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Construire à la Renaissance

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Andrea Bernardoni
, 
Alexander Neuwahl

Systèmes de levage spéciaux

Texte intégral

MACHINES À ÉRIGER LES COLONNES ET À DÉPLACER LES OBÉLISQUES

1Un des problèmes à affronter quelquefois dans les chantiers de construction consistait à soulever et à mettre en place des obélisques et des colonnes. La technique antique pour ce type de travail faisait recours à des terre-pleins artificiels qui formaient des plans inclinés. On calait l’obélisque ou la colonne au sommet, en maintenant l’objet au moyen de cordes. Dans la seconde moitié du XVe siècle, ce type de dispositif adoptait des solutions cinématiques très complexes – du moins en théorie –, qui combinaient de diverses manières des vis, des crémaillères, des engrenages, des poulies et des leviers, afin d’obtenir des solutions toujours plus avantageuses sur le plan opératif. L’ingénieur siennois Francesco di Giorgio présente dans ses manuscrits de nombreux dessins de machines complexes à ériger les colonnes et à déplacer les obélisques. Léonard de Vinci aussi propose quelques modèles de ces dispositifs, rappelant pour certains ceux de Francesco di Giorgio, qui se caractérisent pour la plupart par l’utilisation presque exclusive de systèmes de levage à vis inspirés de Brunelleschi. L’élévateur à vis dessiné sur le folio 138ro du Codex Atlanticus comporte un système d’élingue articulée de la colonne qui lui permet de pivoter jusqu’à la position verticale. Sur le folio 43ro du Codex Atlanticus, en revanche, on trouve une machine à ériger les colonnes à corde, conçue pour fonctionner avec un élévateur. La base de la colonne est appuyée sur une plateforme mobile qui, une fois que l’autre extrémité de la colonne a été soulevée et posée sur le rouleau de coulisse du support, est graduellement hissée en position verticale grâce à un treuil. En l’absence de restes archéologiques et de sources faisant référence à la construction et à l’utilisation de cette machine, il est difficile de comprendre dans quelle mesure ces dispositifs ont vraiment existé ou sont restés à l’état de projet. On conserve cependant une source exceptionnelle pour ce type d’opération, mais elle est plus tardive d’environ un siècle : il s’agit d’une série de gravures réalisée en 1590. Elle documente le transport et la mise en œuvre du célèbre obélisque du Vatican, qui fut déplacé du « Cirque de Néron » antique jusqu’à la place de l’ancienne basilique Saint-Pierre. Cette entreprise fut décidée par le pape Sixte Quint et réalisée en 1586, sous la direction de l’architecte Domenico Fontana qui conçut une gigantesque machine à déplacer les obélisque, mue par de puissants treuils et par des palans. La machine a été projetée avec des parties modulaires assemblées par un petit nombre de rivetages de manière à pouvoir être démontée facilement. Le même montage a été réutilisé par Fontana pour déplacer d’autres obélisques romaines comme celles de Sainte-Marie-Majeure, de Saint-Jean-de-Latran et de la piazza del Popolo. Les planches qui illustrent le déplacement de l’obélisque du Vatican montrent que les systèmes de traction à cordes, dotés de palans et de treuils, constituaient le moyen le plus commun et le plus efficace pour accomplir ces opérations de levage. Les systèmes de traction et de déplacement à vis – inspirés de Brunelleschi – présentés au concours devraient probablement être considérés comme des solutions idéales difficilement réalisables aux dimensions nécessaires à déplacer un obélisque ou une colonne. Les difficultés rencontrées lors de la construction des vis augmentent avec les dimensions : leur emploi dans les grues était probablement limité aux tendeurs et au changement de pignons. À part le chantier de Brunelleschi, on ne connaît pas d’autre chantier employant des machines exceptionnelles capables de travailler dans des conditions extrêmes comme celle du site du sommet de la coupole de la cathédrale de Florence.

> Léonard de Vinci, Machine à ériger les colonnes, Codex de Madrid I, fo 43ro, Madrid, Biblioteca Nacional.

