Du rouleau au patin autonome

Les rouleaux à plots fonctionnent sur le principe cinématique du déplacement d’une charge par roulement et pivotement associés.

Leur mise en oeuvre est simple mais doit se faire avec précision à la fois dans la dimension et le placement des dispositifs sur le chemin de progression.

Dimensionnement:

Les constructeurs n’avaient pas toute liberté pour dimensionner les rouleaux, car il y avait un impératif, imposé par la montée à la volée des blocs sur le plateau du monte charge, qui limitait la longueur totale du chariot support des blocs à 1 m de longueur.

Un rouleau à 9 plots de 10 cm de diamètre avec un rayon de sphère du plot de 3 cm pour toutes les pierres de remplissage et du parement, charge utile 2 t / rouleau. et un rouleau de 17 cm de diamètre 6 cm de rayon de sphère du plot acceptant une charge de 8 t par rouleau

Avec ces dimensionnement, l’effort pour démarrer le mouvement est de 1 KN par tonne de charge, la résistance au roulement est théoriquement, si les surfaces étaient parfaites,  de 0.5%.

Gestion des rouleaux:

Naturellement stables les rouleaux auraient très bien pu être répartis régulièrement le long des pistes horizontales en attendant que les charges leur passent lentement dessus.

Néanmoins pour 100 m de parcours il aurait fallu probablement disposer de l’ordre de 200 rouleaux sur la piste.

Dans ces conditions les rouleaux avancent avec les charges, quand la charge avance de 1 m les rouleaux avancent de 0.5 m, il faut donc recueillir ceux qui arrivent en bout de piste pour les replacer au départ en les faisant rouler sur une piste parallèle.

Mais on comprendra plus loin que sur l’assise, comme dans la traversée de la galerie d’accès au monte charge, les blocs devaient prendre de la vitesse, donc être lancés sur une rampe descendante, dans ces conditions, ( voir la vidéo de la maquette)

des rouleaux seuls auraient suivi les blocs dans leurs déplacements en créant une grande pagaille!

Il fallait donc trouver une solution de gestion des rouleaux ce fut:

Le patin autonome.

Au lieu de se mouvoir individuellement, les rouleaux sont reliés entre eux , ils se déplacent donc ensemble qu’ils soient ou non en prise sous la charge.

Chenille plotsPartiel

Le lien entre les rouleaux peut être très simple car il ne reçoit que des efforts très faibles qui ne sont pas reliés à la charge mais seulement au poids des rouleaux, il pourrait être par exemple fait d’un cordonnet enroulé glissant sur le tourillon dans l’axe du rouleau, cet enroulement comme la corde pourraient être rigidifiés par de la résine.

plateauplots

L’astuce est de recycler automatiquement le rouleau qui s’échappe sur l’arrière du plateau en le faisant repasser devant en transformant le traîneau initial qui portait la charge en piste de roulement intermédiaire sur ses deux faces, la face inférieure transmettant la charge sur les rouleaux de portage, la face supérieure recevant le retour des rouleaux sans charge.

Le patin est conçu pour avoir toujours deux rouleaux en charge sous lui, plus serait inutile à cause du changement de pente en entrant ou sortant d’une rampe. De plus la longueur du patin ne devait pas excéder 0.5 m (voir chargement des pierres à la volée).

 

La partie inférieure du plateau intermédiaire doit être faite d’une plaque de cuivre avec les deux nervures de guidage des rouleaux. Le reste du plateau peut bien être en bois, il n’a que de faibles contraintes de compression à tenir.

Le bloc au dessus repose soit directement soit posé sur un plateau, sur une cale en bois qui est évidée pour laisser passer les rouleaux, cette cale ne travaille qu’à la compressions au droit de son appui sur le plateau intermédiaire.

PatinPlots

Dans cet exemple, le patin à plots autonome, est fait de 10 rouleaux de 20 cm de long, 10 cm de diamètre, avec des plots de 6 cm de diamètre pour le segment de sphère.

Chaque rouleau pèse 1.5 KG et peut supporter 2 t,  deux rouleaux sont toujours en prise, le patin peut porter une charge de 2 × 2 = 4 tonnes.

Son encombrement hors tout est de 0.35 x 0.5 m au sol et 0.4 m en hauteur poids 40 Kg.

