Vis d'Archimède

La vis d'Archimède^[1], aussi appelée escargot, pompe à vis, ou encore vis sans fin, est un dispositif qu'Archimède aurait mis au point lors d'un voyage en Égypte, permettant aux habitants du bord du Nil d'arroser leurs terrains. Certains auteurs ont suggéré qu'il était déjà en usage en Assyrie 350 ans plus tôt, notamment pour alimenter en eau les jardins suspendus de Babylone^[2]. Léonard de Vinci s'en est inspiré pour sa vis aérienne.

Bien que proche des vis de fixation par le nom et l'apparence, son mode de fonctionnement la classe dans la famille des hélices. Il faut distinguer la vis d'Archimède d'origine, qui est un système de pompage de liquide, et les systèmes ayant un rotor qui permettent de transférer des solides ou d'impulser un mouvement à un liquide. Le premier type de vis d'Archimède est une machine élévatoire fonctionnant à pression atmosphérique. On la trouve généralement en entrée de station d’épuration ou dans des postes de drainage de terres agricoles (par exemple dans le nord de la France dans les wateringues). C'est la forme spécifique du rotor qui fait que le liquide remonte le long de la vis. Physiquement les paramètres majeurs d'influence sont le diamètre extérieur, le pas des spires, le nombre de spires, l'angle d'inclinaison et la vitesse de rotation. À débit équivalent, la section de passage d'une vis d'Archimède est supérieure à celle des pompes centrifuges. C'est pour cela qu'on la trouve généralement dans les réseaux d'assainissement.

Certains véhicules spécifiques (sur neige et sur sable, entre autres) sont équipés d'un système de propulsion utilisant ce type de vis. Les vis y sont généralement installées en paire, l'une tournant en sens inverse de l'autre.

Elle est encore utilisée dans de nombreuses applications un peu partout dans le monde, pour déplacer (généralement en les hissant) des liquides (pompage d'eau souterraine) ou de matières en poudre ou en grains (silos), entre autres dans les stations d'épuration et dans la mer.

Les mécaniciens grecs nous indiquent^{[réf. souhaitée]} l'utilisation d'un module pour définir les différentes dimensions de la vis. Le module étant défini comme la longueur de la vis, le diamètre de la vis représente 1/16^e de module, le pas de l'hélice 1/8^e, le diamètre du cylindre enveloppe est égal au pas de l’hélice. L’inclinaison de l’ensemble doit être de 3 hauteurs pour 4 de base ce qui représente le triangle pythagoricien.

En 1939, l'ingénieur français René Moineau dépose un brevet dit de capsulisme^[3] fondé sur ce principe, et connu encore aujourd'hui sous le nom de Pompe Moineau.

À la même époque, un système similaire a été développé en Allemagne.^{[réf. souhaitée]}

Ce principe est celui qui est aussi utilisé dans les pompes à vide et/ou certains types de compresseurs industriels.

C'est depuis 1997 que l’inversion du mode de fonctionnement de la vis a été employée pour produire de l’énergie : la vis est entrainée par le passage d'un courant d'eau. Il s'agit de la turbine à vis hydrodynamique^[4].

Celles-ci sont installées le long des rivières au niveau d'un barrage ; la déclivité permet de faire tourner la vis d'Archimède en sens inversé du mode pompage. La puissance électrique générée dépend du débit et de la hauteur de chute^[5] Ce type de turbine est adapté aux basses chutes à débits variables, et son rendement peut atteindre 80 %^[6],[7]

Mi 2026, une étude prépubliée sur bioRxiv par des chercheurs de l’Université de l'Illinois conclut de simulations haute résolution qu’une molécule d’ADN peut fonctionner comme une vis d’Archimède. Théoriquement, si ces calculs sont confirmés, en insérant une double hélice d'ADN dans un nanotube de carbone et en appliquant une force mécanique, les chercheurs observent un transport directionnel d’eau et d’ions à travers le tube, à la manière du pompage élévateur d’eau par une vis d’Archimède, mais ici contre un gradient de concentration, plutôt que contre la gravité. Cette transposition d’un mécanisme macroscopique vers le nanomonde est rendue difficile par l’absence d’inertie et de gravité à petite échelle, où les « nanopompes biologiques » reposent habituellement sur des réactions chimiques et des gradients électrostatiques^[8].

Une telle pompe moléculaire pourrait trouver place dans des technologies miniaturisées de type lab‑on‑a‑chip, mais d'autres défis techniques subsistent, notamment la stabilisation d’une double hélice dans un nanotube de carbone^[8].