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vendredi 28 avril 2017

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Airboat USCG

Airboat USCG : première partie

Thierry Jorissens

L’hiver est souvent propice au démarrage de la construction du modèle qui a été envisagé au cours de l’année écoulée. Ou on profite de cette période pour nettoyer, réparer ou même restaurer une maquette qui n’a plus navigué depuis longtemps. On peut aussi simplement faire une pause...

J’ai choisi une autre alternative : après deux gros projets maintenant terminés, et avant un nouveau qui devrait aussi m’occuper plus d’une année, j’avais envie d’occuper les congés de fin d’année à bricoler un modèle rapide, et comme à mon habitude maintenant, plutôt original.
J’ai choisi cette fois un "airboat", un hydroglisseur tel que ceux utilisés notamment dans les Everglades en Floride. Ce n’est pas inédit, loin de là, et la revue MRB a en outre publié un plan gratuit dans son numéro 622. Je me suis inspiré quant à moi d’un modèle avec une cabine, utilisé par les garde-côtes américains. Cela permet d’installer un peu plus d’équipement et de le cacher, et de ne pas être obligé d’ajouter un(e) pilote...

L’original - 118.7 ko
L’original
Le modèle réel dont je me suis inspiré est plutôt inhabituel car équipé d’une cabine. La base est un "airranger" 20 Ft de la firme Amerian Airboat Corp.

... et le modèle réduit - 132.8 ko
... et le modèle réduit
Loin d’une maquette, le modèle réduit est très sommaire. Je voulais réaliser un "bateau" inhabituel, et je ne disposais que d’une semaine. Une ressemblance évidente, mais aucun détail : moteur non représenté, hélice à 2 pales au lieu de 3, forme et matière fantaisistes de la coque, absence d’intérieur, etc...

La genèse

Mais construction rapide n’est pas nécessairement synonyme de modèle au rabais... Pour éviter d’avoir une petite savonnette incontrôlable, j’ai dessiné les plans d’après les photos trouvées sur Internet afin d’obtenir un engin de 70 cm de long. La largeur sera de 27 cm et la hauteur de coque, 8 cm. Ce qui m’a donné une taille d’hélice de l’ordre de 23 cm, ou 9 pouces. Je n’ai pas d’expérience du tout dans le domaine de l’aviation, aussi je navigue vers l’inconnu avec cet engin dont la propulsion s’apparente beaucoup plus à ce qui se fait en aéromodélisme plutôt qu’en navimodélisme...

En recoupant quelques informations sur des forums dédiés aux avions mais sans vraiment chercher à maitriser un langage qui me reste très hermétique, j’ai opté pour un moteur brushless de 1400 KV alimenté en 3S. Cela me donnera une rotation de l’ordre de 15.000 tours, et donc j’ai opté pour une hélice carbone. A la réception de ce matériel, un test "au banc" m’a permis de constater que même si l’hélice tourne "à l’envers", le déplacement d’air est... conséquent !!!
En effet, pour me conformer au modèle original, l’hélice est installée tout à l’arrière, et le moteur devant elle. Dans un avion c’est l’inverse : l’hélice est tout à l’avant, et le moteur derrière elle. Pour mieux respecter le travail de l’hélice il aurait donc fallu placer celle-ci devant le moteur, mais cela n’aurait plus reflété la réalité des airboat.

Les plans - 145.2 ko
Les plans
Je n’ai même pas cherché si des plans existaient : j’ai dessiné ce qui me convenait, à l’échelle de la maquette (à priori de l’ordre du 1/10e) sur base de quelques photos et de beaucoup d’imagination...

Le moteur et l’hélice... - 55.8 ko
Le moteur et l’hélice...
...proviennent de chez HobbyKing. C’est ma première expérience avec ce type de "propulsion", au moment où j’écris cet article, je n’ai pas encore eu l’occasion de tester l’engin sur l’eau, mais il avance sur le carrelage !...

L’airboat de l’USCG qui m’a servi de modèle disposant d’une rampe de feux bleus, d’une sirène de police, de feux de navigation et de plusieurs spots, tous ces équipements seront bien sûr fonctionnels sur mon modèle réduit, l’espace intérieur masqué par la cabine (dont l’intérieur ne sera pas reproduit) permettant d’envisager sans problème de dissimuler l’électronique tout en y offrant un accès royal.
Cependant, il n’y aura pas de recherche du détail : la ressemblance doit être évidente, mais la construction doit être rapide et pas trop compliquée.

La partie mécanique

Après avoir dessiné les plans et étudier un minimum l’implantation des éléments, j’ai commencé par ce que je maitrisais le moins : toute la partie mécanique, la coque suivra après. En effet, si je n’étais pas arrivé à fabriquer un ensemble propulseur et directionnel qui me satisfasse, j’aurais pu changer de projet sans avoir été obligé de recycler une coque devenue inutile !

