YANMAR 2GM20, SOLUTION D’UNE INSTALLATION DÉLICATE UTILISANT DES SILENTBLOCS MOTEUR MARIN ELLEBOGEN GTS 40

Quatre silentblocs moteur marin ELLEBOGEN GTS 40 (Réf. 120450-06201)

Brève description du bateau et du moteur Yanmar.

Le voilier a été construit par Gaffers & Luggers, Mylor Bridge, Cornwall.   La longueur totale du bateau est de 23,6 pi / 7,19 m avec une largeur de 8,0 pi / 2. 43 m. Le déplacement du bateau est de 11 023 lbs / 5000kg avec un tirant d’eau de 4. 6 pi / 1. 37 m.  Le modèle du bateau s’appelle Heard 23.

Celt of Greystones [Heard 23]

ConstructeurGaffers & Luggers, Mylor Bridge, Cornouailles
Haut-
parleur
32′ 0 » inc. bowsprit et gouvernail, 23′ 3 » sur le pontZone de voile567 pieds carrés, principal, flèche, voile de séjour et voile supérieure
Flottaison23′ 6″GréerCoupe-gaff
Poutre8′ 0″Tirage4’ 6”
Déplacement5000 kgMoteurYanmar 2GM20
Type
de quille
Quille longue  

Le voilier est propulsé par un Yanmar 2GM20.  L’un des moteurs marins les plus populaires pour cette gamme de voiliers de longueur.

Navire: Heard 23, naviguant sur la côte irlandaise près de Wicklow.

Configuration et comportement du moteur Yanmar. 

Le propriétaire du voilier n’a pas pu installer des silentblocs moteur marin OEM Yanmar en raison du manque d’espace à l’intérieur de la salle des machines. La hauteur du silentbloc moteur marin Yanmar OEM était trop haute et ne pouvait pas permettre l’installation.  Par conséquent, il a décidé de regarder ce que le marché des silentblocs moteurs marins offrent où il a trouvé une bonne alternative, traitant d’une marque haut de gamme des silentblocs moteurs marins.

Néanmoins, même si les silentblocs ´´standard«  du moteur Yanmar sont de bonne qualité, le propriétaire du voilier n’était pas satisfait du résultat. Pour cette raison-là, il a décidé de demander conseil à un forum de maintenance de moteur marin, car il n’était pas sûr de la sélection des silentblocs appropriés.  Ellebogen est un fier membre de ce groupe.

Comme on peut le voir sur l’image ci-dessus du message, le propriétaire du voilier demande conseil pour vérifier si les silentblocs étaient corrects et si la raideur devrait être plus basse ou plus haute.

Ellebogen a décidé d’aider.  Le propriétaire du voilier a été invité à envoyer des informations sur la hauteur des silentblocs, des détails sur silentblocs moteur marin actuels, des informations sur la configuration du moteur Yanmar et des photos et vidéos détaillées de l’installation « précédente » à différents régimes peuvent être vus ci-dessous.

1000 RPM

1100 RPM

1200 RPM

1400 RPM

2100 RPM

Calcul de la ligne de base (1DOF)

Sur la base des renseignements du moteur Yanmar 2GM20 et de la raideur des silentblocs moteur marin actuellement installés, un calcul d’un degré de liberté a été effectué (les moteurs vibrent avec 6 degrés de liberté).  La raideur des silentblocs était la suivante : côté devant : 270N/mm, côté transmission : 200N/mm.  La fréquence naturelle du système était de 18,29 Hz. Cela signifie que s’il y a quelque composant qui vibre sur le moteur Yanmar à 1029 tr / min, nous verrions une amplification des vibrations (vibrations verticales).

Un moteur marin Yanmar 2GM20 est un moteur deux cylindres.  Sur la base de mesures de vibrations antérieures, nous voyons que ce moteur Yanmar excite principalement l’ordre 1,5 (21Hz) et l’ordre 2 (28Hz) lorsque le moteur est au ralenti (850tr / min). L’image ci-dessous montre des résultats à 867 tr/min du moteur 2GM20.

Par conséquent, si le moteur Yanmar est à 1000 tr / min, les principales fréquences perturbatrices doivent être à 1,5 ou 2 fois cette fréquence. C’est-à-dire 1500 ou 2000 tr/min (25 ou 33Hz). La fréquence de résonance du moteur Yanmar (18,29Hz) est éloignée à ces 25 ou 33Hz. Nous aurions une solution théoriquement bonne, malheureusement la vidéo ci-dessous montre une réalité différente.

Si la sélection était théoriquement correcte, alors pourquoi le propriétaire du voilier n’est pas heureux ?  La réponse à cette question peut devenir complexe, mais nous allons essayer de la simplifier au maximum.

Tout d’abord, nous devons considérer ce que fait un calcul de 1 degré de liberté. Cela signifie qu’un élément suspendu (moteur) aura UNE fréquence de résonance (également appelée fréquence fondamentale ou fréquence naturelle) suivant une formule ci-dessous.

Fig 4 : Formule de fréquence naturelle.
Fig 4 : Formule de fréquence naturelle.
Où « k » est la raideur du silentbloc moteur marin, et le « m » est la masse du moteur marin
Fig 1 : Graphe/courbe de transmissibilité.
 Fig 1 : Graphe/courbe de transmissibilité.

