Le DIPODE

DES MATS DES VOILIERS DE L’ANCIEN EMPIRE
A L’OUTIL DE LEVAGE ET DE MANUTENTION DES BLOCS DE PIERRE


Bulletin de la Société Française d'Egyptologie, No. 140, Octobre 1997

Dr François CORRARD (1)(4)


Au début de l’Ancien Empire, l’Egypte, déjà berceau de la navigation à voile en Méditerranée (2), adopte pour ses voiliers le dipode (3), ce mât original, qui va permettre de décupler les fonctions de transport fluvial et maritime. Dans le même temps, l’avènement de la pierre, qui supplante la brique, et sa maîtrise vont engendrer des édifices majeurs de l’histoire de ce pays. Dans ces deux domaines, le genre humain a poussé ses options techniques jusqu’à ses limites. Quelles ont été les interactions entre eux deux ? On sait déjà que la batellerie fut déterminante pour l’approvisionnement des grands chantiers. Qu’en est-il du dipode ? A-t-il été débarqué et utilisé à terre ?

I - LE DIPODE, MAT DE VOILIER

1- Ses caractéristiques

fig 1
Fig. 1. Barque Ve dynastie - Tombe de Ty
formé de deux troncs de bois assemblés au sommet, les deux pieds écartés en triangle, c’est le mât le plus haut de son époque (5), (11 mètres d’après la figure 1, en proportion des personnages) Il est amovible par une rotation autour d’un axe passant par ses deux pieds, soit couché sur la barque, soit dressé. Les pieds sont alors attachés à une même poutre transversale (bau), parfois en appui sur des équerres en bois, par de gros liens torsadés et tendus. Il forme ainsi, une structure particulièrement robuste. Contemporain de l’Ancien Empire, il apparaît à la IIIème Dynastie et disparaît avec la VIème soit une vie de 500 ans (-2700 ans à -2200 ans, avant J.C. ). Son développement fut tel sur le Nil, au vu de l’abondance des témoignages dessinés, qu’il est pratiquement spécifique de cette époque Egyptienne ( seuls quelques exemples éparses de dipodes sont retrouvés ailleurs dans l’histoire de la navigation à voile,).

2 - Ce mât correspond à une coque particulière

Mât et coque sont interdépendants. Pour assembler une coque, il existe deux options:

Cette orientation repose sur les particularités de l’environnement végétal et sur la transmission fidèle d’un savoir-faire.

En effet, les premières barques sont constituées de bottes de papyrus, disposées en périphérie, en rang superposés et fermement ligaturées les unes aux autres à intervalles réguliers et aux deux extrémités (6) (Fig.2).

fig 2
Fig. 2. Barque en bottes de roseau en usage sur le lac Titicaca (Museum of Ethnology Cambridge), probablement très proche de celles utilisées sur le Nil
Lorsque les coques sont fabriquées en bois, l’essence utilisée est l’Acacia Niloticum, décrit par Hérodote (7), encore en usage au début de ce siècle (8). Il est dense, imputrescible, rempli de noeuds donc cassant et impossible à courber. Il est débité en planches épaisses, grossièrement rectilignes, de courtes longueurs qui sont assemblées les unes aux autres comme “les briques d’un mur” à l’aide de liens et de chevilles, puis façonnées à l’herminette (Fig.3).
fig 3
Fig. 3. Assemblage des bords en bois comme un "mur de briques" - XIIe dynastie (L., D., II, 126).
Ce montage, comme la barque de roseau, ne comporte peu ou pas de charpente interne. La grande barque funéraire de Khéops(long. 40 m), en bois de cèdre pourtant plus facile à travailler, est assemblée de la même façon, chaque pièce de bois avec ses voisines immédiates. Les quelques traverses au fond de la coque ne remontent pas jusqu’en haut des bords et n’ont pas de rapport avec les baux (Fig.4 et 5).
fig 4
Fig. 4. Intérieur de la coque de Khéops, au cours de sa reconstitution. (photo G. Goyon)
La solidité de la coque est assurée par la seule épaisseur des bords (13 à 14 cm) sur lesquels reposent ces baux (9). Les barques de Dahchour (long. 10 m), construites selon les mêmes principes au Moyen Empire, ont également des bords épais (7 à 9 cm). Ces coques, ainsi construites sans squelette central, sont souples et déformables. Pour les rigidifier, les Egyptiens utilisent la tension longitudinale d’un gros câble fixé aux deux extrémités de la barque. Les bords, en s’écartant, tendent les liens (chevilles et cordages) qui maintiennent l’assemblage de chaque planche. Ce système est utilisé
fig 5
Fig. 5. Structure de la coque de Khéops - IVe dynastie. (B. Landström, Ships of the Pharaohs).
fig 6
Fig. 6. Cintrage des bords avant la pose des baux - XIIe dynastie. (L., D., II, 126)
fig 7
Fig. 7. Barque de mer - Ve dynastie. (Sahuré, II, pl. XIII)
Des auteurs (10 ) ont pensé que cette tension longitudinale avait tendance à cintrer la coque, voire à la plier, même à la briser par le bas, justifiant dès lors la nécessité de la présence d’une quille et de couples. En fait, cette traction longitudinale respecte le bas de la coque et cintre les bords (Fig.8). De plus, cette courbure des parois de la barque s’oppose à la pression extérieure de l’eau qui tend à écraser la coque. Cette déformation remplit exactement la fonction des couples. Cette technique compense la faiblesse de la structure interne.

