Bois tors

Bois anémomorphosés sur Dieppe, Normandie

Différents bois de marine peuvent être obtenus en fonction des différents régimes forestiers:

Les arbres en pleine futaie fournissent de belles et longues pièces de bois bien droites[2], les arbres de futaie régulière[10], surtout les futaies en massif traitées par éclaircies; seules celle-ci pouvaient donner des bois droits de grande dimension, en quantité suffisante, et de bonne qualité; mais on y trouvait peu de courbes à cause de la nécessité d'ébrancher les arbres sur les lisières et aux bords des routes; dans les très bons terrains, car dans les terres médiocres comme celles de la forêt de Rennes « on peut avoir de beaux chênes en massifs mais on n'aura jamais de beaux baliveaux isolés; L'isolement fait couronner un chêne en peu d'années[11] ».

Les arbres isolés[2], les arbres de pleine lumière[10], fournissent des bois tors, « qui résistent longtemps aux injures de l'air ». Ces arbres étant surtout frappés par le vent de tous côtés, leur bois est néanmoins ferme, de bonne qualité, excellent pour quantité d'ouvrages qui exigent de la force[2]. Ils sont toutefois sujets à être tranchés, chevillés et roulés, parce qu'ils s'étendent beaucoup en branches, dont l'insertion est quelquefois très-avant dans le tronc[2].

Rye Shipyard- construction de bateaux de pêche à moteur, Rye, Sussex, Angleterre, 1944. Au port de Rye, les mécaniciens de chantier font des marques de découpe à la craie sur des bois qui seront sciés pour devenir la structure d'un bateau de pêche à moteur. Les marques sont faites selon le fil du bois. La légende d'origine indique que le chêne est spécialement sélectionné à cet effet parmi des arbres, dont 100 sont utilisés pour construire chaque navire de pêche. Chaque arbre a entre 80 et 250 ans.

Certains bois fortement anémomorphosés, qui ont grandi sur des sols exposés à un vent dominant, sur des terres littorales ou sur des crêtes, etc., caractérisés par leur port en drapeau[10], sont appelés à l'international selon l'expression allemande krummholz (bois coudé), expression qui découle de l'usage en marine qu'on en a fait pour la fabrication des courbes, elles prennent aussi en allemand le nom de knieholz (bois de genou) qui est vu comme un synonyme de krummholz, les courbes sont en appelée en anglais knee (genou)[12]. En français le port de ces arbres est dit « en drapeau »[10]. En néerlandais on rencontre l'expression krommer.

Les arbres de lisière ont souvent un tronc incliné et un houppier dissymétrique[10]. Les arbres de lisière et du bord des forêts approchant plus que ceux de l'intérieur, de la situation des arbres isolés, sont ordinairement plus durs que ceux des futaies. Ils ne fournissent pas ordinairement de grandes pièces droites, mais ils donnent de bonnes pièces courbes[2].

Les bois de compression, qui se forment typiquement dans les portions de tiges penchées ou courbées dans les branches des conifères donnent aussi des courbes pour la marine: le végétal s'efforce de reprendre une position normale et réagit (bois de réaction). Preobrazhensky dans son Dictionnaire étymologique de la langue russe note la similitude du mot russe крень (kren'), pour bois de compression, avec le français carène[13]. Dans le dialecte de la province d'Arkhangelsk la significations supplémentaire suivantes du mot « крень » est donnée: sorte de contre-quille en bois de conifère, un patin permettant à un bateau de glisser sur la glace[14]^,[15]. Le mot russe крень (kren') désigne aussi l'abattage du navire (крень ou кренгование, krengovanie, voir aussi le lexique de la marine sur la wikipedia russe), soit l'inclinaison que l'on donne à un navire sur son bord pour travailler sur sa partie sous-marine sans sortir la quille de l'eau, dans certaines opérations de carénage.

