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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...
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 :
les 'fusées percutantes' étaient déclenchées par le choc de l'impact de l'obus sur sa cible, causant ainsi l'explosion de la charge principale de l'obus.
les 'fusées percutantes retardées' étaient des fusées percutantes dont le déclenchement à l'impact était retardé d'une fraction de secondes, causant ainsi l'explosion de l'obus après une petite pénétration dans la terre ou au travers de l'objectif.
les 'fusées instantanées' étaient des fusées percutantes dont le déclenchement à l'impact était réalisé le plus vite possible avant toute pénétration de l'obus sous terre ou dans la cible.
les 'fusées à temps' étaient déclenchées à un point précis de la trajectoire du projectile, sous l'action d'un système de temporisation pyrotechnique ou d'horlogerie.
les 'fusées à double effet' combinaient deux effets, par exemple celui des fusées à temps et des fusées percutantes permettant ainsi de choisir l'un ou l'autre, et d'assurer l'explosion à l'impact si celui-ci se produisait avant la fin du compte à rebours ou en cas de dysfonctionnement du système à temps. Les fusées percutantes avec délai optionnel sélectionnable étaient également des fusées à double effet.
les 'fusées à effets multiples' étaient conçuent en combinant plusieurs comportements différents, par exemple un système à retard court, un autre à retard long, et un système à temps. L'usage d''obus universels' au début de la guerre avait ainsi donné lieu à l'apparition de fusées à multiples effets particulièrement complexes.
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 sécurité : 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.
La 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.
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| 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 |
Le 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 système 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 :
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Le même principe était appliqué à la fois pour :
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| 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.
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. Goupilles et ressorts : les systèmes classiques d'armement Agrafes et rampes : systèmes d'armement inertiels A l'impact sur une cible, la masselotte ainsi constituée et verrouillée par l'agrafe était projetée vers l'avant avec assez d'énergie que pour comprimer entièrmenet le ressort de sûreté. L'amorce pouvait alors heurter le rugueux, le flamme résultant de ce contact étant dirigée vers la charge principale par un canal usiné dans la base de la fusée. Systèmes d'armement pyrotechniques A l'impact sur une cible, la masselotte était projetée vers l'avant avec assez d'énergie que pour comprimer entièrmenet le ressort de sûreté. L'amorce pouvait alors heurter le rugueux, le flamme résultant de ce contact étant dirigée vers la charge principale par un canal usiné dans la base de la fusée. Armement par force centrifuge Les effets de la force centrifuge furent utilisés dans les systèmes de sécurité de nombreuses fusées ou détonateurs, comme illustr& dans les exemples suivants :
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 empêcher 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 empêcheraient 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 système 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 leurvariété, utilisant ds goupilles, des ressorts, des forces inertielles ou des systèmes pyrotechniques.
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Le dispositif de base de sécurité d'un système percutant était constitué d'un 'ressort de sûreté' qui séparait le rugueux de l'amorce. Ce ressort pouvait être remplacé ou secondé par une coupelle déformable protégeant le rugueux mais falilement écrasable par une pression suffisante exercée par la masselotte.
Ces dispositifs déformables devaient présenter assez de rigidité pour résister aux chutes accidentelles de la fusée, mais devaient également être assez faibles que pour s'escamoter complètement sous l'action de l'inertie de départ ou de l'arrivée. Inutile de préciser que le bon équilibre entre ces deux objectifs divergents n'était pas facile à trouver et pouvait amener soit à des pertes amies, soit à des obus n'explosant pas...
Un moyen simple de sécuriser complètement la fusée au repos était d'insérer dans des trous transversaux une goupille de sécurité dont la ou les branches bloquaient les pièces mobiles dont les mouvements étaient nécessaires pour le processus de déclenchement, comme les masselottes.
Ce système était particulièrement sûr, et était utilisé dans de très nombreuses fusées Britanniques ou Allemandes. L'inconvénient majeur était qu'il n'y avait pas d'autres moyens que de retirer manuellement la goupille avant que l'obus ne soit inséré dans le canon, ce qui ne permettait pas de protéger la munition des explosions prématurées dans le tube.
Quelques fusées utilisérent un principe dérivé avec une goupille de sécurité qui pouvait être cisaillée par les pièces en mouvement par exemple à l'impact sur la cible.
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Les fusées Françaises incluaient souvent un système d'auto-armement, conçu pour escamoter une sûreté mécaniqe sous l'action du choc de départ de l'obus. Cette sécurité additionnalle apportait plus de garanties que le ressort de sûreté qui était alors simplement chargé de la sécurité en vol, et permettait d'éviter l'emploi des goupilles de sécurité qui pouvaient se révéler dangereuses si elles étaient accidentellement retirées dans le feu de l'action, et pouvaient ralentir l'efficacité de l'équipe puisqu'elle nécessitaient une opération supplémentaire à réaliser par un des membres de l'équipage.
Ces systèmes inertiels d'auto-armement réalisaient tous le même effet de séparation rigide du rugueux et de la masselotte .
Les systèmes Français les plus célèbres étaient appelés système 'Robin' et 'Peuch'.
