Hélices de moteurs in-board – Optimisez les performances de votre bateau

Depuis de nombreuses années, les plaisanciers continuent de débattre de la question du choix d’une hélice à quatre pales versus une hélice à trois pales. L’argument traditionnel invoqué est que les hélices à quatre pales sont lentes comparativement à celles à trois pales, qui sont plus rapides – fin de la discussion. Cependant, la montée en flèche du coût du carburant étant entrée dans le débat, la vitesse a été reléguée au second plan, et ce, au profit de l’efficacité.

Cela ne veut pas dire que les hélices à quatre pales ne peuvent pas être conçues pour la vitesse. Des progrès considérables ont été accomplis en ce qui a trait à leur fabrication et leur design. Ainsi, de nos jours, les hélices à quatre pales sont conçues pour fournir soit plus de vitesse comme premier objectif ou encore une plus grande vitesse combinée à des attributs plus traditionnels comme une force et une poussée accrues.

L’objectif principal de notre projet était d’équiper notre bateau d’hélices à quatre pales en vue d’obtenir une meilleure efficacité de rendement. Il s’agit d’un croiseur sport de 36 pieds, équipé de deux moteurs à propulsion in-board. Notre autre objectif consistait à augmenter la courbe d’accélération afin de minimiser le temps de poussée pour déjauger et ainsi réduire la consommation de carburant.

Une entreprise établie à Orillia (Ontario), United Propeller and Machine, nous a fourni tous les documents nécessaires pour mener à bien notre projet. Les données que nous avons recueillies incluent les caractéristiques du bateau, de même que les numéros de modèle et de série du moteur et de la transmission. S’ajoutent à cela les détails précis concernant les ratios de puissance, de couple et de vitesse du moteur.

1. La collecte de données

Par la suite, nous nous sommes dirigés sur l’eau en respectant les paramètres normaux de charge du bateau afin d’enregistrer les données de vitesse et d’accélération, en plus de bien noter les chiffres concernant la consommation de carburant en fonction du régime du moteur. Cela nous a permis d’en arriver aux mêmes données fournies par le fabricant d’hélices tripales qui équipaient nos deux moteurs.

2. L’entrée des données

Nos données en main, nous sommes allés rencontrer Amanda Holloway chez United Propeller and Machine. À l’aide d’un programme appelé « Prop Scan », celle-ci a entré toutes les données concernant notre bateau ainsi que celles que nous avions notées lors de notre sortie sur l’eau. Ce programme a permis à madame Holloway de confirmer son évaluation personnelle – cette dernière compte en effet de nombreuses années d’expérience dans ce domaine – et de nous faire ses recommandations pour notre bateau.

3. Sommaire des recommandations

Madame Holloway nous a recommandé des hélices Michigan X-Séries. Celles-ci sont fabriquées selon la méthode CNC (commande numérique par ordinateur) au lieu de la méthode traditionnelle. Cela permet d’obtenir un produit supérieur en termes d’épaisseur, d’angle (rake) et d’inclinaison (cup) des pales. Sa recommandation : des hélices de 19 pouces de diamètre (avec cup) et un pas de 19 pouces. Le cup est une petite déformation arrondie sur le contour du bord de la fuite de l’hélice. Il permet d’obtenir un meilleur rendement du pas à partir d’une certaine vitesse de rotation de l’hélice. Cela a également pour effet d’améliorer la vitesse de pointe tout en facilitant le déjaugeage.

4. et 5. Contrôle qualité et analyse des résultats

Aussitôt les nouvelles hélices retirées de leur boîte d’emballage, les techniciens de United Propeller and Machine ont procédé à leur analyse à l’aide du système Prop Scan – cela faisant partie de leur contrôle qualité habituel. Ce système informatisé et d’une grande précision permet de vérifier les dimensions exactes et la forme hydrodynamique d’une hélice. Un technicien expérimenté vérifie chaque section des pales d’hélices par balayage optique de leur surface afin de voir s’il existe des anomalies et il enregistre les données obtenues. Les hélices sont ainsi comparées afin de trouver celles qui s’harmoniseront le mieux.

6. Réglages et préparation de l’installation

L’analyse ayant révélé des différences mineures au niveau du cup et du pas des hélices, des améliorations ont été apportées afin de s’assurer qu’il n’y ait aucune vibration pouvant affecter leur bon fonctionnement. Un simple petit travail d’usinage a permis de les rendre parfaitement semblables, en dépassant même la classe S de la norme ISO 484.

7. Démontage des anciennes hélices

Après avoir sorti le bateau de l’eau à la marina Queen’s Cove, nous avons donc procédé au remplacement des hélices. Yves Quinelle nous a aidés pour l’occasion. Un bon démonte-hélice et un gros marteau ont suffi à faire le travail rapidement. Notez que si vous n’avez pas utilisé votre bateau depuis un certain temps ou que vous avez l’habitude de naviguer en eau salée, vous devrez probablement avoir besoin de chauffer l’arbre de l’hélice pour la démonter.

8. Installation des nouvelles hélices

L’installation des nouvelles hélices à quatre pales est fort simple. Il faut d’abord introduire une clef dans le canal du cylindre et la glisser sur l’axe aussi loin que possible. Nous nous sommes servis d’un bloc de bois pour verrouiller l’écrou de l’hélice en place et le serrer en nous assurant que le moyeu de l’hélice soit bien au fond de l’axe. Par la suite, nous avons installé le contre-écrou et l’avons fixé avec une goupille fendue en inox.

9. Prêts à partir

De retour sur l’eau, le temps était venu de mettre la théorie en pratique. Nous avons vraiment été impressionnés! Les hélices à quatre pales ont amélioré de façon significative les performances de notre bateau. La vitesse moyenne de croisière à 3500 tr/min a augmenté d’un peu plus de 2 nœuds, pour atteindre 23 nœuds. Du même coup, la consommation de carburant a été réduite d’environ 4 litres à l’heure par moteur. Au cours d’une saison, cela équivaut à des économies substantielles pour l’achat de carburant. Un autre avantage intéressant avec les nouvelles hélices, c’est qu’elles permettent au bateau de demeurer en mode planage à un régime moteur inférieur – ce qui représente encore une fois une réduction de la consommation de carburant ainsi que de l’usure des moteurs. Pour finir, notre vitesse de pointe a grimpé d’environ 1 nœud, alors que le temps de déjaugeage s’est amélioré de 1,6 seconde.

De façon générale, les vibrations ont presque complètement disparu, le régime des moteurs en vitesse de croisière a baissé, la vitesse s’est améliorée et nos deux moteurs 454 consomment maintenant moins de carburant.

Par Mike Gridley

Ce texte a été publié dans le magazine Été 2013 de Québec Yachting.