Index de l'article

Les bases de l'installation RC d'un bateau

 

Nous allons voir ensemble les éléments et les fondamentaux de l'installation d'un système RC dans un bateau.

En effet, c'est une question récurrente ; quels matériels composent cette installation ? Comment installer une motorisation et l'équipement radio dans un bateau RC ?

Nous allons détailler ici tous ces points, afin que vous puissiez les appliquer et les adapter à tous vos projets.

Vue d'ensemble d'un système RC bateau

 

Préambule

 

Ce petit "tuto" est destiné aux personnes qui débutent dans le monde du modélisme naval radiocommandé et qui souhaitent acquérir les connaissances de base, les termes employés et les méthodes d'installation du matériel.

Les personnes ayant un peu plus d'expérience trouveront sans doute nos explications un peu simplistes, mais il faut bien commencer un jour :)

 

 

Quels matériels composent une installation RC pour Bateau:

 

La photo ci-dessous nous permet d’avoir une vue d’ensemble de l’intérieur d’un bateau RC (RadioCommandé). Ainsi vous pouvez voir la disposition des divers éléments entre eux.

Sur cette photo, nous allons également pointer et nommer chacun de ces éléments avant de les détailler et d'indiquer leur rôle dans la suite de notre article.

 

Les bases de l'installation RC d'un bateau

Légende : 1. Palonnier du gouvernail ; 2. Tringlerie avec sa chape ; 3. Servomoteur ; 4. Palonnier de servo ; 5. Tube d’étambot et arbre d’hélice ; 6. Cardan ; 7. Variateur ; 8. Moteur à balais ; 9. Interrupteur Marche/Arrêt ; 10. Récepteur ; 11. Sangle de maintien de la batterie ; 12. Batterie.

 


 

 1. Les éléments de propulsion:

 

1.1 - La batterie :

Tout d’abord, il vous faut une batterie, pour alimenter votre installation. Vous devrez choisir entre différentes technologies de batteries : au plomb, NiMh ou Lithium (LiPo, Li-Ion et LiFe...). Tous ces types de batteries peuvent être utilisées sans problème pour alimenter votre équipement RC. Attention, une batterie neuve, peu importe la technologie de cette dernière, devra toujours être complètement rechargée avant d'être utilisée.

Une batterie comporte 2 caractéristiques principales: la tension et la capacité.

La tension d'une batterie est exprimée en Volt (V). La tension de la batterie définit la vitesse et le couple de votre moteur: Pour un même moteur, plus la tension est elevée, plus le moteur tourne vite.

L’intensité du courant est exprimée en Ampère (A) et la capacité de la batterie est exprimée en milliampère par heure (mAh) ou en ampère par heure (Ah) et est une indication de l'autonomie de votre modèle. Par exemple, une batterie de 8000mAh pourra délivrer 8A pendant 1 heure ou 1A pendant 8 heures.

Ces différents types de batteries n'ont pas toutes le même poids pour une même tension et une même capacité ; une batterie au plomb de 12V 5Ah pèse environ 1.9Kg, un accu NiMh 12V 4Ah pèse environ 620g et un accu LiPo de 11.1V 5Ah pèse environ 365g.

 

Les batteries

Légende : 1. Batterie au plomb 12V 7Ah ; 2. Accu NiMh 7.2V 3000mAh ; 3. Accu Lipo 7.4V 4400mAh ; 4. Accu Li-Ion 7.4V 3500mAh.

Voir nos batteries.

 

1.2 - Le moteur :

Les moteurs servent à transformer l’énergie électrique en énergie mécanique afin d'entrainer l'hélice de votre bateau. Selon les caractéristiques du moteur, pour chaque volt envoyé dans le moteur, celui-ci va effectuer un nombre de tours donné ; ce sont les tours/volt ou KV. Par exemple, un moteur de 900KV alimenté avec une batterie 12V tournera au maximum à 900 x 12 = 10800 soit 10800 trs/min.

