Il était une fois Poncelet ou l’âge d’or des ponts-levis (2/2)

Son principe

La condition à laquelle doivent satisfaire les ponts-levis employés dans la fortification est que ces ponts soient tenus en équilibre par un contrepoids dont l’effet doit contrebalancer celui de la pesanteur sur le tablier lors de son relèvement.

C’est au lieutenant-colonel du Génie Bergère que l’on doit l’idée native de faire varier l’intensité d’action des contrepoids des ponts-levis à chaînes passant sur des poulies. Cette variation prend en compte la tension que subisse ces chaînes lors de la manœuvre du tablier. Le système Bergère utilise comme contrepoids des sortes de flotteurs métalliques, ce que Poncelet juge difficilement applicable aux places de guerre.

Poncelet prouve qu’une chaîne pesante dont la longueur active varie à chaque instant de la manœuvre, dans le genre des chaînes de montre, suspendue à la poulie dite de manœuvre et attachée à un point fixe, peut en se repliant faire équilibre au poids du tablier. Cette solution confère aux ponts-levis toutes les qualités requises définies dans le cahier des charges (cf part.1).

L’intégralité du traité : Traité de la construction des ponts-levis.

A titre d’exemple et pour se faire une idée de la complexité des calculs, ci-dessous, le chapitre du « traité de la construction des ponts-levis » traitant du calcul du frottement des tourillons du tablier et de ses points d’attache.

Le pont-levis à « la Poncelet »

Le premier pont-levis du système à contrepoids variable est installé en 1821 par Poncelet dans une des portes de l’enceinte fortifiée de Metz. Deux mécanismes sont encore en place, l’un se situe à la porte Saint-Paul percée dans l’enceinte de la place de Verdun (1870) et l’autre dans l’enceinte de Toul, à la porte de Metz. Celui de la Lunette « 10 » de la citadelle de Langres est en cours de restauration par l’association « 1000 pierres pour la Lunette ».

     Ses éléments

A : une des deux chaînes du tablier. Une de ses extrémités est fixée à l’extrémité du tablier et l’autre extrémité au contrepoids (voir photo n°4 de la porte Saint-Paul : les « Poncelet doubles »).

B : deux des quatre poulies de renvoi (les poulies pleines sont fixées côté extérieur et celles creuses, côté intérieur). Elles sont d’un diamètre d’au moins 0.60 mètres. Ce sont par leurs réas que passent les chaînes du tablier.

C : une des deux « chaînes contrepoids », dont le poids est destiné à faire équilibre à celui du tablier. L’extrémité mobile de cette chaîne est accrochée à la chaine du tablier et l’extrémité est fixée sur des consoles.

D : un des deux puits dans lesquels viennent descendre les parties mobiles des « chaînes contrepoids » lors du relèvement du tablier. Ces puits carrés sont situés en arrière des pieds-droits de la porte. Ces puits sont profonds d’environ 1.50 mètres pour une ouverture de 0.60 à 0.70 mètres.

E : tablier du pont-levis. On rencontre généralement deux types de tabliers :

  • le tablier dit « ordinaire » de 4,00 mètres de long, de 3,80 mètres de largeur avec deux planchers de 0,05 mètres d’épaisseur chacun et cinq ou six longerons de 0,20 mètres par 0,20 mètres; pour un poids d’environ 2.800 kilogrammes,
  • le tablier dit « de grand pont-levis » de 7,00 mètres de long, de 4,00 mètres de largeur avec deux planchers de 0,17 mètres à 0,22 mètres d’épaisseur chacun et de longerons de 0,27 mètres par 0,22 mètres; pour un poids d’environ 6.100 kilogrammes,
  • les longerons en bois seront remplacés par des longerons en acier vers 1860.

F : une des deux chaînes de manœuvre ou chaînes de relevage (chaînes sans fin) du pont-levis.

G : une des deux grandes poulies intérieures, dites poulies de manœuvre, supportant les chaînes éponymes. Elles sont montées sur le même arbre (en fer) que les poulies intérieures C. Les poulies de manœuvre sont à gorge angulaire profonde et de diamètre d’au moins 1,20 mètres.

