LE LABORATOIRE HYDRO-DYNAMIQUE MARIN DE BIARRITZ EN 1934.
A partir de 1929, l'ingénieur Paul Grasset essaya d'exploiter l'énergie des vagues à Biarritz pour produire de l'électricité à moindre coût.
LABORATOIRE HYDRO-DYNAMIQUE MARIN DE BIARRITZ PAYS BASQUE D'ANTAN
Voici ce que rapporta à ce sujet Paul Grasset dans le bulletin de la Société des sciences, arts &
lettres de Bayonne, le 1er juillet 1934 :
"VIII Fonctionnement du Bélier-Siphon Maritime à Chambre Barométrique.
PLAN D'ENSEMBLE D'UN BELIER-SIPHON A CHAMBRE BAROMETRIQUE
... Comme le montre le dessin schématique du Bélier-Siphon Maritime à chambre barométrique que nous vous présentons, on pourrait établir derrière les digues des avants-ports tels que ceux de Boulogne, du Havre, de La Pallice, de Casablanca, et... des terre-pleins intérieurs à la digue où pourraient être construits des Usines de captation de l'énergie de la Houle. L'impulsion serait prise directement du large et l'échappement se ferait à l'intérieur des digues.
On utiliserait ainsi les infrastructures existantes, et l'énergie ainsi produite trouverait déjà dans le port lui-même un important débouché pour sa propre exploitation et pour les besoins industriels locaux.
L'économie résultant de l'utilisation des infrastructures existantes ne réside pas seulement dans le fait de l'emploi d'une assiste solide des constructions qui se trouvent déjà établies, mais elle consiste surtout dans le fait qu'en prenant l'énergie de la Mer le plus en avant possible vers le large, là où elle ne s'est pas encore en partie dissipée contre les obstacles des fonds rocheux qui constituent certaines côtes, et où la houle possède le maximum de sa puissance, une même dimension d'une Unité d'installation fournira une plus grande quantité d'énergie qu'une autre semblable, établie dans un endroit moins favorable à ce point de vue. Le nombre d'unités d'installations devant fournir une puissance donnée, sera, par conséquent moindre dans un cas que dans l'autre.
Nous parlons, ici, d'Unités d'Installations, c'est qu'ici, en effet, le problème de l'aménagement d'une grande Centrale d'énergie marine produite par le système que nous préconisons, ne peut pas être traité par une augmentation de la dimension du type général de l'installation, formée d'une seule unité, mais de grandeur variable, comme les installations des Marées-Motrices, par exemple.
USINE MAREE MOTRICE LA RANCE 35 DINARD
L'emploi du procédé d'utilisation des forces de la houle par Béliers Marins, implique une dimension optima du type qui sera adopté dans la pratique industrielle, et que l'expérience déterminera. Il s'établira donc une sorte de standardisation analogue à celle qui s'emploie dans les voitures automobiles, les bicyclettes, etc... comme aussi cela se pratique dans les grandes centrales thermiques où la puissance globale de l'Usine est fournie par des batteries de chaudières, accolées en nombre variable.
Ce fractionnement de la puissance demandée en unités standardisées offre les avantages économiques suivants : 1° Il rend possible une construction en série, par conséquent à bon marché, des appareils principaux ; 2° Il permet l'extension indéfinie de l'Usine quand les débouchés viennent à augmenter, par l'addition successive d'éléments nouveaux, sans être obligé de construire en plus grand, que les besoins du moment, en vue de l'avenir ; 3° Les perfectionnements ultérieurs du type-unité de puissance peuvent toujours être adoptés sans se trouver dans l'obligation de faire des changements, souvent impossibles à réaliser, dans de grandes installations de type unique.
IX. La Station Hydro-Dynamique de Biarritz. La nécessité du Laboratoire Hydro-Dynamique Marin, pour réaliser la Mesure Expérimentale des Forces de la Mer.
PLAN D'ENSEMBLE D'UN BELIER-SIPHON A CHAMBRE BAROMETRIQUE
COUPE PAR L'AXE DE LA CONDUITE D'ADDUCTION D'UN BELIER-SIPHON A CHAMBRE BAROMETRIQUE
Les problèmes industriels, de la nature de ceux qui vont être traités à la Station d'Essais de Biarritz, ne peuvent être résolus qu'à la condition que l'Energie dont on peut disposer, et les moyens mécaniques employés à l'utiliser, soient bien déterminés.
C'est ainsi que la nécessité d'établir avant tout un laboratoire hydro-dynamique marin s'est imposée à l'esprit des constructeurs. Son but essentiel consiste à dégager l'inconnue du problème : la mesure expérimentale exacte de la puissance mise en jeu par les mouvements de la mer.
Equipé d'une série d'appareils enregistreurs, fournissant constamment la courbe des variations de valeur des phénomènes qui se produiront dans le fonctionnement des différentes parties de l'ensemble du dispositif, pressions, vitesses, dépressions, fluctuations des niveaux des masses d'eau en mouvement, etc... ils donneront à chaque instant, et pour toutes les circonstances qui se produiront, la physionomie à la fois qualitative et quantitative de ces phénomènes, ce qui permettra d'en déduire les éléments d'une dynamique appliquée des mouvements de la mer.