Les courbes très rares se trouvent aussi sur les fossés qui entourent les terres cultivées, partout où l'habitude n'est pas d'émonder les chênes, et dans les forêts les mieux traitées en taillis sous futaie[11]. En Angleterre de la même façon, la préférence allait aux chênes rudes poussant dans les haies vives, qui ont suffisamment de place pour développer leurs branches[16]. Ce bois y est finalement devenu très rare à cause de la démolition généralisée des haies vives lorsque le maïs a commencé à être cultivé de manière extensive[17] fin XVIII^e siècle; on a alors recommandé l'usage du mélèze comme arbre de substitution, afin de produire un approvisionnement suffisant en bois en un minimum de temps, et des millions de mélèzes sont ainsi plantés[18].

Les taillis ne fournissaient pas de bois de marine. Milieu XIX^e siècle, beaucoup de taillis en France sont aménagés dans l'intérêt des nombreuses usines à fer et les verreries de la Marne, de la Haute-Marne, de l'Yonne et de la Côte d'Or. Les particuliers détruisant leurs futaies les remplacent par des taillis de 6 à 9 ans, quand ils ne défrichent pas tout de suite; mais après quelques exploitations les souches étant usées les propriétaires préfèrent défricher que de repeupler en bois; la plupart des forêt sont dans un état de délabrement avancé.

Il n'y a que l’État[11], éventuellement les communes et quelques riches propriétaires qui puisse entretenir des hautes futaies, exploiter des forêts de manière à élever des arbres de dimensions assez fortes pour les grandes constructions civiles et navales. Un siècle est à peine suffisant pour produire du chêne en grosseur ordinaire, et il faut quelquefois deux siècles pour en avoir en certains échantillons pour les plus grands navires. Pendant ce temps, six à huit générations de propriétaires se sont succédé, la presque totalité des propriétés passées dans d’autres mains après vingt-cinq ans. La plupart des propriétaires empressés ou pressés de jouir de leur stock de capital, font abattre leurs arbres avant terme ; quelquefois même ils ne peuvent attendre vingt à vingt-cinq ans pour abattre leurs taillis, âge où il est possible de réserver les baliveaux qui pourront devenir les arbres de proportion considérable nécessaires aux belles charpentes ; à dix ans, terme ordinaire des exploitations de bois particuliers, les taillis sont peu élevés, les brins en sont encore faibles. Ceux qu'on laisse pour baliveaux, lorsqu'ils sont seuls et isolés, sont tourmentés, fatigués par les vents ; leurs tiges ne s'élèvent plus, les branches s'allongent et grossissent au détriment du corps; ils ne donnent que des arbres bas et sans importance, presque sans utilité pour les constructions (on les nomme en terme forestier « pommiers », parce qu’ils en ont la forme)[19]. Les forêts les plus aptes à fournir les bois de marine sont donc les forêts royales ou les forêts d’État, les seules dans lesquelles on puisse exploiter d’une manière régulière, adopter les révolutions assez longues pour fournir à la marine des bois de fortes dimensions[20].

Les racines sont une source particulièrement utile, car la structure racinaire de nombreuses espèces d'arbres se déploie naturellement latéralement, juste sous le sol, afin de faciliter l'ancrage de l'arbre. Les racines fournissent une source assez fiable de coudes à environ 90°, qu'il est peut-être impossible de trouver dans d'autres parties de l'arbre. Afin d'obtenir cette matière première pour les coudes, les constructeurs peuvent déterrer une souche dans son intégralité, car contrairement à d'autres parties de l'arbre, il est impossible de juger de la qualité et de la quantité de matière disponible dans les racines, parce qu'elles sont souterraines. Une fois la souche déterrée, les coudes peuvent être sciés ou fendus à partir de coudes naturels appropriés. Cependant, les coudes sciés hors d'une souche peuvent rapidement émousser les outils utilisés pour les façonner et les finir; à mesure que les racines poussent, elles enveloppent de petites particules de sol et de roche, qui agissent comme un abrasif incorporé et accélèrent l'usure des outils tranchants. Pour les essences de bois présentant les caractéristiques de fendage appropriées, telles que le chêne, la souche peut être scindée en coins, avec une grande racine sur chaque coins; chaque coin est ensuite façonné en une membrure pour un petit bateau.

