À voile, à moteur, mono ou multicoque, lourd, léger, de plaisance ou professionnel, presque tous les navires sont équipés d’une hélice. Derrière ce mot, des objets qui sont très différents selon ce qu’on leur demande. Quelles sont les caractéristiques des hélices ?
Les pales de l'hélice tournent vers le bas, poussant l'eau vers l'arrière. L'eau s'engouffre derrière les pales pour combler le vide ainsi créé. Cela génère une différence de pression entre les deux faces de chaque pale : une poussée positive sur la face inférieure et une traction négative sur la face supérieure. L'hélice est ainsi à la fois poussée et tirée à travers l'eau.
Les hélices possèdent généralement deux marquages (avec deux chiffres), par exemple "13 ¾ x 15". Le premier chiffre indique le diamètre en pouces (1 pouce = 2,54 cm) et le second le pas, aussi en pouces.
Les hélices ont généralement 3 ou 4 pales. Plus il y a de pales, meilleur est le rendement car la surface totale des pales augmente:
- Les hélices à deux pales (repliables) des voiliers favorisent la (faible) traînée sous voile
- Les hélices 3 pales favorisent la vitesse
- Les hélices 4 pales offrent plus de poussée et de stabilité mais moins de vitesse
Les sous-marins possèdent des hélices destinées à tourner à faible régime en évitant la, bruyante, cavitation qui les rend détectables. Ils montent des hélices à six ou huit pales. Certaines de ces hélices sont montées dans des tunnels pour limiter encore les effets de la cavitation, comme dans une propulsion jet.
Le diamètre est mesuré entre les extrémités des pales. Plus le diamètre est grand, plus l'hélice délivre de couple mais sollicite aussi davantage le moteur. Le diamètre doit donc être adapté à la puissance du moteur. Sur les bateaux hors-bords, certains motoristes proposent des embases spéciales avec un rapport de démultiplication plus élevé pour permettre de monter des hélices de plus grand diamètre.
Les remorqueurs ou pousseurs des ports montent généralement des hélices à très fort diamètre, capables de délivrer un maximum de couple lors de l’assistance des gros navires.
Le pas représente la distance théorique parcourue par l'hélice en un tour complet, comme une vis qui s'enfonce dans du bois. Il est exprimé en pouces. C'est le paramètre qui influence le plus la vitesse maximale du bateau. Le pas doit être parfaitement adapté au moteur pour une efficacité optimale.
Pour bien comprendre l'effet de pas, imaginez que l'hélice de votre bateau est remplacée par une roue. Appuyez cette roue contre le fond et observez la scène depuis l'arrière du bateau vers l'avant. En marche arrière, une hélice à pas à droite fera dévier l'arrière du bateau vers la gauche. Un pas à gauche produira l'effet inverse.
Traditionnellement, on monte une hélice à pas à droite sur les bateaux monomoteurs. Sur les bateaux à deux moteurs, on monte un pas à gauche sur le moteur de gauche et un pas à droite sur celui de droite. Dans ce cas, les deux effets se compensent partiellement. Attention, une embase spéciale à contre rotation doit alors être montée sur le moteur équipé de l'hélice à pas à gauche.
Le "cup" est une petite lèvre située sur le bord de fuite de la pale d'hélice. Il permet à l'hélice de mieux retenir l'eau, améliorant ainsi la tenue du bateau dans l'eau. Cette lèvre augmente artificiellement le pas de l'hélice. Ce dispositif est indiqué pour les bateaux à plus fort déplacement : en ajoutant du cup, on cumule les avantages d'un pas faible (couple, poussée optimisée à bas régime) tout en bénéficiant d'une vitesse plus élevée aux régimes supérieurs.
Pour la plaisance et les petites unités, le cup retarde la cavitation à basse vitesse et permet de transmettre plus de puissance à bas régime. Le cup est particulièrement accentué sur certaines hélices de hors-bords.
Le "skew" correspond à la courbure de la surface de l'hélice. On peut dire de façon simplifiée que le skew, c'est lorsque les pales d'une hélice sont courbées. Le skew permet d'augmenter considérablement la surface des pales par rapport à la surface du diamètre de l'hélice. Une hélice à fort skew produit moins de bruit.
Les sous-marins, recherchant la discrétion, utilisent des hélices à fort skew. Elles possèdent une forme de banane très caractéristique.
L'angle d'attaque, aussi appelé calage ou "rake", est l'orientation de la pale de l'hélice par rapport au moyeu. Lorsque le calage varie le long de la pale, on parle de vrillage. Le calage varie de 5 à 20° en plaisance et jusqu'à 30° en compétition.
Plus une hélice possède un grand angle d'attaque, plus elle va faire lever l'avant du bateau et aider au déjaugeage.
