Hélices, hélices carénées et
pompe-hélices.
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L'hélice du SSK Sirroco espagnol: un
sous-marin type Agosta. |
L'Albacore, sous-marin expérimental de l'US
Navy avec ses fameuses hélices contrarotatives. |
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Les
pompes hélices vues par les membres du forum de
ZSM.
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Entre
humour et dérision, l'étendue des connaissances et l'expérience de ces
passionnés font de leurs débats des moments riches et savoureux.
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En surfant un
peu partout (SIC!) je me suis aperçu qu'il y avait différentes sortes de pompes
hélices. Les hélices carénées simple (une hélice avec un carénage), des hélices
carénées simple mais faisant office de "barre de direction", des systèmes à
double hélices carénées (une hélice type propulsion à 7 pales avec forme super
étudiée + une hélice avec un angle d'ouverture très important) la seconde hélice
venant "casser" les phénomènes de bruit et de cavitation et enfin un système
avec une hélice qui "absorbe l'eau" et la rejette vers l'arrière par
l'intermédiaire du carénage. Alors les sous-marins, à votre avis, ils ont quoi?
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Bon, je ne
suis pas trop calé sur le sujet mais je vais tâcher de faire une réponse à froid
et à peu près correcte et sans trop d’âneries :
- L'hélice carénée n'est pas une pompe hélice à proprement parlé, c'est une
hélice simple un peu comme celle qu'on voit par exemple sur les Typhoon.
Les barres de direction à l'arrière de chaque hélice du Typhoon font un
peu "poussée vectorielle" (ce que tu dois entendre par "des hélices carénées
simple mais faisant office de barre de direction").
Ce n'est pas une techno très poussée et apparemment sans intérêt majeur puisque
non reprise (?) par les occidentaux par la suite.
- Les pompes hélices, dans ce cas, on ne parle plus d'hélice simple mais de
série d'hélices à pales plus resserrées qu'une hélice simple (série de deux
hélices voire plus), série qui fonctionne un peu comme une série d'aubes de
réacteur d'avion (et non des roues à aubes !).
Dès que l'on maîtrise cette technologie (très coûteuse et difficile à maîtriser)
l'avantage est considérable :
On contrôle mieux le flux entrant (puisque l'on peut faire accélérer
progressivement le flux dans le carénage)
On peut aussi (si l'on est bon) atténuer le phénomène de cavitation d'une hélice
en jouant sur l'hélice suivante, on peut comparer cela par exemple à
l'électromagnétisme : deux signaux de même puissance en opposition de phase
s'annulent.
-{"système avec une hélice qui "absorbe l'eau" et la rejette vers l'arrière
par l'intermédiaire du carénage" ? } : c'est le principe de toute hélice !,
carénée ou non !
Dernière précision : ce qu'il y a dans les pompes hélices des SNLE-NG (qui ne
sont pas de simples hélices carénées) est classifié Secret Défense, autant dire
que la seule chose à faire c'est de deviner ! |
Juste un petit mot à propos
de la "chenille", le système de propulsion dans « Octobre Rouge » de
Tom Clancy :
Dans ce cas on a un équivalent du statoréacteur dans l'aéronautique, on a en
fait :
pompe-hélice <=> turboréacteur/turbopropulseur
"Chenille" <=> Statoréacteur (simple chambre de combustion sans parties mobiles
comme des aubes par exemple)
Le système "Chenille" risque fort de rester à jamais de la SF pour deux raisons
principales :
- l'air qui entre dans un stato est rejeté sous pression grâce à l'injection
directe de gaz combustibles à haute température/pression : dans le domaine
sous-marin comment rendre cela possible ?
- Un stato n'est viable qu'à très haute vitesse (mach 2 environ, d'où son emploi
sur missiles), à faible vitesse son fonctionnement est quasi impossible : il
faudrait lancer un sous-marin à toute vitesse pour actionner une "chenille" !
Bref, il avait vu un peu rouge notre ami Tom !
(L'auteur ne voulait-il
pas dire : Bref, il avait bu un peu de rouge notre ami Tom ?)
