Brevet FR2963367A1 — publié le 20120203

Ascenseur à bateau La présente invention concerne un ascenseur à bateau comprenant : - un bac de réception du bateau ; - des éléments de support du bac ; et - un dispositif de déplacement du bac adapté pour déplacer le bac par rapport aux éléments de support entre une position haute (Ph) et une position basse (Pb), le dispositif de déplacement du bac comprenant au moins une crémaillère. Un tel ascenseur à bateau est connu. On citera par exemple l'élévateur de péniche installé à NIEDERFINOW en Allemagne. Une description détaillée de cet élévateur de péniche se trouve à l'adresse http ://www.wsv.de/wsa- ebw/wir ueber uns/bauwerke/schiffshebewerk niederfinow/index.html. Le bac de réception du bateau de cet élévateur se déplace sur quatre crémaillères fixées sur sa charpente. Quatre dispositifs d'entraînement, une pour chaque crémaillère, sont installées sur le bac. Chacun des quatre dispositifs d'entraînement comprend un pignon entraîné par un moteur électrique. Chaque pignon engrène avec l'une des quatre crémaillères. Néanmoins, avec cette solution connue, le déplacement du bac est accompagné d'une charge considérable et déséquilibrée sur les crémaillères. Il est donc nécessaire de prévoir des crémaillères très solides et/ou de renouveler les crémaillères fréquemment en raison d'usure. Un but de l'invention est donc de réaliser un ascenseur à bateau avec un dispositif à crémaillères et pignons amélioré, et notamment plus équilibré, de déplacement du bac. Selon l'invention, ce but est atteint par un ascenseur à bateau du type précité, caractérisé en ce que le dispositif de déplacement du bac comprend au moins deux pignons pour chaque crémaillère, et en ce que la ou chaque crémaillère dispose de deux faces dentées qui sont orientées selon des orientations distinctes, chaque face dentée engrenant avec au moins l'un des deux pignons. En réalisant le dispositif de déplacement du bac avec au moins deux pignons pour chaque crémaillère, la ou chaque crémaillère disposant de deux faces dentées qui sont orientées selon des orientations distinctes, chaque face dentée engrenant avec au moins l'un des deux pignons, les poussées de denture des pignons sur les crémaillères sont mieux équilibrées. Puisque la crémaillère est sollicitée, lors du déplacement du bac, selon 2 des orientations distinctes, les charges et contraintes agissant sur la crémaillère sont mieux réparties. Selon d'autres modes de réalisation, l'ascenseur à bateau comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - les dents des deux faces dentées de la ou chaque crémaillère sont orientées selon des orientations opposées, notamment les crêtes des dents de chacune des deux faces dentées sont orientées en s'éloignant de l'autre face dentée de la même crémaillère ; - au moins deux des crémaillères et un poteau de réception de pignons, dans lequel les crémaillères sont assemblées deux par deux, à chaque fois deux crémaillères formant un groupe de crémaillères, chaque groupe de crémaillères faisant partie d'un même poteau de réception de pignons ; - au moins un poteau de réception a une section horizontale en forme de H dont l'âme est sensiblement parallèle au plan longitudinal et vertical médian (A) du bac et dont chacune des ailes est formée par l'une des crémaillères. - au moins un poteau de réception est solidarisé à un élément de support par des bielles de liaison ; - les éléments de support sont des montants, réalisés de préférence en béton ; - au moins un montant a une section horizontale en forme de H dont l'âme est sensiblement perpendiculaire au plan longitudinal et vertical médian (A) du bac ; - le dispositif de déplacement comprend des moteurs-réducteurs adaptés pour entraîner les pignons, dans lequel chaque moteur-réducteur est adapté pour entraîner un seul des pignons, de préférence les moteurs-réducteurs sont couplés électriquement ou hydrauliquement afin de répartir les charges entre les pignons ; - au moins quatre pignons, dans lequel au moins deux des pignons engrènent avec une même face dentée ; - un ensemble d'au moins quatre pignons, cet ensemble comportant un premier groupe de pignons engrenant avec une première face dentée et un deuxième