thumb|Couple de pagayeurs à Bassorah, en Irak. thumb|Le moteur principal d'un pétrolier géant VLCC.
En construction navale, la propulsion désigne l'ensemble des systèmes qui permettent aux navires et bateaux de se déplacer. Elle est effectuée par un propulseur entraîné par un moteur. Le propulseur peut être : une force naturelle (courant d'un fleuve entraîné par la gravité) ; une force extérieure animale (halage) ou mécanique (remorqueur ou pousseur) ; un système mécanique embarqué transformant une énergie extérieure ; une voile utilisant la force du vent ; un système mécanique embarqué transformant une énergie embarquée ; un aviron utilisant la force musculaire ; une hélice ou un autre système (roue à aubes, treuil) entraîné par un moteur.
Objectifs Un système de propulsion répond à plusieurs objectifs : Fournir une poussée propulsive avec le meilleur rendement possible, pour consommer moins de carburant à une vitesse donnée. Le rendement de propulsion dépend du rendement énergétique du moteur (consommation spécifique), du rendement mécanique de la transmission et du rendement hydrodynamique du propulseur. Fonctionner avec sûreté dans des conditions diverses : vitesse de croisière, vitesse lente, mauvaises conditions météorologiques (mer formée), à pleine charge ou sur ballast... Assurer la manœuvrabilité en marche, soit directement (poussée vectorielle), soit par l'intermédiaire d'un ou plusieurs gouvernails. Permettre, dans certains cas, la manœuvre à l'arrêt et à basse vitesse (effet différentiel, effet sur le ou les gouvernails). Sur certains navires, un poids minimum est recherché (par exemple pour de petites embarcations, ou sur un remorqueur). Pour d'autres, c'est un volume minimum (frégates, transporteurs de voitures...)
Propulsion animale thumb|Halage par traction animale en Allemagne sur le canal Finow Un certain nombre de constructions flottantes ne disposent pas de système de propulsion autonome et ont besoin d'une intervention externe pour se déplacer. C'est le cas des barges fluviales : elles étaient autrefois halées par des chevaux marchant le long des berges d'un canal, parfois par des personnes quand le bateau était suffisamment léger. Pour ce type de propulsion, la corde de halage était portée par un mât placé à peu près au premier tiers du bateauSi la corde était attachée à l'étrave du navire, celui-ci n'aurait de cesse de s'approcher des haleurs ... et de la berge. ; ce mât s'appelle larbouvier (de "arbre").
Des bateaux ou des bacs ont aussi été propulsés par un manège de chevaux ou de bœufs embarqués, le manège actionnant des roues à aubes ou une chaîne de touage.
Propulsion humaine
Dans cette expression, le terme « propulsion » désigne en fait le moteur et non le propulseur. Les Anglais utilisent l'expression plus exacte « human powered ». La propulsion est humaine quand une personne utilise ses mains (et ses pieds) comme propulseur pour se déplacer dans l'eau ou sur l'eau. En appui sur la berge Ce type de halage humain a perduré jusqu'à la généralisation des moteurs thermiques sur les bateaux fluviaux (en France, on l'appelait "Halage à la bricole").
En appui sur le fond thumb|L'embarcation à droite est déplacée par une perche en présence de petits fonds, mais l'aviron sert aussi de godille en eaux libres. Utilisation d'une perche, ou d'un aviron quand la profondeur est suffisamment faible (image ci-contre à droite).
En appui sur l'eau La force musculaire est probablement la première force motrice utilisée sur un navire, comme sur la barque solaire de Chéops avec son système d'aviron.
La rame De manière générale, ce type de propulsion consiste à actionner une rame formée d'un manche et d'une pelle immergée ; la rame peut soit être reliée au bateau par un ou deux tolets, une dame de nage ou une engoujure, soit être tenue à deux mains. L'action effectuée consiste en un va-et-vient régulier, en alternant une phase de poussée pelle dans l'eau et une phase de retour pelle hors de l'eau, ou en alternant des phases de poussée entièrement dans l'eau pour la godille.
