PLAN INCLINÉ DE GEORGETOWN
(Planches IV et V.)
Ce plan incliné, d'une construction récente, n'a, que nous sachions, été décrit dans aucune publication française. C'est la plus importante application pratique des conceptions de Montet et de de Solages. On y trouve d'ailleurs des dispositions d'ensemble et des détails qu'il peut être fort intéressant de connaître. Nous donnerons donc quelque étendue à la description de ce remarquable travail.
Le canal de Chesapeake et Ohio est réuni au Potomac, non loin de Washington^ au moyen de deux écluses à sas« Pour parer à l'insuffisance de ces écluses, une société se constitua en 1875, sous la direction de M. H. Dodge, dans le but de créer, en amont de Washington, à Georgetown, une nouvelle descente en rivière.
Après diverses études, l'ingénieur de la société. M, Hutton 9 proposa et fit adopter l'idée d'opérer cette jonction au moyen d'un sas, roulant sur un plan incliné. Tel est le dispositif qui a été mis à exécution.
Dispositions générales. — La chute à racheter varie suivant la hauteur des eaux de la rivière; elle est :
Ea eaux moyennes, de 1 i"*,6o
En hautes eaux, de 10 69
En basses eaux, de 11 90 ^^^
<*^ Zeitsehrifi Jur Bauwesen, 1879, p. 5o. — American Eng. at the Expos, 0/1878, p. 96.
^'J Nous empruntons ces chiffres au journal allemand; ceux insërës dans la notice sur l'Exposition en diffèrent l^èrement.
Les dimensions des bateaux qui fréquentent le canal sont les suivantes :
Longueur 27"*,4o
Largeur 4 89
Tirant d*eau à charge 1 Sa
Chargement : 110 à ii5 tonnes.
Le sas mobile roule sur une voie de fer inclinée au ^i ; deux wagons-contrepoids roulent sur deux voies en pente, installées de part et d autre de la voie principale; deux câbles en 61s de fer s'amarrent au chariot du sas roulant. Après s'être enroulé sur un jeu de poulies horizontales , disposées au haut du plan, chaque câble vient se moufler sur une poulie fixée au wagon-contrepoids, et s'amarrer à un point fixe du bajoyer d'amont. De celte façonna course des contrepoids n'est que la moitié de la course du sas roulant.
Les poulies horizontales fixes sont réunies par groupes, et entourées, deux à deux, par plusieurs circonvolutions du câble, de manière à en déterminer l'entraînement par adhérence; elles sont actionnées par une turbine, qu'alimentent les eaux du bief amont. Le sas mobile est muni de portes h ses deux extrémités. Vers le haut, il se réunit, à joint étanche, avec la tête du bief amont, au moyen d'un système hydraulique, qui le presse contre l'encadrement de cette tête; vers le bas, il s'immerge dans un bassin, qui se raccorde à niveau avec le Potomac.
Sas mobile. — Le sas est en tôle rivée et fers spéciaux; ses dimensions sont :
Longueur 34",i 2
Largeur 5 10
Hauteur q 89
Il est muni intérieurement et sur les côtés de ceintures en madriers, pour atténuer les effets du choc des bateaux.
Les bords du caisson portent une passerelle avec gardecorps. Les deux portes qui le terminent sont à rabattement, et se couchent en dedans, dans des enclaves ménagées dans le radier.
Chaque porte est constituée par un bordage en tôle, consolidé par une carcasse en bois et fer. Cette carcasse se compose : d'un poteau-tourillon horizontal en bois, placé au niveau du radier et tournant sur des fusées en fer, d'une pièce de bois parallèle, encadrant le bord opposé de la porte et enchâssée entre deux fers en U, et de quatre montants en fer à double T. Le poteau-tourillon tourne au contact d'une fourrure en bois, et les montants extrêmes viennent battre, quand la porte se ferme, contre des portées en fer ajustées.
Les portes du sas sont percées, dans le haut, d'ouvertures fermées par des ventelles, qui tournent autour de leur arête inférieure; la porte d'amont comporte une seule ouverture , et celle d'aval trois ouvertures pareilles.