fig 8
Fig. 8. Déformations induites par la tension longitudinaledu cable.

Dans cet environnement souple, le dipode a deux atouts:

3 - Naviguer avec un dipode

Avant d’embarquer, voici quelques principes simples de navigation:

La position respective de ces deux points détermine l’équilibre du bateau et sa marche sous voile. Sur les voiliers de cette époque, la position très avancée du centre de voilure par rapport au centre de dérive impose une seule allure possible, le vent arrière (le vent vient de l’arrière, s’engouffre dans la voile creuse qui tire le bateau). Ce type de navigation existait déjà sur les barques en roseau avec comme voile une haute branche feuillue, retranscription simple sur l’eau de ce que l’homme avait observé à terre, quand il a vu une feuille morte emportée par le vent. Une particularité naturelle a contribué à l’unité de l’Egypte en favorisant le développement du dipode: le vent dominant est orienté dans la même direction que le fleuve, en suivant le cordon de dunes qui le borde. Il souffle du nord vers le sud permettant de remonter le courant qui, dans l’autre sens, devient un allié pour descendre vers le nord (11).

fig 9 Fig. 9. Répartition des forces. Barque mystique de la Ve dynastie. (Deshasheh, pl. VI)

Embarquons maintenant pour une expédition vers le sud. Quelques coups d’avirons nous écartent de la rive. Les marins, postés à l’arrière, orientent de leurs rames l’embarcation dans l’axe du fleuve. Le vent du nord est là. Nous allons pouvoir utiliser la voile, et d’abord ériger le dipode. Cette manoeuvre délicate, est habituellement admise en deux temps (12) (Fig.10) d’après ce seul témoignage graphique (13); lever le dipode puis hisser la lourde voile. Une autre méthode simultanée mât-voile pourrait utiliser la force du vent (Fig.11). En effet, le dipode n’est érigé que lorsqu’il y a du vent et que celui-ci souffle de l’arrière vers l’avant du bateau, donc dans le sens de giration du mât. Voici pratiquement la manoeuvre; au début, la voile est en place sur le mât couché. Les hommes en soulevant l’extrémité permettent au vent de s’engouffrer dans la toile et de terminer la rotation. En fin de course, il faut relâcher (mollir) une écoute pour amortir la secousse puis la reprendre pour naviguer (14). Une fois le gréement établi, le vent arrière est une allure très agréable. Le bateau se conduit seul (Fig.12). En effet, en l’absence de quille, la moindre embardée le ramène spontanément dans l’axe du vent. Il n’y a pas de force latérale qui puisse le faire pencher (gîter), voire chavirer. Tout est facile quand l’axe du fleuve se superpose à celui du vent, ce qui est fréquent. Lorsque survient un léger écart, une correction par les rames gouvernails rend la navigation encore possible. Mais au delà de 15°, il faut amener la voile et utiliser les avirons. C’est bien là, la limite de cette navigation: 30° sur les 360° possibles.

fig 10 Fig. 10. Manoeuvre du dipode - IV dynastie. (Tombe d'Abibi à Saqqarah au Musée du Caire)
fig 11 Fig. 11. Proposition pour gréer simultanément mât et voile.
fig 12 Fig. 12. Rectification spontanée d'un écart au vent arrière.