L'intérêt des recherches qui seront poursuivies au Laboratoire Hydro-Dynamique Marin, ne se bornera pas à la détermination des puissances disponibles des mouvements de la Mer pour le calcul des dimensions des divers éléments des machines destinées à les utiliser, les indications qu'il fournira seront également applicables aux calculs de la résistance à donner aux Constructions à la mer pour éviter, dans la mesure du possible, les destructions de ces ouvrages, que l'on constate trop souvent pendant les fortes tempêtes.
LE LABORATOIRE HYDRO-DYNAMIQUE MARIN AU PHARE DE BIARRITZ
Les calculs classiques que l'on emploie pour déterminer la puissance des impulsions de la Houle, ont pour base des paramètres qui résultent de l'examen de la surface, à savoir : la hauteur de la houle de crête à creux, sa longueur d'onde et sa période. Nous sommes convaincus que ces données ne se rapportent qu'à l'apparence du phénomène mécanique et non à sa réalité.
Les démolitions de digues arrivées à Bizerte, à Valence, et à Alger, tout récemment encore, démontrent l'insuffisance des formules employées.
La méthode purement expérimentale qui sera employée au Laboratoire de Biarritz, s'appliquera à la réalité même de la Puissance des mouvements de la Mer. Elle est donc appelée à rendre de précieux service à l'Etude de toutes les questions qui se rattachent aux applications de la Dynamique de la Mer.
Telle qu'elle est comprise, la Station réalise donc cet ensemble : d'un laboratoire équipé scientifiquement pour la recherche et d'une machine destinée à mettre immédiatement en pratique les indications fournies par les instruments qui y seront établis.
Cette machine est le bélier-siphon maritime à chambre barométrique, brevetée en France et à l'étranger, dont nous venons de parler.
Il utilise la force vive dégagée sur tous les rivages, par l'inertie des masses immenses de la mer toujours en mouvement. Indépendant de la marée, il s'applique à toutes les Mers sans exception, même aux mers sans marées, telles que la Méditerranée.
Afin de bien montrer que l'installation peut être établie même dans les endroits où les coups de mer sont les plus dangereux, la Société d'Etudes n'a pas hésité à édifier une construction qui, par sa forme comme par sa solidité, a résisté aux plus fortes tempêtes.
La Société d'Etudes qui a entrepris la construction du Laboratoire Hydro-Dynamique Marin est un Groupement d'Ingénieurs, d'Architectes et d'Entrepreneurs, tous de la région de Biarritz. Son siège social est situé à Bayonne, 8, rue Marengo.
L'installation prévue à l'origine était beaucoup moins importante que celle qui a été exécutée, mais devant les nombreuses constatations que nous avons faites de la puissance réelle des Forces considérables dégagées par les impulsions de la mer, il a été décidé par la Société d'Etudes que l'importance de la Station serait augmentée de manière à donner aux Essais qui seront faits, le caractère industriel et pratique nécessaire à fournir la preuve que le problème a été complètement résolu, tant au point de vue de cette puissance que du fonctionnement sans arrêt de l'installation.
La Station d'Essais est entièrement construite, à l'heure actuelle, et il ne reste plus à exécuter que les galeries déjà amorcées, de prise et d'échappement de l'eau de mer, ainsi que l'installation des organes de manoeuvre et des appareils enregistreurs automatiques qui doivent mesurer à chaque instant la puissance fournie par l'appareil.
Cette Usine-laboratoire sera une véritable Usine industrielle capable de fournir, si l'on veut, de l'Energie immédiatement disponible. Elle sera aussi une Usine-Type dans laquelle les observations consignées serviront de base à la détermination des éléments qui permettront d'établir une Technique de l'application du procédé à des problèmes d'utilisation de l'Energie des Mouvements de la Mer de n'importe quelle envergure, par la Société d'exploitation du système du bélier-siphon maritime à chambre barométrique, qui doit succéder à la Société d'Etudes actuelle dès que celle-ci aura atteint son but.
Les dépenses déjà effectuées dans les Constructions actuelles d'élèvent à environ 400 000 francs. La somme nécessaire pour l'achèvement des travaux et la mise en marche de la Station est de l'ordre de 500 000 francs actuellement en souscription.
FONCTIONNEMENT DU LABO HYDRODYNAMIQUE DE BIARRITZ PAYS BASQUE D'ANTAN
X. Conclusion.
Le Laboratoire Hydro-Dynamique Marin de Biarritz poursuit un but à la fois scientifique et pratique qui consiste dans la mesure expérimentale de la puissances des mouvements des masses d'eau de la mer.
La mesure de ces puissances intéresse également les constructeurs de travaux maritimes et les hydrauliciens cherchant à utiliser les forces de la mer.
Le Bélier-Siphon Maritime à chambre barométrique recueillie, régularise et discipline ces forces pour en faire de la force motrice.
L'Energie Marine produite par ce procédé sera environ trois fois moins chère que celle que peuvent fournir les stations marées-motrices.
La concentration dans quelques points vitaux du Territoire des grandes sources de production de l'énergie, les expose en cas de guerre à être détruites par l'ennemi afin de paralyser la Défense Nationale. La répartition sur tout le littoral d'Usines Marines, moins puissantes mais plus nombreuses, évitera en grande partie ce risque.
RESTES DU LABO HYDRODYNAMIQUE DE BIARRITZ
L'emploi de ce procédé à la fourniture d'énergie aux postes de la défense des côtes, les rendra indépendants des Réseaux du territoire dont ils pourraient être coupés par des agents ennemis.
