Vï
Sans tpv ocscaf,reH entre trèsbien (bas U rcae.
Ces observations montrent le bon effet que produit cette disposition dn coursier, puisque la rooe noyée au repos de 0*,35
se trouvait ainsi tout à fait débarrassée des arrière-eaux , et fonctionnait absolument comme si la chute totale disponible avait été augmentée de 0^,35 : car l'eau qui la quittait ayant la méioe vitesse que les palettes, n'opposait aucune résistance au mouvement des roues.
Des résultats analogues, mais encore bien plus favorables h celte disposition des coursiers, ont été observés à la poudrerie de Saint*Médard, où les roues de ce genre peuvent fonctionner encore quand, avec une chute de 2"", 15, les eaux d*aval noient la roue de O^fSO et même de G^fiO.
Les expériences saivantes, dues à M. Dieu, lieutenant-colonel d'artillerie, alors inspecteur de la poudrerie du Bouchet, confirment d'ailleurs ce que nous venons de dire.
24S. Expiriencts sur les roues à palettes noyées par les eaux (Taval. — Ces expériences ont été exécutées sur l'une des roues de la poudrerie du Bouchet, qui était emboîtée dans un coursier circulaire avec ressaut, et recevait l'eau par un orifice avec charge sur le sommet. On a fait varier la hauteur dont les palettes inférieures étaient noyées, au moyen d'un petit barrage placé en aval, et l'on a déterminé pour chaque cas le maximum d*effet et son rapport au travail absolu du moteur. Les résultats de ces expériences se résument ainsi qu'il suit :
LBVËE
RAPPORT DE L'EFFET UTUiB
disponible au travail abeola du moteur |
de
quand la roue est noyée au repos.
LA VAJIMB.
o*.oo.
oTo6
n résulte donc de ces expériences» dans lesquelles la chuta disponible était mesurée au repos, que, loin de nuire k la marche de la roue, on en augmente à proportion l'efifet utile quand on noie les palettes inférieures d'une certaine quantité.
320 DES MOTEURS HYDRAULIQUES. '^ y,
Gela tient évidemment à ce que Feaa qui quitte la roaëi'^iefoiilant le remous, comme on Ta vu, la débarrasse des eaux d'aval; et que, pendant le mouvement, la roue cessant réellement d'être noyée, on utilise, en l'immergeant ainsi, une partie de la force vive que l'eau conservait en pure perte, quand la rooe n'était pas noyée.
Si Ton observe que la roue sur laquelle ces expériences ont été faites avait un coursier à ressaut, on reconnaîtra que cette disposition, dont nous avons reconnu tes inconvénients, a dû rendre les résultats obtenus moins favorables qu*ils ne Feussent été si le coursier avait été prolongé par un plan inclioé.
Il résulte de là : 1^ que dans tous les cas on devra prolonger
le coursier par un plan incliné à tô environ , et les jooes par
des plans verticaux jusqu'à quelques mètres en aval delà roue. Ces plans verticaux et les joues du coursier devront avoir une hauteur supérieure à celle des grandes eaux d'aval par lesquelles la roue peut encore marcher.
2** Que, quand on n'aura pas à craindre des crues d'aval trop considérables et trop prolongées, on pourra placer le point inférieur de la partie circulaire du coursier au-dessous du niveau moyen des eaux d'aval d'une quantité à peu près égale à la hauteur que l'eau occupe entre les palettes inférieures. Mais quand on sera exposé à de grandes et fréquentes crues, il faudra placer le bas du coursier à une hauteur qui permette à la roue de marcher noyée le plus longtemps possible, tout en ne sacrifiant que la portion indispensable de la chute disponible en tempe de basses eaux. La connaissance du régime des eaux et de la durée des crues pourra seule mettre à même de fixer celle hauteur.
