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Barrage mobile à siphon
On connaît des fermetures de barrage mobiles combi- nées à un siphon. Pour ces constructions, on monte sur l'obtu- rateur, le plus souvent sur un cylindre, mais aussi sur une vanne, un siphon de la forme de ceux que comportent les bar- rages fixes. Les Figs. 1 et.2 des dessins' annexés montrent une telle construction montée sur un cylindre. Sur le cylindre f est placée une coiffe g, et à la partie inférieure, l'ouverture de sortie Ua du siphon débouchant dans l'eau d'aval, est cons- tituée avec l'appoint d'une paroi i. L'ouverture de sortie du siphon est conduite jusqu'à un bassin k situé à un niveau
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plus bas que le seuil du barrage, pour que le siphon puisse amorcer son fonctionnement même quand l'eau d'aval fait dé- faut.
Dans cette construction, la coiffe ne constitue pas un élément augmentant la solidité du cylindre f.
Ces constructions présentent les défauts suivants : La coiffe g du siphon exige une dépense de matière qu'on doit considérer comme notable en comparaison de celle relative à l'obturateur f, sans que cet élément g puisse être suffisam- ment utilisé pour la solidité de la construction. La partie inférieure de l'ouverture de sortie Ua faisant saillie en- dessous du niveau de la poutrelle d'étanchéité D du seuil crée - notamment avec des cylindres, mais aussi avec des vannes et des fermetures segmentaires - une disposition très défavorable au point de vue de la technique hydrodynamique, étant donné que lorsqu'on lève l'obturateur f, le jet d'eau projeté à travers le barrage frappe les parois 1 et g du siphon, comme le montre la Fig. 2, et conduit à de fortes vibrations et, en cas de charriage de glaçons, à des détériora- tions.
L'effet nuisible est encore augmenté du chef que l'es- pace compris entre la paroi intérieure i du siphon, le bou- clier de retenue S et la démarcation inférieure du cylindre f est coupé de l'air libre par le jet traversant le barrage et subit par suite de ses grandes dimensions une aspiration in- tense dont les conséquences - vibrations et accroissement de l'effort de levage nécessaire - ne peuvent être éliminées com- plètement même à l'aide d'ouvertures de ventilation menagées dans la paroi de démarcation inférieure.
D'autre part, l'in- terstice de passage # v (Fig. 2) formé pendant le levage entre le seuil a du barrage et la poutrelle d'étanchéité D du seuil n'est pas capable de laisser écouler le débit d'eau
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correspondant à sa section, étant donné que, comme le montre la Fig. 2, l'ouverture de sortie du siphon, située à un 'ni- veau plus bas, laisse un interstice # w notablement plus étroit qui commande l'écoulement.
Plusieurs autres caractères de référence des Figs.
1 et 2 indiquent des éléments de la construction, qui sont désignés par les mêmes caractères sur les figures suivantes expliquées ci-après avec plus de détails.
Le but de l'idée inventive spécifiée ci-après est d'éliminer les défauts précités en donnant une forme cons- tructive spéciale à l'obturateur à siphon. L'invention vise à utiliser la matière autant que possible complètement. En outre, l'invention a pour but de rendre l'obturateur utilisa- ble pour des rapports entre la portée et la hauteur de chute, tels que dans les mêmes conditions les obturateurs de construc- tion connue ne s'y prêtent guère. Suivant l'invention on at- teint ce but de la manière suivante: Primo, au point de vue de l'utilisation de la matière, c'est-à-dire au point de vue statique, on utilise pour l'établissement du système de support les parois extérieure et intérieure du siphon, qui portent sur toute l'ouverture du barrage.
Secundo, on confère au siphon le moment d'inertie requis pour la solidité en lui don- nant une extension particulière dans le sens de la charge maximum, c'est-à-dire dans le sens horizontal. De préférence, la paroi intérieure du siphon est prolongée, du côté de l'en- trée du siphon, jusqu'au seuil du barrage et rejoint l'autre extrémité de la paroi intérieure à la sortie du siphon.
Afin que deux parois de siphon portant sur toute la longueur du siphon, mais qui sont séparées l'une de l'autre, constituent un système de support cohérent au point de vue du
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travail de flexion et des efforts transversaux, on répartit sur la longueur du barrage, suivant l'invention, plusieurs siphons séparés entre eux par des cloisons transversales doubles. Les forces transversales sont absorbées du fait que les cloisons transversales doubles et les parties des parois intérieure et extérieure du siphon, comprises entre ces cloisons; sont transformées par intercalation d'entretoises transversa- les en constructions rigides en forme de caisses fermées de toutes parts. Lorsque l'obturateur fléchit, les caisses empê- chent grâce à leur résistance à la torsion un déplacement relatif des deux parois du siphon.
