EP0236653B1 - Générateur de houle - Google Patents
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- EP0236653B1 EP0236653B1 EP86440104A EP86440104A EP0236653B1 EP 0236653 B1 EP0236653 B1 EP 0236653B1 EP 86440104 A EP86440104 A EP 86440104A EP 86440104 A EP86440104 A EP 86440104A EP 0236653 B1 EP0236653 B1 EP 0236653B1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D35/00—Pumps producing waves in liquids, i.e. wave-producers
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H4/00—Swimming or splash baths or pools
- E04H4/0006—Devices for producing waves in swimming pools
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B1/00—Equipment or apparatus for, or methods of, general hydraulic engineering, e.g. protection of constructions against ice-strains
- E02B1/006—Arresting, 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
-
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- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B1/00—Equipment or apparatus for, or methods of, general hydraulic engineering, e.g. protection of constructions against ice-strains
- E02B1/02—Hydraulic models
Definitions
- the present invention relates to a new swell generator system, intended in particular for ocean engineering experimental basins.
- beaters of the "flap" type which can be presented as a vertical flap driven by an alternative translational movement, or as an inclined flap, driven by an alternating tilting movement, said flap being able to -even be articulated and / or coupled to a device for translating its tilting axis (double-acting flaps).
- beaters of the "plunger wedge” type constituted by a prism with a triangular section downwards, a large face of which slides in an alternating movement along the rear vertical wall of the channel.
- the transfer function of these beaters is no longer very satisfactory and, moreover, these beaters are not adaptable to the case of very deep swell, swell and current pools.
- the invention therefore relates to a wave generator constituted by a cylindrical float, mounted transversely in a basin, a short distance from the rear vertical wall of this basin, the generator of said cylinder having a substantially vertical rear part and a front part in the form of spout, this cylinder being associated with means imparting an alternative horizontal translation to it, the mean distance between the rear wall of said float and the rear wall of said basin being chosen so that a resonance phenomenon is created between the swell train caused by the oscillations of the water column between said walls and that created by the proper movement of the float, the superposition of these two trains giving rise to a very high transfer function in a selected interval of the swell period.
- FIG. 1 it can be seen that, according to the invention, a cylindrical float 1 parallel to the vertical rear wall 2 of a swell pool, in a manner known per se, is animated, by means of a jack 3 of a so-called cavalry movement, that is to say of alternative horizontal translation.
- FIG. 2 illustrates the influence, on the values of these transfer functions, of the distance from the rear of the mixer to the wall of the basin, that is to say the effects due to the phenomenon of resonance resulting from the cyclic variation of this distance.
- the curves at VI correspond to different values of time average of the distance d, for a drummer conforming to that of Figure 1, having a width L at the waterline of 1.9 m, immersed by 1 m in a basin whose bottom 6 is 7 m and bottom 6 'is 3 m, the distance D being 10 m :
- curves are to be compared to curve A, illustrating the variations in the transfer function obtained with a similar float, but driven by an oscillating movement around a transverse axis X.
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Description
- La présente invention concerne un nouveau système générateur de houle, destiné notamment aux bassins d'expérimentation de génie océanique.
- On sait qu'actuellement il existe essentiellement deux types de générateurs de houle, que l'on peut identifier en fonction de la nature de l'élément "batteur" exerçant son action dynamique sur la masse d'eau dans laquelle la houle artificielle doit être créée.
- 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 articulé et/ou couplé à un dispositif de translation de son axe de basculement (volets à double effet).
- Les études effectuées sur ces systèmes font ap- pararaître qu'ils n'assurent une fonction de transfert (rapport entre l'amplitude de la houle produite et l'amplitude de l'élongation angulaire du batteur) satisfaisante que pour des systèmes à double effet et pour des périodes de houle courtes. Au surplus, sur le plan technique, de tels systèmes sont peu attractifs en raison de l'importance des masses à mettre en mouvement, des difficultés de pilotage simultané de deux vérins (translation en basculement) et des complexités techniques résultant des moyens nécessaires pour assurer l'étanchéité entre les volets et les parois latérales du canal.