Comme les portes, les bords des ventelles, en se fermant, viennent battre sur un cadre en fer ajusté.
La manœuvre des portes et des ventelles se fait au moyen de petits treuils à main , agissant sur des cordes passant sur des poulies de renvoi convenablement disposées. Les treuils pour la manœuvre des portes sont fixés au caisson; ceux pour la manœuvre des ventelles sont montés sur les portes, et actionnés par une clef amovible, qu'on retire au moment de l'abattage.
Dans le bas du plan incliné, le sas et le chariot qui le porte s'immergent dans une fosse, qui communique libre-
ment avec la rivière par une tête en maçonnerie « dans laquelle sont ménagées des rainures pour poutrellae.
Rouoft at chariots du «as mobile» — ^ La sas repose sur trois trucs, qui portent chacun sur douze roues à boudin; ces roues circulent sur quatre 61es de rails parallèles. Les roues du truc amont ont 761 millimètres de diamètre, celles des deux autres trucs 83 ti millimètres; les bandages ont i 1 millimètres de portée cylindrique. Les rpues «ont ^n fonte^ et montées par paires sur un mèm^ essieu, à la presse hydraulique, comme les roues d^s chemins de fer.
Les trucs sont en bois, afin d atténuer la transmission des chocs au sas eu fer; le truc amont porta directement les poutrelles du caisson; les deux autres trucs reçoivent une charpente surélevée, qui maintient le sas horizontal, malgré l'inclinaison de la voie.
C est sur le truc du milieu que viennent agir les câbles de traction, et qu'est adapté 1 appareil de sûreté. Las extrémités des deux câbles sont réunies par un bout de chaîne, lequel passe sur deux petites poulies horùsontales fixées au truc, de telle sorte que les tensions des deux brins du câble soient toujours égales.
L'appareil de sûreté consiste en six linguets^ qui sont suspendus au-dessus dune double crémaillère, disposée entre les deux rails intérieurs. C'est la tension même des câbleis de traction qui maintient ces linguets soulevés^ Â 4;et e£kt, deux câbles légers sont frappés, à une petite distance en avant du truc, sur les deux brins du câble principal. La teth sion de ces câbles secondaires soulève un contrepoids, qui commande les linguets. Si le câble principal vient à se rompre, les. câbles secondaires se détendent, le contrepoids
tombe, les lînguets s abattent, mordent dans les dents de ]a crémaillère, et empêchent le chariot de se précipiter sur la pente.
Ce système parsdt d'une efficacité fort problématique; d'ailleurs, si les cordes secondaires viennent accidentellement à se détendre, les linguets peuvent mordre sur la crémaillère, et entraver la descente de lappareiL
Jonotion avec la t6ta du bief. — La tête du bief amont se termine par un cadre en bois, garni d'un bour* relet en caoutchouc, contre lequel vient s appuyer une fourrure, également en bois, fixée à la tête du caisson; ane presse hydraulique complète la pression, et assure Tétanchéité du joint
En arrière du cadre en bois, le sas est fermé par une porte à rabattement, construite dans le système bi^n connu sous le nom de iumble gate^ et qui est aujourd'hui fort en usage aux Etats-Unis (*^. Cette porte est munie de vénielles â jalousie, matueuvrées à la main« Ces ventelles servent à établir le niveau entre le bief et le sas. Au moment du départ du caisson, les portes du bief et du sas étant fermées, il reste entre elles un petit prisme d'eau , que l'on évacue au moyen d'un tuyau spécial, fermé par un clapet manosuvjré à la main.
Wagons-ocmtrepoids. — Chacun des deux «ontr^ poids est constitoé par deux wagons à seize roues, attelés à la suite l'un de l'autre, roulant sur quatre files de rails et chargés de pierres.
Malézienx. Traoaux pnUics des Etatê-ilnis, p. <^&o et pi. XLVf.
àS
Le système des châssis et des essieux est organisé d'une manière analogue à celui des trucs du sas mobile. La poulie sur laquelle vient se moufler le câble est en fonte, à gorge, et a 2°',89 de diamètre.
