Baliste lanceuse de pierres

Vitruve décrit deux types de machines appartenant au modèle de pièces d’artillerie dit “à torsion et à deux bras” : le scorpion-catapulte lanceur de flèches et la baliste, lanceur de pierres. 

Dans les deux cas, le principe moteur est constitué par deux faisceaux de câbles (nerui torti), à l’intérieur desquels sont enfilés deux bras en bois (bracchia), reliés à leur extrémité par une corde archère. Entre ces deux faisceaux passe le fût de la machine, constitué d’une longue pièce fixe (canaliculus pour le scorpion, climacis pour la baliste), à l’intérieur de laquelle coulisse un tiroir (canalis fundus pour la catapulte, chelonium pour la baliste). Ce tiroir porte une griffe (epitoxis) à laquelle est accrochée la corde archère avant le tir. Le tiroir est amené vers l’arrière au moyen d’un treuil (sucula) et entraîne donc avec lui la corde archère, qui elle-même tire les bras et tord les faisceaux de câbles. Lorsque le point de tension désiré est atteint, la griffe est soulevée au moyen d’un petit levier (manucla), elle libère la corde archère qui revient violemment à sa position première, entraînant vers l’avant le projectile qui avait été au préalable posé sur le tiroir. L’en­sem­ble moteur et fût est disposé sur une base.

 Telles sont les caractéristiques communes aux deux types de machines, voyons maintenant leurs différences essentielles. La première distinction qui apparaît à la lecture du texte de Vitruve concerne le projectile utilisé :

– 10, 10, 1 : “Toutes les dimensions de ces engins (i.e. des scorpions) sont calculées en fonction d’une longueur donnée : celle de la flèche que l’engin doit lancer”.

– 10, 11, 1 : “On ne monte aucune baliste dont les dimensions ne se­raient pas fonction d’une grandeur donnée : celle du poids de la pierre que cet engin doit lancer.”

Le scorpion (ou catapulte) de Vitruve est donc un lanceur de flèches, la baliste un lanceur de pierres. Mais cette distinction est superficielle relativement aux différences fondamentales qui concernent la construction du cadre de tension, à l’intérieur duquel sont enfermés les faisceaux de câbles, et la construction du fût. 

Le scorpion possède un cadre unique (capitulum) formé de deux pièces horizontales (peritreta) et de trois montants verticaux (para­sta­ticae). Le montant central, entre les deux faisceaux de câbles, est percé d’une petite ouverture (interuallum), à travers laquelle passe le tiroir qui porte la flèche.

La baliste au contraire possède deux demi-cadres (un pour chaque faisceau de câbles), formés chacun de deux pièces horizontales (scutulae) et de deux montants verticaux (parastatae). Les deux cadres sont rendus solidaires par un système de tringles (regulae) qui les relient au niveau des scutulae supérieures et inférieures. 

Ces différences sont liées d’abord à la nature du projectile utilisé. En effet, comme la baliste est destinée à lancer des pierres, il faut que le tiroir qui porte ce type de projectile soit plus large qu’un tiroir pour flèche. Or, dans le cadre de la catapulte, le tiroir passe à travers une ouverture pratiquée dans le montant intermédiaire. Il faudrait donc pour laisser passer un tiroir portant un gros boulet de pierre, une ouverture telle que la largeur du montant intermédiaire serait disproportionnée par rapport à son utilité réelle. C’est pourquoi il y a avantage, dans la baliste, à construire deux demi-cadres entre lesquels le fût peut être de la largeur voulue.

Une autre raison technique rend nécessaire la construction de deux cadres séparés dans la baliste. En effet, afin d’obtenir une tension plus forte (nécessaire pour projeter les lourdes pierres), les ingénieurs anciens ont eu l’idée d’orienter différemment l’axe des faisceaux de câbles dans la catapulte et dans la baliste. Dans la catapulte les deux ressorts sont sur un axe rectiligne, d’où le nom de machine “euthytone” dans les traités de mécanique grecque. Dans la ba­liste au contraire les axes des deux demi-cadres forment un angle dont le sommet est dirigé vers l’arrière de la machine, c’est pourquoi elle est nommée machine “palintone” par les mécaniciens grecs. L’opposition euthytone-palintone n’a pas d’autre signification, contrairement à toutes les interprétations fantaisistes qui ont pu en être proposées. Le dessin particulier d’une machine palintone, déjà difficile à réaliser sur chacun des demi-cadres, poserait beaucoup de problèmes s’il fallait le faire sur un seul péritrète comme dans la catapulte, aussi bien du point de vue du tracé que de celui de la réalisation. 

