L’ETUDE

Le contexte

Il me paraissait très important de ne modifier en rien l’équilibre de poids de la pinasse et, malgré leur prix élevé, j’ai donc opté pour des batteries Lithium-ion qui vont permettre de ne pas modifier le devis de poids ; en effet l’ensemble moteur électrique (moteur + contrôleur) pèse environ 80 kg, auquel il faut ajouter les batteries de 220 kg pour un poids total d’environ 300 kg ; le moteur d’origine pesait lui quelques 250 kg et le réservoir d’essence 60 kg (volume de 60 l).

Le moteur électrique étant nettement moins long (50 cm) que le moteur Renault-Couach 4 cylindres d’origine avec son encombrant inverseur, je décide de reculer la cloison entre le cockpit et la cabine de deux intervalles membrures, soit environ 0,40 m ; le centre de gravité du moteur électrique d’un poids de 80 kg avec son contrôleur est ainsi légèrement plus en arrière que le moteur d’origine, mais cela est compensé par le poids des batteries (220 kg) qui seront situées dans la cabine juste devant la cloison ; compte tenu du fait que le réservoir d’essence de 60 l était situé dans la baignoire avant (en avant de la cabine), le devis de poids, que ce soit en terme de poids total comme de position du centre de gravité longitudinal n’est absolument pas modifié.

Remarque : ayant décidé de refaire le pont, il a été facile de déplacer légèrement la cloison ; cependant il aurait été parfaitement acceptable de ne pas y toucher ; l’assiette longitudinale n’en aurait été que très peu modifiée. D’autre part la cloison étant à l’origine très en retrait par rapport à l’arrière du rouf, je n’ai pas eu à modifier le dessin de ce dernier et l’équilibre esthétique de Jadofer n’a donc absolument pas été modifié ou altéré.

Schéma d’organisation générale

 

Les batteries

Pour leur compacité et l’intégration du système de sécurité, j’ai sélectionné des batteries Lithium-ion de chez Mastervolt; elles m’ont été livrées par les Etablissements Pochon de La Rochelle.

Après discussion avec David Foret, responsable technique pour les batteries Lithium-ion chez Mastervolt, il est décidé d’utiliser 4 batteries 24V de 5KWH organisées en deux clusters de 48V, le voltage de fonctionnement du moteur ; cette configuration possède le gros avantage de ne pas se retrouver sans propulsion aucune si une batterie est rendue inutilisable pour une raison quelconque.

En effet dans ce cas, si l’un des clusters batteries n’est plus opérationnel (le relai de sécurité a déclenché), le second reste parfaitement opérant, avec une capacité (et donc une autonomie) simplement divisée par deux ; dans le cas d’une installation classique, une seule batterie en échec condamne à l’arrêt complet (et au remorquage !).

Remarque : chaque cluster doit posséder son propre relai de sécurité et il faut donc deux relais, un sur chaque cluster.

Schéma de câblage

 

Le moteur

Après de nombreuses recherches sur Internet, j’avais identifié trois fabricants qui me paraissaient intéressants: Aquamot (Autriche), Kräutler (Allemagne) et Elco (USA); je me décide finalement pour Aquamot, distribué en France par Kaena, car certains modèles possèdent un refroidissement par eau qui me semble particulièrement adapté; en effet cela évite de devoir « ventiler » le moteur électrique avec un air particulièrement chargé en humidité sur une pinasse traditionnelle.

La pratique a montré que le moteur électrique est utilisé de manière optimale à 60% environ de sa puissance ; c’est autour de cette puissance que l’autonomie en distance sera la plus importante.

Le choix d’une puissance moteur de 11KW pour une pinasse de 10 m de longueur de coque, 2,50 m de large et d’un poids de 3,5t environ est donc parfaitement adapté ; à son régime optimum le moteur fournira environ 7KW à l’arbre d’hélice, ce qui est comparable à la puissance d’un moteur thermique d’une quinzaine de CH à pleine puissance, soit d’un 20-25 CH au régime de croisière.