L'arrêt, en cas de rupture des câbles, est obtenu, non plus au moyen d'unencliquetage, mais par des freins à frottement, qui sont pressés sur le bandage des roues par la chute d'un contrepoids. Celui-ci est tenu suspendu au moyen d'un câble secondaire, qui se moufle sur une petite poulie spéciale fixée au chariot, en arrière de la grande poulie, et est tendu parallèlement au câble principal, auquel il se rattache par ses deux extrémités.
Câbles. — Les câbles sont en fil de fer; ils ont UU millimètres de diamètre et sont éprouvés à une charge de 78 tonnes.
On peut suivre sur les figures le trajet qu'ils parcourent. Chaque câble vient s'attacher au bout de chaîne, qui court sur les poulies placées sous le truc milieu du sas mobile; de là, il s'élève le long du plan incliné; arrivé au sommet, il s'enroule trois fois autour de deux grandes poulies horizontales, dont l'une, la plus voisine de l'axe longitudinal de l'appareil, est actionnée par la turbine motrice; puis le câble redescend le long de la voie du wagon-contrepoids, embrasse la poulie de moufiage fixée à ce chariot , et remonte une seconde fois, pour s'attacher aux amarres en fer, scellées aux maçonneries de la tête du bief« Dans son trajet le long des voies, le câble est soutenu par des galets.
Voies. — La voie principale, inclinée au 7^, a une longueur de 1 82^,80; les deux voies latérales pour les
wagons-contrepoids ont chacune une longueur de 91^,60. La pente de ces voies latérales est plus forte que celle de la voie principale, elle est de 77-9 toutefois, vers le haut, afin de compenser la perte de poids résultant de rimmersion du caisson dans le bief inférieur, elle est réduite à ^r ^^^ ^i^^.^li de longueur.
Chaque voie se compose de quatre files de rails en fonte, dont les profils sont indiqués sur les figures.
Le profil des rails intérieurs de la voie principale comporte une crémaillère latérale, dans laquelle font prise les linguets de sûreté; les autres rails sont à double T.
Chaque file de rails est fixée sur une longrine, boulonnée à une fondation en maçonnerie; ces longrines sont entretoisées par des traverses boulonnées.
La distance de deux files de rails voisines est de i'",43.
La distance de Taxe de la voie principale à chacun des axes des voies des contrepoids est de 6"*,78.
La largeur totale entre les rails extérieurs des deux voies des contrepoids est ainsi de ly'^jSS.
On a récemment remplacé la plus grande partie des rails en fonte par des rails en acier, dont le profil se rapproche de celui des rails dits à pont.
Mécanisme. — Le moteur est une turbine à axe vertical, alimentée par l'eau du bief supérieur, au moyen d'une conduite en fonte. Il mène, par l'intermédiaire d'engrenages et d'un embrayage pour renversement de marche, les deux grandes poulies horizontales disposées en haut du plan. Ces poulies sont à quatre gorges; elles sont en fonte, et leur diamètre est de 2^,89, comme celui des poulies des wagonscontrepoids. Vis-à-vis chacune d'elles, est une poulie de
Élévateurs. U
même dimension; le câble de traction fait deux circonvolutions et demie autour du système des deux poulies correspondantes; puis ses deux extrémités redescendent le long du plan incliné, d'une part, dans la direction du sas mobile, d'autre part, dans la direction d'un des wagons-contrepoids.
La turbine met en mouvement, par engrenages, une petite pompe foulante, laquelle envoie Teau à un accumulateur, sous une pression de 1 1 kilogrammes par centimètre carré. L'eau ainsi comprimée agit sur un pistou de presse, dont la tête porte une poulie monflée; le câble qui s'enroule sur cette poulie entraine un arbre, qui peut s'embrayer avec l'arbre moteur des grandes poulies hori** zontales. Quand le caisson arrive en haut du plan, près de la fin de sa course, la presse hydraulique est mise en action, et applique la fourrure, qui garnit la tête du sas, contre le boudin en caoutchouc fixé sur le cadre du bief d'amont.
