LE FONCTIONNEMENT ET LES GRANDS TYPES DE FUSEES

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Plan de fusée allemande fusante Dopp Z 92
Introduction

Principaux types de fusées de la Grande Guerre

L'emploi de charges-relais avec les obus explosifs modernes

Mécanismes inertiels et rugueux

Mécanismes d'armement et de sécurité
Goupilles et ressorts : les mécanismes de base
Agrafes et rampes : systèmes d'armement inertiels
Armement par tige et grain de poudre
Armement par force centrifuge

Systèmes percutants
Systèmes percutants non retardés
Systèmes percutants retardés
Systèmes percutants instantanés

Systèmes à temps
Systèmes à tube fusant
Systèmes à plateaux mobiles fusants
Systèmes à mécanisme d'horlogerie


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Introduction : l'ingéniosité au service de l'horreur...

Fusée N° 80, anglaise (1916), avec mécanisme fusant gradué de 0 à 22 secondes
Une fusée d'artillerie est un dispositif destiné à déclencher la déflagration de la charge intérieure des projectiles, à un instant précis du vol ou de l'impact.

Ce rôle crucial faisait de cette petite pièce un élément primordial pour l'efficacité de tous les colosses, canons et projectiles, dont il est question dans les autres pages de ce site.

Ce sont donc de véritables pièces de mécanique et pyrotechnique de précision que l'on trouve encore de nos jours dans les labours, enchassés dans la terre ou dans la craie et souvent très endommagées... Pour bien comprendre les explications et schémas de la section 'Les fusées de 14/18', il est conseillé de prendre le temps de lire ces quelques notions de théorie de pyrotechnie et de mécanique appliquées aux fusées du début du XXème siècle, ou l'ingéniosité au service de l'horreur et du crime...



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Principaux types de fusées de la Grande Guerre

Plusieurs types de fusées furent utilisées en 1914-1918. Elles peuvent être sommairement catégorisées sur la base du moment où elles déclenchaient l'explosion de la charge explosive de l'obus :

Ces éléments des munitions de l'artillerie, conçues pour déclencher l'explosion à un moment précis de la trajectoire de l'obus ou à l'impact en dépit des conditions environnementales aggressives avant usage (humidité, chocs, corrosion, ...) et à l'usage (violentes accélérations et décélérations, températures très élevées, rotations très rapides, chocs violents, ...) étaient des mécanismes de précision

Bien entendu la fusée devait également présenter pour l'équipage des canons des caracatéristiques de sécuripé : elles devaient être conçues de manière à supporter des manipulations peu précautionneuses pendant le transport, des condistions de stockage imparfaites, et le terrible choc de départ dans le tube sans causer d'explosions prématurées, qui étaient capables de détruire la pièce et l'équipage... Cette spécification supplémentaire ajoutait à la complexité de conception des fusées.

Il est intéressant de noter que si la tendance des années précédant la guerre était de développer des fusées de plus en plus sophistiquées, l'expérience des combats, l'apparition de nouveaux projectiles et l'économie de guerre induirent au contraire l'emploi de mécanismes de plus en plus simples pendant des années de guerre.


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L'emploi de charges-relais avec les obus explosifs modernes

Détonateur (ou 'charge relais') vissé à la fusée et introduit dans l'obus afin d'aider à l'explosion de la charge principaleLa petite charge explosive de la fusée pouvait dans certains cas être suffisemment puissante pour provoquer l'explosion de la charge principale de l'obus lorsqu'il était rempli de poudre noire, mais avec les explosifs modernes plus puissants et plus stables des obus explosifs (par exemple le TNT fondu ou la mélinite), la charge de la fusée servait seulement à allumer un 'détonateur' (appelé également 'gaine relais') qui possédait assez d'énergie explosive pour faire détoner l'obus.

Dans ces circonstances, la technique Française consistait généralement à visser un petit détonateur à la base des fusées, et une plus grosse charge insérée directement dans le corps de l'obus.

Les ingénieurs militaires Allemands quant à eux concevaient plutôt dans ce cas des 'fusées-détonateurs' avec lesquelles le corps de fusée pouvait être assemblé (ou était assemblé en usine) avec un gros détonateur un une seule pièce mais muni de sécurités avant d'être monté sur l'obus.



