Les hélices, leur usage, leur confection

Bonjour à tous.

Ce nouveau sujet va permettre d'ouvrir les yeux sur ce que propose le commerce et ce que l'on peut faire
lors de le construction de mon premier bateau navigant, le VLT 27 en 1957, je me suis procuré deux hélices à la Source des Inventions à Paris, ces hélices étaient en aluminium, puis plus tard en 1959 il me fallut trois hélices pour mon Bismarck au 1:100, je me les suis procurées chez STAB à paris toujours, celle ci étaient en bronze.
Puis plus tard au début des années 60, j'ai acheté deux hélices pour mon T53 au 1/100 toujours chez STAB.
Constations, elles sont toutes identiques de forme il faut les polir de même qu'elle ne tournent pas très rond, d'autant qu'elle ne sont pas données, En 70 je construirais mon T56, puis en 71 le frégate Suffren, quelque années auparavant (1966), il m'avait été demandé de construire un tout petit planeur en balsa de 30 cm d'envergure, entièrement poli, puis ciré, il était destiné à une fonderie de l'est de la France, afin de couler un modèle en bronze pour servir de trophée à un championnat international de vol à voile, ayant assisté à la confection du moule en sable de moulage (sable noir), puis à la coulée, j'ai demandé s'il était possible de couler des hélices, oui bien sur, mais il fallait faire les modèles, (une gauche et une droite), puis faire le moule, mais attention au prix, à l'époque ce n'était pas donné disons aujourd'hui entre 400 et 500 € pièce. pas les moyens c'était pour moi plus d'un mois de salaire.
Alors en 71, j'ai acheté mes deux hélices d'un diamètre plus grand su nécessaire, sur chaque hélice les pales furent coupées au ras du moyeu, puis j'ai tourné de nouveaux moyeux en bronze, au bon diamètre et surtout à la bonne forme, ensuite après avoir réalisé des gorges sur le moyeu pour y mettre les pales, ces dernières furent brasées à l'argent à leur emplacement.
Je venais de confectionner mes premières hélice, ce qui le sera par la suite durant près de 50 années.

Pour certains d'entre vous cela n'est pas nouveau, les diverses méthodes furent expliquées dans les revues de modélisme, alors revenons quelques années en arrière.

Mais avant comparons ce qui est comparable, il y a tout d'abord ce qui est proposé dans le commerce, les plus moches et non conformes, les "Rivabo", chacun faisant en fonction de ses moyens, En France nous trouvons les Raboesh, c'est du bon matériel, mais c'est du laiton, le prix est en fonction de la forme du type et de la taille, elles conviennent dans la majorité des cas. Puis il y a Prop Shop  https://www.prop-shop.co.uk c'est correct voir sublime pour certains, sauf les prix, enfin le haut de gamme Novarossi, mais le prix n'attire pas les clients, nous avons vu des merveilles au salon de Paris en 2001 et 2002, mais aucun commerçant français n'a voulu les commercialiser, car le prix fait fuir les clients, alors il ne reste qu'une solution les fabriquer soit même, c'est une petite revue de détail que je vous proposerais dans ces pages



Hélice tribord de ma FLF construite en 2001/2002

A suivre

J-C C.

Post très intérressant et largement prometteur de belles choses à découvrir.. .

Beau travaille déjà!

Bonjour,

Un point sur la fabrication des hélices, c'est assez génial. Nous avons tous ce problème à un moment ou à un autre.

Steph

Bonjour à tous.

Je m'excuse du non suivi de ce sujet, mais la crise sanitaire nous à freinés dans cette étude, en effet, dès la parution du confinement, toutes les activités sportives et culturelles hors de chez soit, ont été supprimées, d'ou la fermeture de mon club et de ses ateliers dès le 30 octobre.

Voici donc la suite de ce sujet.

Tout d'abord revenons en arrière, dans les années 50-60 et début des années 70, la maison STAB proposait des modèles en bronze issus de moulage, c'était parfait pour l'époque en voici quelques éléments.



