Les systèmes de propulsion marine sont des unités incroyablement complexes qui doivent fonctionner de manière efficace et fluide sans faute. Contrairement aux moteurs de voiture qui peuvent subir une certaine usure, ainsi que des pannes occasionnelles, les moteurs marins doivent continuer à fonctionner sans aucun problème.

Il ne peut pas se permettre une panne au milieu d'un voyage, car la source d'aide la plus proche peut se trouver à des milliers de kilomètres (techniquement, miles nautiques). Ainsi, pour maintenir le fonctionnement efficace des systèmes de propulsion, une combinaison de sous-systèmes et de parties intégrales de la machine doit fonctionner de manière synchronisée.

Si un seul composant venait à céder, le moteur entier pourrait faire face à une panne catastrophique qui pourrait avoir des conséquences importantes sur la sécurité des membres d'équipage et des passagers.

Une raison hautement probable d'un dysfonctionnement du moteur pourrait être accumulation de fumées au sein du système. Ces fumées sont générées pendant le fonctionnement normal du moteur lorsque le carburant est enflammé dans les cylindres du moteur.

C'est là que le collecteur d'échappement marin entre en scène.

Le collecteur d'échappement marin joue un rôle crucial dans le maintien du fonctionnement du système moteur à des performances optimales.

Dans cet article, nous examinerons le fonctionnement, la construction et la structure des collecteurs d'échappement marins. Nous analyserons également comment les systèmes de collecteur diffèrent entre les navires et les petits navires tels que les yachts et les bateaux.

Enfin, nous examinerons certains des problèmes courants et des réparations pouvant survenir lors de l'utilisation de collecteurs d'échappement.

Fonction et éléments d'un collecteur d'échappement

Le collecteur d'échappement est une partie importante de tout système de propulsion. Il recueille les gaz d'échappement généré par le moteur lors de la combustion du carburant et le redirige dans le tuyau d'échappement. Du tuyau d'échappement, les gaz sont libérés dans l'atmosphère après l'avoir traité pour les particules toxiques et toxiques.

Les niveaux de bruit dans l'ensemble du système de propulsion peuvent être très élevés. Celles-ci dépassent généralement les niveaux industriels acceptables et peuvent entraîner des troubles auditifs pour les opérateurs.

La réduction du bruit est obtenue à l'aide d'un silencieux situé dans les tuyaux d'échappement. Nous pouvons voir que plusieurs composants se réunissent pour former l'ensemble du système d'échappement.

Ce système est nécessaire pour garantir une manipulation correcte des gaz d'échappement et des fumées. Une fois générés par les moteurs, les gaz et les fumées doivent être évacués dans le système d'échappement principal. Dans le cas où cela ne se produit pas, les gaz peuvent s'accumuler dans le moteur lui-même, ou peuvent même s'infiltrer dans les quartiers d'habitation et d'autres zones du navire.

Dans le cas des petits bateaux et yachts qui utilisent des moteurs hors-bord avec des collecteurs défectueux, il existe une forte probabilité d'asphyxie due à la formation de fumées nocives. En cas d'accumulation de gaz dans les zones du moteur, cela peut entraîner une combustion spontanée en raison d'une exposition prolongée à des températures de fonctionnement élevées.

Dans un tel environnement confiné, une explosion pourrait bien faire chavirer le navire en rompant la région de la coque près de l'arrière.

Le collecteur se compose de trois parties principales:

• les brides de raccordement,
• tubes primaires, et
• les corps de collecteur.

Les petits bateaux ont également un boîtier de collecteur.

Les brides de connexion font référence à la structure entre le moteur et le système d'échappement qui maintient les deux connectés. Il est bien ajusté en place à l'aide de boulons et de fixations de distributeur. De plus, un joint résistant est également installé autour de la bride, de sorte que les gaz peuvent être contenus dans le système.

En raison de la quasi-constante conditions de haute température, ces brides reçoivent d'énormes contraintes et doivent être refroidies de manière appropriée à intervalles réguliers. En outre, ils reçoivent de grandes chocs vibratoires pendant le fonctionnement du moteur et doivent être convenablement renforcés pour gérer les forces.

Les tubes primaires sont connectés aux brides et transportent les gaz jusqu'au corps principal du collecteur. Ils sont pourvus d'un système de refroidissement de base destiné à réduire rapidement la température des gaz à l'intérieur des tubes. Dans la plupart des cas, le système de refroidissement est composé d'un chemise d'eau de recirculation qui siphonne la chaleur des tubes.