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Et pourquoi
pas grâce à la MHD (Magnétohydrodynamique, NDLR) ? Initiée aujourd'hui sur
l'aspect extérieur d'engins tels que la torpille Sqwal (ou skwal ou
sqwhal, etc...) des études sont menées sur les effets MHD appliqués à l'eau de
mer à l'intérieur d'un tunnel (la chenille n'est pas loin). |
Ah j'oubliai !
Pour sam, j'ignore si les sous-marins en sont équipés mais certains
navires de surface civil disposent de pumpjet qui appliquent le principe
suivant:
l'hélice aspire l'eau de l'arrière vers l'avant puis la rejette vers l'arrière
par l'intermédiaire de buses situées dans leur carénage. De plus il n'y a pas
d'accent circonflexe à caréné ou carénage ou carène. |
Salut rf,
je viens de t'avoir au sonar, azimut/distance parfait, but recalé, torpedo loss!
Bref, vachement coton et hyper secret défense les pumpjets. La double hélice ça
se confirme dans les bars à Brest même quoi! Je devrait pas le dire mais bon.
Par contre pas moyen de savoir combien de pales, ni les formes. Paraîtrait que
les Seawolf et Virginia en auraient trois (là je suis dubitatif).
(L'auteur voulait dire 3 hélices, NDLR)
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Allez, 3 pales
pour la seconde hélice, un grand nombre (au moins 11, et impair) de pales, pour
la première.
"l'hélice aspire l'eau de l'arrière vers l'avant puis la rejette vers l'arrière
" J'avoue ne pas comprendre... l'eau est prise sur l'arrière, c'est çà ? Elle
ferait un trajet en "U" dans la coque ? ????? |
Alors comme ça la Chenille ne serait pas de
la SF ?, j'avoue ne rien connaître à la MHD (mis à part vaguement le nom,
effectivement à propos de torpilles), pourrais-tu m'en dire plus rf ? |
Par contre une hélice qui aspire l'eau de l'arrière vers l'avant, puis la
rejette vers l'arrière ensuite : je vois pas comment une même hélice à pales
fixes pourrait faire les deux en même temps, à pales mobiles peut-être ?
concrètement c'est quoi une buse d'hélice ?
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Si, si comme
tu l'as expliqué plus tôt, la chenille reste de la SF à l'état imaginé...
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Bon
là j'avoue que j'ai un peu de mal a suivre !
Question : suffit-il de caréner une hélice (ou 2 ou 3!) pour qu'on baptise
l'ensemble du nom de 'pump-jet' ? Car si c'est ça ! Les remorqueurs emploient
cette techno depuis un bail (propulsion Voight-Schneider et orientable en
plus !!!)
2eme question : les seules photos que j'ai pu voir du Triomphant montrent
un cylindre AR fermé (?) Est-ce pour qu'on aperçoive pas les hélices ou bien,
est-ce la forme naturelle de la pump-jet ?
(tant pis pour moi si ma remarque parait naïve, mais dans ce cas où sort l'eau
brassée ?) |
Un Pump-jet
n'est de toute façon pas une simple hélice carénée: de même que la forme des
étages de turbine d'un réacteur (dont on voit la soufflante) est à la fois
proche et lointaine de celle d'une hélice des turbopropulseurs, le pump-jet est
une turbine multi étages qui se constitue d'ailleurs probablement de plus de 2
ou 3 étages, et dont on peut apercevoir, au mieux, le premier et le dernier...
Dans le cas des SNLE-NG, on a apparemment préféré ne pas montrer la partie
visible de la pompe-hélice.
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Le cylindre AR
fermé c'est effectivement pour cacher la structure de la pompe hélice, on peut
être sûr que dès que le SM a été mis à l'eau des plongeurs/démineurs l'ont
retiré !
Oui effectivement les hélices carénées directionnelles ça existe depuis bien
longtemps et pas que sur des remorqueurs. Je crois que l’on appelle ça des "Thrusters
azimutaux" et couplé à un GPS c'est le must : ça s'appelle du
"positionnement dynamique".
Cependant, rien à voir avec les pump-jet de SM (c'est comme si on disait : "les
hélices de SM c'est commun, les remorqueurs en ont") : les Thrusters
azimutaux ne sont pas les propulseurs principaux, ils sont généralement
utilisés pour positionner un navire et le faire manoeuvrer, bref aucun travail
en vue de réduire le bruit.