Cela allait de la tripale à la quadripôle, puis vers les années 70 est apparue la cinq pales, elles étaient percées par l'arrière du moyeu et leur blocage sur l'arbre se faisait par un petit vis pointeau, un seul défaut mais majeur, elles ne tournaient pas toutes très rond, la faute étant due au perçage du moyeu, c'est ce qui m'a ouvert la voie dès 1970 à les retailler, à savoir en coupant les pales puis en les ressoudant sur le moyeu repris au tour à métaux.

Quelques années plus tard , il apparu en France tout comme à l'étranger, qu'il était possible de confectionner soit même ses hélices.
Plusieurs méthodes furent envisagées, la confection par divers éléments brasés entre eux, le moulage semi industriel ou mieux la taille dans la masse, chaque méthode ayant ses avantages mais aussi ses inconvénients 
La méthode du coulage en bronze dans un moule, oublions la, le prix, les difficulté s de faire le moule, il faut impérativement passer par un atelier spécialisé, ici près de chez moi cela existe, ce sont les fonderies de cloches de Villedieu les Poêles, mais oublions ils ont d'autres chose à faire d'autant qu'il ne reste plus que deux fonderies.

Alors passons à la méthode par brasage, c'est la plus économique, mais pas de bronze, ce sera du laiton, voici ce qui s'est fait en premier.



Ce cliché ancien est tiré de la revue MRB, c'était le début de la fabrication des hélices brasées.

Mais très vite cela à évolué, pour diverses raisons évidentes, quoi que beaucoup n'ont pas toujours compris le pourquoi de certains précautions, nous allons donc voir ce qu'il en est par la suite.

En 1988 Jean-Pierre Philippe, écrivait un article détaillé sur la construction des hélices brasés dans la revue MRB, sujet suivi dans les N° d'octobre et de Novembre 1988, il mettais au propre et à destination de tous, une parie de ce que nous faisions chacun dans notre coin, cela était très explicite, en voici des extrais en image.





Ce n'est bien sur qu'une petite partie de l'article complet, mais le schéma est assez explicite, alors voyons comment procéder et passons à une hélice simple équipant un chalutier moderne.



En fond de l'image, la photo de la vraie hélice, et sur le photo les pales découpées et taillées dans du laiton, ainsi que le moyeu tourné et fileté au tour.


Sur le moyeu, l’emplacement des 4 pales, a été effectué sur une fraiseuse équipée d'un plateau diviseur.


Positionnement pour contrôle avec le plan, puis nous passerons à la phase suivante, le montage et le brasage.

A suivre

J-C C

Merci Jean-Claude, C'est franchement très intérressant.

Bonsoir à tous.

Avant de passer à la phase suivante, à savoir le montage, l'ajustage, le brasage (ou soudage pour que tout le monde comprenne) puis le polissage, nous allons voir ensemble une hélice plus conventionnelle, c'est à dire telle qu'elle est en réalité, en effet une hélice se comporte de plusieurs pièces maîtresses.
Tout d'abord le moyeu, c'est lui qui transmet le mouvement de l'arbre d'hélice.
Les pivots de maintien des pales (ou les ailes comme certains les nomment).
Enfin les pales elles mêmes.

Dans les années 90 puis 2000, des armateurs ou des constructeurs de navires (chantiers de construction) m'ont demandés de fabriquer les modèles de leur navires à l'identique (hélices comprises), pas de problème, mais à une condition, de pouvoir accéder aux plans de ces hélices, ce fut fait comme demandé, avec toutefois des réserves de sécurité, pas de divulgation des documents qui devaient être rendus après confection, il est donc évident que je ne peux mettre sur ce sujet les documents énoncés, malgré tout il existe une abaque explicative de la conception d'une pale, ce document servant d'étude afin de comprendre comment est faite une "aile" d'hélice marine moderne.
la voici ci dessous


Ce croquis est en fait une simple abaque définissant, le développé de la pale, en aucun cas il permet de construire une hélice avec précision, certains éléments majeurs étant manquants

Poursuivons notre étude, les plans officiels nous furent montrés sur un écran dans une salle sécurisée  à nous de nous en imprégner, puis il nous fut confiés quelques documents indispensable à la confection de deux hélices pour la maquette d'un navire en cours de construction dans un chantier naval, ces documents ne devant en aucun cas être divulgués et rendus aussitôt la confection terminée.