246. Cas où les augets s<mt remplis au delà des - de leur cafo-
citi. — Les formules pratiques que nous avons déduites précédemment des résultats d'expériences se rapportent exclusivement au cas où le volume d'eau qui devait être admis dans chaque augct, ou entre deux palettes consécutives, n'excédait
pas les - de la capacité de cet intervalle, ce qui est la proportion convenable pour la bonne marche de ces roues. Quand, an contraire, les augets reçoivent un volume d'eau plus grand, ce
nOUES A PALETTES PLANES. . 321
qui sera très-facile à reconnaître , soit par le jaillissement de l'eau à rintérieur, soit par la règle que nous indiquerons plus loin, Teffet utile est diminué, parce qu'une partie de l'eau s'échappe soit par l'intérieur, soit par les c6tés de la roue. Dans de semblables circonstances, que l'on devra toujours éviter dans une bonne construction, le rapport de l'effet utile total à l'effet théorique n'est plas que 0,60 environ, et il va toujours en diminuant à mesure que le volume d'eau à introduire est plus grand et le jeu de la roue dans son coursier plus considérable. Alors l'habitude ou des observations, des expériences directes peuvent seules permettre d'apprécier avec quelque approximation la valeur qu'il convient d'assigner au coefGcient de correction de la formule. •
947. Volume Seau reçu dans chaque auget. » La vitesse v de la roue à sa circonférence extérieure étant connue, ainsi que le nombre et l'écartement e des palettes» on en déduira de suite
le nombre - d'augets qui passent devant Torifice en 1'^, et entre
lesquels le volume d'eau Q dépensé dans le même temps doit être partagé. En appelant q le volume admis dans chaque auget, on aura donc
848. Applications des formules pratiques précédentes. — l"" Quel est l'effet utile de la roue hydraulique de l'atelier des meules à Baccarat dans les circonstances suivantes ?
Q=0-,392,.A=1»,40, a=^bO\ Vcosa=l-,985, t)=l»,375.
La formule donne pour cette roue, qui a une vanne avec charge sur le sommet,
Pt>=r 750X0,392 [l°,40 + ^^">^^Vir'^'^^^ l",375] = 437fc".
L'expérience faite avec le frein dans les mêmes conditions a donné le même résultat.
322 DES MOTEURS BTARAUUQU£S«
2» Quel est Teffet utile de la rone k aubes planes de l'atelier de la taillerie à Baccarat dans les circonstances suLvant^ 2
cfaote totale=2*,056,
4=l'»,835, VcoSA=:l»,0a3, l)=0^,728.
La rornmle donne
Pt?= ryz x^%49S [i-;9B5+ ^^"^^q^^^"'^^^^ ^>
L'expérience an frein a donné 74S*". ^
249. Application de ceè rôties aux petites chutes. -— L'on emploie quelquefois des roues de ce genre pour de petites chutes et sur des cours d'eau dont le Biseau est sujet à Tarier à l'amont et à l'affai, oe qui les expose k être noyées. Dans ce cas, il convient de ne pas adopter des épaisseurs de lame d'eau trop fortes, et de se ménager le moyen de prendre l'eau à des niveaux assez variaMes. La rooe doit alors avoir des aubes d*une hauteur asses grande «dans le sensila rayon, afin d'éviter qu'en lemps décrues les eaux d'aval n'y pénètrent par les côtés.
n convient que la vitesse de la circonférence soit assez faible, de G^^SO environ par seconde, pour diminuer la perte de force vive produite à l'introduction, et qui dans ce cas , vu la petitesse de la chute totale, serait une fraction notable du travail absolu du moteur. La lenteur du mouvement exige que la roue soit aussi parfoitement équilibrée que possible autour de son axe, ce qui conduit k adopter un aÂre et des bras en métal.
Les roues de ce genre peuvent £tre employées avec avai^ge pour utiliser des cours d'eau de peu d'importance et particulièrement pour élever Peau destinée à des irrigations; nais torsqu'il s'agit d'employer un volume d'eau considérable, l'on est conduit à des largeurs de roue et de coursier qui occasionnent de grandes dépenses.
280. Roues à aubes planes de M. Sagebienl — - Cet ingénieur a fait construire on asses grand nombre de roues à aubes planes emboîtées dans des coursiers circulaires notablemeitt
ROUIS A AOBU PUNE 3S3
tes des prôoâd«Dtei qui sont pliu spëcialepiint de&tinées à utilisa de petites cluitos et de grands volume* d'eau sur des cours d'ewi siiyeti à des crues.
