Brevet FR2669660A1 — publié le 19920529

La présente invention concerne les portes pour bateaux dont les bassins à flot sont parfois équipés et, plus particulièrement, celles de ces portes qui sont actionnées par la marée. On sait que le long des côtes soumises aux marées, le marnage qui règne souvent à l'intérieur des ports peut y provoquer l'échouage des bateaux. Cet inconvénient est souvent évité gracie à la construction d'un seuil capable de maintenir une profondeur d'eau minimale dans le port. Dans ce cas, entrées et sorties des bateaux sont en général impossibles pour tous les niveaux de la mer inférieurs à la cote du seuil et, sauf aménagement particulier, restent impossibles tant que le niveau de la mer ne dépasse pas la cote du seuil d'une valeur égale au tirant d'eau des bateaux majoré d'un pied de pilote raisonnable ce qui limite singulièrement les périodes d'accès au port. Dans le but d'allonger ces périodes, on aménage parfois dans le seuil une porte qui reste fermée pour tous les niveaux de la mer inférieurs au seuil mais qui est susceptible d'être ouverte dès que la marée montante atteint le seuil et qui devra être refermée à la marée descendante avant que le seuil ne découvre. Le synchronisme entre marées et manoeuvres de porte a conduit à des schémas de fonctionnement automatique actionné par la marée. Dans une réalisation typique, la porte est montée sur un axe horizontal, elle s'ouvre en s'abaissant vers le fond et se ferme en se relevant. Cette porte est pesante, et reliée, par un système de câbles et poulies, à un ensemble de contrepoids soumis à une poussée d'Archimède exercée par la mer, de telle façon que, lorsque la marée montante dépasse la cote du seuil, la poussée d'Archimède sur les contrepoids fait monter ceux-ci, ce qui entraîne l'ouverture de la porte, des mouvements de sens inverse ayant lieu à la marée descendante. Cette réalisation fonctionne de façon satisfaisante, et présente l'avantage de ne nécessiter aucun appel à une source d'énergie extérieure. On a cependant relevé quelques inconvénients. Tout d'abord, l'agitation de la mer exerce sur la porte, réalisée sous forme d'un volet plan, des sollicitations de mouvements autour de l'axe horizontal, et peut provoquer des battements nuisibles au bon fonctionnement et à la pérennité de l'ouvrage. L'agitation de la mer exerce également un effet nuisible sur les contrepoids et le système de câbles et poulies. Par ailleurs, les liaisons par câbles et poulies sont mal adaptées d'un point de vue géométrique. En effet, le poids de la porte présente par rapport à son axe de rotation un moment dont la valeur varie de manière sinusoïdale, alors que les contrepoids exercent une contreforce constante pour un même degré d'immersion. Il en résulte des contraintes qui se traduisent notamment par un surdimensionnement nécessaire de ces contrepoids. La présente invention a pour but de fournir une porte dans laquelle ces inconvénients sont supprimés ou considérablement réduits, 1 invention s'appliquant aussi bien à une porte à fonctionnement automatique actionnée par la marée que pour une porte de type plus classique. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit une porte destinée à retenir l'eau d'un bassin à flot, du type pivotant autour d'un axe horizontal, qui présente pour particularités qu'elle présente une surface cylindrique dont l'axe est confondu avec l'axe de pivotement, et que cette surface cylindrique présente sa convexité vers la mer quand la porte est fermée. Avec une telle disposition, la résultante des forces de pression exercées par la mer sur la porte soit du fait des marées, soit du fait de l'agitation extérieure, est toujours dirigée vers l'axe de rotation. Les moments de rotation exercés par ces forces autour dudit axe sont nuls, et n'engendrent pas de sollicitations au mouvement de la porte. En outre, les goussets et les bras de la porte situés du côté de la concavité de la surface cylindrique sont placés du côté du bassin et ne sont pas soumis directement à l'agitation de la mer. On connaît, certes, des portes ayant une surface cylindrique dont l'axe est confondu avec leur axe de pivotement, et qui servent notamment pour fermer des retenues d'eau. On observera que, dans toutes les réalisations connues, la convexité de la porte est dirigée vers la retenue d'eau, ce qui facilite les écoulements en ouverture partielle. Selon la présente invention, c'est une disposition exactement inverse qui est retenue. Selon un premier type de réalisation de l'invention, lorsque la porte est immergée, son poids est équilibré par