Vous poussez les manettes à fond. Le moteur monte dans les tours, le bateau accélère… mais moins bien que prévu. À bord, personne ne s’inquiète vraiment. Après tout, le moteur tourne rond, aucune alarme ne s’affiche et le bateau finit bien par déjauger. Pourtant, le GPS indique quelques nœuds de moins qu’autrefois et la consommation semble avoir grimpé. On accuse le poids embarqué, le carburant, la mer, peut-être même l’âge du moteur. Et si le problème se trouvait tout simplement au bout de l’arbre ?
L’hélice est probablement l’une des pièces les plus sous-estimées d’un bateau à moteur. On parle volontiers de puissance, de cylindrée, de couple ou de consommation, beaucoup moins des quelques kilogrammes de métal qui doivent transformer cette puissance en poussée. Pourtant, entre deux hélices apparemment proches peuvent se cacher des différences importantes d’accélération, de vitesse, d’assiette et de consommation. Dans les cas les plus défavorables, l’écart de rendement peut dépasser 20 % à certaines allures. Le plus surprenant est qu’un mauvais choix ne donne pas toujours l’impression qu’il existe un problème. Le bateau fonctionne. Seulement, il pourrait fonctionner nettement mieux…
Le piège du moteur qui ne prend pas ses tours
Prenons un hors-bord de 300 ch dont la plage de régime maximale prévue se situe, par exemple, entre 5 500 et 6 000 tr/min. Avec le bateau chargé comme pour une vraie journée de navigation, plein de carburant, équipage et matériel compris, le moteur ne dépasse pas 5 200 tr/min à pleine ouverture des gaz. Il manque donc au moins 300 à 800 tr/min. Et ce n’est pas anecdotique ! L’hélice demande probablement trop d’effort au moteur. Son pas peut être trop important, son diamètre trop généreux ou sa géométrie trop exigeante pour la configuration du bateau. C’est un peu comme essayer de repartir à vélo en côte sur le grand plateau : c’est possible, mais certainement pas optimal pour le rendement. À l’inverse, un moteur qui atteint très facilement son régime maximal ou vient régulièrement buter sur son limiteur alors que la vitesse n’augmente plus peut révéler une hélice trop courte ou une perte d’accroche. Le régime à pleine puissance est donc une information essentielle. Et pourtant, combien de propriétaires savent exactement quel régime leur moteur devrait atteindre avec leur bateau normalement chargé ?
Le pas, ce fameux chiffre gravé sur l’hélice
Une hélice est généralement définie par son diamètre et son pas, deux dimensions exprimées en pouces. Le diamètre correspond au cercle décrit par l’extrémité des pales. Le pas représente la distance théorique que parcourrait l’hélice en un tour si elle progressait dans un matériau solide. Une hélice affichant 19 pouces de pas avancerait donc théoriquement de 19 pouces à chaque révolution. Dans l’eau, évidemment, cela ne se produit jamais exactement. L’hélice glisse, mais le principe permet de comprendre le réglage. Augmenter le pas revient à tirer un rapport plus long. À régime identique, le potentiel de vitesse augmente, mais le moteur doit fournir davantage d’effort. Diminuer le pas fait l’inverse : le moteur prend plus facilement ses tours, le bateau accélère généralement mieux, mais sa vitesse théorique pour un même régime diminue… Quelques pouces peuvent suffire à modifier sensiblement le caractère du bateau. Prenons une unité qui, légère, atteint 5 900 tr/min et 42 nœuds avec une hélice de 21 pouces. Une fois chargée pour les vacances avec quatre personnes, du carburant, de l’eau, l’annexe et plusieurs centaines de kilos de matériel, elle ne dépasse plus 5 450 tr/min et 37 nœuds ! Le moteur n’est pas nécessairement fatigué ou mal réglé, il se peut simplement que son hélice soit devenue trop « longue » pour la charge réelle du bateau. Passer à 19 pouces de pas peut lui permettre de récupérer plusieurs centaines de tours, raccourcir le temps de déjaugeage et rendre les reprises beaucoup plus franches… La vitesse de pointe pourra perdre un peu, mais la qualité générale du bateau peut, elle, énormément progresser.
Trois, quatre ou cinq pales ?
Le nombre de pales à installer est probablement la question qui revient le plus souvent chez les propriétaires. Et la réponse frustrera ceux qui cherchent une règle universelle : davantage de pales ne signifie pas nécessairement davantage de performances. La trois pales reste une excellente solution généraliste. Sa surface totale relativement limitée réduit la traînée et lui permet souvent d’obtenir une très bonne vitesse maximale. Pour un bateau léger recherchant avant tout rendement et vitesse, elle reste difficile à battre.