4 - Disparition du dipode au profit du mât unique

Des changements majeurs apparaissent (Fig.13):

Comment s’est déroulée cette transition ? Est-ce la conséquence d’apports extérieurs, de conquêtes sur des ethnies du Sud qui auraient utilisé de tels gréements ?(16) Certes, les premières représentations de mât unique, antérieures à l’Ancien Empire, proviennent de Moyenne Egypte (Fig.14), du Soudan (Fig.15) et de Nubie mais l’excentration nette de ces mâts de petite taille témoigne d’une utilisation exclusive en vent arrière et ne constituent donc pas une innovation.
D’autre part, des conquêtes auraient dû amené une appropriation soudaine et globale de toutes les améliorations. Or, bien au contraire des modifications progressives ou disparates témoignent d’une recherche graduelle, d’une inventivité constante à mettre au compte des Egyptiens eux-mêmes:
fig 13
Fig. 13. Répartition des forces - Nouvel Empire. (B. Landstöm, Ships of the Pharaohs)
fig 14
Fig. 14. Barque Gerzéenne, environ 3200 ans avant J.C. (vase du British Museum n° 36326)
fig 15
Fig. 15. Gravure rupestre - Soudan, à 10 km au sud de la frontière Egyptienne. (G.J. Verwers, 1962)

fig 16
Fig. 16. Ve dynastie (B. Landstöm, Ships of the Pharaohs)
fig 17
Fig. 17. VIe dynastie (Deir El Gebrawi, II, pl. VII, registre inférieur)

Pourquoi cette transition ? Quel en est l’enjeu ?
Avec ce gréement modifié, la voile fonctionne différemment (Fig.18). Elle n’est plus perpendiculaire à l’axe du vent mais seulement inclinée par rapport à celui-ci. Les filets d’air qui se présentent au bord d’attaque vont passer de part et d’autre de la voile. Ceux qui s’écoulent derrière vont s’accélérer car la distance à parcourir est un peu plus longue que pour ceux qui passent devant. L’espace entre les molécules augmente, l’air est moins dense engendrant une dépression, alors que devant la voile, la force du vent génère une pression. (18)
La résultante de toutes ces contraintes appliquées sur la voile crée (Fig.19)

Cette maîtrise du vent augmente considérablement la liberté de manoeuvre. Le mât n’a plus besoin d’être démonté, d’être si haut et si robuste. Le dipode n’a plus de raison d’être. Il a représenté la quintessence de la transposition à bord des bateaux de l’observation de la feuille morte emportée par le vent. Le génie humain, en l’occurence Egyptien a intuitivement transcendé ce fait naturel. La disparition du dipode ouvre la voie de la voile moderne, celle que nous pratiquons aujourd’hui.

fig 18
Fig. 18. Forces sur la voile.
fig 19
Fig. 19. Forces sur la coque.

II - LE DIPODE, OUTIL DE LEVAGE ET DE MANUTENTION DES BLOCS DE PIERRE

1 - Transport des blocs de pierre à terre et sur le Nil

La batellerie a transformé la force nonchalante du Nil en une puissance économique, politique mais aussi architecturale. Les expéditions étaient nombreuses vers les mines et carrières du Sud pour approvisionner les chantiers de Pharaons. Ce sont les mêmes hommes qui transportent les blocs de pierre du lieu d’extraction au bateau, puis les convoient sur le fleuve en tant que marins. L’étude des titres de dignitaires (20) révèle que certains d’entre eux associent des responsabilités nautiques (Chancelier du Dieu, Lieutenant de vaisseau, Commandant des équipages, Chef des pilotes ou Chef des équipages des deux barques) avec la fonction de Directeur des grands travaux du roi, c’est à dire responsable d’un chantier de Pharaon. Ces deux statuts peuvent être simultanés pour certains ou successifs (21) pour d’autres. La gestion de la navigation et des chantiers sont donc très imbriquées. Une technique utilisée à bord n’aurait-elle pu être utilisée à terre ? Le dipode, avec ce mouvement de bascule si bien maîtrisé aurait-il pu servir à terre pour le levage et la manutention des blocs de pierre ?