Assemblage pyrotechnique concutant d'une fusée Française 24/31 : de gauche à droite, le corps de fusée lui-même, un adaptateur de pas de vis, le petit détonateur à visser à la base de la fusée, et la gaine-relais à insérer dans la tête de l'obus.
Fusée Allemande Dopp Z 96 fuze montée sur un obus explosif, montrant la gaine assemblée à la queue de la fusée avant insertion dans le logement de tête de l'obus

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Mécanismes inertiels et rugueux

Fusée allemande fusante à plateaux détruite, la pointe constituant le rugueux est bien visible au centre de la pièceLe principe mécanique de l'inertie était abondamment utilisé dans la conception des fusées.

Ce phénomène est celui qui propulse vers l'avant dans une voiture qui freine les objets non immobilisés, ou vers l'arrière lorsque le véhicule démarre en trombe, et est simplement illustré par la célèbre formule de Newton 'F = M x A'. Il s'applique également à tout corps libre de ses mouvements à l'intérieur d'une fusée attachée à un obus accélérant brusquement au départ ou décélérant encore plus brusquement au contact de sa cible.

Associé à un systême pyrotechnique d'allumage qui exigeait la pénétration d'une pointe dure (nommée 'rugueux', voir un exemple ci-contre) dans une capsule de produit solide inflammable (le plus souvent une capsule de fulminate de mercure, appelée 'amorce'), il permettait une activation pyrotechnique sous l'effet d'une accélération ou d'un choc.

Le fonctionnement des mécanismes pyrotechniques inertiels étaient le plus souvent comparables à celui représenté dans le schéma ci-contre :
  • une petite masselotte coulissante, maintenue contre la paroi arrière de son logement par un ressort de sûreté , portait une amorce en fulminate de mercure.


  • Au moment de l'impact contre la cible, la masselotte était violemment projetée vers l'avant par une force inertielle suffisante pour comprimer le ressort, mettant en contact l'amorce et un rugueux fixé sur la paroi avant du logement, et déclenchant ainsi la mise à feu.
Principe de base des mécanismes de fusées par inertie
Système concutant d'une fusée Française fusante de 30/55 Le même principe était appliqué à la fois pour :
  • les mécanismes percutants (appelés 'système percutant') qui devaient fonctionner à l'arrivée du projectile sur sa cible sous l'effet du choc, afin de déclencher d'explosion de l'obus


  • les mécanismes d'armement des systèmes de sécurité, ou de mise à feu des systèmes fusants (appelés 'système concutant' ou 'concuteur'), qui devaient fonctionner au départ du coup dans le tube du canon sous l'effet de la violente accélération initiale

Système concutant d'une fusée Française fusante de 30/55. La photo montre de gauche à droite le rugueux, le ressort de sécurité, et l'amorce.

Dans ce second cas, le dispositif était retourné de 180° par rapport au schéma, et c'est vers l'arrière que la pièce mobile pouvait coulisser.



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Mécanismes d'armement et de sécurité

Les fusées d'artilleries étaient (et sont toujours...) des mécanismes dangereux, conçus pour créer une flamme, une explosion ou une détonation sous l'action d'un choc ou d'un allumage commandé. Des dispositifs de sécurité étaient nécessaires pour s'assurer qu'elle n'agiraient pas de la sorte autrepart qu'en territoire ennemi, uniquement au moment désiré par les artilleurs.

En temps de guerre, les fusées étaient susceptibles de subir nombreuses et variées aggressions avant leur emploi : condistions de transport insufisemment précautionneuses, chutes accidentelles pendant leurs manipulation, ondes de chocs des bombardements ennemis, ... Les ingénieurs militaires eurent à concevoir des systèmes de sécurité qui rendraient inertes les fusées avant qu'elles soient assemblées à un obus et tirées par la bouche à feu.

