TIPE - Groupe Grouberman Guillemont
I) Idée N°1 : L'ascenseur hydraulique de la Tour Eiffel
Le 23/05/08
a) Petite Intro sur la Tour Eiffel :
La tour Eiffel, initialement nommée tour de 300 mètres, est une tour de fer puddlé construite par Gustave Eiffel et ses collaborateurs pour l'exposition universelle de 1889. Situé à l'extrémité du Champ-de-Mars, en bordure de la Seine, ce monument parisien, symbole de la France et de sa capitale est le neuvième site le plus visité du pays en 2006 et le premier monument payant visité au monde avec 6,893 millions de visiteurs en 2007.
Source : Wikipedia
50 ingénieurs et dessinateurs ont exécuté 5 300 dessins, plus
d’une centaine d’ouvriers ont préfabriqué en atelier plus de
18 000 pièces différentes et 132 ouvriers se trouvaient sur le
chantier au montage.
Contacts trouvés pour les ascenseurs (ONISEP):
Fédération des Ascenseurs
48 boulevard Malesherbes
75008 Paris
Centre de Formation Otis
20 rue des Charretiers
95100 Argenteuil
b) Description générale des ascenseurs de la tour
Du sol au premier étage, il y a deux ascenseurs du système Roux, Combaluzier et Lepape. Du premier étage au deuxième, la montée s'effectue au moyen d'un ascenseur Otis, placé dans la pile Sud. Cet ascenseur ne touche jamais le sol et sert exclusivement aux voyageurs allant de la première à la deuxième plate-forme.
Un autre ascenseur Otis, placé dans la pile Nord, va directement du sol au deuxième étage, sans aucun arrêt.
Enfin du deuxième étage jusqu'à la plate-forme supérieure, au-dessous du campanile, est installé un ascenseur du système Edoux. Tous sont mus par l'eau.
Cet organe agit par compression comme un piston ordinaire et il est renfermé dans une gaine qui s'oppose à tout déplacement latéral. Cette grande chaîne est actionnée par une roue à empreintes située au niveau du sol et autour de laquelle elle s'enroule, à la façon d'une chaîne de drague, de manière à former une chaîne sans fin supportée par une poulie à la hauteur du premier étage.
L'une des parois de la cabine est reliée à l'un des brins de cette chaîne et suit son mouvement ; l'autre paroi est reliée à une chaîne semblable. La cabine est donc entraînée par un double système de chaînes, agissant simultanément : en cas de rupture dans la chaîne des pistons, tous les éléments se trouvant emprisonnés dans une gaine rigide, le contact de l'un à l'autre a toujours lieu et empêche ainsi toute chute de se produire : tout au plus un arrêt peut-il avoir lieu.
Le mouvement est imprimé aux chaînes par un double système de pistons plongeurs sous l'action de l'eau emmagasinée dans des réservoirs placés à 115 mètres de hauteur.
La vitesse de ces deux ascenseurs sera de 1 mètre par seconde et chaque cabine contiendra 100 voyageurs qui atteindront ainsi en une minute le niveau de la première plate-forme.
Ascenseur Otis. - Les deux ascenseurs Otis sont américains.
Un cylindre en fonte est placé dans le pied de la Tour parallèlement à l'inclinaison des arbalétriers ; dans ce cylindre se meut un piston actionné par de l'eau prise dans des réservoirs installés au second étage et, par conséquent, à une pression de 11 à 12 atmosphères. La tige du piston agit sur un chariot portant six poulies mobiles ; à chacune de ces poulies correspond à une poulie fixe de même diamètre, de façon à constituer un véritable palan.
Le garant de cette énorme moufle passe sur des poulies de renvoi placées de distance en distance jusqu'au-dessus du second étage et redescend s'accrocher à la cabine ; il en résulte que, pour un déplacement de 1 mètre du piston dans le cylindre, la cabine monte ou descend de 12 mètres.
Les câbles en fil d'acier qui suspendent la cabine, sont au nombre de six. Un seul de ces câbles pourrait supporter, sans se rompre, le poids de la cabine et des voyageurs.
On a placé, en outre, sous la cabine, un frein de sûreté à mâchoires qui fonctionnerait automatiquement en cas de rupture, ou même d'allongement anormal de l'un des câbles.
La cabine de cet ascenseur ne contiendra que cinquante voyageurs ; mais comme sa vitesse ascensionnelle sera de deux mètres par seconde, c'est-à-dire le double de la vitesse des autres ascenseurs, son rendement sera aussi grand.
Ascenseur Edoux. - L'ascenseur Edoux se compose de deux cabines reliées par des câbles : l'une des cabines effectue le transport depuis le deuxième étage jusqu'au plancher intermédiaire ; et l'autre depuis le plancher intermédiaire jusqu'à la plate-forme supérieure.
La première cabine est portée par deux pistons de presse hydraulique, articulés à leur partie supérieure sur un palonnier, dont le milieu porte la cabine.
