Les baleines et les éoliennes

      Comme nous l'avons précisé précédemment, l'eau et l'air présentent les mêmes principes de dynamique, notamment dans le domaine de la résistance au mouvement d'un objet.

     Immergées dans l'eau comme nous sommes "immergés" dans l'air, les baleines à bosse se défendent donc aussi de performances remarquables. Considérons d'abord leur nom : baleine à bosse. Il ne désigne pas les petites bosses qui recouvrent ses nageoires et sa tête (d'où le singulier, décrivant le dos de ces cétacés à la surface de la mer). Mais nous nous intéresserons pourtant à celles-ci, qui en dehors d'être d'une valeur esthétique que chacun appréciera à sa guise, sont des éléments non négligeables de l'hydrodynamisme de notre baleine.

baleine à bosse

La petite histoire anecdotique de l'identification est toujours intéressante à relater :

      Il y a quelques années, un biologiste américain et spécialiste des dynamiques de locomotion, Frank Fish, faisait ses emplettes dans un magasin de Boston quand il remarqua une figurine de baleine à bosse. Sa première réaction fut alors : "C'est incorrect. Il y a des bosses sur l'avant de ses nageoires. C'est toujours un bord droit."(traduit) Il se basait sur tous les autres schémas de nageoires qu'il connaissait (dauphins, pingouins...). Mais les photos apportaient une confirmation de ces ondulations.

      Tout initié que vous êtes à la biomimétique, vous vous posez immédaitement la question de savoir quelle est l'utilité, l'avantage de cela. Y réfléchissant,  Frank Fish nota que les baleines ont l'habitude unique d'attraper le poisson dans un "filet" de bulles, qu'elles créent en plongeant profondément et en remontant en cercles serrés ; elles sont ainsi passées maîtres dans l'art du virage malgré leur taille (en vidéo : http://www.youtube.com/watch?v=vJvfjiCTvq4&feature=player_embedded). Et Fish avança que ces tubercules devaient d'une façon ou d'une autre leur donner un avantage hydrodynamique. 

baleine à bosse

      Il s'avèra qu'il avait raison. Après un test sur une réplique de nageoire dans une soufflerie, Frank Fish et ses collègues Loren Howle et Mark Murray ont trouvé que les tubercules engendraient une réduction de 32 % de la traînée, et un accroissement de 6 % de la poussée ascendante, comparés à une nageoire de bord lisse. Cette découverte va à l'encontre de l'intuition commune qui voudrait qu'une surface soit la plus lisse possible telle une lame de rasoir, afin de limiter la résistance et la perte d'énergie.

       Revenons ici à nos avions. Nous savons que les pilotes augmentent l'angle d'attaque du profil d'aile afin d'accroître la portance ; mais dès que l'aile atteint son angle critique, l'air qui passe au dessus de l'aile se « détache » d'elle et l'aile « décroche ». Devient alors intéressante l'étude de la nageoire qui ne réagit pas de la même manière. Surprise générale : l'angle critique d'attaque est bien plus élevé qu'avec par exemple l'aileron entièrement lisse d'un dauphin : 31 ° au lieu des 16 ° ! (=le double) Par ailleurs, le décrochage est dit « doux » et non pas violent.

      écoulement des fluides

       Les bosses du bord d'attaque de la nageoire de la baleine semblent rediriger et canaliser les flux d'air. Cela crée des tourbillons au niveau des tubercules, mais les flux d'air redeviennent laminaires au bord de fuite (parallèles entre eux). La portance s'en retrouve accrue de 8 %. L'agilité du mastodonte trouve sa source dans ces performances.

      

       C'est une entreprise canadienne, WhalePower, qui développe la technologie. Ses ingénieurs ont ainsi reproduit minutieusement et affiné ces tubercules, pour permettre une application prometteuse non seulement aux éoliennes, mais aussi aux pales de ventilateurs, aux turbines...

éolienne dentelée

        La trouvaille n'accorde rien de moins que 20 % de rendement énergétique, ce qui est un progès considérable si l'on considère qu'accroître le rendement de 1 à 2 % sans augmenter le bruit relève de l'exploit. L'éolienne ainsi créée est en effet moins bruyante, mais aussi plus résistante aux tempêtes. Cette invention est promise à croquer de pleines dents le marché de l'éolienne ! Tournez !

      


      Mais que sont ces tubercules ? Forts intriguants, ils se nomment, biologiquement parlant, des follicules pileux, c'est à dire des poches traversant les différentes couches de la peau (épiderme, derme, hypoderme), et où nait un poil. Il joue chez de nombreux animaux un rôle de protection contre le froid, en produisant de la chaleur (contraction d'un petit muscle). Ceux de la baleine sont bien entendu énormes par rapport à ceux de l'homme ; ils sont caractéristiques de l'espèce de la baleine à bosse, mais on les retrouve en outre chez le requin-marteau.

follicule pileux

 

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