Roue hydraulique

“ On sait que le choc de l'eau , à l'entrée des tuyaux mobiles, occasionne une perte de forces vives, et par conséquent du travail moteur transmis à la roue, et que la hauteur génératrice de la vitesse absolue que l'eau conserve en abandonnant une machine hydraulique est perdue pour le travail transmis à cette roue; de là, ce principe généralement connu de tous les mécaniciens, que les roues hydrauliques doivent être tellement disposées, et tourner avec une vitesse telle, que l'eau T entre sans choc, et en sorte sans vitesse. ”

“ Moins elles seront multipliées, meilleure en sera la machine. On est libre, lorsqu'on a une grande quantité d'eau à dépenser sur une roue d'un petit diamètre, de leur donner en profondeur ce qu'on ne peut leur donner en nombre et en largeur. ”

“ Vous ne voulez que d'une réaction qui s'opère contre la partie cylindrique a C du vase mobile directement opposée à l'écoulement. Toute autre surface réceptrice du travail n'est pour vous qu'un changement dans lœ forme du vase, plutôt nuisible qu'utile. Aussi voulez-vous formellement que votre roue se distingue de toutes les roues connues, en ce qu'elle ne présente ni aubes, ni fond d'augets, ni tête de piston, ni rien dans son intérieur de ce qui, sous quelque nom qu'on le désigne, est absolument indispensable pour constituer une roue hydraulique. ”

“ Tous les inconvénients disparaissent par l'application de nos perfectionnements, qui permettent de placer la turbine, ou autre roue hydraulique, à tel point intermédiaire — entre le niveau supérieur et le niveau inférieur de la chute d'eau — que l'on jugera convenable, en assurant à ladite chute son maximum d'effet sur la roue qu'il s'agit de faire tourner (2) . ”

“ Supposons le centre de gravité sur l'axe de figure et la roue hydraulique bien équilibrée, amenons à la main la cheville de la poulie folle au contact avec la lame de ressort, sans qu'elle la fasse fléchir, approchons le plateau de la pointe du pinceau et faisons-le tourner, nous obtiendrons pour trace un cercle concentrique au plateau que nous pourrons nommer cercle de repos ; passons ensuite la courroie sur la poulie de la roue
hydraulique , après avoir éloigné le plateau , puis, lorsque le mouvement sera devenu régulier, amenons de nouveau le plateau en contact avec le pinceau. ”

“ La force des cours d'eau recueillie à l'aide des roues hydrauliques ou autres appareils de cette espèce est le moteur le plus économique, le plus régulier et le plus facile à manier qui existe. C'est le moteur agricole par excellence et l'on ne saurait assez recommander d'en faire usage toutes les fois que cela est possible. On verra, dans le chapitre suivant, consacré à l'étude des transmissions de forces, que la puissance d'une roue hydraulique peut être utilisée à d'assez grandes distances de la chute qui lui donne naissance ”

“ A cela, nous répondons que l'objection porte presque entièrement à faux pour les grandeschutes; car, dans toute machine, le pivot ou le tourillon de la roue doit toujours être le point d'appui d'une force égale à la puissance et à la résistance du moteur, puisque la machine revient toujours à un levier du premier genre. Or, dans notre système, la puissance doit équivaloir au poids d'autant de colonnes liquides qu'il y a d'orifices ayant pour base la section de ces orifices, et pour hauteur la hauteur même de la colonne centrale. ”

“ Le coursier, espace dans lequel tourne une roue hydraulique, est plus ou moins large, selon la manière d'être de cette roue.
Les roues à palettes exigent toujours moins d'espace que les roues à augets. ”

“ Les moteurs hydrauliques sont tous ceux dans lesquels le travail moteur est développé par l'action d'une masse d'eau en mouvement. Le nombre de ces moteurs est relativement considérable, mais nous étudierons plus spécialement les turbines, dont l'emploi s'est beaucoup généralisé depuis quelques années.
Pour faire marcher une roue hydraulique, il faut qu'on retienne l'eau par un barrage à une certaine hauteur du côté où elle arrive, c'est-à-dire du côté d'amont; après avoir agi, elle s'échappe du côté d'aval. ”

“ On peut toujours, à prix d'argent, déplacer une machine à vapeur ou en mettre une nouvelle partout où le besoin s'en fait sentir, mais on ne peut pas déplacer une chute d'eau, et l'on rencontre partout, en France, des fermes privées de force motrice, faute de pouvoir utiliser une roue hydraulique facile à établir sur un ruisseau plus ou moins rapproché. ”