2 - La fonction du dipode est identique, comme mât ou comme outil de levage

Dans les deux situations (Fig.20 et 21), le système comprend deux troncs de bois assemblés en triangle et un même mouvement de rotation. A bord, la tension des bastaques en arrière équilibre la force de la voile en avant. A terre, la traction sur la corde s’oppose au poids du bloc. Dans les deux cas, les forces s’exercent à son sommet et agissent dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation.

fig 20
fig 21
Fig. 20. Dipode à bord.
Fig. 21. Dipode à terre.

3 - Mode d’emploi du dipode

Le système assure des fonctions de levage dont l’importance varie avec l’inclinaison initiale du dipode par rapport au sol.
Fonction de sustentation

Sustentation

L’angle est de départ est de 70°. Le bloc est maintenu en sustentation au ras du sol. Une corde de retenue opposée à la corde de traction permet de garder cette position d’équilibre. Le bloc, guidé à la main, peut être déplacé de quelques dizaines de centimètres, positionné avec une grande précision, ceci avec une grande facilité.


Fonction d’élévation
elevation

L’angle initial est de 50 à 55°. Le levage est plus important (environ 30 cm) par exemple, pour charger ou décharger un bloc sur un traîneau. L’effort à fournir est plus important. L’adjonction d’un deuxième dipode diminue l’effort de traction.
Dans les deux cas, l’effort musculaire est bref, maximum au début ( 60%?????? pour l’élévation, 40% du poids du bloc pour la sustentation,). Plus le dipode tourne, plus l’effort de traction diminue et s’annule, après une rotation de 30° à 40°. Le déplacement des hommes est court, de 1 mètre à 1 mètre 50.
Enfin, le dipode peut:

Utilisation de deux dipodes
l’adjonction d’un deuxième dipode diminue l’effort à fournir au moins d’un tiers, s’il est (voir Appendice trigonomètrique)

4 - Expérimentations

Nous avons utilisé comme matériel:

Avec un seul dipode, nous avons, avec beaucoup d’aisance. déplacé, positionné (Fig.22) et érigé le bloc de calcaire (Fig.23)
Avec deux dipodes, le même bloc a été déposé(Fig.24) sur une palette de 15 cm d’épaisseur figurant un traîneau et déchargé (Fig.25). Onze hommes ont mobilisé cette masse de une tonne cinq.

fig 22
Fig. 22. Sustention. Positionnement précis du bloc à la main. A gauche, la corde de retenue. La traction s'effectue à droite. (dipode unique)
fig 23
Fig. 23. Verticalisation du bloc (dipode unique).
fig 24
Fig. 24. Chargement du bloc sur une palette de 15 cm d'épaisseur. (dipode double isométrique).
fig 25
Fig. 25. Déchargement de cette palette. (dipode double isométrique)

Utilisation d’une chaîne de dipodes (Fig.26)
Au lieu de deux, on peut aligner plusieurs dipodes, en particulier sur le flanc d’une pyramide, les pieds dans l’angle formé par deux assises, un rang sur deux. La corde passe dans l’angle supérieur de chaque entrecroisement. Elle est halée par les hommes disposés sur le plateau de l’assise supérieure. Sur les gradins, d’autres ouvriers, deux par dipode, les maintiennent horizontaux, au début.
La traction du câble entraîne la rotation du dipode inférieur avec la charge. La corde, à peu près parallèle au flanc de pierre, au cours de ce mouvement, s’écarte puis se rapproche du dipode suivant, s’appuie sur l’entrecroisement de ses bras et l’entraine à son tour. Les montants du premier dipode, qui n’est plus en fonction, sont écartés pour l’aplatir et laisser passer la charge qui monte sans discontinuité.