Le mouton

2Le mouton est une machine largement diffusée dans les chantiers de construction. Il est employé pour les travaux de fondation, mais surtout pour renforcer les digues des rivières et des canaux. Il s’agit d’un outil connu depuis l’Antiquité. Dès la fin du Moyen Âge, il fut développé de manière à rendre l’action de percussion sur le poteau semi-automatique. On conserve des dessins reproduisant des moutons de diverses formes, combinés à des volants ou à des cages à écureuil, et quelquefois construits sur des plates-formes flottantes. Francesco di Giorgio, dans le folio 19vo de son Opusculum de Architectura, dessine une solution intéressante qui élimine la course passive de la corde pour récupérer le percuteur, tout en augmentant l’efficacité du mouton. Cette machine présente la structure verticale traditionnelle mais elle est équipée de deux cordes de traction enroulées inversement au même treuil. Ainsi, tandis qu’une corde soulève le percuteur, l’autre s’abaisse, prête à lever à nouveau le percuteur au moment de l’inversion du mouvement de la manivelle. Francesco di Giorgio représente une autre curieuse variante de cette machine, dans laquelle le système de traction corde-poulie est remplacé par un dispositif engrenage-crémaillère. Un gros moteur à cage à écureuil dotée d’une denture partielle de la circonférence externe, soulève le percuteur fixé sur une crémaillère, pour le laisser ensuite tomber sur le poteau. La denture partielle engendre, à chaque tour de roue, à la fois une course de montée et une course de descente. Léonard de Vinci présente également certains modèles de moutons. Dans un dessin du Codex Atlanticus (fo 1018vo), il se concentre sur le système de déclenchement qui s’ouvre automatiquement lorsque le percuteur atteint une butée placée dans la partie supérieure et, toujours automatiquement, enclenche à nouveau le manche façonné, après la percussion. Léonard de Vinci ne dessine aucun type de moteur, mais la machine peut être aisément équipée d’un treuil. La principale variable dans le choix du système de traction dépend de la puissance du coup que l’on souhaite obtenir, qui dépend à son tour du poids du percuteur et de la hauteur de laquelle on le laisse tomber. Sur le folio 33vo du Manuscrit L se trouve une autre variante du mouton, munie cette fois d’une échelle pour grimper dans la partie supérieure de la machine. Léonard nous fournit même quelques mesures. Les poutres de section carrée mesurent 3 et 2,5 onces, c’est-à-dire environ 7 centimètres de côté. Le percuteur mesure une brasse (environ 60 cm) de haut. Ainsi, en calculant les proportions d’après le dessin, et en considérant le fer comme un matériau de construction, on obtient un poids d’environ 100 kg. La hauteur de la machine est de 3 brasses, c’est-à-dire 1,80 mètres. Le dessin représente la corde qui actionne le système de traction, mais l’on ne comprend pas si elle est mue par un treuil ou non. Le Manuscrit B (fo 70ro) contient un autre mouton, combiné cette fois à un treuil. Le dessin de cette machine n’est pas davantage compréhensible. La partie supérieure de cette structure, en forme d’arc de cercle, ainsi que la corde qui passe le long de sa circonférence, font penser à un système à pendule qui exploite l’inertie de la masse oscillante afin d’aider les ouvriers du treuil à soulever le percuteur. Toutefois, le système d’ancrage de la corde n’est pas clair : comme elle est dessinée, la corde semble accrochée au point de rotation de la masse oscillante et ne peut donc pas fonctionner.

> Domenico Fontana, Machine à ériger les obélisques, Della trasportatione dell’obelisco vaticano, Rome, 1590, Tavola II.

> Francesco di Giorgio Martini, Mouton, Manoscritto 197. b. 21, fo 48vo, Londres, British Museum.

> Léonard de Vinci, Système de déclenchement qui s’ouvre automatiquement, Codex Atlanticus, fo 1018vo, Milan, Biblioteca Ambrosiana.

> Léonard de Vinci, Mouton, Manuscrit B, fo 70ro, Paris, Institut de France.