plusieurs contrepoids subissant la poussée d'Archimède exercée par la mer ou de l'eau contenue dans une enceinte à niveau variable, et l'ouverture et la fermeture de la porte sont commandées par les variations du niveau de la mer sous l'effet de la marée ou les variations du niveau de l'eau dans ladite enceinte. On peut obtenir ainsi un fonctionnement automatique comme dans la réalisation signalée plus haut, mais avec moins de sensibilité à l'agitation de la mer, ce qui résulte de l'effet de la structure qu'on vient de décrire. Suivant un autre type de réalisation selon l'invention, la porte est soumise en permanence à une force tendant à la déplacer vers le haut quand elle est immergée, cette force provenant soit d'une flottabilité positive de la porte elle-même, soit de l'action de contrepoids, ladite force est équilibrée par un ou plusieurs contreflotteurs subissant la poussée d'Archimède exercée par la mer ou de l'eau contenue dans une enceinte à niveau variable, et l'ouverture et la fermeture de la porte sont commandées par les variations du niveau de la mer sous l'effet de la marée ou les variations du niveau de l'eau dans ladite enceinte. On conçoit que, si on ne donnait pas à la porte la disposition particulière indiquée plus haut, elle serait extrêmement sensible à la marée et à l'agitation de la mer, ce qui entraînerait un fonctionnement incertain. De préférence, le ou les contrepoids ou contreflotteurs sont reliés à des manetons mobiles chacun autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la porte, ou confondu avec cet axe de rotation. La transmission par un système à manetons offre de nombreuses possibilités que n'offre pas le système connu à câbles et poulies. En particulier, si, en projection orthogonale sur un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la porte, on désigne par - 0 l'axe de rotation de la porte, - G le centre de gravité du poids apparent de la porte, ou de la force tendant à la déplacer vers le haut, - O' l'axe de rotation des manetons, - G' le point de liaison du ou des contrepoids ou contreflotteurs aux manetons, il est avantageux de prévoir une disposition selon laquelle les vecteurs O, G et O', G' sont constamment parallèles et de sens opposés. Ceci peut être obtenu avec un ou plusieurs parallélogrammes déformables, en particulier dans le cas d'une porte pesante ou avec un ou plusieurs arbres communs à la porte et aux manetons, en particulier dans le cas où la porte est soumise à une force tendant à la déplacer vers le haut. Avec une telle disposition on observe que, pour tous les degrés d'ouverture ou de fermeture de la porte, on est en présence d'un système en équilibre indifférent pour une même immersion des contrepoids ou des contreflotteurs. L'effet de la forme particulière de la porte selon l'invention est utilement complété, dans le cas où on utilise des contrepoids ou contreflotteurs, en plaçant ceux-ci dans des enceintes, par exemple en béton, destinées à protéger ces contrepoids ou contreflotteurs de l'agitation de la mer. Ces enceintes sont, le cas échéant, en communication avec la mer afin de permettre aux contrepoids ou contreflotteurs de suivre les variations du niveau de la marée. L'invention va maintenant être exposée de façon plus détaillée à l'aide d'exemples pratiques illustrés avec les dessins parmi lesquels Figure I est une vue en perspective, avec arraché partiel, d'une réalisation pratique de porte selon l'invention. Figure 2 est une coupe transversale à la porte de la figure 1. Figures 3 et 4 sont des schémas relatifs à d'autres réalisations de porte selon l'invention. Les figures 1 et 2 montrent une porte 1 destinée à permettre le passage à travers un seuil 2, séparant un bassin à marée situé sur le côté droit des figures 1 et 2, de la mer, situé sur le côté gauche de ces figures. A ses deux extrémités, la porte 1 est reliée par un bras inférieur 3A et par un bras supérieur 3B à des pivots 4, dont l'axe de pivotement horizontal O est situé du côté du bassin par rapport à la porte 1, quand celle-ci est dans la position de fermeture représentée à la figure 1. Le mécanisme de commande de manoeuvre des portes est supporté par deux chambres en béton 5, qui séparent la porte 1 du seuil, et dont l'intérieur constitue chaque fois une enceinte dans laquelle peut se déplacer un contrepoids 6. L'intérieur de la chambre 5 est relié, à sa partie inférieure, à la mer, par des passages non représentés. Dans chaque chambre 5, un arbre 7, d'axe horizontal 0' parallèle à 1 'axe 0, porte , par l'intermédiaire de deux manetons dits internes 8 et de suspentes