Nos colonies peuvent être rendues indépendantes au point de vue de la force motrice. L'énergie marine leur évitera la nécessité d'avoir recours aux combustibles solides ou liquides étrangers, et aidera puissamment, ainsi à leur développement économique.
L'intérêt que présente l'achèvement des installations de Biarritz est donc bien un intérêt national de premier ordre, nous espérons qu'il sera compris de tous ceux qui pourront aider à sa réalisation, et que les pouvoirs publics dont le rôle éminent est de veiller sur cet intérêt national, souvent compromis par les luttes, et aussi parfois par les coalitions d'intérêts particuliers, sauront venir en aide aux promoteurs de cette Oeuvre qui pourrait devenir une grande Oeuvre au plus grand profit du Pays tout entier."
(Source gallica.bnf.fr / Bibliothèque nationale de France)
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LE LABORATOIRE HYDRO-DYNAMIQUE MARIN DE BIARRITZ EN 1934.
A partir de 1929, l'ingénieur Paul Grasset essaya d'exploiter l'énergie des vagues à Biarritz pour produire de l'électricité à moindre coût.
LABORATOIRE HYDRO-DYNAMIQUE MARIN DE BIARRITZ PAYS BASQUE D'ANTAN
Voici ce que rapporta à ce sujet le bulletin de la Société des sciences, arts & lettres de Bayonne, le
1er juillet 1934 :
... VII Description du Bélier-Siphon Maritime à Chambre Barométrique.
SCHEMA D'UN BELIER-SIPHON A CHAMBRE BAROMETRIQUE
C'est un appareil qui tient à la fois :
1e du Bélier hydraulique de Montgolfier.
2e du Siphon
3e du Baromètre à colonne liquide, équilibrée par la pression atmosphérique.
Son fonctionnement constitue la synthèse du processus de ces trois sortes d'appareils à la fois.
Comme l'appareil inventé par Montgolfier, il est un Bélier hydraulique, c'est-à-dire un appareil qui reçoit l'impulsion d'une masse d'eau en mouvement, pour en transformer l'énergie cinétique en énergie potentielle de gravité par le soulèvement d'une colonne d'eau barométrique, c'est-à-dire préalablement équilibrée, pour l'emmagasiner dans l'espace vide d'un réservoir barométrique, qui remplira à la fois l'orifice d'accumulateur de l'énergie, de régulateur de la hauteur de chute et de distributeur permanent de l'eau dans les turbines.
Cet appareil constitue également un siphon formé par les deux colonnes, ascendante et descendante, la première munie d'un clapet de retenue et la seconde comportant les turbines qui reçoivent le mouvement.
Ces deux colonnes sont à la fois en équilibre entre elles, et en équilibre avec la pression atmosphérique. Réunies par l'eau contenue dans le réservoir, elles constituent un siphon à branches égales. Tel quel, ce siphon ne pourrait fonctionner ; mais périodiquement, toutes les dix secondes environ, l'impulsion venant de la mer soulèvera la colonne d'eau de la branche ascendante, l'équilibre se trouvera rompu et l'écoulement se produira à travers les turbines par la branche descendante.
L'intermittence de l'impulsion amène périodiquement, dans le vide de la chambre barométrique, des masses d'eau qui trouvent leur exutoire dans cet espace vide, mais ces masses d'eau s'écoulent d'une façon continue par les tribunes. Comme dans tous les siphons, la pression atmosphérique qui exerce de chaque côté, sur les orifices de l'appareil, une action égale mais de sens contraire, et qui s'annule par conséquent, n'aura aucune influence sur le fonctionnement du Bélier-Siphon Maritime à chambre barométrique. Les seules actions qui peuvent se produire dans l'appareil ne seront plus que des effets négatifs puis positifs de la gravité, négatifs par le soulèvement de la colonne d'eau par l'impulsion (travail contre la gravité) et positifs par la chute d'eau de la colonne descendante à travers le récepteur (travail de la gravité).
VIII Fonctionnement du Bélier-Siphon Maritime à Chambre Barométrique.
PLAN D'ENSEMBLE D'UN BELIER-SIPHON A CHAMBRE BAROMETRIQUE
Nous avons vu quelle était la puissance considérable des impulsions de la Mer, leur résultante est horizontale.
L'action du Bélier hydraulique consiste à la transformer en une résultante verticale du mouvement de l'eau pour l'élever ainsi dans un réservoir. En changeant le sens de la résultante, qui devient vertical, il arrive que les masses d'eau qui y échappaient auparavant, puisque cette résultante était horizontale, entrent immédiatement dans le champ d'action de la gravité.
Il en résulte que, comme pour tous les Béliers, la force vive de l'impulsion première, se transforme, en élevant une masse d'eau à travers la colonne montante de l'appareil, en un travail contre la gravité, qui s'incorpore sous forme d'énergie potentielle de gravité dans l'eau amenée dans le réservoir.
L'appareil est en même temps un siphon, et un siphon barométrique, c'est-à-dire surmonté d'une chambre à vide, ce qui se produit quand la longueur des branches verticales d'un siphon s'élève au-dessus du plan d'eau du liquide à transvaser, à une hauteur qui dépasse celle de la colonne liquide, ce qui équilibre la charge atmosphérique. Tels sont, le siphon barométrique de Pascal et d'autres modèles que nous avons expérimentés nous-mêmes.