Ajouter une quatrième pale augmente la surface qui travaille dans l’eau. L’hélice dispose généralement de davantage d’accroche. Le bateau peut déjauger plus rapidement, mieux tenir son planing à vitesse réduite et ventiler moins facilement dans les virages ou dans une mer agitée. La différence peut être particulièrement sensible sur une coque chargée à l’arrière. Gros hors-bord, batteries, réservoir, vivier, matériel de pêche : tout cela finit au même endroit. Une quatre pales offrant davantage de portance arrière peut aider la poupe à se dégager et réduire le cabrage au déjaugeage.
La cinq pales pousse encore plus loin cette logique. Davantage de surface de pales signifie généralement une excellente accroche, des accélérations franches et parfois moins de vibrations. Elle peut s’avérer intéressante pour certaines coques rapides, des installations hautes ou des bateaux devant conserver leur poussée dans une eau perturbée. Mais il existe une contrepartie : davantage de pales signifie aussi davantage de surface dans l’eau et donc, potentiellement, davantage de traînée. Une cinq pales n’est donc pas automatiquement supérieure à une trois pales. Tout dépend de ce que l’on demande au bateau.
Cup et rake : quand deux hélices de même taille deviennent très différentes
Deux hélices marquées 15 x 19 peuvent produire des résultats étonnamment éloignés. Leur diamètre et leur pas sont pourtant identiques, mais leurs pales ne le sont pas. Le « cup » désigne une légère courbure située principalement vers le bord de fuite ou l’extrémité des pales. Elle agit un peu comme un petit crochet destiné à retenir davantage l’eau. L’hélice accroche mieux, résiste davantage à la ventilation et peut supporter un moteur installé relativement haut. Mais cette accroche supplémentaire augmente aussi la charge imposée au moteur. Une hélice fortement cupée peut ainsi se comporter comme si elle possédait davantage de pas que ne le laisse penser son marquage.
Le rake correspond à l’inclinaison des pales par rapport au moyeu. Il influence notamment la portance générée par l’hélice et donc, indirectement, l’assiette du bateau. Voilà pourquoi remplacer une hélice uniquement en recopiant son diamètre et son pas peut réserver quelques surprises. La surface des pales, leur forme, leur épaisseur, leur rake et leur cup comptent également.
Le slip : le chiffre qui fait parler l’hélice
Pour comprendre réellement si une hélice travaille correctement, il existe un indicateur particulièrement utile : son glissement, généralement désigné par le terme anglais « slip ». Une hélice de 19 pouces de pas devrait théoriquement parcourir 19 pouces à chaque tour. En réalité, comme elle travaille dans un liquide, elle avance moins. Cette différence entre déplacement théorique et déplacement réel représente le glissement. Prenons un exemple concret pour bien comprendre ce phénomène : un moteur tourne à 5 500 tr/min ; le rapport de réduction de son embase est de 2:1. L’hélice tourne donc à 2 750 tr/min. Avec 19 pouces de pas et sans aucun glissement, le bateau devrait théoriquement naviguer autour de 43 nœuds. Or le GPS n’indique que 37 nœuds. Le glissement est alors proche de 14 %. Faut-il s’en inquiéter ? Pas forcément. Une hélice ne fonctionne jamais sans glissement. Selon la carène, la vitesse, l’hélice et la charge, une valeur autour de 8 à 15 % à haute vitesse peut parfaitement être cohérente. L’intérêt du chiffre apparaît surtout dans la comparaison. Si un bateau affichait 9 % de glissement dans une configuration donnée et que, quelques mois plus tard, toutes choses égales par ailleurs, il passe à 17 ou 18 %, il faut commencer à chercher. L’hélice est-elle abîmée ? La coque est-elle sale ? Le moteur ventile-t-il ? La charge a-t-elle changé ? Le hors-bord est-il installé trop haut ? Une petite enquête doit alors commencer et, la bonne nouvelle, est qu’elle ne nécessite presque aucun matériel.
Trois chiffres pour ausculter son bateau
Un GPS, le compte-tours et, idéalement, la consommation instantanée suffisent pour réaliser une première série de mesures. Choisissez une journée avec peu de vent et une mer relativement calme. Chargez le bateau comme vous l’utilisez réellement. Réservoir, matériel, équipage : l’objectif n’est pas d’établir un record mais de savoir comment fonctionne votre bateau dans la vraie vie. Relevez vitesse GPS et consommation à 3 000, 3 500, 4 000, 4 500 tr/min puis continuez jusqu’à pleine puissance. Effectuez si possible les mesures dans les deux sens pour limiter l’influence du courant et du vent. Et vous voilà en possession de la véritable carte d’identité de votre propulsion.
