Vibrations et résonances du mât…
13août 23, 2014 par Technique Gréement
L’article récent sur le vieillissement des câbles inox de haubanage par flexions 
successives a amené un commentaire intéressant sur les phénomènes vibratoires que certains on pu observer et qui se traduisent par des périodes où le vent fait rentrer le gréement vibrations et résonances. Le bruit est infernal, et un mât qui vibre perturbe grandement le sommeil du marin.
Réfléchir ou mourir il faut choisir…!
En dehors du dérangement, il faut se préoccuper sérieusement du problème car ces vibrations sont aussi des oscillations successives qui accélèrent souvent les fatigues mécaniques du haubanage, des cadènes de pont et ancrages de mât.
J’ai déjà plusieurs fois rencontré ce problème de vibration ou de résonance, y compris sur mon bateau, et visiblement le cas n’est pas rare…
Cela se produit quand les hasards de la géométrie du gréement et des tensions, de drisses et/ou de haubans, font que le vent, même faible, fait entrer le tout en vibrations qui se transmettent alors à la caisse de résonance accrochée à l’un des 2 bouts, le mât, la coque, ou les 2 en même temps….et c’est effectivement insupportable.
NB: Ce problème de vibrations est beaucoup plus rare avec un mât traversant le pont et posé sur la quille.
Il faut donc modifier au moins l’un des paramètres, mais lequel ?
On ne peut pas facilement modifier la géométrie de l’ensemble, mais l’on peut par contre jouer sur les tensions de tout ce qui bouge…
Dans un premier temps, il faut savoir que la cause la plus fréquente de ces vibrations est la surtension au mouillage de la balancine de bôme ou de la drisse de GV stockée en extrémité arrière, le tout avec un palan de grand voile bien souqué pour éviter à la bôme de se balader…. il suffit parfois d’un rien pour retrouver le bonheur…!
Si il n’est pas possible d’identifier la source de la vibration en promenant sa main sur les diverses drisses et câbles, je suggère dans l’ordre les opérations suivantes en vérifiant à chaque étape la persistance ou la disparition du phénomène :
Procéder par élimination…!
1) Procéder par élimination en mollissant toutes les drisses et balancines, y compris la drisse de génois (en laissant le génois à poste et enroulé), et en relâchant la balancine de bôme quitte à déposer celle-ci sur le pont. Cette première opération permettra, si le phénomène persiste, de se concentrer sur ce qui reste, c’est à dire le mât et son haubanage.
2) Si le pied de mât est posé sur le pont, s’assurer que le tube porte bien à plat sur toute sa périphérie, qu’il n’est pas « décollé » en face avant ou arrière, et qu’il est impossible de faire glisser une feuille de papier entre le profil et l’embase à un endroit ou à un autre.
3) Si le pied du profil porte normalement, et que nous avons donc aussi éliminé cette possibilité là, il nous reste à contrôler la tension du haubanage.
Le pataras doit être bien tendu, ce qui raidira également l’étai et aura déjà pour effet de limiter son vieillissement.
4) Le haubanage latéral doit également être bien tendu et, comme repère simple, aucun hauban ne doit mollir sous le vent avant un force 5 établi avec des « moutons » un peu partout… (avec un tensiomètre, une tension à 20% est un minimum)
Seuls les inters, qui doivent être mous pendant le réglage, seront repris à la fin avec une faible tension.
Le « Truc » rusé à savoir :
Il y a une ruse simple pour éviter les phénomènes de vibration sur un câble qui rentre en résonance, c’est de perturber le flux d’air qui en est responsable…
La solution est d’accrocher en tête de câble un petit sandow de 3mm, initialement à la longueur approximative du câble, et de le faire descendre en le torsadant autour du câble afin qu’il en fasse 2 à 3 fois le tour par mètre et accrocher l’extrémité basse au ridoir…. en général le vent ne sait plus quoi faire et va voir ailleurs si il n’y a pas quelqu’un d’autre à embêter..!
Mast Jack
Catégorie Gréement dormant et haubanage, Mâts: Contrôles, entretien et réglages, Techniques, théories et pratique | Mots-clés: fatigue du métal, haubanage, mât, oscillations successives, réglage, resonance, Technique Gréement, vibration
Merci beaucoup pour votre réponse. C’est la première fois que je trouve un interlocuteur qui connaisse le problème!