Bref les SM n'ont rien "copiés", ils n'ont pas réinventés la roue mais il a
fallu énormément innover. |
A propos de MHD...
Je suis allé me renseigner sur le net et effectivement ça m'a l'air d'être de la
bonne vieille SF à moyen terme.
J'ai trouvé un site fait par un chercheur aigri envers les militaires et les
polytechniciens et surtout les polytechniciens militaires :
http://www.jp-petit.com/science/mhd/mhd_fr.htm
En gros la recherche fondamentale en France à propos de MHD n'existe pas.
En plus le système à l'air sacrément complexe : en gros ça doit être de
l'induction (aimant dans un solénoïde etc.) sauf que là {aimant = eau} pour que
ça marche (ionisation de fluides et autres conneries) : bref honnêtement c'est
pas pour demain.
Quand à la "Squale", ça doit être le truc d'Ivan, mais là faut pas croire
au père noël : comme d'habitude les popovs font croire qu'ils ont un truc
surpuissant entre les mains et puis le pentagone et les militaires occidentaux
en général font semblant de les croire pour justifier une hausse des crédits de
R&D (NDLR. R&D = Recherche et Développement) (en MHD par exemple) auprès de
leurs hommes politiques.
(cf. radars russes surpuissants, chars T72 terrifiants, armes à effet dirigé
dans l'espace etc.), que du vent...
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Eh, les gars,
11 pales, c'est un minimum, pour une petite pompe-hélice, du genre de celles des
torpilles, par exemple...
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Quand on dit
que le monde est petit .....
Le hasard fait il bien les choses ?...
Je vous rassures ce n'est pas mon quart d'heure de philo, mais tout simplement
en me renseignant histoire de faire un point sur ces foutus lasers "bleus-verts",
la MHD est venue sur le tapis... et notamment sur les travaux faits par le gars
en question (NDLR,
jp-petit), qui disons-le, malgré
l'intérêt qu'il porte aux UFO et qui peut paraître un peu 'décalé', est une
sommité en matière de MHD, alors peut être un petit point d'ici quelque temps ?
Quand les esprits se seront calmés dans les milieux scientifiques, pour
l'instant c'est toujours très chaud dans la recherche....
Bon de toute façons ,
il faut voir ce site ! |
Pour en revenir a nos pump-jet, si je comprend bien, afin d'éviter la cavitation
il est nécessaire d'avoir un 'carénage' super sophistiqué et dimensionné après
analyses d'une somme d'équations du style de celles que nous a trouvé 'z13'
et de disposer a l'intérieur d'un certain nombre d'hélices avec une forme pour
le moins tarabiscotée et d'un grand nombre de pales...
A première vue c'est assez paradoxal car, généralement plus on agite un liquide
et plus on crée de bulles , donc de bruits ? !!
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Lorsque l'on
lit les différents liens proposés sur la MHD on se retrouve face à deux grands
axes théoriques. D'une part "notre farfelu" qui annonce des essais probants et
des réalisations plus ou moins secrètes et d'autre part le CNES qui n'en
est qu'au stade des recherches fondamentales. La voie la plus avancée parait
être la production d'énergie électrique. Ceci étant posé, la dernière expérience
de la NASA avec son engin volant à 8000 Km/h n'utilisait pas le principe
de la MHD. Alors info ou intox, là encore ? De plus, que devient la torpille
sqwahl là-dedans? Il s'agit bien d'une application MHD si l'on en croit la
doc que l'on trouve sur le NET ! Alors, je n'y comprend plus rien. Comment
a-t-on fait pour utiliser la MHD sur une torpille alors que l'on en est qu'au
stade des études préliminaires. Il y a comme une distorsion spatio-temporelle,
la sqwahl serait-elle un héritage UMMITES, un OSNI? D'un
seul coup nos fameuses pompes hélices me paraissent bien pâlichonnes.
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Non, non, la Sqwal si
ce n'est pas une intox d'Ivan utilise un moteur fusée (carburant liquide
instable) avec bulle de gaz autour ... comme la Spearfish je crois (?).
Il n'est en tout cas pas question de MHD.
J'ai entendu dire qu'une torpille à pleine vitesse n'entend plus rien => je
doute de la viabilité militaire d'un tel engin.
