MOTEURS HYDRAULIQUES
Le jeu entre les aubes et le coursier ne peut guère être inférieur à 0*,01, et il s'élève parfois à 0“,02 et 0",03.
11 convient d'incliner la vanne, afin de rapprocher, autant que possible, son ouverture du point d’action de l'eau sur la roue ; ce qui diminue les frottements de l'eau dans le coursier, et augmente le coefficient de dépense de la vanne (147).
D’après M. Bélanger, on peut conclure qu’il convient de donner au fond du coursier, entre la vanne et la roue, une inclinaison de 1/12 à 1/15; de le faire concentrique à la roue sur une étendue au moins égale* au double de l’intervalle de deux aubes consécutives, divisée en deux * parties égales par la verticale passant par l’axe de la roue ; de prolonger ensuite le fond du coursier par un plan légèrement incliné, de 1",50 à 2 mètres de longueur, se raccordant avec le canal de fuite; ce plan étant incliné de manière qu'au point où il so raccorde avec le canal de fuite , la profondeur d’eau soit égale ou un peu supérieure au double de la levée de la vanne. On incline ensuite le canal de fuite de 1/15 sur une longueur de 10 mètres, et de plus, si les localités le permettent, on l’élargit graduellement de0",50 de chaque côté pour cette longueur de 10 mètres; il faut éviter de faire cet élargissement d’une manière brusque.
D'après M. Belanger, il y a théoriquement avantage de faire plonger lesaubes quelle que soit leur vitesse, tant que leur enfoncement dans l’eau ne dépasse pas l’épaisseur convenable 0“,15 à 0*,20 de la veine fluide à son arrivée sur la roue, et mémo plus si la vitesse est trèsgrande. La pratique a confirmé cet avantage , tant que la partie plongée des aubes ne dépasse pas les 2/3 ou les 3/4 de l’épaisseur de la lame fluide, et elle a appris, en outre, qu'il n’y avait aucun inconvénient à faire plonger les aubes de toute l’épaisseur de la lame. D'après cela, il y a donc lieu de tenir le fond du coursier au-dessous du niveau de l’eau en aval de la roue.
La hauteur des aubes varie entre 2 fois 1/2 et 3 fois la levée verticale de la vanne, et leur distance, mesurée sur la circonférence passant par leur centre, entre 1 fois et 1 fois 1/2 leur hauteur.
Le nombre des aubes doit être le nombre pair le plus rapproché de r, fois le diamètre moyen de la roue exprimé en mètres ; la difficulté de placer convenablement ce nombre d aubes, a cause de la position des bras, peut seule le faire modifier.
Le plus habilucllcmentle diamètre de ces roues varie de 3“ 'a 5°, et elles ont 6 bras.
D’après Deparcieux, une inclinaison de 20 à 22” des aubes sur le rayon, du côté qu’elles reçoivent l’eau, augmente un peu l’effet utile de la roue; cependant d’autres expériences de Bossut avaient confirmé le contraire , et dans la pratique il ne convient guère de les incliner que quand la roue est sujette a être noyée, parce qu’alors
cette disposition permet aux aubes de sortir plus facilement de l’eau.
La chute maxima convenable à ce genre de roues est 4", 30; pour des chutes plus grandes , le choc de l'eau contre la roue donne une perte de force vive considérable. , y '
Application. La dépense est 700 litres d’eau par seconde, et la chute 1",06; quel est le travail moteur que rendra la roue 1 i
Remplaçant P et A par leurs valeurs dans l’expression de Tm, on a
Tm = 0,30 X 700 X 1 ,06 = 222“, 6.
Ce qui fait -IJ- =2,97 chevaux-vapeur. . '
Ayant (134) V = y/fyh = 4-, 56,
la vitesse de la roue, au centre d’impulsion des aubes, doit être de 2-, 28.
La roue devant faire 9 tours par minute, par exemple, son rayon r, mesuré au centre d'impulsion des aubes, se déduit de l’équation
d’où
2nr x 9 ou 2 x 3,14 x r x 9 = 2“,28 x 60 ,
198. Roues à aubes courbes recevant Peau en dessous, dites roues à la Poncelet { fig. 25).
Pour que dans une roue a la Poncelet il y ait équilibre dynamique, on doit avoir
■rm
irusse (le l’ciu dépensée par seconde (20);
Titesse d'arrivée de l’eau sur la roue; vitesse de la roue;
vitesse absolue que conserve l’eau en quittant l'aube; quantité de travail produite par seconde;
force vive que possède l'eau à son arrivée sur la roue ;
- ni (Y— 2»)! perle de forco vive due à la vitessoque conserve l'eau.
T„ sera maximum quand la perte de force vive ^ m(V — 2r)* sent nulle, c’est-à-dire quand on aura V = 2«>. ce qui donne
Tm = £ mV* = PA.
( page 188.)
noitS A AUBES PLANES.
IM
Formule qui fait voir que le travail utile théorique est égal au travail dépensé , et double de celui produit par les roues à aubes planes (197;.
Les formules précédentes ne peuvent être vraies qu’autantque l’eau ne produit pas de choc contre les aubes, c'est-à-dire qu'aulantque toute l'eau arrive tangentiellement à ces aubes ; ce qui est impossible dans In pratique, à cause de l’épaisseur de la lame fluide, quelle que soit du reste la forme des aubes. 11 y a donc toujours choc, d'où il résulte une perte de force vive, qui a été négligée dans les formules. Jamais non plus l eau ne reste sans vitesse après avoir quitté la roue. On a aussi négligé les pertes d'eau , ainsi que le frottement de l'eau et celui d.‘* tourillons.