- En second lieu, on connaît les batteurs du type "coin plongeur", constitué par un prisme à section triangulaire 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 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 été suggérée récemment par la Déposante. Elle consiste à utiliser comme "batteur" un flotteur cylindrique horizontal, actionné en basculement sinusoïdal selon l'un ou l'autre de ses trois degrés de liberté.
- Bien que ce système conduise à des fonctions de transfert plus satisfaisantes, il présent encore l'inconvénient d'être coûteux, en raison des moyens complexes (vérin et embiellage) 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, créée des houle présentant des fonctions de transfert beaucoup plus satisfaisantes encore que tous les systèmes connus.
- Au surplus, il est avantageux, pour créer un phénomène de résonance, favorable à ces résultats, quel'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 moyens lui imprimant une translation horizontale alternative, la distance moyenne entre la paroi arrière dudit flotteur et la paroi arrière dudit bassin étant 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.
- Grâce à cette disposition, les organes mécaniques sont simplifiés, puisque se ramenant à un vérin horizontal, et les efforts qu'ils doivent exercer sont très réduits.
- L'invention va être décrite plus en détail grâce et avec référence au dessin ci-joint sur lequel:
- La figure 1 est une coupe transversale schématique d'un système selon l'invention, et
- la figure 2 est un diagramme faisant apparaître les variations de la fonction de transfert obtenue avec le système selon l'invention, selon la période de la houle.
- En se référant tout d'abord à la figure 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 animé, 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 génératrice, a la forme générale représentée sur la figure, à savoir:
- - sa face arrière 4 c'est-à-dire faisant face à la paroi 2, est sensiblement verticale comme cette paroi. On verra plus loin les effets de cette particularité, ainsi que ceux de la distance d entre les deux surfaces;
- - sa partie avant 5 est en forme de bec, faisant avec la surface 5 un angle a, dont la valeur la plus élevée possible, pour obtenir de bonnes performances en ce qui concerne la génération de la houle, et une valeur faible, pour obtenir une bonne régularité de courant de circulation 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 système, il est possible d'atteindre des fonctions de transfert très élevées, notamment pour les périodes de houle de l'ordre de 2 à 3 secondes. La figure 2 illustre l'influence, sur les valeurs de ces fonctions de transfert, de la distance de l'arrière du batteur au mur du bassin, c'est-à-dire les effets dus au phénomène de résonance résultant de la variation cyclique de cette distance.
- Sur ce diagramme, les courbes à VI correspondent à différentes valeurs de moyenne temporelle de la distance 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:
- Ces courbes sont à rapprocher de la courbe A, illustrant les variations de la fonction de transfert 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 considérés; 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 également de bien observer que, bien que ces résultats découlent d'un phénomène de résonance précité, lui-même créé par l'effet de piston joué par le flotteur sur la masse d'eau située entre sa face arrière et le mur du bassin, ce qui implique la verticalité de cette face arrière, il est possible, dans le cadre de l'invention, de réaliser un flotteur dont ladite face arrière soit légèrement inclinée vers l'avant par rapport à la verticale. On obtient alors comme résultat supplémentaire une limitation du clapot entre le mur et le flotteur, sans pour autant diminuer la fonction de transfert.
- Il résulte de ce qui précède que le nouveau système générateur de houle selon l'invention présente un ensemble de caractéristiques nouvelles et intéressantes:
- - fonction de transfert élevée
- - simplicité du système mécanique
- - bonne compatibilité avec les impératifs liés à la génération du courant dans le bassin
- - faibles efforts hydrodynamiques exercés par le flotteur sur le vérin, du fait d'une masse d'eau ajoutée négative au voisinage de la période de résonance (2 à 30), ce qui permet de limiter les efforts d'inertie que le vérin doit développer pour actionner le flotteur.
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