Hippotese, Le cheval de Travail

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lundi 7 juillet 2025

Bibliographie, littérature et précisions sur les mesures d'efforts en Traction Animale

Suite à ma conférence sur les mesures d'efforts "Ton Cheval, Il Peut Tirer Combien ?" (voir les 2 précédents billets ici et ici, je vous propose quelques remarques et comme promis des références bibliographiques intéressantes (à télécharger sur le blog).


(Une image de manège juste pour illustrer...)

Définition du cheval-vapeur

Michel C. me fait la remarque suivante.
"L'estimation de la puissance d'un cheval par Watt ne s'est pas fait en mesurant des poids en kg et des vitesses en m/s. Il semblerait que Watt, (vérité historique ou légende) se soit basé sur l'activité d'un cheval travaillant toute la journée sur un manège desservant un moulin à malt dans une brasserie dont les caractéristiques étaient les suivantes: diamètre de 24 pieds de diamètre avec une force résistante équivalente à 180 livres à une vitesse de 144 tours par heure (2,4 tours/mn). L'application numérique fait 32 572 pieds-livres-forces par minute, arrondis à 33 000 pieds-livres-forces par minute, soit 550 pieds-livres-forces par seconde ou 745.47 Watts."

A noter que seul le Royaume Unis a un HP (Horse Power) qui vaut 745 Watts (745,706 w), les États-Unis sont plus nuancés, voir ci-dessous).
Dans les autres pays européens, un PS (PferdeStark) ou un cv (Cheval Vapeur) vaut 735 Watts (735,498 w).

Et chose encore plus drôle, l'nstitut national des normes et de la technologie (Agence du Département du Commerce des États-Unis, NIST) donne différentes valeurs pour le "horsepower" des États-Unis et du Royaume-Uni (UK) dont un hp-metric (sic). Je ne sais pas comment ils font pour choisir...

1 hp (550 ft lbf/s) = 745,699 9 W ;
1 hp (metric) = 735,498 75 W ;
1 hp (UK) = 745,70 W ;

Comme quoi, le cheval vapeur varie un peu, mais pour nous c'est sans grande importance...


(Une autre image de manège juste pour illustrer...)

Michel m'a aussi envoyé le pdf "Horsepower from a horse" dont il tire ses remarques, à télécharger ici. :

Je vous ai fait une petite traduction (approximative comme d'habitude) pour les non anglophones...