Il existe deux type de moteurs électriques dans le domaine du modélisme:

  • Le moteur à balais (ou moteur a charbons, ou "brushed") est la technologie la plus ancienne et la plus courante. Elle est généralement utilisée pour des modèles ne cherchant pas particulièrement les hautes performances. Ce type de moteur est simple d’utilisation et est une solution plus économique que le brushless. Par contre, il est générateur de parasites et nécessite donc l’installation d’antiparasites s’il n'en comporte pas sorti d'usine. On les nomme moteurs à charbons ou à balais car ils comportent des éléments (les charbons ou balais) qui frottent sur le collecteur pour transférer le courant de la batterie. Un moteur à balais se reconnait car il comporte 2 fils. Les moteurs à balais sont le plus souvent définis par leur classe, classe 400, classe 540, classe 700, qui définit une famille de moteurs de mêmes dimensions. Cependant, dans une même classe de moteurs (donc de mêmes dimensions), les caractéristiques de vitesse, de couple et de puissance peuvent varier énormément.
  • Le moteur brushless (sans balais) est un moteur plus performant qu'un moteur à balais de dimensions similaires. Selon ses caractéristiques, il peut offrir une vitesse et/ou un couple beaucoup plus élevés. Il présente aussi l’avantage de ne pas avoir de pièces en contact et donc pratiquement aucune usure. Il ne nécessite pas d’antiparasitage. Ces moteurs ne comportent pas de charbons (balais) qui frottent sur un collecteur, ils se reconnaissent car ils comportent 3 fils.
 
Les moteurs

Légende : 1. Moteur brushless inrunner ; 2. Moteur brushless outrunner (cage tournante) ; 3. Moteur à balais (brushed) ; 4. Vue arrière d'un moteur à balais équipé d'origine d'antiparasite (1).

Voir nos moteurs à balais.

Voir nos moteurs brushless.

 

1.3 - Le variateur pour un moteur à balais ou le contrôleur pour un moteur Brushless :

Un moteur électrique nécessite un appareil spécial pour faire varier sa vitesse en fonction de l'ordre de la radiocommande. Pour le moteur à balais il s'agit d'un variateur de vitesse électronique (en Anglais ESC, pour "Electronic Speed Controler' ) et pour un moteur brushless on le nomme contrôleur. Dans les deux cas, ils servent à commander le sens et la vitesse de rotation du moteur.

  • Le variateur peut commander un ou plusieurs moteurs à balais en même temps. Dans le domaine du modélisme naval, les variateurs ne nécessitent pas de réglages, ou très peu. Il comporte 2 fils pour se raccorder au moteur.
  • Le contrôleur, quant à lui, ne peut commander qu’un seul moteur brushless à la fois. Les contrôleurs sont généralement tous programmables, à l’aide de la radio ou d'un boîtier de praramétrage. En effet, ils proposent souvent des paramètres de démarrage progressif, des réglages de frein électrique pour stopper la rotation du moteur et de coupure moteur en cas de tension de l’accu trop basse. Le contrôleur comporte 3 fils pour se raccorder au moteur.

 

Les contrôleurs et variateurs
Légende : 1. Contrôleur brushless 30A - Actro-marine 30A ; 2. Contrôleur brushless 180A avec refoidissement liquide - Seaking 180A V3 ; 3. Variateur de vitesse 50A - Aquaspeed 50 ; 4. Variateur de vitesse 60A - Quicrun 1060.

 

Voir nos variateurs pour moteurs à balais.

Voir nos contrôleurs pour moteurs brushless.

 

1.4 - L'accouplement moteur / arbre d'hélice :

Les accouplements moteur/arbre d‘hélice servent à assurer la liaison mécanique entre le moteur et l’arbre d’hélice. Ils permettent aussi de rattraper les petites erreurs d’alignement et les différences de diamètre entre l’arbre moteur et l’arbre d’hélice. Ils se partagent en trois familles :

  • Les accouplements rigides : pièce métallique qui ne tolère aucun défaut d’alignement entre l’arbre moteur et l’arbre d’hélice.
  • Les accouplements flexibles : pièce en plastique souple, en caoutchouc ou à ressort, ils peuvent corriger des petites erreurs d’alignement. Cependant ils présentent une certaine fragilité pour des installations devant transmettre un couple important.
  • Les cardans : composés de pièces métalliques et/ou en plastique, ils vont corriger les plus gros défauts d’alignement mais aussi résister à des couples plus élevés que les deux familles d'accouplements cités précédemment.