Manoenvros. — Le poids du sas plein d'eau, y
compris les trucs, est de 390^^,0
Celui du sas, rempli seulement jusqu'au
seuil des ventelles des portes, est de. . . 977 5
Celui de chaque wagon contrepoids est de. . 980 s
Le trafic se fait presque en entier à la descente; les bateaux avalants sont en général chargés; le sas, en remontant, ne transporte guère que des bateaux vides; dans ce cas, les ventelles de la porte d'aval restent ouvertes. On a soin d'ailleurs que le sas ne soit jamais entièrement plein, de telle sorte qu'au moment où il est mis en relation avec l'un ou l'autre des deux biefs, l'eau qu'il contient soit plus
basse que celle du bief, ce qui facilite beaucoup louverture des portes.
Un seul homme suffit à la manœuvre de tout l'appareil; il a sous la main des leviers commandant les diverses parties du mécanisme, savoir :
Ventellede commande de la turbine; Changement de marche du mécanisme; Distribution de la presse hydraulique; Embrayage de la transmission de cette presse; Clapet de vidange de l'espace compris entre la porte du bief et celle du sas.
Une opération complète dure environ huit minutes.
Observations diverses. — Les travaux ont été exécutés par la Compagnie des docks et écluses du Potomac; l'ouvrage d'entrée en rivière a été fondé par les procédés de M. Beai^demoulin; la partie métallique a été construite par les ateliers de Vulcain, à Baltimore.
Mentionnons deux accidents qui se sont produits sur ce plan incliné.
Le premier a eu lieu .en. novembre 1876 , avant la mise en fonction de l'appareil ; on expérimentait le lestage des contrepoids, et le sas, presque vide, était immergé dans le bief d'aval; tout d'un coup le système se mit en mouvement; les contrepoids descendirent sûr leurs voies, et le sas mobile, remontant rapidement, vint heurter violemment la tête du bief amont.
Quelques jours plus tard, après une visite minutieuse, eut lieu la mise en exploitation.
Le 3o mai de Tannée suivante, le sas mobile descendait en portant un bateau, lorsque Tun des câbles rompit ses amarres dans la tète du bief amont, à o'^fdo en arrière du parement. La poulie, puis le câble se brisèrent sous le choc; le sas et les contrepoids redescendirent rapidement la pente; les linguels d'arrêt arrachèrent les dents de la crémaillère; le chariot du sas dérailla et fut précipité dans Teau du bief inférieur, dans lequel il s'immergea, sans que ni le bateau ni les hommes qui le montaient eussent à souffrir de dommages sérieux. Quant aux wagons-K^ontrepoids, leur freiu ne put arrêter leur descente, et ils furent en parlie démolis.
État actuel du plan de Oeorgeto^vn. — Voici quelques renseignements reçus récemment et qui donnent des indications intéressantes sur Tétat actuel du plan incliné de Georgetown (^'. Cet appareil avait été projeté dans le but de transporter des bateaux à flot , et c'est dans ces conditions qu'il a fonctionné pendant près d'une année. A cette époque, il était question d'allonger de â'^jSo à 3 mètres les écluses du canal; on donna donc au caisson des dimensions suffisantes pour recevoir les plus grands bateaux. Mais ce projet ayant été abandonné, la longueur additionnelle donnée au sas roulant est devenue sans objet, et très fâcheuse au point de vue du poids mort à mettre en mouvement.
Ce poids est très considérable; il est réparti sur un nombre
^'^ Ces renseignements sont dus à Tobligeance de M. Hutton, qoi a construit le plan de Georgetown. La lettre qu'il nous envoie (5 octobre i88o) renferme des détails du plus grand inlërêt; nous en donnons ci-après des extraits presque textuels.
de roués qui semble trop faible; la charge sur chaque roue est excessive, et a produit en peu de temps la dislocation de la voie en rails de fonte primitivement posée. Des rails en acier, de 5o millimètres de largeur au sommet, qu on leur a substitués, se comportent assez bien; mais quelques-uns se sont écrasés sous le poids du caisson plein d'eau. En outre, les frottements dans le mécanisme ont de beaucoup dépassé les prévisions.
