FR2695666A1 - Procédé et dispositif destinés à atténuer la houle. - Google Patents

Procédé et dispositif destinés à atténuer la houle. Download PDF

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Abstract

- L'invention concerne un procédé destiné à atténuer la houle se propageant vers un site déterminé. Il comporte l'immersion dans la houle d'un élément sensiblement plat, poreux dont la porosité crée des turbulences d'écoulement ayant pour effet de dissiper une partie de l'énergie de la houle. - L'invention a aussi pour objet le dispositif associé, constitué par exemple d'au moins une plaque perforée (1) dont la rigidité mécanique peut être renforcée par un élément support (6, 7).

Description

L'invention concerne un domaine d'activité relevant de l'industrie de la mer. Elle a plus particulièrement pour objet un procédé et un dispositif destinés à atténuer la houle se propageant vers un site déterminé.
Les chocs répétés d'une forte houle sur un élément de construction y créent des vibrations, des fatigues, qui à la longue l'endommagent. C'est pourquoi différentes protections et moyens d'atténuation de la houle ont déjà été proposés.
Les fonctions remplies par ces différents matériels peuvent être par exemple de réduire le clapotis dans les ports et les abris naturels, de protéger des digues particulièrement lorsqu'elles présentent des signes de fatigue, de protéger des installations off-shore, de renforcer la sécurité d'opérations en mer, etc.
Le but essentiel visé par ces installations est de protéger le littoral contre l'érosion due à la houle qui est particulièrement sensible en mer Méditerranée sur la côte française, notamment.
I1 a déjà été proposé un grand nombre de moyens destinés à réaliser les fonctions précitées. Un bon nombre d'entre eux font intervenir des effets d'amortissement d'origine visqueuse.
D'autres procédés et/ou dispositifs connus consistent en des structures immergées ou semi-immergées présentant des géométries et/ou des orientations particulières. Les documents FR-2.388.087, FR-2.596.434 divulguent des réalisations de ce type.
Selon les documents FR-2.576.337, FR-2.590.628,
FR-2.642.48 1, on cherche à générer une réflexion plus ou moins importante de la houle incidente afin d'obtenir en aval du dispositif anti-houle une houle d'amplitude sensiblement réduite.
Ces derniers documents enseignent notamment que la masse d'eau située sous une plaque horizontale immergée présente un comportement homogène purement oscillant.
Cette oscillation engendre en amont comme en aval de la plaque une onde qui, dans certaines conditions, permet de réfléchir totalement l'onde incidente et donc d'annuler toute transmission. Le but essentiel de ce type d'atténuateurs est de renvoyer en amont une grande partie de la houle incidente.
La présente invention s'apparente à ce dernier type de dispositifs puisqu'elle est basée sur l'analyse du phénomène de type oscillatoire périodique que constitue le mouvement de la houle.
Cependant, la solution proposée par la présente invention permet, de façon différente, de dissiper une partie de l'énergie de la houle incidente tout en diminuant la réflexion.
On vise en outre, selon la présente invention, à atténuer la transmission de la houle et surtout à diminuer les efforts subits par le dispositif.
Un autre objet de la présente invention consiste à proposer un système simple, facile à mettre en place et facilement adaptable au type de construction à protéger et de houle à atténuer.
Bien entendu, le dispositif selon l'invention étant totalement immergé, il n'altère pas l'esthétique du site auprès duquel il est implanté.
Par ailleurs, étant cependant immergé à une certaine profondeur, des embarcations ayant un faible tirant d'eau peuvent sans risque naviguer au-dessus.
Vis-à-vis d'éléments plats qui présenteraient par exemple des irrégularités de surface, la présente invention présente l'avantage de mieux dissiper l'énergie.
Pour atteindre ces objectifs, la présente invention a pour objet un procédé destiné à atténuer l'effet de la houle se propageant vers un site déterminé, procédé qui comporte l'immersion dans la houle d'un objet sensiblement plat, poreux dont la porosité crée des turbulences d'écoulement ayant pour effet de dissiper une partie de l'énergie de la houle.
Plus spécifiquement, la porosité peut être telle que
CR2 + CT2 < 1 où CR = coefficient de réflexion =
Figure img00030001
<tb> \ <SEP> |énergie <SEP> réfléchie
<tb> énergie <SEP> incidente
<tb>
CT = coefficient de transmission =
Figure img00030002
<tb> énergie <SEP> transmise
<tb> <SEP> énergie <SEP> incidente
<tb>
De préférence, (CR2 + CT2) est bien inférieur à l'unité.