 

Les accouplements

Légende : 1. Un cardan simple et un cardan double ; 2. Un accouplement rigide ; 3. Un exemple d'accouplement inclinable et un accouplement à ressort ; 4. Un exemple d'accouplement flexible composé de trois éléments (deux inserts et un élément de liaison souple).

 

Voir nos accouplements.

 

1.5 - Le tube d'étambot et l'arbre d'hélice :

Le tube d’étambot comporte généralement un palier à chacune de ses extrémités, pour assurer le guidage et la rotation de l’arbre d’hélice. Le tube d’étambot sera garni avec une graisse adaptée afin d’assurer l’étanchéité et la lubrification des paliers, pour une meilleure rotation de l’arbre d’hélice. Le tube d’étambot sera collé en place dans la coque avec de la colle époxy ou une colle bi-composants type Stabilit Express.
L’arbre d’hélice est placé à l’intérieur du tube d’étambot et permet de recevoir l’hélice.

 

Les tubes d'étambot et arbres d'hélice

Légende : 1. Arbre d'hélice avec accouplement et tube d'étambot avec cloche de montage pour le moteur ; 2. Zoom sur la cloche de montage de l'exemple en 1 ; 3. Arbre d'hélice et tube d'étambot recoupable étanche et sans entretien, avec joint à lèvre ; 4. Un tube d'étambot et arbre d'hélice avec chaise d'arbre.

Voir nos tubes d'étambots.

 

1.6 - L'hélice :

Les hélices peuvent être de forme, de matériau, de sens de rotation, de diamètre et de pas différents. Mais elles remplissent toutes la même fonction, qui est de transformer un mouvement rotatif en un déplacement linaire.
Les hélices se partagent en deux catégories : les hélices dites "hydro" qui sont faites pour fonctionner semi-immergées, à la surface de l’eau et les hélices immergées qui, comme leur nom l’indique, fonctionnent entièrement sous l’eau.
Lorsque votre propulsion comprend une seule hélice, privilégiez une hélice qui lorsque vous regardez le bateau depuis l'arrière, tourne dans le sens antihoraire pour la marche avant. Pour une propulsion à deux hélices, il vous en faudra une dans le sens à gauche et la seconde dans le sens à droite.

 

Les hélices

Légende : 1. Hélice hydro - hélice fonctionnant semi immergée ; 2. Hélice classique en plastique - hélice fonctionnant immergée ; 3. Hélice 4 pales en laiton avec différentes forme de pale - hélice fonctionnant immergée ; 4. Hélice 3 pales en laiton avec différentes forme de pale - hélice fonctionnant immergée.

Voir notre gamme d'hélices en laiton.

Voir notre gamme d'hélices en plastique.

Voir notre gamme d'hélices de vitesse.

 


2. Les éléments de radiocommande et accessoires de commande:

 

2.1 - Le récepteur :

Le récepteur est un élément de votre ensemble de radiocommande (émetteur et récepteur) qui se place dans le modèle pour recevoir les informations de l’émetteur. Le récepteur doit être appairé avec son émetteur pour fonctionner correctement ; on appelle cela le BIND (ou association). Sur ce récepteur, on vient connecter les servos, le ou les variateurs/contrôleurs et les différents modules pilotant des fonctions annexes comme par exemple des feux de position ou le module de sonorisation.

 

Les récepteurs

Légende : 1. Récepteur FrSky 8 voies pour les radios X9Lite, QX7, X9D+ 2019 et les X9E ; 2. Récepteur Futaba 6 voies pour les émetteurs compatibles T-FHSS Air ; 3. Récepteur Carson 14 voies pour l'émetteur Carson 14 voies Multipro LCD ; 4. Récepteur MHD8DS pour les radios MHD8X.

Voir nos radiocommandes.

 

2.2 - Le servomoteur :

Le servomoteur est l’organe qui transforme en mouvement l’ordre envoyé de l’émetteur vers le récepteur. Cela va, par exemple, permettre de manœuvrer le gouvernail d’un bateau.

