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Calculateur de balourd d'hélice
Calculer le balourd admissible de l'hélice, la force centrifuge, l'excentricité et la tolérance par pale conformément à la norme ISO 21940. Essentiel pour le contrôle des vibrations des arbres d'hélice marins.
Résultats
Balourd admissible de l'hélice (ISO 21940)
Le balourd admissible d'une hélice est calculé à l'aide de la même formule ISO 21940-11 que celle utilisée pour toutes les machines tournantes :
Où G est le degré d'équilibrage (mm/s), m est la masse de l'hélice (kg), et ω = 2π·n/60 est la vitesse angulaire (rad/s).
Force centrifuge due au balourd
La force centrifuge générée par le balourd à la vitesse de fonctionnement :
- U — balourd (g·mm)
- ω — vitesse angulaire (rad/s)
- F — force centrifuge (N)
Tolérance par pale
Pour les hélices symétriques, le balourd total admissible est réparti en parts égales entre toutes les pales :
Classes d'équilibrage typiques pour les hélices
| Niveau | Mise en pratique |
|---|---|
| G40 | Hélices de bateaux de travail à faible vitesse, non critiques |
| G16 | Hélices marines standard, navires de charge |
| G6.3 | Navires à grande vitesse, navires de la marine, ferries à passagers |
| G2.5 | Hélices de précision, sous-marins silencieux |
Exemple pratique
Compte tenu de ce qui précède : Masse = 500 kg, Vitesse = 300 tr/min, Grade = G16, 4 pales
ω = 2π × 300 / 60 = 31,42 rad/s
Uper = 16 × 500 × 1000 / 31,42 = 254 620 g·mm
Excentricité = 16 × 1000 / 31,42 = 509,2 μm
F = 254 620 / 1 000 000 × 31,42² = 251,5 N
Par pale : 254 620 / 4 = 63 655 g·mm
⚠️ Remarque : Les hélices marines fonctionnent dans des conditions extrêmes. L'encrassement, l'endommagement des pales et l'érosion par cavitation peuvent modifier leur balourd au fil du temps. Un contrôle périodique des vibrations est recommandé afin de détecter tout balourd naissant.
Les hélices présentant un balourd génèrent des forces centrifuges à la fréquence de rotation de l'arbre qui se transmettent à la coque via les paliers. Cela provoque des vibrations excessives, une usure accélérée des paliers et joints de tube d'étambot, des fissures de fatigue dans la ligne d'arbres et un inconfort pour les passagers et l'équipage. Un équilibrage approprié selon l'ISO 21940 minimise ces effets.
G16 est la classe la plus courante pour les hélices marines standard (cargos, pétroliers). G6.3 est utilisée pour les navires rapides, les bâtiments militaires et les ferries de passagers où les vibrations doivent être minimisées. G40 peut suffire pour les hélices de bateaux de travail à basse vitesse.
Le balourd résiduel admissible total est réparti équitablement entre toutes les pales. Pour une hélice à 4 pales avec une tolérance totale de 1000 g·mm, chaque pale peut tolérer jusqu'à 250 g·mm. Cela suppose que les pales sont disposées symétriquement autour du moyeu.
Force centrifuge F = U × ω² / 1 000 000 (N), où U est le balourd en g·mm et ω est la vitesse angulaire en rad/s. Même de faibles balourds engendrent des forces importantes à haut régime — la force augmente avec le carré de la vitesse.
Oui, l'équilibrage in situ des hélices est possible à l'aide d'appareils d'équilibrage portables tels que la série Balanset de Vibromera. Des masses d'essai sont fixées, les vibrations sont mesurées et les masses de correction sont calculées — ce qui évite un passage en cale sèche coûteux.
Les procédures décrites sur cette page ont été développées et testées sur le terrain par l'équipe Vibromera à l'aide du Balanset-1A, un équilibreur portable à deux canaux et analyseur de vibrations pour l'équilibrage des rotors sur site.
Instruments d'équilibrage professionnels sur site pour hélices, arbres d'hélice et machines tournantes marines. Conformité à la norme ISO 21940-11 garantie.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko est ingénieur en analyse vibratoire, ainsi que fondateur et PDG de Vibromera. Depuis plus de 15 ans, il équilibre des équipements rotatifs sur le terrain plutôt que sur banc d'essai : broyeurs, ventilateurs industriels, concasseurs, centrifugeuses, arbres et broches. C'est de ce travail que sont nés les instruments Balanset — conçus comme un outil qu'un spécialiste peut emporter jusqu'à la machine et utiliser seul, sur site, et non comme un équipement de laboratoire. Vibromera a été fondée en 2017 et est basée à Porto, au Portugal, depuis 2023. Le développement, l'assemblage et le support de la gamme Balanset se font ici. L'instrument phare est le Balanset-1A, un analyseur portable pour l'équilibrage à un et deux plans et pour le diagnostic vibratoire. Nikolai est personnellement impliqué dans le support client, dans le traitement des cas d'équilibrage difficiles et dans le développement du logiciel. Il travaille avec des clients du monde entier, dans toutes les langues.