groupe de pignons engrenant avec une seconde face dentée différente de la première face dentée ; - le dispositif de déplacement comprenant en outre des berceaux de support solidarisés au bac, les berceaux de support accueillant les pignons et des ensembles moto-réducteur aptes à entraîner les pignons ; - le bac comprend une lèvre d'étanchéité à chacune de ses extrémités adaptée pour créer une liaison étanche entre l'extrémité associée du bac et une extrémité d'un cours d'eau situé en amont ou en aval de l'ascenseur ; - au moins l'une des lèvres d'étanchéité comporte un moyen de blocage par clé adapté pour verrouiller la liaison étanche entre l'extrémité du bac et l'extrémité du cours d'eau ; - des moyens de ressort, notamment des plots de soulagement élastiques, adaptés pour être comprimés par le déplacement du bac vers sa position basse, prenant une configuration comprimée lorsque le bac est en position basse et, en configuration comprimée, sollicitant le bac vers sa position haute ; et - un générateur électrique et/ou un volant d'inertie apte(s) à transformer l'énergie potentielle du bac en énergie électrique et/ou en énergie cinétique lors d'une descente du bac ; - deux bacs aptes à être déplacés en opposition de phase entre la position haute et la position basse, ainsi que des moyens de liaison des deux bacs transmettant la force de la pesanteur d'un bac à l'autre bac ou la récupération d'énergie électrique ou hydraulique entre le bac descendant et le bac montant ; - le bac comprend une porte de type Guillotine à l'une ou à chacune de ses extrémités. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un ascenseur à bateau selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale selon les flèches II-II de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale selon les flèches III-III de la figure 1. La figure 1 montre un ascenseur à bateau 2 situé entre un canal haut terminé par une porte étanche et supporté en son extrémité par une culée et un canal bas qui comporte en son extrémité une porte identique. L'ascenseur à bateau 2 repose sur des fondations non représentées, de préférence en béton armé, coulées sur place. L'ascenseur 2 comprend un bac 4 de réception d'un bateau, des éléments de support 6, et un dispositif 8 de déplacement du bac 4 par rapport aux éléments de support 6. En référence à la figure 2, l'ascenseur 2 comprend six éléments de support 6 agencés en deux rangées dont chacune comporte trois éléments de support 6. Les deux rangées d'éléments de support 6 sont parallèles l'une à l'autre et distancées l'une de l'autre. Le nombre exact d'éléments de support 6 et leur agencement peut varier en fonction du mode de réalisation de l'invention. De préférence, le nombre d'éléments de support 6 est un multiple de 2 supérieur ou égal à 4. Le bac 4 est situé entre les deux rangées d'éléments de support 6. Le bac 4 est de forme générale parallélépipédique, délimitant une face inférieure 14, deux extrémités longitudinales 26 et deux parois longitudinales 22 reliant l'une des extrémités à l'autre. On dénote par A le plan longitudinal et vertical médian du bac 4. Le bac 4 est un réservoir d'eau 18 avec une section transversale en forme de U et fermable à chacune des deux extrémités 26 par des portes étanches 16, de préférence de type guillotine donc à levage vertical. Le bac 4 peut être réalisé en acier ou en béton. Toutefois, il est réalisé de préférence en béton, afin d'obtenir une rigidité élevée. De plus, un bac en béton est constructible ou assemblable sur place soit par coulée sur le chantier soit par l'intermédiaire de voussoirs préfabriqués et post-contraints. La longueur L du bac peut varier en fonction de la longueur des bateaux à transporter. De préférence la longueur est d'environ 200 mètres. De préférence, le bac 4 est coiffé d'une charpente 20. Chaque paroi longitudinale 22 du bac 4 est munie de trois poutres de support transversales 24. De préférence, la distance D entre le centre d'une poutre 24 et le centre d'une autre poutre 24 adjacente est comprise entre 50 et 90 mètres et est de près d'environ 70 mètres (cf. la figure 3). Les poutres 24 portent une partie du dispositif de déplacement 8. En référence à la figure 2, chaque