 

Les Servos

Légende : 1. Servo Hitec HS-5495BH (format standard) pignon métal Karbonite ; 2. Servo Futaba S-U300 (format standard) pignon nylon ; 3. Servo Carson CS-3 (format standard) pignon nylon ; 4. Servo Carson CS-3 MG Low-profile (format à profil bas) pignon métal.

 Les servos se déclinent en différentes dimensons pour permettre des installations dans toutes les situations possibles. La dimensions standard est la plus courante: Les dimensions de ce type de servo sont approximativement 40mm x 40mm x 20mm. Il existe ensuite des servos de type "Mini", "Micro" et "Nano" pour des dimensions de plus en plus réduites.

Chaque servo est fourni avec un lot de palonniers (voir ci-dessous).

Voir nos servos.

 

2.3 - Les palonniers et tringleries de commande :

Les palonniers sont des leviers (des bras) pourvus de plusieurs trous pour la fixation des tringleries. Plus le bras du servo est long, plus les débattements sont importants, mais plus la force développée est faible et inversement. Ils peuvent être installés sur un axe, comme l’axe du gouvernail afin de le manœuvrer.
Les tringleries de commande sont composées d'une tige rigide généralement métallique, et leurs extrémités comporte des éléments d'articulation. Leur rôle est d’assurer la liaison entre les différents palonniers. Les extrémtiés des tringleries peuvent être de simples pliages en Z, des chapes ou des rotules.

 

Les tringleries et palonniers

Légende : 1. Différents modèles de chapes ; 2. Différentes façon de liés une tige de commande avec un palonnier et/ou une chape ; 3. Plusieurs modèles de palonniers de servo ; 4. Plusieurs modèles de palonniers pour des axes.

Voir notre rubrique tringlerie.

 


3. Comment installer l'équipement radio dans un bateau RC ?

 

3.1 - Le servo de direction :

 Exemple d'un montage simple d'un servo de gouvernail, le montage de la tringlerie doit être le plus symétrique possible. Eviter autant que possible les montages "de travers".

Les bases de l'installation RC d'un bateau

Légende : 1. Axe de gouvernail ; 2. Palonnier de gouvernail ; 3. Tringleries ; 4. Servomoteur ; 5. Chape ; 6. Palonnier de servo.

 

Tout d'abord, nous allons connecter le servo à un testeur de servo ou au récepteur préalablement appairé à la radio afin de mettre le servo dans sa position neutre. Une fois le servo en position neutre, installer le palonnier sur les cannelures du servo afin d’obtenir un angle droit entre l'axe du bras de palonnier et le boitier du servo. Ceci dans le but d’avoir la même course, dans les deux sens de déplacement du servo.

Afin que les courses et les efforts sur les commandes soient équilibrées dans les deux sens de déplacement du servo, utilisez des palonniers de même longueur sur le servo et sur l'axe du gouvernail. Fixez la tringlerie et la chape sur le palonnier de servo et de gouvernail à égale distance de l’axe de rotation.

En respectant ce principe de montage et les angles droit indiqués sur la photo ci-dessus, vous aurez une bonne installation, avec des courses et des forces équilibrés, dans un sens de rotation comme dans l’autre. L’avantage d’avoir une installation avec un palonnier de servo bien au neutre et des courses équilibrées, est de vous permettre de faire des corrections minimes avec les trims de votre radio. Mais surtout cela permet aux modélistes ne possédant pas de radio programmable d’obtenir une installation ne nécessitant pas ou peu de corrections.

 

Augmenter ou diminuer le débattement angulaire obtenu.

Sur un montage tel que sur la photo ci-dessus, il est facile de comprendre que le débattement angulaire obtenu sur le gouvernail est sensiblement identique au débattement du palonnier du servo.

Cependant, dans certains cas, vous pouvez avoir besoin d'augmenter ou diminuer ce débattement. Cela peut se faire via un paramètrage de la radio pour celles qui le permettent. Mais cela peut aussi se faire sur l'installation de la tringlerie. Ceci ce fait en modifiant les distances des points de fixation de la tringlerie sur les palonniers:

- Si le bras de levier côté servo est plus court que côté gouvernail, alors le débattement angulaire du gouvernail est plus faible que celui du palonnier de servo.

