Espace technique

Nous avons développé un logiciel de calcul d’hélice sur la base de calculs polynomiaux.
En fonction des données d’entrées, de dessins de carènes, de courbes de résistances de carène, nous sommes en mesure de calculer l’hélice optimale pour chaque configuration.
Outre le fait de déterminer la géométrie la plus adaptée, ce programme nous permet de calculer la vitesse de travail idéal pour les bateaux professionnels, les courbes de poussées et de rendement, la traction au point fixe et les risques de cavitation liés aux surpressions et à des vitesses périphériques trop importantes.
Ce logiciel nous permet, en plus de définir l’hélice optimal pour chaque configuration, de déterminer les diamètres d’arbres porte hélice en fonction du couple à transmettre ou des règlementations des sociétés de classifications, leurs fréquences vibratoires, la position et le nombre de paliers, assurant ainsi une parfaite cohérence dans la chaine cinématique propulsive.

Le rendement des hélices marines est fonction du diamètre de ces dernières. En théorie, plus le diamètre de l’hélice se rapproche du diamètre optimal calculé en fonction de la configuration du bateau, meilleur sera son rendement.
Dans beaucoup de cas malheureusement, ce diamètre ne peut pas être atteint à cause des cages d’hélices trop limitée (distance entre l’axe de l’arbre porte hélice et la coque) ou d’un mauvais choix de rapport de réduction.
Dans tous les cas, nous conseillons un jeu entre l’hélice et la coque de 15% minimum du diamètre de l’hélice afin de garantir un fonctionnement correcte.
Cette valeur doit être augmentée à 20/25% pour des hélices sous tunnels.

Le nombre de pales d’une hélice est déterminé par plusieurs facteurs :

1 – L’application

Une hélice bipale sera privilégiée pour réduire la trainée de l’hélice (pour les voiliers).
Une hélice 3 pales sera plus adaptée à des bateaux moteurs ou à des voiliers fortement motorisée.
Une hélice 4 pales sera choisie pour des bateaux professionnels ou des bateaux de plaisance fortement motorisé.
Enfin, une hélice 5 pales sera privilégiée pour réduire les vibrations.

2 – Le calcul de l’hélice

En fonction de la configuration du bateau, il peut être nécessaire d’augmenter le nombre de pales pour augmenter le coefficient de surface afin de limiter les risques de cavitation.
Dans certains cas, le fait d’augmenter le nombre de pales peut aussi favoriser le rendement de l’hélice.
Enfin, en cas de nécessité de réduire les vibrations, une hélice 4 ou 5 pales sera privilégiée.

Le pas de l’hélice correspond à l’avance théorique ce celle-ci pour une révolution. Cette avance ne prend pas en compte le phénomène de glissement. Ce phénomène s’explique du fait que l’hélice ne travail pas dans un milieu solide mais dans un liquide. Ce phénomène implique donc la différence qui existe entre l’avance réelle de l’hélice pour un tour et le pas théorique de l’hélice.

La surface de pales d’une hélice, appelée Fa/f ou DAR, est le ratio entre la surface du disque correspondant au diamètre de l’hélice et la surface des pales.
L’augmentation de la surface des pales d’une hélice est directement liée a la puissance à transmettre par cette dernière et aux risques de cavitation.

Le skew d’une hélice correspond à l’incurvation plus ou moins importante de la ligne médiane d’une pale.

Actuellement, quasiment toutes les hélices ont du skew et les hélices avec des pales très incurvées sont communément appelées ‘’skew back’’.
Cette caractéristique permet de diminuer les phénomènes vibratoires et dans certains cas, les problèmes de cavitation.

Pour déterminer le sens de rotation d’une hélice, il faut la comparer à une vis.
Si vous posez l’hélice sur le sol, imaginez que vous vouliez la visser dans le sol.
Si vous devez tourner dans le sens horaire, il s’agit d’une hélice en rotation droite.
Si vous devez tourner dans le sens antihoraire, il s’agit d’une hélice en rotation gauche.

Le rake est l’angle d’inclinaison des pales de l’hélice vers l’arrière.
Les hélices standard ont généralement un rake compris entre 0 et 10°.
Le rake est souvent utilisé pour dégager l’hélice d’un étambot très volumineux et arrondi afin d’optimiser le diamètre de l’hélice et d’améliorer l’arrivée d’eau.

Différentes conicité existent sur le marché, les plus commun étant 10% (1/10), 8.33% (1/12) et 6.25% (1/16). Nos cônes standard répondent à la norme ISO 4566 et ont une conicité de 10%.
Pour calculer la conicité de son hélice, faites la différence entre le grand diamètre du cône et le petit diamètre, multiplié le résultat par 100 et diviser le tout par la longueur du cône.

Exemple :

Grand diamètre du cône : 50mm (correspondant généralement au diamètre de l’arbre porte hélice)
Petit diamètre du cône : 38mm
Longueur du cône : 120mm

Conicité : (Ø50 – Ø38) x 100 / 120 = 10%

La cavitation est un phénomène lié au fonctionnement de l’hélice de part sa géométrie et son design ou à un paramètre extérieur à celle-ci qui perturbe l’écoulement du fluide.

Lorsque l’hélice est en fonctionnement, la pale réagit comme une aile d’avion en créant une pression sur la face de pas (face arrière de l’hélice) et une dépression sur la face avant.
Lorsque la dépression atteint une certaine valeur limite, l’eau se transforme en vapeur créant ainsi des bulles voir des poches de gaz sur les pales.

La cavitation peut engendrer une destruction partielle des pales, des vibrations et/ou une chute importante du rendement de l’hélice.

Les arbres porte hélice sont réalisé en inox pour les lignes d’arbres lubrifiées à l’eau et en acier pour les lubrifications à l’huile.

Différents types d’inox existent sur le marché mais il convient d’utiliser un inox qui ait autant de bonnes caractéristiques mécaniques qu’une bonne résistance à l’électrolyse et au phénomène de ''pitting''.
Notre bureau d’étude se tient à votre disposition pour déterminer le meilleur choix d’inox en fonction du couple à transmettre et de votre application.