4 silentblocks de motor marino ELLEBOGEN GTS 40 (Ref. 120450-06201)

Breve descripción del barco y del motor.

El velero fue construido por Gaffers & Luggers, Mylor Bridge, Cornwall. La eslora total del barco es de 23,6 ft /7,19m con una manga de8,0 pies / 2,43 m. El desplazamiento de la embarcación es de 11.023 lbs / 5000 kg con un calado de 4,6 pies / 1,37 m. El modelo del barco se llama Heard 23.

Celt of Greystones [Heard 23]

ConstructorGaffers & Luggers, Mylor Bridge, Cornouailles
LOA32′ 0″ inc. bauprés y timón, 23′ 3″ en cubiertaÁrea de vela567 pies cuadrados, vela mayor, foque, trinqueta y gavia
LWL23′ 6″PlataformaCoupe-gaff
Manga8′ 0″Calado4’ 6”
Desplaza-miento5000 kgMotorYanmar 2GM20
Tipo de quillaQuilla larga  

El velero funciona con un motor Yanmar 2GM20, considerado como uno de los motores Yanmar marinos más populares para esta gama de veleros.

Embarcación: Heard 23, navegando en la costa irlandesa cerca de Wicklow

Configuración y comportamiento del motor Yanmar.

 

La altura del soporte del motor marino Yanmar OEM era demasiado alta y no permitía la instalación. Por lo tanto, decidió buscar en el mercado de soportes de motores marinos y encontró un buen proveedor que suministró una marca premium de soportes de motores marinos.

El propietario del velero no pudo instalar los silentblocks del motor marino OEM Yanmar debido a la falta de espacio dentro de la sala de máquinas.

Sin embargo, incluso si el proveedor y productor de los silentblocks del motor eran de buena calidad, no estaba contento con el resultado. Por este motivo decidió hacer un post y pedir consejo a un foro de mantenimiento de motores marinos Yanmar, para pedir consejo ya que no estaba muy seguro en la selección de los silentblocks de motores marinos. Ellebogen es un miembro orgulloso de este grupo.

Como se puede ver en la imagen superior de la publicación, el propietario del velero está pidiendo consejo para verificar si los soportes estaban bien y si la rigidez debería ser más blanda o más rígida.

1000 RPM

1100 RPM

1200 RPM

1400 RPM

2100 RPM

Cálculo de base (1DOF)

Basándonos en la información del motor Yanmar 2GM20 y la rigidez de los soportes del motor marino actualmente instalados, se realizó un cálculo de un grado de libertad (los motores vibran con 6 grados de libertad). La rigidez de los soportes actualmente instalados fue: Lado delantero: 270N/mm, Lado de transmisión: 200N/mm. La frecuencia natural del sistema fue de 18,29Hz. Esto quiere decir que si hay algo vibrando en el motor a 1029rpm, veríamos una amplificación de las vibraciones. (vibraciones verticales)

Un motor marino Yanmar 2GM20 es un motor de 2 cilindros. Según las mediciones de vibración anteriores, vemos que este motor excita principalmente los órdenes 1,5 (21 Hz) y el orden 2 (28 Hz) cuando el motor está en ralentí (850 rpm). La siguiente imagen muestra los resultados de un 2GM20 a 867 rpm.

Por lo tanto, si el motor está a 1000 rpm, las principales frecuencias de excitación deberían ser 1,5 o 2 veces esta frecuencia. Es decir 1500 (25Hz) o 2000rpm (33Hz). La frecuencia de resonancia del motor Yanmar (18,29Hz) dista mucho de estos 25 o 33Hz. Tendríamos una solución teóricamente buena. Desafortunadamente, el siguiente video muestra una realidad diferente.

Si la selección del silentblock fue teóricamente correcta, ¿por qué el propietario del velero no está contento? La respuesta a esto puede resultar compleja, pero intentaremos simplificarla al máximo.

En primer lugar, debemos considerar lo que hace un cálculo de 1 grado de libertad. Esto significa que un elemento suspendido (motor) tendrá una frecuencia de resonancia (también llamada frecuencia fundamental o frecuencia natural) siguiendo la siguiente fórmula.

Fig. 4: Fórmula de frecuencia natural.
Fig. 4: Fórmula de frecuencia natural.
Donde “k” es la rigidez del soporte del motor marino y “m” es la masa del motor marino Yanmar.
Fig. 1: Gráfico/Curva de transmisibilidad.
Fig. 1: Gráfico/Curva de transmisibilidad.

La línea amarilla se desplaza de izquierda a derecha según la velocidad de funcionamiento del motor, desde ralentí bajo hasta ralentí alto.