La ligne jaune balaye de gauche à droite en fonction du régime de fonctionnement du moteur, du ralenti bas au ralenti élevé.

Mais la réalité est malheureusement plus complexe.  Les moteurs se déplacent dans 6 directions possibles (également appelées degrés de liberté).

Même si la résonance la plus importante est typiquement la résonance verticale, la réalité est qu’un moteur suspendu aura un total de 6 fréquences de résonance.

Pourquoi 6 ? Parce que le moteur peut se déplacer dans 6 directions différentes 3 directions de déplacement (X, Y et Z) et 3 directions de rotation (tangage, roulis et lacet).

Calcul avancé de la ligne de base (6DOF)

Sur la base des informations du moteur Yanmar 2GM20 et de la raideur des silentblocs moteur marin actuellement installés, un calcul de six degrés de liberté a été effectué. Ce calcul nous a permis de comprendre le pourquoi de l’insatisfaction du propriétaire du voilier.

Résultats de la solution avec silentblocs standard :

Le tableau ci-dessous montre des fréquences naturelles du moteur Yanmar. Si on regarde le nombre « 1 » nous pouvons voir le mode de vibration.  Par exemple, la fréquence naturelle numéro 3 possède un « 1 » sur le Z. Cela signifie que la fréquence naturelle a un mode de vibration en direction Z. C’est ce que notre calcul d’un degré de liberté nous donne.  Lorsque nous voyons « 1 » sur le Phi signifie qu’ils sont en rotation.  On peut observer que les 3 dernières fréquences naturelles du système seraient sur la zone d’excitation du moteur.

Ce tableau montre des fréquences de résonance où le moteur Yanmar va résonner (hochet). Lorsque le moteur Yanmar est à 1000 tr / min (16,66Hz), l’ordre 1,5 excitera la 5ème fréquence naturelle (25,52Hz) et aussi la 6ème fréquence naturelle (33,56Hz). Ceci explique cette vidéo :

Lorsque le moteur Yanmar est à 2100 tr / min, le vilebrequin vibre à 35Hz (2100 tr / min / 60). Cela expliquerait pourquoi nous avons ce niveau de vibration.

Le graphique ci-dessous est une expression graphique où nous pouvons voir l’amplification des vibrations lorsqu’elles dépassent le 1 sur la transmissibilité.

Pour mieux comprendre le mode de vibration du moteur Yanmar, la vidéo ci-dessous montre graphiquement comment il se déplacerait.

Résultats des calculs avec des silentblocs ELLEBOGEN GTS 40

En utilisant la raideur et le coefficient d’amortissement du silentbloc ELLEBOGEN GTS 40 , nous obtenons les fréquences naturelles suivantes.

Nous pouvons voir que les fréquences naturelles ont été considérablement réduites en raison de la raideur plus faible des silentblocs (100N / mm), ce qui est environ 2 à 3 fois inférieur aux silentblocs standard (côté devant : 270N / mm, côté transmission : 200N / mm) et l’amplification de la résonance également. Ceci est obtenu grâce aux propriétés visqueuses du mélange.

L’écrasement des silentblocs est inférieur à 4 mm sur tous les points. Cela nous assure que nous ne surchargerons pas les silentblocs. Vous trouverez ci-dessous la fiche technique de l’ELLEBOGEN GT40.

Également réalisable sur ce lien : https://www.ellebogen.com/fr/ellebogen-gt-s40/

Importance de la viscosité du mélange.

Les silentblocs Ellebogen GTS 40 utilisent une faible raideur et un composé amorti qui assure une dissipation énergétique. Cela permet que le moteur Yanmar soit plus stable avec des fréquences de résonance plus basses.

Le graphique ci-dessous représente une courbe de transmissibilité avec deux composés de caoutchouc différents. En bleu, faible amortissement et en noir amortissement élevé.

La vidéo ci-dessous montre deux petites boules en deux différents mélanges de caoutchouc de même dureté.

Le résultat.

Le propriétaire du voilier, a décidé d’installer des silentblocs ELLEBOGEN GTS40 et les résultats parlent d’eux-mêmes. D’autres vidéos montrent des vitesses différente

1000 RPM

2000 RPM

1000 RPM

1200 RPM

1600 RPM

1800 RPM

2000 RPM

2400 RPM

Le propriétaire du voilier a fait ce commentaire sur le forum.

Nous remercions M. Joe Walsh pour sa confiance en Ellebogen et les rapports bien documentés qu’il nous a envoyés.

Nous sommes très fiers de l’avoir dans la communauté Ellebogen.

Navigation sur la côte de Wicklow, en Irlande.

Joe Walsh est un marin irlandais basé à Wicklow, en Irlande. Un membre actif des forums relationnés à des moteurs Yanmar, proposant des conseils à d’autres marins dépannant et trouvant des solutions aux problèmes courants et moins courants à bord des voiliers. Un bon exemple de la fraternité qui existe entre les marins.

Joe navigue sur la côte de Wicklow. Pour ceux qui souhaitent en savoir plus sur la navigation dans ces zones, les pages Web suivantes peuvent vous intéresser :

https://www.cruiserswiki.org/wiki/Wicklow,_Ireland
https://www.wicklowsailingclub.com/
http://www.gsc.ie/
https://www.sailing.ie/
https://www.waterwaysireland.org/things-to-do/sailing
https://offshore-yacht-charter.com/sailing-holidays-ireland/?lang=en