C . somme égale à G x

mp

Ainsi la somme une fois payée qu’aurait à débourser celui qui se chargera de construire, d’entretenir et de renouveler indéfiniment l’ouvrage dont il s’agit sera exprimé par :

mp — n?

Si dans cette formule générale on suppose m = 1 ,05 et n = \, elle devient :

Je vais appliquer cette dernière formule aux portes d’écluses, et, pour cela, je ne mettrai en évidence que le prix du mètre carré.

L’étude faite pour l’écluse de Charenton a montré que la dépense de construction des portes s’élèverait à environ 106 francs par mètre carré pour des portes en charpente et à 199 francs pour des portes en tôle. (Mémoire de M. Lermoyez, Annales 1866, page 129.)

Quant à l’entretien annuel, on petit admettre qu’il coûte environ 1 franc par mètre carré pour les portes en tôle et 3 francs pour les portes en charpente. (Note de M. Detzem, Annales 1858, page 263.)

Enfin, la durée des portes en charpente peut se prolonger jusqu'à 30 ans, mais je pense qu’en moyenne elle ne dépasse guère 20 ans, surtout pour de grandes ouvertures.

La durée des portes en tôle est encore inconnue, comme je l’ai déjà dit. En la désignant

Application de la formule générale à la comparaison économique des portes d’écluses en tôle et en bois.

Manœuvre des portes d’écluses.

Balanciers.

Cordages.

par x et en substituant successivement, dans la formule générale, les données relatives aux bois et celles relatives à la tôle, on n’aura qu’à égaler les deux expressions pour trouver la durée x qui balancerait les dépenses des deux systèmes.

L’équation ainsi obtenue est :

Effectuant les calculs cette équation se réduit à 1,05* =

d’où on déduit : x = 5*7.

Ainsi, en admettant l’exactitude des données numériques adoptées ci-dessus, il suffirait que les portes en tôle durassent plus de 57 ans pour qu’il y eut économie à les préférer aux portes en bois ; mais je répète que ce résultat ne peut être considéré que comme une indication ; la formule employée n’étant pas susceptible de tenir compte de toutes les considérations, et les chiffres d’application n’étant pas suffisamment à l’abri de discussion.

Les portes des écluses de rivières se manœuvrent généralement au moyen d’engrenages ; néanmoins, je vais indiquer également d’autres procédés qui s’appliquent plus spécialement aux portes étroites des canaux, ou qui peuvent suppléer, au besoin, à un engrenage en réparation.

Les manœuvres d’ouverture et de fermeture se font :

1° Avec les flèches ou balanciers qui ne sont autre chose que les prolongements des traverses supérieures sur les bajoyers, l’éclusier produit le mouvement en poussant contre le balancier. (Fig. 1, 2, pl. 13.)

Ce système, simple et expéditif, puisqu’il n’emploie aucun mécanisme de transmission, a l’avantage d’équilibrer à peu près le vantail autour de son axe de rotation, de sorte que le frottement du tourillon dans son collier est faible, c’est ce qui permet à l’ùclusier d’agir directement sur le vantail sans recourir à un engrenage ou à un treuil; enfin, grâce à cet équilibre, les assemblages ont moins de fatigue et la porte peut durer plus longtemps.

Mais les balanciers ne peuvent s’employer pour des écluses submersibles et ils ne s’appliquent pas aux portes métalliques qui sont trop lourdes pour être ainsi équilibrées.

2° Avec des cordages attachés à des anneaux boulonnés vers la partie supérieure du poteau busqué, il faut alors des cordages en amont et en aval et quatre treuils ou cabestans.

Ce procédé est encore très-simple et donne de bons résultats ; mais la nécessité d’avoir deux treuils scellés sur chaque bajoyer n’est pas sans inconvénient.

Toutefois, je pense que Ton doit toujours prévoir le cas où le mécanisme habituel étant rompu ou hors d’état de servir momentanément, on devra appliquer immédiatement, et sans arrêter la navigation, le mode dont il s’agit.

Je suis donc d’avis que l’on doit d’avance faire sceller les anneaux nécessaires sur chaque vantail, puis avoir en magasin à chaque écluse, au. moins deux treuils dont les quatre emplacements sont préparés d’avance sur les bajoyers, de telle sorte qu’il n’y ait plus qu’à

apporter chaque treuil et ses cordages, puis à poser et à boulonner son patin sur des têtes de vis scellées à demeure dans la maçonnerie, pour que les portes puissent ainsi être manœuvrées.

Ces précautions ont été prises à diverses écluses de la Haute-Seine.

Les anneaux de traction doivent être fixés aussi bas que possible sur chaque poteau busqué afin de moins gauchir la porte. La meilleure position se trouverait vers le milieu de la hauteur immergée ; mais à moins d’un conduit spécial ménagé dans l’épaisseur du bajoyer, avec poulies de renvoi, les anneaux ne peuvent être placés qu’un peu au dessous du niveau du couronnement des maçonneries, sans quoi la traction ne pourrait plus s’exercer et produirait une composante, tendant à soulever le vantail quand celui-ci serait rapproché du bajoyer.

Le treuil qui ouvre un vantail est fixé vers l’amont de son enclave ; le treuil qui ferme un vantail est fixé un peu en aval de l’enclave, mais sur le bajoyer opposé.

3° On peut manœuvrer un vantail au moyen d’une bielle aux deux extrémités de laquelle Bielle avec cordages est fixé un cordage qui dans l’intervalle fait quelques tours sur le cylindre d’un cabestan vertical ou horizontal. (Fig. 9 et 10, pl. 6.)

La bielle est rattachée par une extrémité vers le haut du poteau busqué, un peu au dessus du niveau du couronnement des maçonneries ; le cabestan est fixé sur le bajoyer vers l’extrémité d’amont de l’enclave.