Ce sont donc ces différences fondamentales qui distinguent les deux types de machines décrits par Vitruve. La nomenclature utilisée par l’au­teur du De architectura : scorpio-catapulta pour le lanceur de flèches, ballista pour le lanceur de pierres correspond à la nomenclature latine en vigueur au I^er siècle av. J.-C.

Nomenclature latine de l’artillerie romaine

Première période III^e s. av. J.-C. – fin du I^er s. ap. J.-C   

Lanceurs de flèches :

catapulta

scorpio

Lanceurs de pierres :

ballista

Deuxième période Début II^e s. ap. J.-C. – V^e s. ap. J.-C.

Lanceurs de flèches :

ballista

manuballista (petite baliste)

Lanceurs de pierres :

scorpio / onager

Témoignages archéologiques

Ampurias

En 1914 W. Barthel (Die Katapulta von Emporion : Frankfurter Zeitung, 29.4.1914 ) reconnut, pour la première fois, une pièce de catapulte, découverte deux ans plus tôt par Gandia et J. Puig Y Cadalfach (Annu. inst. d’estudis catalans, 4, 1911 12, p. 672) à Ampurias (Espagne). Il s’agit du capitulum bien conservé d’un lanceur de flèches romain, de calibre moyen (on estime à 66,5 cm la longueur de ses projectiles) du IIe ou du Ier siècle a.C. Le cadre retrouvé correspond aux mesures données par Vitruve : ses péritrètes par exemple ont une épaisseur d’un module : 7,9 cm. La hauteur du cadre est cependant plus faible que celle donnée par Vitruve pour les machines “standard” : c’est donc un cadre “catatone”. D’après E. Schramm, le cadre catatone lançait des flèches plus courtes que les cadres normaux, c’est pourquoi il estime la longueur des flèches de la catapulte d’Ampurias à 66,5 cm (= 3 spithames) et non à 71 cm comme le voudrait le rapport 1 : 9 énoncé par Vitruve et Philon. Les mécaniciens anciens ne précisent pas le mode de maintien des bagues (epizugides) pour éviter qu’elles ne tournent. Dans la catapulte d’Ampurias chaque bague est maintenue par deux clavettes. La bague est percée de six trous, trois pour chaque clavette, et le support est percé de seize trous. L’écartement entre chaque trou est dans un rapport de 1/16 de la circonférence pour le support, de 1/24 pour la bague, ce qui donne une précision de réglage de 1/48 c’est à dire 7,5°. A partir du cadre, E. Schramm a reconstitué la pièce entière : elle mesure 1,11 m de haut (lorsque le fût est en position horizontale), c’est à dire à peu près la hauteur de la ligne de visée standard des pièces d’artillerie de tous types. Lors de tirs expérimentaux avec cette reconstitution, les artilleurs réussirent à atteindre 305 m contre le vent. Après Ampurias d’autres découvertes intéressantes furent faites, notamment à Orsova et Gornea (Roumanie) en 1968 et 1969 et à Hatra (Irak) en 1972.

Orsova et Gornea

Dans des forts romains, sur les bords du Danube, N. Gudea a trouvé des pièces de balistes du second type, c’est à dire d’engins en fer, lanceurs de flèches. Ces pièces appartenaient à des couches de destruction du IVe siècle p.C., à une époque donc à laquelle l’ancien lanceur de flèches du type vitruvien n’existait sûrement plus. Vitruve ne parle pas du tout de ce type d’engin ; par contre il faut le rapprocher de la chirobaliste d’Héron et on ne peut manquer d’être frappé par la similitude entre les pièces trouvées à Orsova et à Gornea, et les illustrations anciennes de certains manuscrits d’Héron. Il s’agit de manuballistaesemblables à celles représentées sur la colonne Trajane.