Système par agrafe ('Robin')
Le premier de ces systèmes classiques auto-armants Français était du type agrafe de sûreté, apparu au XIXème siècle avec le système percutant 'Budin' (1875) et largement utilisé pendant la première guerre mondiale avec les systèmes percutants 'Robin'.
Une masselotte porte-amorce mobile était maintenue pressée contre la paroi de base de la fusée sous l'effet d'un ressort d'armement qui exerçait également une pression sur une masselotte intermédiaire tubulaire mobile, elle-même séparée de la paroi frontale de la fusée et du rugueux par un ressort de sûreté classique.
La masselotte mobile contenait une agrafe. Dans cette configuration initiale il était impossible que le rugueux rencontre le détonateur et la fusée était donc sécurisée.
Au départ de l'obus : sous l'effet du choc, la masselotte tubulaire intermédiaire comprimait le ressort d'armement et venait entourer le porte-amorce mobile. La force était suffisante pour que le mécanisme d'agrafe se verrouille sur les rainures pratiquées sur le corps du porte-amorce : le ressort d'armement inférieur restait définitivement comprimé, et l'ensemble ainsi formé devenait une masselotte porte-amorce inertielle classique, séparée du rugeux pendant le vol uniquement par le ressort de sûreté.
Le système Robin fut abondemment utilisé dans les fusées Française. Un example classique de son emploi se trouve au sein de la fusée 24/31 Mle 1899/08
Le schéma de cette fusée à l'extrême gauche montre la présence d'un système d'armement de type Robin pour le mécanisme percutant dans la queue, et un autre type d'armement par agrafe dans la tête (type 'Lejay') pour une sécurité supplémentaire. L'image de gauche montre une coupe des restes d'une fusée de ce type qui peut aisément se comparer avec le schéma.
Ce mécanisme était également utilisé dans d'autres fusées, dont la fusée à double effet 30/38 Mod 1884 et ses nombreuses descendantes.
La figure ci-dessous montre une fusée de type Budin (anc*etre du type Robin) démontée, avec le rugueux, le ressort de sûreté et la masselotte porte-amorce équipée d'un mécanisme d'agrafe qui devait être comprimé par l'énergie du choc de départ afin de pénétrer à l'intérieur d'une masselotte mobile creuse.
Système à rampes hélicoïdales ('Peuch')
Un autre système classique Français d'auto-armement était celui à rampes hélicoïdales inventé par M. Peuch. Dans ce système apparu en 1914 avec la fusée 24/31 Mle 1914, et utilisé plus tard dans les fusées pour artillerie de tranchée 24/31 Mod 1916, la rencontre accidentelle du rugueux et de l'amorce était rendue impossible par un cyslindre intermédiaire qui pouvait se raccourcir grâce à un ingénieux système de rampes hélicoïdales.
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Une alternative aux systèmes d'armement Français par inertie fut introduite par les ingénieurs militaires Allemands avec les sécurités pyrotechniques. Ces dispositifs étaient basés sur un système à tige de calage et colonne (ou grain) de poudre.
Ce système était largement utilisé dans les fusées Allemandes à percussion ou à temps. Son avantage était qu'il permettait de n'armer la fusée qu'après combustion complète du grain de poudre noire comprimée, et donc au cours de la trajectoire de l'obus après qu'il ait quitté le tube. Par contre, la nécessité de l'évacuation des gaz de combustion de ce système pyrotechnique interne et les différents organes cosntitutifs et canaux de communication complexifiaient d'autant l'usinage des fusées et donc leur coût.
Dans ce genre de mécanisme, le système classique masselotte / ressort de sûreté / rugueux était bloqué par une tige de calage mobile reposant sur un grain de poudre noire compactée qui en empêchait tout mouvement.
La seule manière d'armer le système percutant inertiel était donc de brûler la colonne de poudre compressée. Ceci était généralement réalisé au départ du coup par soit :
Au départ du coup, la violente accélération de l'obus dans l'âme du canon déclenche le mécanisme concutant. La flamme qui en résulte est transmise par un canal de communication au grain de poudre compactée qui commence à brûler.
En vol, lorsque la combustion de cette colonne de poudre est terminée (ce qui prenait suffisemment de temps que pour empêcher que l'obus ne s'arme alors qu'il est encore dans le tube du canon, source potentielle d'accidents graves), la tige de calage de sécurité est libérée et la masselotte du système percutant devient mobile.
schéma d'époque de la fusée Allamande percutante KZ14, qui utilisait la sûreté pyrotechnique. On peut voir le système logé dans la partie supérieure de la fusée dans deux cylindres, l'un contenant le système concutant, l'autre le grain de poudre comprimé et la tête de la tige de calage, ainsi que l'évent d'évacuation des gaz.
Coupe d'une fusée KZ14. Seul le mécanisme mobile concutant est absent.
Section de la même fusée, montrant les mécanismes déformés par l'explosion.
Un système de sécurité pyrotechnique complètement différent était mis en oeuvre au sein des fusées ZsumMW destinées aux minenwerfers moyens et lourds. Cette fois la combustion d'un grain de poudre allumé au départ du coup était nécessaire pour permettre l'action de deux ressorts qui écartaient des mâchoires retenant les mouvements du système percutant principal au repos.