On peut ainsi tirer ou pousser le vantail; mais si la bielle est longue et si l’effort à faire est un peu important, la bielle plie pendant la fermeture, de sorte que ce procédé n’est applicable qu’à des portes en charpente de peu de largeur.

L’existence du cabestan et de la bielle sur le bajoyer gêne d’ailleurs le passage.

4° Pour exercer un effort plus considérable, le procédé précédent peut se transformer en Crémaillère droite remplaçant la bielle par une crémaillère en fonte, ou mieux en fer, qui reçoit le mouvement avec pignon, d’un pignon sur lequel l’éclusier agit par une manivelle (Fig. 12, 13 et 14, pl. 6). Mais la longueur de la crémaillère est toujours un obstacle à une manœuvre de force.

5° Pour remédier à cet inconvénient, on a remplacé la crémaillère par un arc denté en fer Arc denté, ou en fonte, fixé sur l’entretoise supérieure ; son centre se trouve exactement sur l’axe de rotation du poteau tourillon, mais son rayon n’est qu’une fraction de la longueur du vantail, ce qui lui donne une situation moins bonne que celle de la crémaillère au point de vue de l’effort à exercer. Le mouvement est donné au moyen d’un ou de plusieurs pignons scellés sur le bajoyer et manœuvres au moyen d’une manivelle mobile qui s’adapte à volonté sur le carré du dernier pignon.

L’arc denté vient se loger dans une chambre refouillée dans la pierre de taille, à quelques centimètres sous la plateforme du couronnement, de sorte que quand la clé est enlevée, il ne reste rien en saillie sur cette plateforme.

C’est ainsi que sont disposés les mécanismes des portes de la Haute-Seine et de l’Yonne.

La planche 9 représente un arc denté en fer.

La figure 5, pl. 13, représente un arc denté en fonte.

L’arc denté en fer, de 2 mètres de diamètre, a une charnière contre le vantail, et cette charnière présente un peu de jeu dans le sens vertical, de sorte que, si le vantail baisse,

l’engrenage peut encore fonctionner parceque l’arc est maintenu horizontal par deux ou trois galets en bronze.

Il n’en est pas de même avec l’arc denté en fonte qui est fixé d’une manière invariable

sur le vantail et baisse tout entier avec lui ; il en résulte qu’alors l’arc peut porter sur

le bajoyer et être hors d’état de fonctionner.

L’arc en fer paraît donc préférable.

La chambre qui reçoit l’arc denté et son système d’engrenages est recouverte par une plaque de tôle placée suivant le plan du couronnement. Cette plaque doit présenter quelques cannelures ou saillies pour ne pas offrir une surface trop glissante.

Aux portes de la Haute-Seine, l’engrenage qui conduit l’arc denté se compose de deux pignons en fer et d’une grande roue en fonte dont les axes de rotation sont portés par des crapaudines et s’appuient sur des trépieds en fer scellés dans une pierre de taille.

Cet engrenage est relié comme l’indique la fig. 5, pi. 13 à une autre roue avec pignon qui sert à manœuvrer la vanne de l’aqueduc de vidange dont je parlerai plus loin. Mais je pense qu’il est préférable de laisser ces deux mécanismes indépendants l’un de l’autre. Il eut été bon de faire en acier fondu les dents des roues et des pignons.

L’arc denté pourrait être fixé sur le radier ; il engrènerait avec un pignon dont l’axe vertical, placé le long du poteau busqué, serait manœuvré par l’éclusier placé sur la passerelle du vantail et se mouvant avec lui. (Fig. 1 1 , pl. 6.)

Cette dernière disposition permet de donner un plus grand rayon à l’arc denté, et, par conséquent, d’augmenter le bras de levier de la puissance qui agit pour faire tourner le vantail. Un seul pignon pourrait donc suffire là où il en faut deux quand l’arc denté s’applique à un point plus rapproché du poteau tourillon.

Mais il est probable que ce mécanisme ne pourrait pas fonctionner parce que les dépôts de sable ou de gravier sur l’arc denté obstrueraient les entredeux des dents et s’opposeraient à l’avancement du pignon.

Arc denté avec en- En général, on doit disposerd’un moyen puissant pour manœuvrer lesportes, c’est-à-dire

grenage simple ou >on doit disposer d’une force bien supérieure à celle nécessaire pour vaincre les frottedouble a volonté. 1

ments du collier et de la crapaudine. Cet excès de force permet d’ouvrir les portes quand il y a encore une certaine différence de niveau entre l’amont et l’aval, et d’abréger ainsi le temps perdu par la battellerie au passage des écluses. Il faut observer toutefois que, pour pouvoir produire un grand effort avec une force donnée, celle de l’éclusier par exemple, on est exposé à avoir un mouvement très-lent, de sorte que l’on perdrait, dans le reste de la manœuvre, le temps gagné en voulant avancer le moment de l’ouverture.

Pour éviter cet inconvénient, il faudrait que l’engrenage de manœuvre fut disposé de manière à fonctionner avec un ou deux pignons, l’un d’eux pouvant être embrayé ou désembrayé à volonté. La construction d’un pareil mécanisme est connue et je ne pense pas qu’il y ait une difficulté sérieuse à l’appliquer aux portes d’écluse.

Or, avec cette disposition on aurait l’avantage de pouvoir avancer le moment de l’ouverture en employant l’engrenage double, puis on accélérerait la rotation du vantail en n’employant plus que l’engrenage simple aussitôt qu’après un premier entre-baillement la différence de niveau aurait disparu,

L’engrenage simple serait calculé d’après le frottement de l’axe de rotation et d’après la résistance de l’eau suivant la vitesse que l’on veut donner au vantail.

