Un ascenseur à bateaux est un dispositif de franchissement de dénivelé pour bateaux, permettant à une embarcation de franchir rapidement de grandes différences de niveau entre deux plans d’eau (deux biefs).
Généralement dans un ascenseur à bateaux, le bateau est levé ou abaissé dans un bac rempli d’eau. Le premier avantage par rapport à une écluse est de pouvoir franchir de plus grandes différences de niveau. Le second avantage est une consommation d’eau infime. Le désavantage réside dans la difficulté technique de mise en œuvre, ainsi que dans le coût de construction et d’exploitation d’un tel ouvrage. Les tonnages transportables sont également limités étant donné les masses énormes mises en mouvement. Les deux côtés du bac, ainsi que les deux extrémités du canal, sont fermées pendant les opérations de levage, et ne sont ouvertes que pour le passage des bateaux.
Types d’ascenseurs à bateaux
Parmi les ascenseurs à bateaux, plusieurs types peuvent être distingués :
- l’ascenseur à bateaux vertical par lequel un ou plusieurs bacs sont déplacés verticalement d’un niveau d’eau à l’autre. Plusieurs dispositifs techniques existent pour permettre un tel mouvement :
- l’ascenseur funiculaire : le bac est maintenu par des câbles, et son poids est compensé par un contrepoids (par exemple l’ascenseur à bateaux de Niederfinow ou le double ascenseur à bateaux de Scharnebeck),
- l’ascenseur à flotteur : le bac est monté sur une colonne enfoncée dans un puits. Cette colonne est flottante, et l’ajout d’eau dans ce puits permet de faire monter le bac (par exemple les ascenseurs à bateaux d’Henrichenburg ou l’ascenseur à bateaux de Rothensee). Ce type d’ascenseur peut ne comprendre qu’un seul bac,
- l’ascenseur en balance hydraulique : les deux bacs, fonctionnant en parallèle, sont animés par un système hydraulique, le poids des deux bacs se compensant (par exemple les ascenseurs à bateaux du Canal du Centre belge ou l’ascenseur à bateaux d’Anderton, en Angleterre) ;
- le plan incliné qui permet le transport d’un navire dans un bac sur une pente aménagée à cet effet, généralement sur voie ferrée. Comme pour les ascenseurs verticaux, le contrepoids peut être traditionnel (comme pour le plan incliné de Saint-Louis-Arzviller) ou constitué par un autre bac. Le bac peut être transporté axialement (c’est le cas du plan incliné de Ronquières, en Belgique ou du plan incliné de Krasnoïarsk, en Russie) ou de travers (comme à Saint-Louis-Arzviller). Le transport peut également être opéré à sec, sans bac, également sur voie ferrée, une configuration que l’on retrouve aux plans inclinés du canal d’Elbląg en Pologne, au ber roulant de Big Chute au Canada), appelé parfois chemin de fer pour bateaux ((en) Marine railway, (de) Schiffseisenbahn). Parmi les technologies proches l’on rencontre :
- l’écluse diagonale, qui attend une première réalisation concrète. Cette écluse diagonale s’inspire, en lui reprenant juste les meilleures idées et en l’appliquant à des ouvrages beaucoup plus modestes, de l’écluse tubulaire préconisée à la fin du XIXe siècle par l’ingénieur italien Caminada pour un projet de liaison à grand gabarit de la plaine du Pô à celle du Rhin, en passant à travers les Alpes,
- la pente d’eau : Le canal du Midi et le canal de Garonne comprennent chacun un ouvrage original d’un principe proche de celui du plan incliné, les pentes d’eau, dont celles de Montech et de Fonserannes;
- l’ascenseur à bateaux rotatif, dans lequel les bacs sont déplacés vers le haut ou le bas en tournant autour d’un axe métallique comme une roue de fête foraine (par exemple, la roue de Falkirk ou le Millenium Link en Écosse) ;
- l’ascenseur à caisson, dans lequel le bateau se trouve placé dans un caisson étanche, puis mis dans une colonne d’eau d’un diamètre supérieur à la taille du caisson. Selon le lestage du caisson, celui-ci montera ou descendra dans cette colonne. Une fois arrivé, le caisson est récupéré et ouvert, et le bateau peut le quitter vers le canal. L’ascenseur à caisson du canal à charbon du Somersetshire près de Bath, Angleterre, fonctionnera en 1798 et 1799. Il fut achevé mais il ne dépassera pas le stade des essais et sera remplacé par un plan incliné puis par des écluses.
