Brevet FR2572809A1 — publié le 19860509

La presente invention concerne un bassin dessai amenage dans un plan d'eau pour y generer de la houle a echelle reduite Les batteurs de houle sont traditionnellement employes dans des bassins d'essai pour y simuler a echelle reduite des etats de mer , Ces batteurs sont installes sur les parois des bassins lesquelles reprennent les reactions statiques et dynamiques dsancrage des batteurs .Ces parois assurent aussi le soutenement du sol dans lequel est enterre le bassin Leur realisation est donc onereuse lorsque l'on desire realiser un bassin dune profondeur superieure a plus dune dizaine de metres La demande de brevet francais no:83/17511 du 11 nov 1983 , ainsi que son certificat d'addition no:84/01981 du 7 Fevrier 1984 , en isolant les parois du bassin , des talus de l'excavation , permettent de realiser economiquement des bassins d'essai de tres grandes dimensions , dont la profondeur peut atteindre plusieurs dizaines de metres . La houle y est generee par des batteurs classiques installes le long des parois .Cependant loreque l'echelle de simulation est elevee , la puissance de la houle devient considerable , de sorte que les forces dancrage du batteur ainsi que les pressions hydrodynamiques s'accroissent et exercent des couples de renversement , qui entrainent un dimensionnement important du support , isole au milieu du plan d'eau . L'interet de ce type de bassin se trouve donc reduit Le bassin selon invention permet de remedier a cet inconveniant 11 utilise en effet un batteur qui genere la houle de facon a ce que le moment resultant des moments de renversement produit par lee reactions horizontales et les pressions hydrodynamiques qui s'exercent sur le support soit nul .Les composantes verticales de ces forces , , continuent de exercer sur le support mais ne lui font subir que des contraintes relativoment faibles , car ce support est erige verticalement sous le batteur et ne subit que des forces verticales de tension et de compression Selon une realisation preferentille de l'invention , le batteur du bassin est realise par un flotteur ! ancre a tout instant en pre-tension par l'intermediaire d'un tensionneur a un support immerge , fixe au fond du plan d'eau .C'est a dire que la valour de la pre-tension est calculee de facon a ce que le support ne subisso aucune force de compression de la part du tensionneur lorsque la houle est generee La houle dans le bassin selon l'invention est generse par les mouvements du flotteur qui produisent des variations dans la surface des couples de sa carene de facon a ce que a tout instant lesdits couples maintiennent une symetrie par rapport a un meme plan vertical . Lesdites variations sont obtenues par pillonnement du flotteur , et/ou par rotation autour d'axes horizontaux , d'elements longitudinaux du flotteur . Le support du batteur selon l'invention est est realise par une cloison etanche fixee au fond du plan d'eau par des pieux battus . Selon une variante , le support est realise par une structure reticulee spaciale , fixee au fond par une embase gravitaire . Selon une variante preferentielle , le support est realise par des tubes . Selon une variante le support est realise par des cables . Selon une variante le support est realise par des chaines . Le bassin selon l'invention est realism dans un plan d'eau ! qui peut etre une excavation artificielle ou naturelle . Ce plan d'eau peut etre la mer , une riviere , un lac , ou bien une sabliere . Lorsque la superficie du plan d'eau est peu importants , il est necessaire d'amenager ses berges de facon a ammortir des vaques per deferlement , pour ne pas obtenir des reflexions de vagues vers le batteur . L'amenagement est realise par exemple au moyen de plages naturelles dont le profil de pente est realise au 1/10 .Selon une realisation de l'invention , le bassin est realism uniquement par l'installation de son batteur dans le plan d'eau Solon une variante ? le bassinest realise par un batteur dont le flotteur est installe entre deux cloisons planes , paralleles et verticales fixees sur le fond du plan d'eau , perpendiculairement au plan vertical de symetrie du flotteur . Les deux cloisons emergent au-dessus des cretes des plus hautes houles generees par le bassin . Solon une variante , une des deux cloisone est amovible , pour permettre la generation de houles croissees , au moyen de batteurs a houle traditionnels de faible puissance , installes sur la cloison restante . Selon une variante de l'invention , le bassin est realise par l'installation de deux batteurs selon l'invention , dont l'orientation est choisie pour creer un champs de houles croisees dans le plan d'eau , en actionnant lesdits deux batteurs en meme temps . Solon une variante s l' ancrage d'au moins un batteur est realise par un systeme gravitaire utilisant un corps mort equipe de ballasts deau or equi-pression , pouvant etre purges au moyen d'air comprime , pour permettre son relevage au-dessus du fond du plan d'eau , et de positionner , par