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Créer des solutions d’avenir pour le freinage maritime

Afin de répondre aux exigences en évolution constante des exploitants maritimes, les ingénieurs de Stromag sont repartis à zéro.

Les navires modernes sont équipés avec une multitude de dispositifs auxiliaires, entre autres des treuils et des grues de chargement, qui doivent tous être munis de systèmes de freinage assurant un fonctionnement à la fois fiable et parfaitement contrôlé.

Stromag, membre d'Altra Industrial Motion Corp, assure depuis des dizaines d'années la création et la réalisation de systèmes de freinage pour applications maritimes, et les produits de l'entreprise ont été installés dans des navires sillonnant tous les océans. Grâce à cette expérience, Stromag dispose d'une connaissance sans pareil des contraintes auxquelles sont soumis des équipements exploités en mer, ainsi que des exigences en évolution constante des armateurs.

Augmentation de la productivité

Comme l'explique Michael Frank, spécialiste de produit – embrayages et freins – chez Stromag, « dans les applications maritimes, le temps c'est de l'argent. Le plus vite les navires sont en mesure d'effectuer leurs opérations de chargement et de déchargement dans les meilleurs délais, le plus tôt ils peuvent prendre le large et maximiser les bénéfices. » Il ajoute que cette pression pour le renforcement de la productivité a donné lieu à une augmentation continuelle de la capacité et de la vitesse des équipements et dispositifs auxiliaires.

Ces exigences présentent, à leur tour, des implications significatives pour les systèmes de freinage. « L'augmentation de la vitesse des grues et des treuils engendre une augmentation de l'énergie cinétique dans le système, et, de là, la nécessité d'être en mesure de gérer cette énergie, afin d'être en mesure de maintenir le contrôle sur ces équipements. »

Les ingénieurs de Stromag sont parvenus, au fil du temps, à adapter et perfectionner continuellement la gamme de freins pour applications maritimes, afin de faire face à l'augmentation des charges, force étant néanmoins, pour l'entreprise, de reconnaître qu'elle arrivait au bout de ces améliorations graduelles.

Augmentation de la gestion de l'énergie

L'entreprise a mis en place une équipe, dont la mission était la création d'une gamme de freins toute nouvelle, conçue pour répondre aux exigences des générations actuelle et futures d'équipements rapides et de haute puissance pour applications maritimes. « Nos objectifs pour la nouvelle gamme étaient simples » explique Michael Frank. « Nos clients étaient à la recherche d'une solution offrant les mêmes niveaux supérieurs de fiabilité que ceux auxquels les a habitués Stromag, avec, en plus, une puissance supérieure, sans négliger, pour autant, la question des coûts. »

Répondre à tous ces objectifs était toutefois plus compliqué. En effet, les systèmes de freinage pour applications maritimes sont soumis à un certain nombre de contraintes significatives. Entre autres, ils doivent tenir dans une enveloppe spatiale limitée, posséder des interfaces mécaniques et électriques standard pour arbres et systèmes de commande, et résister aux rigueurs de l'environnement marin humide et oxydant.

« Le secret de l'optimisation du rendement des freins est le renforcement des propriétés thermiques », explique Michael Frank. « La puissance disponible est déterminée par la capacité de dissipation thermique du système de freinage ». Le comportement thermique d'un système de freinage est un processus conceptuel complexe, déterminé par l'interaction entre de multiples composants. Pour réaliser le rendement recherché, il était nécessaire, pour l'équipe de Stromag, de mettre à contribution son expérience approfondie de la conception de systèmes de friction évolués, d'avoir largement recours à des outils de simulation et d'optimisation assistées par ordinateur, et de tester de nombreux prototypes sur des installations d'essai et sur le terrain.

Un rendement renforcé

la gamme HPB est proposée dans des configurations à deux faces ou quatre faces, et une plage de couples de freinage comprise entre 80 et 5 000 Nm.

L'aboutissement de tous ces travaux, ajoute Michael Frank, est le plus évolué des modules de freinage jamais réalisés par l'entreprise pour un frein électromagnétique à sec. Pour les clients, il représente une évolution radicale au niveau des performances. Les améliorations sont déjà évidentes au niveau des vitesses nominales des freins dans la toute nouvelle gamme High Performance Brake (HPB).

Un frein HPB de 100 Nm, un des plus petits de la gamme, est calibré pour une utilisation à 6 500 tr/mn, alors que le régime nominal maximum de son prédécesseur était de 3 000 tr/mn. Cette différence est encore plus sensible en présence de moteurs plus grands : le régime de la variante de 4 000 Nm de l'HPB est de 3 250 tr/m, alors que celui de son prédécesseur était de 1 000 tr/mn.

Et au niveau du problème des coûts ? Michael Frank précise que, sur ce plan également, le nouveau modèle est plus performant : « l'augmentation de la puissance nominale des nouveaux freins signifie que, pour une application donnée, les clients peuvent souvent sélectionner un appareil d'une ou deux tailles plus petites, avec la réduction que cela comporte au niveau des coûts ». En outre, chaque élément du nouveau système de freinage est étudié pour être simple, solide et facile à monter.

Des modèles rationalisés

On a réalisé une réduction du nombre de composants, par exemple en remplaçant plusieurs couvercles par une pièce intégrée dans le corps du frein. En outre, la gamme HPB fait usage d'une conception modulaire, dans le cadre de laquelle certains composants sont communs à différents modèles, en simplifiant ainsi la chaîne de production.

Ces changements ne se limitent pas à une réduction des coûts de production : ils contribuent également à la rationalisation des activités d'entretien et d'assistance. En outre, les composants internes de la gamme sont tous étudiés pour résister à la corrosion et renforcer la résistance lors de l'exposition à l'eau de mer et autres contaminants.

La gamme HPB est proposée dans des configurations à deux faces ou quatre faces, et une plage de couples de freinage comprise entre 80 et 5 000 Nm. Bien que cette nouvelle gamme de freins répond aux exigences de clients du secteur maritime, les appareils de cette gamme conviennent également pour des applications dans un milieu industriel privilégiant la fiabilité à long terme et la résistance à l'utilisation dans des milieux d'utilisation sévères.