Supposons qu’à 4 000 tr/min le bateau avance à 24 nœuds et consomme 32 litres par heure. Cela représente environ 1,33 litre par mille nautique. Après un changement d’hélice, la même coque atteint 26 nœuds avec une consommation de 31 litres à régime comparable. On tombe à environ 1,19 litre par mille. À l’échelle de 100 milles de navigation, la différence dépasse 14 litres soit une belle économie à l’échelle d’une saison.
Attention au bateau essayé vide
C’est une situation extrêmement fréquente. Lors de la livraison, le bateau est testé avec deux personnes, un fond de carburant et quasiment aucun matériel. Les chiffres sont excellents et le moteur atteint facilement son régime nominal. Six mois plus tard, le propriétaire a ajouté une seconde batterie, du matériel de pêche, une glacière, une annexe, quelques dizaines de mètres de chaîne supplémentaires et tout le matériel familial. Le réservoir est plein et cinq personnes prennent place à bord : l’écart peut facilement représenter 400 ou 500 kg. Or l’hélice choisie pour le bateau presque vide est toujours en place et les performances se sont effondrées. C’est la raison pour laquelle un réglage sérieux doit toujours être validé avec une charge correspondant à l’utilisation habituelle. Et dans certains cas, les propriétaires très exigeants utilisent même deux hélices : l’une pour une utilisation légère et rapide, l’autre pour les périodes où le bateau navigue lourdement chargé…
Peut-on vraiment perdre 20 % ?
Le chiffre de 20% de perte selon le choix de l’hélice peut sembler impressionnant, mais des essais comparatifs ont montré que différents modèles montés successivement sur le même bateau, donnent des différences de rendement à certaines vitesses qui peuvent effectivement dépasser 20 %. Il faut cependant bien comprendre ce que cela signifie. Changer d’hélice ne fera pas systématiquement baisser la consommation de 20 %. Un bateau déjà parfaitement réglé ne gagnera évidemment presque rien. En revanche, une combinaison réellement inadaptée peut être très pénalisante. Car l’hélice n’agit pas uniquement sur la poussée. Elle peut aussi modifier l’assiette du bateau. Une hélice qui soulève mieux la poupe peut diminuer la surface de coque en contact avec l’eau. La résistance baisse. Si le bateau maintient en plus le planing à une vitesse inférieure, l’amélioration devient sensible dans toute la plage d’utilisation. On comprend alors pourquoi quelques pales peuvent modifier autant le rendement général d’un bateau.
Et si le problème était 3 centimètres plus haut ?
L’hélice ne travaille jamais seule. Sa position par rapport à la coque compte presque autant que sa géométrie. Un hors-bord installé trop bas traîne inutilement une partie importante de son embase dans l’eau. La résistance augmente et le bateau peut consommer davantage et perdre quelques nœuds. Il est alors tentant de remonter le moteur et même quelques centimètres seulement peuvent effectivement changer les choses. Mais trop haut, l’effet inverse apparaît. Dans un virage serré, lorsque la mer soulève l’arrière ou lorsque le trim est important, l’hélice aspire de l’air. Son régime grimpe soudainement tandis que le bateau cesse d’accélérer : elle ventile. Le bon réglage consiste donc à trouver la hauteur permettant de limiter la traînée sans perdre l’accroche. Et le choix de l’hélice intervient immédiatement. Une quatre pales ou une géométrie disposant de davantage de cup peut parfois accepter une installation plus haute qu’une trois pales classique. Hauteur moteur et hélice doivent donc être réglées ensemble.
Deux moteurs, deux problèmes potentiels
Avec une bimotorisation, le diagnostic se complique. En fonctionnement normal, deux moteurs identiques devraient atteindre des régimes relativement proches à pleine puissance et si le bâbord plafonne à 5 450 tr/min tandis que le tribord atteint 5 800 tr/min, ce n’est pas normal. Avant de démonter le moteur, il faut examiner les hélices. Ont-elles exactement la même référence ? L’une a-t-elle été réparée ? Une pale est-elle légèrement faussée ? Les moteurs sont-ils installés à la même hauteur ? Quelques millimètres de différence sur une pale peuvent déjà modifier la charge. Sur les installations à trois ou quatre hors-bord, la situation devient encore plus intéressante. Les moteurs centraux et extérieurs ne travaillent pas exactement dans la même eau, notamment sur les carènes en V profond. Leur immersion peut être différente et il n’est donc pas absurde que des moteurs parfaitement identiques utilisent des réglages d’hélice légèrement différents…
Bonne navigation !
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