Les buts précités sont atteints selon la présente invention par un élément solide sensiblement plat, immergé suivant une direction sensiblement horizontale et destiné à atténuer la houle se propageant vers un site déterminé.
Selon l'invention, l'élément solide présente une certaine porosité, ladite porosité permettant notamment de dissiper une grande partie de l'énergie de la houle incidente, sans augmenter la transmission et tout en réduisant l'effort subit par ledit élément
Plus particulièrement, la porosité (PO) peut être inférieure ou égale à 15 % de la surface plate, de préférence peut être comprise entre 10 et 15 %.
Avantageusement, la longueur de l'élément solide peut être comprise entre 12 m et 20 m.
L'élément solide selon l'invention peut être constitué d'au moins une plaque perforée, renforcée ou non.
D'autres avantages et particularités de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description qui va suivre faite à titre illustratif et nullement limitatif en référence aux dessins annexés selon lesquels - la figure 1 représente une coupe simplifiée d'une dalle selon un
mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 montre un ensemble de courbes données par le
coefficient de réflexion en fonction de la période de la houle, - la figure 3 illustre un ensemble de courbes obtenues par le
coefficient de transmission en fonction de la période de la
houle, - la figure 4 donne des courbes de rendement en fonction de la
période de houle pour différentes porosités, - la figure 5 représente différentes courbes de la force verticale
F exercée sur la dalle en fonction de la période T de houle, - la figure 6 permet de voir pour différentes longueurs de dalles
le rendement 11 en fonction de la période T de houle, - la figure 7 donne pour une dalle de porosité donnée des
courbes du rendement en fonction de la période de houle, pour
différentes profondeurs d'immersion, - la figure 8A illustre pour une plaque pleine et à trois instants
donnés, l'aspect de la surface libre de l'eau, - la figure 8B illustre pour une plaque de porosité déterminée et
à trois instants donnés, l'aspect de la surface libre de l'eau, - la figure 9 montre un mode de réalisation de l'invention selon
lequel l'élément sensiblement plat est constitué d'une dalle
perforée renforcée, et - la figure 10 illustre par une coupe transversale, un autre mode
de réalisation de l'invention.
La figure 1 montre de façon illustrative et nullement limitative un mode de réalisation de l'invention selon lequel l'élément solide est une dalle 1 sensiblement plate immergée dans la houle, de préférence suivant une direction sensiblement horizontale à la distance p de la surface moyenne de l'eau 2. La référence 3 désigne le fond de l'eau. La plus grande longueur de la dalle 1 est sensiblement parallèle aux crètes de la houle.
En supposant que la houle se propage de la gauche vers la droite de la figure, la houle incidente est située sur la partie gauche de la dalle 1, tandis que la houle transmise apparait à la droite de la dalle.
La dalle est, selon l'invention, transpercée d'un ensemble d'ouvertures 4 créant une "porosité" déterminée de la plaque 1 qui est amarrée par tout moyen 5 connu en soi au fond 3 de l'eau.
Les ouvertures 4 créant cette porosité sont des trous, des fentes, des perforations, etc, faits à travers l'épaisseur de l'élément solide 1 plat. On définit ici la porosité par le rapport de la surface des perforations à la surface totale de la dalle.
Préférentiellement, les perforations 4 sont petites vis-à-vis de la longueur et/ou de la largeur de la dalle 1 et elles sont ménagées de façon à créer un écoulement qui en sortie des trous est essentiellement vertical.
Globalement, les perforations 4 sont telles que les perturbations (visqueuses) de l'écoulement qui en résulte, restent localisées à proximité de la dalle 1. Il est très réaliste d'avancer que l'effet des perforations 4 est de créer une perte de charge proportionnelle au carré de la vitesse de l'écoulement.
L'homme du métier sait, notamment par l'enseignement du document FR-2.576.337 déjà cité, qu'une dalle horizontale interposée dans la houle à faible profondeur, perturbe l'onde d'une manière bien définie : la dalle présente un fort pouvoir réflecteur de sorte que l'onde transmise est très atténuée, voire éteinte, selon les configurations.