Machines de levage pour le monument Sforza

3L’énorme héritage manuscrit de Léonard de Vinci témoigne de l’ampleur de ses intérêts techniques et scientifiques, ainsi que sa propension au développement théorique de machine. Cependant, comme nous l’avons vu dans les pages précédentes, Léonard de Vinci fut sans aucun doute un ingénieur actif sur le terrain. C’est ce qu’atteste sa participation à divers projets tels que la déviation de l’Arno, la construction de palais, les études pour l’équipement hydraulique de certains territoires. Léonard de Vinci s’intéressait également au développement de techniques de fusion dans le cadre de la réalisation d’un monument équestre à la gloire de Francesco Sforza. Il s’agissait de la plus grosse statue en bronze jamais réalisée en une seule coulée. D’après les documents en notre possession, le cheval devait, seul, atteindre 7,20 mètres de hauteur et l’on estime que pour le réaliser, il aurait fallu environ 70 tonnes d’alliage métallique. L’entreprise est remarquable non seulement parce qu’elle représente le plus ancien témoignage de la réintroduction à la Renaissance de la méthode de fusion indirecte, mais aussi parce que la technologie de la fonderie est d’une complexité considérable. Pour la coulée, Léonard de Vinci avait pensé construire une installation à fours multiples disposés le long du périmètre de la fosse. Le moule du cheval devait être réalisé en plusieurs sections à assembler à l’intérieur de la fosse, pour être ensuite enterré et complété par les canaux pour les jets et les évents. Des études récentes ont avancé l’hypothèse – vraisemblable – que les sections du moule et du noyau devaient peser plus de 20 tonnes : cet ordre de grandeur aurait requis l’emploi de puissantes machines pour les déplacer. Les dessins des machines inventées pour cette entreprise se trouvent sur un folio conservé à la Royal Library de Windsor et dans le cahier de fusion qui a été longtemps relié au Codex de Madrid II. Comme nous le savons, Léonard ne vit jamais la fusion. La chute de Ludovic le More, le commanditaire à l’origine du projet, le contraignit à abandonner les travaux en 1499. Il ne les reprit jamais. Cependant, d’après les documents en notre possession, nous savons que l’ingénieur avait déjà construit les sections du moule du cheval, ce qui nous laisse penser qu’il avait également réalisé les puissantes machines pour les déplacer. Sur les folios 154ro et vo du cahier de fusion se trouvent deux systèmes de levage et de transport pour les deux sections du moule du corps du cheval. La première machine est un gros chariot élévateur constitué d’une structure réticulaire à profil triangulaire, et doté d’une paroi basculante. Le mouvement de cette paroi, qui peut accomplir une rotation de 180°, est garanti par un treuil à cinq cordes. Cette machine a été utilisée pour détacher les deux valves du corps du cheval, ainsi que leur transport et pour leur positionnement dans la fosse de fusion. Pendant cette opération, afin d’éviter tout basculement, la machine devait être ancrée au sol par des cordes. En œuvrant sur le treuil, la valve pouvait être calée autant en position verticale qu’horizontale. Les deux tablettes inclinées dessinées au-dessus de la poutre de soutien des poulies sont très intéressantes. Préoccupé par le poids exceptionnel à déplacer, Léonard de Vinci esquisse ici le dessin des deux tablettes qui font penser à une tentative de renforcer la structure grâce à une ferme. Au verso du même folio, on voit un autre dispositif destiné à accomplir les mêmes opérations. Ici, le système de retournement consiste en une combinaison d’un treuil à double corde et de deux poulies fixes. Un dispositif à vis permet de déplacer la partie inférieure du soutien mobile, de manière à maintenir le barycentre à l’intérieur de la machine pour en empêcher le basculement, tandis qu’un treuil externe en permet les déplacements transversaux. Cette machine constitue une variante de la précédente, et il est difficile d’établir s’il s’agit d’une étude pour un modèle alternatif ensuite abandonné ou si, au contraire, il s’agit d’un dispositif imaginé pour fonctionner couplé avec la première machine. Si l’on s’intéresse à la technique de construction des sections du moule du corps du cheval, puis à leur montage à l’intérieur de la fosse, ces deux machines pourraient en effet avoir été conçues pour fonctionner ensemble. La singulière méthode de fusion inventée par Léonard de Vinci prévoyait de construire le moule du cheval sur un modèle dont il devait ensuite être séparé en le divisant en sections transportables dans la fosse. La première section du corps devait être installée dans la fosse en s’appuyant sur sa partie extérieure. Ensuite, la machine qui devait la déplacer devait être chargée en ancrant la valve de la partie interne. Les deux sections du moule du corps étaient détachées du noyau en les ancrant de l’extérieur. Donc, si la seconde valve pouvait être prise directement par le chariot élévateur et calée dans la fosse, la première avait besoin d’un dispositif qui la détache et l’éloigne du modèle afin de permettre au chariot de la charger et de la caler sur l’autre, du bon côté. La machine dessinée sur le folio 154vo du Codex de Madrid II pourrait ainsi être considérée comme un dispositif auxiliaire permettant à la machine dessinée au recto du même folio de charger le moule correctement. Dans le cahier, une autre machine à levier est pensée pour détacher le moule du modèle et pour le maintenir (fo 155vo). Il est probable que le modèle dessiné sur le folio 154vo constitue une étude préliminaire abandonnée par la suite : pour cette machine, Léonard de Vinci se contente d’un dessin alors que pour les autres, il donne des détails de mise en œuvre. La troisième machine utilisée dans la fonderie de Léonard de Vinci est un énorme pont roulant qui surplombait l’installation et servait autant à caler le noyau dans la fosse qu’à aider à retourner et à descendre les sections du moule de fusion. Ce dispositif de levage est présenté en relation avec le premier projet de fusion du monument, au folio RL 12349 de Windsor. Au recto de ce folio, deux dessins du même dispositif mécanique sont en train de soutenir un bloc en forme de parallélépipède qui représente probablement le moule de fusion assemblé. En effet, dans le premier projet du monument, les dimensions de la statue correspondaient à la réalité et le moule, ayant un poids plus contenu, était achevé à l’extérieur de la fosse de fusion. Les deux élévateurs, similaires dans leur structure, assemblent deux dispositifs différents de démultiplication de charge. La machine dessinée au centre utilise un moufle doté de deux séries de poulies : cinq fixes, ancrées rigidement aux traverses supérieures, et quatre mobiles. À la base des montants de droite se trouve un treuil doté d’un tambour de diamètre considérable, actionné par un système vis-engrenage. Le dessin au bas du folio est doté d’une moufle composée de onze poulies fixes et de dix mobiles. Par rapport au modèle précédent, la moufle de la deuxième machine est ancrée au bâti de manière non rigide, au moyen de cordes. Ainsi, elle pouvait également fonctionner de manière inclinée par rapport au terrain, sans risquer que les cordes sortent des poulies. Même si Léonard de Vinci ne le précise pas, il est vraisemblable qu’un pont roulant de ce genre ait été employé pour soulever le cheval de bronze après la fusion. La moufle du deuxième pont roulant réduisait sensiblement la charge, mais, au cas où elle aurait servi à soulever le cheval, elle aurait dû être reliée à un ultérieur système de réduction, probablement analogue au pont roulant précédent.