Cet ensemble est compact, et situé tout à l’arrière. J’ai choisi de le rendre solidaire du "pont arrière", qui sera fixé à la coque par 8 vis, ce qui rendra démontable toute la partie mécanique en cas de besoin d’intervention. Ce pont est en CTP aviation 6 mm 12 plis, particulièrement solide.
Le support du moteur est en CTP 5 mm de sapelli, proche du bois massif. Il est constitué d’une "arche", au centre de laquelle le moteur est fixé, et de deux grands renforts verticaux (perforés pour l’esthétique et la légèreté) qui transmettront au pont (donc à la coque) toute la force de poussée. Ces 3 pièces de bois sont assemblées au pont à la fois par emboitement, collage et vissage car elles vont devoir résister à une pression impressionnante en fonctionnement !

Le support moteur - 141.5 ko
Le support moteur
Le pont en CTP 6 mm est préparé, et le support moteur en 3 pièces de CTP 5 mm de sapelli reçoit ses premiers perçages.

Le pont arrière - 99.7 ko
Le pont arrière
Le support moteur est maintenant emboité et fixé sur le pont, et y est solidement vissé par en-dessous grâce à ces deux gros blocs de bois.

L’hélice est protégée par une cage conçue entièrement en tube laiton de 4 mm, constituée de deux grands arceaux (devant et derrière l’hélice) reliés par 11 entretoises. Tout est soudé à l’étain, et solidement fixé au pont par 8 écrous (les pieds des arceaux sont filetés). Une barre de soutien horizontale est ensuite soudée contre la partie haute de l’arceau arrière : elle reçoit un plat de laiton perforé de deux trous dans lesquels s’emboiteront les deux axes supérieurs des deux gouvernes. Une autre barre est soudée au même niveau mais contre l’arceau avant, et recevra la rampe lumineuse et deux spots.

Quelques tubes de 2 mm sont ensuite soudés devant cette cage, contre un troisième mini arceau en tube de 2 mm également. Cela finit assez bien la cage en lui donnant de profil, cette forme particulière que l’on retrouve sur tant d’airboat.

La cage de protection principale est composée de deux arceaux en tube de laiton 4 mm, mis en forme manuellement sur un gabarit en bois. Des morceaux de ronds de laiton de 3 mm y sont soudés à chaque extrémité, et sont filetés pour permettre leur fixation et leur ajustement sur le pont par un boulon de chaque côté de ce dernier.

Le premier arceau est déjà fixé, le deuxième est scotché à son gabarit qui permet le centrage correct sur le pont.

Les entretoises en tube de 3 mm sont découpées et prêtes à être soudées aux deux arceaux.

La cage de protection principale est terminée et fixée. Les 8 boulons qui la fixent au pont permettront son réglage parfait autour de l’hélice le moment venu.

La barre de guidage des axes supérieurs des gouvernes est soudée. La plaquette en laiton recevra une autre plaquette plus large, perforée des deux trous de guidage des axes des gouvernes. Cet assemblage permet le démontage des gouvernes pour un accès total à l’hélice et au moteur par l’arrière.

Le support de la rampe de feux bleus et des spots d’arceau est soudé à son tour, à l’avant. Un nouveau gabarit est préparé, qui va permettre le soudage des petits tubes de 2 mm formant la forme conique particulière de la protection du moteur.

Le petit arceau est mis en forme à même le gabarit, et les tubes y sont soudés un à un. Les deux tubes au pied du support moteur sont simplement enfoncés dans des trous percés dans le pont.

La cage complète - 190.5 ko
La cage complète
Il est important de s’assurer à ce stade de la réussite des soudures, car à 15.000 t/m les vibrations du moteur et de l’hélice risquent de les mettre à mal au moindre balourd.

A la verticale des deux trous d’axe supérieurs des gouvernes, j’ai encastré dans le pont deux roulements à billes, qui recevront les axes inférieurs des gouvernes. Les deux gouvernes sont en CTP 3 mm, reliées entre elles par une barre réglable (des chapes vissées sur un morceau de tige filetée). La gouverne tribord est reliée au servo de commande de direction via une barre réglable similaire. La pièce servant de guignol pour assurer la transmission de l’effort du servo à la gouverne a été découpée dans une plaque de laiton 0,8 mm suffisamment costaude pour l’usage. Cette pièce est vissée à la gouverne, et l’axe de celle-ci (en tube de 3 mm) y est soudée.
Les gouvernes ainsi formées sont largement à même de supporter la poussée de l’hélice, et le servo qui les commande est un modèle digital à engrenages en métal, d’une force de près de 10 Kgs.
L’ensemble installé sur le pont représente un tout amovible en une seule pièce, mais les gouvernes, la cage, ainsi bien sûr que le moteur et son hélice restent démontables pour la maintenance éventuelle.