Horsepower from a horse (trad fr, Deny Fady)
Article : La Puissance d'un cheval

SIR - Des études récentes sur des animaux volants portant des charges (1) et sur des muscles squelettiques in vitro soumis à des mouvements cycliques (2) suggèrent que la puissance mécanique maximale supportable par kg de muscle est de 100 à 200 W.
Compte tenu de la taille de l'animal et de sa proportion de masse musculaire, il est donc possible de calculer une limite supérieure à sa puissance. Cela nous a amenés à nous interroger sur la puissance qu'un cheval peut réellement produire.
La masse corporelle des chevaux varie de moins de 100 kg pour les poneys à plus de 800 kg pour les gros animaux de trait. Selon Munro (3), le muscle squelettique d'un cheval représente environ 45 % de sa masse totale, mais nous estimons que seulement 30 % pourraient être utilisés pour un travail mécanique à un instant T. En supposant un taux de masse spécifique de 100 W kg-1 de muscle et une masse corporelle de 600 kg, un cheval pourrait, en théorie, produire 18 000 W, soit environ 24 CV, puisqu'un cheval-vapeur (CV) équivaut à 746 W ! Est-il possible qu'un cheval produise autant de CV ? Dans le pire des cas, ces hypothèses pourraient doubler le résultat, mais cela donne tout de même une estimation d'environ 12 CV. Cela soulève la question : la définition du CV était-elle basée sur un taux de travail plus faible, ou un cheval en bonne santé peut-il réellement produire plus de 10 CV ?
Quant à la première possibilité, c'est James Watt lui-même qui a défini la puissance en chevaux.
Selon Dickinson (4), au début des années 1780, Boulton et Watt fabriquaient des machines à vapeur rotatives qui remplaçaient les machines à chevaux. Naturellement, le paiement de la machine consistait en une prime annuelle basée sur le nombre de chevaux nécessaires pour effectuer la quantité de travail équivalente. Lors de discussions avec des mécaniciens, Watt apprit que, pendant une journée de travail, un cheval faisait en moyenne 2,5 tour/mn d'une roue de moulin de 7,3 mètres (24 ft) de diamètre.
Dickinson (4) (p. 145) indique que Watt supposait qu'un cheval exerçait un effort de traction de 82 kg (180 livres-force), ce qui donnait une puissance estimée à 10 000 kg (33 929 ft-lbf min-1) (puissance = force x distance/temps).
Dans le livre de Watt "Blotting and Calculation Book 1782 & 1783", ce nombre a été arrondi à 33 000 ft-lbf min-1, ce qui équivaut à la définition plus familière de la puissance en chevaux de 550 ft-lbf s-1. (Le Bureau of Standards des États-Unis (5) donne une interprétation différente du calcul de Watt qui dit qu'il a pris en compte les frottements du moteur).
Quel que soit le calcul, la mesure de la puissance de Watt est clairement basée sur une vitesse que les chevaux pourraient maintenir pendant une journée entière, et non sur une performance de pointe.
Quant à la deuxième possibilité, Collins et Caine (6) citent des données provenant d'un concours de traction de chevaux à la Foire d'État de l'Iowa de 1925, montrant que la puissance mécanique maximale d'un cheval est de 12 à 14,9 chevaux. Cet effort n'a duré que quelques secondes et constitue probablement une estimation réaliste de la performance de pointe.
Des vitesses maximales similaires, exprimées par kg de masse corporelle, ont été observées chez des athlètes humains (7).
Pourquoi la cadence de travail quotidienne est-elle tellement inférieure ?
Collins et Caine (6) suggèrent qu'un cheval de trait devrait tirer 10 % de son poids corporel à une vitesse de 4 à 5 km/h (10 heures de travail par jour) pour rester en bonne santé et vigueur. Des taux de travail comparables ont été suggérés par Youatt (8) en 1826. Il est intéressant de noter que ces deux taux de travail ne représentent qu'environ 1 CV. De plus, ils correspondent à un métabolisme quotidien d'environ 4 fois le métabolisme de base, un taux qui a été observé chez d'autres vertébrés pratiquant une activité soutenue (9, 10).
En résumé, il semble que les mécaniciens de moulins des années 1780 savaient comment maintenir leurs animaux en bonne forme, que Watt faisait ses estimations avec soin et qu'un cheval peut fournir bien plus d'un cheval-vapeur.

Auteurs :
R. 0. Stevenson, Département de biologie, Université du Massachusetts à Boston, Boston, Massachusetts 02125-3393, États-Unis
Richard J. Wassersug Département d'anatomie et de neurobiologie, Université Dalhousie, Halifax, Nouvelle-Écosse B3H 4H7, Canada

Notes :
1. Ellin gton. C. P.J. exp. Bi ol.160, 71- 91 (1991).
2 . Stevenson. R. D. & Josep hson. R. K.J. exp. Biol. 149, 61 - 78 (1990) .
3. Munro, H. N. (ed .) in Mammalian Protein Metab olism 133-- 182 (Academ ic , New York, 1969) .
4 Dickinson, H. W . James Watt (David & Charl es. Newton Abbot. 1967) .
5 . US Dept. of Commerce Cir. Bureau Stand. 34 (1912).
6 Collins, E. V. & Caine. A. B. IowaAgri. exp. Sta . Bull. 240.1 93--223 (1926).
7. Vandewa ll e, H .. Peres, G., Heller, J., Panel.J. & Monod, H. Eur. ) . appl. Physiol. 56 , 650--656 (1987) .
8 . Youatt, W. Th e Horse (Knight & Co, London, 1846) .
9 . Drent, R. H & Daan, S. Ardea 68 , 225- 252 (1 980) .
10 . Peterson, C.C.. Nagy, K. A. & Diamond, J. Proc. natn. Acad. Sci. US .A. 87, 23 24- 2328 (1990).


(Une troisième image de manège juste pour illustrer...)

Bibliographie complémentaire à télécharger, comme promis à la conférence :

Un article tiré de Causeries Scientifiques 1884 et annoté par mes soins, déjà diffusé sur Hippobulle et le blog, qui arrive aux mêmes conclusions que l'article ci-dessus mais se réfère aux attelages de la Compagnie Générale des Omnibus (CGO) : "__Puissance réelle des chevaux de trait__".