Hatra

Plus intéressante, du point de vue du texte vitruvien, est la découverte d’un cadre de baliste lanceuse de pierres à Hatra. Cette ville, au milieu d’une région désertique de Mésopotamie, fut fondée au Ier siècle a.C. et détruite vers 250 p.C., lors d’un siège mené par les rois Sassanides. C’est probablement au cours de ce dernier siège que la pièce d’artillerie fut renversée de la tour au pied de laquelle on la retrouva. Il ne reste rien du fût ni de la base, mais la forme générale du cadre put être reconstituée grâce aux parties en fer restées en place. Or il s’avère, d’après la reconstitution de D. Baatz, que le dessin du cadre s’écarte beaucoup des données de Vitruve et des mécaniciens grecs : les péritrètes n’ont pas la forme en losange, le mode d’assemblage des montants extérieurs n’est pas celui décrit dans les textes… Mais, dans la mesure où les parties en bois n’ont pas été conservées, il faut prendre la reconstitution de D. Baatz avec beaucoup de réserves. Une partie au moins ne prête pas à discussion : ce sont les bagues de serrage en bronze. Elles sont rondes, avec un diamètre extérieur de 28 cm et un diamètre intérieur de 17,5 cm en bas et 16 cm en haut. Les flasques sur lesquelles elles reposent portent 16 trous, à travers lesquels on pouvait enfoncer des chevilles dans les trous correspondants des bagues pour les maintenir en place (système analogue à celui de la catapulte d’Ampurias). Les ressorts étaient catatones : au lieu du rapport longueur diamètre standard indiqué par Vitruve : 8,7/1, ils avaient un rapport de 6,7/1. Pour évaluer les capacités de l’engin d’Hatra, D. Baatz ne s’est donc pas fié directement au diamètre des trous, mais au volume des ressorts et il appa¬raît que le lanceur de pierres de 10 livres (3,27 kg) de Vitruve possédait à peu près le même volume de ressorts que celui d’Hatra.

Ephyra

Les bagues de tension sont des éléments facilement identifiables (et retrouvables) des pièces d’artillerie, maintenant que les études sur cette partie de la mécanique ancienne ont fait de grands progrès. A Ephyra (Grèce) par exemple, des bagues de bronze trouvées pendant la campagne de fouilles de 1958 1964, ont été identifiées récemment par D. Baatz comme étant des bagues de serrage de catapulte. Des pièces circulaires dentées, provenant du même endroit semblent bien être des encliquetages. Cela confirmerait l’hypothèse émise plus haut d’encliquetages à rochet sur la baliste et la catapulte vitruviennes. Il restera maintenant à expliquer la présence de ces objets dans ce qui avait été considéré jusqu’ici comme un nécromanteion, mais c’est un autre sujet. Dans plusieurs régions d’Europe, du Moyen Orient et d’Afrique, ont été retrouvés aussi différents projectiles de machines de jet, mais on peut espérer maintenant que d’autres parties métalliques de pièces d’artillerie seront mises à jour et identifiées afin de compléter les découvertes déjà faites. Car il est vraisemblable que les archéologues ont retrouvé des parties de machines de jet avant 1912 ; mais, comme ils ne pouvaient identifier ces pièces métalliques, elles ont été probablement perdues ou enfouies dans les réserves de quelques musées.

Vitruve 10, 11, 1-9 (Traduction Ph. Fleury, La mécanique de Vitruve, Caen, Presses Universitaires de Caen, 1993).

”En ce qui concerne les balistes, leurs types sont variés et différenciés, bien que réalisés en vue d’un même effet. Certaines sont ainsi bandées au moyen de leviers et de treuils, quelques-unes au moyen de moufles, d’autres de cabestans, certaines aussi par des systèmes à tambours. Il reste que l’on ne monte aucune baliste dont les dimensions ne seraient pas fonction d’une grandeur donnée : celle du poids de la pierre que cet engin doit lancer. Leur calcul n’est donc pas accessible à tous ; il l’est seulement pour ceux qui ont une bonne connaissance du traitement géométrique des nombres et de leurs rapports.

Ballistarum autem rationes uariae sunt et differentes unius effectus causa conparatae. Aliae enim uectibus, suculis, nonnullae polyspastis, aliae ergatis, quaedam etiam tympanorum torquentur rationibus. Sed tamen nulla ballista perficitur nisi ad propositam magnitudinem ponderis saxi quod id organum mittere debet. Igitur de ratione earum non est omnibus expeditum, nisi qui geometricis rationibus numeros et multiplicationes habent notas.

Les tables de calibrage

De fait, les trous des cadres (O, cf la fig. balliste de Vitruve), à travers les ouvertures desquels sont bandées les fibres (T) (cheveux de femmes surtout, ou tendons), ont une dimension déterminée par le poids de la pierre que la baliste doit lancer ; c’est en fonction de la charge que sont établies les proportions, de la même manière que dans les catapultes d’après la longueur des flèches. Ainsi pour que la chose soit accessible à ceux mêmes qui ignorent la géométrie et de manière que, dans un péril de guerre, ils ne soient pas arrêtés par des calculs, je présenterai ce dont j’ai personnellement reconnu l’exactitude par la pratique, ce que, pour partie aussi, j’ai appris de mes maîtres qui le formulaient ; et je donnerai une liste des poids pour lesquels, chez les Grecs, un rapport est établi entre unités de charge et modules, mais de manière que ces données aussi s’accordent avec nos poids. Une baliste donc qui doit lancer une pierre de deux livres aura, sur son cadre, une ouverture de cinq doigts ; pour quatre livres, de six doigts ; pour six livres, de sept doigts ; pour dix livres, de huit doigts ; pour vingt livres, de dix doigts ; pour quarante livres, de douze doigts trois quarts ; pour soixante livres, de treize doigts un huitième ; pour quatre vingts livres, de quinze doigts ; pour cent vingt livres, de un pied et un doigt et demi ; pour cent soixante, de un pied un quart ; pour cent quatre vingts, de un pied et cinq doigts ; pour deux cent quarante livres, de un pied et sept doigts ; pour trois cent soixante, de un pied et demi.

