Les réducteurs marines constituent le cœur mécanique du système de propulsion d'un navire. Elles relient le moteur à l'hélice, ajustant la vitesse et le couple aux besoins du navire. Sans elles, la plupart des navires modernes ne pourraient pas fonctionner efficacement.
Chaque navire nécessite un type de réducteur différent. Un cargo traversant les océans a des exigences très différentes de celles d'un remorqueur manœuvrant dans un port ou d'un yacht naviguant en eaux côtières. Une réducteur adaptée peut faire toute la différence entre un voyage économe en carburant et un voyage coûteux.
Réducteurs
Les réducteurs réduisent le régime moteur élevé à un régime d'hélice plus lent, ce qui génère une meilleure poussée. C'est le type le plus courant en propulsion marine, car il résout un problème fondamental : les moteurs fonctionnent efficacement à haut régime, tandis que les hélices fonctionnent mieux à basse vitesse.
Ces réducteurs utilisent un agencement d'engrenages simple. Un petit pignon sur l'arbre moteur entraîne un pignon plus grand sur l'arbre d'hélice. La différence de taille entre ces pignons entraîne la réduction de vitesse.
Les grands navires commerciaux utilisent presque toujours des réducteurs. Un moteur diesel peut tourner à 500 tr/min, mais l'hélice n'a besoin que de 100 tr/min pour une performance optimale. Le réducteur rend cette conversion possible.
Réducteurs de marche arrière
Les réducteurs de vitesse inverseur permettent à la fois de réduire la vitesse et de faire tourner l'hélice en sens inverse. Ils sont indispensables pour tout navire nécessitant une marche arrière, ce qui est le cas de la quasi-totalité des bateaux accostant ou manœuvrant dans des espaces restreints.
Ces réducteurs intègrent un train d'engrenages ou un système d'embrayage supplémentaire, en plus du mécanisme de réduction de base. Lors du passage en marche arrière, un pignon fou ou un train planétaire inverseur s'engage pour inverser le sens de marche. La plupart des unités utilisent des embrayages hydrauliques ou mécaniques pour alterner en douceur entre la marche avant, le point mort et la marche arrière.
Il s'agit de la configuration standard pour les petits et moyens bateaux. Presque tous les bateaux à moteur de plaisance et de nombreux navires commerciaux utilisent ce type de configuration, car la fonction marche arrière est intégrée.
Réducteurs à hélice à pas variable (CPP)
Les réducteurs CPP fonctionnent avec des hélices qui peuvent modifier l'angle de leurs pales en rotation. Le réducteur réduit le régime moteur à celui de l'hélice, mais voici l'astuce : les pales de l'hélice tournent sur leur propre axe pour contrôler la poussée. L'inverseur n'est pas nécessaire, car le passage négatif des pales permet d'inverser la poussée.
Ces réducteurs spécialisées intègrent généralement un système hydraulique. Une prise de force entraîne une pompe hydraulique ou un système de distribution d'huile qui ajuste l'angle des pales de l'hélice en vol. Cette intégration permet de contrôler la poussée sans modifier le régime moteur.
Le moteur tourne en continu dans un seul sens. Le contrôle de la poussée s'effectue via le réglage de l'angle des pales, ce qui rend les opérations plus fluides et plus flexibles que les systèmes traditionnels.
Réducteurs marines V-Drive
Les réducteurs à entraînement en V inversent le sens de la puissance. Le moteur est orienté vers l'arrière, tandis que l'arbre d'hélice sort vers l'avant, créant ainsi une transmission en V. Cette configuration inhabituelle utilise un train d'engrenages supplémentaire ou une paire de pignons coniques pour inverser le flux de puissance à 180 degrés.
La principale raison de cette conception est l'optimisation de l'espace. En permettant aux moteurs d'être orientés dans la direction opposée, on peut les installer plus en arrière dans la coque sans orienter l'arbre d'hélice de manière gênante. Cela libère de l'espace intérieur dans la cabine.
