Wärtsilä présente le système modulaire FuTube pour les lignes d'arbre marines

(Photo : Adobe Stock)

Basée à Helsinki, la capitale finlandaise, Wärtsilä voit ses origines remonter à 1834 ; l'entreprise fêtera son 190e anniversaire cette année. Mais c'est en 1935 qu'elle prit le contrôle du chantier naval Crichton-Vulcan à Turku, une opération qui la propulsa sur la voie qui allait la faire devenir un fournisseur majeur de moteurs et de transmissions pour l'industrie maritime mondiale.

Fournisseur de nombreux navires parmi les plus imposants jamais construits, Wärtsilä a à son actif une série de réalisations remarquables : avec ses 2 300 tonnes, le vilebrequin du moteur alternatif Wärtsilä-Sulzer RTA96-C est considéré comme le plus gros jamais fabriqué. En 2004, ce même moteur 12 cylindres (développant 93 360 chevaux à 102 tr/min) est devenu le plus puissant à utiliser la technologie d'injection à rampe commune.

De toute évidence, Wärtsilä est un spécialiste du développement et de la production de gros moteurs et de composants de grande taille. Mais si les lancements record font la une des journaux, l'entreprise possède une expertise considérable dans le perfectionnement des technologies existantes pour améliorer la fiabilité opérationnelle, réduire la consommation de carburant et diminuer les émissions des moteurs.

Le site de Wärtsilä à O Porriño, petite ville située près du port de Vigo, juste au nord de la frontière espagnole avec le Portugal, abrite l'un des sites de Shaft Line Solutions (SLS) de l'entreprise. Lors d'une récente conférence de presse, les dirigeants de l'entreprise ont dévoilé les détails d'une série de nouveaux produits qui composent un système modulaire destiné à améliorer les performances globales des transmissions dans les applications maritimes.

Expérience SLS à l'usine Wärtsilä d'O Porrino, Espagne (Photo : Wärtsilä)

Regroupés sous le nom de FuTube, les nouveaux modules comprennent : EvoTube, un nouveau tube d'étambot ; IntelliSafe, un palier de tube d'étambot auto-surveillé ; le joint Airguard, une version améliorée de la gamme de lignes d'arbres existante ; et le système de surveillance de la ligne d'arbre, qui fournit un aperçu de l'état et des performances de la ligne d'arbre.

Tour d'horizon des produits

L'expérience SLS à l'usine d'O Porriño a débuté par un aperçu de l'EvoTube, une version améliorée du système destiné à maintenir la ligne d'arbre en position. Parmi les principales caractéristiques de cette nouvelle conception du tube d'étambot, on peut citer une longueur totale considérablement réduite, obtenue en grande partie par le remplacement du palier avant du tube par un palier intermédiaire intérieur.

L'EvoTube peut utiliser de l'huile ou de l'eau de mer comme lubrifiant. Les versions conçues pour l'huile consomment jusqu'à 90 % de moins que les autres modèles, ce qui simplifie la gestion de l'huile. L'eau de mer résiste à la corrosion et élimine tout revêtement supplémentaire. De plus, le système permet un entretien en eau (et non en cale sèche), allant jusqu'au remplacement du palier arrière.

La conception compacte permet une ligne d'arbre globale plus courte, ce qui facilite la maintenance et rend plus d'espace de chargement disponible.

Le système IntelliSafe est décrit comme un « roulement autorégulant optimisant les performances et les conditions de fonctionnement ». Cette explication inclut une série d'améliorations par rapport aux roulements standard qui favorisent cette optimisation.

Par exemple, le roulement est plus robuste afin de réduire les risques de dommages. Il est autorégulateur, ce qui signifie que le système dispose toujours d'une quantité suffisante d'huile de lubrification. De plus, le roulement élimine le contact métal sur métal, ce qui contribue à prolonger la durée de vie. Tous ces éléments contribuent à réduire les risques de dommages et les coûts d'exploitation.