Les gouvernes "en kit" : CTP 3 mm, et laiton pour les axes et les pièces de liaison.

Les gouvernes assemblées, prêtes à peindre. Les axes sont soudés aux plaques laiton boulonnées aux gouvernes. Tous les boulons sont des M3 en inox.

Détail du système de guidage des axes supérieurs des gouvernes.

Vue sur le système de liaison entre les deux gouvernes : des chapes et une tige filetée en inox. Je n’ai installé qu’une liaison inférieure, il sera peut-être nécessaire d’en ajouter une supérieure.
Le gros plan montre un des deux roulements à billes (voir flèche rouge) dans lesquels s’emboitent les axes inférieurs des gouvernes.

Petit test d’assemblage (provisoire) de cet ensemble technique.
La rampe de feux bleus et un des spots sont présentés afin de s’assurer que chaque chose trouve sa place.

Voici cet ensemble technique installé sur l’airboat terminé, on voit bien ici le moteur et l’hélice.

La coque

J’ai fortement simplifié la forme de la coque : contrairement à l’originale, il n’y a aucune tonture, les flancs sont verticaux, et la partie supérieure du tableau arrière est horizontale et non incurvée. Elle est construite en CTP de 3 mm pour les flancs et le fond, et en CTP de 5 mm pour les couples et le tableau arrière. Le pont avant est en CTP 1 mm et le pont arrière en CTP 6 mm. Des profilés de 10x10 mm renforcent les liaisons entre les pièces et deux baguettes de 2x3 mm courent le long de chaque flanc pour simuler les nervures latérales. Toutes les jonctions sont en outre consolidées à la Stabilit Express.

L’extérieur reçoit alors comme protection deux couches d’époxy pour l’étanchéité et la solidité, et l’intérieur est simplement peint (partant du principe qu’en toute logique, l’eau est à l’extérieur et pas à l’intérieur et donc que c’est l’extérieur qui doit être correctement protégé : la peinture protègera suffisamment l’intérieur des quelques gouttes qui s’y inviteraient et qui seront épongées entre chaque navigation).
Un apprêt gris est suivi de la peinture finale : une couche de fond noir mat et deux couches d’alu aux endroits où la coque (en alu) de l’original... n’est pas peinte en noir !

Toutes les pièces de la coque en une photo !
Les flancs et le fond en CTP 3 mm, ont été striées au pointeau pour faciliter leur recourbement. Le fond est grossièrement découpé, et sera arasé après collage.
Les 8 blocs dans lesquels se vissera le pont arrière sont en profilé 15x20 mm.

La structure de la coque est terminée. La position des blocs support du pont arrière doit être très précise !

Collage du fond... Si, si, cherchez bien : sous les batteries, les poids, les serre-joints... vous verrez la coque retournée, et le fond en train d’être... pressé !!!
Si cela se décolle, ce ne sera pas dû à un manque de pression lors du collage..

La coque a maintenant reçu son fond, et toutes les liaisons sont renforcées à la "Stabilit Express".
Presque toute la partie centrale est disponible pour l’électronique et la batterie : il y a de l’espace à revendre !

La coque est recouverte de deux couches d’epoxy : la première diluée à l’alcool à brûler pour pénétrer le bois, la deuxième pure pour lisser un maximum la coque et former une véritable couche de plastique dur.

Le pont avant en CTP 1 mm est enfin collé à l’epoxy, et ajusté.

Dernière étape avant peinture : les baguettes latérales simulant (plus ou moins...) les nervures du vrai, sont collées à la cyano.

La coque a reçu son apprêt. Vu la période de construction (Noël 2015), un petit chauffage permet de chauffer l’environnement : il fait 8 à 10 degrés dans mon garage.

Le noir a été appliqué, puis masqué dans le bas de la coque, qui a alors reçu deux couches de peinture aluminium.
Il ne reste plus qu’à peindre les bandes rouge et bleue et faire le lettrage : la coque est terminée ! Même un Springer est plus difficile à faire...

Petite photo hors propos pour montrer l’éclairage de l’airboat : l’espace dans la coque m’a permis d’installer sans le moindre problème ce qu’il fallait pour commander plusieurs circuits électriques, tous très simples. Il y a aussi une sirène de police...
Ces équipements (spots, rampe lumineuse, sirène) proviennent du catalogue HobbyKing.

Dans le prochain article, suite et fin de la construction de l’airboat : fabrication de la cabine, et équipement électr(on)ique.