Ballistique et autres réjouissances...

A la demande de plusieurs membres du forum, comme Keffer ou Motpulk

Comme tu as l'air d'en connaître un rayon sur l'artillerie et que je trouve ça passionnant (je ne suis d'ailleurs pas le seul je pense), si jamais tu as le temps de nous faire un petit post sur ces différents types de munitions, différence canon/obusier, pointages, etc, ce n'est pas de refus...
Car tout ça n'est pas vraiment clair pour moi.

Je vais faire un petit topo sur la ballistique et les différents types de munitions et armements.

L'étude de la ballistique est habituellement divisée en trois: interne, externe et terminale. La ballistique interne est ce qui se produit entre la cartouche mise à feu et le projectile quittant le tube. La ballistique externe concerne le vol du projectile alors que la ballistique terminale décrit ce qui se produit au moment de l'impact du projectile sur la cible.

LA BALLISTIQUE INTERNE:

Dés que l'amorce met à feu la charge propulsive, il y a production de gaz qui s'accumulent rapidement sous des pressions considérables. C'est ce gaz sous pression qui va pousser le projectile hors du tube. Les caractéristiques des poudres propulsives sont telles que la pression maximale est atteinte presque instantanément. Au fur et à mesure que le projectile progresse dans le tube, le gaz à plus d'espace et la pression décroit. Cette pression est cependant encore considérable au moment où le projectile quitte la bouche, entraînant une expansion rapide du gaz propulseur dans l'air qui entraîne le bruit caractéristique d'une arme à feu. Cette expansion finale, couplée à la fin du frottement du projectile contre le tube donne la poussée finale au projectile qui atteint sa vitesse maximale à la sortie du canon.

Les armes équipées de récupérateurs emprisonnent une partie des gaz propulseurs empéchant que ceux-ci se dispersent violemment à la sortie du tube. Habituellement ces récupérateurs offrent un espace supplémentaire aux gaz en expansion et permettent de libérer ces derniers plus lentement. Cela explique que les tubes récupérateurs soient encombrants.

Les différentes armes fonctionnent à des pressions de gaz différentes; celle-ci est plus basse dans des pistolets ou des fusils de chasse que dans des fusils ou des armes automatiques. Quelques munitions de 9 mm destinées à des pistolets-mitrailleurs sont chargées à des pressions plus élévées que la normale ce qui peut rendre leur emploi dangereux dans un pistolet de même calibre. Dans les cartouches de fusils et les munitions d'artillerie, la charge propulsive est la plus importante possible, en tenant compte de la résistance du tube, afin d'avoir des pressions élevées.

ENERGIE A LA BOUCHE:

L'énergie à la bouche est exprimée en Joules ou en Livres/Pieds selon les formules suivantes:

Joules: multiplier la masse du projectile en grammes par le carré de la vitesse intiale du projectile en m/s, puis diviser le résultat par 2000.

Livres/pieds: multiplier la masse du projectile en livres par le carré de la vitesse intiale du projectile en pieds/seconde (fps), puis divise le résultat par 64.

Pour convertir des Livres/pieds en Joules, multiplier par 1,348
Pour convertir des Joules en Pieds/livres, multiplier par 0,742

15,432 grains = 1 gramme, 2,205 livres = 1 kilogramme et 3,281 Pieds = 1 métre.

Il faut noter que dans le calcul de l'énergie du projectile en sortie de canon, la vitesse initiale est plus importante que la masse du projectile. Doubler la vitesse initiale d'un projectile quadruple son énergie alors qu'un doublement de la masse du projectile ne fait que doubler son énergie.

Pour un calibre donné, il y a une limite pratique à la quantité de propulseur qui peut être employée. La loi des rendements décroissants s'applique et augmenter la taille de l'étui pour qu'il contienne plus de poudre propulsive ne permet pas d'obtenir des rendements proportionnels. Les gaz en excédents ne peuvent être utilisés avec efficacité, l'on parle alors d'"alésage d'excédent". Ces cartouches trés chargées en poudre propulsive ont des caractéristiques de mise à feu désagréables avec un flash et un souffle importants à la bouche. Les tubes doivent être plus longs afin que la poudre propulsive ait le temps de bruler et produire une vitesse initiale élevée.

La masse du projectile a également une influence. Un projectile d'une masse "moyenne" produira l'énergie la plus élevée. Avec un projectile plus léger, la poudre propulsive doit bruler rapidement afin d'atteindre une vitesse intiale plus importante. Pour un projectile lourd, la poudre propulsive doit bruler plus lentement afin de réduire la crête de pression.