> Léonard de Vinci, Installation à fours multiples pour la fusion du monument Sforza vue en plan et coupe verticale du moule de fusion, Codex de Madrid II, fo 149ro, Madrid, Biblioteca Nacional.

> Léonard de Vinci, chariot élévateur pour déplacer le moule de fusion du monument Sforza, Codex de Madrid II, fo 154ro, Madrid, Biblioteca Nacional.

> Léonard de Vinci, Études de la fusion du monument Sforza, Windsor, RL 12349ro.

SYSTÈMES DE LEVAGE ET DE MONTAGE DE L’AFFÛT DES PIÈCES D’ARTILLERIES

4À la fin du XVe siècle, afin de recevoir les faveurs des princes et des magistrats de la ville, aucun ingénieur ne pouvait se permettre de négliger la technique de production des armes à feu. Léonard de Vinci, lui-même, même s’il ne participa jamais en personne à la fusion de pièces d’artillerie, dédia beaucoup de place à la technologie de fusion et à l’ingénierie des armes à feu dans ses manuscrits datant des années 1490, c’est-à-dire au moment où il était au service de Ludovic le More. Léonard s’y montre attentif à reproduire graphiquement les diverses phases du processus de fusion de l’artillerie, et à enregistrer chaque nouveau modèle qui venait à sa connaissance. Parmi ces modèles, on trouve également quelques études intéressantes de systèmes de levage pour les canons – une bombarde pouvait peser quelques tonnes et, pour la déplacer, il fallait des palans et des moufles puissants. Léonard tente de décrire, dans un dessin emblématique, l’effort demandé par de telles opérations : il représente une grue de type traditionnel, qui rappelle le troisième modèle de Héron, équipée d’un puissant palan et d’un treuil (Windsor, RL 12647). L’opération de levage nécessitait, semble-t-il, une importante équipe d’hommes munis de leviers : Léonard les représente nus en plein effort afin d’exalter l’action des muscles. Même si ce dessin a quelque chose d’allégorique, Léonard de Vinci représente souvent des situations intéressantes et vraisemblables : sur le folio 88ro du Codex Atlanticus, il esquisse le même type d’élévateur – qui était certainement communément utilisé – au milieu d’autres études de systèmes à poulies multiples à appliquer aux machines qui servent à déplacer les canons. Sur le folio 80vo du même manuscrit se trouve une autre solution facilement utilisable et très pratique, qui prévoit de faire rouler un canon sur deux tables inclinées au moyen d’une corde qui s’enroule en spirale autour du canon. Il s’agit d’une solution qui additionne les avantages mécaniques du plan incliné et de la poulie mobile. En effet, le canon n’est pas traîné mais roulé en tirant le bout mobile de la corde. Ainsi, le canon se comporte comme s’il était lui-même une poulie mobile en divisant par deux la force nécessaire à le soulever.

> Léonard de Vinci, Études pour la réalisation d’artilleries, Codex Atlanticus, fo 80vo, Milan, Biblioteca Ambrosiana.

> Léonard de Vinci, Études pour la réalisation d’artilleries, Codex Atlanticus, fo 88ro, Milan, Biblioteca Ambrosiana.

