Avant tout, quelques mots techniques sont indispensables à maîtriser pour se représenter ce qu'est une hélice. Rappel : 1 pouce (ou 1')= 25,4 mm
Une hélice est généralement définie par 7 facteurs :
- 1°) le Diamètre est exprimé en pouce ou en mm.
- 2°) le Pas en pouce ou en mm.
- 3°) le Nombre de Pales, allant de 2 à 7 dans 98% des cas.
- 4°) la Matière, si HB/IB Z-drive => Aluminium ou Inox, si Ligne d'arbre => Cupro-Manganèse, Cupro-Aluminium, NiBrAL ou Inox.
- 5°) La caractérisation de son moyeu : soit Ligne d'Arbre (avec un cône de type : ISO, SAE ou spécial), soit HB/IB Z-drive.
- 6°) sa Surface de pales, exprimée en %, surtout pour les hélices de transmission par ligne d'arbre.
- 7°) la présence d'un Cup et sa taille...
Exemple : pour une hélice HB => 13' x 19'-3P-AL-V6 4-3/4' => le diamètre est égal à 13 pouces, la dimension du pas est de 19 pouces ; nombre de pales = 3; la Matière est de l'aluminium; la motorisation est égal ou supérieure à 130 CV (V6=nombre de cylindres) et la taille du moyeu de l'hélice à un diamètre 4,75 pouces soit 120,65 mm.
Voici les principaux termes à connaître sur les hélices :
1°) Les pales ne reçoivent plus un flux d'eau dit "propre", c'est à dire que les flux d'eau brassés ne sont plus dans un état laminaire, mais dans un état turbulent avec une quantité de gaz (air) importante mélangée. Ce mélange air/eau, lors du brassage des pales, n'offre plus suffisament de résistance => l'air se comprime, l'eau non... Ce phénomène se traduit par une accélération vive du moteur et une reprise à la normale lorsque l'hélice raccroche des flux d'eau propre, par exemple : passage de vague, masquage par une quille importante....etc, etc...
2°) Les pales de l'hélice aspirent de l'air... Cela arrive fréquement lorsque le moteur est réglé trop haut sur le tableau AR pour un HB, ou, si la distance entre la surface de l'eau et l'extrémité de pales est trop faible, pour une ligne d'arbre... Dans le premier cas, la plaque anti-ventilation n'est pas assez efficace, et la résultante est identique pour les deux cas => le brassage d'eau aspire de l'air par effet vortex...
3°) Lorsque les pales sont soumises à des
efforts trop importants par rapport à leur surface, une dépression se
crée, coté intrado, en bout de pales. Celle-ci est si forte que la
pression, coté extrado, ne suffit plus à équilibrer la relation dynamique.
L'eau prise dans cette importante dépression se dégrade chimiquement sous
l'effort et le gaz contenu dans les molécules d'eau se sépare. Des
Microbulles d'air s'amoncellent alors jusqu'au décrochage complet des
pales. (moment où la pale ne visse plus dans l'eau mais dans
l'air)
Pour illustrer notre dernier cas, voici en 5 photos
comment la cavitation apparaît d'abord en extrémité de pales, puis
recouvre l'ensemble des pales :
Essai d'une hélice en tunnel de cavitation : on distingue bien sur cette photo la sinusoïde que crée l'air dans l'eau, la cavitation reste accrochée en bout de pales. (photo by Harry Turner)
Les pales sont saturées d'air
:
Il y a plusieurs remèdes à ce phénomène, en voici quelques exemples :
1°) Assurez-vous que l'hélice est adaptée à votre bateau.
2°) Vérifiez la hauteur du montage du moteur pour les HB et les Zdrive : elle doit impérativement respecter les règles des constructeurs. En effet, le fabricant du moteur fournit les cotes de montage suivant la forme du V de carène et l'inclinaison du tableau AR ; le fabricant de la coque, d'après ses essais, préconise les modèles et puissances moteur. C'est donc à l'installateur de respecter tous les paramètres fournis. En ligne d'arbre, c'est l'écartement entre la chaise d'arbre et l'hélice conjugué au bon profilage de la sortie d'étambot (ou de la quille lorsqu'elle sert de support de moulage au tube d'étambot), qui compte. Plus l'hélice est "masquée", plus les risques de cavitation sont importants....
3°) Votre dessous de carène doit être très propre, l'hélice ne doit pas avoir de coups ou d'accrocs et doit être exempte de fouling.
4°) Vérifiez vos connaissances en navigation: en mer, bien utiliser son trim est indispensable à la bonne tenue du bateau et à la performance de l'hélice. En général: en ligne droite, par mer plate, naviguez trim relevé ; en manoeuvre, en virage ou par mer formée, abaissez le trim (demandez à votre concessionnaire de vous faire une démonstration en mer ).
La Force transmise : c'est la résultante vectorielle du couple et de la poussée, moins les pertes de friction, de rotation, d'axe.... Elle est égale à la pression qui s'exerce sur la pale. En gros, par rapport à la puissance donnée, on considère les pertes à ~ 50%. Pour 100 CV transmis, on utilise réellement 50 CV.
Le Glissement : c'est la différence de distance axiale parcourue entre le Pas ou Pas théorique et le Pas réel lors d'une révolution complète de l'hélice. Cette différence est dûe au temps qu'il faut aux molécules d'eau pour "s'accrocher" à la pale, ce phénomène diminue avec la vitesse du bateau (voir schéma n° 3 ci-dessus).
Le Masquage : Moins il y en a et plus l'hélice est alimentée en eau. Ce sont des appendices comme la quille ou la chaise d'arbre qui engendrent des effets néfastes pour l'hélice (cavitation,vibration....). La qualité de leur profilage est indispensable ,afin d'éviter i de perturber l'écoulement laminaire de l'eau sur les pales. Les zones masquées déséquilibrent la propulsion. La conséquence directe en est un effort de distorsion sur l'arbre. Cette distorsion est accentuée dans le cas d'une hélice 3 pales. Beaucoup de professionnels possédant des navires à quille et crapaudine l'ont compris et n'hésitent plus à investir dans des hélices à 4 pales. Les turbulences de masquages sont alors compensées par la forme de l'hélice car elles agissent sur 2 pales à la fois
Voir figures ci-contre :
un classique existant depuis plus de 20 ans... Le principe est simple, on enferme en force au centre de l'hélice un cylindre de caoutchouc spécial avec, en son centre, un cylindre cannelé aux dimensions exactes de l'arbre d'hélice.
Avantages => l'arbre est protégé contre les chocs et leur prix est souvent très raisonnable.
Inconvénients => le risque de dénoyautage est sensible surtout lors d'utilisations sévères type wake-board, monoski ou surmotorisation...
- B) Les moyeux intercheangeables : Uniquement montés, pour l'instant, sur les hélices HB et IB Z-Drive, leur principe est simple. Le schéma et la photo ci-dessous le montrent bien ; 1 rondelle + une bague carrée conique et un embout cannelé... Non seulement ce type de moyeu augmente la protection de l'arbre d'hélice lors d'un choc avec un objet, mais en plus il permet un changement rapide d'hélice.