“ Voilà donc précisément ce qu'on a toujours cherché à obtenir, et ce qu'on n'a jamais obtenu des roues à réaction ou à aubes pendantes dans un fluide indéfini, par la raison que contrairement à ce qui se passe dans la nôtre , il y a d'autant plus de perte de force vive, que la roue prend plus de vitesse, malgré la conséquence opposée de la théorie pour les roues à réaction. ”

“ D'abord on a employé la vieille roue hydraulique, importée d'Orient par les Romains, et on l'a perfectionnée; puis un nouveau moteur, la vapeur, est venu la remplacer, ou plutôt remplir les places que la roue hydraulique ne pouvait occuper, dans les plaines, sur les hauteurs et dans les villes. Partout l'emploi des machines a remplacé la force musculaire de l'homme ou des animaux domestiques : la va-
peur a moulu les grains, scié le bois, épuisé les eaux qui inondaient les mines ”

“ En effet, les aubes de la roue, remplaçant la veine liquide qui s'échappe d'un réservoir, doivent laisser ce liquide sans force vive après leur passage. Les tranches liquides concentriques à la roue qui se trouvent à quelque distance d'une aube, sont donc sans force, sans tendance à s'échapper d'un côté plutôt que d'un autre ; il faut donc que ce soit l'orifice lui-même qui se présente ”

“ Armengaud, l'hydraulicien estimé, corrobore les appréciations de l'inventeur (1) : Ce système de roue est, de tous les moteurs hydrauliques connus, celui qui donne le plus fort rendement, rendement qui dépasse le plus souvent 80 pour 100, et quelquefois atteint 90 et 93.
Mais ce qui constitue son principal mérite, c'est qu'il parvient à ce rare degré de perfection, même dans des circonstances où nul autre moteur hydraulique n'est applicable — ou, du moins, ne donnerait qu'un rendement insignifiant. ”

“ On reconnaît généralement aujourd'hui l'avantage de substituer la pression à la percussion pour tirer d'un moteur le parti le plus avantageux ; mais en hydraulique, on ne connaît encore que la pression qui s'opère dans les roues à augets , et cette pression exigeant beaucoup de lenteur dans la roue, nécessite par cela même des engrenages intermédiaires entre le moteur et l'obstacle à vaincre, capables d'absorber par le frottement souvent autant de force qu'on croit en économiser par la substitution de la pression à la percussion. ”

“ Mais dans la seconde direction les choses se passent bien autrement ; les aubes impriment à l'air un mouvement de rotation égal à celui de la roue, et il en résulte une force centrifuge qui détermine la sortie de l'air par les orifices: or, comme cette force est nécessairement très faible par suite du peu de masse du fluide, il ne faut pas s'étonner qu'il en passe moins ; et de plus, en s'échappant suivant la tangente avec la vitesse de la roue, il perd encore de sa force en communiquant un mouvement de tourbillonnement à l'air extérieur inutile pour l'obtention de l'effet désiré. ”

“ La détermination du mouvement d'un système de corps liés d'une manière quelconque à des points qui sont entraînés dans l'espace, est une des questions qui intéressent le plus la théorie des machines, et particulièrement celle des roues hydrauliques. ”

“ Cette partie de la construction augmente beaucoup les frais d'installation de ce genre de roue hydraulique et le rend même impossible, en pratique, dans les pays où on ne trouve pas d'habiles tailleurs de pierres et des matériaux de bonne qualité. ”

“ Là, il convient pour l'économie des forces aussi bien que pour la simplicité de l'appareil, de donner à celui-ci partout le même diamètre, c'est-à-dire de confondre la roue avec le tube et son entonnoir en un seul cylindre ; mais comme l'on a aussi à ménager la chute pour ne pas en consacrer, à la vitesse d'arrivée du
liquide, une trop grande partie , on serait obligé de donner à la roue des dimensions telles que le poids du liquide en deviendrait incommode , et que l'on ne pourrait faire prendre à l'appareil une vitesse de rotation donnée par la seule réduction de son diamètre. ”

“ Quel est le calcul de la dépense d'eau utilisée sur une machine, dans lequel il ne faille pas de toute nécessité faire entrer un coefficient de réduction? C'est au point que si la théorie ne peut indiquer d'autre cause de perte de force, cela ne saurait nous empêcher de soutenir que notre roue est capable de donner ”

“ Pour V- 2y , o 1 par exemple, on ne perd qu'un neuvième de l'effet total, et pour v—çj l'on ne perd qu'un quatrième, tandis que pour toutes les autres roues, des vitesses aussi différentes de celles qui conviennent au maximum d'effet, entraînent des pertes telles que les roues en sont mises hors de service : et cet inconvénient est grave pour les constructeurs. C'est par là que les plus habiles se trompent quelquefois, surtout pour les roues à augets qui se trouvent malheureusement les plus coûteuses, et que toute leur entreprise se trouve manquée. ”