Pour obvier à toutes ces difficultés, on a pris le parti de faire descendre les bateaux chargés à sec; ils reposent sur le plancher du caisson; comme le fond de ces bateaux est plat, et porte bien également par toute leur surface, ils ne semblent pas souffrir de cet échouage.
Ainsi donc, lorsqu'un bateau avalant est entré dans le sas, on ferme la porte, et on fait écouler leau contenue dans le caisson.
' Pour les bateaux montants, qui sont toujours lèges, on maintient dans le sas une hauteur d'eau de 0*^,76 , suffisante pour faire équilibre aux contrepoids.
Les contrepoids sont répartis sur trois trucs, au lieu de quatre qui étaient primitivement en usage. L'adhérence des câbles sur les poulies à gorges est largement suffisante pour déterminer le mouvement dans un sens ou dans iVutre , excepté dans les cas, fort rares, où les eaux d'aval sont très hautes, et où le sas s'immerge dans le bas du plan avant que les contrepoids aient atteint la pente plus douce qui existe vers le haut de la voie qu'ils parcourent.
Peut-être se produit-il un léger glissement du câble sur les gorges des poulies, dû à quelque inégalité dans les diamètres; mais, en tout cas, c'est fort peu de chose. On pour-
rait sans doute substituer avec avantage aux poulies à gorges des poulies du système Fowler f *'.
Les longrînes sur lesquelles reposent les voies commencent à s'altérer; elles sont peut-être un peu faibles, eu égard aux efforts qu'elles ont à porter. Les fusées des roues supportent des charges énormes, dépassant 20 kilogrammes par centimètre carré (la charge étant supposée répartie sur la section diamétrale); néanmoins tous les mouvements sont fort doux et réguliers. Le graissage se fait à Thuile, comme dans le matériel des chemins de fer, au moyen de mèches de coton contenues dans des boîtes étanches; il est toutefois difficile d'empêcher l'eau d'y pénétrer quand le sas vient à s'immerger. Les surfaces de frottement restent constamment polies et douces au toucher.
On a vu plus haut que le serrage du sas contre la tête du bief amont était obtenu au moyen d'une presse hydraulique actionnée par un accumulateur. Ce dispositif, emprunté au plan incliné du canal Monkland, a été abandonné. L'expé^rience a montré que l'action de la turbine motrice suffisait pour obtenir un joint étanche, et que le mécanicien est assez maître de tous les mouvements pour que le contact du sas et de la tète du bief puisse être obtenu sans choc, et avec toute sécurité.
Le débouché de l'ouvrage du côté du canal est trop étroit, ce qui fait perdre du temps à l'entrée et à la sortie. Néan-
^^) Les poulies Fowler ont pour objet d'actionner les câbles en fil de fer, sur lesquels sont attelées les charmes pour le labourage à la vapeur; la jante est constituée par une gorge, formée d'articles ou mâchoires qui se resserrent par la pression du câble an fond de la gorge, pincent ce câble et en déterminent Tentralnement. Cette poulie a reçu des applications nombreuses dans le touage mécanique.
iiioios les opérations se font avec une rapidité suffisante. On passe sans difficulté plus de quarante bateaux en dix ou onze heures; on pourrait, moyennant quelques améliorations de détail, dépasser notablement ce chiffre.
Voici, comme exemple du temps employé à la manœuvre, le détail d'une opération faite le 5 octobre 1880 :
A rapproche d'un bateau traîné par un remorqueur sur le Potomac, on fit descendre le caisson, alorsr placé en haut du plan.
Temps pour la descente du sas dans le bief inférieur 3 minutes.
Entrée et amarrage du bateau dans le sas ... . 5 j
Ascension sur le plateau incliné. 3
Remplissage du caisson \ . . à
Sortie du bateau 1
Total 16 |
Toutes ces opérations ont été faites à loisir et sans se presser, aucun autre bateau ne demandant alors le passage.