L’engrenage double serait calculé d’après le frottement de l’axe de rotation et d’après la petite chute malgré laquelle on veut pouvoir ouvrir, en ayant toujours soin de réserver à la puissance une notable supériorité.

Les engrenages des portes d’écluse sont exposés à la rouille et à l’usure ; ils ne sont pas toujours bien nettoyés, de sorte que leurs frottements augmentent parfois dans des proportions considérables, cela doit être prévu dans le calcul du mécanisme.

Au lieu de sceller directement dans la maçonnerie les axes des deux pignons et de la roue de l’engrenage, comme on 1’, a fait aux écluses de la Haute-Seine, je pense qu’il serait préfé-

rable de renfermer tout l’engrenage dans une boite en fonte, dont le fond et le dessus porteraient les paliers des axes, le dessus serait mobile afin de permettre la visite et l’entretien. On serait ainsi mieux assuré de la régularité de pose du mécanisme. C’est la boîte ellemême qui serait scellée dans l’assise supérieure du bajoyer. Ce perfectionnement a été appliqué aux écluses de la Marne.

La manivelle est souvent rattachée à un cylindre en fonte, ayant à peu près la forme d’une borne et renfermant un pignon et un arbre vertical.

Cette borne se pose sur le bajoyer et s’enlève lors des crues ; elle procure une manœuvre pins facile que les clefs verticales ou coudées.

Un vantail prêt à mettre en place est un objet lourd et peu commode à manier. J’ai dit précédemment qu’un vantail en tôle de l’écluse de Cliarenton pèse 8,100 kilogrammes. Un vantail en bois de l’écluse de Melun, ayant une surface de 26 m. c. 05, comprend 6 m. c. 57 de bois, 1,405 kilogrammes de fonte et 1,551 kilogrammes de fer.

La figure 9, pi. 7 représente le procédé employé pour mettre en place les portes des écluses de la Haute-Seine ; l’inspection de la figure suffit pour le faire comprendre. Chaque vantail est apporté par morceaux et assemblé sur un plancher posé sur le bajoyer opposé à celui auquel ce vantail est destiné, on le glisse ensuite sur un plan incliné jusque sur le radier, on le redresse, on le soulève un peu et on le pose sur sa crapaudine. L’opération ne demande pas plus d’une heure et n’exige que peu de bras quand elle est bien conduite.

11 est nécessaire que l’éclusier puisse circuler en toute sécurité sur les portes fermées, soit pour manœuvrer les ventelles, soit pour aller d’une rive à l’autre du sas. On établit à cet effet une passerelle munie d’un garde corps sur l’entretoise supérieure de chaque vantail.

Quand l’écluse est submersible, le garde corps doit être disposé de manière à pouvoir s’enlever facilement; la planche 8 représente la disposition des passerelles des écluses de la Haute- Seine. Les garde corps en sont trop faibles et sont souvent tordus ou brisés par les bateaux.

Les appareils employés pour vider ou remplir le sas d’une écluse, sont :

Les ventelles placées dans les portes busquées.

Les petits aqueducs ou larrons, placés dans la maçonnerie de chaque tête. Les grands aqueducs longitudinaux à colonnes plus ou moins oscillantes de MM. de Caligny et Mans.

J’examinerai successivement chacun de ces systèmes.

On doit tout d’abord se rendre compte de la section à donner à l’ensemble des ouvertures au moyen desquelles on veut remplir ou vider un sas.

Mise en place des portes.

Passerelles sur les portes.

Remplissage et vidange du sas.

VenteJles dans les portes.

J’ai démontré dans un chapitre précédent que si on désigne par :

s la section horizontale d’un sas à parois verticales,

Q la’section totale des orifices d’écoulement, h la chute de l’amont à l’aval de l’écluse,

T le temps du remplissage ou de la vidange, in un coefficient de contraction égal à environ 0,62.

On a la relation :

S | / 2 h ma y/ g

Le temps T n’est pas donné d’avance d’une manière absolue, mais on doit tendre à le réduire autant que possible en ayant soin toutefois de ne pas produire des vitesses qui seraient une gêne ou un danger pour les bateaux ou qui nuiraient aux ouvrages.

Je pense que le temps T ne doit pas dépasser dix minutes et qu’on pourrait souvent, en disposant convenablement les orifices, le réduire à quatre ou cinq minutes ou peut-être à un chiffre moindre, même pour les grandes écluses.

Si par exemple on suppose h = 2 mètres, et T = 5 X 60 = 300", l’équation précédente

donne — = 0,62 x 300 x^- ^9,81 = 291 ,09 et si on suppose S = 12 x 120 comme pour

les écluses de la Basse-Seine, on en déduit Û =

— . 4m.qc^ condition qui paraît réali¬

sable, en appliquant un ou plusieurs des systèmes qui vont être décrits.

Lesventelles des portes se placent généralement entre l’entretoise inférieure formant le cadre et celle qui lui est immédiatement supérieure.

Leur hauteur est, par conséquent, à peu près égale à l’espacement de ces deux entretoises.

Quant à leur largeur, elle peut s’étendre du poteau tourillon au poteau busqué quand il n’y a ni bracon ni écharpe, mais souvent l’existence de ces pièces force à réduire la largeur de l’espace consacré aux ventelles.

Il y a bien des manières de construire et de manœuvrer ces ventelles. On peut les faire en bois ou en tôle. Elles peuvent être pleines comme sur la Marne (PL 11) ou à jalousies comme sur la Haute-Seine. (PL 8 et 9.)

On peut les lever au moyen d’un cric ou les faire tourner autour d’un axe, horizontal ou vertical, fixé sur le vantail.

