La philosophie du conceptUne nouvelle hélice en composite pour voiliers...



Les écrits, en grande partie issus de l'expérience des industries nautiques, abondent sur le sujet des très substantielles améliorations de performances et des avantages pour l'utilisateur que les nouveaux matériaux ont apporté à la plaisance. Cependant, ces publications se concentrent essentiellement au-dessus de la ligne de flottaison.

Le rapport performance/prix continuellement décevant des hélices disponibles sur le marché, nous a amené à repenser entièrement à la base le concept d'optimisation du rendement des hélices. Cette démarche implique d'accorder, par rapport aux exigences de conception, une attention égale aux critères économiques, tant pour le prix d'achat initial de l'hélice que pour les coûts de maintenance pendant la durée de vie du produit.

Les problèmes des hélices repliables traditionnelles sont bien connus depuis un certain temps. Une surface de pales trop petite produisant une poussée et des performances moteur médiocres, particulièrement en conditions défavorables. Un rayon d'inertie important, qui, couplé à une masse élevée, crée avec le temps des problèmes de vibration très significatifs en situation réelle d'utilisation. Ce problème vient de la nécessité de conserver suffisamment de masse à l'extrémité des pales pour conserver un niveau de performances raisonnable en marche arrière. Le fait que le volume significatif occupé par les pales, génère un choc hydrodynamique lorsqu'elles passent à proximité du fond du bateau, est souvent négligé dans la conception même de ces hélices. L'eau est incompressible et le volume d'eau qu'une pale déplace, produit une vibration supplémentaire. La seule solution à ce problème pour un espace libre donné est de réduire la vitesse de la pale et/ou de diminuer au maximum l'épaisseur de la pale pour la rendre aussi fine que possible.

Comme la vibration provoquée par la masse en rotation est fonction du rayon de giration, la masse et en particulier le rayon d'inertie sont des paramètres critiques dans la recherche d'une rotation douce dans la conception d'une hélice. Une conception optimisée dans la recherche d'un fonctionnement sans vibrations doit être aussi légère que possible, avec une concentration de la masse au centre de l'hélice, ce qui est exactement le contraire des hélices repliables traditionnelles. Les avantages de cette approche se sont déjà traduits par des améliorations spectaculaires de la durée de vie des bagues hydrolubes, la bête noire de nombreux propriétaires de voiliers, comme on pourrait l'attendre d'une réduction spectaculaire des moments d'inertie ou de l'effet de volant. Le jeu normal entre l'arbre d'hélice et une bague hydrolube neuve est de 0,25 à 0,5 mm environ et beaucoup plus quand celle-ci est usée.

Nos produits apportent les nombreux avantages de la technologie d'aujourd'hui à un équipement essentiel qui a connu peu de modifications et d'améliorations depuis l'invention de la première hélice repliable par Nathanael Herreshoff à l'aube du XXe siècle. Les propriétés hydrodynamiques de toutes les hélices posent des problèmes complexes. Ces problèmes ne font que s'aggraver lorsqu'il faut concilier la réduction de la trainée sous voiles et la recherche d'une poussée maximale au moteur sur un bateau caractérisé par une relativement faible puissance du moteur et un fardage important.

La poussée dépend de la surface des pales de l'hélice. Il n'y a aucune alternative.

Pour augmenter la poussée à partir d'une puissance donnée, il faut augmenter la surface des pales. La solution évidente pour atteindre ce but est d'augmenter le nombre de pales pour un diamètre d'hélice donné. En l'absence d'une hélice trois pales à mise en drapeau simple et économique, nombreux sont ceux qui ont choisi de se rabattre sur les hélices traditionnelles à trois pales fixes. Cette solution leur permet d'obtenir des performances raisonnables au moteur mais au prix d'un déficit énorme des performances sous voile.

Avec un accroissement substantiel de la surface de pales, les hélices composites trois pales à mise en drapeau KIWIPROP fournissent une poussée nettement accrue. Dans le même temps, elles sont affranchies des problèmes bien connus de corrosion, d'usure, de poids, de vibration et de performances médiocres en marche arrière, inhérents aux hélices repliables traditionnelles à deux pales. Kiwiprop a conçu une hélice à mise en drapeau qui élimine les engrenages par l'emploi du Zytel™, un composite breveté DuPont, pour la fabrication de pales moulées par injection. Cette solution permet la production économique d'hélices à trois pales destinées au moteur jusqu'à 55 CV, gamme qui a longtemps été le domaine réservé des hélices à trois pales fixes ou à deux pales repliables.

Les systèmes à trois pales à mise en drapeau par engrenage ont longtemps été les hélices globalement les plus performantes pour les voiliers. Cependant les problèmes importants inhérents à leur conception même ont été un frein à leur diffusion en particulier pour les moteurs de moins de 50 CV qui représentent la majorité du marché des hélices. En premier lieu, leur prix est élevé en raison de la complexité de l'usinage individuel nécessaire à la fabrication de chaque hélice. Le pignon d'engrenage conique de chaque pale doit être usiné individuellement en plus de l'engrenage du moyeu.

Inconvénient beaucoup plus pénalisant pour la navigation sous voile, mais très souvent ignoré, les pales restent parallèles à l'arbre d'hélice, pas aux filets d'eau ce qui représente une trainée importante et provoque une autorotation de l'arbre sous voile. Notez que tous les schémas représentant des hélices à mise en drapeau par engrenages sont réalisés dans la perspective de l'arbre. Ils montrent une hélice avec une surface projetée très réduite. Cette représentation est très trompeuse car avec un arbre incliné de 10 à 15 degrés et une ligne d'élancement arrière inclinée de 5 à 10 degrés, l'hélice reçoit les filets d'eau selon un angle d'environ 15 à 20 degrés. Cette configuration génère une importante surface projetée pour chaque pale qui se traduit par une trainée et une oscillation avec tous les problèmes corrélatifs de bruit, d'usure et de diminution des performances sous voile. Toute oscillation provoque une usure significative des mécanismes internes pour lesquels le maintien d'une lubrification efficace est toujours un problème complexe dans les conditions difficiles du milieu subaquatique.