Ces propriétés sont mises en évidence en étudiant en particulier les coefficients de réflexion CR et de transmission CT définis par
Figure img00050001
<tb> CR2 <SEP> = <SEP> énergie <SEP> réfléchie <SEP> = <SEP> (au <SEP> 2 <SEP>
<tb> <SEP> énergie <SEP> incidente
<tb> Cl2= <SEP> <SEP> énergie <SEP> <SEP> transmise <SEP> = <SEP> aT <SEP> 2 <SEP>
<tb> <SEP> énergie <SEP> incidentcv <SEP>
<tb>
S'il n'y a pas dissipation d'énergie, comme c'est le cas notamment pour des plaques pleines telles que celles mentionnées dans le document précédent, les coefficients CR et CT vérifient
CR2 + CT2 = 1
Ainsi, des éléments essentiellement plats qui présenteraient des irrégularités de surface ne dissiperaient pas d'énergie.
Le procédé selon la présente invention permet notamment, on l'a vérifié, de dissiper une grande partie de l'énergie de la houle incidente, de façon que les coefficients de réflexion et de transmission vérifient la relation
CR2 + CT2 < 1
Comme il a déjà été dit, la présence de cet ensemble de petits trous, fentes, etc, à travers l'épaisseur d'une dalle et qui la rendent "poreuse" a pour effet de créer une turbulence, qui entraîne une dissipation d'une partie de l'énergie de la houle incidente.
Les figures 2 et 3 montrent respectivement par différentes courbes l'évolution des coefficients de réflexion CR et des coefficients de transmission CT en fonction de la période T de la houle exprimée en secondes, pour différentes porosités de la plaque. I1 apparait que, pour une plaque pleine, l'onde réfléchie est toujours plus importante que pour une plaque perforée, et que plus la dalle est perforée, moins l'onde réfléchie est importante.
En ce qui concerne le coefficient de transmission, on vérifie qu'il est globalement plus faible pour des dalles perforées que pour des dalles pleines, pour des périodes de houles inférieures à environ 5 s.
La figure 4 permet de comparer le rendement de plaques poreuses et pleines - le rendement est ici défini par 11 = 1 - énergie transmise
énergie incidente
2
aT
La figure 4 montre notamment que - pour des périodes de houle inférieures à 5 s : le rendement de
plaques poreuses est toujours nettement supérieur à celui de
plaques pleines, la porosité semblant propice au rendement, - par contre, pour des périodes supérieures à 5 s, plus la plaque
présente de porosité, moins son rendement est élevé.
La figure 5 illustre la force verticale exercée sur différents types de plaques, en fonction de la période de houle. On observe de façon logique que plus la plaque est perforée, moins la force F exercée est grande.
Les figures 6 et 7 mettent en relief respectivement l'influence de la longueur de la dalle et de la profondeur d'immersion sur le rendement d'une plaque poreuse.
D'une façon générale, le rendement de la plaque varie dans le même sens que sa longueur. En outre, on remarque un décalage du rendement maximum selon la longueur de la plaque.
Plus précisément, pour une plaque de 20 m de longueur, le rendement maximum est obtenu pour une période de houle autour de 6 s. Pour une plaque de 16 m, le rendement maximal correspond à une période quelque peu inférieure à 5 s, tandis que pour une plaque d'une longueur de 12 m, le rendement maximum est obtenu pour une période voisine de 4,5 s.
Les figures 8A et 8B représentent chacune l'allure de la houle à un instant donné puisque les courbes qui y sont figurées sont définies par l'amplitude H (en m) de la houle en fonction de sa distance X (en m) à la dalle. En effet, X = 0 correspond à l'amplitude de la houle passant au-dessus de la dalle tandis que les X négatifs correspondent à l'amplitude de la houle incidente et réfléchie en amont de la dalle relativement au sens de propagation de la houle et les X positifs, l'amplitude de la houle transmise en aval de la dalle.
Enfin, la comparaison des figures 8A et 8B permet de mettre en évidence le rôle joué par la porosité de la dalle sur l'amplitude de la houle transmise : dans le cas d'une dalle pleine, l'amplitude totale de la houle est de l'ordre de 1,3 m tandis que dans le cas d'une dalle de porosité égale à 10 %, l'amplitude de la houle se situe autour de 0,9 m soit une diminution de l'ordre de 30 %.
En outre, la comparaison des figures 8A et 8B confirme bien ce que met en évidence la figure 2, à savoir qu'une dalle poreuse permet de diminuer la réflexion de la houle, vers amont.