Ces siphons fonctionnent exactement et dans les mêmes conditions que le siphon ordinaire. De même que dans celui-ci, la plus faible cause d'inégalité entre les deux charges des deux colonnes équilibrées, suffit pour déterminer le mouvement.
Les deux branches de notre siphon plongeant toutes deux au-dessous du même niveau, celui de la plus basse Mer, sont exactement en équilibre statique, et il ne s'y produirait aucun mouvement s'il n'intervenait pas une action extérieure. Mais toutes les dix secondes, l'impulsion soulève la colonne montante, l'équilibre est rompu, le niveau monte dans le réservoir, au-dessus du niveau d'équilibre, et l'écoulement se produit dans la colonne descendante. Pendant que cette eau s'écoule dans les turbines, une nouvelle impulsion apporte une nouvelle quantité d'eau et ainsi de suite, l'écoulement sur le récepteur devenant ainsi continu.
Le système fonctionne donc exactement comme une balance dont les plateaux seraient chargés de poids égaux, son fléau serait alors horizontal. Si l'on ajoute à l'un des plateaux, un poids si petit soit-il, l'équilibre est rompu, le plateau surchargé descendra en soulevant l'autre.
Il en sera aussi de même dans notre appareil ; les impulsions de la Mer, si petites ou si fortes soient-elles, seront toutes utilisées dans le système, et l'énergie recueillie, transformée en élévation de masses d'eau, sera proportionnelle à la puissance de l'impulsion qu'elle qu'en soit la valeur.
En outre, l'impulsion ne se produit pas sous la forme d'un choc, elle est progressive de forme sinusoïdale et par conséquent, passe par un maximum.
Rencontrant la masse d'eau équilibrée de la colonne montante, qui de ce fait ne lui offre pas une résistance absolue, la masse d'eau apportée par l'impulsions soulève la colonne montante jusque dans la chambre barométrique et apporte dans celle-ci une quantité d'eau d'autant plus grande que l'impulsion est plus puissante.
Les masses d'eau du réservoir s'écoulent ensuite par la branche descendante et retournent à la mer après avoir actionné les turbines. A ce circuit de l'eau de l'impulsion allant de la mer au réservoir et du réservoir à la mer, s'applique rigoureusement le principe de la conservation de l'énergie, qui, dans ce cas particulier, s'exprime ainsi. Dans ce système, la quantité d'énergie qui entre est égale à celle qui sort, à un rendement près.
D'autre part, comme les colonnes d'eau des deux branches de notre siphon sont de hauteur toujours égales par rapport au niveau de la mer sur laquelle elles semblent flotter, la variation du niveau de la Marée qu'elle soit haute ou basse, n'influencera en rien le fonctionnement et le rendement du système. Les effets de la Marée seront donc complètement éliminés de telle sorte que les appareils fonctionnent sans arrêt. A des impulsions égales se produisant à n'importe quel moment de la Marée, correspondront des quantités égales d'eau amenées dans le réservoir barométrique.
La manoeuvre de la vanne de la conduite de dérivation permettra d'évacuer directement à la mer une partie de l'eau des impulsions qui seraient trop fortes, de manière à régler dans une certaine mesure la hauteur de l'eau dans le réservoir barométrique, ce qui aura pour effet de faire fonctionner les appareils récepteurs sous une hauteur de chute sensiblement constante.
On nous a demandé quel serait le pourcentage du coût de la production du vide nécessaire au fonctionnement de notre système. Disons tout d'abord que le vide à opérer n'aura lieu qu'à l'amorçage, au début de la mise en marche. Par suite il y aura lieu de l'entretenir au taux de la dépression de régime adoptée et à expulser l'air dissous dans l'eau, qui pourrait s'accumuler dans la chambre barométrique. Nous nous en référerons à ce sujet aux travaux de Messieurs Georges Claude et Boucherot auxquels leurs appareils travaillant au 1/300e d'atmosphère, imposaient des conditions beaucoup plus difficiles encore à ce point de vue que dans notre système, où nous ne travaillerons guère qu'avec une colonne d'eau équilibrée de 8 à 9 mètres. Il résulte de leurs travaux que le coût du maintien du vide dans leur installation ne sera que de 8 à 9% au maximum. Nous pouvons accepter ces données, comme un grand maximum qui ne sera jamais atteint, dans les applications à notre procédé.
Notre but se trouve ainsi complètement rempli : recueillir toutes les impulsions de la mer, quelle qu'en soit la puissance, avec le rendement spécifique le plus grand, et nous arrivons ainsi à satisfaire aux desiderata formulés plus haut.
