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Ecluse basculante à double sas équilibre.
@ La présente invention a pour objet une écluse basculante à double sas équilibre,dont le but principal est d'annuler pràti- quemment la consommation d'eau d'éclusage de réduire considéra- blement la durée de l'opération de sassage et, partant d'augmenter la capacité du canal ou de la voie d'eau ou de diminuer ses frais de construction.
En substance l'invention comporte un double sas,dont chaque partie,formant réservoir d'eau de sassagre, peut, à tour de rôle être logée dans la fosse d'écluse.Celle-ci est aménagée entre le bief d'amont et le bief d'aval, Ce double sas bascule autour d'un arbre central,situé dans' le plan vertical comprenant l'axe du canal ou du cours d'eau.Les deux réservoirs du sas sont remplis d'eau.Dans leur position supérieure, leur plan d'eau correspond à celui du bief d'amont,et dans leur position inférieure à celui du bief d'a- val.
Les sas sont obturables,à leurs extrémités, par des portes
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---6,3 rabattables vers l*intérieur et séparées des portes de l'écluse par un espace, qui au moment du passage d'un bateaueat hermétique- ment séparé de la fosse de l'écluse.pour être rempli d'eau et met- tre ainsi l'eau du sas supérieur - ou inférieur - en communication avec le bief correspondante Linvention a pour objet une écluse à double sas basculant
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telle que ment ionnéeteûmpor tant en outre un /mécanisme d'équili- brage et de basculement du sas,une autre caractéristique de l=in- vention réside dans un mécanisme très simple pour la séparation de la fosse de l'écluse,
des espaces situés entre les portes des sas et celles des écluses.
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La forme spéciale et la section des sas baseulantsgarantis'- sent au bateau sassé un tirant d'eau déterminé dans chaque sas et ce dans toutes les positions du sas,
L'invention se caractérise par d'autres points essentiels qui apparaîtront au cours des revendications ou de la description ci-
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dessous,faits avec ItappuÎ des dessins annexés â, titre dsexemple dans lesquels: Figl est une vue d'ensemble de l*éoluse complète,
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ig,2 est une vue en plan des maçonneries (les sas étant sup- posés enlevés).
Fig,3 est une coupe longitttinale interrompue de la fi g,2; Fig.4 est une coupe transversale verticale avec vue des têtes d'amont et d'aval,
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Fig.5 est une vue en plan dessaes dans leur position d féq11i- libre horizontal,maçonneries enlevées.
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Fig.6 est une vue de front correspondant à la fig.5.
Fig.7 est une vue de front,les sas étant complètement basculés,
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Fig.8 est une coupe longitudinale suivant la ligie 9BDf de la fig.5,
Fig.9 est une vue de faoe,. grande échelle,du joint hydrau- lique,vue dans la direction du bief supérieur.
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Fig.10 est une coupe verticale suivant la ligne GH fig,5,
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Fig.11 est une coupe horizontale suivant la ligne IM fig.8,
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L'écluse proprement dite comporte (fig.S et 3) une tête dta- mont 1 et une tête d'aval 3 séparées par une fosse ±3 de manoeuvre dans laquelle bascule le double sas,Chaque tête est formée d'un mur de barrage transversal présentant supérieurement deux goulots de passage 4,5 et 4*, 5r respectivement, ces goulots ayant par exam- ple une largeur de 10 mètres et une profondeur de s m 50.Ils sont disposés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal de l'é- cluse et par rapport aux massifs centraux 6 lesquels constituent en sous-sol,les cabines de manoeuvre qui logent tous les appareils et mécanismes de manoeuvre des deux têtes,
ainsi que des divers accès et les escaliers de service mettant en eommunication les quais et rives bordant 1* écluse*
Les goulots de passage sont normalement fermés par deux por-
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tes d'écluse 1.& et 7%8*,verticales , battant unique rectangu- laire pouvantpar un mouvement de bascule autour d'axes horizon- taux,se rabattre et s'effacer dans le plafond de leurs biefs res- peatifa,de façon à ne pas gêner la quille des bateaux passant (position en pointillé de la fig.8 ) .