- Si le bras de levier côté servo est plus grand que côté gouvernail, alors le débattement angulaire du gouvernail est plus grand que celui du palonnier

 

Schemas de palonniers

Schemas de palonniers

Schemas de palonniers

 

3.2 - Le récepteur:

 

Les bases de l'installation RC d'un bateau
 
Légende : 1. Les antennes du récepteur ; 2. Le récepteur ; 3. Cordon servo de direction ; 4. Cordon du variateur.
 
Pour le placement du récepteur dans le modèle, il est préférable de ne pas l’installer juste à proximité du moteur ou du variateur, afin d’éviter les parasites qu’ils peuvent créer. Pour fixer le récepteur vous pouvez utiliser de l'adhésif double face épais en mousse, cela suffit pour le maintenir et pour l’isoler des vibrations dans le modèle.
Enfin, et c’est surement un des points les plus importants pour le récepteur, il faut fixer les antennes comme sur la photo ci-dessus et au-dessus de la ligne d’eau du bateau. En effet les ondes radio en 2.4Ghz sont arrêté par l’eau ; il est donc important que les antennes du récepteur soient placées le plus haut possible dans le modèle.
 

4. Comment installer la motorisation dans un bateau RC ?

 

4.1 - Le variateur :

 
Les bases de l'installation RC d'un bateau 

Légende : 1. Variateur ; 2. Interrupteur Marche/Arrêt.

 

Le variateur peut être fixé sur un support dédié ou comme dans notre cas, sur le support moteur, avec du double face et/ou un collier rilsan pour assurer son maintien. Le variateur sera éloigné le plus possible du récepteur. L’interrupteur peut être simplement collé au double face, de la même manière que le récepteur, ou bien vissé.

 

4.2 - La batterie :

 

Les bases de l'installation RC d'un bateau
 
 
 Ci-dessus, nous pouvons voir la batterie du modèle maintenu par un collier velcro. Ici il s’agit d’une batterie NiMh 7.2V 3000mAh. La batterie, surtout dans le cas d’un modèle au plomb, va prendre une part importante dans le lest du bateau. Il vous faut donc répartir, dans le bateau, la batterie et les différents éléments afin d’équilibrer au mieux votre modèle, aussi bien en roulis qu’en tangage. Plusieurs essais de positionnement peuvent être nécessaires pour obtenir un bon équilibrage du modèle.
 

4.3 - L'hélice :

 

Les bases de l'installation RC d'un bateau
 

Légende : 1. Hélice laiton tripale sens à gauche ; 2. Gouvernail

 

Le choix de la forme et du nombre de pâle de l’hélice est déterminé par le type de bateau reproduit. L'idéal est de choisir une hélice proche du modèle original. Pour toute notre gamme d’hélice laiton, nous indiquons sur quels types de navire elles étaient généralement employées.
Le meilleur moyen pour choisir la taille de l’hélice est de la calculer grâce aux dimensions de l’hélice du bateau réel reproduit et en fonction de l’échelle du modèle.

 

Les bases de l'installation RC d'un bateau

 

Légende : A. Trait d’axe du gouvernail ; B. Trait d’axe de la ligne d’arbre ; Ligne d’eau. Délimite la ligne de flottaison ; Cote 1. Diamètre de l’hélice ; Cote 2. Distance entre l’hélice et la coque ; Cote 3. Distance entre l'hélice et la surface de l’eau.

 

Sur la photo ci-dessus nous allons voir comment doit être positionné l’hélice et le gouvernail. Le gouvernail devra être installé centré dans la largeur de la coque. Dans le cas d’un navire à deux hélices ou plus ; il sera centré par rapport à l’axe de l’arbre d’hélice, verticalement et horizontalement. Il devra former un angle droit entre l’axe du gouvernail (axe A sur la photo) et la ligne d’eau.

L’hélice devra être installée sur l’ensemble arbre tube d’étambot ; une fois ce dernier inséré dans la coque. Sur la photo ci-dessus, on voit les cotes 1, 2 et 3 correspondants respectivement à :
1. Diamètre de l’hélice : il s’agit du diamètre du disque couvert par l’hélice en rotation.
2. Distance entre l’hélice et la coque du navire : cette cote devrait être au moins égale à un demi rayon de l’hélice, pour de bonnes performances.
3. Distance entre l’hélice et la surface de l’eau : cette cote devrait être au moins égale à une fois le rayon de l’hélice, pour éviter un phénomène d’aspiration entre la surface de l’eau et l’hélice. Cela aurait pour conséquence de faire tourner l’hélice dans l’air au lieu de l’eau en lui faisant perdre toute efficacité.