remorquage en flottaisson , le batteur relativement a l'autre batteur . Un avantage du bassin selon l'invention est de permettre une circulation d'eau sous le batteur , lorsque l'on utilise un support de batteur non etanche . Cette circulation d'eau permet de simuler un courant de meme direction que la houle . Un autre avantage est de pouvoir produire la meme houle dans deux endroits du bassin separes entre eux par le batteur La figure 1 represente , en plan , un bassin d'essai selon l'invention . La figure 2 represente , la coupe AA du batteur de ce bassin La figure 3 represente la coupe BB de ce basin. La figure 4 represente , une coupe d'un batteur axysymetrique du bassin d'essai selon l'invention . La figure 6 represente , une coupe d'un batteur du bassin d'essai selon l'invention,represente sur la figure 5. La figure 5 represente , en perspective , un batteur et sa cloison du bassin d'essai de la figure 7 . La figure 7 represente s en plan , un bassin d'essai selon l'invention. Le batteur du bassin solon 1 invention , represente a la figure 1 et a la figure 2 comporte un flotteur prismatique(1) dont la section en forme de " V " est uniforme . Le generateur est compartimente a interval rogulier par des cloisons(5) transversales . Les bordes (2) et (3) sont plans Chaque cloison (5) est equipee dun puit vertical (4) , dans lesquel coulisse la tige (7) dun verin hydraulique a double-effet(S) qui se connecte au moyen d'un connecteur(9) , a un des tubes metalliques(6)qui constituent le support du batteur . Les verins (8) d'axe vertical sont fixes au flotteur par leur corps . Chaque puit est equipe dun bloqueur annulaire (10) qui permet de maintenir en pre-tension lo flotteur . par blocage de la tige (7) qui le traverse , lorsque les verins sont depressurises Le fonctionnemnt du batteur est realise par les variations simultanees et identiques des courses des verins de part et d'autre d'une course moyenne qui correspond a la pre-tension du batteur . Cette pre-tension est calculse de facon a ce qu'aucun tube (6) ne subisse de force de compression de la part de la tige (7) de son verin .Chaque tube (6) est ancre sur le fond du plan d'eau par un corps-mort (11) dont le poids apparent est superieur a la tension maximale que lui applique le tube (6) Le bassin est comprend un plan d'eau (12) circulaire dont le fond (19) est delimite sur son pourtour (18) , par une plage d'ammortissement (13) circulaire dont la pente est au 1/10 . . Le batteur (1) est installe perpendiculariement a deux cloisons (14) et (15) , qui sont verticales et paralleles . Ces cloisons delimitent avec le flotteur (1) , deux parties utiles (16) et (17) ou sont realises les essais , avec des holes identiques generees par le meme batteur (1) . La cloison (14) est amovible .La cloison (15) possede sur sa face cote batteur , des batteurs traditionnels a volets (22) de faible puissance , utilises pour produire des holes longues residuelles de faibles amplitudes qui sont superposees aux houles du batteur(1) . L'enlevement de la cloison (14) lorsque l'on genere des houles residuelles transvesales , permet a ces houles de s'ammortir sur la plage (13) . L'enlement de la cloison (14) est realise en la couchant a plat sur le fond (19) .La cloison (14) possede au dessus de sa base (38) , encastree dans le fond du plan d'eau une articulation (37) d'axe horizontale,qui pelmet de faire pivoter la cloison de facon a la coucher a l'horizontal sur le fond (19) a l'exterieur de la surface utile delimitee par sa base (38) et l'autre cloison (15) Dans la forme de realisation de la figure 4 , le batteur possede un fonctionnement identique a celui de la figure 1 . Il ne differe que par la forme axisymetrique de son flotteur (1) en forme de cone , et par le fait qu'il n'emploie qu'un seul verin hydraulique (8) . le support du batteur est un cable tendu (30) ancre sur le fond (19) par un corps-mort (11) .La houle generee par ce batteur est circulaire Dans la forme de realisation de la figure 5 , le batteur comprend un flotteur compose deux elements (23) etanches longitudinaux et enanthiomorphes montes rotatifs sur les cotes d'un troisieme element (24) etanche de forme cylindrique , ancre horizontalement sur l'eau par pre-tension , a un ensenble de troncons de chaines (27) verticaux fixes au fond (19) a des pieux d'ancrage (25) . Ce batteur genere deux houles mono-diroctionnellee de meme direction , mais de sens opposes La rotation symetrique des deux elements (23) est assuree par des verins (26) , qui relient les deux elements . La pre-tension est realisee par bellastage temporaire de l'element central (24) pour permettre le blocage des chaines (27) au moyen des bloqueurs (28) , avant le deballastage qui fournira la pre-tension requise .La section des elements (23) epouse la surface cylindrique de l'element (24) sur environ 120 degres , ce qui permet de fixe chaque element (23) sur un cote de l'element central (24) , au moyen de glissieres circulaires (29) disposees a intervals reguliers le long de l'element (23) . Dans la forme de realisation de la figure 6 , le batteur est similaire au batteur de la figure 3 , sauf qu'il utilise plusieurs dizaines de paires d'elements (23) de faible longueur , enanthiomorphes et etanches ;lesquelles sont accollees les unes a la suite des autres , le long de l'element cylindrique(24) . Le support du batteur est une cloison (31) munie d'ouvertures importantes (39) , representant environ la moitie de la surface de la cloison , dans lesquelles sont installes des generateurs de courant a helice (32) . Dans la forme de @ealisatin de la figure 7 le bassin est realise dans un plan d'eau (12) tirculaire , dont le profil de pente des bords est amenage en pente au 1/10 afin d'ammortir par deferlement l'energie des houles produites par deux batteurs (33) et (34) dont les plans verticaux de symetrie foment un angle" A " variable . Le support du batteur (33) est une cloison etanche fixee sur le fond du plan d'eau Le support du second batteur (34) est mobile . Il est realise par un ensemble de tubes metalliques fixes a leur base a un corps-mort parallepipedique en beton rempli de sable et munis de ballasts d'eau purgeables a lair comprime . Le corps-mort une fois allege par la purge de ses ballasts est souleve au-dessus du fond (19) par les verins hydrauliques pour permettre le deplacement du batteur (34) par remorquage jusqu'a une nouvelle position dans le plan d'eau Le bassin d'essei selon 1 invention est particulierement destine a la simulation d'etats de mer a echelle reduite (1/10) pour tester des maquettes d'ouvrages petroliers en mer - REVENDICATIONS 1) Bassin d'essais caracterise en ce qu'il comprend au moins un batteur a houle installe dans un plan d'eau (1), ledit batteur comportant un flotteur qui genere des vagues par variation de la surface des couples de sa carene , lesquels maintiennent constamment , durant le fonctionnement du batteur , une symetrie par rapport a un meme plan vertical (P) , lorsque la variation de leur surface est obtenue par pillonnement du flptteur , etlou par rotation autour d'axes horizontaux , d'elements longitudinaux du flotteur , lequel est a tout instant ancre en pre-tension par l'intermadiaire d'un tensionneur a un support fixe au fond du plan d'eau , la valeur do la pre-tension etant calculem de facon a ce que le support ne subissent aucune force de compression de la part du tensionneur loreque les vagues sont generees , ledit pillonnement etant realise par variation de la course du tensionneur , ledit plan d'eau etant amenage de plages (13) naturelles a faible pente pour ammortir par deferlement les vagues generees par le batteur 2) Bassin selon la rovendication 1 caracteri-se en ce que le flotteur (1) est un prisme rigide dont la section droite est en forme de V , qui genere des vagues par pillonement et dont le tensionneur est realise par un ensemble de verins hydrauliques a double effet (8) fixes a intervals reguliers dans le plan (P) , de sorte que les tiges (7) des verins soient guidees verticalement au travers du flotteur dans des puits verticaux (4), dans lesquels couliesent des elements du support 3) Bassin selon la revendication 1 caracterise en ce que le flotteur se compose d'au moins une paire d'ensembles longitudinaux enantiomorphes (23) montes rotatifs de part et d'autre d'un element longitudinal cylindrique central (24), ancre par pre-tention au support 4) Bassin selon la revendication 3 caracterise en ce que la rotation d'une paire d'elements (23) est realisee par un verin a double effet (26) dont chacune des deux extremites est fixee a un element (23) par une liaison articulee . 5) Bassin selon l'une quelconque des revendications precedentes caracterise en ce que le support est realise au moyen d'un ensemble de tiges metalliques (6). 6) Bassin selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4 caracterise en ce que le support est realise au moyen d'un ensemble de chaines (27). 7) Bassin selon l'une quelconques des revendications 1,2,3,4 caracterise en ce que le support est realise au moyen d'un ensemble de cables 8) Bassin selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4 caracterise en ce que le support est realise au moyen d'un treillis tubulaire 9) Bassin selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4 caracterise en ce que le support est realise au moyen d'une cloison rigide munie d'ouvertures (39) dans lesquelles sont installes des generateurs de courant d'eau (32). 10) Bassin selon l'une quelconque des revendications precedentes caracterise en ce que le batteur equipe le bassin de deux surfaces utiles (16),(17) ou est generee une houle identique 11) Bassin selon l'une quelconque des revendications precedentes , caracterise en ce que le batteur est installe perpendiculairement entre deux parois (14),(15) verticales , planes , rigides et paralleles fixees au fond (19) du bassin , et emergeant au dessus de la plus grande houle generee par le batteur . 12) Bassin selon la revendication 11 caracterise en ce ue l'une des parois (14) est amovible