FALLSTUDIE YANMAR 3YM30. TECHNISCHE ERKLÄRUNG ÜBER DIE VERBESSERUNG VON SCHALL- UND SCHWINGUNGSISOLIERUNG

Segelboot: Beneteau 343 Clipper, vor Anker in Port Solent, Portsmouth

2 ELLEBOGEN 75 (Ref. 128270-08341) Motorlager und 2 ELLEBOGEN 100 (Ref. 128377-08351) Motorlager

Das Ziel dieses Berichts ist, den Fall eines Benutzers von einem Yanmar 3YM30 Motor zu erklären. Er hatte hohe Schwingungsniveaus in einem Beneteau 343 Clipper und der Bericht erklärt die gemachten Schritte, um das Problem zu lösen.

Zunächst beschreiben wir die Details des Segelboots. Das Segelboot hat einen 3-Zylinder Yanmar 3YM30 Motor, es ist 10,82m lang (35,50ft), 3,48m breit (11,42ft) und es hat eine Verdrängung von 5380kg.

Es wurde entworfen von Berret- Racopeau und gebaut von Beneteau Shipyard in Saint Hilaire de Riez, FRANKREICH.

Dieses Segelboot kann bis zu 5 Personen bequem aufnehmen, wenn es richtig instandgehalten ist und alles richtig eingeräumt ist.

AUSGANGSSITUATION DES YANMAR-MOTORS

Der Besitzer des Segelboots bemerkt, dass der Yanmar-Motor sich zu viel bewegt. Nachdem er ein Video gemacht hat, hat er die Empfehlung bekommen, die Motorlager auszutauschen.

Man kann in der unteren Grafik den Steifigkeitsunterschied zwischen einem neuen und einem benutzten Motorlager sehen. Die Kraft in vertikaler Achse zeigt die Belastung, die auf dem Motorlager angewendet wird. Die Verschiebung in horizontaler Achse zeigt die Einfederung des Motorlagers, wenn es belastet wird.

Wie man sehen kann zeigt das Motorlager eine Steifigkeitsveränderung. Unter derselben Belastung hat das benutzte Motorlager eine größere Einfederung. Deswegen bewegt sich der Yanmar-Motor mehr. Der Motor hat mehr Bewegung, weil das Motorlager eine größere Einfederung erlaubt.

 Federkennlinien von neuem Motorlager und gebrauchtem Motorlager.
Federkennlinien von neuem Motorlager und gebrauchtem Motorlager.

Der Bootsbesitzer entscheidet, die Motorlager durch andere steifere Lager zu ersetzen.

Das Ergebnis war nicht wie vom Segelbootsbesitzer erwartet, und er bittet um Rat bei einem Mechanikforum.

Der Besitzer hat einen stabilen Yanmar-Motor erwartet, aber er bemerkt, dass die Situation schlechter ist. Er bekommt die Empfehlung, den Leerlauf zu erhöhen.

Ein elastisch gelagerter Yanmar-Motor hat eine Resonanzfrequenz (auch bezeichnet als Grundfrequenz oder Eigenfrequenz) wie in der folgenden Formel gezeigt:

Bild 1: Eigenfrequenzformel.
Bild 1: Eigenfrequenzformel.

Wo „k” die Steifigkeit des Motorlagers und „m“ die Masse des Bootsmotors ist.

Das Hauptziel ist, eine Übereinstimmung oder Nähe zwischen Eigenfrequenz und Erregungsfrequenz des Motors zu vermeiden (U/min bei Leerlauf).

Die gelbe Linie stellt den Leerlauf in der folgenden Grafik dar und die dunkelblaue Linie repräsentiert den potentiellen Effekt des Leerlaufs (auch bezeichnet als Durchlässigkeitskurve). Der schlechteste Fall würde stattfinden, wenn die gelbe Linie mit der dunkelblauen Linie übereinstimmt. In diesem Fall würde das System in Resonanz sein und diese Situation könnte verschiedene Motorkomponenten, Motorlager, Getriebe, usw. beschädigen. Man sollte diese Situation vermeiden.

Bild 2: Durchlässikeitskurve.
Bild 2: Durchlässikeitskurve.

Die gelbe Linie bewegt sich von links nach rechts, abhängig von der Laufgeschwindigkeit des Yanmar-Motors (von niedrigem bis hohem Leerlauf).

Bild 3: Übertragungskurve.
Bild 3: Übertragungskurve.

Übertragung = 0 bedeutet keine Schwingungsübertragung, in anderen Worten, 100% Isolierung.

Übertragung = 1 bedeutet eine Schwingungsübertragung von 100%, in anderen Worten, 0% Isolierung.