L'action de la pelle dans l'eau est de deux sortes : avec la godille, la pelle agit comme une aile, avec un angle d'incidence réduit maintenant un écoulement attaché sur les deux faces de la pelle; avec l'action de ramer, la pelle pousse l'eau directement vers l'arrière du bateau, en écoulement complètement décroché.
Applications : La godille consiste à actionner un aviron à l'arrière du bateau, par un mouvement oscillant dans le plan transversal. La godille est très pratiquée pour la propulsion des annexes, pour sa simplicité (un seul aviron qui pivote dans une échancrure du tableau arrière), son rendement (la pelle travaille en faible incidence, comme un profil d'aile) et ses avantages en manœuvre d'accostage (pas d'encombrement latéral comme pour les rames). On peut godiller debout ou assis, d'une seule main. La godille était utilisée notamment en Bretagne par des passeurs (ou des passeuses, comme à Lanildut en Finistère), sur des barques plutôt lourdes, pour transporter plusieurs personnes d'une rive à l'autre. La pagaie, où une rame est actionnée sur le côté du bateau, sans point d'appui, ce qui nécessite l'emploi des deux mains. Elle est utilisée sur les pirogues et canoës (où chaque pagayeur ne pagaie que d'un côté), sur les kayaks (où le rameur pagaie des deux côtés alternativement), et en secours sur certains dériveurs. La nage où les rameurs, assis et faisant face à l'arrière de l'embarcation, actionnent l'aviron, articulé sur un pivot, par traction ; on le trouve sur les bateaux du même nom. Ce système fut le plus utilisé de façon historique, conjointement à la voile, en particulier pour la guerre navale. Les galères naviguant en croisière grâce à leur voilure, utilisaient au combat la force combinée de plusieurs rangs de rameurs, répartis des deux côtés sur plusieurs étages, ce qui permettait d'atteindre des vitesses et une maniabilité nécessaires aux manœuvres d'éperonnage, et de s'affranchir de la dépendance au vent quand la situation tactique l'exigeait. La vogue où le ou les rameurs, debout et faisant face à l'avant de l'embarcation, actionnent l'aviron, également articulé sur un pivot, par poussée. Ce système est principalement utilisé autour de la Méditerranée sur des bateaux de relativement petite taille.
Hélice immergée L'hélice peut être actionnée par un levier ou un vilebrequin : premiers sous-marins autonomes à énergie musculaire, le Turtle, le Nautilus de Robert Fulton ou grâce à un pédalier, comme sur une bicyclette. Ce dernier système est utilisé par quelques engins de vitesse de type hydroptère et surtout par des petites embarcations de bord de plage de type pédalo, l'hélice étant alors parfois remplacée par une roue à aubes.
Hélice aérienne L'hélice est actionnée grâce à un pédalier : engin de vitesse Decavitator, vitesse .
Propulsion à voile La propulsion à voile (également propulsion vélique. ou propulsion éolienne.) consiste en l'utilisation de la force du vent (le moteur) pour propulser un voilier, le plus souvent grâce à des voiles (le propulseur). Les nombreuses combinaisons de formes et de dispositions de voiles ont donné naissance à une grande variété de gréements et à des formes de coques spécialement étudiées pour ce type de propulsion.