Les Romains connaissaient déjà la qualité supérieure, aux fins de résistance mécanique, des bois déjà façonnés dans la nature par rapport à ceux produits par les charpentiers de marine[21]. Différentes épaves témoignent de l’usage assumé de bois naturellement courbes: Navires de Nemi (I^er siècle), l'épave de County Hall(vers 300), l'épave du Musée des docks romains, l'épave de la Baie de Cavalaire [22].

Un « compte inédit de construction de galères à Narbonne (1318-1320) » relate l'utilisation de gabarits (modulis madaire)[23]^,[24]^,[25]^,[26]. À l'Arsenal de Venise, qui offre une première industrie au Moyen-Âge, ils étaient définis de manière générique par les termes « stortami », mais avaient d'autres noms tels que « olta da coscia » et « volta da gamba ». En Ligurie, les charpentiers de l'arsenal étaient appelés « maestro di garibo », terme d'origine arabe avec le sens d'arc ou de courbe; et les formes en bois utilisées pour identifier les arbres à abattre dans les bois étaient appelées avec ce nom[21]. C'est une origine possible du mot « gabarit » en français.

Les courbes sont dûment mentionnés dans les textes du tout début du XVI^e siècle, par des termes génériques comme « liesons », « liesson pour les couples », « liens », « contre-liens », « piesses », et la partie courbe de la varangue appelée « genoux » ou « courbaton ». Fin de la période médiévale à Bordeaux il est habituel de voir les charpentiers de marine se faire livrer des pièces dégrossies préparées à l'avance à partir de bois tors et qui doivent être terminées et ajustées sur le chantier de construction. En 1508 des quilles et membrures sont ainsi commandées aux bûcherons de Saint-Macaire. Des marques de bûcheron ou de charpentier et des flèches d'assemblage figurent sur ces élément[27].

Durant l'âge d'or de la marine à voile aux XVII^e siècle et XVIII^e siècle, les charpentiers choisissent dans les forêts royales les bois tors[22]

Arbres sur pied et gabarits

Les bois longs qu’on livre dans les ports, sont à deux ou trois pouces près équarris à vive-arrête. Quelquefois les bois de gabarit qu’on tire des forêts de Provence pour le Port de Toulon, ont été « gabariés » dans les forêts mêmes ; mais cela ne s’est pratiqué que quand ils étaient destinés en particulier à une construction ordonnée, etc.[6]. Toutes les pièces de gabarit doivent être droites sur deux faces opposées; il n’y a que leur différente courbure qui fasse connaitre les usages auxquels elles peuvent être employées[6]^,[note 1].

La sélection des bois pratiquée dans la forêt, suppose une connaissance à priori de la forme des pièces désirées et une reconnaissance des pièces sur site, ce qui pouvait aussi se faire par une autre approche géométrique: Pour déterminer le nom des pièces et leur prix on faisait usage de tableau appelé « Tarif ». Après avoir mesuré la longueur de la pièce en pieds et son équarrissage en pouces, on tendait bien raide un cordeau d'un bout à l'autre de la pièce, ce qui formait une corde, la courbe étant la pièce de bois; on présentait ensuite une règle graduée en pouces et lignes sur ce cordeau, à l'endroit le plus arqué de la pièce pour obtenir la flèche de l'arc que les ouvriers nomment « arc de la pièce ». Cette flèche réduite en lignes et divisée par la quantité de pieds de longueur de la pièce donnait l'« arc par pieds », qui était porté dans l'une des colonnes du Tarif. Par exemple une pièce de 14 pieds de longueur et de 14 et 12 pouces d'équarrissage, avec une « flèche de l'arc » de 18 pouces formera un genou de fond de la première espèce. Si la « flèche de l'arc » n'était que de 10 pouces, la pièce était une allonge de la seconde espèce[28], etc.

« Courbe sur le chantier et dont on commence l’équarrissage. Même courbe équarrie sur deux faces. Les lignes ponctuées indiquent le contour que devra avoir la pièce, après que les bois excédant sera abattu. Bois courbant dont l'équarrissage est commencé. » Dans Louis Joseph Marie Achille Goujon. Des bois propres aux constructions navales[29].

