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3~
La presante invention concerne url nouveau système
generateur de houle, destine notamment aux bassins
d'experimentation de genie océanique.
on sait qu'act.uellement il existe essentiellement deux
types de generateurs de houle, ~ue l'on peut identifier en fonction
de la nature de l'element "batt~ur" exercant son action dynamique
sur la masse d'eau dans laquelle la houle artificielle doit être
créee.
En premier lieu, on peut parler des batteurs du type
"volet", pouvant se présenter comme un volet vertical animé d'un
mouvement de translation alternatif, ou comme un volet incliné,
animé d'un mouvement de basculement alternatif, ledit volet pouvant
lui-même être articule et/ou couple a un dispositif de translation
de son axe de basculement (volets à double effet).
~es etudes effectuées sur ces systèmes font apparaitre
qu'ils n'assurent une fonction de transfert (rapport entre
l'amplitude de la houle produite et l'amplitude de l'elongation
angulaire du batteur) satisfaisante que pour des systèmes à double
effet et pour des periodes de houle courtes. Au surplus~ sur le
plan techni~ue, de tels systèmes sont peu attractif en raison de
l'importance des masses à mettre en mouvement, des difficultés de
pilotage simultané de deux vérins (translation et basculement) et
des complexités techniques résultant des moyens nécessaires pour
assurer l'étanchéité entre les volets et les parois laterales du
canal.
En second lieu, on connaît les batteurs du type "coin
plongeur", constitué par un prisme à section triangulaire orientée
vers le bas, dont une grande face glisse d'un mouvement alternatif
le long de la paroi verticale arrière du canal. La fonction de
transfert de ces batteurs n'est pas non plus très satisfaisante et
au surplus, ces batteurs ne sont pas adaptables au cas des bassins
à houle de grande profondeur, à houle et courant.
Une solution nouvelle et plus satisfaisante a eté
suggéréa recemment par la deposante. Elle consiste à utiliser
comme "batteur" un flotteur cylindrique horizontal, actionne en
basculement sinusoidal selon l'un ou l'autre de ses trois degrés
de liberté.
Bien que ce système conduise à des fonctions de transeert
plus satisfaisante, il presente encore :L'inconvénient d'être
coûteux, en raison des moyens complexes ~verin et embie]lage)
utilisés pour actionner le batteur.
Or, on a fait la constatation intéressante que le même
flotteur, animé cette fois simplement d'un mouvement alternatif
horizontal, donc beaucoup moins coûteux, et disposé à une distance
appropriée du mur arrière du canal, créee des houles presentant des
fonctions de transfert beaucoup plus satisfaisantes encore que tous
les systèmes connus.
Au surplus, il est avantageux, pour creer un phenomène
de résonance, favorable à ces resultats, que l'arrière dudit
flotteur soit vertical.
L'invention vise donc un générateur de houle constitué
par un flotteur cylindrique, monté transversalement dans un bassin,
à faible distance de la paroi verticale arrière de ce bassin, la
génératrice dudit cylindre présentant une partie arrière
sensiblement verticale et une partie avant en forme de bec, ce
cylindre étant associé à des moyeux lui imprimant une translation
horizontale alternative.
Grâce à cette disposition, les organes mécaniques sont
très simplifiés, puisque se ramenant à un vérin horizontal, et les
efforts qu'ils doivent exercer sont très réduits.
L'invention va être decrite plus en détail grâce et avec
référence au dessin ci-joint sur lequel:
3a
La figure 1 est une coupe transversale schématique d'un
système selon l'invention, et
La figure 2 est un diagramme faisant apparaitre les
variations de la fonction de transfert obtenue avec le système
selon l'invention, selon la periode de la houle.
En se referant tout d'a~ord à la ~igure 1, on voit que,
selon l'invention, un flotteur cylindrique 1 parallèle à la paroi
arrière verticale 2 d'un bassin à houle, de manière en soi connue,
est animee, au moyen d'un vérin 3 d'un mouvement dit de
cavallement, c'est-à-dire de translation horizontale alternative.
La section de ce cylindre, c'est-à-dire sa genératrice,
a la forme genérale representee sur la fi~ure, ~ savoir:
- sa face arri~re 4, c'est-à-dire faisant face à la paroi 2, est
sensiblement verticale comme cette paroi. ~n verra plus loin les
effets de cette particularite, ainsi que ceux de la distance
entre les deux surfaces verticales;
- sa partie avant 5 est en forme de bec, faisant avec la surface
S un angle , dont la valeur est un compromis entre une valeur
la plus elevee possible, pour obtenir de bonnes performances en
ce qui concerne la géneration de la houle, et une valeur faible,
pour obtenir une bonne régularite de courant de c.irculation au
~voisinage dudit bec, dans le cas représenté, où un courant existe
dans le canal, dans la direction F, le batteur 1 créant ainsi un
convergent pour ce courant avec la dénivellation entre les fonds
6 et 6'.
L'expérience montre que, grâce à ce systeme, il est possible
d'atteindre des fonctions de transferts très élevées, notamment
pour les periodes de houle de l'ordre de 2 à 3 secondes. La figure
2 illustre l'influence, sur les valeurs de ces fonctions de
h~
3b
transfert, de la distance de l'arrière du batteur au mur du bassin,
c'est-à-dire les effets dus au phénomène, de resonance resultant
de la variation cyclique de cette distance.
sur ce diagramme, les cour-bes I à VI correspondent à
différentes valeurs de moyenne temporelle de la clistance d, pour
un batteur conforme à celui de la figure 1, ayant une largeur L à
la flottaison de 1,9 m, immergé de 1 m dans un bassin dont le fond
6 est à 7 m et le fond 6' est à 3 m, la distance D étant de 10 m:
Courbe d movenne (m)
15I 0,6
II 0,7
III 0,8
IV 0,9
V 1,9 .
