Les 3 étages du monte charge de Chéops

La pyramide de Chéops apporte une innovation majeure par rapport aux 3 pyramides à faces lisses précédentes, elle remplace le flotteur submersible de deuxième génération par un flotteur oscillant pour les trois premiers étages du monte charge alimentés par les 3 chambres visibles dans la pyramide.

Pourquoi ce changement?

La réponse est dans quasi doublement du tonnage de blocs à élever par jour par rapport à la dernière pyramide construite, pour se rendre capables d’obtenir un tel débit la réponse a été d’augmenter le volume des blocs et donc leur poids, car doubler le nombre de blocs aurait trop augmenté le délai de réalisation, qui se faisant du vivant du roi ne pouvait pas s’éterniser.

Un flotteur de deuxième génération avant de monter un bloc doit faire descendre sur son plateau un nombre d’opérateurs dont la somme des poids est légèrement supérieure au poids du bloc à monter.

Pour un débit moyen de 1 200 t/jour ( 2 t/mn) à monter en moyenne au centre de gravité, attendre le centre de gravité à 36.5 m aurait nécessité deux étages de puits avec un cycle minimum de 3 mn par montée, soit 6 mn en tout, il aurait donc fallu faire monter 12 t en moyenne sur les plateaux. Mais pour tenir un débit moyen de 12 t il faut être au moins capable du double, soit 24 t, ce qui représente un plateau de 42 M², mais ce plateau donne dans une chambre de chargement qui doit laisser de la place autour pour recevoir les opérateurs et les blocs soit au moins la même surface, ce qui aurait conduit à des volumes intérieurs d’une surface au sol de l’ordre de 100 m² ceci sous 100 m de pierre, or la surface de la chambre la plus grande réalisée dans la pyramide précédente faisait moins de 40 m².

Il est clair que les constructeurs y ont renoncé en cherchant une solution avec débit plus important pour élever les pierres.

Ils ont certainement observé au cours de la construction des pyramide précédentes que le flotteur avait une certaine tendance à entrer en oscillations avec une période de l’ordre de 10 s et ont étudié comment tirer partie de ce phénomène pour diminuer d’un ordre de grandeur le cycle de monté des pierres en mettant au point le flotteur oscillant pour la première fois de l’histoire de l’humanité.

Ce fut un challenge colossal, car si le flotteur de deuxième génération a un fonctionnement quasi statique « pénard », le flotteur oscillant les a confronté à des problèmes de dynamique des blocs et d’hydraulique dynamique des flotteurs.

Ce flotteur ne s’arrétant jamais par principe, il leur aura fallu résoudre le problème de chargement des blocs plusieurs tonnes à la volée dans la seconde au point bas du mouvement puis les décharger pareillement au point haut.

Comprendre et maîtriser le dynamique des oscillation d’un flotteur de plusieurs dizaines de tonnes, en se rendant capables de faire arriver cet engin à une hauteur donnée au centimètre près sur un trajet qui pouvait atteindre 30 m en 5  secondes et en compensant en permanence les pertes par le frottement de l’eau du fait d’une vitesse de déplacement de l’ordre de 10 m/s, 36 KM/H ce qui était beaucoup pour « un bateau » à cette époque.

De plus ce flotteur pour fonctionner correctement nécessite la présence dans le circuit d’eau d’un réservoir dont la surface d’eau libre était de l’ordre de 30 fois la section du flotteur pour que le volume d’eau déplacé par les oscillations du flotteur ne change le niveau d’eau que de façon marginale.

Toute l’architecture des volumes internes de cette pyramide nous dit comment les constructeurs ont résolu ces problèmes.

D’abord les trois chambres basse, haute et souterraine témoignent d’au moins 3 étages de flotteurs

  • 126 M² pour la chambre souterraine
  • Chambre basse 30 + 41 galeries horizontale = 71 M²
  • Chambre haute 55 M²

Les surface diminuant avec la hauteur, témoignent de surfaces de flotteurs diminuant avec l’étage, ce qui est logique, car les blocs les plus gros (en moyenne) sont en bas.

L’analyse de la chambre des herses = seul vestige des puits aujourd’hui visible dans cette pyramide, permet d’estimer avec une faible marge d’erreur un flotteur de section 1 × 1.5 m soit un ratio surface chambre/section flotteur de 37.