L'équarrissage des bois était exécuté de manière que chaque pièce conserve ses propriétés naturelles, sans qu'on augmente la courbure de l'arc, en prenant sur le volume, ou en tranchant sur le fil du bois[11]. La présence d'un peu d'aubier sur les arêtes d'une pièce finie n'était pas considérée comme un défaut absolu; au contraire si l'aubier s'y trouvait réparti également sur toute la longueur et sous la forme de petits prismes de section constante, c'était la preuve qu'une allonge avait été construite avec une pièce brute de la dimension strictement nécessaire, et de plus que sa forme primitive avait été soigneusement conservée. Pour une pièce courbe parfaitement à vive arête et exempte d'aubier il était à peu près certain au contraire qu'elle provenait d'une pièce d'un très fort échantillon dont la plus grande partie avait été enlevée en pure perte, et dans laquelle le fil du bois avait été profondément tranché pour forcer sa courbure naturelle[30]. Aussi un constructeur soigneux devait-il toujours veiller à ce que les pièces de membrure ne soient pas travaillées à vive arête, et à ce qu'après l'enlèvement de l'aubier elles présentent sur les angles des défournis réguliers et de peu d'étendue. La grande rareté des bois courbes ne permettait malheureusement pas de satisfaire autant qu'on le voulait à cette condition, et le plus souvent on était obligé de forcer l'arc des pièces en émouchant fortement les extrémités et en creusant la face intérieure en sorte que du côté de la concavité il y avait manque de bois, et aubier abondant aux deux extrémités, tandis que la pièce était à vive arête au milieu à l'extérieur[30].

Jacques-Joseph Baudrillart. 1825. Bois-de-marine.-Planche-XVI.

Jacques-Joseph Baudrillart. 1825. Bois-de-marine.-Planche-XI.

Un des moyens qui fut d'abord mis en usage consistait à faire ployer des jeunes arbres en assujettissant leur tige par des cordes ou par des piquets; on les maintenait dans cette situation assez longtemps pour que l'arbre abandonné à lui-même conserve la courbure qu'on voulait lui faire prendre. Ce moyen qui contrarie la forme primitive de la tige était toutefois préjudiciable à son développement, parce qu'il retardait la végétation; si cette méthode a été mise en œuvre à une quelconque époque de manière importante, elle n'était plus en usage au XIX^e siècle[3].

Les courbes étant rares, on a trouvé le moyen de produire des courbes par ces moyens artificiels[34]:

« Liez ensemble les cimes de deux jeunes chênes, elles se souderont, continueront à végéter et formeront après quelques années une ogive qui pourra être employé, comme varangue ; infléchissez un arbre, il fournira des courbans ; dirigez chez un autre les branches dans tel ou tel sens, vous aurez des pièces coudées de toutes les formes ; espacez les arbres au lieu de les laisser en massif serré, et vous leur donnerez la force et l’élasticité de ceux qui ont végété en plein air. En un mot, donnez à vos forêts une culture déterminée, et vous en obtiendrez des produits que ne fournissent qu’accidentellement celles qui sont laissées à elles-mêmes »

De nombreux éléments de navires en bois peuvent être pliés de manière satisfaisante, en particulier ceux des types de navires plus petits qui sont relativement légers. Certaines parties peuvent être pliées en place à froid, par exemple, le bordage est généralement forcé ou se met en place de cette manière, à moins que les courbes ou les torsions ne soient trop importants[33].

Les genoux pliés (bent knees[35]) dans cette méthodes sont formés en ramollissant le bois à l'eau bouillante, à la vapeur ou au micro-ondes (pour les petits composants), pour le rendre flexible. Tandis qu'il est encore chaud, le bois peut être plié selon une forme adaptée à l'emplacement - soit sur un gabarit ou matrice, soit en le forçant et en le fixant directement à l'emplacement d'utilisation finale. Le cintrage à la vapeur est une méthode éprouvée pour façonner les ossatures de bateau, mais il affaiblit légèrement le bois, il peut laisser des contraintes résiduelles pouvant causer une rupture ou un retour élastique au cours du temps, et il est limité dans le degré de courbure qu'il peut atteindre, en particulier pour les membres épais. En outre, toutes les espèces de bois ne se plient pas bien à la vapeur.

