Les rouleaux à plots fonctionnent sur le principe cinématique du déplacement d’une charge par roulement et pivotement associés.
Pour en faire un patin il fallait les enrouler en chenille,
Cette chenille interne se déroule entre une piste interne qui fait quelques centimètres de longueur et une piste externe, qui on le verra plus loin peut être elle même sous la forme d’une chenille qui enveloppe la chenille interne.
Dimensionnement:
Au bénéfice de la capacité en charge on avait intérêt à avoir une densité de plots maximale sur la piste et en conséquence de nombreux plots répartis sur un rouleau.
Les plots les plus fréquemment trouvés dans les musées étaient d’un rayon sphérique de 3 cm et d’un rayon de cône de 1.5 cm, si l’on veut une bonne performance du rouleau on pouvait repartir 9 plots dans le cercle du cylindre, ce qui conduit à un diamètre du rouleau minimum de 10 cm et à 9 segments de 40° d’amplitude angulaire qui assemblés comme dans un tonneau font un cylindre à 9 faces.
Les plots étant répartis sur la longueur du rouleau, il fallait réserver une distance entre plots pour laisser passer un cerclage en cuivre indispensable pour maintenir la cohésion des segments constitutifs du rouleau, admettons un minimum de 1 cm pour la largeur du cerclage. L’encombrement d’un plot serait donc de 4 cm sur la longueur si l’on en met 4 cela fait un rouleau de 4 x 9 = 36 plots et 10 cm de diamètre 16 centimètres de longueur..
Ainsi construit ce patin avait toujours deux rouleaux en charge sous la piste intérieure, donc 2 x 4 = 8 plots en charge.
En admettant 200 Kg de charge de service par plot, le patin aurait 1.6 t de capacité, soit 1.6 x 4 = 6.4 t pour un chariot équipé de 4 patins.
Le bois même d’une essence dure constituant le rouleau ayant une certaine élasticité on peut compter sur une répartition égale de la charge sur chaque plot.
Le patin ainsi constitué pouvait avoir un encombrement hors tout de 0.6 m en longueur, 0.4 m en largeur et 0.45 m en hauteur.
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%.
Maquette preuve du concept:
Erratum: sur la vidéo la mesure de la pente ne fait pas 1.6% mais 1.6° ce qui donne une pente de 3% et 5% quand la mesure donnait 3°
Mise en œuvre pratique
Pour fonctionner correctement les plots des rouleaux doivent circuler sur une piste en cuivre qui soit bien lisse avec une rainure là où se pose le plot, rainure qui en s’écrouissant progressivement donne une surface de contact entre la piste et le plot qui réduit la pression de contact.
Pour éviter de faire ce type de piste sur de grandes longueurs, les constructeurs ont entouré les rouleaux d’une chenille qui s’interpose entre le rouleau et le sol, c’est donc cette chenille qui supporte la pression des plots, le sol sur lequel elle circule n’est soumis qu’à une faible pression de contact.
Lors de sa progression cette chenille se déroule sans frotter donc n’engendre aucune résistance à l’avancement, elle peut tolérer sans inconvénient une qualité de surface très médiocre comme celle d’une chaussée pavée ou la surface d’une assise en cours de construction. De plus posée sur une surface de qualité comme une face faite d’un parement en pierre de Thura elle ne laisse aucune trace de son passage.
Exploitation du patin autonome:
Pour le plus grand nombre, les blocs de remplissage, il en circule en moyenne 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 chaussée parallèle.
Du fait que les patins fassent l’aller retour dans les ascenseurs quels qu’ils soient, 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.
On a sur le plateau de Gizeh deux stocks tampons contenant la consommation journalière, celui du jour qui se vide et celui du lendemain qui se remplit, 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 4 patins de 10 rouleaux chacun, le stock journalier étant de 480 blocs, cela fait de l’ordre de 2 000 patins, 20 000 rouleaux en service sur le plateau de Gizeh et chacun disposant de 36 plots, 720 000 plots de roulement / pivotement, pas étonnant que les musées en regorgent!
On dispose donc au départ des carrières un dispositif élévateur, qui porte 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 de roulement.
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.
Les 7 grandes pyramides démystifiées 
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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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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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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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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