Effectivement le cas ne semble pas si rare, en me baladant sur les pontons j’ai vu quelques bateaux, gréés comme le mien, dont le mat pompait tout seul au port. Mais sur des bateaux en plastique, l’effet vibration et bruit est certainement atténué, alors que sur l’alu tout est transmis… Mais pour être honnête, avant de vivre à bord je ne m’étais pas vraiment rendu compte du problème, je pense que c’est le cas pour la plupart des gens qui utilisent occasionnellement leurs bateaux.
Lors du changement de mat, j’ai positionné les barres de flèches à la même hauteur que l’ancien, 5,56m comme indiqué sur les plans du brise de mer. En revanche, j’ai raccourcit le mat de 60cm, pour lui redonner sa longueur d’origine 10,80m. Les anciens proprios l’avaient équipé d’un grand mat pour la régate je pense.(d’ailleurs l’ancien mat venait de chez vous d’après l’inscription sur la tête de mat).
Concernant vos conseils:
1) Dans mon cas, il est clair que cela ne vient pas d’une drisse ou de la balancine, j’ai tout essayé a ce niveau
2) Le pied de mat: quand j’ai posé le nouveau mat, effectivement l’avant du pied de mat ne touchait pas. Je me suis dit que cela pouvait venir de là. J’ai fait une cale en aluminium biseauté, maintenant pied de mat repose bien. Donc ça ne vient pas de la non plus.
3) et 4) De ce coté j’ai l’impression d’avoir tout essayé aussi. Pataras blindé ou complément mou, de même pour les galhaubans. J’ai essayé de reprendre à fond les bas haubans (en gros jusqu’à ne plus pouvoir tourner les ridoirs) mais rien à faire la mat pompe toujours, désespérant… J’ai joué avec le cintre, la quête, rien non plus… Et j’ai remarqué que plus la tension est importante, plus l’intensité des vibrations transmises à la coque l’est aussi, surement à cause de la compression qui augmente.
J’ai donc mis en œuvre deux techniques « curatives » à savoir:
> mise en place d’un bas étai et de bastaques en textile prises au niveau des barres de flèches que je blindais avec les winchs. Ça a pour effet d’éviter le pompage, mais à partir de 15 nœuds, ça ne marche plus. Et puis j’ai arrêté, car cela ne doit pas faire de bien au profil de lui tirer dessus de la sorte…
Là j’en suis venu à la conclusion que c’était vraiment l’aérodynamisme du profil mat qui posait problème, que des turbulences devaient se créer et insuffler ce mouvement au mat quelque soient les tensions
> j’ai mis en place la dernière solution dont vous parlez: perturber le flux d’air. J’ai bricolé une voile, rectangulaire que je glisse dans la ralingue et reprise en bout de bôme et là, bonne surprise, ça supprime quand même selon l’angle du vent, environ 80% des vibrations. Mais au delà d’une certaine force de vent, l’efficacité diminue… Et comme je vous le disait vivant à bord, le cas se présente encore bien trop souvent…
Je cherche donc toujours une meilleure solution! Je suis prêt à envisager un autre changement de mat, si j’ai la certitude de supprimer ce phénomène. Pensez-vous qu’un profil qui aurait une autre forme permettrait d’éviter le problème? Car j’ai croisé d’autre brise de mer, avec des mats très ovales (Nirvana je crois) et les vieux mats dorés qui n’avaient jamais ressentit la moindre secousse…
Merci encore pour votre aide,
Bien Cordialement,
J.B.
Ce qui est intéressant dans votre cas, c’est que le profil de mât et sa hauteur ont déjà été changés et que le problème n’est pas pour autant résolu.
Il est clair dans votre réponse que vous avez déjà essayé à peu prés toutes les solutions et que la piste aérodynamique semble être la seule qui reste en fin de parcours.
Il y a cependant encore un point qui me taquine, à propos de la solution que vous avez adoptée avec cet équivalent de « voile de cape » insérée dans la ralingue du mât.
L’idée est excellente, et elle est souvent utilisée pour éviter les vibrations d’étai creux au ponton.
Par contre si l’on reste sur l’idée que la vibration du mât n’est pas la cause originelle du problème, mais plutôt la conséquence de la vibration de l’un des câbles du gréement dormant, on en arrive donc dans ce cas à atténuer la conséquence sans réellement supprimer la cause.