Il ne me paraît pas bien utile d’entrer dans ces détails de construction dont les modèles se trouvent partout et qui n’ont rien de particulier. Je n’en dirai donc que peu de chose.

Si l’écluse est submersible, l’engin de manœuvre de chaque ventelle doit pouvoir se rabattre sur l’entretoise supérieure du vantail ou être susceptible de s’enlever très-rapidement à l’annonce d’une crue, de manière que rien ne fasse plus saillie sur le niveau du couronnement.

C’est pour cela et aussi pour obtenir une manœuvre rapide que l’on a appliqué le levier simple au levage des ventelles des portes d’écluse de la Haute-Seine (PL 8 et 9). La tige de chaque ventelle est munie d’une crémaillère engrenant avec un pignon que l’éclu-

COURS J)K NAVIGATION INTÉRIEURE

sicr fait tourner en agissant sur un levier monté sur le même axe que ce pignon, et fixé sur l’entretoise supérieure du vantail.

La longueur R du levier est limitée par la hauteur à laquelle l’éclusier peut agir lorsqu’il est sur la passerelle des portes ; cette longueur est de 1 m. 50 c. aux écluses de la Haute- Seine.

Comme le pignon est à un niveau inférieur à la passerelle, le levier dont la poignée doit rester un peu au dessus de celle-ci, ne peut décrire qu’un angle inférieur à 180°, cet angle est d’environ 1 30° sur la Haute-Seine ; si on le désigne par a et si r représente le rayon du pignon, le mouvement du levier décrivant l’angle a, fera monter la ventelle d’une longueur

égale à

k Va

Le rayon r du pignon est limité par l’effort à produire.

Si on représente par :

1 la largeur d’une ventelle,

a la hauteur de cette ventelle, ou la somme des hauteurs de ses pleins, si elle est composée de pleins et de vides,

h la chute de l’écluse,

f le coefficient de frottement convenant aux surfaces frottantes de la ventelle et des coulisseaux,

F l’effort qu’exerce l’éclusier au bout du levier de longueur R,

P le poids de la ventelle immergée, poids souvent négligeable à côté du frottement dû à la pression.

On devra avoir la relation :

FR = flahr x 1 ,000 ± Pr.

Le double signe de Pr indique que l’ouverture peut se faire par abaissement ou par relèvement.

La force F développée par l’éclusier peut être évaluée à 30 kilogrammes puisqu’elle ne s’exerce que pendant un court espace de temps.

La valeur du coefficient f est très-variable suivant la nature et l’état des surfaces frottantes ;

les recueils donnent les indications suivantes :

Chêne sur chêne, fibres croisées . f — 0,27 .

Fer sur fer . f = 0,2Sà0,10.

Fonte sur fonte .

Ces valeurs sont celles qui se produisent pendant le mouvement ; mais au départ, le frottement est plus que double et on peut admettre . . f = 0,70.

Enfin, on connaît la hauteur dont la vanne doit monter pendant que le levier décrit l’angle a.

Quelques tâtonnements suffiront pour déterminer, au moyen de ces deux équations, les valeurs à adopter pour a, 1, r, a.

ni.

Calcul relatif à une

ventelle à jalousies.

Calcul relatif à une ventelle à vis.

Prenons pour exemple les ventelles à jalousies des portes de la Haute-Seine, telles qu’elles sont représentées pl. 8 et 9.

Chaque ventelle est composée de trois lames de 0 m. 22 c. de hauteur sur 1 m. 108 de longueur, séparées par trois vides de 0 m. 21 c-. de hauteur. La hauteur dont monte la ventelle quand le levier décrit un angle de 130° est donc de 0 m. 22 c., eL on doit avoir :

1crXT80' = 0 m- c.

d’où on tire pour le rayon de contact du pignon :

la surface pressée d'une ventelle a pour hauteur a= 3 x 0,22 — 0,66.

L’équation FPi — flahrx 1,000 devient donc en supposant h = 3 et en négligeant le poids de la ventelle :

Fx 1,50 = 0, 28 x 1,108x0,66x3 x0,097 x 1,000 d’où F = 38 kiiog. 4.

Au départ, l’effort à produire sera à peu près double, c’est-à-dire qu’il s’approchera de la limite à laquelle peut atteindre un homme ordinaire. Par conséquent ces ventelles seront un peu dures à manœuvrer quand la chute de l’écluse atteindra 3 mètres et elles ont le maximum de surface admissible avec le système de levage adopté.

Le levier doit venir s’appuyer contre un arrêt à chaque extrémité de sa course, afin qu’il décrive exactement l’angle convenable, sans quoi les vides de la ventelle ne seraient pas bien démasqués.

On peut également manœuvrer une ventelle au moyen d’une vis, l’éclusier n’a qu’à tourner la vis pour faire monter ou descendre la ventelle sur la tige de laquelle est fixé l’écrou.

Le mouvement de rotation de la vis s’obtient, soit directement, soit par l’intermédiaire d’un engrenage suivant l’effort à vaincre. Enfin la clé de manœuvre peut être fixe ou mobile suivant que l’écluse est insubmersible ou non. Dans le premier cas, il est commode de lui donner à peu près la forme d’un vilbrequin et de la relier au garde corps de la passerelle, comme on le voit à l’écluse de la Monnaie à Paris.

La planche 9 présente une application de la visa la manœuvre des vannes des aqueducs de vidange de la Haute-Seine, la clé s’enlève à volonté, elle s’adapte sur un carré et transmet le mouvement au moyen d’un engrenage qui est à volonté simple ou double, suivant l’effort à vaincre et de manière à obtenir toujours la plus grande vitesse compatible avec la puissance employée.