Quelle est la vitesse initiale maximale que peut atteindre un projectile? Celle-ci est limitée par le taux d'expansion du gaz propulseur. Dans un fusil, la limite pratique est d'environ 1.200 m/s, atteint dans des fusils de petits calibres modernes (ou dans les fusils antichars de la Seconde Guerre mondiale) qui ont besoin seulement de balles légéres. C'est également la vitesse initiale maximale pour les piéces d'artillerie tirant des obus conventionnels. Les vitesses les plus élevées sont atteintes avec les munitions sous-calibrées type APFSDS, trés léger par rapport au calibre, qui peuvent atteindre 1.800 m/s proche de la limite théorique pour une arme à feu employant une poudre propulsive.

La longueur du tube est également un facteur important dans la vitesse initiale du projectile. La longueur du tube est exprimée en "Calibre", l'on divise la longueur du tube par le calibre de l'arme. Ainsi, un Bofors moderne a un tube de 70 calibre de long (70x40 mm), exprimé sous la forme L/70, alors qu'un Bofors de la Seconde Guerre mondiale avait une longueur de 56 calibres, L/56.

Je vais passer, volontairement, sur le Recul et l'influence que ce dernier peut avoir sur la conception d'une arme en me limitant à ces quelques remarques: Le recul dépend de l'élan du projectile (qui peut être calculé trés simplement en multipliant sa masse par sa vitesse initiale) et du gaz s'échappant (qui dépend des caractéristiques de la poudre propulsive et de la longueur du tube). L'utilisation d'un frein de bouche permet de réduire le recul d'environ 30% en détournant les gaz vers les côtés ou vers l'arriére. Un frein de bouche va, par contre, augmenter le souffle et le bruit perçu par le tireur et provoquer un nuage de poussiére permettant de déterminer la position de la piéce. Par contre, l'affût de l'arme peut être plus léger car ayant à absorber un recul moins important.

BALLISTIQUE EXTERNE:

La ballistique externe d'un projectile est liée à sa vitesse initiale et à son coefficient ballistique. Ce dernier va permettre de calculer à quel taux la vitesse du projectile décroît tandis que la vitesse initiale donne la base de départ à cette vitesse décroissante. Ces deux éléments couplés à la pesanteur donnent la trajectoire du projectile. Dans un fusil ou un canon, un temps de vol réduit est souhaitable car il maximise la probabilité de coup au but. Il s'agit d'un tir tendu. Ce dernier a également pour conséquence que le projectile touche sa cible avec une vitesse, et donc une énergie, élevée. Une arme à tir plongeant, tirant sous un pointage en site supérieur à 45° permet par contre de toucher des cibles abritées par des retranchements ou des élévations de terrain.

Les deux éléments qui déterminent le coefficient ballistique sont la densité sectionelle (écart-type) et le facteur de forme. L'écart-type est le rapport au calibre de la masse du projectile.

Pour les mesures métriques, multiplier la masse du projectile en grammes par 1,422 puis diviser le résultat par le carré du calibre de l'arme. Ainsi pour une balle de 12,7 mm pesant 40 grammes: (40x1,422)/(12,7x12,7) = un écart-type de 0,353.
Pour les mesures impériales, diviser la masse du projectile en livres par le carré du calibre en pouces. (si la masse de la balle est exprimé en grains, diviser par 7.000).

Plus le chiffre de l'écart-type est important, plus la conservation de vitesse sera importante.

Le facteur de forme est plus compliqué à calculer et mesure l'efficacité aérodynamique de la forme du projectile. Le facteur de forme est différent aux vitesses subsoniques et supersoniques. Ceci explique que les projectiles tirés d'un obusier ne puissent être utilisés à partir d'un canon de même calibre sans baisse de performances.

BALLISTIQUE TERMINALE:

Deux effets sont à distinguer suivant la nature de la cible (cible molle ou cible dure). Je ne vais pas trop m'étendre sur le sujet si ce n'est pour rappeler que, la chair étant 400 fois plus dense que l'air, il y a déstabilisation du projectile qui va poursuivre sa course dans le corps et que l'énergie résiduelle du projectile va déterminer les effets observés sur la cible.

Je vais grignotter un morceau et je reviens pour la suite qui, je l'espére, sera un peu moins indigeste....

Source:
- http://www.quarry.nildram.co.uk/ballistics.htm et moi même...
Voir aussi là:
- http://www.lemairesoft.happyhost.org/armes/edito/11144.html

Vraiment intéressant, j'ai appris plein de choses. Merci!

Obusiers ou Canons?

Canons et obusiers sont tous deux des piéces d'artillerie. Il y a cependant entre eux des diférences essentielles de conception et de mise en oeuvre tactique.