de contrepoids 9, le contrepoids 6. L'arbre 7 traverse la paroi de la chambre 5 du côté de la porte, et porte, à l'extérieur de la chambre, un maneton extérieur 10 qui est relié par une suspente de porte 11 à un bras supérieur 3B. Des appuis en béton 12 sont prévus à l'intérieur de la chambre 5, et limitent le déplacement vers le bas du contrepoids 6. Le radier est entaillé sous la porte 1 et forme une cavité 13, dans laquelle la porte peut s'effacer en position d'ouverture, comme représenté en trait mixte sur la figure 2. Une butée de porte 14 limite le déplacement vers le bas du bras inférieur 3A, lors de la montée des contrepoids 6, et immobilise la porte en position d'ouverture lorsque la marée est à un niveau suffisant au-dessus du seuil. La porte 1 est constituée par une enveloppe en tôle, dont la paroi extérieure 15 a la forme d'une partie de cylindre de révolution dont l'axe est confondu avec l'axe O de pivotement de la porte. La convexité de cette surface 15 est du côté de la mer, et, comme on l'a dit précédemment, cette disposition est un élément important de l'invention. La paroi opposée 16 de la porte a une forme analogue, encore que cela ne soit pas nécessaire, pour une meilleure résistance aux pressions. A l'intérieur du volume défini par les surfaces 15 et 16, on a prévu des tubes en polychlorure de vinyle étanches, destinés à réduire le poids de l'ensemble. A ses extrémités, l'enceinte définie par les surfaces 15 et 16 est fermée de façon étanche par des flasques 19 qui portent les bras 3. Si on considère que l'équilibre est indifférent dans la situation suivante - porte en position fermée, - niveau de la mer et du bassin à la même cote, égale en principe à celle du sommet du seuil 2, - contrepoids à moitié déjaugés au contact de leurs appuis 12, sans exercer des forces sur ces appuis, il apparaît que cet équilibre indifférent est conservé pour toutes les positions de la porte, à la double condition que les contrepoids soient toujours à moitié déjaugés et que la géométrie du système respecte les conditions qu'on va préciser. L'équilibre indifférent considéré correspond à l'identité des moments autour des axes O et O'. Le moment des poids de gauche, sur la figure 2, sont - poids apparent de la porte par rapport à l'axe 0, - poids des manetons extérieurs 10 par rapport à l'axe 0', - poids des suspentes extérieures Il par rapport aux axes O et O'. Le moment des poids de droite est - poids apparent des contrepoids à demi-déjaugés par rapport à l'axe 0', - poids des manetons intérieurs 8 par rapport à 1 ' axe O - poids des suspentes intérieures par rapport à l'axe 0'. On peut faire les observations suivantes - pour les poids de gauche, en négligeant la très modeste poussée d'Archimède sur les suspentes extérieures, les poids réels ou apparents sont constants. Si le quadrilatère 0, A, A', 0' est un parallélogramme déformable, A et A' étant respectivement les points d'articulation de la suspente de porte 11 sur le bras 3B et sur le maneton 10, on peut considérer que le poids des suspentes extérieures est concentré en A, et on peut remplacer tous les poids de gauche par un poids unique et constant appliqué en un point G, qui est à peu près confondu avec le centre de gravité de la porte. Pour les poids de droite, les poids réels ou apparents sont constants et peuvent être considérés comme appliqués en un point G' pratiquement confondu avec l'articulation de la suspente de contrepoids 9 sur le maneton intérieur 8. Il ressort de ces remarques que, si le parallélisme de O, G et O', G' a été réalisé par construction, tout se passe comme si G et G' étaient sur le fléau d'une même balance, et l'équilibre reste indifférent pour toutes les positions de la porte, qui manoeuvrera automatiquement en respectant la demi-immersion des contrepoids, ce qui signifie que ces derniers vont suivre la marée jusqu'aux fins de course prévues. Ces fins de course sont, en fin de fermeture de porte, les appuis 12 placés sous les contrepoids, et en fin d'ouverture de porte, la butée de porte 14 qui arrête le mouvement inverse. On remarque par ailleurs qu'il n'y a pas de variation du moment par rapport à l'axe 0 exercée par la mer sur la porte elle-même. En effet du côté du bassin, la porte est toujours immergée, et du côté de la mer, la forme de la surface 15 fait qu'il n'y a aucun moment créé par les variations de pression dues aux variations du niveau de la mer ou à la houle éventuelle. A marée montante, la porte commence à s' ouvrir à partir du moment où les contrepoids sont à moitié déjaugés. A marée descente, la porte commence à