Rentré en France je me suis mis au travail avec un collègue, un parfait ajusteur de précision mais également maquettiste de haut niveau, j'ai tourné les moyeux (4 au cas ou), puis il pris en charge les pivots, de minuscules pièces de 4 mm de diamètre extérieur, 2 mm pour les axes et le pivot de 1,5 mm de long, 4 par hélice il en fallait 8, il en fut confectionné 20 au cas ou, voir en cas de perte, de soudure imparfaite ou de travers, etc, restait les pales, après confection d'un gabarit en tôle fine d'acier, 16 pales furent fabriquées.

Voici quelques vues des pièces.


Tout d'abord les moyeux, les deux de gauche sont en attente du perçage des axes de pivot, l'opération se fait impérativement sur une fraiseuse équipée d'un diviseur


Voici deux pales avec leurs pivots en place par brasure à l'argent, et 4 pivots en attente de montage

Il ne faut pas oublier que les pales ont une forme bien précise, celle ci doit être faite avant tout travail de brasure





L'on remarque bien sur ces derniers clichés la forme de chaque pale, sachant qu'elles sont à peine plus grande qu'une pièce de 1 centimes

Voila donc l'ensemble du travail avant montage et brasure sur le chantier.

A suivre

J-C C

Bonjour,

Je me souviens de cette série d'article du MRB, cela m'avait paru fort complexe à l'époque (pas de raison que cela ait changé..). Il faudra donc que je m'y replonge sérieusement si je veux améliorer mes hélices...
Merci de ce très intéressant topo.
Vivement la suite.

Steph

Bonjour à tous.

Nous allons passer au montage et au brasage de pales d'une hélice simple à quatre pales, j'ai bien écrit brasage et non soudage, car ce n'est pas tout à fiat la même chose, pourquoi, voici la différence.
La soudure consiste à relier deux morceaux de métal entre eux, en réalisant une jonction par fusion du métal, une soudure peut se faire à la forge, en chauffant les deux morceaux de métal jusqu'à fusion du métal au niveau de la jonction en se refroidissant les du)eux morceaux de métal n'en font plus qu'un , la soudure la plus courant de nos jours est la soudure à l'arc ou par point avec une machine .
La brasure est différente car les deux pièces à réunir le sont en chauffant l'ensemble et en les collant avec un métal d'apport à l'aide; d'un chalumeau et baguette de soudure, ou de fer à souder et baguette de métal d'apport tendre (étain, argent, etc.).
Dans notre cas il s'agira de brasure à l'argent les pièces étant en laiton, appareil qui nous servira à chauffer sera un micro chalumeau à gaz.

Pour commencer, il nous faut fixer le moyeu sur le plateau de montage, mais attention il devra à la fois être isolé du plateau par une rondelle d'un matériau autre que métallique e même que sa vis de maintien



Ensuite nous allons procéder à la mise en place de la première pale



Puis la seconde pale


Sur ce cliché, l'on voit très bien que le moyeu ne touche pas le plateau il en est isolé par une rondelle de matériau non conducteur de chaleur





Tout est prêt pour la brasure, celle ci va se faire comme suit, il faut chauffer uniquement le moyeu, la chaleur va se diffuser du moyeu vers les pales et en aucun cas vers le plateau support, pas plus que les tiges guides de support des pales il s'agit dan le cas présents de pince à linge en bois
La chauffe se fait avec le chalumeau à gaz en réglant la flamme en composant un petit dard fin de couleur bleue.
La soudure à l'argent se fait comme suit, poser la baguette d'argent (elle même composée du produit de jonction) à l'endroit précis de la jonction de chaque pale, la chaleur se diffusant va faire fondre la baguette et le métal fondu vu glisser dans la fente et s’étaler tout au long du bas de la pale contre le moyeu, , procéder cde m^me pour l'ensemble des pales.
Laisser refroidir totalement l'hélice avant le démontage.
Après démontage, l'on doit pouvoir constater que la brasure est bien dans la fente et égalment sur le bas de chaque pale de chaque côté,