D'autres types de liquides de refroidissement sont disponibles dans le commerce, mais l'eau est couramment utilisée en raison de la facilité de disponibilité pendant un voyage. Une telle structure avec un liquide de refroidissement à circulation externe est connue sous le nom de conception à double tuyau (car le tuyau interne contient les gaz et le tuyau externe contient les liquides de refroidissement).

Le corps du collecteur est la structure principale à laquelle nous nous référons lorsque nous parlons du collecteur d'échappement. Il sert de point de collecte pour tous les gaz et fumées du moteur. De là, ils sont transportés à travers le colonne montante d'échappement marine dans le tuyau d'échappement principal pour un traitement ultérieur. Le collecteur est refroidi d'une manière similaire aux tubes primaires.

En général, la plupart des parties du système d'échappement utilisent l'agencement à double tube, avec une chemise de refroidissement secondaire recouvrant le tube principal ou le corps. Des liquides de refroidissement ou de l'air refroidi circulent dans cette cavité.

Enfin, le boîtier du collecteur se trouve à bord des bateaux et des yachts, pour éviter tout contact accidentel avec la surface surchauffée du collecteur. Il est construit d'un matériau thermodurcissable durable qui peut absorber de grandes quantités de chaleur sans subir de changements structurels majeurs.

Pour accéder aux machines internes, cette unité doit être déverrouillée et retirée. Il est généralement relié à la partie supérieure du moteur hors-bord à l'arrière des petits navires.

En quoi le collecteur est-il différent sur les bateaux et les navires?

Le système de collecteur diffère entre les grands navires et les petits bateaux. En effet, le système fait face à différents types de gaz et d'environnements d'exploitation.

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À bord des navires, le système de collecteur est conçu pour être robuste et capable de résister à des températures et à des contraintes importantes. Il est généralement construit en un alliage d'acier ou de métal similaire de sorte qu'il conserve sa résistance même dans des conditions de fonctionnement difficiles. Il est boulonné au sommet des moteurs et monte vers le haut depuis la salle des machines. De plus, il rejette principalement des fumées et des gaz dans l'atmosphère après traitement des sous-produits toxiques.

D'un autre côté, les bateaux utilisent des systèmes plus petits, faciles à installer et à réparer. Ils sont livrés avec un boîtier de collecteur et l'unité entière se trouve sur le dessus du moteur. Le tuyau d'échappement ne monte pas vers le haut et évacue les fumées près de la ligne de flottaison. Il faut veiller à ce qu'il n'y ait pas de reflux ou d'accumulation d'eau dans le système d'échappement. De plus, certaines conceptions mélangent les gaz du moteur avec des quantités d'eau contrôlées de sorte qu'elle puisse être rejetée en toute sécurité dans l'océan ou la mer.

Les systèmes de collecteur sur les navires ne souffrent pas du danger d'accumulation d'eau dans le système. La plupart des exigences de maintenance découlent de contrôles réguliers de l'état de la machine. Démonter le collecteur pour inspection est une affaire de longue haleine et les exploitants de navires préfèrent ne procéder qu'à des contrôles annuels, sauf si cela est spécifiquement requis.

Cependant, sur les bateaux, le collecteur peut être facilement retiré, réparé et remonté sans avoir besoin de beaucoup de temps.

Problèmes rencontrés pendant le fonctionnement du collecteur

Le collecteur est soumis à des températures très élevées pendant de longues périodes. De plus, il fait également face à des forces vibratoires importantes et à des chocs dus à l'environnement de fonctionnement du moteur. Ces forces et ces changements de température sont préjudiciables à la durée de vie de tout composant du moteur. En outre, il existe plusieurs autres problèmes qui surviennent généralement dans le collecteur pendant le fonctionnement du moteur.

Dans cette section, nous examinerons les problèmes majeurs qui peuvent survenir dans le collecteur lors de l'exploitation d'un navire.

Principalement, les gradients de température peuvent varier considérablement dans l'environnement de fonctionnement de la zone du moteur. Pendant la navigation, les températures montent en flèche en raison du processus de combustion et de l'accumulation de gaz qui en résulte, atteignant souvent des centaines de degrés centigrades.

À l’autre extrême, alors qu’ils sont amarrés aux quais et aux chantiers, les systèmes moteurs du navire sont à l’arrêt sans presque aucun composant fonctionnel. Dans de telles situations, les températures des composants du moteur descendent aux niveaux ambiants.