On comprend que les constructeurs disposaient d’un éventail très large d’options pour optimiser le transport des pierres, celles qui sont données ci-dessus ne sont là que pour illustrer un fonctionnement du système.

Maquette preuve du concept:

Exploitation du patin autonome:

Avec ce patin il n’est plus nécessaire de remplir les pistes de rouleaux, il faut disposer suivant leur taille, de deux à quatre patins sous les blocs en circulation.

Pour le plus grand nombre, les blocs de remplissage, il en circule 480 par jour, mais avec le patin ils ont gagné en mobilité, car les blocs peuvent être lâchés seuls sur les pistes de progression à une vitesse choisie. Une fois le bloc mis en place sur l’assise les patins peuvent retourner seuls à vide au point de départ sur une autre piste parallèle, plus légère car ne supportant que le poids du patin.

Du fait que les patins fassent l’aller retour dans les ascenseurs, leur poids ne compte pas dans la consommation globale d’énergie des ascenseurs. De ce point de vue tout se passe comme si les blocs voyageaient sur un coussin d’air!

Par exemple sur les 400 m de liaison des carrières à la pyramide, les blocs peuvent circuler paisiblement à 4 KM / H et donc mettre 6 minutes pour faire le trajet.

PatinPlotsBloc

On a sur le plateau de Gizeh deux stocks tampons contenant la consommation journalière, celui du jour et celui du lendemain, le matin celui du jour est plein, celui du lendemain est vide, le soir c’est le contraire, on a donc en cours de transit, la consommation journalière sur patins, le bloc moyen étant équipé de 2 patins, le stock journalier étant de 480 blocs, cela fait de l’ordre de 10 000 rouleaux en service sur le plateau de Gizeh et 180 000 pierres de roulement / pivotement, pas étonnant que les musées en regorgent!.

On dispose donc au départ des carrières un dispositif élévateur à flotteur submergé ou tout autre fosse élévatrice, qui élève les blocs d’une hauteur de 4 / 5 m, une partie de cette hauteur est consommées par une courte rampe qui accélère les blocs, puis 400 m de piste en légère pente pour compenser les pertes des rouleaux.

Les blocs se déplacent en toute autonomie à vitesse constante sur les 400 m du trajet et sont freinés par une rampe ascendant à l’arrivée du stock intermédiaire pour préparation du calepinage du lendemain.

MarchePied.gif

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 réflexions sur “Du rouleau au patin autonome

  1. Ricosar

    En face de la complexité de ce mécanisme de patin à chenille, la roue apparait comme une alternative beaucoup plus simple. Et vous ne prenez pas en compte le frottement inévitable en sens inverse sur la tangente de 2 rouleaux adjacents.

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    1. khufulite

      Merci Ricosar pour votre commentaire,
      La « complexité » du patin autonome à rouleaux est une affaire d’appréciation personnelle, on peut la comparer à la « complexité » de nos roulements à bille qui fonctionnent sur le même principe, mais en rotation.
      Pour la « simplicité » de la roue, il me semble que vous allez un peu vite en besogne, je vous laisse imaginer avec la technologie de l’époque des chariots à roues capables de transporter une charge allant de 1 à 65 t. Elle est faite en quoi et comment cette roue: en pierre en bois, en cuivre? Ils sont faits en quoi et comment les essieux capables de supporter la charge? Quelle va être la résistance à l’avancement provoquée par la rotation des roues sur les essieux, lubrifiés avec quoi dans un milieu extérieur fréquemment sujet aux vents de sable? Il va peser combien ce chariot à roues? A quelle hauteur du sol le plateau porteur? On les fait monter comment les pierres sur le plateau? etc..
      Il se peut que vous ayez mal compris le fonctionnement de « la chenille », les rouleaux ne se touchent pas, il n’y a AUCUN frottement en charge, seulement une part de roulement et une part de pivotement, la résistance à l’avancement est de l’ordre du % de la charge.
      Je vais sous peu sur ma chaîne diffuser une vidéo montrant son fonctionnement à l’aide d’une maquette échelle 0.4 environ. Tout ce que j’ai écrit dans ce chapitre a été vérifié par l’expérience.