H.Gh. Leblanc, ingénieur des ponts et chaussées, dans un mémoire ' sur ce récepteur hydraulique qu'il appelle roue vanne, parce qu'il règle de lui-même la dépense d'eau qu'il Tait, en donne la description suivante :
La roue vanne est une roue de cAté & aul)es planes emboîtées dans un coursier cylindrique.
Les aubes sont extrêmement hautes et noyées d'une hauteur considérable dans les eaux d'aval.
La vitesse à la circonférence est à peine égale à la moitié de celle qu'on donne aux plus lentes roues de cdté.
La roue vanne prend donc f eau sur une très-grande hauteur avec une vitesse très-faible.
L'eau en pénétrant dans les intervalles des aubes conserve sensiblement le niveau du bief d'amont; cependant à l'instant ofa la communication d'un intervalle compris entre deux aubes VA se fermer, parce que l'aube suivante est sur le point d'atteindre l'arâte supérieure du coursier cytindrique, il se produit une Eùbic dénivellation.
* àmnln im F^iUi tl eitûHmttt, tr tMa, IV volviiu.
Une fois qu'une aube est engagée dans les intervalles fermés, c'est-à-dire entre le seuil du vannage ou le sommet de la vanne et le bas du coursier, l'eau se comporte comme dans les intervalles inférieurs d'une roue ordinaire de côté.
n y a deux vannes motrices : Tune placée en amont de la roue et verticale qui doit être entièrement levée quand la roue marche et qui n'exerce plus aucune influence ; l'autre vanne est cylindrique et disposée de manière à permettre de diminuer dans une certaine mesure la section de prise d'eau.
L'on voit par cette description que ces roues diffèrent des roues de côté ordinaires par l'abaissement habituellement trèsconsidérable de leur vanne et par la profondeur à laquelle leurs aubes sont noyées.
La conséquence nécessaire de ces deux dispositions, c'est qu'elles doivent marcher très-lentement pour rendre aussi faibles que possible les pertes de force vive de l'eau à l'entrée et à la sortie et pour atténuer la résistance des eaux d'aval au mouvement des palettes.
Quand cette condition est satisfaite, le terme Mu* relatif à la perte de force vive à l'entrée de l'eau sur la joue et le terme Mto* relatif à la perte de force vive à la sortie deviennent très-petits, ainsi que le terme MY% qui exprime la force vive possédée par l'eau affluente. Il en résulte que la relation générale du travail moteur et de l'effet utile se réduit à
P«=MpA=1000PA,
c'est-à-dire que l'effet théorique serait égal au travail absolu du moteur.
L'abaissement très-grand de la vanne permettant à l'eau de s'écouler en tranches très-épaisses et de s'introduire à la fois entre plusieurs des aubes, qui à cet effet doivent être irès-rapprochées et très-multipliées, il en résulte qu'avec des largeurs modérées ces roues peuvent, même sous de petites chutes, dépenser des volumes d'eau considérables, ce qui, dans bien des cas, leur donne un avantage notable sur les roues de côté ordinaires.
Le rapprochement des aubes a aussi pour effet de diminuer la déniveUation qui s'établit de l'une à l'autre et qui détermine la vitesse avec laquelle l'eau peut s'échapper par le jeu do
coursier que Toq a soin d'ailleurs de rédaire à quelques millimètres.
Afin de restreindre le plus possible la dénivellation de l'eau dans les aubes de la roue ou la différence de hauteur du ni- Teaa dans le canal d'arrivée et du niveau que Feau prend dans les intervalles des aubes dont l'ouverture extérieure est en cornmumcation avec ce canal, la vitesse de la roue doit être trèsfaible et fort peu différente de celle dç l'eau affluente.
Pour faciliter aussi l'introduction dg l'eau, M. Sagebien a cm devoir diriger les aubes planes de sa roue de ma« nière qu'elles atteignent la surface du niveau d'amont sous un angle de 45^ Mais la grandeur qu'il est conduit à donner au rayon de la roue suffirait pour permettre l'introduction d'un volume au moins égal sur des aubes dirigées dans le sens du rayon, ce qui rendrait plus facile le dégagement des eaux d'aval.