COUPE PAR L'AXE DE LA CONDUITE D'ADDUCTION D'UN BELIER-SIPHON A CHAMBRE BAROMETRIQUE
En résumé, le bélier-siphon maritime à chambre barométrique donnera les résultats suivants :
a) Il capte et recueille toutes les impulsions produites par la mer, en proportion des dimensions de ses prises et de leur nombre, décalées sur la longueur d'onde.
b) Il régularise l'effet des variations de puissance des différents degrés des agitations de la Mer.
c) Il obtient la continuité du travail sur le récepteur, en raison du volume d'eau contenu dans le réservoir qui compense l'effet de l'intermittence des impulsions et les variations de puissance d'une lame à l'autre.
d) Les récepteurs sont à l'abri des coups de mer et ne seront pas brisés dans les tempêtes, puisqu'ils travaillent dans les mêmes conditions que celles des chutes d'eau ordinaires.
e) Les masses d'eau qui, dans les grosses mers, pourraient être en excès, seront évacuées à la mer par le tuyau de trop-plein et par la conduite de dérivation spéciale qui communique directement avec la Mer.
f) L'influence de la variation du niveau de la marée n'a pas d'action sur notre système qui travaille sans arrêt et quel que soit son niveau momentané.
g) Notre système répond aussi, et à la fois, aux conditions de simplicité, d'économie de construction et de possibilité d'être installé dans toutes les mers.
Notre appareil utilisera donc toujours et sans arrêt, avec le meilleur rendement possible, la orce d'impulsion de toutes les lames de la mer.
Nous pouvons donc dire que le bélier-siphon maritime à chambre barométrique satisfait entièrement à toutes les conditions du programme que nous nous étions tracé, et fournit la solution du problème que nous nous étions posé.
D'autre part les digues maritimes des Ports et des Avants-Ports peuvent être considérées comme des freins passifs destinés à absorber le choc des lames de la mer, de manière à constituer un bassin tranquille où les navires puissent s'abriter contre les tempêtes..."
A suivre...
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... Nous ne citons ici que quelques exemples que nous avons observés nous-mêmes, mais dans tous les ports, il se produit des faits de cette nature dont on pourrait citer un grand nombre. Ces quelques exemples permettent d'affirmer que les effets du ressac ne sont pas le fait d'une conjonction rare des conditions nécessaires et suffisantes de sa formation, mais qu'ils constituent un phénomène courant, d'une intensité variable, à peu près permanent, mais dont nous n'apercevons que les effets les plus puissants.
Dans toutes les actions du ressac il semble que l'Energie abandonne son support matériel pour traverser d'autres masses liquides immobiles qui joueraient ainsi un rôle de conducteur de l'énergie, puisqu'elle ne se fixe de nouveau, pour produire son action mécanique, que dans les masses en contact direct avec le rivage. En tous cas, les actions de ressac sont toujours qu'elle qu'en soit la forme, la manifestation finale quoique indirecte, de l'Energie de la houle de pleine mer sur les ouvrages maritimes.
Ce phénomène semble aussi être une sorte de contre-coup de l'impulsion globale des masses d'eau de la haute mer sur des portions de son étendue, plus ou moins et en partie fermées, par des formes rentrantes du rivage, telles que les côtés d'une baie en entonnoir ou la surface relativement enfermée d'un avant-port ou du port proprement dit. Il en est de même de l'étendue d'eau d'un estuaire ou d'une embouchure de fleuve dont les masses d'eau de l'entrée sont situées dans un prolongement plus ou moins accentué du sens et de la direction de la résultante des émissions d'énergie de l'ensemble de la Mer, du large vers le rivage. L'action du ressac se réfléchit sur les obstacles qu'elle rencontre, à la manière d'une bille de billard lancée contre la bande jusqu'à dissipation complète de son énergie.
Les coups de bélier dans les conduites forcées des installations hydro-électriques en montagne, nous offrent également un exemple parfois grandiose de ces transformations de l'Energie sous la forme de Coups de bélier d'onde ou sous celle de Coups de bélier d'oscillation en masse.
Dans le coup de bélier d'onde, la masse d'eau s'écoulant dans la conduite, se trouve brusquement arrêtée par la fermeture du distributeur et reste nécessairement immobile, mais là aussi l'Energie semble quitter son support pour se manifester tout le long de la conduite, par une onde de choc qui la parcourt, avec une vitesse de l'ordre de 900 mètres par seconde. Au contraire, dans le coup de bélier d'oscillation en masse, c'est la masse d'eau elle-même qui se déplace d'ensemble en se soulevant dans la cheminée d'équilibre et absorbe ainsi l'Energie cinétique dégagée par l'arrêt du mouvement de l'eau de la conduite, laquelle se transforme en Energie potentielle de gravité dans l'élévation de l'eau dans la cheminée.
La parenté du processus énergétique qui se manifeste dans les phénomènes de ressac et dans ceux des coups de bélier des conduites d'eau forcées munies de cheminées d'équilibre, est ainsi clairement mise en évidence par les faits.
Il en est de même dans le processus du fonctionnement du Bélier Siphon Maritime qui transforme en énergie potentielle de gravité l'énergie cinétique des masses d'eau de la Mer dans le mouvement de l'impulsion, que dans celui qui se produit dans le fonctionnement des cheminées d'équilibre.
VI.La solution du problème de l'utilisation de la force des mouvements de la mer par le Bélier-Siphon Maritime à Chambre Barométrique.
Position du Problème.
Etant donné les conditions dans lesquelles se manifeste à nous le processus que la nature emploie dans les mouvements des masses d'eau de la mer, que nous avons exposées plus haut, le problème consiste en définitive à réaliser les desiderata suivants :
1° Capter et recueillir l'énergie de toutes les impulsions produites par la Mer.
2° Régulariser l'effet produit sur le système proposé, par les variations de puissance résultant des différents degrés d'agitation de la Mer.
3° Obtenir la continuité du travail sur le récepteur, malgré l'intermittence des impulsions.