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      1. Ricosar

        Merci Khufulite pour votre réponse.
        Les rouleaux maintenus par des cordages finiront bien par se toucher.
        Je suis d’accord que l’exploitation du principe de la roue n’est pas simple techniquement, comme vous le dites. Entre autres elle suppose l’éxistence d’une chaussée, tout comme les rouleaux d’ailleurs. Les celtes réussissaient quand-même à faire des roues en bois plein assez rudimentaires. Les remarques sur la taille et le poids du chariot à roue sont les mêmes que pour un chariot à chenille. Personellement je pense que les pierres étaient déplacées sur le plan horizontal par bateau ou par traîneau sur la terre ferme. Les égyptiens avaient des connaissances alchimiques, donc ils devaient utiliser des principes subtils que nous ne pouvons pas comprendre et qui les exemptaient de la technologie complexe qui nous est nécessaire aujourd’hui. Peut-être savaient ils faire des traîneaux avec très peu de frottement ?

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        1. khufulite

          Je vais rebondir, sur votre phrase »…ils devaient utiliser des principes subtils… », à mon avis ils utilisaient de façon subtile des principes physiques de base comme la pesanteur et la poussée d’Archimède, avec une GRANDE PRÉCISION d’exécution, comme en témoignent leurs alignements, symétries, parallélisme, ajustement des pierres etc..Ils ont montré qu’avec un effectif assez modeste, ils étaient capables d’assembler des monuments monstrueux, ce qui témoigne d’une grande maîtrise de la gestion de l’énergie humaine, pas un effort ne devait être gaspillé. C’est une notion que la révolution de les machines à énergie thermique puis électrique que nous utilisons abondamment depuis déjà 200 ans dans un grand gaspillage d’énergie, nous a fait oublier collectivement et vous en témoignez par vos affirmations sur l’usage de traîneaux glissants. La preuve: TOUS les ouvrages publiés sur le montage des pyramides à l’aide de traîneaux glissant sur des rampes ont été écrits après le XIX siècle par des gens qui n’ont AUCUNE notion de ce que c’est que la gestion au plus juste de l’énergie, ils font gaspiller toute l’énergie humaine à tirer des pierres sur des rampes qui consomment 20% du poids en effort de traction sur du plat, alors que physiquement à l’arrivée, les pierres disposent de la même énergie potentielle que celle qu’elles avaient au départ, toute cette énergie perdue en vain à simplement vaincre le frottement, paraît naturelle aux auteurs habitués au déluge énergétique actuel, alors qu’à l’époque des pyramides gaspiller l’énergie était une faute professionnelle grave. Les « traîneaux avec très peu de frottement » avançaient sur rouleaux à plots, 1% de « frottement ». Ces pierres de roulement/pivotement qui croupissent dans les musées par milliers, de TOUTES les époques, classées idiotement par les archéologues sous la rubrique poids témoignent de l’usage bien plus subtil d’un objet dans un principe simple = roulement/pivotement. S’il y en a aujourd’hui des milliers dans les musée, il y en avait peut être 100 fois plus en usage à l’époque. Combien de milliers de roulement à billes trouveront les archéologues (s’il y en a encore) dans 5 000 ans sur les milliards qui sont aujourd’hui en service? Les classeraient-ils eux aussi dans la rubrique poids ou objets de culte?
          Pour les déplacements fluviaux, un document d’époque extraordinaire, « le journal de Merer » nous donne la clé de compréhension de la méthode utilisée au temps des pyramides, vous trouverez les explications détaillées sur mon site. Ils ne montaient pas les blocs très lourds sur le pont de felouques d’époque, Les changements incessants de niveau du Nil interdisait des installations portuaires fixes et ces charges si lourdes sur un pont auraient induit un équilibre précaire en navigation. Le journal de Merer permet de déduire qu’ils plaçaient SUR TERRE une barge spécialisée autour du bloc, puis jetaient le tout à l’eau en le laissant glisser sur un tin (comme aujourd’hui dans les chantiers navals). Bien entendu, ils avaient au préalable conçu ces barges pour que la pierre voyage noyée gagnant ainsi 1/3 du poids en flottabilité et 100% de stabilité en navigation et pour qu’elles soient réutilisables.
          Principes physiques élémentaires utilisés avec rigueur, subtilité de conception, précision d’exécution ont été parmi leurs facteurs clés de succès.
          Si l’on veut vraiment comprendre la construction des pyramides, il ne faut pas venir avec notre complexe de supériorité par rapport aux anciens. Avec modestie, il vaut mieux beaucoup réfléchir et s’en tenir aux témoins archéologiques qui malheureusement ne sont ni très nombreux ni faciles à interpréter.

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