“ Mais nous avons l'avantage de connaître au moins en quoi consiste cette perte d'effet utile, inévitable dans la pratique. En effet, la roue ne peut prendre et n'a jamais effectivement pris d'elle-même une vitesse supérieure à celle due à la chute, et lorsqu'on lui communique artificiellement cette vitesse à l'aide d'une force étrangèt'e, la dépense du liquide n'en varie pas davantage, elle reste sensiblement la même que dans tous les autres cas. Cependant la force vive est entièrement épuisée, et il n'y a point d'effet utile correspondant de produit à l'extérieur. ”

“ Les roues sont faites en bois ; le moyeu de chacune d'elles est fixé solidement sur les rayons au moyen de boulons. Sur la jante en bois de la roue est emmanchée, à la presse hydraulique, une jante en acier qui
lui est fixée à l'aide de vis à bois et à laquelle on a donné un profil permettant de recevoir un bandage pneumatique.
La direction est assurée par la manœuvre d'un volant qui actionne une vis sans fin engrenant avec un secteur denté, type de direction irréversible. ”

“ BATTAGE DES PIEUX ET PALPLANCHES, ETC. 123
reil est d'une construction facile, surtout aujourd'hui qu'on peut le faire en tôle ; il est d'un entretien commode, et avec des dispositions bien étudiées on peut en tirer un rendement de 75 0/0; on le fait mouvoir soit par une roue hydraulique, soit par une locomobile, et les transmissions sont toujours faciles, puisqu'il s'agit de transformer un mouvement de rotation en un autre mouvement de rotation à axe parallèle. ”

“ En vain a-t-ou vuulu dire qu'il était indifférent que l'eau participât ou ne participât point au mouvement de rotation de la roue, pour que les propriétés fussent les mêmes. L'expérience a fait mentir de fausses théories de la force centrifuge appliquées au mouvement des machines. ”

“ Le travail utile d'une roue, ou autre récepteur hydraulique peut toujours être assimilé à l'élévation d'un poids P avec une vitesse moyenne, v, égale à celle d'un point quelconque de la circonférence extérieure de la roue. ”

“ La formule théorique de l'effet utile de ces roues donnée par M. Navier et par M. Poncelet est
dans laquelle on nomme,
* Architecture hydraulique de Bélidor; édition de M. Xavier.
P l'effort transmis par l'eau à la circonférence décrite par le point d'arrivée du filet moyen sur la roue, Q le volume d'eau dépensé en i", v la vitesse à la circonférence du point d'arrivée de l'eau, V la vitesse de l'eau affluente, et l'angle formé par la vitesse V avec la palette au point d'arrivée, C rangle formé par la vitesse v avec la palette au même point, 9 = 9m,8o88. ”

“ Aussi, pour les roues hydrauliques, connue pour toutes les machines industrielles, un doit prendre les dispositions qui peuvent assurer l'uniformité du mouvement ou du moins qui permettent d'en approcher le plus possible. Celte condition, inhérente au maximum d'effet, est toujours réalisable, dans le cas des roues hydrauliques animées d'un mouvement, de rotation continu. il arive que le mouvement est alternatif. Dans ce cas, on pourra encore parvenir à des résultats assez voisins du travail absolu, en faisant décroître simultanément la vitesse de la roue et la vitesse de sortie de l'eau. ”

“ Cette dernière espèce de roues hydrauliques à axe vertical est connue depuis des siècles; on la trouve chez les peuples les moins avancés en industrie. En Afrique il en existe un nombre considérable près des grandes chutes du Rummel, à Constantine; les cuillers sont remplacées par des morceaux de bois grossièrement taillés et assemblés avec l'arbre, comme les rais d'une roue avec le moyeu. Une certaine quantité d'eau est dérivée de la partie supérieure de la rivière et conduite par un canal jusque près du moulin ”

“ Sur le bord des canaux, des rivières ou des lues, on se sert des machines hydrauliques- suivantes : la « roue d'homme assis, » la v roue a pied, » la « roue à main, » la « roue à buffles. » On a encore une auge au bord de l'eau. On y place une pompe à chaîne, composée d'une série de planchettes superposées formant chapelet, au moyen de laquelle on élève l'eau jusque sur la rive. Le genre de moteur appliqué à chaque machine est indiqué par le nom qu'elle porte. Parfois on voit un homme travaillant, assis, avec ses jambes, d'où la machine est appelée « roue d'homme assis. » ”