Treuil et levier

5Dans un des folios les plus anciens du Codex Atlanticus (fo 30vo), Léonard de Vinci représente un élévateur très complexe capable de transformer le mouvement alterné d’un levier en rotation continue de l’essieu d’un treuil. Le dispositif de transformation du mouvement est un système complexe composé d’engrenages internes à dents asymétriques et à disques comportant des dents rétractables à ressorts. À notre connaissance, un élévateur de ce genre ne se trouve dans aucun manuscrit des autres ingénieurs et il est probable qu’il s’agisse d’une étude, peut-être inspirée des problèmes relatifs au levage de charges que Léonard de Vinci avait observés sur le chantier de la coupole de Brunelleschi. En effet, le dispositif n’est pas doté de système d’inversion du mouvement et ne pouvait donc pas être utilisé. Léonard de Vinci a réalisé ce dessin dans sa jeunesse, alors qu’il se trouvait à Florence et qu’il collaborait avec l’atelier de Verrocchio. Outre le caractère exceptionnel du dispositif, qui dénote un intérêt précoce de Léonard de Vinci pour les problèmes mécaniques, les techniques de représentation graphique sont particulièrement remarquables et dignes d’être signalées. En effet, le dessin est fini, il est même aquarellé. Le dispositif mécanique est présenté avec une extrême rigueur dans la perspective d’ensemble et dans l’éclaté, afin d’en montrer les détails. À notre connaissance, ce dessin constitue le premier exemple d’une approche de type anatomique pour l’étude des machines, approche qui caractérisera les recherches successives de Léonard de Vinci, autant dans le domaine de la mécanique que dans celui de l’anatomie du corps humain. Les techniques de représentation graphique imaginées ou développées par Léonard de Vinci constituent le sommet de la tradition de l’ingénierie de la fin du Moyen Âge. Elles ouvrent la route à une approche de type analytique qui, même si elle ne peut pas encore être considérée comme une étude moderne sur la faisabilité d’une machine, constitue néanmoins un pas en avant considérable dans la définition des canons de représentation géométrique qui seront formalisés et standardisés bien plus tard.

Ascenseur

6Un autre dispositif de levage curieux, que Léonard dessine en plusieurs variantes sur le folio 9ro du Codex de Madrid I, consiste en un ascenseur manuel à mouvement automatique. Il s’agit d’un dispositif à manivelle relié à un marchepied qui, grâce à un système interne de poulies, est capable de monter et de descendre le long d’une corde tendue. Il n’y a aucune indication de la destination de cet ingénieux dispositif, mais l’on peut imaginer qu’il ait pu être employé dans les chantiers ou même simplement comme un curieux mécanisme employé dans les résidences princières. On trouve un témoignage de l’utilisation d’un ascenseur dans les manuscrits de Taccola et de Francesco di Giorgio, sous la forme d’un système de contrôle et de gestion dans un élevage de pigeons à plusieurs niveaux. Cet ascenseur, un marchepied mu par un système vis-écrou (boulon), est basé sur le même principe que l’élévateur médiéval dessiné par Villard de Honnecourt.

Élévateur mécanique

7Dans ce cas également, il est difficile de dire si l’élévateur est un prototype d’étude ou une solution véritablement adoptée. Dessiné sur un folio du Codex de Madrid I, qui est en partie un catalogue d’études théoriques de dispositifs mécaniques, il est plus probable que Léonard de Vinci ait dessiné un prototype, peut-être réalisé à l’échelle. L’élévateur est constitué d’un système mécanique basculant à gradins. Sur les montants verticaux sont montées deux crémaillères à dents asymétriques, assemblées décalées de la moitié du pas. La poutre à soulever est hissée sur un soutien spécial qui se déplace en oscillant vers le haut en engrenant alternativement les dents de la crémaillère.

> Léonard de Vinci, Élévateur à manivelle, Codex de Madrid I, fo 9ro, Madrid, Biblioteca Nacional.

> Léonard de Vinci, Élévateur mécanique à levier, Codex Atlanticus, fo 30vo, Milan, Biblioteca Ambrosiana [part.].