Et c'est pour cela que les Français outre le danger du carburant liquide n'ont
pas de torpille de ce type embarquée sur SM (peut être aussi qu'on a pas la
techno ?). |
"Plus on
agite un liquide, plus on crée des bulles" : tout à fait S640, mais
bon si DCN a opté pour ce type de propulseur c'est que ça marche bien.
Moi qui ne suis pas dans le secret, ne peux que conjoncturer :
* Le bruit reste dans le carénage avant d'être traité convenablement par la
dernière hélice...
* Comme dans un turboréacteur, l'accélération de l'eau doit aussi être obtenue
par un "cône de compression" (en gros tu crée un goulet d'étranglement) et ainsi
tu peux diminuer le diamètre d'une hélice (donc moins de bulles)
* Dans une série d'hélices, chaque hélice ne tourne pas à la même vitesse :
elles tournent de plus en plus vite (?) au fur en à mesure qu'on se dirige vers
la sortie du carénage => les hélices, en entrée du Pumpjet, tournent lentement
et ne cavitent pas
* Quand à la dernière hélice, celle qui doit tourner le plus vite comme elle n'a
que 3 ou 5 pales, elle cavite moins qu'une hélice 7 pales.
Bref, le problème ne doit pas être la succession d'hélices, à mon avis, le plus
dur à gérer pour ne pas que ça cavite, ce doit être la liaison {bout de pales
d'hélice/carénage} : la zone sûrement la plus susceptible de générer de fortes
turbulences.
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Non la Spearfish n'a
pas un moteur-fusée mais bien une pompe-hélice "classique" (pour les standards
britanniques). |
Je pense qu'il
n'y a pas de "bruit" important dans le carénage d'une pompe-hélice ---> l'hélice
finale (à supposer qu'elle existe vraiment, ce ne pourrait être que de l'intox)
ne suffirait pas à 'avaler' un bruit trop important.
Le "cône de compression" est probablement présent mais nettement moins 'conique'
que celui d'un turboréacteur: je rappelle que l'eau, à la différence de l'air,
ne peut pas se compresser.
Je reviendrai sur les deux derniers * jbé car je manque de certitudes à
leur sujet. |
Quand au cône de compression, ok, dans le cas de l'eau il
faudrait alors appeler ça "cône d'augmentation du débit" (?) : enfin bref
augmentation de la vitesse des particules d'eau par effet venturi.
Je me suis avancé sans aucune certitude c'est vrai : nombre de pales, existence
de plusieurs hélices etc...
Mais S640 pose un problème intéressant : comment le bruit rayonné est-il
traité dans une pompe hélice ?
J'aimerai bien savoir... |
Le bruit rayonné ou créé par une hélice est à 95% généré par la
cavitation. Réduire la cavitation en permettant des vitesses et des
accélérations élevées c'est le rôle des pompe hélices. La vitesse max
silencieuse des Seawolf semble être de 20 noeuds et ils sont équipés de
pompe hélices. Pour diminuer la cavitation, il suffit de diminuer la vitesse de
rotation mais pour conserver de la vitesse, il faudrait alors augmenter
considérablement la taille de l'hélice (et donc son poids) impensable. Le parti
pris avec les P-H est d'optimiser la force propulsive et de diminuer la
cavitation en restant sur un système "léger". Donc plusieurs hélices en cascade
dans un tuyau avec effet venturi me semble une idée plaisante.
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J'avoue être un peu "sec" sur la question, c'est pourquoi je n'ai
pas dit grand chose ... Mais cependant l'hypothèse de jbé me parait assez
plausible: un carénage plus ou moins conique créant une augmentation de pression
sur les pales (dans le sens de l'avancement, bien sur) me parait effectivement
une solution possible pour diminuer l'apparition du phénomène de cavitation, par
contre ce que j'ai du mal a absorber c'est l'histoire de la vitesse de rotation
des hélices successives ?????
J'arrive a comprendre que la vitesse linéaire en bout de pales diminue avec la
taille de l'hélice et donc limiter l'apparition de la cavitation, je peux
également saisir l'influence du nombre de pales portées par chaque hélice
successive
(Si j'ai bien suivi la première serait celle qui a le plus grand nombre et on
irait en diminuant.....)
