Les hélices des bateaux à moteur (1/3) – Fonctionnement, marquage, diamètre, nombre de pales, pitch
Les hélices des bateaux à moteur (1/3) – Fonctionnement, marquage, diamètre, nombre de pales, pitch...
L’invention de l’hélice découle de la théorie de la dynamique des fluides, mise en forme par le mathématicien suisse Daniel Bernoulli en 1738. Des aubes des premiers vapeurs aux hélices de sous-marins, que de chemin parcouru !
Examinons les différentes caractéristiques d’une hélice et les concepts afférents, afin de pouvoir échanger avec votre distributeur de motorisation et de propulsion.
En effet, pour tirer les meilleures performances de votre bateau, il est impératif d’assortir moteur et hélice et de comprendre les caractéristiques et interactions de ceux-ci.
Comment fonctionne une hélice :
La pale de l'hélice tourne vers le bas, poussant l'eau vers le bas et l'arrière. L'eau s'engouffre vers l'arrière de la pale pour remplir le vide ainsi créé. Il se crée une pression différentielle entre les deux faces de la pale : une poussée positive sur la face inférieure, une traction négative sur la face supérieure. L'hélice est à la fois poussée et tirée à travers l'eau.
Que signifient les marquages d’une hélice?
Prenons un exemple : Sur le moyeu de votre hélice apparaît le marquage 13 ¾ x 15. Ce sont aussi ces dénominations qui sont utilisées par les distributeurs.
13 ¾ signale une hélice de 13 pouces et ¾ de diamètre (1 pouce = 2,54 cm), et 15 signale un pas ou pitch de 15 pouces.
Le diamètre :
Le diamètre est pris aux extrémités des pales, comme si on les inscrivait dans un cercle, et est exprimé en inch.
Plus une hélice est grande, plus elle délivre de couple et sollicite davantage son moteur. Les diamètres des hélices sont fonction des moteurs. Les bateaux légers et rapides montent de petites hélices à l’inverse des bateaux lents et puissants qui en montent des grandes. Imaginons une vis à bois, augmenter la taille de l’hélice revient à augmenter la taille de la vis. Il faut que la visseuse (le moteur) soit compatible ! Si une simple visseuse est capable d’enfoncer une vis de 6 mm x 80 mm dans un chevron, elle ne parviendra pas à en enfoncer une de 10 mm x 80 mm. L’augmentation du diamètre est limitée par la puissance du moteur.
On ne peut pas monter n’importe quel diamètre d’hélice sur son embase. Certains motoristes proposent toutefois des embases spéciales (rapport de démultiplication revu) dont le but est de permettre le montage d’hélices de plus grandes tailles pour favoriser le contrôle et la poussée. Sur un moteur de 50 HP, le rapport d’embase standard est de 1,833:1.
Avec une embase type CT (Command Thrust) de chez Mercury Marine, il passe à 2.33:1. Plus de démultiplication, plus de force permettant de mettre en mouvement une hélice plus grande.
Ces embases sont bien adaptées à des bateaux assez lourds, leur autorisant tout de même un déjaugeage rapide.
Embase Mercury Command Thrust
Le nombre de pales :
Plus le nombre de pales est important, meilleur est le rendement. Augmenter le nombre de pales contribue à augmenter la surface de l’hélice.
Les hélices à trois pales sont en général des hélices de vitesse :
La Tempest de Mercury se monte sur les hors-bord rapides
Certains dessins de tripales, diamètre large, grande surface de pale autorisent également des consommations réduites. C’est le cas de l’Enertia Eco qui offre une baisse de consommation de l’ordre de 10%.
L’hélice Enertia Eco de Mercury
Une hélice à quatre pales offre davantage de poussée et de souplesse, au détriment de la vitesse. Elle offre également un bonne stabilité en route par mer formée. Les hélices des navires de travail (pétroliers, cargos, remorqueurs) peuvent compter 5, 6 et jusqu’à 7 pales.
L’hélice Révolution 4 de Mercury
Le Pas ou “Pitch”
Pour se représenter ce qu’est le Pas ou Pitch d’une hélice, reprenons notre analogie de la vis à bois. Le pas représente la distance de laquelle la vis s’enfonce dans un chevron lorsqu’un tour complet est appliqué à celle-ci. La vis avance dans le bois d’une certaine distance fonction de son filetage. Il en est de même avec une hélice qui avance dans l’eau lorsqu’un tour complet lui est appliqué. pour les hélices, ce pas est compté en pouces (1 inch=2,54 cm).
Le pas d’une hélice constitue la donnée qui aura le plus d’incidence sur le vitesse de pointe d’un bateau. La parfaite adaptation du pas de l’hélice avec le moteur du bateau permet d’obtenir de son embarcation la meilleure efficacité.
Le pas ou Pitch
Truc : Comment s’assurer que le pas de l’hélice montée est le bon ?
Faites chauffer votre moteur quelques minutes, mettez plein gaz, trim up (donnez tout le trim positif) et notez le régime maxi que vous parvenez à atteindre.
Prenons l’exemple d’un moteur Mercury Verado 250 Chevaux, pour lequel vous devrez atteindre le régime maxi de 6200 RPM (CF. Données Mercury) :
● Vous atteignez ce régime avec votre hélice, tant mieux, le pitch est bon.
● Vous atteignez 6500 RPM ou davantage et déclenchez l’alarme de surrégime, le pas de votre hélice est probablement trop court. Changez votre hélice pour le même diamètre mais un pas plus important. 1 inch (pouce) permet d’abaisser le régime maxi de 150 à 200 RPM. Dans cet exemple passez sur un pitch de 1 inch plus important (6500 - 200 = 6300 RPM).
● Vous atteignez 6000 RPM et ne parvenez pas à accrocher le régime maxi de votre moteur. Abaissez de 2 inch le pas de la nouvelle hélice de même diamètre que vous allez acquérir et le tour est joué (6000 + 200 = 6200).