Durant des siécles, le canon a été la piéce d'artillerie la plus commune. La caractéristique du canon est son angle d'élévation réduit quand il tire. Son projectile vole suivant une ligne proche de l'horizontale. Depuis plus d'un siécle, la charge de poudre et le projectile ont été réunis dans une même cartouche, introduite en une seule fois dans la culasse de la pièce, ce qui simplifie le chargement. Dans le cas des grosses pièces de siége ou de marine, l'obus reste séparé de la gargousse (explosif) en raison du poids considérable de ces deux éléments. La nature de son tir fait du canon une arme idéale pour attaquer des cibles visibles. Il dispose en général de longs tubes, ce qui ajoute à la précision de la trajectoire. Les obusiers, en revanche, ont généralement des tubes courts. Leurs ancêtres sont les mortiers. On a recours à eux essentiellement pour tirer très haut, afin que l'obus tombe presque à la verticale sur l'objectif à détruire, c'est à dire suivant un angle de tir élevé, supérieur à 45°. Dans l'obusier, la charge reste séparée de l'obus. Contenue dans une enveloppe de toile, elle est plus ou moins importante et selon elle varient tant la vitesse initiale du projectile que sa portée. La courbure de la trajectoire permet à l'artilleur de viser des objectifs cachés à sa vue, par exemple derriére une colline. Le poids de l'obus, l'angle de tir et l'importance de la charge sont les trois facteurs qui entrent en jeu dans le calcul du tir, en fonction de la cible et du résultat recherché.


Le mortier (M) tire à des angles supérieurs à 60°, le canon (C) tire presque à l'horizontale, tandis que l'obusier (H) à une trajectoire de projectile intermédiaire.

Comme le canon a une portée plus grande que l'obusier, il peut être placé à une certaine distance de la ligne de front. En revanche, l'obusier doit être placé le plus en avant possible afin de l'utiliser jusqu'à sa portée maximale.

Afin de profiter de toutes leurs possibilités, les grandes formations utilisaient les deux types d'artillerie (canons de 75 mm et canons de 155 mm Court, par exemple, pour l'artillerie divisionnaire française). Au Royaume-Uni - jusqu'à la fin de la Première Guerre mondiale -, les régiments (groupes) comportaient deux batteries d'artillerie de campagne et une d'obusiers. Mais depuis cette époque s'est affirmée une tendance qui consiste à réunir les attributs et les fonctions des deux genres dans une même pièce de conception nouvelle. L'Ordnance, Q.F., 25-pounder britannique fut l'un des tout premiers produits de ce compromis, remplaçant à la fois les canons Ordnance, Q.F., 18-pounder et les obusiers Ordnance, Q.F., 4,5-inch. L'astuce consistait essentiellement à remplacer l'affût par un modèle bifléche s'ouvrant en ciseaux et permettant par conséquent d'élever le tube en baissant la culasse. Ce nouveau canon pouvait, à volonté, utiliser des cartouches ou des obus accompagnés de gargousses de poids variable selon la fonction désirée.



Aujourd'hui, la division entre canons et obusiers est difficile à observer. Tous les modèles récents sont capables de tirer sous des angles importants tout en disposant de longs tubes.

Au cours de la Seconde Guerre mondiale, la différence entre canons et obusiers était encore marquée. Les américains et les allemands optérent en faveur de l'obusier pour leurs batteries de campagne, pensant que sa flexibilité l'avantageait par rapport au canon.

Les canons antichars:

La lutte antichar requiert un matériel d'artillerie à tir tendu, donc un canon, en raison du caractére fugace de la cible qui nécessite un temps de vol réduit pour le projectile. Le tube de l'arme doit être long pour augmenter tant la vitesse initiale, donc l'énergie du projectile, que la précision de l'arme. Tous les canons de campagne peuvent être théoriquement utilisés pour la lutte antichar (comme le 75 français en 1940). L'augmentation de l'épaiseur des blindages demanda vite de trouver des solutions à cette lutte entre l'obus et la cuirasse. L'apparition des charges creuses permit de conserver dans leur rôle antichar des armes à vitesse initiale relativement réduite. L'autre solution consistait à augmenter la vitesse initiale du projectile, afin d'accroître son énergie à l'impact, en utilisant des tubes trés longs et/ou des projectiles sous-calibrés.

Cela nous méne à parler des munitions, ce que je ferai dans mon prochain article.

Keffer a écrit:Vraiment intéressant, j'ai appris plein de choses. Merci!

Pareil, merci beaucoup. J'attends la suite avec impatience.

PS: Par contre, je ne te remercie pas d'avoir écorché mon pseudo

Cordialement.

motpulk a écrit:

PS: Par contre, je ne te remercie pas d'avoir écorché mon pseudo

Je suis tout à fait d'accord mon cher tolkmup. Je trouve que tacinala exagère.

Encore merci à lui!

motpulk a écrit:
PS: Par contre, je ne te remercie pas d'avoir écorché mon pseudo

Cordialement.

