The crankshaft et crank-slider mechanism

Par Julien Moreau

Tout moteur sur Terre fonctionne sur une idée inventée par un ingénieur de cour de la Mésopotamie du XIIIe siècle. Ismail al-Jazari servit les rois artuqides de Diyarbakir, dans l'actuelle Turquie du Sud-Est, comme ingénieur en chef — et en 1206 il acheva le livre qui le rendit immortel : Al-Jami' bain al-'ilm wa al-'amal al-nafi' fi sina'at al-hiyal, « le Recueil de la science et de la pratique utile dans l'art des procédés ingénieux ». Il y décrivait cinquante machines, chacune illustrée en couleurs, chacune avec des instructions assez précises pour la construire. C'est le plus grand manuel d'ingénierie du Moyen Âge.

Son invention la plus lourde de conséquences fut le vilebrequin. Al-Jazari devait convertir la rotation d'une roue hydraulique en mouvement de va-et-vient d'une pompe, et il construisit le mécanisme qui le fait : une manivelle reliée à une bielle entraînant un coulisseau — le système bielle-manivelle, le cœur battant de tout moteur alternatif jamais construit. Pistons, machines à vapeur, moteurs à combustion interne, compresseurs : tous fonctionnent sur la géométrie d'al-Jazari. C'est l'un des mécanismes les plus fabriqués de l'histoire humaine, et il le dessina le premier.

Les autres machines du livre n'étaient pas moins remarquables : des horloges à eau d'une sophistication extraordinaire, dont la célèbre horloge à éléphant — un automate multiculturel avec un éléphant indien, des dragons chinois, un phénix égyptien et une technologie hydraulique grecque, donnant l'heure avec une précision qui faisait honte aux horloges européennes de l'époque. Ses automates musicaux — une barque avec quatre musiciens robots dont les rythmes de tambour se modifiaient en réarrangeant des chevilles — étaient des machines programmables, ancêtres de la boîte à musique, du piano mécanique et, en fin de compte, du programme enregistré.

Al-Jazari crédita ses prédécesseurs, raffina leurs idées et documenta tout avec la rigueur d'un ingénieur moderne : matériaux, dimensions, ordre d'assemblage. Quand son livre parvint en Europe des siècles plus tard, les ingénieurs de la Renaissance l'étudièrent. Le vilebrequin qu'il dessina en 1206 tourne aujourd'hui dans un milliard de moteurs. On l'a appelé le père de la robotique ; le titre est trop petit. Il est l'un des pères de l'âge des machines. Al-Jazari s'appuya sur le Livre des procédés ingénieux des frères Banu Musa, trois siècles plus tôt, et le dit — sa préface crédite ses prédécesseurs, une honnêteté savante rare en tout temps. Ses propres avancées furent mécaniques : engrenages segmentaires, premier vilebrequin connu combiné à une manivelle, pompes à double effet avec tuyaux d'aspiration capables d'élever l'eau plus haut que toute pompe à simple effet, et des mécanismes d'échappement dans ses horloges. Le minuteur de l'horloge à éléphant était un bol s'enfonçant — l'eau remplissant un flotteur à un débit calibré, déclenchant des leviers toutes les demi-heures, la figure du cornac frappant l'heure. Ses horloges à bougie et à eau étaient précises à la minute près. Les cinquante dispositifs n'étaient pas des curiosités mais un cursus : matériaux spécifiés, tolérances implicites, assemblage séquencé. Cela se lit comme un texte d'ingénierie moderne parce que c'en est un — le premier.

Impact sur la civilisation

Le vilebrequin et le système bielle-manivelle d'al-Jazari devinrent le mécanisme central de la machine à vapeur, du moteur à combustion interne et de toute machine alternative — le mécanisme le plus fabriqué de l'histoire. Ses automates programmables fondèrent la lignée qui mène à la robotique, et ses horloges à eau étaient les garde-temps les plus précis du monde médiéval. L'ingénierie mécanique moderne fonctionne sur ses dessins. La carrière du vilebrequin est l'histoire de la puissance. Il convertit la rotation de la roue hydraulique en pompage, les pistons de la machine à vapeur en rotation du volant, les explosions de l'automobile en rotation des roues — chaque révolution énergétique des trois derniers siècles passe par le mécanisme d'al-Jazari. Sa lignée d'automates court en parallèle : par les horlogers de la Renaissance, le métier Jacquard et les machines à cartes perforées jusqu'à l'ordinateur à programme enregistré. Le symbolisme multiculturel de l'horloge à éléphant — éléments indien, chinois, égyptien et grec dans une seule machine — préfigure aussi la tradition d'ingénierie mondiale. Un ingénieur de cour à Diyarbakir dessina le mécanisme qui meut le monde moderne ; un milliard de moteurs font tourner son dessin chaque seconde.