Suivant le mode de réalisation de la figure 9, l'élément aplati est constitué d'une dalle 1 ayant des perforations 4 qui sont des fentes parallèles. La dalle 1 est supportée par un treillis 6 formant une ossature de soutien. Les fentes peuvent avoir n importe quelle orientation vis-à-vis du sens de propagation de la houle.
Bien entendu, les perforations 4 dans ce mode de réalisation de l'invention présentent les caractéristiques énoncées plus haut.
Suivant le mode de réalisation de la figure 10, l'élément aplati comprend deux plaques perforées 11, 12 disposées l'une au-dessus de l'autre, et reliées entre elles par une ossature de soutien 7 destinée à assurer la rigidité mécanique de l'ensemble.
L'ossature 7 peut être constituée de barres, tubes, flexibles, agencés en treillis ou de toute autre façon connue en soi.
La porosité de chaque plaque 11, 12 est de préférence égale au produit de la porosité calculée dans un mode de réalisation à une seule plaque, par le facteur
Figure img00080001
Le choix d'un mode particulier de réalisation de l'invention est fait en fonction des conditions dans lesquelles l'élément solide sensiblement plat doit réaliser l'effet anti-houle.
De ce qui précède, il ressort qu'une dalle poreuse présente des avantages vis-à-vis d'une dalle pleine - son coefficient de réflexion est nettement diminué, - son coefficient de transmission qui est atténué aussi (de l'ordre
de 30 %), et - les efforts qu'elle subit sont considérablement atténués (d'un
facteur 2).
Par conséquent, le fait de créer une porosité telle que par exemple définie ci-avant, dans une plaque ou dans tout autre élément solide sensiblement plat, permet de dissiper une partie de l'énergie incidente plutôt que de la renvoyer totalement.
Avec l'objet aplati poreux selon l'invention, on peut obtenir une faible transmission, et ce qui est plus surprenant une réflexion relativement faible.
En outre, de façon inattendue, la grande absorption d'énergie réalisée par l'élément plat selon l'invention est essentiellement dûe à l'effet des perforations.
Bien entendu, d'autres aménagements et/ou modifications de la présente demande pourront être apportées par l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention.
Ainsi, la plaque sensiblement plate et perforée qui a été décrite précédemment pourra être remplacée par tout autre élément solide, relativement plat, pourvu de perforations de taille appropriée pour qu'apparaissent des turbulences susceptibles de dissiper une partie de l'énergie de la houle, tel qu'une plaque courbée ou profilée ou ondulée, etc.
Sans sortir du cadre de la présente invention, l'élément solide substantiellement plat peut être une plaque perforée concave, convexe ... présentant une faible courbure. Un élément de type tôle ondulée peut également être prévu.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. - Procédé destiné à atténuer la houle se propageant vers un site déterminé, caractérisé en ce qu'il comporte l'immersion dans la houle d'un élément sensiblement plat, poreux dont la porosité crée des turbulences d'écoulement ayant pour effet de dissiper une partie de l'énergie de la houle.
2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite porosité est telle aue : CR2 + CT2 < 1 où CR = coefficient de réflexion
Figure img00100001
Figure img00100002
ansmlsslon
<tb> CT = coefficient de tr transmission
<tb> <SEP> énergie <SEP> incidente
<tb> 1= <SEP> énergie <SEP> réfléchie
<tb>
<tb> <SEP> énergie <SEP> incidente
<tb> =l <SEP> l <SEP> énergie <SEP> transmise
3. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la profondeur d'immersion de l'élément sensiblement plat est comprise entre 1,5 m et 2,5 m, de préférence aux environs de 2 m.
4. - Elément solide sensiblement plat destiné à être immergé suivant une direction sensiblement horizontale, pour atténuer la houle se propageant vers un site déterminé, caractérisé en ce qu'il présente une certaine porosité (4), ladite porosité permettant notamment de dissiper une grande partie de l'énergie de la houle incidente, sans augmenter la transmission et de réduire les efforts subits par ledit élément (1).
5. - Elément solide selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément est traversé d'un ensemble d'ouvertures dont la surface totale est inférieure ou égale à 15 % de la surface de l'élément, de préférence comprise entre 10 et 15 %.
6. - Elément solide selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que sa longueur est comprise entre 12 m et 20 m.
7 - Elément solide selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins une plaque perforée (1 ; 11, 12).
8 - Elément solide selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un élément support (6) destiné à renforcer sa rigidité mécanique.
9 - Elément solide selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux plaques perforées (11, 12) reliées entre elles par une ossature de soutien (7).
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