4° Pour éviter qu'il soit brisé dans les tempêtes, mettre le mécanisme récepteur à l'abri des chocs de la Mer.
5° Disposer les appareils utilisateurs, le tuyau de trop plein et la conduite de dérivation directe à la Mer, d'une façon telle qu'ils puissent toujours absorber toute l'eau apportée par l'impulsion, quelle qu'en soit l'importance.
6° Eliminer l'influence de la dénivellation de la Marée sur le fonctionnement du système qui doit travailler sans arrêt quel que soit le niveau momentané de cette marée.
7° Le procédé devra être aussi simple que possible, économique quant au prix de revient de l'Energie produite, facile à installer sur tous les points, ou à peu près, des côtes de la Mer et aussi dans toutes les mers.
L'appareil qui peut répondre à tous les desiderata énumérés ci-dessus est le Bélier hydraulique de Montgolfier, mais transformé, pour répondre aux conditions spéciales imposées par la nature même des mouvements de la Mer, et en particulier par la variation très grande de leur puissance.
Le Bélier hydraulique de Montgolfier, ordinaire, ne peut convenir tel qu'il est ; son fonctionnement exige, en effet, une émission régulière de force, de la part du cours d'eau qui l'alimente et sans variations sensibles de la Puissance.
La Nature elle-même nous fournit l'exemple de véritables Béliers Marins ; il existe parfois dans des côtes rocheuses, déchiquetées par la Mer, des sortes de fentes dans lesquelles l'eau se précipite avec fracas et détermine d'énormes jets qui atteignent dans les tempêtes, par exemple à la Pointe des Capucins dans le Goulet de Brest, la crête de falaises de 60 à 70 mètres de hauteur.
LA POINTE DES CAPUCINS 29 ROSCANVIEL
Le fameux Phare d'Eddystone en Angleterre est parfois entièrement recouvert par les vagues qui dépassent de beaucoup la hauteur de sa lanterne.
PHARE D'EDDYSTONE PLYMOUTH ANGLETERRE
On peut se demander si, pour résister à ce qu'on pourrait appeler les accès de rage de la Mer, il est possible d'édifier des constructions capables d'y résister. Des essais qui ont été faits il y a quelques années et surtout de la construction que nous avons nous-même édifiée pour le Laboratoire hydro-dynamique marin de Biarritz qui a résisté depuis trois ans déjà à des tempêtes qu'on n'avait pas vues de mémoire d'homme, on peut affirmer qu'avec l'emploi du ciment armé, comme nous l'avons fait ici, cette partie du problème est entièrement résolue.
LE LABORATOIRE HYDRO-DYNAMIQUE MARIN AU PHARE DE BIARRITZ
Le Bélier Maritime concentre la force des lames et peut décupler leur puissance, mais cet effet se produit avec une bine moins grande intensité, dans les lames les plus fortes, et nous avons été fréquemment amenés à constater qu'une sorte de régulation de la Puissance s'effectue automatiquement dans ces circonstances exceptionnelles.
PLAN D'ENSEMBLE BELIER-SIPHON MARITIME A CHAMBRE BAROMETRIQUE
Les lames les plus efficaces ne sont pas les plus fortes, ce sont les houles moyennes qui ont l'effet dynamique le plus grand. Ce que nous venons de dire exprime également l'opinion d'autres observateurs ayant bien étudié ces phénomènes.
Un Bélier Maritime peut être employé de trois façons différentes : comme élévateur d'eau dans un réservoir ouvert, ou dans un réservoir barométrique, ou encore comme compresseur d'air.
Nous reviendrons plus loin sur l'emploi d'un réservoir barométrique ; considérons d'abord l'emploi du travail de la chute de l'eau élevée dans un réservoir ouvert, puis celui de l'air comprimé dans un réservoir fermé. Mais dans chacun de ces deux cas l'utilisation pratique n'est possible qu'à partir et au-delà d'un certain seuil qui est déterminé par une hauteur fixe au-dessus du niveau de la mer pour le réservoir ouvert, ou une pression de régime pour un réservoir à air comprimé.
En effet par nécessité même de construction, le réservoir d'eau ouvert, ne peut être placé qu'à une hauteur fixe qui constitue cette sorte de seuil au-dessus du niveau de la mer. Il s'ensuit que toutes les lames qui ne seront pas assez fortes pour atteindre ce seuil, seront perdues pour l'utilisation ; de plus l'appareil cessera de fonctionner à basse mer, et en outre pendant que la marée baissera, il y aura un plus grand nombre de lames trop faibles pour pouvoir atteindre la hauteur du seuil, puisque la hauteur du réservoir au-dessus de la mer, sera plus grande encore. Ce système ne pourra donc travailler que pendant une fraction seulement, de la durée d'une marée.
Et si, pour utiliser les faibles lames, on abaisse la hauteur du réservoir, on perdra alors pendant tout le fonctionnement, une partie de la hauteur de chute.
C'est là un cercle vicieux auquel on ne peut échapper, et qui oblige à adopter une moyenne, sorte de cote mal taillée, de la hauteur au détriment du rendement.
Les mêmes observations valent pour l'emploi de l'air comprimé, mais ici, le seuil est constitué par la pression de régime sous laquelle les appareils fonctionneront.