Pour assurer ces fonctions, les roulements IntelliSafe intègrent une série de capteurs qui détectent tout dépassement des paramètres prédéfinis. En cas de surchauffe du système, les capteurs de température intégrés peuvent déclencher une fonction de refroidissement. Des capteurs de proximité émettent également des alertes pour divers problèmes, notamment l'épaisseur du film d'huile dans le roulement.

José Antonio Vazquez présente le module IntelliSafe mis à jour (Photo : Wärtsilä)

Derrière cette fonctionnalité, le système IntelliSafe dispose d'un système complet de ports et de canaux conçus pour ajouter et retirer du lubrifiant de l'unité ; le système « intelligent » peut également diriger l'huile vers les zones qui ont le plus besoin d'un refroidissement supplémentaire.

« EvoTube est lié à la structure et à la disposition du navire, tandis qu'IntelliSafe est destiné à résoudre les problèmes de ligne d'arbre que nous voyons presque chaque semaine », a expliqué José Antonio Vazquez, directeur général du bureau technique.

Étanchéité et surveillance

Tout comme le système de palier IntelliSafe, le joint Airguard est une version améliorée d'un produit existant. Situé à l'arrière du palier IntelliSafe, il est conçu pour maintenir une barrière étanche entre la coque et l'hélice, tout en protégeant la ligne d'arbre rotative.

En fonctionnement, l'air comprimé pénètre dans un joint annulaire à une pression supérieure à celle de l'eau extérieure ; ce déséquilibre de pression force l'air à sortir du joint, empêchant ainsi toute fuite d'eau dans le navire. Le joint intègre également des joints annulaires qui transportent l'huile de lubrification, l'excédent étant récupéré et dirigé vers un réservoir de stockage interne.

Les améliorations apportées à cette dernière version du joint Airguard ont permis à Wärtsilä de doubler la durée de service prévue, la faisant passer de cinq à dix ans. Sans remplacement des joints ni autre maintenance pendant cette période, l'Airguard pourrait permettre des économies de coûts d'exploitation allant jusqu'à 59 % par rapport aux joints classiques.

Beatriz Garcia, responsable du centre de roulements, explique le processus de dépôt laser (Photo : Wärtsilä)

L'usine d'O Porriño a la capacité de produire des roulements de ligne d'arbre dans une variété de tailles et pour une gamme d'applications.

Chaque roulement est composé de deux éléments fondamentaux : un substrat en acier et une couche de métal blanc à sa surface. Ce métal blanc, un alliage d'étain, protège l'arbre et prévient les dommages en cas de défaut de lubrification ou de désalignement.

Un nouveau procédé de dépôt laser a été introduit pour améliorer le processus d’application de matériaux standard, améliorant la durabilité du métal blanc et améliorant ses propriétés mécaniques.

Beatriz Garcia, responsable du centre de roulements, a commenté : « Le procédé laser qui dépose le métal blanc est si précis et efficace que nous avons dû mettre à jour les normes de propriétés des matériaux. »

À propos de cette dernière version de l'Airguard, Rafael Lopez, responsable du développement commercial, a souligné que doubler la durée de vie prévue du joint éliminerait toute possibilité de vendre un produit de remplacement. « Nous pensons que la durée de vie prolongée de l'appareil sera attractive pour le marché et générera, à terme, davantage d'activité que les ventes de joints de remplacement », a-t-il expliqué.

Au-dessus de chacun de ces éléments du système FuTube se trouve l'équipement de surveillance de la ligne d'arbre. À partir des données collectées par les différents canaux d'entrée, le système fournit une analyse en temps réel de la ligne d'arbre et de ses composants, et, en cas d'écart par rapport aux valeurs nominales, une notification correspondante.

Comme d'autres systèmes, le système de surveillance de la ligne d'arbre utilise une série de capteurs pour vérifier les performances de chaque composant. Il permet de surveiller des conditions telles que les vibrations et la rotation de la ligne d'arbre, et d'intégrer une analyse contextuelle (comme un changement des conditions de fonctionnement du navire) aux résultats.

Banc d'essai présentant chacun des modules FuTube (Photo : Wärtsilä)

Le système permet de suivre un programme de maintenance préventive ou de prévenir d'autres dommages aux composants ne fonctionnant pas dans les limites de tolérance. De plus, le moniteur peut fonctionner avec d'autres systèmes embarqués existants, combinant les données pour offrir une vue d'ensemble des performances du groupe motopropulseur.

