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L'animation ci-dessous rassemble les parties techniques de l'instrument et illustre la manière dont elles sont mises en relation. Ce n'est qu'un dessin de principe qui ne saurait représenter une totale cohérence des liaisons mécanique...

Pour une analyse détaillée, télécharger l'animation au format AVI.

Le principe : une soufflerie produit de l'air qui est dirigé vers les tuyaux devant chanter via des relais pneumatiques commandés par les trous du carton. Chaque ligne du carton est affectée à un tuyau. Lorsqu'un trou est présent sur cette ligne, le tuyau correspondant chante pendant toute la durée du trou. C'est aussi simple que cela!....

 

Il est possible de distinguer 4 parties essentielles : la soufflerie, la boîte à soupapes et sa tête de lecture, les tuyaux, et le sommier 

 

La soufflerie: par l'intermédiaire d'un vilebrequin et d'une bielle, la manivelle actionne le battant d'un soufflet à double effet, qui remplit la réserve d'air qui le surmonte. Au-dessus de cette réserve, le couple ressort/soupape de décharge y maintient une pression à peu près constante. Afin de garantir un débit d'air continu, la plupart des instruments comporte 2 soufflets fonctionnant en décalage de phase (P/2) sur le même vilebrequin.

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Boîte à soupape et tête de lecture

Le carton défile devant une tête de lecture (appelée flûte de pan) comportant autant de trous que l'orgue peut produire de note. Chacun de ces trous est en relation avec la chambre d'une soupape. Lorsqu'un trou est bouché par le carton, et grâce au capillaire mettant en communication la chambre (dessus) et la boîte à vent (dessous), la pression est identique de part et d'autre de la soupape. Celle-ci est alors maintenue plaquée contre son siège, du fait de la différence de pression entre le côté chambre et le côté sommier.

Lorsqu'une perforation du carton découvre un trou de la flûte de pan, la chambre de la soupape est mise en communication avec l'extérieur, y créant une dépression favorable au côté de la boîte à vent. La soupape se soulève, et l'air s'en va faire chanter le tuyau via le conduit dans le sommier. Le débit de l'air passant par le trou capillaire étant insuffisant en regard de la "fuite" par le trou du carton, la différence de pression subsiste, et la soupape reste ouverte tant que dure le trou.

Dès que le trou se bouche à nouveau, l'équilibre de pression se rétablit rapidement de part et d'autre de la soupape. Le côté chambre redevient prédominant en regard de la pression qui est en train de descendre dans le sommier. La soupape se referme et l'on revient au cas précédent.

Le rôle du ressort: La soupape peut parfaitement fonctionner sans lui, mais sa présence contribue à accélérer le processus de fermeture.

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Commentaire: Cette partie est assez délicate à réaliser, et de son efficacité dépend grandement la "vivacité" de l'orgue. Ici, rien n'est le fait du hasard : ni les matériaux, ni la manière dont ils sont mis en oeuvre, pas plus que les différentes cotes.

Ce système de lecture est dit "pneumatique" car il fait intervenir de l'air dans son fonctionnement. Il existe plusieurs manières de le réaliser, des plus simples aux plus compliquées. Tout est modifiable: réglages ou non, ressort ou pas ressort, certains dispositifs font même intervenir de l'air en dépression dans la partie commande, ou encore des soupapes intermédiaires...

 

Les tuyaux (ou flûtes): C'est l'organe qui produit les sons. L'air arrive par la base où un mince passage forme un jet laminaire qui traverse la bouche en direction de la lèvre supérieure. La colonne d'air surmontant la bouche est alors mise en vibrations, et la hauteur du son généré (sa fréquence) est fonction de la longueur du tuyau. Plus le tuyau est long, plus la note est basse. Si le tuyau est bouché (on l'appelle un bourdon), la fréquence produite est précisément la moitié de ce qu'elle serait si le tuyau était ouvert. Pour un musicien, il sonne* donc une octave plus bas.

* Dans le jargon des facteurs d'orgue, on dit plutôt d'un tuyau qu'il chante, ou qu'il parle. Cela traduit assez bien la relation personnelle entre le facteur et l'instrument qu'il façonne à son oreille. De la même manière, on ne parle pas de l'air qui fait chanter les tuyaux, mais du vent...

La réalisation de ces tuyaux est également très délicate puisque l'on touche à la finalité même de la machine: produire de la musique et non... du bruit!

 

Le sommier: Traditionnellement dans un orgue, il supporte les tuyaux et comporte les canalisations leur apportant le vent. Dans cette réalisation, on lui confie également le rôle du support de la soufflerie et des soupapes, ainsi que celui de distribuer l'air entre les différents organes. 

 

Lecture mécanique

Il existe bien sûr d'autres manières de contrôler la distribution de l'air vers les tuyaux. Par opposition au système pneumatique décrit ici, on trouve également un système dit "mécanique" dans lequel de petits ergots métalliques lisent les trous du carton et commandent les soupapes via une tringlerie plus ou moins ingénieuse et parfois très compliquée! Pour des raisons de simplicité de réalisation, ce premier instrument sera de type pneumatique.

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Voir également le site de Philippe qui comporte une excellente explication pour un système de soupapes un peu différent dans sa réalisation.

Alors... on le construit?