Mais je ne comprend pas l'histoire de la vitesse de rotation différentes sur
chaque hélices successives !!!????
Pardonnez moi mais j'en étais reste a une ligne d'arbre monobloc portant X
hélices de taille différentes mais tournant toutes a la même vitesse....
Une vitesse de rotation différente laisse sous entendre des pignons et des
'réducteurs' ou 'multiplicateurs' et tout ça ne me parait pas très sain dans une
optique de réduction de bruit....
bref je suis un peu comme "sam" dans une eau assez opaque.. |
"Si j'ai bien suivi la première
serait celle qui a le plus grand nombre et on irait en diminuant....."
: Ca reste une hypothèse...
" Mais je ne comprend pas l'histoire de la vitesse de rotation
différentes sur chaque hélices successives !!!???? " : là,
j'ai transposé ce qui se fait sur les turboréacteurs dans le domaine sous-marin
sans preuves d'existence ou d'utilité réelle.
Sur un turboréacteur, les hélices tournent sur un même axe de rotation mais sont
désolidarisées entre elles : le compresseur basse pression tourne le moins vite
et plus la pression augmente et plus les compresseurs tournent rapidement :
http://www.ifrance.com/tpe-moteur/reaction2.html |
"j'arrive a comprendre que la vitesse linéaire
en bout de pales diminue avec la taille de l'hélice et donc limiter l'apparition
de la cavitation" : oui et je pense aussi que Z13 voulait dire que
l'avantage d'une grosse hélice c'est qu'elle aura besoin de tourner moins vite
(car sa taille lui fait brasser plus d'eau) qu'une petite hélice pour faire
avancer un sous marin à une vitesse donnée ?, or comme la cavitation dépend de
la vitesse d'une hélice, plus on a une grosse hélice, moins on cavite.
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"D'ailleurs, pour vulgariser sans se tromper, il faut parfaitement comprendre la
chose à vulgariser" : certes, et il y a pas mal de fautes dans ce que je dis,
mais l'intérêt de ce forum c'est d'échanger des idées et de pouvoir se faire une
opinion concernant un sujet.
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Les dernières
infos que j'ai reçu des USA indiquent, concernant les pompes hélices des
Seawolf, 2 hélices dans une chambre de compression aux formes très très
étudiées (sic !). La première hélice (au sortir de la ligne d'arbre) avec onze à
quinze pales d'un profil en S et la seconde (vers l'arrière) ayant 5 à 7 pales
avec un profil assez peu conventionnel. Par contre je ne sais pas encore si elle
sont contrarotative ou bien si elles ont une vitesse de rotation différente.
Toutefois, je suis en attente d'une photo du prototype (celle-là je l'attend
avec impatience). Autre info, des tests ont été réalisés (toujours aux US) avec
la présence de buses à l'intérieur de l'enveloppe de la pompe hélice. Ces buses
avaient pour objectif de rejeter de l'eau sous-pression sur la partie hautes des
pales afin d'atténuer les effets de la cavitation. Comme on peut s'en rendre
compte, la plus haute technologie aujourd'hui n'est peut-être plus celle du
réacteur !
Amitiés sous-marines.
NDLR :
La photo devait
arrivée par courrier. Si le courrier est bien arrivé, la photo n'était pas
dedans et l'enveloppe était plutôt mal en point. Depuis, je n'ai plus de
nouvelle de mon correspondant.
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Wow ! Hyper intéressant, cher administrateur.
A mon humble avis, les hélices ne sont pas contrarotatives (les américains
avaient expérimenté là-dessus avec l'Albacore dans les années 1960-70 et le
problème du bruit paraissait assez insoluble) et leur vitesse de rotation doit
être égale (la complexité de produire deux vitesses de rotation différentes au
niveau des intermédiaires, réducteurs, paliers me semble incompatible avec le
niveau de silence affiché par les Seawolf). |
En effet, cher
administrateur je vous rejoint. Il semble bien qu'à l'heure actuelle les efforts
se concentrent sur le système propulsif des sous-marins pour avoir encore plus
de furtivité à grande vitesse (à basse vitesse < 12 nds, la bataille semble déjà
gagnée), accélération plus forte, manoeuvrabilité plus importante et vitesse max
capable de gagner la course face aux torpilles et autres engins. Par contre,
attention, les échos que j'ai pu avoir sur les Seawolf indiquent que leur
pumpjet est hyper classifié. Alors attention sur les infos car en la matière on
obtient plus facilement des données sur leur réacteur que sur ce système.