Les informations sont affichées sur une interface utilisateur graphique, située n'importe où à bord du navire. Chaque module d'E/S offre huit voies d'entrée/sortie analogiques, avec possibilité d'ajouter des modules supplémentaires au système. Le système gère l'acquisition, le traitement et la sortie des données, tandis qu'une alimentation sans interruption assure le fonctionnement du système et prévient toute perte de données.

La durabilité est essentielle

Comme indiqué (voir encadré sur cette page), les armateurs et les constructeurs navals recherchent des solutions qui garantissent la disponibilité de leurs navires pour leurs clients. Chacun des nouveaux systèmes FuTube de Wärtsilä est conçu dans cet esprit, que ce soit en allongeant les intervalles d'entretien ou en favorisant la maintenance préventive.

Mais ce n'est pas tout. La durabilité est également au cœur des préoccupations des moteurs de navires, et Wärtsilä souhaite aider ses clients à atteindre leurs objectifs respectifs dans ce domaine.

Dans sa présentation de l'expérience SLS, Panu Sorvisto, directeur commercial de la division Shaft Line Solutions, a déclaré : « Nous intégrons le développement durable sous la ligne de flottaison. En alliant innovation et développement durable, nous voulons avoir une longueur d'avance sur nos concurrents. »

Chaque élément de la gamme FuTube contribue à atteindre les objectifs de développement durable. Là où le lubrifiant risquait auparavant de se déverser dans l'océan, les nouveaux systèmes intègrent des fonctionnalités pour prévenir tout déversement. De plus, ils contribuent à améliorer l'efficacité globale de la ligne d'arbre, réduisant ainsi la consommation de carburant et les émissions associées.

Tout en représentant de nouveaux niveaux d'innovation, le développement de ces solutions s'appuie sur les études clients. Lors de sa présentation, Thomas Pauly a souligné que la conception et le fonctionnement de la technologie des lignes d'arbres ont peu évolué ces dernières années. Mais les solutions développées par l'équipe d'O Porriño visent à changer la donne, à la fois pour accompagner leurs clients et pour contribuer à réduire l'impact environnemental du secteur maritime.

Questions-réponses avec Thomas Pauly, Wärtsilä

Julian Buckley, rédacteur en chef de PPI (à gauche) et Thomas Pauly discutent du banc d'essai FuTube (Photo : Wärtsilä)

Power Progress International : Comment les modules du portefeuille FuTube sont-ils configurés pour les clients individuels ?

Thomas Pauly : Nous interrogeons le client sur son application spécifique et lui recommandons ensuite les modules. Cela se répercute également sur des aspects tels que le pack de capteurs ; nous recommandons le réseau de capteurs adapté à chaque application.

PPI : L'objectif du site d'O Porriño est-il de réaliser de la R&D ou de vendre des roulements ?

TP : Les deux. Nous employons environ 900 personnes à améliorer les solutions de ligne d'arbre. Développer un moteur Wärtsilä prend des années, mais une fois celui-ci lancé, le processus de développement s'arrête. Chez nous, la R&D est permanente : nous travaillons constamment à l'élaboration de solutions nouvelles et plus performantes.

PPI : En regardant le portefeuille FuTube, pouvez-vous dire quelle est la dernière introduction ?

TP : Il s'agit du roulement IntelliSafe. Il résout le problème le plus grave et le plus coûteux que les clients puissent rencontrer : la panne de roulement. Mais cela n'enlève rien à l'intérêt des autres produits. Les clients veulent voir et comprendre ce qui se passe sur la ligne d'arbre, et cette solution complète leur permet de le faire.

PPI : Quel serait, selon vous, le prochain domaine d’investigation pour l’équipe ici à O Porriño ?

TP : Le marché des navires équipés de lignes d'arbre refroidies par eau est encore très restreint, mais il va commencer à se développer. Nous devrons développer davantage de paliers composites pour accompagner nos clients sur ce marché.