Élévateur pyrotechnique

8Le dernier des élévateurs « spéciaux » à conclure notre disgression sur les « tirari » et les « alzari » – les machines de traction et de levage –, est certainement le plus curieux des dispositifs de levage représenté par Léonard de Vinci. Il ne s’agit ni d’une grue, ni d’un dispositif mécanique que l’on pourrait réduire aux cinq machines simples de la tradition. Il s’agit d’une tentative d’employer la poudre à canon, c’est-à-dire l’innovation technologique la plus retentissante de la fin du Moyen Âge, en tant que moyen de propulsion pour actionner une machine opérative. Le dessin en question, contenu dans le folio 16vo du Manuscrit F, a été interprété soit comme un « moteur à air chaud », soit comme une « machine à feu atmosphérique » (Reti, 1957, p. 787-788). Cependant, la note qui accompagne le dessin n’est pas claire. De même, certains détails comme l’analogie avec la bombarde, le soufflet ainsi que la référence au « mouvement accéléré » – indiquant un « mouvement à accroc » en italien de la fin du XVe siècle, en référence au mouvement du projectile tiré avec l’artillerie – qui accompagne le levage de la charge, nous conduisent à revenir sur l’interprétation de cette machine en avançant une nouvelle hypothèse : le volume de gaz produit par l’explosion de la poudre serait un moyen pneumatique permettant de soulever la charge par l’expansion du soufflet en bas, relié à la chambre de chargement par un conduit. Cette interprétation devient encore plus convaincante si l’on observe des tentatives similaires de trouver une application de la poudre à canon en tant que source d’énergie à appliquer sur une plus grande échelle que le simple tir de projectile. Dans les manuscrits de Valturio et de Francesco di Giorgio, la poudre à canon est employée comme un moyen de propulsion dans des dispositifs de chars ponts et pour le lancer des chariots ou des caissons chargés de pierre. Léonard de Vinci a souvent étudié la combustion et l’expansion volumétrique produite par les explosions. Dans le cas particulier de cette machine, la chambre de déflagration est une véritable « bombarde ». Léonard de Vinci la décrit en la comparant à un « cornetto » et à une « coppetta » qui sont respectivement une seringue et une ventouse utilisées en médecine pour les saignées, autrement dit, des dispositifs pour pomper le sang. La bombarde fait donc office de moteur et d’injecteur de gaz dans le soufflet qui, en se gonflant, soulève la charge. Après avoir introduit la charge, Léonard de Vinci explique qu’il faut allumer le feu et ensuite sceller le tout avec le couvercle supérieur. L’idée d’amorcer la poudre avant de fermer la chambre de chargement pourrait sembler absurde, voire dangereuse et improbable. Il existe – et il existait – toutefois divers types de poudre à canon, dont certaines comme la « poudre serpentine », avaient une combustion très lente de quelques secondes avant la déflagration. La vitesse de propagation du feu pour ce type de poudre à canon pouvait être de 1 cm/sec (Hall, 1996, p. 95), un laps de temps qui aurait théoriquement pu être suffisant pour fermer le cylindre contenant la charge. Le dessin de cet élévateur fixe sur le papier le moment précis de l’allumage : en effet, on y voit le couvercle ouvert de côté et l’amorce allumée sur la charge de poudre. Dans une interprétation précédente, le disque dessiné à l’intérieur du cylindre a été expliqué comme un piston qui se soulevait lors de l’explosion. En revanche, ce que nous avons présenté comme le tuyau de connexion entre la « bombarde d’injection » et le soufflet a été compris comme une barre métallique qui reliait le piston à la plateforme mobile (Reti, 1957, p. 787-788). La nouvelle interprétation se fonde d’une part sur le fait que dans cette configuration, cela n’aurait aucun sens de placer le marchepied au-dessus du soufflet, c’est-à-dire un élément pompant. D’autre part, aucun élément de jonction entre la soi-disant barre de transmission du mouvement et le disque métallique n’est représenté dans le dessin. Notre hypothèse de dispositif pneumatique est plus conforme, semble-t-il, au dessin et aux notes de Léonard de Vinci. En effet, la présence du disque métallique à l’intérieur du cylindre peut s’expliquer, sans avoir recours à l’hypothèse du piston, en l’interprétant comme un tampon amovible dans lequel était foré le trou d’amorçage. Le cylindre devait donc être fermé hermétiquement afin d’empêcher que la pression ne se disperse et que le tampon ne saute en l’air. Comme dans tant d’autres études de Léonard de Vinci, la machine resta simplement de l’ordre de la fiction, fonctionnant en théorie mais difficile à réaliser et surtout extrêmement dangereuse. Cette étude théorique reste cependant une étape intéressante dans l’histoire des systèmes de propulsion. Elle constitue de fait la première expérience de construction d’une machine alimentée par un moteur à explosion.

> Léonard de Vinci, Élévateur, Codex de Madrid I, fo 44ro, Madrid, Biblioteca Nacional.

> Léonard de Vinci, Manuscrit F, fos 16vo-17ro, Paris, Institut de France. Le feuillet qui comprend le dessin et la description de l’élévateur pyrotechnique est entièrement dédié à l’étude du mouvement de l’eau dans les canaux et à son comportement en présence d’obstacles ou dans des situations particulières comme dans le cas des jets d’eau. Différents thèmes sont étudiés sur le même feuillet, ce qui s’explique non seulement par le caractère provisoire des carnets de voyage, dont l’état d’usure des feuillets n’est pas homogène, mais aussi parce que Léonard de Vinci avait l’habitude d’appliquer à différents moments des notes, des observations sur d’autres sujets sur le même feuillet.
TRANSCRIPTION > Per levare un grave col fo[co] a uso di cornetto o di coppetta. e vole essere il vaso di vacuità d’un braccio e lungo 10, e sia forte, e diesi il foco di sotto a uso di bombarda, e subito si serri esso boso, poi immediate si serri di sopra. allor mo[n] terà il fondo di sotto, il quale ha un corame a uso di mantace fortissimo. e questo è un modo da svegliere ogni gran cosa.

RECONSTITUTIONS 3 D

MOUTON

9D’après Léonard de Vinci, Codex Atlanticus, fo 1018ro ; Manuscrit L, fo 33vo ; Manuscrit B, fo 70ro.

Emploi

10Fondation de ponts, édifices et barrières fluviales, ports.

Moteur

11À bras ou au moyen d’un treuil.

Description

12Dans les dessins des ingénieurs de la Renaissance, on trouve la trace de nombreux types de moutons, constitués pour la plupart d’un bâti vertical le long duquel coulisse le percuteur actionné par une corde et une poulie. Les modèles de Léonard de Vinci se distinguent par leur ingénieux système automatique de déclenchement du percuteur.