La double condition d'une marche très-lente et d'un grand rayon avec une dépense d'eau considérable a pour conséquence que les efforts exercés à la circonférence de la roue et transmis parles premiers engrenages et arbres moteurs deviennent souvent énormes, et conduisent à des dimensions ainsi qu'à des IK>ids élevés. Pour que le mouvement très-lent de ces roues soit régulier et qu'elles ne cessent pas d'être à peu près en équilibre autour de leur axe, il est indispensable qu'elles soient construites presque entièrement en métal.
Malgré toutes ces sujétions, les roues à aubes planes de ce système spécialement appliquées au débit de volumes d'eau considérables et à de petites chutes, conune il s'en rencontre souvent dans les vallées à pente douce, peuvent être d'un fort bon emploi, et les expériences connues jusqu'à ce jour justifient cette opinion. Mais lorsque les chutes atteignent 1"',50 et plus, et qu'elles ne sont pas réduites par les grandes eaux au-dessous du tiers de leur valeur normale, je doute que ces roues soient préférables aux roues de côté pour les dépenses d'eau modérées et aux turbines pour les grandes dépenses.
L'on verra en effet plus loin que la turbine de Mûlbach établie par M. Fourneyron avec une chute de 3",18 a donné un rendement de 0,75 du travail absolu du moteur en dépensant 2""%555 d'eau en 1' et en marchant à une vitesse de 77,25 tours en 1'^ quoiqu'elle fût noyée de 0",75.
396 DES MOtfiUftS ËT9RAULIQUES.
Sttl. RUûlMt éFewpirmcêéé -^ Les okefrv«tit)fi« les plu» e(m« plètes que l'on possède encore sur ce genre de rones à tubes pUmes 8061 ^ftppûrtftës et dfMtttdes dams le lâèikioire de M. Gh. Lèblai^c Èùt ttiUi rotiéélâi&lie à Yvfé^rSrdqnê près do Hfttis.
Geltd to\\4 âë à*»|00 de diamètre et de s%00 de lito*g^ w, fom« tioflne âoiis titie cbme d^tm mètf 0 qui dans ks expèriéficBs s'est trouvée rédilîtè à0»',6d. Elle est desf inè« à fiiire un toor MdesB à deux tours en i', oe qai correspond à detf i>itesses dd é^,6S à i)"*i84 en i« à la oirconfiirenc^.
Elle devait transmettre avec la chute d^uti mètre xsa effet ocîle dé eo dyèvaniE ou de 4500^» en \\ eé qui à la TitesSe àû 0*,^> en 1^ cdrrespoûdr*it à ^effort énorme de tl44^ ekertés à Textrédiilé d'un rayon de 4«,00.
Le jaugeage du rolume d'eatt dépensé par ces roues {Nréseiile des difficultés et quelque incertitude. Cependant on parvient à des résultats d'une exactitude suffisante pour la pratique en observant la hauteur à laquelle le liquidé s'élève dans PintervaUé de deut aubes cônséctatlves lorsque Tune d'elles atteint le sommet de la vahué efareulaire et que la suivante eii est encore distante de leur intervalle à la drconférence. Cette observation fi^est pas très*-dif&cite ft foire avec asseas d'exactitude, par siBte de la lenteur de marche de la roue et en mesurant dire<^tenie»t la section correspondante de l'intervalle des deux aubes. Ton eu déduit facilement le volume d'eau admis par tour et par se« conde.
Telle est la marche qui a été suivie par M. Gh* Leblanc dttis les expériences dont leë résultats so»l résumés dans le tableaa suivant où, sous la dénomination de travail total utilisé par k roue, l'on a compris le travail utile disponible transmis i l'arbre de couche sur lequel le fi-ein était monté et le travail résistaht dévdoppé par le iSrottement estimé par le calcul.
2S2. EXPÉRIENCBS SOk LA ROUE A AUBES FLAKES DÏVBA-LÉVÂaUS ÂTABLIE
£AB M. SAŒBIEIC
Tolame 4'eao
dépensé eni".
NombM
de toQK
de
la rose
en 1'.
deU efrconf** delftrooe
eni".
absolu dépensé
par le DCfteor.
ch.
Tratittl dispoo.
aesaré
le min.