De même que pour le système à réservoir ouvert, les béliers à air comprimé ne peuvent fonctionner que pendant une fraction seulement du temps de la Marée, dans le temps où sa hauteur permet de recueillir à la fois l'air et les masses d'eau qui les refoulent dans le réservoir à air comprimé. Ils nécessitent, en outre, l'emploi de turbines à air dont le rendement ordinaire n'est que de 10% environ, tandis que le rendement des turbines hydrauliques du bélier-siphon maritime, est de 75 à 80%.
BELIER-SIPHON MARITIME A CHAMBRE BAROMETRIQUE
Nous verrons plus loin comment le bélier-siphon maritime à chambre barométrique parvient à éviter ces importantes imperfections."
A suivre...
(Source gallica.bnf.fr / Bibliothèque nationale de France)
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... Nous ne citons ici que quelques exemples que nous avons observés nous-mêmes, mais dans tous les ports, il se produit des faits de cette nature dont on pourrait citer un grand nombre. Ces quelques exemples permettent d'affirmer que les effets du ressac ne sont pas le fait d'une conjonction rare des conditions nécessaires et suffisantes de sa formation, mais qu'ils constituent un phénomène courant, d'une intensité variable, à peu près permanent, mais dont nous n'apercevons que les effets les plus puissants.
Dans toutes les actions du ressac, il semble que l'Energie abandonne son support matériel pour traverser d'autres masses liquides immobiles qui joueraient ainsi un rôle de conducteur de l'énergie, puisqu'elle ne se fixe de nouveau, pour produire son action mécanique, que dans les masses en contact direct avec le rivage. En tous cas, les actions de ressac sont toujours quelle qu'en soit la forme, la manifestation finale quoique indirecte, de l'Energie de la houle de pleine mer sur les ouvrages maritimes.
Ce phénomène semble aussi être une sorte de contre-coup de l'impulsion globale des masses d'eu de la haute mer sur des portions de son étendue, plus ou moins et en partie fermées, par des formes rentrante du rivage, telles que les côtés d'une baie en entonnoir ou la surface relativement enfermée d'un avant-port ou du port proprement dit. Il en est de même de l'étendue d'eau d'un estuaire ou d'une embouchure de fleuve dont les masses d'eau de l'entrée sont situées dans un prolongement plus ou moins accentué du sens et de la direction de la résultante des émissions d'énergie de l'ensemble de la Mer, du large vers le rivage. L'action du ressac se réfléchit sur les obstacles qu'elle rencontre, à la manière d'une bille de billard lancée contre la bande jusqu'à dissipation complète de son énergie.
Les coups de bélier dans les conduites forcées des installations hydro-électriques en montagne, nous offrent également un exemple pargois grandiose de ces transformations de l'Energie sous la forme de Coups de bélier d'onde ou sous celle de Coups de bélier d'oscillation en masse.
Dans le coup de bélier d'onde, la masse d'eau s'écoulait dans la conduite, se trouve brusquement arrêtée par la fermeture du distributeur et reste nécessairement immobile, mais là aussi l'Energie semble quitter son support pour se manifester tout le long de la conduite, par une onde de choc qui la parcourt, avec une vitesse de l'ordre de 900 mètres par seconde. Au contraire, dans le coup de bélier d'oscillation en masse, c'est la masse d'eau elle-même qui se déplace en se soulevant dans la cheminée d'équilibre et absorbe ainsi l'Energie cinétique dégagée par l'arrêt du mouvement de l'eau de la conduite, laquelle se transforme en Energie potentielle de gravité dans l'élévation de l'eau dans la cheminée.
La parenté du processus énergétique qui se manifeste dans les phénomènes de ressac et dans ceux des coups de bélier des conduites d'eau forées munies de cheminées d'équilibre, est ainsi clairement mise en évidence par les faits.
Il en est de même dans le processus du fonctionnement du Bélier Siphon Maritime qui transforme en énergie potentielle de gravité l'énergie cinétique des masses d'eau de la Mer dans le mouvement de l'impulsion, que dans celui qui se produit dans le fonctionnement des cheminées d'équilibre.
VI. La solution du problème de l'utilisation de la force des mouvements de la mer par le Bélier-Siphon Maritime à Chambre Barométrique.
Position du Problème.
Etant donné les conditions dans lesquelles se manifeste à nous le processus que la nature emploie dans les mouvements des masses d'eau de la mer, que nous avons exposées plus haut, le problème consiste en définitive à réaliser les desiderata suivants :
1° Capter et recueillir l'énergie de toutes les impulsions produites par la Mer.
2° Régulariser l'effet produit sur le système proposé, par les variations de puissance résultant des différents degrés d'agitation de la Mer.
3° Obtenir la continuité du travail sur le récepteur, malgré l'intermittence des impulsions.
4° Pour éviter qu'il soit brisé dans les tempêtes, mettre le mécanisme récepteur à l'abri des chocs de la Mer.
5° Disposer les appareils utilisateurs, le tuyau de trop plein et la conduite de dérivation directe à la Mer, d'une façon telle qu'ils puissent toujours absorber toute l'eau apportée par l'impulsion, quelle qu'en soit l'importance.
6° Eliminer l'influence de la dénivellation de la Marée sur le fonctionnement du système qui doit travailler sans arrêt quel que soit le niveau momentané de cette marée.
7° Le procédé utilisé devra être aussi simple que possible, économique quant au prix de revient de l'Energie produite, facile à installer sur tous les points, ou à peu près, des côtes de la Mer et aussi dans toutes les mers.