La forme sinueuse des cais- ses facilite la transmission des efforts de cisaillement d'u- ne paroi du siphon à l'autre, et les moments de torsion pro- duits en même temps se compensent mutuellement, en partie, à l'intérieur de la caisse.
Suivant l'invention, on élimine les défauts cités ci-dessus au point de vue hydraulique, et on augmente le ren- deinent ou le débit du siphon, en employant les dispositifs suivants. On dispose l'ouverture de sortie du siphon sous la protection du bouclier de retenue ou de la paroi intérieure d'amont du siphon. Le plan de démarcation inférieur de l'ou- verture de sortie du siphon fait avec l'horizontale un angle aigu divergeant du côté de l'eau d'aval et le bord le plus bas de l'ouverture de sortie est situé au même niveau ou à un niveau plus élevé que le bord inférieur de l'obturateur.
En outre, à l'endroit où l'obturateur repose sur le seuil du barrage, on abaisse le seuil par rapport au restant du fond du bief d'une quantité telle que dans toutes les conditions et, si c'est nécessaire, même en l'absence d'eau d'aval, l'ouverture de sortie du siphon soit plongée dans le bassin d'eau ainsi formé, c'est-à-dire soit à l'abri d'une rentrée
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d'air du côté aval.
Grâce à la disposition décrite ci-dessus on évite que le jet d'eau projeté à travers le barrage frappe le siphon. La disposition du seuil à un niveau plus bas à l'endroit où l'obturateur repose sur le seuil non seulement assure que l'ouverture de sortie du siphon soit plongée dans l'eau, mais encore procure l'avantage qu'en augmentant la hauteur totale de l'obturateur on réussit, pour une hauteur de chute donnée, à couvrir des distances entre appuis nota- blement plus longues qu'avec aucune autre fermeture,.
Un autre but de l'invention est d'augmenter le débit du siphon en utilisant la force vive de l'eau passant du siphon dans le bassin, force vive qui dans les construc- tions connues reste sans influence sur l'effet utile du siphon. Suivant l'invention, on atteint ce but de la manière suivante : On dispose et on conforme le bassin de telle maniè- re que la partie d'amont de son fond forme une transition continue et presque immédiate, - au point de vue de la di- rection et de la courbure, - au coude de l'ouverture de sor- tie, tandis que la partie adjacente d'aval du fond du bassin provoque par sa forme une déflexion continue et progressive du jet sortant, jusqu'au fond du bief.
Grâce à cette confor- mation, on conserve presque intacte la force vive du jet sor- tant, notamment dans la partie d'amont du bassin, et on refoule l'eau d'aval de l'ouverture du coude de sortie, si bien que l'eau s'écoule du coude sous une chute plus haute que celle correspondant à la dénivellation entre l'eau d'a- mont et l'eau d'aval et, partant, à une vitesse accrue à l'avenant, et que le siphon débite ainsi proportionnellement à l'accroissement de vitesse une quantité d'eau plus grande
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qu'un siphon de mêmes dimensions, mais sans la conformation précitée du bassin.
On accentue encore davantage cet effet d'accroissement de vitesse quand, suivant l'invention, on abaisse le seuil du barrage et, partant, le coude de sortie du siphon par rapport au fond normal du bief, étant donné qu' on peut alors tirer en même temps profit de la chute supplé- mentaire due à la position plus basse du seuil du barrage.
Les Figs. 3 à 8 des dessins annexés représentent plusieurs exemples d'exécution de l'invention.
Les Figs. 3, 4 et 5 montrent l'invention appliquée à un cylindre à siphon ; Fig.3 est une coupe transversale, Fig. 4 est une vue de face et Fig. 5 est une vue en perspec- tive isolée'de la construction précitée en forme de caisse, qui est constituée par deux cloisons de démarcation latérale du siphon et par les parois intérieure et extérieure du systè- me de support. Le système de support est constitué par le siphon en forme de S, qui a une paroi extérieure Wa et une paroi intérieure Wi. Celle-ci est prolongée jusqu'au seuil b du barrage pour constituer la paroi de retenue S, de sorte que la paroi Wi forme un corps tubulaire fermé. La courte pièce V porte la poutrelle d'étanchéité D du seuil.
Entre les deux parois Wa et Wi, comme indiqué sur la Fig. 4, sont inter- calées à des distances convenables les cloisons transversa- les Q constituant les démarcations latérales des siphons dis- tincts, ces cloisons convergeant en étrave du côté d'entrée pour assurer que l'eau entre dans les siphons avec un minimum possible de pertes (voir Fig. 3a).