 
L'hélice brute de brasure

 
La brasure est corcte de chaque côté des pales


Il n'y a plus qu'a polir l'ensemble, cela se fait à la Dremel avec les meules adéquat, puis polissage à la main

 

Et voila le résultat final, l'hélice d'un chalutier dans sa tuyère

A suivre

J-C C

Passons maintenant aux hélices en bronze marine, mais cette fois taillées dans la masse, une précaution d'usage avant de se lancer.
1/ ce ne sera pas facile
2/ cela coûte très cher, le matériau, l'outillage que l'on use trop vite et qui casse souvent (les fraises et les meules fines)

Une hélice moyenne de 40 à 45 mm vous reviendra à près de 300 € et une de bonne taille au dessus de 55 voir 60 mm, ce sera le double., mais nous verrons cela en détail au fur et à mesure des constructions, en attendant voici quelques exemples d'hélices terminées et qui ont naviguées.


Hélice bananée d'un cargo moderne de 2001, au 1/100 elle mesure 60 mm de diamètre, la première à demandée environ 40 heures de travail, elle est entièrement finie à la main, les 5 suivantes seront taillées sur une fraiseuse, soit un gain d'une dizaine d'heures de découpe.


Hélice tribord d'un Bismarck au 1/100, les trois hélices ont été confectionnées à l'atelier, vous en verrez les diverses phases de travail


Hélice en bronze marine entièrement taillée à la main (lime et Dremel), équipant une frégate furtive  au 1/100

A suivre pour voir leur confection.

J-C C

Attention, je vous ai écrit que cela coûterais assez cher, en voici la raison, tout d'abord la matière, il s'agit ici de bronze marine, pour le trouver, il faut tout d'abord le commander à une entreprise vendant les métaux, il s'agit  de bronze, il n'en ont pas en stock, il va donc falloir le commander pré coupé, la réponse se trouve sur l'image ci dessous, il s'agit des plans du Bismarck

 

Sur ce plan à l'échelle, vous avez la longueur de l"hélice et son diamètre , soit une longueur de 32 mm et un diamètre de 48 mm pour l'hélice centrale et 36 mm de longueur et 55 mm de diamètre pour les deux hélices extérieures, il faut donc commander 3 jets de bronze de; 40 mm de long et 60 mm de diamètre, le bronze coûte cher et se vend au poids, cela vous coûtera environ 80€ chaque morceau sachant qu'après usinage, vous aurez au minimum, 75 % de perte de métal.

Ensuite chaque jet sera usiné, tout d'abord au tour, puis à la fraiseuse avant de pré fabriquer la forme de chaque pale, et enfin il faudra finir avec une "Dremel", en effet chaque pale comportant une face convexe et une face concave, c'est approximativement le même profil qu'une aile d'avion.

Ces opérations sont gourmandes en matière, et aussi dangereuses pour la santé, il vous faudra impérativement porter un masque de protection en papier, le bronze ne fait pas toujours des copeaux, mais bien souvent de fines particules qu'il ne faut surtout pas ingérer ni respirer.

Voici la suite en image.


Le jet de bronze est sur la machine, nous allons tout d'abord commencer par la partie la plus longue celle qui sera la cône


Façonnage en cours de la partie qui sera ensuite façonnée en cône, mais uniquement à la fin de l'usinage de l’ensemble


Voici la première phase terminée, au passage il est à noter que nous avons déjà perdu 40% de matière, l'hélice centrale légèrement plus petite se trouve en haut à droite du cliché.

Passons à l'usinage de l'autre côté de chaque hélice


décolletage de la partie arrière de l'hélice et perçage de l'axe afin de recevoir l'arbre d'hélice.