Le calcul relatif au mouvement d’une ventelle pleine manœuvrée par une vis peut se faire de la manière suivante :

Soit S la surface de la ventelle supposée baignée à l’aval, h la hauteur de la chute.

La pression sur la ventelle sera l,000hS et le frottement à vaincre environ 0,28 x Sh x 1 ,000 = 280Sh.

Ajoutant le poids P de l’appareil, la charge à soulever sera P -j- 280 x Sh.

Soit d le diamètre de la vis et 1 son pas, le travail de la charge pour un tour de la vis sera :

1 (P + 280 X Sh).

Le travail du frottement, en admettant un coefficient de 0,07 pour fer sur bronze bien graissé, sera :

0,07 (P + 280Sh) rA.

Le travail total pour un tour de vis ou pour un tour de manivelle, si on suppose que c’est la tige elle-même de la vis dont le prolongement infléchi forme la manivelle, sera :

(P + 280Sh) (1 -f- 0,07rcd) = T.

On sait d’ailleurs que le travail développé par un homme agissant directement sur une manivelle est d’environ 8 kilogrammètres par seconde, le nombre de secondes nécessaires

pour faire un tour de manivelle sera donc égal à -g- et comme on sait combien de tours il faut

faire pour lever la vanne, ou en conclura le temps nécessaire pour effectuer ce levage.

Quand l’écluse est insubmersible, la manœuvre des ventelles peut se faire au moyen d’un cric fixé sur la passerelle ou sur l’entretoise supérieure du vantail.

Les figures 7 et 8, pi. 7, représentent un cric exécuté à Honfleur et employé pour la manœuvre des ventelles de chasse. Ce cric est calculé pour vaincre des efforts considérables. Je l’indique comme représentant un type bien disposé et qui pourrait être imité pour les besoins de la navigation intérieure.

On adopte ordinairement un engrenage cylindrique à flancs et épicycloïdes et il est avantageux de faire les dents en acier fondu.

En général les crics et les vis s’appliquent aux ventelles pleines dont le levage exige un effort considérable, mais qui offrent un plus grand débouché, les leviers s’appliquent aux ventelles à jalousies dont le débouché est environ moitié de celui des ventelles pleines, à égalité de périmètre, mais qui ont l’avantage de se manœuvrer bien plus rapidement.

La tendance actuelle paraît être d’abandonner les ventelles placées dans les portes busquées, soit parce qu’elles compliquent et chargent ces portes, soit parce que seules elles ne donnent généralement pas un débouché suffisant, ou que si elles s’en rapprochent, ce n’est qu’à la condition d’une manœuvre très-lente. On paraît préférer les ouvertures placées dans les têtes ou dans le radier ainsi que je vais l’expliquer tout à l’heure. Néanmoins, comme les ouvertures de vidange et de remplissage ont besoin d’être multipliées, pour ne pas produire des courants trop puissants dans une même direction, je ne suis pas d’avis d’abandonner les ventelles des portes ; mais je pense qu’on doit toujours les disposer en vue d’une manœuvre très-rapide.

Les six ventelles des portes de la Haute-Seine (PL 8) offrent ensemble un débouché de 3m q 1 33 , et ont par conséquent une grande part dans les manœuvres.

Je reviendrai sur cette question en pariant des portes américaines à axe horizontal, portes qui sont entièrement pleines.

Je ne sais pourquoi on ne se sert pas plus souvent de ventelles tournantes, soit pour les portes' busquées, soit pour les aqueducs de vidange. Ces ventelles sont susceptibles de s’ouvrir très-vile, sans grand effort, et d’offrir un grand débouché. Ainsi les ventelles à vis des aqueducs de vidange des écluses de la Haute-Seine ont le défaut de se mouvoir trèslentement. Il eût été préférable d’y adapter des ventelles tournantes.

Un projet de ventelles tournantes, présenté pour l’écluse de l’Ile-Barbe, sur la Saône, a été rejeté par décision ministérielle du 26 janvier 1869 ; chaque vantail reste muni de trois ventelles en tôle glissant dans des rainures formées de cornières et de fer en U. La manœuvre se fait avec des vis manœuvrant dans des écrous en bronze.

Aux États-Unis, au contraire, les ventelles tournantes à axe horizontal et se manœuvrant par un simple levier, sont généralement adoptées. ( Malèneux , page 343.)

Aqueducs C’est aux écluses du canal de Briare que l’on a appliqué pour la première fois les aque-

dans les têtes. ducs circulaires placés dans un bajoyer de chaque tête. L’ouverture d’amont, garnie d’une ou deux vannes, se trouve dans la chambre des portes, l'ouverture d’aval se trouve un peu en aval du Chardonnet, chaque aqueduc n’a donc qu’un très-petit développement et n’exige qu’un léger supplément de maçonnerie en arrière du bajoyer.

Mais au canal de Briare, on n’a mis qu’un seul aqueduc à chaque tête, de sorte que l’eau, lancée par son ouverture, ricoche dans le sas ou en aval, détériorant les ouvrages et dérangeant les bateaux. (Gauthey, Mémoire sur les Canaux , page 86.)

Aux écluses de la Haute-Seine, on a mis deux aqueducs égaux à chaque tête, de sorte que les jets symétriques qui s’échappent de l’un et l’autre bajoyer viennent s’amortir mutuellement et ne produisent qu’un courant sans inconvénient suivant l’axe du sas.

Ces aqueducs ont 1 mètre de largeur, 1 mètre de pieds-droits et sont recouverts par une voûte en arc de cercle de 0 m. 10 c. de flèche. Le seuil de la vanne qui ferme la tête d’amont de chacun d’eux est à 0 m. 30 c. en contre-haut du radier de la chambre des portes, le radier est horizontal.