Im Resonanzpunkt werden die Schwingungen nicht isolliert, sie werden vergrössert.

Wenn man ein Motorlager mit höherer Steiffigkeit benutzt, dann erhöht man seine Resonanzfrequenz (Eigenfrequenz):

Mit steiferen Motorlagern bewegt sich der Resonanzpunkt nach rechts und ist näher am Leerlauf. Dieser Effekt bewirkt eine Verringerung der Schwingungsisolierung.

Um ein Resonazsystem zu vermeiden, beschliesst der Bootsbesitzer, den Leerlauf auf 1000U/pm zu erhöhen. Weil allerdings ein Leerlauf von 1000U/pm langfristig nicht gut für das Getriebe ist, ist das nicht die beste Lösung.

Fig 3: Transmissibility Graph/Curve.

DIE STEIFIGKEIT DER MOTORLAGER ZUM RICHTIGEN WERT VERÄNDERN

Die Steifigkeit der Motorlager spielt eine Schlüsselrolle bei der Eigenfrequenz des Motors. Die Motorlager verändern ihre eigene Steifigkeit mit der Zeit und können eine höhere Steifigkeit bekommen. Die folgende Grafik zeigt die Steifigkeit der Motorlager, wenn sie neu sind (Steifigkeit 0) und auch wenn sie benutzt wurden (Steifigkeit 1).

Federkennlinien von neuem Motorlager und gebrauchtem Motorlager.
Federkennlinien von neuem Motorlager und gebrauchtem Motorlager.

Die Steifigkeit 0 ist niedriger als die Steifigkeit 1. Deswegen können wir einfach mit der Formel der Eigenfrequenz verstehen, dass je niedriger die Steifigkeit der Motorlager ist, desto niedrieger die Eigenfrequenz des Motors ist.

Das schiebt die Resonanzspitze nach links und erlaubt eine Verbesserung der Schwingungsisolierung und die Verringerung des Leerlaufs zu niedrigeren Umdrehungen.

Mehr Information über den Prozess der Steifigkeitveränderung wird in folgendem Link gezeigt: https://www.ellebogen.com/en/how-do-the-marine-engine-mounts-loose-their-elastic-properties/

Wir können in den folgenden Bildern die neuen Ellebogen-Motorlager am Yanmar 3YM30 Bootsmotor bei 825U/850U/900U/950U/1000U/min sehen.

Fig 3: Transmissibility Graph/Curve.

825 RPM
850 RPM
900 RPM
950 RPM
1000 RPM

Die Position der Ellebogen-Motorlager ist wie unten gezeigt:

Segeln in der Solent- Meerenge

Frank Thompson ist ein Segler aus Grinsby (an der Ostküste des Humberflusses). Er hat an der Nordküste von Wales Segeln gelernt. Er hat sein Boot im Süden von Port Solent (Portsmouth). Er ist ein aktiver Helfer in Yanmar-Foren und hilft anderen Seglern bei der Lösung ihrer Probleme. Das ist ein Beispiel von der Bruderschaft zwischen Seglern.

Frank segelt in der Gegend von Solent und im Süden von England. Die Meerenge von Solent wird häufig benutzt von Passagier-, Fracht- und Militärschiffen. Sie ist eine wichtige Freizeitzone für Wassersport (besonders Yachten) und empfängt jedes Jahr das Segelevent “Cowes Week”. Sie wird von der Isle of Wight geschützt und hat komplexe Gezeiten. Das hat dem Hafen von Southampton geholfen, weil die Flut länger ist und sie die Arbeitszeit für Boote mit tiefem Seegang erweitert. [3] Portsmouth liegt an seiner Küste. Spithead, eine Region auβerhalb Gilkicker Point in der Nähe von Gosport, ist bekannt wegen der traditionellen Militärparade der Royal Navy, die von der Königin durchgeführt wird.

Die Region hat eine groβe ökologische und landschaftliche Bedeutung, wegen ihrer Lebensräume an der Küste und an der Mündung entlang des Ufers. [4] Ein groβer Teil der Küste ist Naturschutzgebiet. [5] Sie ist Teil eines nationalen Naturschutzgebiets und enthält den New Forest National Park und die Isle of Wight AONB.

Die folgenden Links können für alle, die Interesse am Segeln in diesen Gewässern haben, Interessant sein:

https://www.universalyachting.com/solent-cruising-area/

https://ancasta.com/cruising-guides/where-to-go-sailing-solent/

https://escapeyachting.com/sailing-holidays/solent

https://www.cruiserswiki.org/wiki/The_Solent