La roue et l’eau (1/2) : la roue hydraulique
La roue est l’une des plus belles inventions de l’humanité, aux multiples fonctions. Revenons sur son emploi lorsqu’elle est associée à l’eau pour constituer une roue hydraulique.
Un peu d'histoire
Appelées roues à eau, roues à aubes ou roues hydrauliques, les roues qui utilisent la force de l’eau existeraient depuis les premières civilisations, afin de moudre des céréales ou irriguer les cultures. Associées avec des chaines sans fin de godets ou avec des godets accrochés sur leurs côtés, elles constituaient des norias, des systèmes élévateurs d’eau des puits et rivières, pour l’agriculture ou pour alimenter des aqueducs. Les roues hydrauliques seraient apparues simultanément dans plusieurs endroits dans le monde.
[Deux-Sèvres. Moulin à eau] : [dessin] / [Tavernier de Jonquière], 17..
Les écrits ne permettent pas de dater précisément leur apparition. Les premières traces écrites remonteraient au premier siècle avant notre ère, avec notamment l’architecte romain Vitruve, qui en fait une description détaillée.
Les moulins à eau se sont développés en très grand nombre en Italie aux IVème et Vème siècles, puis se sont répandus plus tardivement en France, avec des mentions au VIIème siècle dans la loi Salique sous le règne de Dagobert Ier (ca 600-639). Au cours du temps, les roues à eau contribuent à des domaines aussi diversifiés que la meunerie, l’agriculture, la scierie, l’industrie, les transports (bateaux à aubes), l’hydroélectricité.
Journal de la meunerie : revue mensuelle / directeur - administrateur Charles Bivort, 01-07-1894
Les différents types de roues hydrauliques
Les moteurs hydrauliques. Tome 1 / [signé L. Huard], 1893
Il existe deux groupes de roues hydrauliques. Le premier système est celui à palettes ou à aubes planes. L’eau se déverse sur les pales et fait tourner la roue munie d’un axe central horizontal relié à une autre construction mécanique (meules des moulins, forges, scieries, broyeuses, pompes, etc.). La force cinétique et motrice de l’eau est transmise aux pales qui en tournant la transforme en énergie mécanique permettant d’actionner les dispositifs cités plus avant.
Moteur Millot, breveté en France et à l'étranger [...], M. Millot, [...] 1867
Dans le deuxième groupe, les pales sont remplacées par des godets, des récipients sans pieds ni anse, nommés augets. Plusieurs augets successifs sont remplis, ce qui augmente la vitesse de rotation et la puissance de la roue par rapport au système des pales planes qui ne retiennent pas l’eau reçue. De plus, ce système fonctionne sans à coup.
Cours professés à l'école des mines de Paris. Partie 1, Tome 1, Atlas / par M. J. Callon,..., 1873-1878
Les roues hydrauliques peuvent aussi être classées en trois types selon l’emplacement de l’arrivée de l’eau, qui peut se déverser sur la roue par le bas, par le milieu ou par le haut de la roue. On parle alors de roue en-dessous, roue de côté (ou de poitrine) et de roue en-dessus.
Maisons pour tous. Revue pratique de l'habitation et du foyer, 15-04-1938
L’installation horizontale de la roue au contact de l’eau est aussi possible, avec un axe central vertical relié directement ou indirectement aux divers systèmes de production. Plus tard les roues hydrauliques donneront naissance aux turbines hydrauliques, dont un exemple est celui de la centrale hydroélectrique des chutes du Niagara, édifiée dans les années 1890, à Niagara Falls, dans l'état de New York, aux Etats-Unis.
Le Génie civil : revue générale des industries françaises et étrangères, 04-02-1893
Au XIXème siècle, la révolution industrielle accélère la modernisation. Des modèles comme la roue Poncelet, la roue Sagebien (dite roue siphon) ou la roue flottante de M. Colladon améliorent le domaine des roues hydrauliques. Les travaux de mécanique, appliqués à la construction des récepteurs hydrauliques, des roues jusqu’aux turbines, sont de plus en plus perfectionnés, basés sur des calculs mathématiques et une architecture de plus en plus complexes et permettent d’en améliorer les rendements.