La planche 5 représente leurs dispositions ; ils rendent de très-bons services. Une vanne d’aqueduc a coûté environ 670 francs y compris tous ses accessoires.

Pour activer le levage des vannes, on a placé un carré sur l’axe de la roue portée par l’axe de la vis, et l’éclusier peut à volonté mettre sa clef de manœuvre sur le pignon ou sur cette roue suivant l’effort qu’il a à vaincre.

Aqueducs Les aqueducs à colonnes liquides oscillantes peuvent s’appliquer à économiser l’eau pen-

à colonnes liquides (janj; ja manœuvre des écluses, oscillantes.

Mais, indépendamment de toute épargne d’eau, ils peuvent s’appliquer à abréger les manœuvres des écluses en ouvrant les portes et en mettant en mouvement les bateaux dans le sas.

La première de ces applications a été faite à l’écluse de l’Aubois (Cher), sur le canal latéral à la Loire, sous la direction de l’inventeur, M. de Caligny. Elle n’intéresse que la navigation des canaux.

La seconde, au contraire, intéresse particulièrement la navigation sur les rivières cana-

Usées où l’eau n’a pas à être épargnée. Elle peut lui rendre des services assez importants en utilisant une force motrice qu’on a sous la main et qui n’est autre que la force vive d’une colonne d’eau en mouvement.

C’est cependant sur des canaux, aux écluses d’Herbières et d’Ath, en Belgique, que les Application

premiers essais de ces manœuvres ont eu lieu, et voici dans quelles circonstances. des ^ueducs à

r osculations

Les grands bateaux, en entrant dans l’écluse d’Herbières qui n’a que 5 mètres de largeur, aux

agissaient à la manière d’un piston et éprouvaient une grande résistance à l’avancement, par écluses en rivières, suite du trop peu de différence entre la section du sas et celle du bateau.

Pour donner une issue à l’eau refoulée devant un bateau qui entre par l’amont, M. Maus, ingénieur belge, fit ouvrir un aqueduc mettant en communication l’extrémité aval du sas avec le bief d’amont. (PI. 14.)

Cet aqueduc en plein-cintre a 2 mètres de longueur et 2 m. 22 c. de hauteur sous clé, ce qui donne une section de 4 mètres carrés ; son radier se trouve au niveau du buse d’amont

de l’écluse, et, par conséquent, la clé de la voûte se trouve un peu au dessus du niveau de

retenue du bief d’amont. 11 est fermé vers sa tête d’aval par une porte tournante dont l’axe porte un engrenage sur lequel l’éclusier peut agir.

La construction de l’aqueduc ayant rendu facile l’entrée des’ bateaux descendants qui sont . généralement chargés, on songea à l’utiliser pour remplir le sas; c’est alors que M. Maus reconnut que la colonne liquide arrivant par l’aqueduc avait la propriété non-seulement de remplir le sas, mais encore d’y relever l’eau un peu au dessus du niveau d’amont, de manière à ouvrir les portes d’amont et à pousser dans le bief supérieur les bateaux stationnant dans l’écluse.

On comprend en effet qu’une colonne liquide, qui a 4 mètres carrés de section et une longueur égale à celle du sas, doit posséder une force vive encore assez considérable au moment où l’égalité du niveau s’établit, et que cette force vive trouve son emploi en continuant à élever l’eau dans le sas, en poussant les portes et en établissant un courant circulaire qui dure un certain temps en remontant le sas.

M. Maus a donc trouvé ainsi le moyen d’utiliser un principe déjà connu et étudié par M. de Galigny depuis 1833.

Je montrerai tout à l’heure comment on peut compléter ce système d’aqueduc et en faire d’autres applications.

La manœuvre de remplissage de l’écluse d’Herbières se fait maintenant de la manière suivante. On commence l’introduction de l’eau dans le sas en ouvrant seulement les ventelles des portes d’amont. On n’ouvre l’aqueduc longitudinal que quand la différence de niveau n’est plus que de 0 m. 50 c. environ, le sas achève de se remplir rapidement, les portes s’ouvrent d’elles-mêmes et le bateau est poussé doucement dans le bief d’amont.

Si on ouvrait l’aqueduc longitudinal quand la chute est supérieure à 0 m. 50 c. on produirait dans le sas des vitesses dangereuses pour les ouvrages et pour le bateau, tandis qu’en attendant le moment que je viens d’indiquer rien ne souffre, et en outre avec la faible chute de 0 m. 50 c. l’éclusier est maître d’agir dans un sens ou dans l’autre au moyen des engrenages, sur la vanne tournante.

M* Maus m’a dit que s’il avait à refaire l’aqueduc d’Herbières, il augmenterait un peu sa

section et qu’en outre il mettrait une ventelle dans le plus grand aileron de la vanne tournaille, afin d’en être maître avec une chute quelconque.

À l’écluse d’Ath on a établi des aqueducs longitudinaux analogues ; mais toujours dans le seul but de faciliter l'introduction des bateaux chargés dont la section immergée diffère peu de celle du sas ; or, comme à Ath les bateaux chargés viennent principalement par l’aval, l’aqueduc longitudinal fait communiquer l’extrémité amont du sas avec le bief d’aval. Cet aqueduc a également été utilisé ensuite pour vider le sas et si son radier eût été assez

Disposition générale d’un

aqueduc de vidange à oscillations.

bas au dessous du niveau d’aval pour produire une section mouillée suffisante, un phénomène analogue à celui d’Herbières eut été observé, c’est-à-dire qu’à la fin de la vidange, au moment où l’eau du sas se trouve au niveau d’aval, la colonne liquide comprise dans l’aqueduc aurait encore eu une certaine quantité de force vive, susceptible de faire baisser l’eau du sas au dessous du niveau d’aval, de faire ouvrir spontanément les portes d’aval et d’établir ensuite pendant un certain temps un courant ascendant, capable de pousser les bateaux dans le sas. (Consulter pour plus de détails les Comptes-rendus de V Académie des sciences, tome LXVIil, séance du 28 janvier 1869 et le Journal des mathématiques pures et appliquées, deuxième série, tome XL année 1866, page 435.)