Les constructeurs avaient leurs normes et un ratio aussi important que le rapport section du flotteur à la surface de la chambre se devait d’être respecté, ce qui permet de pronostiquer, pour la chambre basse un flotteur de section 2 M² et 4 M² pour le premier étage.

Si la position du puits de l’étage de la chambre haute est connue avec précision ainsi que sa section, il n’en est pas de même  pour les deux premiers étages dont les puits n’ont pas été découverts (non cherchés!), mais l’analyse de la niche de la chambre basse permet de penser que ces puits se tiennent sur le même axe que celui de la chambre haute  tout près du mur oriental de cette chambre dans une maçonnerie dont la profondeur dans l’axe Est/Ouest fait 5.5 m, Le puits du deuxième étage étant alimenté en eau par le corridor sous la niche qui a été bouché par les constructeurs, pyramide terminée.

Déterminer la porté en charge de chaque étage est assez hasardeux, on pourrait par exemple se baser sur la limite en hauteur des canaux obliques (dit de ventilation) pour dire que le deuxième étage aurait porté les pierres à 60 m de hauteur et le troisième à 80m, mais ce critère ne s’applique pas au premier étage et donnerait une portée de 20 m au  troisième étage, ce qui me paraît trop peu.

On verra plus par la suite que pour faire maintenir en oscillation permanente ces flotteurs à vide, il fallait en fonction des charges à élever, en permanence une équipe de 7 à 10 opérateurs descendant sur le plateau à chaque oscillation.

Vers la fin du chantier, quand les  3 étages fonctionnaient à pleine portée, le deuxième au dessus du premier et le troisième encore au dessus, les opérateurs pour actionner le premier étage étaient auparavent descendus sur les plateaux du troisième puis deuxième étage.

Il fallait donc concevoir et régler ces flotteurs pour fonctionner à vide avec le même niveau d’énergie pour l’entretien des oscillations.

Ces oscillateurs avaient un facteur de qualité considérable et devaient se corriger à chaque cycle pour éviter qu’ils ne s’emballent ou au contraire s’étouffent, afin que ces corrections soient possibles et aisées elles ne devaient se faire qu’à la marge.

Donc le critère majeur pour concevoir ces oscillateurs et en particulier fixer leur portée aurait dû être un critère énergétique d’une part et d’autre part faire en sorte que les périodes d’oscillations soient très proches.

Je me suis mis à la place des concepteurs et par approximations successives fixer une portée en charge de 24.5 m pour le premier étage, 26.5 m pour le deuxième étage et 30.5 m pour le troisième, ce qui donne une portée totale de 81.5 m qui ajoutée à la hauteur 4.5 m du seuil de chargement une hauteur de 85 m au total.

Il restait encore 60 m pour atteindre le sommet, rien ne dit dit dans ce que l’on connait de la pyramide, comment ces derniers mètres ont été construits.

Pour ma part une chose est certaine, pas avec des flotteurs oscillants! Car il n’ya avait plus la place pour abriter des chambres réservoir.

Auraient-ils utiliser des flotteurs de deuxième génération?

Je ne le pense pas, car d’une part ils ne fonctionnent pas au même rythme que les flotteurs oscillants, or il n’y avait aucune place pour faire des stocks intermédiaires de blocs, d’autre part ce n’était plus nécessaire, il ne restait que 7% du volume à ériger (quasi la pyramide de Saqqarah néanmoins!).

Je pense que pour ces derniers étages ils ont monté les blocs en se servant des faces de la pyramide comme rampe en les hissant avec des cordes qui auraient pu être tirées, soit par des grappes d’opérateurs qui en descendant de l’assise, font monter le bloc avec un rappel de corde sur l’assise, soit par un treuil pendulaire travaillant sur l’assise, c’est la solution qui me paraît la plus opérationnelle au moins jusqu’aux toutes dernieres assises.

Ainsi pour les blocs de remplissage et du parement:

  • Le troisième étage, celui de la chambre haute pose les pierres jusqu’à 85 m de hauteur
  • Le deuxième étage, celui de la chambre basse hisse les pierres jusqu’à 54.5 m
  • Le premier étage portant les blocs jusqu’à 29 m en partant du pas de chargement dont la hauteur était de 4.5 m. Cependant la cage de ce premier étage aurait été prolongée jusqu’à 60 / 65 m pour élever les mégalithes de la chambre haute avec une procédure adaptée qui sera détaillée dans un chapitre qui lui est consacrée.