Ces portes pivotant en 32 (fig.lo) viennent s'appuyer de 1' intérieur par leur cadre dressé sg, contre le cadre fixe 34 de l' écluse, un bourrelet en caoutchouc 35 étant prévu pour .étanah3tâs
La fosse de manoeuvre,vide deau,est constituée par un bassin à parois en béton.deux murs de quai latéraux 9 et 9' .les têtes d'écluse amont et aval et un plafond 10 en béton.
Suivant l'axe de cette fosse se dressent dix (ou plus) sup- porta 11 ou plate-colonnes en béton armé.présentant un profil
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d'égale résistanoeoe sont les dix supports des coussinets 12 de l'arbre 13 de suspension du double sas, ils répartissent toute la charge des .sas et leur poids propre sur la base de fondation;
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ils sont reliés entre eux par un fond ou voûtément de base 14 et par un toit ou voi1tement .de tête 26,tous deux en béton armé.
Ce dernier s'élargit sous forme de profil à console, et pré-
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sente une plate-forme de communication 16 entre les cabines amont et aval.Il est muni d'un garde-corps 17 et permet tracées sur et facile de toutes les parties des sas et de l'écluse.
Ainsi donc,tout le massif de support des sas constitue un ensemble monolithique en béton arme,présentant l'aspect de cadres creux juxtaposés,dans l'ouverture desquels les bras de sustenta- tion des sas peuvent librement basculer.
Il va sans dire que les détails donnés au point de vue cons- truction de ce massif ne sont nullement limitatifs et n'ont pour- but que de mettre en lumière une des possibilités de réalisation, Les divers escaliers de service représentés peuvent également être disposés de toute autre façon suivant le genre de réalisation.
Suivant l'axe de la fosse de manoeuvre,et exactement dans le plan horizontal symétrique par rapport aux niveaux d'amont et d'aval est disposé l'arbre 13 de suspension du double sas, 11 est formé d'une série de tronçons parfaitement centrés et accou- plés antre eux par plateaux venus de forge avec des tronçons res- pectifs. 11 porte calés à cartement égaux.des moyeux de suspen- sion 18,en acier forgé,formant triple patte d*appui.
A chacun de ces moyeux est solidement boulonné un bras de sustentation 19 recevant les sas 20, Ces bras sont calculés de façon à éviter toute déformation nuisible,et forment poutres à caisson en partie à âme pleine, en partie 4 croisillons et à dia- gonales dont la distribution et la disposition ne sont que sché- matiquement indiquées à la fig. 7 De solides oontreventements 22 sont prévus, entre toutes les poutres à caisson.du moins dans toutes les parties qui ne peuvent pas heurter,lors du basculament; les colonnes-support Il.Un vide central Si est prévu aux bras 19 pour permettre libre basculement.
Les bras 19 supportent les sas dont ils épousent exactement la forme.
Les sas sont formés chacun d'un réservoir en tôle d'acier cintrée dtépaisseur de paroi variable,solidement rivé et boulonné
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aux bras 19¯ et oe symétriquement par rapport à l'arbre 13.Sur levé- plus grande longueur ils sont de section en forme d'onglet cylindrique et se terminent aux deux 'bouts,par une partie de sec-
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tion rectangulaire 255 à la base et segmentiforme 24 au sommet.
Cette partie segmentiforme est soit à droite pour l'amont de l'un des sas et l'aval de l'autre, soit symétriquement à gauche pour 1'
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autre saa,a'ta forme spéciale est indispensable pour permettre le baisoulemezt sans sortie de l'eau renfermée dans les sas et pour assurer toujours une profondeur d'eau constante dans chaque sas,
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comme le montrent en effet les fiE;,7 et 8, Ces sas sont remplis d'eau jusque 30 centre leur arête
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inférieure 25 (position rabattue fig 7) de telle façon que dans cette position le niveau d'eau dans le sas corresponde à celui de l'eau d1aval, tandis que dans la position supérieure le niveau dt eau du sas correspond au niveau d'eau d'amont.
Les becs de sas sont pourvus d'un cadre fixa 26 oontre lequel s'appuie,de l'intérieur,une parte de sas 27 oscillant en 28 (fig.