Principe
De même que la pelle d'une rame, une voile peut fonctionner de deux façons :
La voile peut être placée à peu près perpendiculairement au vent, qui la « pousse » et fait ainsi avancer le bateau. Dans ce cas, l'écoulement est dit « décroché » et le rendement est moyen; c'est le type de fonctionnement de tous les voiliers quand ils suivent une route parallèle au vent dite « vent arrière ». La voile peut être placée avec un angle d'incidence plus faible avec le vent (moins de 20°) ; dans ce cas, le vent agit sur la voile comme sur une aile d'avion, l'écoulement est dit « attaché » sur les deux faces de la voile. Il se produit une dépression relative « sous le vent » (côté bombé) de la voile qui s'ajoute à la pression relative du côté « au vent » pour propulser le bateau. Quand le vent vient de côté la force exercée par la voile n'est pas dans l'axe du bateau. La composante transversale de cette force est une force de dérive (dérapage latéral) qui doit être compensée par la portance d'un plan anti-dérive quille ou « dérive ». La force du vent entraîne une gîte (inclinaison latérale) qu'il faut limiter par l'effet d'un lest fixe et/ou du déplacement latéral du poids de l'équipage ou d'une masse mobile (ballast).
Afin de porter la voilure, il y a besoin d'un support surélevé (en général un mât), d'un moyen d'établir la voilure (drisses) et de l'orienter par différents cordages (écoutes). Selon le type voile, il peut y avoir besoin d'espars supplémentaires, comme une bôme ou un whishbone pour une grand'voile, un tangon pour un foc ou un spinnaker. Les différentes formes de voiles et la façon de les établir sur un ou plusieurs mâts permettent de caractériser les gréements.
Gréements
thumb|Détail du gréement d'un grand voilier à Amsterdam.
Deux types de gréements, opposés par leur origine géographique, ont fini par se combiner pour obtenir la voilure idéale en matière d'efficacité et de souplesse : le type dit latin, et son dérivé aurique, où la voile est au repos alignée dans l'axe du bateau est originaire des contrées méditerranéennes, adapté aux changements d'allures et à celles proches du vent, nécessaire dans ces mers resserrées ; le type dit carré est originaire des pays nordiques et océaniques, où la voile est perpendiculaire à l'axe du navire, plus adapté aux grandes distances avec un vent sur l'arrière.
Si les premiers voiliers ne comportaient qu'une seule voile, la combinaison de plusieurs voiles en les répartissant en hauteur et en longueur permet d'améliorer la manœuvrabilité du bateau et d'adapter la voilure aux conditions de navigation. La combinaison de différentes formes de voiles sur un seul bateau survient avec les caraques ; les vaisseaux construits par la suite montrent une grande inventivité dans les gréements. , les gréements se sont à nouveau simplifiés et n'intègrent plus que deux ou trois voiles, souvent en matériaux synthétiques.
Les voiles, du fait de leur caractère très économique et de l'autonomie qu'elles permettent, étaient utilisées sur la plupart des navires même après l'arrivée de la vapeur, jusqu'à la fin du , où la navigation à voile atteignit son apogée technique avec des quatre-mâts et cinq-mâts de plus de de long menés par des équipages réduits. Par la suite, le besoin de vitesse et de régularité d'exploitation, l'autonomie permise par le Diesel, et le droit du travail imposant trois bordées au lieu de deux, entraînèrent sa disparition pour les navires de guerre d'abord, et de commerce ensuite. Les derniers grands voiliers marchands, qui avaient résisté sur les cargaisons lourdes au long cours, comme les nitrates du Chili, disparurent en quelques années dans la décennie 1950 (naufrage du Pamir en 1957). Quelques utilisations de niche subsistèrent jusque dans les années 1970. De nos jours, les voiles restent utilisées sur les petits voiliers et sur certains yachts de luxe, pour la navigation de plaisance (loisir) ou sportive.
Voiles rigides Des gréements à voiles « rigides » ont été utilisés sur de voiliers de course type catamaran, notamment de type Classe C (mini Coupe America). Ce sont généralement des mâts-ailes profilés comportant des parties mobiles faisant office de volets de courbure, profilées elles aussi. Une mécanique complexe permet de positionner les différents éléments pour obtenir une voilure à simple ou double fente présentant des coefficients de portance élevés.
Un système expérimental a été le rotor à effet Magnus (image ci-contre du Buckau de Flettner) : Sur le Buckau, deux mâts rotatifs créent un effet Magnus pour créer une portance, à la manière d'une voile.