Namque fiunt in capitibus foramina, per quorum spatia contenduntur capillo maxime muliebri uel neruo funes, magnitudine ponderis lapidis quem debet ea ballista mittere ; ex ratione grauitatis proportiones sumuntur, quemadmodum catapultis de longitudinibus sagittarum. Itaque ut etiam qui geometricen non nouerunt habeant expeditum, ne in periculo bellico cogitationibus detineantur, quae ipse faciundo certa cognoui quaeque ex parte accepi a praeceptoribus finita exponam, et quibus ponderibus Graecorum pensiones ad modulos habeant rationem, at ea ut etiam nostris ponderibus respondeant, tradam explicata. Nam quae ballista duo pondo saxum mittere debet, foramen erit in eius capitulo digitorum V ; si pondo IIII, digitorum sex ; , digitorum VII ; decem pondo, digitorum VIII ; uiginti pondo, digitorum X ; XL pondo, digitorum XII S9 ; LX pondo, digitorum XIII et digiti octaua parte ; LXXX pondo, digitorum XV ; CXX pondo, I pedis et sesquidigiti ; C et LX, pedis I9 ; C et LXXX, pedis et digitorum V ; CC pondo, pedis et digitorum VI ; CC et X, pedis I et digitorum VII ; CCCLX pedis I S.

Le cadre

Ainsi quand on aura établi la grandeur de l’ouverture, on tracera le losange, qui est dit peritretos en grec, avec une longueur de deux modules trois quarts, une largeur de deux modules et demi ; sur cette figure sera portée une médiatrice et, quand cette médiatrice aura été portée, on fermera les bords extérieurs de la figure, de manière qu’elle soit orientée en oblique, dans un rapport longueur largeur (largeur au coin) de six : quatre. C’est sur la portion où est la courbure et là où s’avancent les sommets des angles que l’on orientera l’axe des ouvertures, avec une réduction intérieure de la largeur égale à un sixième d’elle même. L’ouverture aura, d’autre part, une forme elliptique, proportionnée à l’épaisseur du levier de serrage. Quand on aura fait ce tracé, on adoucira les bords au pourtour, de manière à avoir une courbure régulièrement infléchie. On donnera au losange une épaisseur d’un module. Les barillets (f) auront deux modules, leur largeur sera d’un module et cinq douzièmes, leur épaisseur, à l’exception de la partie engagée dans l’ou¬ver¬ture, de trois quarts de module ; au bord extérieur, leur largeur sera d’un demi module. La longueur des montants (s) sera de cinq modules trois seizièmes ; l’échancrure sera d’un demi module ; l’épaisseur aura onze dix huitièmes de module ; on augmente d’autre part la largeur au milieu d’une grandeur équivalant à celle définie pour l’échancrure. Il y a là une bande, dont la largeur et l’épaisseur sont d’un cinquième de module, la hauteur, d’un quart. La tringle (v) qui tient à la table (e) aura une longueur de huit modules, une largeur et une épaisseur d’un demi module : les tenons auront deux modules de longueur, une épaisseur d’un quart de module ; la courbure de la tringle sera de trois quarts de module. La tringle extérieure (j) aura même largeur et même épaisseur ; la longueur sera fonction de l’inflexion même du tracé et de la largeur du montant, s’ajoutant à sa courbure. Les tringles supérieures auront mêmes dimensions que celles du bas. Quant aux traverses de la table, elles auront un quart de module.