se fermer également au moment où les contrepoids sont à moitié déjaugés. Ceci est théorique. En toute rigueur, les frottements inévitables font que les manoeuvres de la porte ne commenceront qu'après le dépassement du niveau d'immersion correspondant à l'équilibre théorique. On notera que le fonctionnement serait le même si la chambre 5, au lieu d'être alimentée en eau uniquement par les mouvements de la marée, recevait artificiellement une alimentation en eau d'une autre source, soit complètement, soit partiellement. Le schéma de la figure 3 est relatif à une disposition différente, dans laquelle la porte 1 possède une flottabilité positive. Dans ce cas, les contrepoids 6 sont remplacés par des contreflotteurs 6A, et on a pu monter les manetons intérieurs reliés à ces contreflotteurs sur un arbre 7A, commun au maneton et à la porte. La suspente de contrepoids 9 est remplacée par une tringle de contreflotteur 9A, dirigée vers le haut et articulée sur le maneton correspondant 8A, solidaire de l'arbre 7A. La figure 4 montre une variante de la figure 3, dans laquelle la flottabilité positive de la porte 1A est remplacée par l'action d'un contrepoids 20, suspendu au maneton 8A qui porte déjà le contreflotteur 6A. Le contrepoids 20 est constamment immergé, et exerce donc une force constante sur l'extrémité du maneton 8A, cette force tendant, par effet de levier, à déplacer vers le haut la porte 1A de la même manière que le fait la poussée d'Archimède dans le cas de la figure 3. On notera que le contrepoids 20 peut constituer un élément unique avec le contreflotteur 6A. Cet ensemble aura donc une partie constamment immergée. REVENDICATIONS 1. Porte pour bateaux (1) destinée à retenir l'eau d'un bassin à flot, du type pivotant autour d'un axe horizontal (O), caractérisée en ce qu'elle présente une surface cylindrique (15) dont l'axe est confondu avec l'axe de pivotement (O), et que cette surface cylindrique présente sa convexité vers la mer quand la porte est fermée. 2. Porte selon la revendication 1, caractérisée en ce que, lorsqu'elle est immergée, son poids est équilibré par un ou plusieurs contrepoids (6) subissant la poussée d'Archimède exercée par la mer ou par de l'eau contenue dans une enceinte à niveau variable, et l'ouverture et la fermeture de la porte (1) sont commandées par les variations du niveau de la mer sous l'effet de la marée ou les variations du niveau de l'eau dans ladite enceinte. 3. Porte selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est soumise en permanence à une force tendant à la déplacer vers le haut quand elle est immergée, cette force provenant soit d'une flottabilité positive de la porte (1) elle-même, soit de l'action de contrepoids (20), ladite force est équilibrée par un ou plusieurs contreflotteurs (6A) subissant la poussée d'Archimède exercée par la mer ou de l'eau contenue dans une enceinte à niveau variable, et l'ouverture et la fermeture de la porte sont commandées par les variations du niveau de la mer sous l'effet de la marée ou les variations du niveau de l'eau dans ladite enceinte. 4. Porte selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le ou les contrepoids (6) ou les contreflotteurs (6A) sont reliés à des manetons mobiles (8, 8A) chacun autour d'un axe (0') parallèle à l'axe de rotation (0) de la porte, ou confondu avec cet axe de rotation. 5. Porte selon la revendication 4, caractérisée en ce que, si, en projection horizontale sur un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la porte, on désigne par - O l'axe de rotation de la porte, - G le centre de gravité du poids apparent de la porte ou de la force tendant à la déplacer vers le haut, - 0' l'axe de rotation des manetons, - G' le point de liaison du ou des contrepoids (6) ou contreflotteurs (6A), la disposition est telle que les vecteurs O, G et O', G' sont constamment parallèles et de sens opposés. 6. Porte selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite disposition est obtenue avec un ou plusieurs parallélogrammes déformables, en particulier dans le cas d'une porte pesante. 7. Porte selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite disposition est obtenue avec un ou plusieurs arbres communs à la porte et aux manetons, en particulier dans le cas où la porte est soumise à une force tendant à la déplacer vers le haut. 8. Porte selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que le ou les contrepoids (6) ou contreflotteurs (6A) sont placés dans les enceintes (5) par exemple en béton, destinées à protéger ces contrepoids ou ces contreflotteurs de l'agitation de la mer.