J'ai rectifié, desolé...

Bon les munitions maintenant

Les munitions d'artillerie peuvent se classer en deux grandes catégories:
- les munitions brisantes, destinées à agir par effet de souffle et dispersion d'éclats lors de leur explosion;
- les munitions perforantes, destinées à percer des blindages par effet mécanique ou chimique (cas des projectiles à charge creuse).
L'on peut y rajouter les munitions éclairantes, fumigénes, chimiques et nucléaires... Toutes ces munitions font l'objet d'une codification permettant d'identifier leur destination (HE = High Explosive ou explosif, AP = Armour Piercing ou perforant, etc.)

A- Les munitions antichars:

Les munitions antichars agissant par effet mécanique (énergie délivrée au moment de l'impact sur la surface à percer) sont de plusieurs types:
AP = Perforant. Il s'agit de la forme la plus simple des projectiles antichars, consistant en un obus plein (ou boulet dans la terminologie française) ou disposant d'une trés faible charge d'explosif;
APC = Armour Piercing Capped, Perforant à ogive où l'ogive est une partie en métal moins dur que le reste du projectile afin d'absorber le choc initial;
APCBC = APC Ballistic Cap, Perforant à ogive et coiffe ballistique, le même que précédemment avec une coiffe ballistique afin d'améliorer son aérodynamique;
APHE = Perforant explosif, il s'agissait du projectile perforant le plus utilisé à la fin de la Seconde Guerre mondiale sur les calibres de 75 mm et plus;
HVAP = High Velocity Armour Piercing (ou APCR = Armour Piercing Composite Rigid), Perforant à grande vitesse initiale, qui consiste en un obus perforant plus léger que d'ordinaire consistant en un coeur constitué d'un matériau dense avec le reste de l'obus constitué de matériaux légers (comme l'aluminium). Le Panzergranate 40 de la Seconde Guerre mondiale est un exemple de ce type de munitions;
APCNR = Armour Piercing Composite Non-Rigid, similaire au précédent mais se déformant dans le tube comme dans les canons à âmes coniques allemands ou les canons de 2-pdr équipés de l'adaptateur "Littlejohn".
APDS = Armour Piercing Discarding Sabot, Perforant à sabot détachable, ce type d'obus perforant a été mis au point par la France avec les obus Brandt de 75/57 ou de 37/25 consistant en un projectile sous-calibré. Des obus de ce type ont été distribués pour les canons britanniques de 6-pdr et de 17-pdr à partir de mars 1944;
APFSDS = Armour Piercing Fin Stabilized Discarding Sabot, Perforant à sabot détachable stabilisé par ailette (également appelé obus-fléche) où le projectile sous-calibré à un rapport diamétre: longueur suérieur à 1:10. Ce type de projectile est celui que l'on retrouve sur les chars modernes avec un pénétrateur en tungsténe ou en uranium appauvri. La grande vitesse initiale de ces projectiles les rend dangereux à des distances beaucoup plus importantes que leur portée pratique (durant la Guerre du Golfe, des projectiles tirés par des chars Abrams ont été retrouvés à une centaine de kilométres de l'endroit où ils avaient été tirés...)

Un autre type de munitions antichars agit non par impact, mais par explosion d'une charge dédiée:
HEAT = High Explosive Anti-Tank, obus à charge creuse, où l'explosif est moulé de maniére à produire un jet de métal en fusion qui va percer le blindage;
HESH = High Explosive Squash Head, Explosif brisant à ogive plastique. Ce type de munition est surtout utilisé par les britanniques qui l'ont développé au cours de la Seconde Guerre mondiale comme arme antifortifications. L'explosif s'écrase contre le blindage avant d'exploser, l'onde de choc traversant le blindage pour détacher des morceaux de métal de sa face interne qui vont balayer l'intérieur du char...

B- Les munitions explosives:

Il s'agit des classiques munitions d'artillerie portant toutes une charge d'explosifs qui explosent à l'impact ou à faible distance du sol.
HE = High Explosive, Explosif... pas grand chose à rajouter...
HEI = High Explosive Incendairy, Explosif-incendiaire;
HE FRAG = Explosif à fragmentation, agissant plus par éclats que par effet de souffle;
HE A/PERS = Explosif à fragmention antipersonnel (à noter qu'il existe également des HEAT FRAG...).

C- Les autres munitions:

CP = Concrete Piercing, Perforant antibéton;
Cluster = obus à sous-munitions;
Chimique, fumigéne, éclairant, nucléaire, des obus d'artillerie peuvent également être utilisés pour tansporter des messages ou des tracts de propagande....

Source:
- http://en.wikipedia.org/wiki/Shell_(projectile)