Cum ergo foraminis magnitudo fuerit instituta, describatur scutula, quae graece peritretos appellatur, cuius longitudo foraminum II EZ, latitudo duo et S ; diuidatur medium lineae descriptae et, cum diuisum erit, contrahantur extremae partes eius formae, ut obliquam deformationem habeat longitudinis sexta parte, latitudinis, ubi est uersura, quartam partem. In qua parte autem est curuatura in quibus procurrunt cacumina angulorum, eo foramina conuertantur et contractura latidudinis redeat intror¬sus sexta parte. Foramen autem oblongius sit tanto quantam epizygis habet crassitudinem. Cum deformatum fuerit, circumleuigatur extremum, ut habeat curuaturam molliter circumactam. Crassitudo eius foraminis I constituatur. Modioli foraminum duo, latitudo I , crassitudo praeterquam quod in foramine inditur foraminis S9 , ad extremum autem latitudo foraminis S. Parastatarum longitudo foraminum V C, curuatura foraminis pars dimidia ; crassitudo foraminis S et partis IX. Adicitur autem ad mediam latitudinem quantum est prope foramen factum in descriptione. latitudine et crassitudine foraminis V ; altitudo parte IIII. Regulae quae est in mensa longitudo foraminum VIII, latitudo et crassitudo dimidium foraminis ; cardines II, crassitudo foraminis 9 ; curuatura regulae S9 . Exterioris regulae latitudo et crassitudo tantundem, longitudo, quam dederit ipsa uersura deformationis et parastaticae latitudo ad suam curuaturam. Superiores autem regulae aequales erunt inferioribus. Mensae transuersarii foraminis 9.

Le fût

Le limon (p) de l’échelle (b) aura une longueur de dix neuf modules, son épaisseur sera d’un quart de module. L’intervalle central (d) aura une largeur d’un module un quart, une hauteur d’un module un huitième. La partie antérieure de l’échelle, qui touche aux bras et qui tient à la table, sera divisée, sur toute sa longueur, en cinq parties. Deux de ces parties seront données à la pièce que les Grecs appellent chelen (X) : sa largeur est d’un module trois seizièmes, son épaisseur d’un quart de module, sa longueur de onze modules et demi. La saillie du tiroir est d’un demi module ; l’épaisseur de l’arête, d’un quart de module. La partie touchant l’arbre de treuil, appelée front transverse (C), sera de trois modules. La largeur des barreaux intérieurs (D) sera de cinq seizièmes de module, leur épaisseur de trois seizièmes. La fourrure (h), ou partie couvrante, du tiroir est engagée à queue d’aronde dans les limons de l’échelle ; la largeur sera d’un quart, l’épaisseur d’un douzième de module. L’épaisseur de la pièce carrée (M) qui tient à l’échelle sera d’un quart de module à ses bords. Le diamètre du cercle de l’essieu (J) sera de niveau avec le tiroir : il aura sept seizièmes de module là où sont les linguets (a). La longueur des étais (G) sera de trois modules un quart, leur largeur, au bas, sera d’un demi module, leur épaisseur, au haut, de trois seizièmes de module.

Climacidos scapi longitudo foraminum XVIIII, crassitudo 9 . Interuallum medium : latitudo foraminis I et partis quartae, altitudo foraminis I et partis octauae. Climacidos superioris pars quae est proxima bracchiis, quae coniuncta est mensae, tota longitudine diuidatur in partes V. Ex his dentur duae partes ei membro, quod Graeci chelen uocant : latitudo C, crassitudo 9 , longitudo foraminum XI et semis. Extantia cheles foraminis S ; pterygomatos foraminis 9 . Quod autem est ad axona, quod appellatur frons transuersarius, foraminum trium. Interiorum regularum latitudo foraminis E, crassitudo C. Cheloni replum, quod est operimentum, securicula includitur in scapos climacidos : latitudo 9 , crassitudo foraminis duodecima. Crassitudo quadrati quod est ad climacida foraminis 9 , in extremis. Rotundi autem axis diametros aequaliter erit cheles, ad clauiculas autem S minus parte sexta decima. Anteridon longitudo fora¬minum III 9 , latitudo in imo foraminis S, in summo crassitudo C.

La base

La base (A), que l’on appelle eschara, aura une longueur de huit modules ; la pièce qui est contre la base (I) aura quatre modules ; pour chacune de ces pièces l’épais¬seur et la largeur seront d’un module. C’est à mi hauteur que sont assemblées les colonnes (x), leur largeur et leur épaisseur sont chacune d’un demi module : leur hauteur n’est pas déterminée par une relation modulaire ; elle sera fonction des besoins pratiques. La longueur des bras (K) sera de six modules, leur épaisseur, à la base, de cinq huitièmes de module, à l’extrémité, de trois huitièmes.

Basis, quae appellatur eschara, longitudo foraminum, antibasis fora¬minum IIII, utriusque crassitudo et latitudo foraminis I. Compinguntur autem dimidia altitudinis columnae, latitudo et crassitudo S ; altitudo autem non habet fora¬minis proportionem, sed erit, quod opus erit ad usum. Bracchii longitudo foraminum VI, crassitudo in radice foraminis CZ, in extremis F”.