La technique de ployage à la vapeur est connue par les romains depuis le I^er siècle, et avant par les peuples nordiques, mais elle ne permet pas de cintrer de grosses sections telles les membrures[22]^,[36]. Au XIX^e siècle, elle consistait à chauffer le bois dans tous les sens de manière égale, de manière à lui communiquer une chaleur uniforme et à humidifier de manière qu'il ramollisse et augmente son élasticité, afin d'arriver à pouvoir lui donner toutes les formes que l'on désirait sans l'exposer à se fendre, et à éclater pendant l'opération. C'est aussi par des moyens analogues qu'on pouvait dresser les bois qui seraient courbés ou déjeté. Ces procédés n'étaient pas précisément du ressort des charpentiers[3].

Lorsque l'ouvrage pressait on étuvait les bois en les laissant dans le sable échauffé autant d'heures qu'ils avaient de pouces d'épaisseur; trois heures pour un bordage de trois pouces; quatre heures pour un bordage de quatre pouces, etc.[37].

Bien que le bois de toutes les essences puisse être courbé ou cintré dans une certaine mesure, lorsque des courbures sévères sont nécessaires, seuls les bois durs peuvent être utilisés. Le chêne, l'orme, l'hickory, le frêne et le hêtre ont longtemps été utilisé comme matériau de cintrage. Aux États-Unis, les white oaks (Quercus alba) ont été choisis pour leur plus grande résistance à la pourriture[33].

Les bois ne peuvent présenter une pente de fil (déviation de la direction des fibres par rapport à l’axe longitudinal de la pièce) trop raide, car elle provoque une cassure excessive lors de la flexion: la pente de fil ne doit pas dépasser un rapport de 1 sur 15, sauf lorsque des sangles de courbure sont utilisées; et lorsque la courbure n'est pas trop prononcée une pente de fil de 1 sur 12 peut suffire; les irrégularités de fil autour des nœuds et des loupes selon leur emplacement peuvent être déterminantes. Le bois doit être exempt de pourriture. Le bois à haute densité est souhaitable en raison de ses propriétés de résistance supérieures, mais avec une technique de cintrage appropriée, les critères de haute densité ou de vitesse d'accroissement (déterminée par le nombre d'anneaux de croissance par pouce de rayon) ne sont pas essentiels au succès du cintrage. Les défauts tels que les nœuds, les trous de ver et les défauts de surface ont tendance à provoquer des défaillances, mais de petits nœuds sains près des extrémités, des gerces de surface modérées et des trous de ver dispersés sont autorisés. Les bois contenant des fentes ou de la moelle ne convient pas au cintrage. Généralement, il est préférable de faire le cintrage avec le côté écorce de la pièce servant de face de tension[33].

La plus importante des réalisations du XX^e siècle a été l'adoption du bois collé comme matériau d'ingénierie dans la construction de navires à coque en bois. De grands éléments structuraux ou des panneaux de forme droite ou incurvée permettent une utilisation beaucoup plus efficace du bois qu'auparavant. Ce développement est le premier changement fondamental dans la construction navale en bois en 2000 ans[33].

Les genoux stratifiés sont formés en recouvrant d'adhésif de fines bandes de bois flexibles, en les superposant pour obtenir l'épaisseur requise, puis en forçant le pli souhaité dans la matrice et en l'immobilisant jusqu'à ce que l'adhésif soit durci. Les coudes stratifiés sont très solides et peuvent prétendre à des formes difficiles à obtenir par d’autres méthodes, mais ils ont besoin de temps pour que l’adhésif soit dur, ils sont plus compliqués à construire et doivent utiliser un gabarit ou une dispositif de serrage pour les immobiliser jusqu’à l'adhésif soit sec.

Un genou ou courbe est une pièce de bois naturellement courbe, ou coupée courbe[39]. Les genoux sont une forme courante de renforcement dans la construction des bateaux et parfois dans les charpente en bois.