Je reviens sur l’idée possible que les câbles agissent comme des cordes d’un instrument de musique dont le mât et la coque sont la caisse de résonance. La modification des tensions, modifie la fréquence de vibration mais ne la supprime pas obligatoirement.
Le test du petit sandow enroulé en spirale autour des haubans reste intéressant à essayer, aussi bien pour le haubanage latéral que pour le pataras.
Concernant l’étai, si il est équipé d’un enrouleur, la solution peut être simplement de hisser ou affaler le génois un jour de « tremblements »…. ou de le rouler dans l’autre sens pour essayer…?
Mast Jack
Bonjour,
Cet article est très intéressant, mais j’ai vraiment « tiqué » sur la valeur de tension du gréement que vous indiquez: 20% de précontrainte !!! C’est vraiment costaud !!!
Les valeurs de précontraintes habituellement données (pour le haubanage latéral) sont de l’ordre de 10% pour la croisière, et de 15% pour la régate. Ce sont des valeurs que je retrouve sur mon tensiomètre, et qui je crois sont également données par un fabricant de mat qui a mit son manuel de réglage du mat sur internet. 20% ne se retrouve que sur des bateaux de course à gréement fractionné.
Peut être l’occasion de faire un article intéressant sur le réglage du mat en fonction du type de gréement ? :-)
Bonne idée, nous allons bientôt faire quelques articles sur les réglages et la tension des gréements…
Pour ne pas compliquer les choses il sera sans doute préférable d’en faire un par type de configuration, en tête, fractionné, poussant, dans l’axe, continu, discontinu, emplanté ou posé sur le pont, etc.
Cela nous permettra de voir que si une tension des câbles à 15% de leur charge de rupture est la moyenne (10% c’est quand même un peu faible), les tensions peuvent aller fréquement jusqu’à 25% de cette charge.
Ce sera aussi l’occasion de dire un mot sur les tensiomètres…
Mast Jack
Je ne suis pas capitaine mais j’ai quelques vagues souvenirs de mes cours de physique…
. La corde de violon vibre sous le frottement de l’archet.
Ceci peut expliquer l’effet direct du vent sur un hauban e bien tendu. En général, l’effet est assez limité et donc peu dérangeant.
. Ce qui est plus gênant (car presque sans proportion avec la cause), c’est le phénomène de résonance pouvant se produire avec des haubans de même fréquence propre ce qui amplifie considérablement la vibration.
Pour restreindre cette résonance il faudrait des haubans ayant des fréquences propres différentes.
Ce résultat peut être atteint soit en modifiant de manière non symétrique la longueur des haubans (mais c’est difficile car le point d’attache d’un hauban n’est en général pas modifiable ), soit en fixant par exemple sur l’un des haubans, à mi longueur, un balourd de 2-3 kg, et sur un autre au tiers de la longueur un autre balourd…etc.
Ceci devrait « interdire » la mise en résonance, donc restreindre la vibration et rétablir la quiétude….
Très bonne piste et merci pour cette contribution utile.
Reste à mettre en pratique et trouver à bord des « trucs » pas trop moches à accrocher à nos haubans, …ou bien ça va être le retour en force des isolateurs de B.L.U., à moins de lester les réflecteurs radar… what else ?
Mast Jack.
je rencontre des phénomènes de vibrations importants qui sont survenus après un réglage du gréement. Le Mat et la coque entrent en vibration
le phénomène ne se produisait pas avant l’intervention, mais les ridoirs sous le vent battaient dans leurs logements et cela m’a inquiété, le mat chantait lorsque la balancine était trop tendue,c’était normal.
je suis amarré face à l’ouest mais c’est uniquement sous un vent nord est que ce produisent les vibrations
que faire?
Les différentes pistes évoquées ci-dessus restent valables pour identifier la source de ces vibrations. Le réglage n’est pas vraiment en cause, il a seulement révélé un problème de géométrie existant qui passait inaperçu avec un haubanage complètement mou.