Un des livres cité par Stevenson : " __Testing draft horses__", de E. Collins et A. Caine, 1926.

A noter que j'avais fait plusieurs billets sur l'évolutions des chariots dynamométriques du professeur Collins (voir la 1ère partie ici, la deuxième là) et la troisième partie ici.

Le fameux livre, écrit par Edmond Lavalard, (administrateur à la Compagnie Générale des Omnibus, CGO) : __Le Cheval__ dans ses rapports avec l'économie rurale et les industries de transport, par , tome 2, Choix et Achat, Utilisation du Cheval, Situation actuelle de la Production chevaline, 1894. (24 Mo).


(Une image de manège juste pour illustrer...)

Et évidemment la fameuse étude de la FNC et l'IOSTA : "l'__Emploi Rationnel du Cheval de Trait__", parue en 1959 de E. Michaut et J. Cochet, que j'ai eu l'occasion de citer dans ma conférence et qui est une des études les plus récente en français sur ce sujet.

Voilà, c'est tout pour aujourd'hui...

mercredi 2 juillet 2025

Conférence : Mesure d'efforts. Ton cheval, il peut tirer combien ? Les diapos et les films d'exemple

Suite à vos demandes, je vous ai préparé une compilation des petits films qui ont servi d'exemple pour la Webconférence que j'ai fait pour le groupe Traction et Portage de l'IFCE.

Voir le billet précédent ici : "Webconference-Mesure-d-efforts-Ton-cheval-il-peut-tirer-combien-La vidéo et le pdf..."

Forcément vous ne les retrouvez pas sur le pdf (mais ils sont, par contre, intégrés dans la conférence filmée sur le site de l'IFCE : https://www.youtube.com/watch?v=Z_ffHUCanbo)

Et aussi pour permettre l'étude, le référencement et la recherche par images sur le blog, je vous ai fait un récapitulatif des diapos de cette conférence.

La compilation des petits films exemples :

Les images des diapos :

La conférence en pdf_

Webconference-Mesure-d-efforts-Ton-cheval-il-peut-tirer-combien.pdf

jeudi 19 juin 2025

Webconférence : Mesure d'efforts. Ton cheval, il peut tirer combien ? La vidéo et le pdf...

Cette première webconférence IFCE dédiée à la traction équine a été une opportunité pour mobiliser un auditoire intéressé par cette activité.

Plusieurs dizaines d'auditeurs ont répondu présents et je les remercie de leur écoute, de leur questions et de leurs retours très positifs

''La conférence est maintenant en ligne (28 mn avec les vidéos d'exemple) et pour ceux qui n'auraient pas pu la suivre, c'est possible en cliquant sur ce lien :"

Le lien vers l'IFCE

https://www.ifce.fr/ifce/connaissances/webconferences/autres-activites-equestres/mesure-defforts-ton-cheval-il-peut-tirer-combien/

En cas de problème de lien vous pouvez aussi la retrouver directement sur Youtube ci-dessous

La vidéo sur Youtube

Le PDF de la conférence

Et conformément à notre politique de diffusion en licence libre de nos travaux, pour ceux qui veulent lire les diapos à leur rythme, voici le PDF de la conférence ci-dessous :

Mesure-defforts-ton-cheval-il-peut-tirer-combien.pdf

Le Résumé de présentation :

Depuis 40 ans, l’association Hippotese soutient les utilisateurs d’équidés de travail avec l’objectif d’améliorer les conditions d’utilisation et la bien-traitance de nos partenaires à quatre pattes.


Démo de mesure de puissance au DataPalo et DataWatt, lors de l'AG 2025 du Réseau Traction Animale Auvergne-Rhône-Alpes, photo Kéty pour Hippotese

La mesure des efforts mis en œuvre occupe une grande partie de nos recherches.

Nous avons, pour cela, conçu des systèmes dynamométriques spécifiques comme le Datafficheur, le DataPalo et le DataWatt.

Nous expérimentons aussi des méthodes simples d’évaluation, en conditions réelles, afin d’établir des valeurs seuil pour les efforts standards, importants et intenses et les temps de récupération.

Tous nos résultats de recherche sont partagés en licence libre dans une philosophie d’éducation populaire.