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Je suis
d'accord avec 'rf' pour dire que nos chers allies cultivent le goût de la
classification avec un malin plaisir !!
(Serait ce pour ne pas laisser les autres s'apercevoir qu'ils sont meilleurs
???, .... un peu d'humour)
Ceci dit aller vite c'est bien, mais que vaut une antenne linéaire à 40 nds ??,
je ne parle même pas des antennes de coques, alors ??
Les études doivent aller bon train pour rendre les bâtiments de plus en plus
silencieux car le système d'injection d'eau dans le carlingage, s'il réduit la
cavitation doit être lui même bruyant, surtout aux fortes immersions.....
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[Ceci dit
aller vite c'est bien, mais que vaut une antenne linéaire a 40 nds ??, je ne
parle même pas des antennes de coques, alors ??]
La vitesse n'a aucune incidence sur les performances d'une ALR (NDLR, Antenne
Linéaire Remorquée), et c'est même le seul moyen de veille pour un sous marin à
grande vitesse. Seule la giration déstabilise l'antenne, et ce temps de
déstabilisation est inversement proportionnel à la vitesse (plus il est lent
plus la déstabilisation est longue). Passé 14 noeuds nos SNA deviennent un peu
sourds.
Le plus performant en ce moment est le SNLE-NG type Triomphant mais cela
reste encore classifié. |
Issue de la
technologie mise au point pour les sous-marins,
la FH 5 BN est l’hélice standard la plus silencieuse sur le marché.
Adaptée aux navires de croisières, elle peut être utilisée avec succès
sur les bateaux de pêche ne dépassant pas 20 nœuds, lorsque l’absence de
vibration et le silence sont requis. Une princesse européenne utilise cette
hélice sur son bateau.
Le cahier des charges stipulait qu’elle devait pouvoir dormir dans la cabine
arrière en navigation. Pari tenu...
Existe aussi en 4 pales :
S640 notre surfeur au grand coeur nous trouve une fois de plus un N'article
intéressant. Rien ne vaut mieux qu'une bonne démonstration. Je me demande bien
qu'elle est la princesse dont il s’agit? |
Tu sais pas
s'il en font pour le Charles Sargal?
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Citation :
tu sais pas s'il en font pour le Charles Sargal? |
C'est quoi ça?
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Réponse :
Sam a dit :
Citation :
tu sais pas s'il en font pour le Charles Sargal? |
C'est quoi ça? |
Tu ne connais
pas les Gorristes?
Ce sont des artistes de cabaret qui ont pris l'habitude de faire des chanson sur
les déboires de la marine nationale et dans leur chanson Charles Sargal =
Charles de gaulle notre PAN (NDLR, Porte Avions Nucléaire) à voile
C'est de l'humour au fait!!
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Salut sam,
je peux faire parti du club? Je ne connaissait pas le coup du charles sargal
ni les gorristes. Mais la dérision n'a jamais fait de mal à personne. Et
comme pourrait le dire rf : Ouhai mais nous on en a au moins un (de porte
avion). Par contre s613 tu pourrais peut être nous passer une de leur
chanson en MP3? |
Dit c'est koi le mp 3?
Moi je les écoutes surtout sur radio bleue Breizh izel
je vais voir s'ils ont un site.
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FIN
Les pompes hélices / Pump-jet
Un système pumpjet basique avec ses deux hélices
adopté sur certain jet-ski. |
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La recherche sur les formes des hélices est
permanente. |
Ici une pompe hélice préfigurant celle qui
équipe les sous-marins de nos jours. |
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Un autre système de propulsion avec orientation
du flux d'eau. |
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Les hélices carénées du Typhoon |
L'hélice à 7 pales d'un Los Angeles |
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Une hélice carénée |
Un autre système de pumpjet |
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De l'hélice au propulseur. |
Pump-jet sur un Kilo |
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Le Seawolf |
Pompe hélice adaptée à la torpille
<
ou
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