5 - Place du dipode sur un chantier

Quels sont ses spécificités? Son extrême simplicité, sa légèreté, sa grande maniabilité, sa commodité d’emploi et son rendement intéressant. Ces atouts lui confèrent une place possible à côté des outils de manutention déjà répertoriés que sont les leviers, les rondins de bois, les échafaudages de brique, les cordes et les traîneaux.
Quant à l’élévation sur le flanc d’une pyramide, Hérodote mentionnait au cours de son voyage (environ 4 siècles avant J.C.) l’utilisation de machines faites de courtes pièces de bois, disposées de gradin en gradin et permettant de hisser les pierres (23). Certes, pour de très lourdes charges, le dipode ne concurrence pas l’interêt du traîneau halé sur des rampes enduites de limon (24). Par contre pour des pierres de taille plus modeste, il garde tout son intérêt pour contribuer à la construction (25).

a b
c d
Fig. 26. Elevation d'un bloc par une chaîne de dipodes alignés. Maquette des premières assises de la pyramide de Khéops à l'échelle des personnages (54 0/00).

6 - Hypothèse ou réalité?

Nous n’avons aucun élément, ce jour, validant l’utilisation du dipode à terre. Peut-on retrouver des traces d’utilisation, empreinte des deux pieds sur le sol ou encoche de la corde sur les arêtes des blocs ? Celles du colosse de Djéhoutihétep sont protégées lors de son transport. On peut penser que les pierres de qualité bénéficiaient de cette attention. Quant aux blocs plus ordinaires, leurs faces non lissées et donc leurs arêtes non rectilignes ne facilitent pas un tel repérage.
Peut-être un jour, aurons nous la confirmation de la place du dipode dans les grands chantiers. Ses atouts la lui confère dès aujourd’hui sur un plan pratique et théorique.

APPENDICE TRIGONOMETRIQUE

Nous allons évaluer la force de traction nécessaire pour soulever le bloc dans les trois configurations de dipode.
A chaque instant, la force de traction et le poids se décomposent en des forces qui sont:

1 - Utilisation d’un seul dipode

Les calculs sont effectués dans le plan médiateur du dipode, c'est-à-dire le plan perpendiculaire au dipode passant par l'axe de symétrie de celui-ci.
On projette dans le plan médiateur les deux forces appliquées au dipode (le poids et la force de traction).
On note respectivement P et F les normes des vecteurs projetés.
Les deux angles a et b définis ci-dessous sont mesurés dans le plan médiateur du dipode.
a est l'angle que fait l'axe de symétrie du dipode avec une droite horizontale.
b est le complémentaire (à 90°) de l'angle que fait le projeté dans le plan médiateur de la force de traction avec l'axe de symétrie du dipode.
h désigne la hauteur du dipode.
La norme du vecteur moment dû au poids relativement à l'axe de rotation du dipode est:

Phcosa
La norme du vecteur moment dû à la force de traction relativement à l'axe de rotation du dipode est:
Fhcosb
L'équilibre instantané est obtenu en égalant les normes de ces deux vecteurs moments, soit:
Phcosa = Fhcosb
De ceci, on déduit:
F = P cosa/cosb

Cette formule s'étend quand on met deux dipodes de même hauteur en série et que P est remplacé par une force.

2 - Utilisation de deux dipodes, notés ( I ) et ( I I )

A l’équilibre:
Pcosa = P1cosb
F1cosd = Fcosc
F1 = P1

De ceci, on déduit:
F = P x (cosa/cosb) x (cosd/cosc)

Deux dispositions particulières du deuxième dipode ( I I ) améliorent le rendement (diminuent F pour un même poids P):

3 - Lorsque le système tourne,

L'angle a augmente, F diminue dans les trois configurations:

4 - Etude théorique de l’effort à fournir,

(en fonction du poids P, de l’angle a et de l’utilisation d’un ou de deux dipodes).

Ces angles sont théoriques. Ils correspondent à la position où le dipode devient réellement fonctionnel. Dans la pratique, l’angulation de départ doit être plus petite que l’angle a initial pour tenir compte de l’élongation de la corde et du serrage des tours autour de chaque montant.

Notes