Pero la realidad es más compleja, lamentablemente. Los motores se mueven en 6 direcciones posibles (también llamados grados de libertad)

Aunque la resonancia más importante suele ser la vertical, la realidad es que un motor suspendido tendrá un total de 6 frecuencias de resonancia.

¿Por qué 6? Porque el motor puede moverse en 6 direcciones diferentes, 3 direcciones de traslación (X, Y y Z) y 3 direcciones de rotación (cabeceo, balanceo y guiñada).

Cálculo avanzado de base (6DOF)

Según la información del motor Yanmar 2GM20 y la rigidez de los soportes del motor marino actualmente instalados, se realizó un cálculo de seis grados de libertad. Este cálculo nos permitió saber por qué el propietario del velero no estaba satisfecho.

Resultados de la solución con los silentblocks actuales:

La siguiente tabla muestra las frecuencias naturales del motor. El “1” de la tabla hace referencia al modo de vibración. Ejemplo, la frecuencia natural número 3 tiene un “1” en el eje Z. Esto significa que la frecuencia natural tiene un modo de vibración en Z. Esto es lo que calculó nuestro 1 grado de libertad. Cuando vemos “1” en el Phi significa que son de rotación. Podemos observar que las últimas 3 frecuencias naturales del sistema estarían sobre la zona de excitación del motor Yanmar.

Esta tabla muestra las frecuencias de resonancia en las que el motor resonará (traqueteo). Cuando el motor está a 1000rpm (16.66Hz) el orden 1,5 excitará la 5ta frecuencia natural (25.52) y también la 6ta frecuencia natural 33,56Hz. En el siguiente video podrá ver una breve explicación:

Cuando el motor está a 2100 rpm, el cigüeñal vibrará a 35 Hz (2100 rpm/60), lo cual explicaría por qué estamos teniendo este nivel de vibración.

El siguiente gráfico muestra una expresión gráfica de la siguiente tabla. Podemos ver donde tenemos la amplificación de vibración cuando superan el 1 en la transmisibilidad.

Para comprender mejor el modo vibratorio de la vibración, el siguiente video muestra gráficamente cómo se movería el motor.

Resultados de cálculos con silentblocks ELLEBOGEN GTS 40

Usando el coeficiente de rigidez y amortiguamiento del soporte marino ELLEBOGEN GTS 40 obtenemos las siguientes frecuencias naturales.

Podemos ver que las frecuencias naturales se han reducido mucho debido a la menor rigidez de los soportes (100N/mm), de 2 a 3 veces menor que los soportes actuales (Lado frontal: 270N/mm, Lado de transmisión: 200N/mm), así como la amplificación a la resonancia también. Esto se obtiene gracias a las propiedades viscosas de la mezcla.

La deflexión de los soportes es inferior a 4 mm en todos los puntos. Esto nos asegura que no estamos sobrecargando los soportes. A continuación, se muestra la ficha técnica de la ELLEBOGEN GT40.

También se puede conseguir en este enlace: https://www.ellebogen.com/en/ellebogen-gt-s40/

Importancia de la viscosidad de la mezcla.

Los silentblocks Ellebogen GTS 40 utilizan una rigidez baja y un compuesto amortiguado que proporciona una disipación energética. Esto permite que el motor sea más estable con frecuencias de resonancia más bajas.

El siguiente gráfico representa una curva de transmisibilidad con dos compuestos de caucho diferentes. En azul una amortiguación baja y en negro una amortiguación alta.

El siguiente video muestra dos pelotas de goma con estas 2 mezclas de goma con la misma dureza.

Resultados.

El propietario del velero decidió instalar los soportes ELLEBOGEN GTS40 y los resultados hablan por sí solos.

1000 RPM

2000 RPM

1000 RPM

1200 RPM

1600 RPM

1800 RPM

2000 RPM

2400 RPM

El dueño del velero hizo este comentario en el foro.

Agradecemos al Sr. Joe Walsh por su confianza en Ellebogen y los informes bien documentados que nos envió.

Estamos muy orgullosos de tenerlo en la comunidad de Ellebogen.

Navegando por la costa de Wicklow, Irlanda.

El Sr. Joe Walsh es un marinero irlandés residente en Wicklow, Irlanda. Un miembro activo de los foros de Yanmar, brindando asesoramiento a otros mediante la resolución de problemas y la búsqueda de soluciones a problemas comunes y no tan comunes a bordo de los veleros. Un buen ejemplo de la hermandad que existe entre Marineros.

Joe navega por la costa de Wicklow. Para aquellos interesados ​​en saber más sobre navegar por estas zonas, las siguientes páginas web pueden ser de su interés:

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