Comparativement aux modèles concurrents, il faut ajouter au prix de revient de ces hélices à mise en drapeau par engrenage et pas automatique un système coûteux de verrouillage de l'arbre ainsi que tous les problèmes qui s'y rapportent. Les différents types d'inverseurs ne permettent pas tous de verrouiller la rotation de l'arbre d'hélice lorsqu'il faut que le moteur tourne pour activer l'embrayage interne. En éliminant les systèmes d'engrenage et en utilisant la flottabilité neutre du Zytel™, l'hélice KIWI FEATHER PROP permet à chaque pale de s'orienter librement comme une girouette selon les filets d'eau qui la parcourent effectivement, quelle que soit l'inclinaison de l'arbre d'hélice, la dérive ou les mouvements de la mer. Ainsi, la trainée et les phénomènes d'autorotation sont ramenés aux niveaux les plus faibles.

L'emploi du Zytel™ réduit le poids de l'ensemble à moins de 3,5 kg. Alliée à la finesse du bord des pales, cette légèreté diminue spectaculairement le moment d'inertie des masses tournantes ainsi que le choc hydrodynamique. Au moteur, les vibrations dues à l'hélice sont virtuellement éliminées, la poussée reste intacte en marche arrière. Enfin les problèmes de corrosion de pales sont totalement éliminés. La finesse des extrémités des pales augmente également la poussée disponible en réduisant la trainée de rotation.

Les pales, seules pièces en mouvement sous voile, sont remplies de graisse marine de qualité supérieure. Au moteur, la force centrifuge retient la graisse dans la pale, réglant ainsi le problème permanent de lubrification, préalable indispensable pour minimiser l'usure dans le temps.

Cette hélice a été très soigneusement développée, réalisée et testée pendant plus de six ans. Une base de données extensive et constamment réactualisée de toutes les hélices installées permet l'évaluation et la mise à jour permanentes des performances pour une optimisation des recommandations dans le choix du diamètre et du pas de l'hélice.

La précision de la conception et de l'ingénierie a permis de réduire à six le nombre de composants standards pour la réalisation d'hélices convenant à la fois aux transmissions classiques ou saildrive, avec rotation à gauche ou à droite, un diamètre nominal de 15½" à 18½" et à tous les pas grâce au système exclusif de réglage de pas. Cette conception nous permet de répondre aux besoins de la quasi totalité des installations dans la gamme des moteurs de 15 à 55 CV, ce qui représente l'essentiel du marché en termes de nombre de moteurs, à des prix largement inférieurs à ceux des autres hélices à mise en drapeau.

Les hélices Kiwiprop sont non seulement moins chères et virtuellement sans entretien mais elle fournissent également une poussée nettement supérieure que les modèles concurrents particulièrement en raison de la finesse des pales. Dans ces tailles le rapport entre la puissance en CV et le diamètre de l'hélice est d'environ 1/5. La forme du bord de l'hélice est un paramètre critique souvent négligé dans les modèles concurrents. Le choix d'une pale plate, nécessaire pour la mise en drapeau se traduit par une perte d'efficacité relative à mesure que le bateau accélère. En partant cependant d'une base de données beaucoup plus fournie, notre expérience par mer calme et à vitesse élevée sur un nombre important d'installations différentes, a montré une efficacité égale ou supérieure selon la qualité de l'installation originale. Les limites de vitesses liées au déplacement de la coque déterminent généralement les performances maximales au moteur par mer calme. L'hélice montre ses capacités propres quand les conditions sont mauvaises. Avec le surcroit très significatif de poussée disponible avec une hélice à trois pales, qui augmente paradoxalement à mesure que la vitesse du bateau diminue, cette même vitesse est maintenue à des niveaux supérieurs à ceux obtenus avec les hélices concurrentes.

Nous sommes convaincus qu'aujourd'hui cette technologie permet au plaisancier des disposer du meilleur des deux domaines. Les qualités motrices globales, le poids moins élevé et l'entretien minimum d'une hélice à trois pales fixes associés à la trainée minimum permettent d'obtenir des performances optimales sous voile. De nombreux utilisateurs nous signalent une amélioration significative des performances sous voile et au moteur, particulièrement face à une mer formée, ainsi qu'un fonctionnement beaucoup plus doux du moteur et des performances excellentes en marche arrière.

Notre objectif est de toujours fournir les performances d'une hélice à trois pales au prix d'une deux pales !

Avec plus de poussée, particulièrement en marche arrière, un poids divisé par trois, une corrosion potentielle minimale, une lubrification totale de toutes les pièces mobiles et un tarif deux fois moins élevé que celui des produits concurrents, nous pensons avoir atteint notre objectif et nous sommes sûrs que cette hélice va prendre une place de leader sur les segments de marché qui la concernent.

Du point de vue de la nécessité d'un service après-vente, la polyvalence, l'interchangeabilité et la maîtrise des coûts des divers composants nous permettent de proposer des pales de rechange pour palier les inévitables problèmes que posent le fonctionnement en milieu marin.

La valeur relativement élevée et la légèreté de chaque pièce permet de garantir une livraison à peu près partout dans le monde depuis la Nouvelle-Zélande dans des délais et à un prix raisonnables.

Nous vous invitons à consulter plus avant notre site Internet qui développe plus en détail les informations ci-dessus et en particulier dans les témoignages d'utilisateurs de nos hélices sur une large gamme de moteurs et de transmissions.