     Son fonctionnement

Au fur et à mesure que le tablier (E) est relevé via la manœuvre, par un ou deux soldats, de la chaîne sans fin (F) entourant la poulie de manœuvre (G), une longueur croissante de la « chaîne contrepoids » (C) repose au fond du puits (D) et cesse d’agir. On enregistre ainsi, une diminution continue et régulière de l’effort de traction. Un seul homme exerçant une force constante de trente kilogrammes sur la chaîne (F), peut relever un tablier de trois tonnes en trente-sept secondes ! De plus, ce système de contrepoids variable autorise une vitesse de fin de course du tablier quasi nulle, évitant à celui-ci de venir ébranler la maçonnerie de la porte par une arrivée trop brutale.

La « chaîne contrepoids »

Cette chaîne est l’élément novateur de ce pont-levis. Elle en est également la pièce maîtresse. Poncelet, dans son traité sur les ponts-levis, nous indique que : «On peut composer la chaîne d’une manière quelconque; mais, pour qu’elle ait le poids et la solidité convenables, sous le plus petit volume possible, on la forme de plusieurs rangs de plaques en fonte de fer, oblongues, terminées par des demi-cercles et auxquelles on a donné une épaisseur relative au poids total que doit recevoir la chaîne : les plaques s’entrelacent, se recroisent les unes les autres et sont reliées par des boulons absolument comme les chaînes de montre».

La chaîne « de Poncelet » est constituée généralement entre trois à sept files de gros maillons de fonte ou « masselottes » accolés et reliés par des axes munis de goupilles. En fonction des chaînes, les maillons ont différentes largeurs. Les maillons sont ajustés en fonction du poids du tablier,  de la longueur et du poids des chaînes de relevage. Pour régler encore plus finement les défauts d’équilibre, il est possible de rajouter de petites plaques sur les maillons de la chaîne.

 

 

 

La  chaîne à masselottes est suspendue à la chaîne de relevage non en bout mais au milieu, et accrochée à des consoles par ses deux extrémités, ceci pour rendre le mouvement plus souple et diminuer les oscillations.

 

 

Néanmoins, cette chaîne présente de sérieux inconvénients, car pour avoir un mouvement fluide, synonyme de remontée rapide du tablier; elle exige une construction et un assemblage parfait. De même, elle demande un entretien permanent car il s’avère indispensable de la soustraire à l’action de la rouille, sous peine de produire l’encrassement des articulations et de nécessiter ensuite le démontage et le nettoyage de l’ensemble des masselottes. Dans certains forts, cette chaîne est enfermée dans un coffre, lui offrant ainsi une certaine protection aux éléments. D’ailleurs, voici les conseils d’entretien de ces chaînes donnés dans un Mémorial  de l’officier du Génie :«A l’égard de la rouille qui tend à s’établir dans les chaînes du contrepoids, des poulies, etc., on pourrait s’en débarrasser complétement au moyen du procédé de galvanisation, ou de la peinture galvanique deMM. Sorel et compagnie, rue d’Angoulême-du-Temple, n°40, à Paris; mais on l’étirerait difficilement dans les parties flottantes, ainsi que les inconvénients de la poussière. Le remède le plus simple et le plus efficace réside dans un jeu suffisant; dans la manœuvre plus ou moins fréquence de l’appareil; enfin, dans le démontage et époussetage des chaînes de contre-poids tous les deux ou trois ans, ce qui fera l’affaire de quelques journées d’ouvriers ordinaires; il sera bon néanmoins d’entourer ces chaînes d’une boîte en planches, vernie et bien fermée, si la manœuvre se fait à l’air libre».

Les « Poncelet double »

Dans certains forts ou dans certaines places, on peut rencontrer deux entrées placées côte-à-côte et munies de deux ponts-levis « à la Poncelet », appelés « Poncelet doubles ». Les huit kilomètres de l’enceinte de la place forte de Langres étaient munis de dix ponts-levis « à la Poncelet » dont cinq double.