Entre les cloisons transversales doubles Q sont disposées des entretoises transversales q1 à q8 dont la pre- miére, q1, est située directement à l'entrée du siphon, tandis que la dernière, q8, constitue la fermeture inférieure de la
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caisse. Ces deux entretoises gl et q8 présentent une importan- ce particulière au point de vue de l'effet qu'on veut produi- re, étant donné qu'elles assurent la résistance à la torsion de la caisse entière, tandis que les entretoises q2 à q7 n'absorbent que des forces locales et sont empêchées par les parois de la caisse, qui les entourent, de se renverser sous l'action des efforts de cisaillement. La coupe B-B, représen- tée sur la Fig. 3b, montre de face une de ces entretoises transversales g et ses attaches aux parois du caisson.
Sur la Fig. 5 sont encore représentées en perspecti- ve, pour expliquer la construction, la caisse résistant à la torsion et ses entretoises transversales.
L'ouverture de sortie Ua du siphon (Fig. 3) est montée sous la protection du bouclier de retenue S, directe- ment contre celui-ci, et de telle manière que le point le plus bas de la paroi intérieure du siphon soit situé d'une quantité # b plus haut que le bord inférieur de la pou- trelle de fond D, tandis que le plan n de l'ouverture de sortie du siphon fait avec l'horizontale un angle aigu [alpha] divergeant vers l'eau d'aval. La poutrelle de fond D repose sur le seuil b du barrage, lequel est situé par rapport au fond a de la rivière ou du canal à un niveau plus bas de la quantité h.
La transition du fond a de la rivière au seuil b du barrage est constituée par une ligne droite ou courbe c en pente douce, de telle manière que le seuil abaissé du barrage se comporte comme si l'obturateur reposait sur le fond normal, et que notamment il s'établisse une circulation ininterrompue sous l'obturateur quand on lève celui-ci. Sur la Fig. 3, la quantité # h est choisie de manière que, temporairement, il puisse ne pas y avoir du tout d'eau d'aval;
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par suite, l'ouverture de sortie du siphon est complètement immergée dans le bassin k situé plus bas que le seuil b du barrage.
Les deux parois Via et Wi sont reliées aux tambours d'extrémité E. Ces tambours sont équipés de manière connue en soi d'une couronne dentée ou roulante à laquelle corres- pond dans les niches des piliers le chemin de roulement ou la crémaillère T. On actionne l'obturateur à l'aide du dis- positif de levage K.
La Fig. 6 montre une forme d'exécution du siphon faisant office de système de support pour un cylindre à siphon à grande portée entre appuis; pour tenir compte du plus grand moment d'inertie requis à cet effet, le siphon conformé en S élargi a une extension encore plus grande dans le sens horizontal. Sur la Fig. 6 est aussi représentée à titre d'exemple la forme du bassin k, correspondant à la caractéristique précitée de l'invention, et le fonctionnement est expliqué par un tracé du trajet de l'eau. On voit sur la Fig. 6 comment la démarcation supérieure du jet, ou celle du cylindre extérieur éventuellement situé au-dessus de lui, présente une dénivellation négative dans le sens de la cir- culation, ce qui correspond à une retransformation de la force vive en énergie potentielle.
Le bord inférieur de la paroi intérieure Wi du coude de l'ouverture de sortie est aus- si rapprochée que possible du seuil du barrage, et la paroi du coude est prolongée de manière continue et presque immé- diate par la paroi adjacente du bassin qui en cet endroit a le même rayon de courbure r que le coude de sortie lui-même.
Dans le cours subséquent du fond progressivement montant du bassin il est tenu compte des conditions d'un guidage continu du jet.
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Les Figs. 7 et 8 montrent des formes d'exécution du siphon faisant office de système de support dans le cas d'un barrage à vanne. Le système de support se compose encore des deux parois Wa et Wi du siphon, les deux extrémités de la paroi intérieure Wi étant réunies par l'intermédiaire du longeron V en un cylindre creux fermé. Dans l'exemple d'exé- cution de la Fig. 8, l'ouverture d'entrée du siphon est évasée jusqu'au seuil du barrage pour assurer une entrée d'eau autant que possible exempte de pertes. Dans cet exemple est aussi représenté le profil, conforme à l'invention, du bassin dont la partie d'amont a le même rayon de courbure r que la paroi adjacente du coude de sortie. Enfin, la Fig. 7 montre comment la passerelle G du barrage est montée et supportée sur l'obtu- rateur.
Les deux parois du siphon sont reliées par les extré- mités de la charpente porteuse aux châssis porteurs E qui à leur tour transmettent aux galets R et aux rails L les efforts appliqués aux appuis.
REVENDICATIONS ---------------------------
1. Barrage mobile à siphon, caractérisé en ce que le système de support de l'obturateur est constitué., sans l'appoint d'une charpente spéciale, par les deux parois du siphon qui portent sur toute la longueur de l'ouverture du barrage, les deux extrémités de la paroi intérieure du siphon étant réunies en un cylindre creux fermé.