( si les videos ne fonctionnent pas installez le logiciel real video )
La forme d'un sous-marin n'est pas du au hasard. Elle a été méthodiquement conçue.
La mécanique des fluides est la science qui permet de mettre au point le mieux possible la coque d'un sous-marin. C'est une science très complexe qui demande beaucoup de connaissances et comporte une multitude de formules que nous ne pouvions expliquer vu nos connaissances actuelles sur le sujet.
Nous pouvons comparer la forme des sous-marins actuels à la forme d'un ballon dirigeable. Dans le domaine aéronautique, l'aérodynamisme des avions comptent beaucoup car plus l'avion a une forte résistance aux frottements de l'air, plus ils consomment de carburant et plus il perd de la vitesse.
Pour les sous-marins, on ne parle pas d'aérodynamisme mais d'hydrodynamisme. En effet, les frottements sont dues à l'eau. Les ingénieurs qui conçoivent les sous-marins leurs donnent la forme la mieux adaptée pour qu'ils « fendent » l'eau, pour qu'ils aient la meilleure pénétration possible dans l'eau.
La conception de la coque répond à un nombre élevé de pages de calculs sur l'écoulement de l'eau sur la coque. Nous allons expliquer la forme choisi actuellement pour les sous-marins en réalisant deux expériences. Nous lâchons tout d'abord dans un liquide très visqueux un corps de forme cubique renfermant des billes pour alourdir la boîte lors de sa descente. Comme le liquide est visqueux, nous pourrons voir la lente descente de l'objet (plus lente tout du moins que si elle ne l'avait été dans de l'eau).
Photo du premier objet.
Nous avons filmé la descente de ce premier objet de forme cubique.
video ( cliquez ici )
Il présente une forte résistance au liquide visqueux car il n'est pas de forme arrondie mais possède des faces planes et des angles droits qui le freinent grandement lors de sa descente.
Nous réalisons ensuite la même expérience avec un objet cette fois-ci de forme arrondie, ne présentant pas de faces planes ni d'angles droits. On remarque que cette objet a la forme de l'avant d'un sous-marin actuel.
Photo du second objet
Nous filmons ensuite sa descente dans le liquide.
video ( cliquez ici )
On remarque tout de suite que sa descente est beaucoup plus rapide que celle de l'objet 1 malgré le fait que les deux objets aient la même masse (environ 120g ) et soient lancés à la même hauteur sans vitesse initiale. Le temps mis par l'objet de forme cubique pour descendre est d'environ 22 secondes alors que l'objet arrondie met environ 3 secondes pour toucher le fond du vase. L'objet 2 est donc, au cours de cette expérience, sept fois plus rapide que l'objet 1.
L'objet de forme arrondie présente beaucoup moins de frottements dans l'eau que l'objet de forme cubique. Tout est fait au niveau de la coque du sous-marin pour limiter les formes cubiques : cela se traduit par une forme très simple de la coque. L'aspect général d'un sous-marin est calqué sur la forme d'une goutte d'eau : l'avant est une sorte de demi sphère et l'arrière est conique.
L'hélice est la partie probablement la plus complexe du sous-marin. Elle doit à la fois propulser le sous marin sans présenter une résistance trop forte dans l'eau. L'inclinaison de chaque pâle, la forme de ces dernières, le nombre de pâles sont méthodiquement calculés pour obtenir l'hélice la mieux adaptée pour le sous-marin.