Problèmes d’interprétation

13Dimensions : elles varient en fonction de la longueur du poteau à enfoncer dans la terre et du poids du percuteur. Léonard de Vinci note que le percuteur du modèle dessiné dans le Manuscrit L mesure une brasse de haut (environ 60 cm), ce qui implique que la hauteur totale de la machine avoisinait les 2 mètres. D’après les indications de Léonard de Vinci, on peut déduire que le poids du percuteur, s’il était réalisé en fer, devait être de l’ordre de 100 kg.

14Reconstitution : le dessin de ce mouton (Codex Atlanticus, fo 1018ro) n’est pas clair et ne permet pas de proposer une interprétation définitive. Léonard de Vinci se concentre sur les détails technologiques du système de déclenchement, mais la représentation d’ensemble est approximative, laissant le système de traction indéterminé. Les interprétations proposées jusqu’à ce jour (Museo Leonardo da Vinci, Milan ; Museo Leonardiano, Vinci) expliquent que certains détails correspondent à deux cordes et destinent la première au levage du percuteur, la seconde à la variation de hauteur du point de déclenchement.

CHARIOT ÉLÉVATEUR À PLATEFORME BASCULANTE

15D’après Léonard de Vinci, Codex de Madrid II, fo 154ro.

Emploi

16Chariot élévateur pour le transport et le positionnement du moule de fusion du cheval Sforza dans la fosse de coulée.

Moteur

17Treuil.

Description

18Structure à section triangulaire dotée d’une paroi capable de basculer, soutenue et mise en mouvement grâce à un système de traction constitué d’une série de cinq poulies et d’un treuil. La machine est dotée de roues.

Problèmes d’interprétation

19Dimensions : la machine a été projetée pour déplacer les moules de fusion du cheval Sforza qui mesurait environ 7,20 mètres de hauteur. Sur la foi de cette donnée, on peut émettre l’hypothèse que la base devait mesurer environ 8 mètres sur 6, pour une hauteur d’environ 8 mètres.

20Reconstitution : les traverses obliques de renfort de la structure empêchent le passage de la corde. Le problème peut être résolu en montant le treuil à l’intérieur de la structure et en serrant les poulies de manière à faire sortir les cordes par l’ouverture supérieure des barres croisées.

PONT ÉLÉVATEUR

21D’après Léonard de Vinci, Windsor, RL 12349ro.

Emploi

22Levage de grosses charges. Ce modèle en particulier a été pensé, semble-t-il, pour le levage des sections du moule du monument Sforza.

Moteur

23Moufle à dispositif manivelle-vis sans fin.

Description

24Bâti en forme de pont avec moufle à quatre poulies mobiles.

Problèmes d’interprétation

25Dimensions : le pont élévateur était destiné à soulever le cheval en bronze et ses moules de fusion. En partant de cette donnée, on peut émettre l’hypothèse que la base mesurait environ 8 mètres sur 4, pour une hauteur d’environ 7 mètres.

26Reconstitution : le bout de la corde de droite est interrompu comme si elle devait être actionnées à la main. Il serait toutefois plus logique de penser à une combinaison de cette machine avec un dispositif de réduction de la force, symétrique à celui présent à gauche, de manière à exercer la même traction sur la corde des deux côtés. Une autre possibilité serait d’ancrer solidement la corde à terre, et d’exercer ainsi la traction d’un côté seulement. Cela comporterait plus de difficulté à maintenir le train de poulies mobiles, et donc la charge qui y est accrochée.

ÉLÉVATEUR PYROTECHNIQUE

27D’après Léonard de Vinci, Manuscrit F, fo 16vo.

Emploi

28Levage violent de poids.

Moteur

29Bombarde.

Description

30Le cylindre qui constitue la chambre d’explosion est placé en haut et, grâce à un tuyau, les gaz produits par l’explosion de la poudre à canon se retrouvent dans la chambre expansible en dessous qui soulève le poids posé dessus.

Problèmes d’interprétation

31Dimensions : dans la description de cette machine, Léonard de Vinci dit que « le vase doit être large d’1 brasse [1 brasse milanaise = 59,49 cm] et d’une hauteur de 10 ». Ces données sont difficiles à interpréter : si elles se réfèrent au cylindre où a lieu l’explosion, nous obtiendrions un « canon » haut de 6 mètres, ce qui le rendrait extrêmement difficile à manœuvrer, même expérimentalement. Il est plus probable que cette mesure de 6 mètres fasse référence à la hauteur totale de la machine, comme semble par ailleurs le confirmer le rapport entre le diamètre du cylindre et la hauteur de la machine sur le dessin, qui est environ de 1 à 10. La hauteur du cylindre mesurait donc environ 1,8 mètres, tandis que la chambre d’expansion des gaz (le soufflet en bas) pourrait se dilater sur une hauteur d’environ 2 mètres.