Répétitif cycles de refroidissement et de chauffage peut entraîner des déformations structurelles dans les collecteurs d'échappement. Comme le collecteur est en contact direct avec les principales pièces du moteur, il fait face à des changements de température plus drastiques par rapport aux autres composants. Puisqu'il est construit comme une pièce rigide qui n'est pas destinée à être flexible, il a une forte tendance à se fissurer et à se déformer dans ces conditions intenses.

Ensuite, les chocs vibratoires doivent être pris en compte dans tous les composants liés au moteur. Les grands régimes auxquels fonctionnent les pistons du moteur créent des oscillations secondaires dans d'autres pièces. Ceux-ci peuvent créer des dommages temporels (basés sur le temps) en raison de la flexion rapide des pièces métalliques rigides. De plus, des forces agissent également sur le collecteur, ce qui peut entraîner des dommages structurels. Le pire scénario possible est le cas où la fréquence naturelle du collecteur correspond à la fréquence de fonctionnement du moteur. Cela entraîne des oscillations de grande amplitude qui entraîneront des dommages permanents au collecteur et aux autres composants environnants.

Ensuite, l'accumulation de diverses substances dans le collecteur a des conséquences importantes sur les performances à long terme de l'ensemble du système moteur. Les polluants courants du collecteur d'échappement comprennent le sel et les dépôts à base de carbone. Le sel s'accumule dans le collecteur pendant les opérations lorsque l'eau de mer est utilisée pour refroidir le système. Une autre raison de l'accumulation pourrait être lorsque de l'eau pénètre dans le système en raison d'une fuite ou d'une fissure dans le boîtier externe.

Le dépôt de sel à l'intérieur est connu sous le nom de détartrage et affecte gravement les performances du récipient. En colmatant les tuyaux, il diminue le diamètre à travers lequel les gaz s'échappent, ce qui peut entraîner une contre-pression accrue. Cela diminue l'efficacité globale des moteurs.

Au-delà d'une certaine limite de contre-pression, les pistons du moteur pourraient être déformés de façon permanente en raison de l'énorme pression. D'autre part, le dépôt de polluants à base de carbone peut conduire à des violations de la réglementation environnementale. En ayant des dépôts le long de la surface de la conduite, les concentrations élevées conduisent à de grandes quantités d'hydrocarbures imbrûlés et de suie rejetées dans l'océan sans filtrage. Cela peut entraîner des changements majeurs dans la flore et la faune marines existantes.

Des réglementations strictes sont en place pour garantir une manipulation correcte du système d'échappement, de sorte qu'il n'y ait pas de polluants nocifs déposés dans l'océan ou la mer.

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Enfin, l'effet de l'entrée d'eau dans le système de collecteur peut être très dangereux pendant les opérations. Le collecteur est construit de telle manière que les gaz d'échappement sont refroidis avant d'être libérés ou réutilisés par le turbo.

Le refroidissement est effectué en enveloppant le collecteur primaire et les tuyaux d'échappement avec une chemise d'eau environnante. Cela abaisse la température de manière appropriée avant que les gaz ne soient libérés. Dans les cas où les gaz d'échappement sont évacués directement dans l'air par un tuyau vertical, les gaz n'entrent jamais en contact avec le liquide de refroidissement ou d'autres fluides. Cependant, il existe certaines conceptions qui mélangent le liquide de refroidissement avec le gaz et les rejettent dans l'eau. Dans de tels cas, le processus de mélange est critique.

Idéalement, le mélange se produit beaucoup après le collecteur de sorte qu'il ne peut y avoir aucun reflux. Cependant, en cas de fissures ou de fuites dans les tuyaux d'échappement, de l'eau peut s'écouler dans le collecteur et la région environnante. Cela entraîne de la corrosion et affecte gravement la durée de vie du système. Pendant les mouvements du bateau, de l'eau peut même pénétrer dans les pistons du moteur.

Au démarrage, les pistons subiront une défaillance catastrophique et des dommages quasi irréparables dus à la présence d'eau à l'intérieur du cylindre. L'eau n'est pas compressible par rapport au gaz et peut rompre les cylindres de piston pendant le fonctionnement. Cela peut nécessiter le remplacement de l'ensemble du système d'échappement et du moteur, ce qui est considérablement coûteux. Ainsi, il faut veiller à empêcher l'eau de pénétrer dans les systèmes d'échappement.