20VI 2,0
Ces courbes sont à rapprocher de la courbe A, illustrant
les variations de la fonction de ~ransfert obtenue avec un flotteur
semblable, mais animé d'un mouvement oscillant autour d'un axe
transversal X.
Il peut ressortir que, les fonctions de transfert
obtenues avec le système selon l'invention sont les plus favorables
dans le domaine des périodes souhaitables pour les bassins
considerés; cela montre au surplus que les performances
hydrodynamiques de ce système sont tout à fait différentes de
celles des systèmes antérieurs les plus comparables du point de vue
géométrique.
Il convient egalement de bien.observer que, bien que ces
résultats découlent de phénomène de résonance précité, lui-même
~.~'7~
cree par l'effet de piston joue par le flotteur sur la masse
d'eau entre sa face arrière et le mur du ba.ssin, ce qui im-
plique la verticalite de cette face arrière, il est possi-
ble, dans le cadre de l'invention, de rea:Liser un flotteur
dont ladite face arrière soit legèrement inclinee vers
l'avant par rapport a la verticale. On obtient alors comme
resultat supplementaire une limitation du clapot entre le
mur et le flotteur, sans pour autant diminuer la fonction
de transfert.
Il resulte de ce qui precède que le nouveau sys-
tème generateur de houle selon l'invention presente un ensem-
ble de caracteristiques nouvelles et interessantes:
- fonction de transfert elevee
- simplicite du système mecanique
- bonne compatibilite avec les imperatiEs lies
à la generation du courant dans le bassin
- faibles efforts hydrodynamiques exerces par le
flotteur sur le verin, du fait d'une masse d'eau ajoutee
negative au voisinage de la periode de resonance (2 à 30),
ce qui permet de limiter les efforts d'inertie que le verin
doit developper pour actionner le flotteur~
La presente invention peut être appliquee aux
domaines de l'equipement de loisirs, tels que piscines publi-
ques ou privees, centres aquatiques et analogues.
Un exemple detaille d'une telle application se re-
ferant à la figure 1 est donne ci-après:
Selon cet exemple, une installation generatrice de
houle conforme a celle decrite a la figure 1 du brevet prin-
cipal a ete montee dans un bassin rectangulaire de 18 x 50
metres, de profondeur constante de 2 mètres, sans circula-
tion d'eau.
3~i
Cette installation comporte un batteur 1 d'une
longueur L à la flottaison de 1,914 mètre, dont la face
arriere 4, faisant face au mur arriere 2 du bassin est plane
et verticale, d'une hauteur de 0,50m sous la surface libre
S.
Le fond du batteur 1 est constitue d'un cylindre
horizontal de centre ~ et de rayon 0,50 m. Le tirant d'eau
du generateur est donc de 1 metre. La partie avant du bat-
teur consiste egalement en un cylindre dont le rayon est
1,50 metre et le centre est situe a 1 metre verticalement
au-dessus de X. L'angle alpha a la flottaison est de 60.
La distance moyenne d de la face arriere 4 au mur
2 varie de 0,60 a 1 metre~
On excite le batteur au moyen d'un v~rin hydrauli-
que 3 qui lui imprime un mouvement sinusoidal d1une periode
variant de 1 a 3 secondes et d'une amplitude de 0,37 metre.
Pour une distance d = 0,8 metre, on peut obtenir des houles
de 1 metre de hauteur, de 1,4 secondes de periode et de 0,37
d'amplitude, correspondant a des houles frequemment rencon-
trees dans la nature.
Pour equiper une piscine ayant une largeur compri-
se entre 3 et 33 metres, d'une longueur comprise entre 30 et
100 metres, selon sa forme, et d'une profondeur de 0,5 a 3
metres, les parametres imposes sont les suivants:
La distance D moyenne entre le mur arriere de la
piscine et la face arriere du flotteur doit être comprise
entre 0,1 a 2 metres.
7~
La longueur à la flottaison du flotteur doit être
comprise entre 0,25 et 3 metres.
L'angle a]pha du bec du flotteur doit être compris
entre 15 et 30 degres.
Le tirant d'eau, clest-a-dire la hauteur immergee
du flotteur doit être compris entre 0,1 et 2 metres.
La période d'excitation du flotteur, c'est-a-dire
du mouvement sinusoidal qui 1ui est impose, doit être
comprise entre 0,5 et 4 secondes et,
L'amplitude de ce mouvement sinusoidal doit être
lS comprise entre 0,05 et 1,5 metres.
Il est indique également au brevet principal que
la hauteur au-dessus de la surface du bain du mur arrière de
la piscine et de la face arriere du flotteur, doit être un
peu plus elevee que les hauteurs des autres elements de la
piscine et du flotteur. Il est bien entendu qu'il s'agit-la
d'une precaution supplementaire, pratiquement pour eviter le
debordement de l'eau dans la zone situee entre le flotteur
et le mur ou prennent naissance les phenomenes sur lesquels
repose l'invention.
Bien entendu, les parametres pourront être modi-
fies de maniere a obtenir des houles de caracteristiques
differentes.