De la partie supérieure de cette première cabine et des deux extrémités du palonnier, partent quatre câbles qui, passant sur des poulies établies au sommet de la Tour, soutiennent la deuxième cabine ; deux des câbles s'attachent sur un palonnier, au milieu duquel est suspendue cette cabine ; les deux autres câbles sont fixés directement au corps de la cabine même et sont destinés à servir de système de sécurité.
Le guidage de l'ascenseur est constitué par une poutre caisson pleine occupant le centre de la Tour, de 160m,40, et par deux autres poutres de sections plus petites.
Les cabines, qui doivent pouvoir élever 750 personnes à l'heure, ont une surface de 14 mètres carrés et peuvent contenir environ 63 personnes. Chaque cabine ne parcourant que la moitié de la course totale, il en résultera un échange de l'une à l'autre, à la hauteur du plancher intermédiaire ; cet échange se fera par deux chemins distincts et par suite sans perte de temps. La durée d'une ascension, avec une vitesse de 0m,90 par seconde se décompose ainsi : une minute et demie pour la course de chaque cabine et une minute pour le passage de l'une à l'autre, soit cinq minutes pour un voyage aller et retour, ou quatre minutes pour la durée du trajet de la deuxième plate-forme au sommet.
Un frein très puissant permet de répondre absolument de tout accident ; même dans le cas de rupture d'un organe important de l'ascenseur, les visiteurs portés par la cabine n'auraient à redouter aucune chute.
L'ensemble des ascenseurs permet d'élever par heure 2,350 personnes au premier au deuxième étage et 750 personnes au sommet.
Ajoutons que 10,000 visiteurs peuvent se trouver simultanément dans la Tour, sur les différentes plates-formes, dans les escaliers ou dans les ascenseurs, sans qu'il y ait encombrement !
Source : http://www.jetons-monnaie.net/
Le 24/05/08
a) Grandes Etapes de l'histoire des ascenseurs (19ème siècle)
En 1853, c'est un Américain, Elisha Otis, qui le dota d'un système de limiteur de vitesse déclenchant un système appelé parachute, stoppant la cabine et assurant la sécurité des personnes en cas de rupture du câble, et permettant, dès 1857, d'en équiper un bâtiment à New York. Dès 1864, l'ingénieur français Léon Edoux le dotera d'un moteur hydraulique et inventera le mot ascenseur. Il en équipera le marché aux bestiaux de la Villette en 1867. C'est en Allemagne cependant qu'on pensera en 1880 à un ascenseur électrique. En 1889 la Tour Eiffel est inaugurée avec un ascenseur remarquable dû aux efforts conjoints de Léon Edoux et des frères Otis qui ont succédé à leur père.
Source : Wikipedia
b) Description générale des ascenseurs de la tour (2)
Beaucoup de problèmes techniques sont survenus au moment de l’installation des ascenseurs. Jamais n’avaient été abordé les contraintes de telles hauteurs et de telles charges, rendues encore plus complexes par des axes en pente et des angles divers.
Dans les piliers Est et Ouest, des ascenseurs qui desservaient le 1er étage furent installés par l'entreprise française Roux, Combaluzier et Lepape. Peu efficaces, ils furent remplacés en 1899 par des ascenseurs hydrauliques construits par Fives-Lille. Ces ascenseurs ont fidèlement transporté les touristes jusqu'au deuxième étage jusqu'à la fin des années 1980, date de leurs mises aux normes actuelles.
En 1889, l'entreprise américaine Otis a fourni les ascenseurs des piliers Nord et Sud qui desservaient le deuxième étage, comprenant une cabine à deux étages tirée par un câble actionné par un piston hydraulique. Bien inférieurs à ceux fournis par Fives-Lille, ils furent aussi remplacés : celui du pilier Sud en 1900 et celui du Nord peu après 1912 quand son moteur est définitivement tombé en panne.
Les années 1950 ont vu s'accroître fortement le nombre de visiteurs. Pour répondre à ces nouveaux besoins une machine à plus grande capacité était devenue nécessaire. En 1965, Schneider Creusot Loire installe au pilier nord, un nouvel ascenseur basé sur la meilleure machinerie et ingénierie électronique du moment. De nouvelles cabines et un contrôle assisté par ordinateur sont ajoutés en 1995.
L'ascenseur du pilier Sud est remplacé en 1983 par un ascenseur électrique d’Otis de petite dimension réservé aux clients du restaurant "Jules Verne". En 1989, un ascenseur de quatre tonnes réservé au service est installé par Otis pour soulager les autres ascenseurs principaux.
Pour atteindre le troisième étage, 160 mètres plus haut que le deuxième, Monsieur Edoux a conçu une cabine qui portait 110 passagers pour un poids maximum de 8 tonnes.