     Le « Poncelet double » du Fort Neuf de Vincennes

     Le « Poncelet double » de la porte Saint-Paul à Verdun

C’est en 1877 que l’on ouvrit une brèche dans les remparts et que l’on créa la Porte Saint- Paul. A l’époque, il s’agissait de relier le centre ville de Verdun à la gare nouvellement créée. Jusqu’en 1929, date de démolition des remparts, elle était l’unique passage pour les voitures. Elle a conservé son « Poncelet double », la seule en France semble-t-il, ainsi que les mécanismes permettant de les activer. Isolée en plein cœur de la place Vauban depuis la destruction des remparts.

 
 

Les systèmes concurrents

Dans la catégorie des ponts-levis des XVIIIe et XIXe siècles, deux grandes familles cohabitent : les ponts-levis à transmission rigide et les ponts-levis à transmission flexible. Familles auxquelles, il faudrait pour être complet, ajouter les ponts mobiles sans contrepoids, les ponts à bascule en dessous et les ponts roulants escamotables. Ces trois derniers systèmes ne seront pas abordés dans cet article.

     La famille des ponts-levis à transmission rigide

Cette famille de ponts-levis est à contrepoids constants et à courbe directrice. Les deux systèmes principaux en sont : le système Bélidor (1750) et le système Richerand-Dobenheim (1782).

Le système de Bernard Forest de Bélidor est le plus ancien des ponts-levis dans ce système de transmission. Il est destiné à remplacer les systèmes de ponts-levis à flèches. Bélidor met au point en 1728 un procédé à sinusoïde souvent employé dans les forts à partir de 1750. Le tablier se relève au moyen de deux rouleaux en fonte de fer formés par des roues indépendantes descendant le long d’un chemin en forme de tremplin à ski. La courbe directrice de ce pont-levis est dite à sinusoïde. Le défaut de ce pont-levis réside dans la difficulté de sa manœuvre. Le capitaine du Génie Delile propose une amélioration du système en 1812, en plaçant les deux contrepoids sur le même essieu et en montant sur cet essieu des poulies à gorges destinées à recevoir des chaînes de manœuvre, dans le but de rectifier le parallélisme de la manœuvre. Voici comment Poncelet dans son traité sur les ponts-levis juge cette modification :«M. le capitaine du génie Delile qui sans doute, n’avait pas assez réfléchi assez attentivement aux diverses imperfections du pont à sinusoïde, sous le point de vue mécanique, a proposé [….] de rendre les deux rouleaux du contre-poids solidaires au moyen d’un axe en fer ou en bois,[…] qui ne corrige en aucune manière les défauts d’équilibre du système». En 1843, le capitaine Devèze apporte un dernier perfectionnement par l’ajout de deux galets roulant sur des rails horizontaux pour améliorer la trajectoire basse de l’essieu du pont-levis, dangereuse pour les hommes le manœuvrant.

Le système Richerand-Dobenheim, complétement mis au point en 1782, supprime le contrepoids alors placé dans la charpente de la porte pour le remplacer par des barres métalliques lestées de manchons en fonte. La coordination des mouvements se fait uniquement par des chaînes passant par des poulies. Une modification des bras métalliques est apportée en 1831 par le capitaine du Génie Rommy. Poncelet écrit :«On voit que la manœuvre en doit être fort difficile et dangereuse; l’équilibre n’ayant lieu que pour trois positions distinctes du tablier, il arrive que, dans les positions intermédiaires, la puissance motrice doit exercer, soit pour le retenir, soit pour le tirer, des efforts que le calcul démontre n’être pas inférieurs à 150 ou même 200 kilogrammes, pour des tabliers de 2 à 3 mille kilogrammes : aussi l’expérience a-t-elle appris que la manœuvre emploie jusqu’à 8 ou 10 hommes et qu’elle est parfois accompagnée d’accidents graves.[…]. C’est avec raison que le comité des fortifications l’a désormais proscrit de nos places de guerre».

     La famille des ponts-levis à transmission flexible

Cette famille de ponts-levis est à contrepoids variables ou fixes et à bras de levier variables ou constants. Les deux systèmes principaux en sont : le système Poncelet (1820) et ses variantes et le système Derché (1810) et sa variante.