Auteur :

Deny Fady.
Enseignant-chercheur en technologie,
Membre fondateur de l’association Hippotese en 1986 et actuel président ,
Inventeur du DATAFFICHEUR, du DATAPALO et du DATAWATT.


Démonstration de mesures avec le DataPalo et le DataWatt au forum Equigrimpe en avril 2025 (photo Lucie pour Hippotese)

mercredi 18 septembre 2024

Présentation vidéo : "Mesure d'efforts et récupération chez les équides de travail" (JSIE 2024)

Voici les diapos de ma présentation : "Mesure d'efforts et récupération chez les équidés de travail".

Elle a été présentée en avant-première aux JSIE (JOURNÉES SCIENCES ET INNOVATIONS EQUINES) de l'IFCE les 30 et 31 mai 2024 à l'École Nationale d'Équitation de Saumur.

Vous pouvez télécharger cette présentation en pdf, la visualiser en vidéo et ou lire l'article résumé (voir les liens en fin de billet)...


Les 18 diapos de la présentation...



Pour télécharger...

Lien vers la présentation 2024 "Mesure d'efforts et récupération chez les équidés de travail" en pdf ou sur le blog ici...



Lien vers la vidéo de la présentation (sur Youtube) : https://www.youtube.com/watch?v=I-A0-Vz4U_o



Lien vers l'article d'accompagnement (pdf) : https://mediatheque.ifce.fr/doc_num.php?explnum_id=27744ou sur le blog ici...

samedi 16 mars 2024

Mesure d'efforts et temps de récupération en buttage de poireaux au cheval (La Kassine améliorée aux potagers de Gaia) Partie 3

Suite des précédents billets (ici et ) sur la recherche d'une méthode non invasive de mesure d'efforts et temps de récupération chez un équidé en situation réelle de travail.

Voici un petit récapitulatif des données observées/calculées à partir de notre observation non-invasive...

Longueur de ligne moyenne : 78 m
Vitesse de travail moyenne: 0,942 m/s (3,39 km/h)
Temps de travail total (pour cette intervention) : 57 mn et 10 s
Réparti ainsi :
Effort inférieur à 6 kgf (0 - 6 kgf), pendant 35 mn, 62 % du temps total
Effort de 6 à 44 kgf, pendant 8 mn, 14 % du temps total
Effort supérieur à 45 kgf, pendant 14 mn, soit 24 % du temps total
Nota 01 : Une donnée toutes les 0,1865 s, 11368 données inférieur à 6 kgf, soit 2120 s ou 35 mn/57 mn (62%), 2654 données entre 6 et 44 kgf, soit 495 s ou, 8 mn/57 mn (14%), 4368 données supérieur à 45 kgf, soit 815 s ou 14 mn/57 mn (24%).

Plage d'effort quand l'outil travaille : de 45 kgf à 150 kgf
Effort moyen quand l'outil travaille : 97 kgf soit 97 x 9,81 = 951,57 N (1 kgf = 9,81 Newton)
70 % des valeurs présentes sont comprises entre 78 kgf à 116 kgf (Moins un écart-type, plus un écart-type).

Angle de traction par rapport au déplacement du cheval : 12,9 °, soit un cos(12,9) = 0.9747
Nota 02 : On peut remarquer aussi que l'angle de traction est faible (12,9°) par rapport à l'angle théorique (15°), sur la photo de profil en traction, l'angle d'inclinaison du collier sur l'épaule, semble un peu trop vertical. Épaule très verticale sur ce cheval ? collier trop serré en haut ? position des crochets trop basse? ... A vérifier...

Puissance moyenne nécessaire pour que l'outil travaille :
La Puissance (en watt) = Force (en Newton) x cos α x Vitesse (en mètre/seconde)
P = 951,57 x 0.975 x 0,942 = 874 W

Pour rappel, voici une diapo sur l'Énergie.

L'énergie totale fournie par le cheval pendant le temps ou l'outil travaille effectivement est égale à E = P x t

Soit E = 874 w x 815 s = 712310 Joules (712 kJ),
comme 1Wh = 3600 J
on a E = 712310/3600 = 198 Wh (Watt-heure, Wh, unité d'énergie souvent utilisée en électricité, plus parlante).

Que l'on pourrait exprimer autrement, pendant sa séance, le cheval à travaillé effectivement 815 s (soit 815/3600 = 0,226 h) à une puissance de 983,5 W.
Il a donc fourni 874 x 0,226 = 198 Wh (pendant que l'outil est en terre).