L'appareil qui peut répondre à tous les desiderata énumérés ci-dessus est le Bélier hydraulique de Montgolfier, mais transformé, pour répondre aux conditions spéciales imposées par la nature même des mouvements de la Mer, et en particulier par la variation très grande de leur puissance.
Le Bélier hydraulique de Montgolfier, ordinaire, ne peut convenir tel qu'il est ; son fonctionnement exige, en effet, une émission régulière de force, de la part du cour d'eu qui l'alimente et sans variations sensibles de la Puissance.
La Nature elle-même nous fournit l'exemple de véritables Béliers marins ; il existe parfois dans des côtes rocheuses, déchiquetées par la Mer, des sortes de fentes dans lesquelles l'eau se précipite avec fracas et détermine d'énorme jets qui atteignent dans les tempêtes, par exemple à la Pointe des Capucins dans le Goulet de Brest, la crête de falaises de 60 à 70 mètres de hauteur.
LA POINTE DES CAPUCINS 29 ROSCANVIEL
Le fameux Phare d'Eddystone en Angleterre et parfois entièrement recouvert par les vagues qui dépassent de beaucoup la hauteur de sa lanterne.
PHARE D'EDDYSTONE PLYMOUTH ANGLETERRE
On peut se demander si, pour résister à ce qu'on pourrait appeler les accès de rage de la Mer, il est possible d'édifier des constructions capables d'y résister. Des essais qui ont été faits il y a quelques années et surtout de la construction que nous avons nous-même édifiée pour leLaboratoire hydro-dynamique marin de Biarritz qui a résisté depuis trois ans déjà à des tempêtes qu'on n'avait pas vues de mémoire d'homme, on peut affirmer qu'avec l'emploi du ciment armé, comme nous l'avons fait ici, cette partie du problème est entièrement résolue.
LE LABORATOIRE HYDRO-DYNAMIQUE MARIN AU PHARE DE BIARRITZ
Le Bélier Maritime concentre la force des lames et peut décupler leur puissance, mais cet effet se produit avec une bien moins grande intensité, dans les lames les plus fortes, et nous avons été fréquemment amenés à constater qu'une sorte de régulation de la Puissance s'effectue automatiquement dans ces circonstances exceptionnelles.
Les lames les plus efficaces ne sont pas les plus fortes, ce sont les houles moyennes qui ont l'effet dynamique le plus grand. Ce que nous venons de dire exprime également l'opinion d'autres observateur ayant bien étudié ces phénomènes.
Un Bélier Maritime peut être employé de trois façons différentes : comme élévateur d'eau dans un réservoir ouvert, ou dans un réservoir barométrique, ou encore comme compresseur d'air.
Nous reviendrons plus loin sur l'emploi d'un réservoir barométrique ; considérons d'abord l'emploi du travail de la chute de l'eau élevée dans un réservoir ouvert, puis celui de l'air comprimé dans un réservoir fermé. Mais dans chacun de ces deux cas l'utilisation pratique n'est possible qu'à partir et au delà d'un certain seuil qui est déterminé par une hauteur fixe au-dessus du niveau de la mer pour le réservoir ouvert, ou une pression de régime pour un réservoir à air comprimé.
En effet par nécessité même de construction, le réservoir d'eau ouvert, ne peut être placé qu'à une hauteur fixe qui constitue cette sorte de seuil au-dessus au niveau de la mer. Il s'ensuit que toutes les lames qui ne seront pas assez fortes pour atteindre ce seuil, seront perdues pour l'utilisation ; de plus, l'appareil cessera de fonctionner à basse mer, et en outre pendant que la marée baissera, il y aura un plus grand nombre de lames trop faibles pour pouvoir atteindre la hauteur du seuil, puisque le hauteur du réservoir au-dessus de la mer, sera plus grande encore. Ce système ne pourra donc travaille que pendant une fraction seulement, de la durée d'une marée.
BELIER-SIPHON MARITIME A CHAMBRE BAROMETRIQUE
Et si, pour utiliser les faibles lames, on abaisse la hauteur du réservoir, on perdra alors pendant tout le fonctionnement, une partie de la hauteur de chute.
C'est là un cercle vicieux auquel on ne peut échapper, et qui oblige à adopter une moyenne, sorte de cote mal taillée, de la hauteur au détriment du rendement.
Les mêmes observations valent pour l'emploi de l'air comprimé, mais ici le seuil est constitué par la pression de régime sous laquelle les appareils fonctionneront.
De même que pour le système à réservoir ouvert, les béliers à air comprimé ne peuvent fonctionner que pendant une fraction seulement du temps de la Marée, dans le temps où sa hauteur permet de recueillir à la fois l'air et les masses d'eau qui les refoulent dans le réservoir à air comprimé. Ils nécessitent, en outre, l'emploi de turbines à air dont le rendement ordinaire n'est que de 10% environ, tandis que le rendement des turbines hydrauliques du bélier-siphon maritime, est de 75 à 80%.
Nous verrons plus loin comment le bélier-siphon maritime à chambre barométrique parvient à éviter ces importantes imperfections."
PLAN D'ENSEMBLE BELIER-SIPHON MARITIME A CHAMBRE BAROMETRIQUE
A suivre...
(Source gallica.bnf.fr / Bibliothèque nationale de France)
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