Mais un autre danger existait dans le canon lui-même, aux touts premiers instants du tir et de la 'vie active' de la fusée : il fallait empécher que l'accélération brutale du départ déclenche accidentellement la fusée et une explosion prématurées de l'obus encore présent dans le tube, causant le plus souvent la destruction du matériel et de ses servants... Cette éventualité était une autre raison de concevoir des systèmes de sécurité et d'armement qui empècheraient de telles catastrophes.

Retirer les sécurités d'une fusée est appelé 'armer'. Cet acte pouvait être réalisé manuellement tant que la fusée était encore à portée de main, mais devait être fait par un systême automatique à partir du moment où celle-ci disparaissait dans la culasse du canon avec son obus. De très nombreux et divers systèmes de sécurité et d'armement ont été conçus, et la liste suivante n'a comme intention que de donner une idée de leur variété, utilisant ds goupilles, des ressorts, des forces inertielles ou des systèmes pyrotechniques.

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Systèmes percutants

Les fusées percutantes étaient conçues pour déclencher l'explosion de l'obus lorsqu'il percute le sol, un obstacle ou une cible. Initialement dédiées aux canons et projectiles de siège, elles furent de plus en plus utilisées durant la première guerre mondiale pour tous les types d'artillerie en ce compris les canons de campagne, au fur et à mesure du remplacement progressif des obus à balles pour les missions antipersonnel au profit des obus explosifs, inspiré par l'expérience de la guerre de positions.

En fonction du type de cible à détruire, il pouvait être nécessaire de régler finement le timing précis de l'explosion par rapport au moment où le corps de l'obus rentrait en contact avec la cible.

Dès le début de la guerre, les fusées percutantes des obus explosifs pouvaient être équipées de systèmes de retard qui déclencheraient l'explosion du projectile quelques centièmes de secondes à quelques dixièmes de secondes après l'impact, lui permettant de perforer une couche protectrice de béton, de bois ou de blindage avent déflagration. Durant le conflit, ce type de comportement se révèlera très efficace contre les tranchées, les abris profonds, les blindés, ou pour créer de larges cratères, ou encore pour laisser certains obus toxiques libérer leur poison lentement depuis le sol.

L'expérience de la guerre amena également les nations combattantes à ressentir le besoin de fusées percutantes qui agiraient si vite qu'elles déclencheraient l'explosion de l'obus avant que le projectile ne commence à pénétrer dans la cible ou le sol. C'est ainsi qu'apparurent les fusées instantanées et qu'elles furent de plus en plus employées, montées sur des obus explosifs pour des actions anti-personnel ou de destruction de barbelés , et sur des obus à gaz.

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Systèmes à temps

En 1914, les obus shrapnel et à balles composaient de loin la principale munition des canons de campagne de toutes les nations en guerre. Ainsi que pour les plus anciens obus à fragmentation, l'efficacité anti-personnel de ces armes reposait sur la bonne synchronisation de leur explosion sur la trajectoire, bien en face de leur objectif, de telle sorte que la gerbe de balles et de fragments d'acier soit majoritairement projetée sur la cible. Comme le signal de l'explosion ne pouvait être déclenché par un impact avec la cible, la fusée de ce type d'obus devait être un système précis basé sur un compte à rebours.

Le rôle des 'fusées à temps' était donc de déclencher l'explosion à l'issue d'un certain temps de vol du projectile (de quelques secondes à parfois plus d'une minute), correspondant à la distance voulue, et connaissant la vitesse de l'obus.

Les fusées à temps pures (sans effet percutant) étaient généralement réservées à l'usage de l'artillerie anti-aérienne, où il fallait que les obus éclatent à proximité des aéronefs visés mais où il était important qu'un obus n'ayant pas fonctionné en vol n'explose pas en revenant au sol sur le territoire ami. Dans la plupart des cas ces systèmes à temps étaient couplés avec un système percutant, les transformant en 'fusées à double effet, temps et percussion'.

Trois types principaux de systèmes à temps furent utilisés durant la Grande Guerre. Deux d'entre eux étaient basés sur la combustion lente et régulière d'une 'piste de pulvérin' (poudre à canon comprimée) à la vitesse approximative de 1 cm par seconde, et le troisième apparut plus tard et était basé sur un mécanisme d'horloge :

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