On voit par ce qui précède que les appareils d’Herbières et d’Ath sont incomplets puisque le premier ne peut agir que sur les portes d’amont et sur les bateaux remontant du sas vers l’amont, et puisque le second ne pourrait agir que sur les portes d’aval et sur les bateaux remontant d’aval dans le sas.

Mais il est facile de compléter ces aqueducs et de les disposer de telle sorte que leur action s’étende sur les deux portes et sur Te mouvement de tous les bateaux montants, soit qu’ils entrent dans le sas, soit qu’ils en sortent. J’ai eu occasion de soumettre à M. de Caligny, en février 1872, les dispositions complémentaires que je vais indiquer, il y a reconnu une idée nouvelle dont l’application paraît susceptible de faciliter et d’activer la navigation au passage des écluses en rivière.

Les figures 8 et 9, pl. 13 et la fig. o, p. 128, représentent la disposition générale que je propose:

Un aqueduc ABCD tracé latéralement au sas, réunit le bief d’amont au bief d’aval, il est relié au sas par deux aqueducs transversaux CF et BE, le premier a son embouchure en F à quelques décimètres en aval des portes d’amont, le second a son embouchure en E à quelques décimètres en amont des portes d’aval.

Si le sas est vide et si on veut faire monter dans le bief d’amont un bateau entré dans le sas, on fermera les branches AB et CF, l’eau s’introduira par l’aqueduc DBE, remplira le sas, produira un excédant de hauteur capable d’ouvrir les portes d’amont puis un courant ascendant qui fera sortir le bateau de l’écluse.

Au commencement de cette manœuvre, quand le sas est vide et qu’on en fait sortir les avalants on peut se servir des aqueducs pour faire entrer le bateau dans le sas par la tète d’aval : pour cela on ferme les branches BE et CF, on ouvre l’aqueduc ABCD, aussitôt que le courant dû à la chute s’y est établi, on ferme la branche CD et on ouvre simultanément la branche CF, la colonne liquide en mouvement produit une aspiration sur la branche CF et détermine dans le sas vide un courant ascendant capable d’ouvrir les portes d’aval et de faire entrer le bateau dans le sas.

Si le sas est plein et si on veut en faire descendre un bateau, on fermera les branches BE et CD, l’eau du sas s’écoulera par l’aqueduc FCBA, la force vive de cette colonne liquide produira à la fin de la vidange un niveau un peu inférieur au niveau d’aval, les portes d’aval s’ouvriront alors, et pour pousser le bateau dans le bief d’aval, il suffira de fermer l’aqueduc CF pour interrompre le courant circulaire ascendant et d’ouvrir quelques ventelles aux portes d’amont.

De même que pour faire entrer par l’amont un bateau dans le sas plein, il suffît d’ouvrir quelques ventelles des portes d’aval, de manière à établir un courant descendant dans le sas.

Enfin pour emplir le sas, ouvrir ies portes d’amont et lancer dans le bief d’amont un bateau, on fait la manœuvre décrite ci-dessus pour l’écluse d’Herbières.

Pour que ces diverses manœuvres réussissent, il faut que les aqueducs aient une section et une longueur assez considérables, afin que la masse liquide en mouvement possède au moment utile une force vive capable de produire les effets annoncés. Il faut en outre que ces aqueducs soient situés au dessous du niveau d’aval, sans quoi le mouvement circulaire ascendant ne pourrait être produit quand le sas est vide. Enfin il faut que l’ouverture d’une branche transversale FC, par exemple, puisse se faire en même temps que la fermeture de la branche longitudinale voisine CD presque instantanément.

Ces conditions de manœuvres rapides et simultanées peuvent être remplies très-simplement au moyen de ventelles placées en tête des aqueducs. On peut imaginer d’autres procédés ; ainsi j’ai dit qu’aux aqueducs d’Ath et d’Herbières, la fermeture est opérée par des vannes tournantes, mais ces aqueducs ne sont pas au dessous du niveau d’aval comme ceux que je propose ; en outre, on n’est pas maître d’une vanne tournante comme on l’est d’une ventelle à jalousies, surtout à une profondeur à laquelle l’emploi d’ailerons à surfaces variables présente des difficultés.

Le système des jalousies a d’ailleurs l’avantage de pouvoir ouvrir plus ou moins, de manière à modérer au besoin les courants, suivant les indications de l’expérience. Les vannes conjuguées peuvent être reliées entre elles de manière à se commander réciproquement, mais je ne m’arrête pas à ces détails d’exécution dont on trouve un exemple à l’écluse de l’Aubois, décrite ci-après.

Quant à la section à admettre, elle est à peu près indiquée par les expériences d’Herbières, mais je donnerai les calculs qui peuvent servir à la déterminer.

En plaçant sur chaque rive du sas un aqueduc avec embranchements, ainsi que je viens de l’expliquer, on doublera la force vive disponible ; on évitera en outre les effets fâcheux que pourraient produire dans le sas des vitesses trop grandes ; les deux jets symétriques des aqueducs viendront en effet s’amortir l’un contre l’autre et se transformeront en un courant régulier dans l’axe de l’écluse du chenal.

