranchir des limites imposées par l'entraînement mécanique, explique Frédéric Hauville, enseignant-chercheur à l’École Navale et spécialiste des interactions fluides-structure. Désormais, il est possible de générer n’importe quel mouvement pour chaque pale et donc d’étudier des cinématiques variées.
L’orientation des pales par rapport à la direction d’avancement du navire est appelée « loi de calage ».
Tout l’enjeu de notre projet est d’établir des lois de calage optimales pour maximiser l’effort propulsif, puis d’optimiser le pilotage et les performances du propulseur à l’aide de méthodes d’apprentissage automatique
précise Matthieu Sacher, enseignant-chercheur à l'ENSTA et spécialiste des interactions fluide-structure.
Une première thèse en amont du projet, réalisée par Guillaume Fasse, à l’École Navale et en partenariat avec l'ENSTA et l’IFREMER, a permis une première optimisation des performances hydrodynamiques du propulseur. Depuis 2023, les trois organisations poursuivent le développement du propulseur dans le cadre du projet SHIVA financé par l’Agence de l'Innovation de Défense (AID) et labellisé IngéBlue.
Des essais en conditions réelles début 2026
Un démonstrateur équipé de 6 pales (4,2 kW moteur principal, 200 W chaque moteur secondaire) est en construction. Côté ENSTA _au laboratoire de mécanique IRDL[1], UMR du CNRS_ Guillaume Fasse met en œuvre des méthodes d’optimisation du propulseur pendant que, du côté de l’IRENav, Clément Douche réalise la conception du futur prototype à 6 pales et Florent Becker s’occupe du contrôle des moteurs.
Le prototype devrait être finalisé en février 2025 pour des essais en bassin sur le comportement du propulseur vis à vis de la carène à l’automne 2025.
Courant 2026, les performances propulsives seront testées sur un bâtiment militaire dans le bassin du centre DGA Techniques hydrodynamique et sur un démonstrateur WASP en conditions réelles.
[1] Institut de Recherche Dupuy de Lôme (UMR du CNRS 6027 qui réunit ENSTA, UBS, UBO et ENIB)
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