Calcul de vibration de torsion – propulsion maritime

Les calculs de vibrations torsionnelles (TVC) permettent de vérifier la tenue dynamique des systèmes de transmission de puissance et d’identifier les vitesses critiques ainsi que les contraintes vibratoires.

Les vibrations de torsion sont inhérentes au fonctionnement des moteurs à combustion interne et des systèmes de transmission. Dans le domaine maritime, elles constituent l’un des phénomènes les plus critiques pour la ligne d’arbre, le vilebrequin et les composants associés. Une analyse insuffisante peut conduire à :

• des contraintes vibratoires excessives,
• l’apparition de vitesses critiques dans la plage de fonctionnement,
• voire des avaries majeures.

Les TVC sont donc indispensables dès la phase de conception des systèmes de propulsion maritime.

Un calcul de vibrations torsionnelles consiste à modéliser le comportement dynamique en torsion d’un système de transmission de puissance, depuis le moteur jusqu’à l’hélice ou à la machine entraînée.

Applications

HEXAMECA intervient notamment sur :

• systèmes de propulsion maritime,
• lignes d’arbres complètes (moteur – accouplement – arbre – hélice),
• groupes électrogènes marins,
• modifications & rétrofits d’installations existantes.

Éléments analysés

Les TVC portent sur l’ensemble du système de transmission de puissance :

• moteur & vilebrequin,

• accouplements (rigides ou élastiques),

• arbres intermédiaires et arbre porte-hélice,

• hélice ou machine entraînée (alternateur, pompe, etc.),

• dispositifs d’amortissement éventuels.

Méthodologie de calcul

Les calculs sont réalisés à partir d’un modèle torsionnel du système, intégrant les inerties, les raideurs et les amortissements. L’étude comprend généralement :

• le calcul des fréquences propres et des modes de vibration,
• l’établissement du diagramme de Campbell,
• l’identification des vitesses critiques,
• l’analyse des réponses vibratoires sur la plage de fonctionnement,
• l’évaluation des contraintes dans les composants critiques,
• l’analyse de configurations particulières (fonctionnement normal, modes dégradés).

  Cette approche permet d’identifier précisément les zones de fonctionnement à risque.

Résultats et livrables

Les études donnent lieu à un rapport structuré, comprenant notamment :

• les hypothèses et données d’entrée,
• le modèle torsionnel du système,
• les fréquences propres et vitesses critiques,
• les analyses vibratoires (fonctionnement normal et cas particuliers),
• l’évaluation des contraintes,
• l’identification des zones de fonctionnement sûres ou interdites,
• des recommandations de conception (accouplement, inertie, amortissement…).

Ces éléments permettent d’alimenter les échanges techniques avec les sociétés de classification et de sécuriser les choix d’architecture.