Chaque étage, alimenté en eau par une chambre, est constitué d’un puits contenant un flotteur, prolongé par une cage dans laquelle circule le plateau portant les blocs poussé par le flotteur.

Quand le flotteur du premier étage a remplit l’assise correspondante à sa portée il passe les blocs au deuxième étage qui prend la relève et ainsi de suite jusqu’au sommet.

Les puits et les cages des 3 étages sont alignés en axe Est ouest sur l’axe de la chambre des herse et logent dans une maçonnerie qui va de la base au sommet dont un partie est visible derrière la niche de la chambre basse.

Les cages se montaient avec les assises, elles ne pouvaient que se tenir adjacentes, communiquant entre elles en formant une seule grande cheminée qui ouverte sur l’assise jusqu’à la hauteur 85 m laissait ainsi entrer la lumière pour éclairer les opérations et donnant depuis l’assise un accès facile aux flotteurs, ne serait-ce que pour les manoeuvre de réveil des oscillations, et pour réguler le flux d’énergie envoyé sur les plateaux des flotteurs.

La cage de l’étage précédent donnant les pierres au plateau du flotteur de l’étage suivant à travers une courte liaison, il devait y avcoir au niveau de cette liaison une petite chambre traversée par la cage pour loger les opérateurs venant de l’étage précédent en attente de sauter sur le plateau de l’étage suivant aux ordre du maitre des oscillations chargé de réguler avec précision le niveau du plateau.

Ces petites chambres d’une surface probablement de l’ordre de 10  m² été et terminées par une voûte en encorbellement, celle de liaison entre le deuxième et le troisième étage devrait pouvoir être découverte au dessus des linteaux couvrant la chambre des herses.

Le premier étage aura donc élevé 80% des pierres qui sont dans la pyramide des assises 6 à 113. Les cinq premières assises ayant été construites avec une procédure particulière alors qu’il n’était pas encore en service.

En particulier il aura été capable de porter à 60 m d’altitude tous les mégalithes en granite du plafond de la chambre haute, des « chambres de décharge » et de la voûte à double-chevrons coiffant le tout. Sa cage monte donc jusqu’à cette hauteur et sa section est de l’ordre de 2 x 3 m qui dépasse la section du plus gros de blocs passant par là.

On le comprendra plus tard, ce volume vertical vertigineux qui part du fin fond de la pyramide à – 33 m sous la surface et s’élève jusqu’au niveau 60, cheminée de 93 m de long, est aussi la voie d’accès au complexe mortuaire (big VOID) dont le sol se situe vers 55 m d’altitude, il n’est donc pas étonnant que, comme dans toutes les autres pyramides, il ait été complètement obturé et soigneusement  dissimulé, tout comme la galerie d’accès des pierres qui les conduisait depuis la base de la face orientale au pas de chargement du premier étage du monte charge sur l’axe central.

Cependant l’entrée de cette galerie d’accès étant à l’époque parfaitement dissimulée derrière les pierres du parement, a été bouchée de façon grossière et ça se voit encore!

Il ne m’a pas été difficile de retrouver en regardant attentivement la face orientale en utilisant, prodige du monde moderne, simplement Google Street!

Pourquoi n’a-t-elle pas été trouvée jusqu’alors?

Tout simplement parce que personne ne l’a cherchée, tous croyant à tort que l’entrée est cet orifice de 1 M², situé sur la face nord à 17 m d’altitude sous une magnifique voûte à double-chevrons.

Cet orifice est certes une entrée, mais une entrée d’eau!

Nous n’avons vu de cette pyramide depuis que des centaines de chercheurs l’ont sondée qu’un faible partie de ce qu’elle contient, sans compter tout ce qui se trouve à l’intérieur du complexe mortuaire toujours inviolé.

L’image ci dessous nous donne un avant gout d’une partie de ce qu’il y a encore à découvrir:

Nous allons maintenant regarder en détail le fonctionnement du premier étage, l’ascenseur de la grotte souterraine.

Pour en alléger la description, j’ai séparé les calculs justificatifs de la description du fonctionnement.