La suggestion de L.B. ci-dessus est un test facile à réaliser au port en suspendant ponctuellement une masse mobile sur tel ou tel hauban jusqu’à identifier la cause du problème. Il sera alors possible ensuite de se concentrer sur ce point précis pour trouver une solution plus pratique et définitive…
Je connais des problèmes de vibration sur un cata. Tendre ou détendre ne change rien. Même les nouveaux haubans n’ont pas résolu le problème. C’est un gréement classique à un étage de barre de flêche poussante triangle avec frontal revenant au dessus du vis de mulet. Je désespère. La vibration semblait avoir disparue après réglage statique, mais après des navigations un peu corsées elle est revenue. La logique (vents forts subits) voudrait que je retende les haubans neufs…. mais ça me semble contraire à la logique (vibrations) ! Merci de vos conseils
Bonjour,
Désolé de ne pas avoir répondu plus tôt, il y avait quelques congés de fin d’année dans l’air…!
Sur les multicoques, le système de mât « Auto-porté » avec ses 3 barres de flèche en tripode permet de rigidifier parfaitement le tube de mât.
Les 3 câbles du mât doivent être bien tendus (2 losanges et 1 martingale frontale de mât) et les vibrations ne viendront logiquement pas de cet ensemble mât + 3 câbles raidisseurs.
Sur les multicoques, il est par contre beaucoup plus difficile de bien contrôler la tension des 3 autres câbles principaux que sont l’étai et les 2 haubans.
Mon conseil serait de tendre au maximum les 2 haubans (ce qui limitera aussi leur vieillissement) et, si les vibrations persistent, d’utiliser sur l’un ou les 2 haubans le système préconisé dans l’article d’enroulement en spirale d’un petit sandow ou d’une garcette de 3 ou 4mm pour perturber les flux d’air à ce niveau.
NB: De quel type de catamaran s’agit-il ? Les vibrations apparaissent dans quelles conditions particulières ?
Mast Jack
Bjr ,
je possède un catamaran de type MAHE 36 de chez Fountaine Pajot . Depuis 5 ans je cherche avec des amis possédants des catamarans une solution à ce problème de vibrations extrêmement désagréable. Dès 15 noeuds de vent au mouillage c’est insupportable la nuit …Tendre ou détendre à fond les haubans ne change rien ou presque rien, détendre est dangereux ds la tenue du mat par forte brise et tendre exagérément déforme légèrement le Cata puisque les portes des coursives frottent très légèrement . nous avons tout essayé côté tension haubans aucun résultat
le chantier n’a pas de solution ….les soit disant pro du gréement d Arcachon ou de la Rochelle non plus ….proposent juste un élastique de rattrapage de mou et comme il n’y a pas de mou sur les haubans en navigation je ne vois pas l’utilité . Au mouillage , Tendre un palan entre les haubans diminue un peu le bruit mais si peu …que ce n est pas non plus la solution miracle . Le problème est vibratoire . la vibration se fait ds les coursives au niveau des cadènes cachées par un boîtier en plastique le boîtier fait caisse de résonance c’est infernal un vrai orchestre . excellent anémomètre sonore mais vraiment pénible car c’est jour et nuit non stop … l’idée de poser la bôme sur le bimini rigide et de lâcher la balancine est bonne et améliore très légèrement la chose . En fait nous pensons que c est le tube de gainage des haubans qui lui aussi vibre . Nous avons essayé avec une aiguille d électricien de passer entre le hauban et le tube plastique de protection un bout de 6mm pour empêcher le gainage ou le hauban de vibrer , le problème demeure …votre idée de modifier l écoulement laminaire est excellente nous allons essayer et je vous dirai le résultat ….très prochainement . merci de cette piste de recherche car à ce jour 27 mai 2016 la seule solution a été les boules QUIES …mais bon naviguer avec des boules Quies est difficile , mon Equipiere trouve que je crie beaucoup …donc à bientôt pour de nouvelles expérimentations .
il est anormal que des chantiers importants comme Fountaine Pajot n’étudient pas le problème car nous sommes plusieurs propriétaires dans le même cas .
Rene Lucas mahe 36 ADHOC
Merci mille fois pour ces conseils.
La balancine de bôme était effectivement trop tendue.
Moi qui croyais être le seul à subir ces sonorités ça me console un peu même si ça ne rassure pas complètement. Car cette tension des haubans nécessaire mais qui déforme les coques d un cata, se concrétise par des fissures au niveau des assemblages des cloisons, celles que l on peut contrôler, celles qui sont inaccessibles. Je me suis mis en tête de les renforcer lors de la prochaine mise à terre pour le carénage mais peut être vaut il mieux le faire sur l eau quand elle est très calme pour que la coque soit dans sa position habituelle… Merci beaucoup