CA1278926C - Generateur de houle - Google Patents

Generateur de houle

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CA1278926C
CA1278926C CA000525016A CA525016A CA1278926C CA 1278926 C CA1278926 C CA 1278926C CA 000525016 A CA000525016 A CA 000525016A CA 525016 A CA525016 A CA 525016A CA 1278926 C CA1278926 C CA 1278926C
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Pierre Guevel
Eric Landel
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D35/00Pumps producing waves in liquids, i.e. wave-producers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H4/00Swimming or splash baths or pools
    • E04H4/0006Devices for producing waves in swimming pools
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B1/00Equipment or apparatus for, or methods of, general hydraulic engineering, e.g. protection of constructions against ice-strains
    • E02B1/006Arresting, diverting or chasing away fish in water-courses or water intake ducts, seas or lakes, e.g. fish barrages, deterrent devices ; Devices for cleaning fish barriers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
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Abstract

Système générateur de houle artificielle dans un bassin d'expérimentation de génie océanique, du type comportant un batteur constitué par un flotteur cylindrique parallèle à la paroi arrière du bassin, caractérisé en ce que, la section dudit flotteur, c'est-à-dire la génératrice dudit cylindre, comporte un côté arrière sensiblement vertical, c'est-à-dire sensiblement parallèle à ladite paroi arrière, et un côté avant en forme de bec, et ledit flotteur est associé à des moyens mécaniques lui imprimant un mouvement alternatif horizontal tel que plus particulièrement appliqué au domaine des équipements de loisirs, tels que piscines publiques ou privées, centres aquatiques et analogues.

Description

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.

Claims (10)

1) Système générateur de houle artificielle dans un bassin d'expérimentation de génie océanique, du type comportant un batteur constitué par un flotteur cylindrique parallèle à la paroi arrière du bassin, caractérisé en ce que, la section dudit flotteur, c'est-à-dire la génératrice dudit cylindre, comporte un côté
arrière sensiblement vertical, c'est-à-dire sensiblement parallèle à ladite paroi arrière, et un côté avant en forme de bec, et ledit flotteur est associé à des moyens mécaniques lui imprimant un mouvement alternatif horizontal.
2) Système selon }a revendication 1, caractérisé
en ce que la distance moyenne antre la paroi arrière dudit flotteur et la paroi arrière dudit bassin est choisie de manière telle qu'il se crée un phénomène de résonance entre le train de houle provoqué par les oscillations de la colonne d'eau comprise entre lesdites parois et celui créé par le mouvement propre du flotteur, la superposition de ces deux trains donnant naissance à
une fonction de transfert très élevée dans un intervalle choisi de période de la houle.
3) Système selon la revendication 1 caractérisé
en ce que, dans le but de limiter le clapot entre le mur et le flotteur, la face arrière du flotteur est légèrement inclinée vers l'avant par rapport à la verticale.
4) Système selon la revendication 2 caractérisé
en ce que, dans le but de limiter le clapot entre le mur et le flotteur, la face arrière du flotteur est légèrement inclinée vers l'avant par rapport a la verticale.
5) Système selon la revendication 1 caractérisé
en ce qu'il est installé dans un bassin à houle et courant.
6) Système selon la revendication 2 caractérisé
en ce qu'il est installé dans un bassin à houle et courant.
7) Système selon la revendication 3 caractérisé
en ce qu'il est installé dans un bassin à houle et courant.
8) Système selon la revendication 4 caractérisé
en ce qu'il est installé dans un bassin à houle et courant.
9) Système générateur de houle selon la revendication 1, appliqué au domaine des équipements de loisirs, tels que piscines publiques ou privées, centres aquatiques analogues.
10) Système générateur de houle artificielle selon la revendication 1, adapté à une piscine ayant une longueur comprise entre 30 et 100 mètres, une largeur comprise entre 8 et 33 mètres, une profondeur comprise entre 0,5 et 3 mètres, caractérisé en ce que la distance moyenne entre le mur arrière de la piscine et la face arrière du flotteur est comprise entre 0,1 et 2 mètres, la longueur à la flottaison du flotteur est comprise entre 0,5 et 3 mètres, l'angle forme par le bec avant du flotteur est compris entre 15 et 90 degrés, le tirant d'eau du flotteur est compris entre 0,1 et 2 mètres, et les caractéristiques du mouvement sinusoidal imposé au flotteur sont une période comprise entre 0,5 et 4 secondes et une amplitude comprise entre 0,05 et 1,5 mètre, le bassin ayant une profondeur comprise entre 0,5 et 3 mètres.
CA000525016A 1985-12-11 1986-12-11 Generateur de houle Expired - Lifetime CA1278926C (fr)

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