Comment entretenir et réparer les collecteurs d'échappement

Puisque le collecteur d'échappement sert de point d'entrée principal au reste du système d'échappement, il doit toujours être en état de fonctionnement. Tout problème, mineur ou non, peut avoir de graves conséquences sur les performances du navire.

Alors que sur les petits bateaux et yachts, le collecteur peut toujours être démonté et nettoyé en cas de problème, les gros navires pesant des centaines de milliers de tonnes ne peuvent pas se permettre ce luxe. Pour ces navires, le collecteur est situé profondément à l'intérieur de la coque du navire. Le seul moment où il est ouvert et nettoyé est lors de l'entretien annuel ou en cas d'urgence.

Ainsi, la maintenance joue un rôle majeur dans le maintien du fonctionnement efficace de l'ensemble du navire. Bien que les normes les plus élevées de construction maritime soient respectées, des problèmes surviennent parfois. Le collecteur d'échappement sert de point d'étranglement entre les moteurs et le reste du système d'échappement. Tout problème sera reflété sur tous les autres composants et peut avoir de graves conséquences sur le navire. L'entretien du collecteur d'échappement implique différentes procédures pour les navires et les petits bateaux.

Pour les navires, le collecteur d'échappement est accessible depuis la salle des machines située à l'intérieur de la coque. Cette salle abrite également les moteurs diesel marins et abrite la partie initiale de l'arbre d'hélice marin. Les collecteurs sont connectés à la partie supérieure du moteur de sorte que les gaz d'échappement sont pompés et redirigés. Avant toute réparation, l'ensemble du système de propulsion doit être arrêté et avoir suffisamment de temps pour se refroidir.

En effet, les températures élevées à l'intérieur du moteur peuvent endommager d'autres composants et blesser l'opérateur. Pour maintenir le collecteur en position pendant le fonctionnement à régime élevé, des boulons et des attaches robustes sont utilisés pour sécuriser la connexion. Ces boulons nécessitent des contrôles et des remplacements fréquents car ils souffrent de contraintes très élevées en raison de la force vibratoire constante.

À l'intérieur, les surfaces doivent souvent être poncées, meulées ou coulées à nouveau en fonction de l'état du collecteur. En cas de dépôt sur la surface intérieure, les dépôts doivent être broyés. Après cela, une nouvelle couche d'anti-rouille et d'autres agents chimiques est appliquée.

Cependant, il peut y avoir des bosses occasionnelles ou d'autres dommages qui s'étendent profondément à l'intérieur du boîtier métallique du collecteur. Ceux-ci peuvent être dus à un choc externe ou à la corrosion dans le collecteur. Dans de telles situations, cette région particulière du collecteur est découpée, puis refondue pour combler l'espace. Une refonte répétée est déconseillée, car le procédé exerce de fortes contraintes sur le boîtier rigide du collecteur.

Pour cette raison, le collecteur est souvent construit à partir de sections plus petites qui peuvent être facilement démontées. Ainsi, seule une certaine section doit être remplacée par opposition à la refonte de la région touchée.

Pour les bateaux et les chalutiers, le collecteur est facilement accessible, car il est souvent monté sur le dessus du moteur hors-bord. Ici, le risque de pénétration d'eau dans le système d'échappement est considérablement plus élevé, car il évacue les gaz près du niveau de l'eau. Ainsi, des mesures appropriées doivent être prises pour garantir que l'évent d'évacuation reste en toute sécurité au-dessus de la ligne de flottaison à tout moment. Dans le cas des systèmes d'échappement basés sur le mélange de liquide de refroidissement et de gaz d'échappement, le fluide libéré doit être surveillé pour la température et les particules. Ce sont des signes avant-coureurs de toute fuite majeure à l'intérieur du moteur et du collecteur.

Dans tous les types de navires, il est prudent d'avoir une jauge de température connectée au collecteur d'échappement marin et au tuyau d'échappement. Cela permet à l'équipage de surveiller le système d'échappement pour tout problème éventuel, car les changements de température des composants de travail signalent un problème dans le système de propulsion.

Dans l'ensemble, il est important d'observer le système d'échappement pour tout signe révélateur de problème.

Un entretien régulier et les soins apportés pendant le fonctionnement peuvent contribuer grandement à prolonger la durée de vie de l'ensemble du système moteur.

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