extrémité 26 du bac 4 est munie d'une lèvre d'étanchéité 28. De préférence, les lèvres d'étanchéité 28 débordant des extrémités 26 du bac comportent un moyen de blocage par clé non représenté. Le moyen de blocage est une clé qui comporte une partie en V male et une partie en V femelle qui guident le bac en approche finale, le centre et le bloque latéralement sur la culée haute ou basse et qui, en position haute, maintient le bac dans le sens longitudinal. Le bac 4 est apte à se déplacer entre une position basse Pb et une position haute Ph (cf. la figure 1) entre les deux rangées d'éléments de support. A la figure 1, le bac 4 est représenté dans une position intermédiaire Pi. On distingue des moyens de ressort 10, notamment des plots de soulagement élastiques, de préférence en élastomère lamifié, sur lesquelles repose le bac 4 en position basse Pb. Les plots élastiques 10 peuvent soit être disposés sur une surface 12 des fondations de l'ascenseur 2, soit sur la face inférieure 14 du bac 4. Les éléments de support 6 sont des montants, de préférence en béton, présentant une section horizontale 30 en forme de H dont l'âme 32 est sensiblement perpendiculaire au plan longitudinal et vertical médian A du bac 4 (cf. la figure 2). Les montants 6 s'encastrent sur les fondations de l'ascenseur 2. Dans l'exemple illustré, le dispositif 8 de déplacement du bac 4 comprend douze crémaillères 34 en coopération avec des pignons 36. Chaque crémaillère 34 dispose de deux faces dentées opposées 38 et est donc une crémaillère double. En particulier, les dents des deux faces dentées de la crémaillère sont orientées selon des orientations opposées. Les crémaillères doubles 34 sont assemblées deux par deux, chaque groupe de deux crémaillères doubles 34 constituant un poteau de réception 40 d'un jeu de pignons (cf. la figure 2). Les poteaux de réception 40 présentent une section horizontale 42 en forme de H dont l'âme 44 est sensiblement parallèle au plan longitudinal et vertical médian A du bac 4. Les crémaillères double 34 forment les deux ailes de la section en H. Chaque poteau de réception 40 est solidarisé à un montant 6 par des bielles de liaison 46 formant des charpentes 48. Le dispositif de déplacement 8 comprend douze berceaux de support 50 solidarisés au bac 4. Plus précisément, chaque poutre transversale 24 porte deux berceaux de support 50. Chaque berceau de support 50 comprend une pluralité de pignon 36, par exemple six pignons 36, et pour chaque pignon 36 un ensemble moteurs-réducteurs 52 apte à entraîner le pignon 36 associé. De préférence, les moteurs des ensembles moteurs-réducteurs 52 sont des moteurs électriques ou hydrauliques. Les pignons 36 à l'intérieur d'un berceau 50 forment un ensemble et sont disposés en deux groupes verticaux 54 et 56, avec, dans l'exemple, trois pignons par groupe vertical. Une crémaillère double 34 est insérée entre ces deux groupes verticaux 54, 56. Ainsi, les pignons 36 d'un même groupe vertical engrènent tous avec la même face dentée 38. Les pignons d'un berceau 50 sont aussi disposés en groupes horizontaux avec un groupe horizontal supérieur 58, un groupe horizontal médian 60 et un groupe horizontal inférieur 62. Dans l'exemple, on a six pignons par berceau disposée en trois groupes horizontaux de deux. Chaque groupe de deux pignons 58, 60, 62 est constitué de deux pignons 36 agencés de part et d'autre de la crémaillère 34. Ainsi, l'un des deux pignons de chaque groupe engrène avec l'une des deux faces 38 de la crémaillère 34, tandis que l'autre pignon de ce groupe horizontal engrène avec l'autre face 38 opposée de la crémaillère 34. Il est à noter que chaque poteau 6 et chaque crémaillère associée 34 repose sur un même bloc de fondation 70 et que les blocs de fondations 70 sont reliées entre elles par des longrines de répartition transversales 72 et longitudinales 74. Les longrines transversales 72 supportent les plots élastiques 10. Le fonctionnement de l'ascenseur à bateau 2 est comme suit. On considère l'exemple d'un convoi de bateaux de très grand gabarit, par exemple de 195 mètres de long, de 14 mètres de large et de 4 mètres de tirant d'eau en charge, avec un poids de 5000 à 9000 tonnes, qu'il s'agit de déplacer du canal