Pour un article plus général, voir Hélice.
En construction navale, une hélice est un moyen de propulsion le plus souvent utilisé pour déplacer des véhicules marins ou d'eau douce tels que bateaux et sous-marins.
En France, la promotion de la propulsion des navires par l'hélice est attribuée à l'ingénieur français Frédéric Sauvage qui mena ses premières expériences dès 1832.
À l'étranger, le hasard a voulu que lors de ses travaux menés à partir de 1835 sur ce mode de propulsion, Francis Pettit Smith, un fermier et inventeur anglais, ait cassé un morceau de son hélice lors d'un essai, ce qui a aussitôt donné de meilleurs résultats qu'avec le prototype entier. F. P. Smith et John Ericsson, un inventeur suédois qui collaborait avec lui, ont contribué au développement de la propulsion par hélice d'abord aux États-Unis, puis en Angleterre, en Suède et en France.
Dans de nombreux pays les hélices se nomment vis, screw-propellers en anglais. Contrairement à une idée reçue, la propulsion par hélice est le résultat d'une impulsion « comme le fait une balle de tennis sur une raquette, et non d'un entraînement comme le fait une vis. » Pour les hélices courtes, la vitesse de l'eau derrière l'hélice est conforme aux résultats décrits par les recherches de Morosi et Bidone : légèrement inférieure à deux fois la vitesse que donnerait une hélice longue comme on la concevait avant 1837.
La fonction de l'hélice est d'accélérer une masse d'eau afin de créer une force propulsive. Pour produire cette force, l'hélice peut être conçue grande et tourner lentement, ou petite et tourner plus rapidement. La théorie thermodynamique et mécanique physique de l'hélice est enseignée en hydrodynamique.
Il existe d'autres moyens modernes de propulsion tel le système Voith Schneider. Ce ne sont pas des propulseurs qui reçoivent une impulsion comme les hélices, mais des systèmes à entraînement comme autrefois les roues à aubes. Ces systèmes sont très pratiques dans les manœuvres de port par la facilité d'orientation du jet. Les turbines centrifuges sont peu utilisées, leur rendement étant moins bon.
Dès 1855, tous les ingrédients étaient présents pour comprendre le fonctionnement des hélices marines[1] :
Dans son ouvrage intitulé L'Hélice propulsive, édition de 1855, François-Edmond Pâris décrit les péripéties de l'évolution des hélices marines. Cependant, il restait une incompréhension totale pour le calcul des hélices en raison de la conception mentale de l'hélice en tire-bouchon (ou comme une vis). Cette notion perdure encore aujourd'hui.
C'est donc en septembre 1837 que l'événement s'est produit, ce qui a été un tournant dans la propulsion maritime par hélice.
Toujours d'après François-Edmond Pâris :
Les prises de brevets les plus remarquables :
Jusqu'en 1855, date de la parution de son traité, les prises de brevets se multiplient sans apporter d'innovation remarquable jusqu'en 1851, sauf peut-être celle de Bennet Woodcroft (en) en 1844.
Les hélices se raccourcirent et, dès 1860, on vit apparaître des hélices genre « ailes de moulins » à quatre pales dont la forme carrée des extrémités créait des remous parasites.
Au XXe siècle, le développement de la thermodynamique et de la mécanique physique ont permis de mieux comprendre ce qui se passe globalement entre l'entrée du fluide, l'eau, et sa sortie propulsée, dont les résultats sont conformes aux expériences de Morosi et Bidone. Ce qui se passe entre la sortie et l'entrée est du domaine de la mécanique des fluides. On comprend alors que la propulsion obtenue est le résultat d'un impact et non d'un entraînement et que ce que l'on avait nommé le « recul » n'est autre qu'une perte d'énergie entropique due au désordre provoqué par l'impact.
Dans la seconde moitié du XXe siècle, on cherche à améliorer les performances des voiliers de course croisière équipés d'hélices propulsives. La forme des pales ayant moins d'importance, en dehors du fait qu'une hélice de forme hélicoïdale aura une pression plus uniforme sur la surface des pales, on a toute facilité de formes pour construire des hélices à pas variable et des hélices à pales repliables.
Selon leur usage, le nombre de pales et les formes seront différentes :
Dans un système propulsif où les hélices sont incluses dans un tube (tunnel), il est nécessaire que le tube soit court, ou agrandi aux extrémités, afin de ne pas diminuer le rendement propulsif.
Les hélices utilisées sont semblables aux hélices propulsives. Sur les petites unités elles peuvent être en plastique et occupent le diamètre du tube.
Le meilleur rendement est obtenu par l'hélice libre descendue pour l'usage sous la coque et occultée en navigation.
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