Il s’agit d’autre part d’une version « High Thrust » du moteur qui tourne à 900 tr/mn, parfaitement adapté à des bateaux à déplacement, non-planant, et qui fournit un couple (et donc une poussée) très important.

La ligne d’arbre

Jadofer est une pinasse à crémaillère et la ligne d’arbre est constituée de 3 segments, la partie cardan-moteur étant en fait en deux parties reliées par des tourteaux d’accouplement :

• hélice-cardan : section située entièrement à l’extérieur de la coque avec un palier sur la crémaillère (juste devant l’hélice) ; le cardan est situé à l’extérieur de la coque dans la boite à cardan
• cardan- double tourteau de liaison intermédiaire : le presse-étoupe fait palier sur l’avant du cardan et il y a un autre palier sur ce segment juste en arrière du double tourteau intermédiaire
• double tourteau intermédiaire-moteur : il y a un second palier en avant du tourteau et le moteur constitue un point rigide

Remarque : ce double tourteau intermédiaire va me permettre de conserver strictement en l’état la ligne d’arbre depuis l’hélice jusqu’après le presse-étoupe (jusqu’au double tourteau de liaison intermédiaire) ; je vais ainsi pouvoir ajuster la longueur de l’arbre jusqu’au moteur en ne changeant que le segment de ligne d’arbre intérieur (du double tourteau au moteur)

Comme conseillé par Aquamot, j’ai décidé d’insérer un palier de buté chargé d’encaisser la poussée de l’hélice (pour éviter de « pousser » directement sur les paliers du moteur), ainsi qu’un coupleur A-Flex capable d’accepter un alignement imparfait (jusqu’à 8° !) et qui limite les vibrations éventuelles.

J’avais envisagé à l’origine d’insérer le coupleur/palier de butée à l’emplacement du double tourteau d’accouplement intermédiaire ce qui aurait permis de supprimer le double tourteau intermédiaire et les anciens paliers, afin de limiter les problèmes d’alignement et les frottements qui en découlent.

Cependant, après discussion avec Antoine Connilhère chargé de l’installation du moteur et de la ligne d’arbre, il est décidé de conserver strictement la ligne d’arbre d’origine avec son double tourteau intermédiaire, ainsi qu’un des deux paliers d’origine (celui situé à l’arrière du double tourteau intermédiaire) ; en effet la longueur de la partie avant de la ligne d’arbre ayant été raccourcies du fait du recul du moteur et de l’insertion du coupleur/palier de butée, il n’est plus nécessaire d’insérer un second palier.

Ainsi la ligne d’arbre avec sa crémaillère, son cardan, son presse-étoupe et ses tourteaux intermédiaires (qui permettent d’intervenir simplement, si nécessaire, sur la boite à cardan et la crémaillère) restent strictement en l’état ; seule la partie intérieure de la ligne d’arbre est raccourcie afin de s’adapter au léger recul du moteur et à l’insertion du coupleur/palier de buté en sortie du moteur.

Schéma de montage de la ligne d’arbre

 

L’hélice

Sur les pinasses à crémaillère comme Jadofer, le diamètre de l’hélice doit rester en-deçà d’un certain diamètre maximum afin de ne pas « taper » dans la pièce de quille en position relevée ; j’avais envisagé à l’origine du projet de conserver dans un premier temps l’hélice d’origine, puis de faire des essais et de faire modifier ultérieurement le pas de l’hélice (voire de la changer).

Cependant après discussion avec Aquamot il est très vite apparu qu’une hélice adaptée est l’un des éléments le plus important quant à l’efficacité globale du système et donc quant à l’autonomie du bateau (ce qui constitue le point clé d’une motorisation électrique) ; l’expérience du fabriquant est aussi apparue suffisante pour pouvoir déterminer avec précision les caractéristiques de l’hélice idéale ; compte tenu des contraintes sur le diamètre maximum admissible, c’est donc une hélice 4 pales de diamètre 17 pouces avec un pas de 14 pouces et une surface de pale de 69% qui a été choisie.