On étudiera dans chaque cas particulier le tracé qui conviendra le mieux pour les aqueducs. La fig. 8, pi. 13 ne représente que l’idée générale. J’ai indiqué sur la fig. 9, pl. 13 l’emplacement qui me paraît le plus économique puisqu’il utilise les maçonneries et les fondations du bajoyer.

On examinera pour chaque écluse si ce tracé contigu permet des rayons de raccordement

Calcul

de la puissance d’un aqueduc à oscillations.

Ouverture desportes d’aval et entrée d’un bateau dans le sas, par le jeu de l’aqueduc à oscillations.

d’une grandeur suffisante pour ne pas trop gêner les mouvements des colonnes liquides dans les aqueducs. Je dois rappeler à ce sujet que, suivant M. de Caligny, les coudes n'ont pas d’influence sensiblement nuisible quand leur plus petit rayon est supérieur au diamètre de la conduite. On peut d’ailleurs combattre cette influence, même pour un coude à angle droit brusque, au moyen des diaphragmes courbes concentriques expérimentés par ce même savant. (Comptes-rendus de l’Académie des Sciences , année 1855, tomeXLI, page 328.)

Je pense que l’emploi de ces aqueducs permettrait d’opérer très-rapidement le passage des grandes écluses, même quand on n’a à sa disposition aucun moyen de traction autre que la force de l’homme pour franchir le sas.

Je vais calculer l’effet utile des aqueducs à oscillations dont je viens de parler.

Plusieurs cas sont à considérer suivant qu’on veut utiliser l’aqueduc pour ouvrir les portes d’aval et faire entrer un bateau venant de l’aval ou suivant qu’on veut ouvrir les portes d’amont et faire sortir un bateau allant vers l’amont.

Je suppose d’abord que le sas est vidé au niveau du bief d’aval, mais que les portes d’aval

sont encore fermées. Il s’agit d’ouvrir ces portes et d’établir dans le sas un courant ascendant qui y amène un bateau venant de l’aval.

On ferme les branches FC, EB, et on ouvre l’aqueduc DA.

Il faut d’abord déterminer la vitesse uniforme qui c b s’établira dans cet aqueduc donnant communication

Fig. 5. à deux biefs dont les niveaux sont supposés constants

et dont les volumes sont considérés comme indéfinis.

Je désigne par :

U la vitesse uniforme dans l’aqueduc DA,

L la longueur de cet aqueduc,

D son diamètre, o) sa section,

2h la chute de l’amont à l’aval de l’écluse,

Y la perte de charge dans cet aqueduc, quand le régime permanent s'y est établi, Q le débit par seconde de cet aqueduc, m un coefficient de contraction égal à environ 0,62.

On a :

Q = moU

et

On sait d’ailleurs que Y = yLqyr • (Dupuit, Conduite des eaux , 2e édition, page 1 49.) On en déduit :

Q! = mV [2g(2h - YL-g|

COURS DE N A VI DATION INTERIEURE

d'où

gyrrîm2 w L “S XTT

d’où

Si on remplace au dénominateur les coefficients constants par leurs valeurs g = 9,81, y = 0,0025, = 3,14, m = 0,02, on a :

gyj^m2

+ 0,0 I 1 -yy-

Lorsque cette vitesse U est établie dans l’aqueduc, on ferme la tête D et on ouvre en même temps l’embranchement FC, il se produit alors un coup de bélier d’aspiration, et il s’établit un partage de vitesse entre la masse d’eau en mouvement dans l’aqueduc et la masse d’eau en repos dans le sas.

Je désigne par :

Q. la surface horizontale du sas, dont les bajoyers sont supposés verticaux,

p la profondeur d’eau dans le sas au moment ou on ouvre l’aqueduc FC, cette profondeur est déterminée par le niveau d’aval et est généralement égale au mouillage admis,

V0 la vitesse d’abaissement de la surface de l’eau dans le sas, immédiatement après le coup de bélier,

U0 la vitesse dans l’aqueduc immédiatement après le coup de bélier.

En écrivant que la quantité de mouvement est la même avant et après ce partage de vitesses, on a l’équation :

«LU = «LU„ + OpV0. *

Mais o>U0 = OV0 comme représentant le débit, l’équation précédente donne donc :

011 d.=ttt

1 +0,011 -jj-

Telle est la vitesse de l’eau dans l’aqueduc FCA immédiatement après le coup de bélier et au commencement de la nouvelle période que je vais analyser.

L’eau du sas, entraînée par l’aspiration de l’aqueduc, a baissé d’une quantité x au bout d’un

temps t (Fig. 8, pl. 14, et fîg. 6, page 130). Afin de bien déterminer les masses en mouvement,

in.

je suppose un instant que les portes d’aval sont maintenues fermées, et je vais calculer x en

fonction de U0 et des autres données du problème. Je néglige l’agitation produite par l’évacuation dans le bief d’aval supposé indéfini.

Je désigne par V et u les vitesses dans le sas et dans l’aqueduc à l’instant t /considéré. L’équation des forces vives donne :

en

eu

eu

Sas.

Bief d’aval.

JL

Eig. 6.

i.,0g00[ü(p — x)Vdv 4- wLudu = — l,000üxdx.

'Le premier terme se comprend sans explication. Quant au second il faut observer que la pression d’aval se transmet sur la section Q du sas, la différence de niveau entre l’aval et le sas est x à l’instant considéré* la pression qui agitestdonc l,000Qx et son travail l,000Qxdx, en valeur absolue, mais il doit être affecté du signe — puisque la vitesse Y va en diminuant quand x augmente, de sorte

que et -^-sont de signes contraires.

Si on remplace VdV par — udu, l’équation précédente devient :

d’où

£ü(p — x) 4- wLj udu = — 1 ,000üxdx

udu = — g

xdx

Lu