Nota 03 : On ne considère ici que l'énergie nécessaire à la traction de l'outil, sans prendre en compte l'énergie que le cheval dépense pour se mouvoir lui-même.

Que peut-on conclure à partir des données recueillies :

Quand l'outil travaille, l'effort moyen peut être qualifié d'important (97 kgf), ce qui se confirme dans la valeur de la puissance nécessaire (874 W) qui est supérieure à un cheval vapeur (735,5 W). Par contre, le temps de travail effectif de l'outil pendant la séance reste faible (24 % du temps total) soit une durée totale de 14 mn.

L'énergie fournie par le cheval pour le travail effectif est de 712 kJ ou 198 Wh.
Pour l'instant, nous n'avons pas beaucoup de données de comparaison.

On remarque simplement que la mesure de la durée et la répartition des temps de travail avec des efforts effectifs/légers/faibles sont des données qu'il faut absolument prendre en compte dans une observation globale de l'énergie demandée au cheval dans sa séance/journée/semaine de travail.

La mesure de la durée des efforts :

En effet, on ne peut pas se contenter de mesurer seulement les valeurs des efforts effectifs, on doit aussi prendre en compte leur durée.
Avec un effort moyen et une vitesse de travail identique en labour par exemple, mais des temps en effort effectif beaucoup plus longs, nous n'aurions pas du tout les même impacts sur la fatigue. L'énergie demandée étant beaucoup plus forte.

La répartition des temps de travail :

De plus, si l'on veut aussi prendre en compte la récupération après l'effort et la santé sur le long terme de l'animal, on doit aussi étudier la répartition des plages d'efforts importants/légers/faibles pendant une séance.
Cette prise en compte peut être globale si la séquence est courte comme ici et doit être plus précise si l'effort est intense (débardage par exemple) ou continu (labour) par exemple, et/ou si ces efforts se reproduisent plusieurs fois sur une période plus longue (journée/semaine...).


Le matériel minimum nécessaire pour mettre en œuvre la méthode d'observation non-invasive : un appareil photo et un DataPalo.

Que peut-on conclure à propos de la méthode d'observation proposée.

On peut tout d'abord rappeler pour mémoire les principes de la méthode :

1) Dans une situation réelle de travail, mesure continue des efforts (nuls, faibles ou forts) pendant tout la durée de la séance (1 heure, 1/2 journée, 1 journée, un chantier...).
2) Filmage continu de la séquence ou au moins de l'ensemble des différentes phases (harnachement, mise en place, réglage de l'outil, travail sur plusieurs lignes, arrêts, demi-tour, pauses, retour, désharnachement...)
3) prise de Photos/film latérales au travail (pour l'angle de traction).
4) Mesure longueur parcelle/ligne/traîne... Mesure nombre de lignes/surface... Mesure longueur parcourue et vitesse de travail...(on pourra utilement utiliser une photo aérienne de la parcelle et/ou une trace GPS avec un smartphone embarqué sur le cheval et/ou un odomètre/tachymètre).

En option :
5) Si cela est souhaité, retour oral chaque seconde des valeurs moyennes au meneur pour information.
6) Mesure fréquence cardiaque (du cheval et du meneur).
7) Mesure hauteur garrot et tour de poitrail pour vérification des formules de calcul de la capacité d'effort potentiel théorique (nous aurons l'occasion de discuter des ces formules une autre fois)
8) S'informer du poids du cheval, s'il est connu. Voir peser le cheval si c'est possible.

En conclusion :

La méthode d'observation proposée, la moins invasive possible, permet quand même de relever un certains nombres de données chiffrées tout en n'interférant que modérément avec le travail du couple cheval/meneur.

Elle peut donc être plus facilement mise en place, mieux acceptée par les intervenants, voir se dérouler sur un temps long (typiquement sur une semaine, la durée d'un chantier, voir même une saison) pour permettre des observations sur l'énergie demandée, la fatigue et la récupération sur le temps long.

Le recueil de nombreuses données dans des situations de travail différentes, par cette méthode d'observation simplifiée, permettra à terme de tirer des enseignements sur l'énergie que l'on peut attendre d'un cheval de travail sur un temps long, en respectant son intégrité et sa santé. Ces données pourront servir de base de réflexion pour les notions de bien-traitance.