En français on distingue on distingue genoux de couple, en genoux de fond, en genoux de porques, genou de revers[40]^,[41]:

• genoux de couple — pièces de bois, qui, dans la composition d’un couple de vaisseau s’étirent et s’accolent en partie sur une branche de varangue et sur la première allonge placée au bout de cette varangue;
• genoux de fond — lient les premières allonges aux varangues, en s'empattant contre les unes et les autres, formant ensemble la rondeur des membres; et au-dessus desquels aboutit les secondes élonges. les genoux de fond, parce qu'ils appartiennent aux couples les plus larges ou à ceux qui correspondent au milieu de la longueur du vaisseau; les genoux de revers, parce qu'ils font partie des couples placés aux extrémités du bâtiment, et qu'ils présentent leur convexité à son intérieur;
• genoux de revers — font partie des couples placés aux extrémités du bâtiment, et présentent leur convexité à son intérieur;
• genoux de porques — unissent les allonges avec les varangues de porques, et forment ensemble les porques; de la même manière que les autres membres; porques qui ne sont que des couples placés en-dedans des premiers, ont aussi des genoux (appelés genoux de porques) dans le nombre de leurs pièces composantes.

« Courbe » est le terme générique de toutes pièces de bois de fortes dimensions à deux branches coupées en arc dont on se sert pour faire les cintres , etc. d'un navire[31]. On tire traditionnellement les courbes de la tête des arbres: la plus forte branche, et d'autre part le corps de l'arbre forment courbe et leur jonction s'appelle « collet »[31].

Les courbes servent le plus ordinairement à lier les baux avec les membres du navire; ils font ensemble une liaison solide, lorsqu'ils sont exactement joints aux baux et aux côtes du vaisseau, sur lesquelles on les cheville, de manière que l'angle de chaque courbe soit parfaitement emboîté dans l'angle formé par le bord et les baux[31]; les baux non seulement des ponts, mais aussi du faux-pont et des gaillards, des chambres et du tillac. Ils prennent le noms de « courbes des baux » ou « gousset de barrot[42] »; les noms peuvent être suivi du nom de la membrure à laquelle les courbes se raccordent « courbes de tillac », « courbes de chambre », « courbes de pont », « courbes de gaillard ». Suivant leur position, ces courbes sont aussi nommées « verticales », « horizontales », ou obliques[31].

En général, les courbes prennent le nom des pièces auxquelles elles se rattachent particulièrement. Ainsi on appelle[31]: courbe d'arcasse, courbe de bossoir, courbe de bittes, courbe de capucine, courbes d'écubiers ou guirlandes, courbes d'écusson ou de contre-lisse, courbe d'étambot, courbe de jottereaux. Les courbatons – diminutif de courbe, petites courbes – servent à lier les baux des gaillards et dunettes avec les membres; on emploie encore les courbatons à d'autres usages, on distingue: courbaton ou taquet de hune, courbaton de beaupré, courbaton de bittes..

• 
  Nicolas Ozanne. Construction des vaisseaux. Membre du vaisseau détachés les uns des autres.
  À la poupe:
  B – étambot; D – contre-étambot extérieur; F – courbe d'étambot; L – râblure de l'étambot; Q – estains;o – marsouins; 19 – gouvernail;
  A – La quille: u – contre quille;
  À la proue:
  C – étrave; E – contre-étrave; I – brion ou ringeot; M – râblure de l'étrave; R – guirlandes; S – guirlandes des ponts;
  27 – courbes capucines de l'éperon; 28 – allonges de revers; 29 – jottereaux; 30 – gorgère ou taille mer, etc.
• 
  Même auteur. Couple; en d — « courbes des baux » ou « goussets de barrot »

• (en) John Ramsbottom, « Dry Rot in Ships », Essex Naturalist, vol. 25,‎ 1937, p. 231 (lire en ligne, consulté le 15 mai 2019).
• Antoine Joseph de Fréminville, Traité pratique de construction navale, Paris, Athus Bertrand, 1864 (lire en ligne).
• (en) Horst Nowacki (édt.) et Wolfgang Lefèvre (édt.), Creating shapes in civil and naval architecture : a cross-disciplinary comparison, Leiden Boston, Brill, 2009, 398 p. (ISBN 978-90-04-17345-3, OCLC 929772404, lire en ligne).

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