Mise en forme de l'arrière des pales à venir


Retournement de la pièce et mise en forme la face avant des pales

Passons maintenant au taraudage permettant le vissage de l'arbre d'hélice


Le taraud et le tourne à gauche , ils seront positionnés contre la tourelle du tour, afin d’effectuer un filetage parfaitement dans l'axe.


Positionnement de l'ensemble taraud et tourne à gauche.



Voila , un quart du travail est fait, mais nous avons déjà perdu près de 60 % de matière.

Prochaine étape, 
Traçage des pales, hélice gauche et hélice droite
Pré découpe des pales à la fraiseuse
Dégrossissage à la fraise et à la meule à l'aide d'une Dremel portative
Finition et polissage, 

A suivre.
J-C C

j'attend la suite

Magnifique pas à pas. Merci beaucoup Jean Claude.

Bonjour à tous.

Nous allions passer à la partie la plus délicate, la taille des pales, mais je n'ai malheureusement pas beaucoup de clichés de cette action, il faut faire un choix tailler la pale, ou tenir l'appareil photo.

Passons au traçage.
Pour ce faire il faut avoir deux gabarits précis, le premier connaître l'angle exact de la pale en fonction du moyeu c'est un dessin en plan, ensuite posséder le gabarit exact de la pale, c'est un peu du 3D.

exemple;



En haut la pièce 
En bas à gauche, il s'agit du gabarit qui va donner les angles de coupe de chaque pale, à droite il s'agit du gabarit exact de la pale, ce gabarit ayant un sens, il ne faudra pas se tromper, dans le cas présent, l'angle d'attaque de la pale est le côté gauche, celui de droite le bord de fuite, positionné dans ce sens, il s'agira d'une pale tournant à gauche soit une hélice gauche, pour faire une hélice droite, il suffira tout simplement de retourner le gabarit sur la droite.

Sur le cliché se trouve l'outil indispensable, la pointe à tracer sur le métal, l'on en voit les traces sur la pièce en attente de découpe.


Autre vue du traçage des pales, ce n'est pas très visible alors pour en être plus attentif, je vais souligner à l'intérieur du traçage les limites à ne pas dépasser au cours du découpage.


Tout d'abord la forme de la pale ...... VUE de FACE


Puis la découpe que la fraise ne devra pas dépasser. VUE de DERRIÈRE

Sur ces clichés il y a deux traçages distincts, en vérité , lors du montage sur la fraiseuse, les deux traçages sont présents, afin d'avoir en visuel et en permanence les limites à ne pas dépasser.


Une première pale vient d'être dégrossie à la fraise, en principe la pièce reste sur le plateau diviseur afin de conserver les réglages, exceptionnellement cette pièce fut démontée, suite à une petite erreur d'usinage, il était nécessaire de la sortir de l'outil afin de voir quel remède approprier.


Et voici une hélice brut de taille, ce n'est pas fini, il va y avoir quelques heures de travail pour l’affiner.





Une fois la pièce terminée, retour sur le tour afin de finir le cône.

Lorsque l'usinage sera terminé, il faudra passer à la finition, polissage à la meule fine à l'aide de la Dremel, sans oublier que chaque pale possède une face creuse, ensuite ce sera le polissage à la main, personnellement j'utilise une pâte à polir et du coton, enfin dernière étape, finition au "miror" ou à "l'argentil", selon la nature du métal, et voila le résultat sur le modèle.



A suivre

Un détail que beaucoup confondent, les fabricants d"hélice également , mais il l'on rectifié il y a quelques années

Question; comment définir le sens de rotation exact d'une hélice

Il faut se placer derrière l'hélice, c'est à dire derrière le bateau donc vue de l'arrière, une hélice tournant dans le sens des aiguilles d'une montre est une hélice pas à droite, elle tourne à droite.
Le contraire si vue de derrière le bateau l'hélice tourne à gauche , elle est dite pas à gauche c'est bien une hélice gauche

La preuve avec la photo ci dessus, c'est une hélice droite. 

J-C C