Principes de fonctionnement
Le poids d’un bac plein est pratiquement constant, que celui-ci soit occupé par un bateau ou non, puisqu’un bateau déplace précisément son poids net en eau (principe d’Archimède). Par conséquent, le contrepoids et/ou la force d’élévation des bacs peut être ajusté précisément, de sorte que la puissance d’entraînement par rapport au poids déplacé soit très faible. Ainsi, par exemple, actionner un bac de l’ascenseur à bateaux de Scharnebeck, près de Lunebourg (de: Lüneburg) ne nécessite qu’un total de quatre moteurs électriques de 160 kW, pour soulever le bac pesant environ 5 800 tonnes.
Certains ascenseurs à bateaux, dont les ascenseurs à bateaux du Canal du Centre belge, peuvent être manœuvrés sans quasiment de puissance supplémentaire. Il suffit simplement de remplir un peu plus le bac à descendre que l’autre bac (ou le contrepoids), pour que son poids soit légèrement supérieur et entame sa descente pendant que l’autre, simultanément, monte. Sur le canal du Centre belge, une seule personne est nécessaire pour actionner un ascenseur, simplement en charge des tuyauteries qui vont permettre d’ajouter ou de retirer de l’eau à l’un des bacs.
Histoire et performance
Le principe du plan incliné fut rapidement imaginé pour permettre d’éviter de longs détours. Un des premiers dispositifs créés le fut sur le site de l’actuel canal de Corinthe en Grèce, où dès le VIe siècle avant l’ère chrétienne, une voie pavée, le Diolkos, permettait le passage de bateaux par portage ou sur charrette. Des dispositifs similaires ont également très tôt existé en Chine.
Aux Pays-Bas et en Flandres, des installations semblables furent développées, connues sous le nom d’ Overtoom (aux Pays-Bas) ou Overdracht (en Flandres). Les bateaux étaient tractés sur des pentes légères où ils progressaient sur des rondins ou le sol graissé. Overtoom est par ailleurs le nom d’une rue importante d’Amsterdam où se trouvait un de ces dispositifs.
Le premier ascenseur à bateaux du monde fut construit de 1788 à 1789 près de Halsbrücke sur la rivière Mulde, au nord de Freiberg en Saxe, Allemagne. Quatre hommes pouvaient actionner le dispositif des poulies permettant de soulever 3 tonnes à 8 mètres.
L’étonnant ascenseur à caisson du canal à charbon du Somersetshire fut expérimenté fin du XVIIIe siècle, mais jamais exploité.
Le premier dispositif utilisant un bac, permettant de ne pas sortir le bateau de l’eau, date de 1875. Il s’agit de l’ascenseur à bateaux d’Anderton en Angleterre. Il vient d’être réhabilité.
Le plus grand ascenseur à bateaux du monde est l’ascenseur funiculaire de Strépy-Thieu en Belgique, qui fut inauguré en 2002. Le dénivelé entre les deux plans d’eau est de 73,15 mètres, avec deux bacs de 8 000 tonnes fonctionnant indépendamment l’un de l’autre. Ils sont accrochés par des câbles métalliques. Un ouvrage plus imposant encore est en construction en Chine sur le barrage des Trois Gorges. L’ascenseur à bateaux du barrage des Trois Gorges permettra le transport de bateaux sur un dénivelé de 150 mètres. Les bacs mesureront 120 mètres de long sur 18 mètres de large. Remplis, ils pèseront 11 800 tonnes. Des navires de 3 000 tonnes devraient pouvoir être transportés.