bas vers le canal haut à l'aide de l'ascenseur 2. Tout d'abord, le bac 4 de l'ascenseur 2 se situe en position basse Pb, en reposant sur les plots élastiques 10. Les plots élastiques 10 sont dans un état comprimé et sollicitent le bac 4 élastiquement vers le haut. La porte du canal bas et l'une des portes 16 du bac 4 sont ouvertes et le convoi s'introduit à l'intérieur du bac 4. Une fois que le convoi a atteint sa position finale à l'intérieur du bac 4, on ferme la porte 16. On démarre les ensembles moteurs-réducteurs 52 qui entraînent les pignons 36. En début d'ascension du bac 4, par l'effet ressort, les plots élastiques 10 supportent une part du poids. Cet effet ressort conduit à un faible couple de démarrage à fournir aux pignons par les ensembles moteurs-réducteurs et donc l'appel en énergie au démarrage est faible. Une fois que les plots élastiques sont complètement détendus, le bac qui représente un poids d'environ 20 000 tonnes (= poids de l'eau avec ou sans bateau) repose entièrement sur les montants de support 6. Les pignons 36 engrènent avec les crémaillères doubles 34 et ainsi le bac 4 est déplacé de sa position basse Pb vers la position haute Ph. Lors du levage du bac, les crémaillères doubles 34 supportent le poids du bac 4, qui est transmis par les pignons 36 et assurent la stabilité d'axe longitudinal de l'ascenseur 2 en collaboration avec les montants 6. Les montants 6 assurent la stabilité statique et dynamique transversale de l'ascenseur 2 et contribuent également à la stabilité longitudinale. Les bielles de liaison 46 transmettent les efforts horizontaux pour garantir la stabilité longitudinale et transversale de l'ascenseur 2 en toute position d'élévation du bac 4. Lorsque le bac 4 atteint la position haute Ph, l'étanchéité avec le canal haut se fait en écrasant la lèvre d'étanchéité 28 du bac 4 contre une lèvre d'étanchéité complémentaire débordant du canal haut. Le joint pressé entre les deux lèvres délimite alors un espace entre la porte 16 du bac 4 et la porte du canal haut. En fin de montée, le bac 4 est solidarisé au canal haut à l'aide du moyen de blocage par clé intégré à la lèvre d'étanchéité 28 du bac 4. Une fois que le bac 4 est bien solidarisé au canal haut, l'espace entre la porte 16 du bac 4 et la porte du canal haut est rempli d'eau afin de mettre les deux portes en équi-pression. Finalement, les deux portes sont levées et le convoi quitte l'ascenseur 2 pour continuer son chemin sur le canal haut. Afin de compenser la consommation d'énergie nécessaire pour lever le bac, le mode de réalisation selon les figures 1 à 3 peut être modifié de diverses manières. On peut notamment compléter l'ascenseur 2 par un deuxième bac de réception de bateau qui sera déplacé en opposition de phase par rapport au premier bac entre la position haute Ph et la position basse Pb. Dans ce cas, l'ascenseur 2 a des moyens de liaison transmettant la force de la pesanteur d'un bac à l'autre bac de telle sorte que cette force de pesanteur tend à soulever l'autre bac. Un bac forme donc le contre-poids de l'autre bac. Ces moyens de liaison sont par exemple des dispositifs de câbles dont chaque extrémité est attachée à l'un des bacs, le câble s'étendant par-dessus une poulie. L'ascenseur 2 peut aussi être complété par un générateur électrique et/ou un volant d'inertie apte(s) à transformer l'énergie potentielle du ou des bacs en énergie électrique et/ou en énergie cinétique lors d'une descente du ou des bacs. L'électricité générée peut être délivrée au réseau électrique, ou peut servir à pomper l'eau nécessaire pour compenser les pertes d'eau tout le long des canaux. Selon une variante, la descente du bac entraîne mécaniquement ou électriquement ou hydrauliquement une pompe d'eau créant un courant d'eau dans le canal. En cas d'utilisation de volants d'inertie, ceux-ci pourront restituer l'énergie accumulée à la descente pour la remontée. L'ascenseur selon l'invention accepte de très grandes différences de niveaux entre la position haute Ph et la position basse Pb (plusieurs dizaines de mètres) et ne consomme pratiquement pas d'eau. Le nombre de pignons utilisé par bac 4 ou par berceau 50 peut varier et est ajusté en fonction du poids nominal du bac 4.