La norme « MIL-STD-167 Military standard: Mechanical vibrations of shipboard equipment », élaborée par le ministère de la Défense des États-Unis, décrit les exigences relatives aux équipements marins, y compris les machines, en termes de vibrations induites en interne et de vibrations induites en externe.
Il peut être nécessaire de s'écarter de cette norme pour certaines machines, équipements ou installations spéciaux, tels que les antennes, les grandes pièces de machines et certaines conceptions uniques. Dans ces cas, les modifications spécifiques sont soumises à l’approbation du commandement ou de l’agence appropriée. Tous autres écarts ou dérogations à cette norme sont interdits.
Les objectifs de cette norme sont d’aider à la sélection des exigences en matière de vibrations pour les équipements et d’assurer la cohérence. Le commandement ou l’agence concernée devrait exiger le respect uniquement des parties de cette norme qui s’appliquent à l’équipement concerné dans un document d’approvisionnement particulier.
Les vibrations mécaniques des équipements des navires se répartissent en trois catégories générales :
Les deux premiers types de vibrations sont traités dans la norme MIL-STD-167-1, tandis que les autres types de vibrations sont traités dans la norme MIL-STD-167-2.
Les vibrations environnementales de type I s'appliquent à tous les équipements conçus pour être utilisés à bord des navires ou qui peuvent résister aux conditions de vibrations environnementales susceptibles d'être rencontrées sur les navires de guerre. Les tests de vibrations environnementales simulent des sources de vibrations externes telles que les moteurs, les hélices, les conditions de mer et les machines. Teste la manière dont l'équipement réagit aux vibrations transmises à travers la structure du navire.
Les vibrations excitées internes de type II s'appliquent à toutes les machines tournantes qui doivent fonctionner en douceur en termes d'aptitude mécanique. Ceci ne s'applique pas au respect du bruit et ne s'applique pas aux machines à mouvement alternatif. Les tests de vibrations à excitation interne se concentrent sur les équipements qui génèrent leurs propres vibrations (tels que les moteurs, les pompes). Il mesure les vibrations transmises à la structure du navire et s'assure qu'elles ne dépassent pas les limites acceptables.
En bref, la norme MIL-STD-167 est importante car elle garantit la fiabilité, la sécurité et les performances des machines et équipements des navires en abordant les vibrations, en particulier les vibrations mécaniques qui peuvent survenir dans l’environnement dynamique des navires.
La principale raison pour laquelle cette norme est importante est la longévité et la fiabilité des équipements. Les machines à bord des navires subissent des vibrations constantes provenant des moteurs, des hélices, de l'action des vagues et d'autres effets similaires. Cette norme garantit que l’équipement peut résister à ces vibrations sans défaillance. Empêche l'usure prématurée, les connexions desserrées ou les pannes dues à la résonance ou à la fatigue. Des vibrations incontrôlées peuvent provoquer des défaillances mécaniques qui peuvent mettre en danger le navire et l’équipage. Par exemple, la défaillance d’une pompe, d’un générateur ou d’un système de contrôle critique pourrait entraîner une catastrophe en mer.
D'autre part, cette norme fournit des procédures d'essai uniformes (essais de type I et de type II) pour toutes les machines de navire des entrepreneurs et des fabricants. Il permet à la Marine de vérifier plus facilement que tous les équipements répondent aux mêmes critères de qualité et de performance. En garantissant que l’équipement est testé contre les vibrations avant l’installation, cela réduit le risque de défaillance à bord et de temps d’arrêt coûteux.
Lors des essais de type I, l’équipement est monté sur une plate-forme d’essai de vibration dans la même orientation dans laquelle il sera monté sur le navire. Ces tests sont effectués avant et après les tests de performance fonctionnelle pour garantir que l'équipement fonctionne toujours correctement. La vibration est appliquée de manière sinusoïdale (onde sinusoïdale) dans la gamme de fréquences de 1 à 33 Hz. Le test est réalisé dans trois directions orthogonales (X, Y, Z ou avant-arrière, verticale, latérale). La fréquence est lentement balayée sur toute la gamme pour trouver des fréquences de résonance ; là où l'équipement vibre le plus fortement. Si des résonances sont détectées, l'équipement est soumis à un test de maintien à ces fréquences. Lors du test de maintien, des vibrations sont appliquées à la fréquence de résonance pendant 5 minutes pour tester la durabilité sous une réponse de pointe. Cela simule une exposition à long terme à des fréquences problématiques. L'amplitude des vibrations est généralement de 0,5 mm de double amplitude, sauf indication contraire. Pour les équipements très grands ou lourds, l'amplitude ou les paramètres de test peuvent être modifiés. À la fin du test, l’équipement ne doit présenter aucun dommage physique. Il doit rester fonctionnel après les tests. Tout changement dans la réponse aux vibrations doit être documenté et évalué. Le type I n’est pas un test de choc, il traite des vibrations continues à basse fréquence. L’objectif est de simuler les charges vibratoires réelles, en particulier celles qui se produisent sur les navires équipés de systèmes de propulsion à hélice.
Les essais de type II se concentrent sur les vibrations induites en interne, c'est-à-dire qu'ils s'appliquent aux équipements de bord qui génèrent eux-mêmes des vibrations, par exemple : moteurs, générateurs, pompes, ventilateurs et compresseurs. Le but de ces tests est de mesurer et de contrôler les niveaux de vibrations transmis par les équipements à la structure du navire pendant leur fonctionnement, afin de garantir que ceux-ci ne causent pas de problèmes structurels ou fonctionnels ailleurs sur le navire. Lors de l'exécution du test, l'équipement fonctionne à vitesse de fonctionnement normale et parfois à une plage de vitesses si la vitesse est variable. Ce test est réalisé sur place (à bord). Les vibrations sont mesurées non seulement sur l'équipement lui-même, mais également sur la structure de montage (plaque de base ou fondation). Les mesures sont généralement effectuées à l’aide d’accéléromètres. Les données collectées comprennent : la fréquence (Hz), l’amplitude et la direction. Il existe des niveaux de vibration maximum acceptables pour différentes fréquences et directions. Ces limites sont données dans la norme sous forme de tableau ou de graphique. Si l’équipement dépasse les limites autorisées, il doit être repensé ou isolé pour réduire les vibrations. Ces essais ne sont applicables que si l’équipement est une source de vibrations. Non requis pour les systèmes passifs ou les systèmes sans pièces mobiles. Si une pompe est installée sur un navire de la Marine et provoque des vibrations de l'équipement ou des éléments structurels à proximité au-dessus des niveaux de sécurité, les tests de type II la détecteront. Le fabricant peut alors avoir besoin d’ajouter une isolation contre les vibrations ou d’équilibrer les pièces rotatives pour ramener les niveaux dans les limites.
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