Les transmissions en V offrent toujours les fonctions de réduction et de marche avant/arrière, comme les réducteurs marines standard. Leur caractéristique principale réside simplement dans leur sortie inclinée qui redirige la puissance.
Réducteurs planétaires (épicycloïdaux)
Réducteurs planétaires Il utilise un planétaire central, des satellites en orbite autour et une couronne dentée entourant le tout. Cet agencement astucieux offre des rapports de réduction élevés dans un espace étonnamment compact, car plusieurs satellites se partagent la charge.
Utilisations de la propulsion marine engrenage planétaire Utilisés dans des applications à forte puissance ou à espace restreint, on les retrouve dans les propulseurs, les systèmes de propulsion azimutale ou les réducteurs de vitesse de rotation. Ils permettent d'obtenir la même réduction que les réducteurs conventionnels, mais dans un format plus léger et compact.
La conception peut être à un étage ou à étages planétaires composés. Ils sont parfois combinés à des étages traditionnels à arbres parallèles pour une plus grande flexibilité.
Réducteurs à entrées multiples (combinaison)
Les réducteurs à entrées multiples captent la puissance de deux moteurs ou plus et la combinent pour entraîner un ou plusieurs arbres d'hélice. Ces transmissions complexes sont souvent appelées CODAG (Combined Diesel And Gas), CODOG ou CODAD dans les applications navales, en référence aux types de moteurs qu'elles combinent.
Ces réducteurs sont dotées de trains d'engrenages distincts pour chaque moteur, fusionnés à l'intérieur du carter. Des embrayages engagent ou désengagent chaque moteur selon les besoins, et certaines conceptions permettent aux deux moteurs d'entraîner l'arbre simultanément pour une vitesse maximale, ou un seul à la fois pour la croisière.
L'ingénierie est hautement personnalisée. La réducteur doit s'adapter aux différents régimes et niveaux de puissance des moteurs en intégrant des rapports de réduction adaptés à chaque entrée avant de combiner les sorties.
Réducteurs à deux vitesses (rapport variable)
Les réducteurs marines à deux rapports permettent de passer d'un rapport élevé à un rapport faible en fonctionnement. Contrairement aux réducteurs marines classiques à rapport fixe, ces transmissions spécialisées améliorent l'efficacité dans différentes conditions de fonctionnement : un rapport pour la navigation lente et un autre pour la navigation à grande vitesse.
La réducteur utilise des embrayages pour commuter entre deux trains d'engrenages différents dans le carter. En mode bas régime, elle peut engager un étage de réduction supplémentaire pour une réduction plus importante. En mode haut régime, elle contourne cet étage pour un entraînement plus direct et une rotation plus rapide de l'hélice.
Le changement de rapport s'effectue généralement à faible charge ou lorsque le moteur peut se décharger momentanément pour éviter les à-coups de la transmission. Ces réducteurs peuvent maintenir d'autres fonctions, comme la prise de force de l'alternateur, en continu, même lors des changements de rapport.
Réducteurs de propulsion hybrides (intégration PTO/PTI)
Les réducteurs de propulsion hybrides intègrent à la fois un moteur mécanique et un moteur électrique. Ces transmissions sont équipées de prises de force (PTO) et de prises de force (PTI) : elles peuvent transmettre la puissance du moteur principal à un générateur auxiliaire et recevoir la puissance d'un moteur électrique pour entraîner l'arbre d'hélice.
Une réducteur hybride classique est dotée d'un point de fixation pour un moteur/générateur électrique. Lorsque le moteur principal tourne, la réducteur peut transférer l'énergie mécanique vers la prise de force, entraînant ainsi un générateur pour fournir de l'électricité ou recharger les batteries. En mode PTI, le moteur électrique entraîne l'arbre, soit seul, moteur principal éteint, soit en parallèle pour augmenter la puissance.
Les embrayages engagent ou désengagent le moteur thermique selon les besoins. La réducteur synchronise l'ensemble et intègre généralement des systèmes de surveillance et de contrôle pour des transitions fluides entre les modes.