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10)#les cadres dressés 9 des portes s'appliquant exactement coi- tre les parties dressées -30 des cadres fixes 26.Des bourrelets Si en caoutchouc sont prévus à l'endroit d'application des eadres l'un sur l*autre, , Ces deux sas forment donc les deux plateaux dune balance gigantesque.Le plan d'eau dans chaque sas suit le mouvement ba-
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lançoire du sas et implique conséquemment un léger balottement du bateau sassé, toutefois grâce à la forme cylindrique du sas,et symétrique des bras de sustentation,
les centres de gravité du système se maintiennent à égale distance du centre de suspension,
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Le système conserve donc théoriquement son équilibre statique.L équilibre pratique et le mouvement de balance sont assurés, comme il sera indiqué plus loin par des moteurs agissant sur l'arbre 13
Comme on peut sien rendre compte par ce qui a été décrit jusqu'à présent,le système fonctionne de la façon générale sui- vante :
toutes les portes étant formées,le double sas est basculé
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de façon à ce que le plan d'eau d'un des sas soit auniveau de celui du bief d'amont en même temps que l'autre est au niveau du plan d'eau du bief d'aval,on ouvre les portes et les bateaux d'a- mont pénètrent dans le sas supérieur,tandis que ceux d'aval penë- trent dans le sas Inférieur les portes sont refermées *puis le sas est basculé vers la position inverse,le sas supérieur venant au niveau du bief d'aval et le sas inférieur au niveau du bief d'amont
Les portes sont ouvertes et livrent passage aux bateaux.
Cependant,une fois les sas soulevés ou rabattus dans leurs positions extrêmes et présentant leur plan d'eau au même niveau que celui du bief en regard,le passage direct d'un bateau du bief vers le sas ou vice-versa est encore impossible.Il existe néces- sairement en effet,entre l'écluse et le sas mobile,tous deux fermés,une solution de continuité ,un espace vide 62 (fig.10 et 11).
Ni les portée d'écluse ni celles des sas ne peuvent s'ouvrir à contre-cpressoin 11 importe donc de remplir au préalable d'eau ce vide 82,mais il faut également que celui-ci soit séparé d'une manière étanche de la fosse de manoeuvre,sans quoi toute la fosse se remplirait et le but principal de l'invention qui est d'annuler la consommation d'eau.ne serait pas atteint.
A cet effet,le cadre fixe des portes d'écluse (fig.10 et 11) est pourvu d'un espace vide #6 dans lequel est logé un cadre mobile, ouvert par le haut,formé d'un solide longeron inférieur 37 et de deux montants 38, Dans ce cadre mobile est logé un arbre 39 portant une came 40 à chaque extrémité et une autre à.
sa partie médiane (fig.9) Cs cames,lors de la mise en rotation de l'arbre 39 dans le sens de la flèche (fig.10) font déplacer le cadre mobile parallèlement à lui-même jusqu'à ce que ses parties dres- sées 41 et 44 viennent stappuyer exactement contre les parties dressées correspondantes 45-46 du cadre du sas et 47-48 du cadre de l'écluse ..Afin de faciliter et guider ce déplacement, on a prévu 3 couples de doubles roulements à billes,un couple 49 à chaque téta des deux montures du cadre,un second 50 aux deux extrémités
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du longeron et .un 3 51 à droite et à gauche de la came centrale 40.
Le remplissage et la vidange du joint ainsi formé s'opèrent par un robinet 52 à 3 voies,manoeuvré par une manette 53 calée sur l'axe du boisseau 54.Le corps du robinet formé dune chemise en bronze phosphore, fait corps rapporté au seuil fixe de Incluse du bief.
Une paire d'appareils de calage à crochet articulé est atta- chée à chacun des dix bras de sustendatoin Ceux-ci sont munis de buttoirs amortisseurs hydrauliques ancres dans les voutements de fond de la fosse de manoeuvre,Le décalage s'opère par une trans- mission par câbles, non figurée,
La vidange du joint se fait soit dans la fosse de manoeuvre sait par une rigole, dans le bief inférieur;
le fond de celle-ci est donccontinuellement recouvert d'une nappe d'eau amortissant le mouvement final de basculement du sas .Le niveau de cette nappe ne peut toutefois jamais atteindre le fond du sas rabattu.une pe- tite pompe de réserve non figurée aspire au besoin l'eau de la fosse pour la remonter dans le bief supérieur .La fosse recueillant aussi bien l'eau de fuite des portes d'écluse que celle de déchar- ge des joints hydrauliques,les pertes d'eau par éclusage sent donc - à part la faible force motrice de pompage - réduites à néant.
