Usinage darbres porte-hélice et darbres intermédiaires marins

Les arbres porte-hélice et les arbres intermédiaires marins sont des composants essentiels du système de propulsion dun navire, servant à transmettre la puissance du moteur principal à lhélice, propulsant ainsi le navire.

1. Arbre porte-hélice marin

Larbre porte-hélice est larbre du système de propulsion du navire directement connecté à lhélice. Il est situé à larrière du navire et est chargé de transmettre la puissance de larbre intermédiaire ou du moteur principal à lhélice, entraînant ainsi le navire.

Fonctionnalités

• Transmission de puissance : Transmet la puissance de rotation de larbre intermédiaire ou du réducteur à lhélice.
• Résistance à la charge : Résiste à la poussée, au couple de lhélice, ainsi quaux vibrations et aux chocs lors de la navigation du navire.
• Étanchéité et lubrification : Empêche leau de mer de pénétrer dans la coque grâce à un dispositif détanchéité de larbre porte-hélice (tel quun joint dhuile ou un joint hydraulique), tout en réduisant la friction grâce à un système de lubrification.

Conception et caractéristiques structurelles

• Structure :
  • Généralement un arbre cylindrique long, dont la longueur dépend de la taille du navire (de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres).
  • Une extrémité est connectée à lhélice et lautre extrémité est connectée à larbre intermédiaire ou au réducteur via un accouplement.
  • Souvent équipé dun tube détambot (Stern Tube) contenant des paliers (généralement des paliers lubrifiés à lhuile ou à leau) pour supporter la rotation de larbre.
• Étanchéité de larbre porte-hélice :
  • Étanchéité à lhuile : Utilise des joints dhuile et des presse-étoupes pour empêcher linfiltration deau de mer.
  • Étanchéité à leau : Utilise des matériaux résistants à lusure (tels que du caoutchouc ou des matériaux composites), adaptés aux exigences environnementales.
• Paliers : Le tube détambot contient généralement des paliers darbre porte-hélice avant et arrière, souvent en métal blanc, en alliage de cuivre ou en matériaux composites polymères.
• Dimensions : Le diamètre est conçu en fonction de la puissance du moteur principal et de la charge de lhélice, avec une plage courante de 50 mm à 500 mm.

Matériaux

• Acier forgé (tel que 35CrMo, 40CrNiMo) : Haute résistance (résistance à la traction ≥ 600 MPa), haute ténacité, adapté aux grands navires.
• Acier inoxydable (tel que 316L, 17-4PH) : Résistant à la corrosion, adapté à une exposition prolongée à leau de mer.
• Traitement de surface : La partie exposée de larbre porte-hélice est souvent chromée ou recouverte dune couche anticorrosion. Le manchon (Sleeve) peut être en alliage de cuivre ou en acier inoxydable pour éviter la corrosion.

Scénarios dapplication

• Navires marchands (tels que les vraquiers, les pétroliers, les porte-conteneurs).
• Navires de guerre, bateaux de pêche, yachts, etc.
• Navires spéciaux (tels que les sous-marins, les navires de recherche), nécessitant une conception darbre porte-hélice de plus haute précision.

2. Arbre intermédiaire marin

Larbre intermédiaire est larbre de transmission reliant le moteur principal (ou le réducteur) à larbre porte-hélice. Il est situé dans la salle des machines du navire et est chargé de transmettre la puissance du moteur principal à larbre porte-hélice.

Fonctionnalités

• Transmission de puissance : Transmet la force de rotation du moteur principal ou du réducteur à larbre porte-hélice, entraînant lhélice.
• Amortissement des vibrations et alignement : Absorbe les vibrations grâce aux accouplements et aux paliers intermédiaires, assurant une transmission de puissance fluide.
• Réglage de la longueur : Selon la disposition de la salle des machines, larbre intermédiaire peut être composé de plusieurs sections, reliées par des brides ou des accouplements.

Conception et caractéristiques structurelles

• Structure :
  • Composé dun ou plusieurs arbres cylindriques, dont la longueur dépend de la distance entre la salle des machines et larbre porte-hélice (de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres).
  • Relié au moteur principal, au réducteur et à larbre porte-hélice par des brides, des accouplements ou des rainures de clavette.
  • Équipé de paliers intermédiaires (généralement des paliers lisses ou des roulements à rouleaux) pour supporter la rotation de larbre.
• Exigences dalignement : Larbre intermédiaire doit être aligné avec précision (écart < 0,05 mm/m) pour éviter les vibrations et lusure prématurée des paliers.
• Accouplements : Les accouplements élastiques courants (tels que les modèles en caoutchouc ou à ressort en acier) absorbent les vibrations du moteur principal, protégeant ainsi la ligne darbre.
• Dimensions : Diamètre en fonction de la puissance du moteur principal (de quelques dizaines de millimètres à plusieurs centaines de millimètres), généralement légèrement inférieur à celui de larbre porte-hélice.

Matériaux

• Acier forgé (tel que 40Cr, 42CrMo) : Haute résistance, haute ténacité, adapté aux navires de forte puissance.
• Acier allié (tel que 35CrNiMo) : Utilisé dans les scénarios à forte charge, avec une excellente résistance à la fatigue.
• Traitement de surface : Surface de larbre polie ou chromée pour réduire la friction ; le logement de palier peut être en alliage de cuivre ou en métal blanc.

Scénarios dapplication

• Grands navires : Larbre intermédiaire est indispensable lorsque la distance entre le moteur principal et larbre porte-hélice est longue (comme les vraquiers, les pétroliers).
• Navires de taille moyenne et petite : Si le moteur principal est proche de larbre porte-hélice, larbre intermédiaire peut être omis et larbre porte-hélice peut être connecté directement.
• Navires à plusieurs lignes darbres : Tels que les navires à double hélice, chaque système de propulsion nécessite un arbre intermédiaire indépendant.

3. Relation entre larbre porte-hélice et larbre intermédiaire

• Chaîne de transmission de puissance : Moteur principal → Arbre intermédiaire (si présent) → Arbre porte-hélice → Hélice, constituant un système de propulsion complet.
• Collaboration à la conception :
  • Le diamètre, les matériaux et les paliers des deux doivent être conçus de manière uniforme pour garantir lefficacité de la transmission de puissance et la stabilité du système.
  • Larbre porte-hélice est directement exposé à leau de mer et nécessite des mesures anticorrosion plus importantes ; larbre intermédiaire se trouve dans la salle des machines et laccent est mis sur lalignement et lamortissement des vibrations.
• Installation et étalonnage : Lors de linstallation, un instrument dalignement laser ou un comparateur à cadran doit être utilisé pour garantir que lécart de la ligne darbre est < 0,05 mm/m, afin déviter les vibrations et lusure.