Les ponts-levis à contrepoids variables et bras de levier constants

Le système Poncelet (voir plus haut) est une amélioration du système proposé par le lieutenant-colonel du Génie Bergère. Le contrepoids des chaînes agissant sur le tablier est formé d’un chapelet de lourds maillons descendant dans un puits à mesure que le tablier se relève. La manœuvre est aisée dans un espace restreint. Ce procédé, amélioré ou non, équipe tous les ouvrages construits ou modernisés entre 1840 et 1875. Autour des ponts-levis « à la Poncelet » se développent trois variantes destinées à l’améliorer. Ces modifications portent sur les contrepoids. On rencontre ce système sur les forts de la première ceinture parisienne, ceux de Metz, Verdun, Lyon… . En 1823, le capitaine du Génie Deffeux propose de constituer le contrepoids avec des plaques de fonte circulaires s’emboitant les unes dans les autres et disposées à l’extrémité de la chaîne de levage. Ce système est appliqué pour la première fois en 1837 à la porte du donjon de la Bastille à Grenoble. Partant du système Deffeux, les capitaines du Génie Gueze et Mangin imaginent en 1830 de remplacer les plaques de fonte du contrepoids par deux séries de cylindres gigognes semblables reliées par un cylindre enveloppe ayant une hauteur double de celle des cylindres et servant de manchon. Ce manchon pouvait contenir d’autres cylindres pouvant se déployer du plus gros au plus petit vers le bas. Ce système est appliqué en 1833 à Grenoble, à la porte de secours de la Bastille et à celle du fort Rabot. Il se révéla particulièrement fragile car les frottements des cylindres entraînaient leur destruction. La troisième variante est celle du capitaine du Génie Lacoste proposée en 1831. Celui-ci remplace les cylindres par des plaques carrées de section de plus en plus réduite, guidées par des tiges verticales. On rencontre ce système dans les forts de l’île Pelée, de l’île d’Aix, de Lyon, de Sainte-Foy.. .

Les ponts-levis à contrepoids constants et bras de levier variables

Le système du capitaine Derché mis au point vers 1810, améliorait déjà le système de levage du tablier par des chaînes extérieures grâce un dispositif allongeant (ou raccourcissant) le bras de levier par l’enroulement de la chaîne autour d’une spirale. Poncelet le trouve :«fort ingénieux». On rencontre ce système dans les forts de Tournoux, de l’Écluse, de Bayonne, dans les fortifications de Bergues… . Il en existe une variante, celle du colonel  Devèze, qui en 1846, imagine d’alourdir la spirale à l’aide d’un disque supplémentaire lui faisant jouer le rôle de contrepoids. La batterie de Sanchey (place forte d’Épinal) possède le dernier exemplaire en état de fonctionnement. Le fort est propriété de la commune de Sanchey, il est possible de le visiter à certaines occasions (journées européennes du patrimoine).

La manoeuvre du pont mobile à la Devèze de la batterie de Sanchey, près d’Épinal. Une vidéo du site mémoire et fortifications.

En cours de route ou des « Poncelet » encore visibles

La porte Saint-Thomas à Saint-Malo donne accès à la plage de l’Éventail et au Fort National. Elle est, avec la Grand Porte, l’une des plus anciennes de la ville. Elle s’ouvre vers la mer. A l’origine, elle était percée au milieu de la courtine reliant la Tour Carré au donjon du château. La porte actuelle date de 1737. On peut y voir le reste d’un mécanisme à la Poncelet.

Sources

Bibliographiques

  • Notice sur la vie et les ouvrages du général J.-V. Poncelet. Général Didion. 1869,
  • Traité de la construction des ponts-levis par Poncelet, colonel du Génie. 1845,
  • Différents aide-mémoire à l’usage des officiers du Génie,
  • Différents mémorial de l’officier du Génie,
  • Précis de la fortification. Guy le Hallé. 2002.

Internet

  • wikipedia.org,
  • sabix.org,
  • defense-des-cotes.com,
  • fortification.tourisme.langres.com,
  • mathcurve.com [pour le fonctionnement d’un pont-levis « à la Bélidor »],
  • fortdebourlemont.fr,
  • cc-pays-de-gex.fr,
  • sanchey.eu.

 

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