Les vannes et les joints hydrauliques peuvent être commandés à la main ou par mo teurs,
Les mécanismes de basculement du sas comportent deux moteurs d'attaque 55 actionnant chacun une vis sans fin 56. cellas-ci en- grènent chacune avec une roue hélicoïdale 57 calée sur l'arbre 58 des pignons de commande attaquant,
par engrenage 58' un double secteur denté symétrique 59 celui-ci est salé sur le tronçon ex- trême 60 de l'arbre 13 et repose dans deux coussinets spéciaux 61 et 62 à butée.Dans la position d'équilibre horizontale 'des sas les mécanismes de commande des sas ainsi que le secteur sont dis- posés symétriquement par rapport à l'arbre 13.Les manoeuvres de sens contraire sont obtenues par simple inversion du courant.
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La manoeuvre des portes d'écluse comprend les mêmes mécanismes et organes d'attaque que pour le basculement: deux moteurs 63 et 64.via sana fin 65 et 66.roues hélicoïdales 67-68 calées sur @ les arbres 69-70 des pignons 71 et 72 qui attaquent les secteurs dentés simples 73-74.
Les mécanismes de commande des portes de sas doivent être réduits au minimum,en raison de leur fixation obligée sur les cadres des bras de sustentation ou l'emplacement est limité. Ils compor- tent un moteur électrique 75 actionnant une vis sans fin 76 qui attaque directement le secteur à denture hélicoïdale 77 calé sur l'arbre de rotation de la porte du sas.
La manoeuvre du basculement du sas peut être liée à celle des cames 40 et du robinet à 3 voies; un flotteur non figuré in- dicateur et contrôleur du niveau d'eau dans les joints entre les portes d'écluse et les portes de sas,opérera le démarrage automati- que et simultané des deux moteur,%,
Le fonctionnement de l'écluse pour une manoeuvre complète est le suivant:
On suppose le basculement effectué comme le montre la fig.7, le sas rabattu contenant ou non un bateau en ranonte,le sas re- levé en contenant un en descente .Toutes les portes d'écluse et de sas sont fermées.
1 Manoeuvra, (100 secondes) basculement par mise en marche des moteurs électriques tournant en sens contraire.
2 Manoeuvre. (10 secondes) déplacement et calage du cadre formant joint hydraulique entre les cadres des portes de sas et d'écluse
3 Manoeuvre: (30 secondes) remplissage de ce joint.
4 Manoeuvre: (90 secondes) ouverture simultanée des deux paires de portes d'écluse et de sas à l'amont et à l'aval.
5 Manoeuvre: 500 secondes passage simultan¯, d'une part,du bâ teau en remonte 83 et son croisement éventuel avec un bateau 84 en descente et d'autre part,du bâteau en descente 85 et son croi- sement éventuel avec un bateau 86 en remonte (fig.1).
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6 Manoeuvre! (4u secondes) fermeture de toutes les portes,et - décalage des appareils de calage.
7 Manoeuvre: (30 secondes) vidange des joints hydrauliques,
8 Manoeuvre: (100 secondes) basculement des sas par inver- sion du courant électrique,et ainsi de suite,
La fig. 1 représente à petite échelle, une vue d'ensemble de l'écluse ; on y suppose le halage électrique par traction sur rail 78 posé sur le chemin de halage79.Le rail tracteur forme cycle formé entre deux écluses (trait chaînette de la fig.
1) Toutefois, il peut,suivant les besoins,et grâce aux raccordements 80,pour- suivre son chemin d'un bout 4 l'autre du canal*
D'autre part,de$ chemins d'accès 81 à droite et à gauche à l'aval, ä l'amot, au dessus et en dessous sont prévus pour la communication entre rives et quais,grâce au passage inférieur 0 en dessus du bief aval,établi dans la maçonnerie de la tâte amont de l'écluse.
II est bien e Entendu que l'on a eu surtout en vue de décrire ci-dessus un mode préféré de réalisation,de nombreux changements de détail pourraient y être apportés sans pour cela s'écarter de l'esprit de l'invnetion, tel qutil est spécifié aux revendications.