32Reconstitution : il s’agit certainement d’un dispositif expérimental qui ne fut jamais réalisé. D’après le dessin, on ne comprend pas si le disque interne du cylindre, sur lequel est placé l’amorçage, est ou non un piston. La description cryptique de Léonard de Vinci reste ouverte à diverses interprétations.

Table des illustrations

Légende > Léonard de Vinci, Machine à ériger les colonnes, Codex de Madrid I, fo 43ro, Madrid, Biblioteca Nacional.
URL http://books.openedition.org/pufr/docannexe/image/8045/img-1.jpg
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Légende > Domenico Fontana, Machine à ériger les obélisques, Della trasportatione dell’obelisco vaticano, Rome, 1590, Tavola II.
URL http://books.openedition.org/pufr/docannexe/image/8045/img-2.jpg
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Légende > Francesco di Giorgio Martini, Mouton, Manoscritto 197. b. 21, fo 48vo, Londres, British Museum.
URL http://books.openedition.org/pufr/docannexe/image/8045/img-3.jpg
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Légende > Léonard de Vinci, Système de déclenchement qui s’ouvre automatiquement, Codex Atlanticus, fo 1018vo, Milan, Biblioteca Ambrosiana.
URL http://books.openedition.org/pufr/docannexe/image/8045/img-4.jpg
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Légende > Léonard de Vinci, Mouton, Manuscrit B, fo 70ro, Paris, Institut de France.
URL http://books.openedition.org/pufr/docannexe/image/8045/img-5.jpg
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Légende > Léonard de Vinci, Installation à fours multiples pour la fusion du monument Sforza vue en plan et coupe verticale du moule de fusion, Codex de Madrid II, fo 149ro, Madrid, Biblioteca Nacional.
URL http://books.openedition.org/pufr/docannexe/image/8045/img-6.jpg
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Légende > Léonard de Vinci, chariot élévateur pour déplacer le moule de fusion du monument Sforza, Codex de Madrid II, fo 154ro, Madrid, Biblioteca Nacional.
URL http://books.openedition.org/pufr/docannexe/image/8045/img-7.jpg
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Légende > Léonard de Vinci, Études de la fusion du monument Sforza, Windsor, RL 12349ro.
URL http://books.openedition.org/pufr/docannexe/image/8045/img-8.jpg
Fichier image/jpeg, 728k
Légende > Léonard de Vinci, Études pour la réalisation d’artilleries, Codex Atlanticus, fo 80vo, Milan, Biblioteca Ambrosiana.
URL http://books.openedition.org/pufr/docannexe/image/8045/img-9.jpg
Fichier image/jpeg, 128k
Légende > Léonard de Vinci, Études pour la réalisation d’artilleries, Codex Atlanticus, fo 88ro, Milan, Biblioteca Ambrosiana.
URL http://books.openedition.org/pufr/docannexe/image/8045/img-10.jpg
Fichier image/jpeg, 392k
Légende > Léonard de Vinci, Élévateur à manivelle, Codex de Madrid I, fo 9ro, Madrid, Biblioteca Nacional.
URL http://books.openedition.org/pufr/docannexe/image/8045/img-11.jpg
Fichier image/jpeg, 552k
Légende > Léonard de Vinci, Élévateur mécanique à levier, Codex Atlanticus, fo 30vo, Milan, Biblioteca Ambrosiana [part.].
URL http://books.openedition.org/pufr/docannexe/image/8045/img-12.jpg
Fichier image/jpeg, 560k
Légende > Léonard de Vinci, Élévateur, Codex de Madrid I, fo 44ro, Madrid, Biblioteca Nacional.
URL http://books.openedition.org/pufr/docannexe/image/8045/img-13.jpg
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Légende > Léonard de Vinci, Manuscrit F, fos 16vo-17ro, Paris, Institut de France. Le feuillet qui comprend le dessin et la description de l’élévateur pyrotechnique est entièrement dédié à l’étude du mouvement de l’eau dans les canaux et à son comportement en présence d’obstacles ou dans des situations particulières comme dans le cas des jets d’eau. Différents thèmes sont étudiés sur le même feuillet, ce qui s’explique non seulement par le caractère provisoire des carnets de voyage, dont l’état d’usure des feuillets n’est pas homogène, mais aussi parce que Léonard de Vinci avait l’habitude d’appliquer à différents moments des notes, des observations sur d’autres sujets sur le même feuillet.TRANSCRIPTION > Per levare un grave col fo[co] a uso di cornetto o di coppetta. e vole essere il vaso di vacuità d’un braccio e lungo 10, e sia forte, e diesi il foco di sotto a uso di bombarda, e subito si serri esso boso, poi immediate si serri di sopra. allor mo[n] terà il fondo di sotto, il quale ha un corame a uso di mantace fortissimo. e questo è un modo da svegliere ogni gran cosa.
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© Presses universitaires François-Rabelais, 2014

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