Pour la distance entre l'hélice et le gouvernail, il n'y a pas de règle particulière à respecter. La seul chose à s'assurer, c'est que le flux généré par l'hélice passe bien sur le gouvernail.

Enfin l’axe B, représentant l’axe de l’arbre d’hélice, devrait quand c’est possible, être parallèle à la ligne d’eau. Mais bien souvent dans les coques moulées ou les coques bois ; du fait de leurs formes ou de leurs architectures intérieures, vous ne pourrez pas installer la ligne d’arbre parallèlement à la ligne d’eau. Donc vous devrez essayer de former un angle le plus faible possible, entre la ligne d’eau et la ligne d’arbre de votre modèle.

 

4.4 - L'arbre d'hélice et le tube d'étambot :

 

Les bases de l'installation RC d'un bateau
 
Ci-dessus, on peut voir le tube d'étambot et le cardan assurant la liaison entre l'arbre d'hélice et l'arbre moteur.
Cela nous permet surtout de voir comment le tube d’étambot est fixé et guidé dans le bateau. En effet, on aperçoit sur cette photo, les petits supports réalisés en plaque plastique, pour éviter au tube d’étambot une trop grande portée sans appui. Sans ces supports et avec une trop grande portée sans appui, l’arbre d’hélice pourrait générer des vibrations.

 

4.5 - La motorisation :

 

Les bases de l'installation RC d'un bateau
 
Légende : 1. Tube d’étambot/Arbre d'hélice ; 2. Insert de cardan ; 3. Cardan ; 4. Insert de cardan ; 5. Moteur à balais ; 6. Support moteur ; 7. Support de tube d’étambot.
 
Il est important de prendre soin que l'ensemble formé par le moteur, l'accouplement et l'arbre d'hélice soient le plus aligné possible. Un alignement le plus soigné possible permet d'éviter des vibrations, du bruit et une usure prématurée. L'utilisation d'un cardan ne doit pas permettre de former un angle entre le moteur et l'arbre d'hélice: son rôle est de faciliter l'obtention du meilleur alignement possible entre les deux éléments.
Pour installer la motorisation et après avoir monté votre ensemble arbre d’hélice, tube d’étambot et hélice comme expliqué précédemment, positionnez le tube d’étambot à son emplacement, dans votre bateau. Puis, fixez votre moteur sur son support et ensuite, raccordez votre arbre d’hélice et votre arbre moteur, à l’aide du cardan.

A partir de là, nous allons aligner l’hélice par rapport au gouvernail et à la coque du navire, pour la placer comme indiqué sur le shéma plus haut. Cela en veillant à aligner le tube d’étambot avec l’axe longitudinale de la coque. Lorsque vous avez déterminé la position de votre hélice et de votre moteur immobilisez-les, puis déposer des points de colle et un support (7) pour le tube d’étambot, si nécessaire. Les points de colle vont permettre de vérifier les alignements réalisés et surtout de pouvoir décoller et ajuster les éléments de la propulsion si besoin. Une fois que vous aurez vérifié et validé votre installation dans le modèle ; vous pourrez ajouter de la colle pour réaliser un collage définitif.
 
 

4.6 - Schema de principe du cablage des equipements RC d'un bateau:

 

Ci-dessous le schéma de principe des équipement RC présentés précédemment. Il vous montre comment doivent être branchés un récepteur, un variateur, un moteur et le servo de direction pour un modèle de bateau.
Le choix des voies à raccorder sur le récepteur dépend de quel mouvement de manche commandera la fonction connectée : chaque mouvement de manche (vertical ou horizontal du manche de gauche ou de droite) commande sa propre voie.

Votre attention devra se porter sur le raccordement de la batterie et du variateur. En effet vous ne devez surtout pas inverser la polarité entre ces deux équipements ; car cela entrainerez la destruction du variateur.