La cabine supérieure était poussée par un piston hydraulique de 81 mètres de course tandis que la cabine inférieure formait le contrepoids. Il fallait donc changer de cabine à mi-parcours, suivant une passerelle qui laissait admirer une impressionnante vue sur le parterre.
Le problème majeur de cet ascenseur provenait des réservoirs d'eau qui assuraient la force hydraulique nécessaire. En effet il fallait surveiller les niveaux d’antigel; cet ascenseur ne pouvant fonctionner du novembre à mars. Usé après 93 ans de service, il fut remplacé en 1982 par deux cabines électriques.
Source : tour-eiffel.fr
Nous descendons dans l'un des piliers pour admirer le fabuleux système hydraulique qui permet aux ascenseurs de monter jusqu'au premier niveau. Un ensemble d'une grande ingéniosité, fait de réservoirs d'eau, de régulateurs, d'un piston démesurément long, de chariots, de câbles et de poulies formant une moufle gigantesque. Les câbles tirent la cabine en douceur et avec précision, pour le plus grand plaisir des visiteurs. Une plaque de marbre au mur nous indique que cette machinerie d'ascenseur hydraulique "mise en sevice en 1899 par Gustave Eiffel, a fonctionné sans interruption jusqu'en 1987", année où elle fut restaurée et automatisée.
Source : "Les coulisses de la Tour Eiffel" Amicale des Anciens de TRT
Affiche pour l'exposition universelle de 1889
Le 30/05/08
a) Les applications scientifiques et techniques
Dès la présentation de son projet en 1886, Gustave Eiffel savait que seule l’utilité scientifique
de la Tour pouvait, alors, la préserver de ses adversaires et prolonger sa durée de vie.
Elle devait au départ être détruite au bout de 20 ans ! Il précise alors la vocation de la Tour :
observations météorologiques et astronomiques, expériences de physique, poste d’observation
stratégique, poste de communication par télégraphe optique, phare pour l’éclairage électrique
et études du vent. Gustave Eiffel précise : « Ce sera pour tous un observatoire et un laboratoire
tel qu’il n’en aura jamais été mis d’analogue à la disposition de la science. C’est la raison
pour laquelle, dès le premier jour, tous nos savants m’ont encouragé par leurs plus hautes
sympathies ». En effet, dès 1889, la Tour Eiffel est utilisée comme un laboratoire de mesures
et d’expériences scientifiques. De nombreux appareils scientifiques y sont installés (baromètres,
anémomètres, paratonnerres…). Gustave Eiffel se réserve d’ailleurs un bureau au troisième
étage pour y faire des observations d’astronomie et de physiologie.
Pourquoi la Tour Eiffel est en fer
Quels sont les avantages de ce métal ? Gustave Eiffel répond luimême
: « C’est en premier lieu sa résistance. Au point de vue
des charges que l’on peut faire supporter avec sécurité à l’un
ou l’autre de ces matériaux, on sait que, à surface égale, le fer
est dix fois plus résistant que le bois et vingt fois plus résistant
que la pierre. » Il précise : « C’est dans les grandes constructions
surtout que la résistance du métal le rend supérieur aux autres
matériaux. La légèreté relative des constructions métalliques
permet en même temps de diminuer l’importance des supports
et des fondations. »
Et il conclut : « Pour ne citer qu’un exemple, celui de la Tour de
l’Exposition, j’ai étonné plus d’une personne qui s’inquiétait de la
charge sur le sol des fondations, en disant qu’il ne serait pas plus
chargé que celui d’une maison de Paris. »
Les expériences scientifiques
Au lendemain même de l’inauguration de la Tour, Gustave
Eiffel installe au 3e étage un laboratoire de météorologie. Il est
également passionné d’aérodynamisme et effectue une série
d’observations sur la chute des corps (installation de 1903 à
1905 des appareils de chute). Il imagine alors « un dispositif
automatique glissant le long d’un câble tendu entre le 2e étage de
la Tour et le sol ». Il fait construire une petite soufflerie au pied
de la Tour. Du mois d’août 1909 au mois de décembre 1911, il
effectuera cinq mille essais. Par ailleurs, Gustave Eiffel encourage
sur la Tour de nombreuses expériences scientifiques : pendule de
Foucault, manomètre à mercure, études de physiologie et liaisons
radio (1898).
Les mouvements du sommet de la Tour
Sous l’effet du vent, la Tour s’incline. Lors de la tempête de 1999,
elle s’est écartée d’environ 13 cm de sa position initiale.
Mais la Tour se « tord » également sous l’effet de la chaleur.
Quand il fait chaud, la structure exposée au soleil, se dilate plus
que celle qui est à l’ombre. La Tour, pour « fuir le soleil », peut
s’incliner jusqu’à 18 centimètres.
De même : Visiter les machineries de 1889
II) Contact
Pour toutes questions, ou suggestions ...
GUILLEMONT Maxence : e-mail
GROUBERMAN Adrien : e-mail
Photo prise par mes soins ^^