Malgré toutes ce s causes de diminution de l'effet utile, l'expérience prouve qu’avec de bonnes dispositions de roues on obtient
Tm = 0,6'iPA pour des chutes de 1",20 et au-dessous.
Tm = 0,60PA id. 1 ,30 à t-,50,
= 0,55 à 0,50PA id. t ,80 à 2 ,00.
Sauf des circonstances particulières , il convient de n’employer ces roues que pour des chutes inférieures à t“,50, et élire sont surtout avantageuses pour des chutes qui ne dépassent pas t mètre.
D'après les expériences de M. Poncelet, on doit avoir dans la pratique v = 0,55V.
La forme do l'aube peut être une courbe quelconque , pourvu qu’elle soit continue; le plus souvent c’est un arc de cercle. Dans tous les cas, elle doit être normale, ou à peu près, à la circonférence intérieure de ta roue au point où clic la rencontre , et faire avec la circonférence extérieure un angle de 25 à 30°.
La vitesse delà roue étant environ moitié de celle d’arrivée de l’eau, il suffît, pour que celle-ci ne saute pas au-dessus des aubes quand la roueesten marche, que la distance entre les circonférences intérieure et extérieure de la roue soit le t/4 de la hauteur de chute, plus l’épaisseur de la lame d’eau h son arrivée sur la roue-, mais, pour éviter que leau ne jaillisse encore dans la roue, il convient de lafaire égale au t/3 de la chute, plus l'épaisseur de la lame fluide. (Consulter la règle page 194.)
L'écartementdcs aubes à la circonférence extérieure delà roue varie de 0",25 à 0”,30. Leur plus courte distance doit être moindre que la levée minimum de la vanne. Leur nombre doit être divisible par celui des bras.
La levée verticale de la vanne varie de 0“,20 à 0",30 et on peut la porter à 0",10 dans les cas de fortes dépenses d’eau et de petites longueurs de roues.
L’écartement intérieur des couronnes doit être de 0“,0G à 0”, 10 plus grand que la largeur de l'orifice de la vanne.
Le fond du bief supérieur est à peu près horizontal ; on le raccorde avec le coursier, dont la pente varie entre 1/10 et t/! B, depuis la vanne jusqu’à son point de tangence avec la circonférence extérieure de la roue. A partir de ce point, le coursier est concentrique avec la roue jusqu’à une distance, en aval de la verticale passant par l’axe de la roue, comprise entre 1 fois et 1 fois 1/2 l'intervalle de deux aubes consécutives. Enfin, le coursier se termine par un ressaut de 0*,30 à 0“,40 de profondeur, dont le sommet doit être au niveau des eaux moyennes dans le canal de fuite. La largeur du coursier; entre la vanne et la roue', est égale à celle de l'ouverture de la vanne ; la partie qui touche la roue est élargie de manière à envelopper les couronnes en laissant un centimètre de jeu de chaque côté. Le coursier doit conserver cette largeur jusqu’à une hauteur de 0“,10 au-dessus du point le plus élevé de l’ouverture de la vanne.
L’inclinaison delà vanne varie de un à deux de base pour deux de hauteur; ce qui porte, en arrondissant les côtés verticaux du pertuis, le coefficient de la dépense à 0,74 pour la première inclinaison, et à 0,80 pour la seconde (147).
Les aubes peuvent, sans que l’effet utile soit sensiblement diminué, être noyées d’une hauteur égale à l’épaisseur de la lame fluide.
La figure 25 représente , à l’échelle de 2 centimètres pour mètre , la coupe d’une roue à la Poncelet , établie à Roinilly par M. Ferry. Cette roue est de la force de 50 chevaux; la chute est de t“^30, et la dépense de 4"'%810 par seconde. Par suite deconsidérationslocalcs,Je diamètre a été fixé à 6“, 50, la longueur à 6”, 04, et, à l'exception des tourteaux qui fixent les bras à l’arbre , qui sont en foule., on a cm devoir faire tout en bois, même les aubes.
A arbre de la roue;
B tourteaux en fonte;
C bras au nombre de 8;
D couronne en bols, de 0“. 10 d'épaisseur et 0“.66 de hauteur;
E aubes, dont lea bouta entrent dans des rainures courbes faites dans les couronnes;
F boulons «errant Ica couronne! contre Ica extrémités des aubes; a extrémités des boulons F qui relient la couronne risible sur le dessin 4 la couronne qui est cachée. Celle roue, dont la longueur totale est de C“.04 , porte cinq couronnes qui la disisent en quelque sorte en quatre roues; b ris i bois réunissant les madriers de O1*. 05 d’épaisseur composant les couronnes; V vanne; de môme que la roue, elle est divisée dans sa longueur en quatre parties qui reçoivent simultanément le même mouvement. Des cloisous formées de madriers en bois divisent également le coursier d'amont en quatre parties ; m queues des vannes; elles sont en fer, et armées i leur partie supérieure de crémaillères en fonte;
L cloison en bois formant la retenue d'eau en s'appuyant sur les poutres K et 1 ;
C,G madriers en bois consolidant le dallage formant lo sol du coursier;
H ressaut formé par une bonne pierre do taille.
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