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Une autre méthode d'armement différé des fusées après le départ du coup était basée sur l'utilisation du mouvement de rotation de l'obus sur son axe longitudinal lorsqu'il était tiré par un canon à tube rayé. Ce mouvement très rapide donnait lieu à des forces centrifuges très élevées dans l'obus et la fusée.
Cet effet était surtout utilisé dans les fusées Allemandes et certaines fusées Britanniques ou Françaises. Une des spécificités de ce phénomène était que la force centrifuge restait appliquée à l'obus durant toute la trajectoire, alors que la force d'inertie nécessaire aux mécanismes inertiels n'était disponible que pendant la phase d'accélération de la trajectoire, c'est à dire tant que l'obus se trouvait dans le tube.
L'effet centrifuge donna naissance à de nombreux et variés systèmes d'armement, ainsi que pour des dispositifs de sécurité de détonateurs.
Dans les systèmes de sécurité basés sur la force centrifuge, les pièces mobiles étaient bloquées au repos par des arrêtoirs reposant sur des ressorts. La force nécessaire à l'armement du système était celle nécessaire à la compression de ces ressorts par les arrëtoirs sur lesquels agissait la force centrifuge. Le phénomène était facilement calculé en tenant compte de la résistance des ressorts, de la masse des arrêtoirs, de la géométrie de la fusée, et de la vitesse de rotation de l'obus.
Au départ du coup, le choc n'avait aucun effet sur ces systèmes, mais le mouvement de rotation imprimé à l'obus par les rayures intérieures du tube du canon créaient instantanément une intense force centrifuge (la vitesse de rotation atteignait plusieurs milliers de tours par minute !) appliquée à tous les éléments du projectile.
Sous l'effet de cette force les arrêtoirs étaient repoussés vers les parois externes de la fusée, comprimant leurs ressorts et libérant les mouvements de la masselotte du système percutant principal.
Dès ce moment et sur toute la trajectoire, la fusée était armée et seul le ressort de sécurité du système percutant principal empêchait la masselotte porte amorce de venir en contact avec le rugueux.
A l'arrivée sur une cible, rien n'empêchait l'énergie d'impact de projeter la masselotte porte amorce contre le rugueux en comprimant le ressort de sûreté, allumant la flamme qui déclenchait l'explosion de l'obus.
Système de sécurité centrifuge classique (avec un arrêtoir latéral) de l'appareil percutant de la fusée Allemande HZ14 Fliehb.
Système de sécurité centrifuge du détonateur de la fusée Allemande KZ11Gr, basé sur un bloc tiroir mobile interrompant la chaine pyrotechnique entre la fusée et le détonateur, coulissant sous l'effet de la force centrifuge créée par la rotation de l'obus, et bloqué au repos etdans le tube par une sécurité pyrotechnique.
Système de sécurité centrifuge du détonateur des la fusée Allemande HZ16, évolution de la sécurité du détonateur de la KZ11. Ce système fut à peu près généralisé sur la plupart des fusées percutantes Allemandes après 1916
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.
Systèmes percutants non retardés
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Au début de la guerre, les 'fusées percutantes' équipaient principalement les projectiles de l'artillerie de siège ou navale. Leur fonctionnement était basé sur les systèmes percutants décrits précédemment, avec une masselotte mobile porte amorce et un rugueux. L'un des risques majeurs de ce genre de fusées était leur sécurité, les artilleurs désirant qu'elles déclenchent l'explosion des obus en arrivant sur la cible et pas dans le tube du canon ou en chutant au sol suite à une mauvaise manipulation. De nombreux systèmes de sécurité furent donc inventés (voir plus haut). Ces fusées relativement rudimentaires pouvaient aussi dysfonctionner en ne déclenchant pas l'explosion de l'obus à l'arrivée, par exemple lorsqu'il rencontrait un sol trop meuble ou qu'il étaient ralenti dans l'eau. |
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| schéma théorique d'une fusée percutante sans retard Allemande basée sur un système inertiel classique. |
Systèmes percutants retardés
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Les fusées percutantes classiques pouvaient se révéler peu efficaces lorsqu'elles rencontraient un blindage en acier ou une surface en béton renforcé. Dans ces deux cas, l'obus explosait avant de pénétrer sous la surface dure, et le blindage restait à peu près intact. Le fait de retarder l'action de la fusée de moins d'un dixième de secondes laissait assez de temps à l'obus pour percer le blindage, rentrer sous sa surface et exploser dans la masse ou derrière elle, créant bien plus de dégats. Ce résultat pouvait être obtenu en insérant un retard (un petit grain de poudre à canon comprimée) dans la chaîne pyrotechnique d'une fusée à percussion classique, entre le système percutant et le détonateur. Ce type de fusée se révéla également efficace avec certains types d'obus à gaz quand l'effet désiré était que le projectile s'enterre et libère lentement son poison pour interdire une zone du champ de bataill ou de l'arrière, contre les forteresses avec des obus de rupture (ce type de fusée étant alors insérées à la base de l'obus plutôt qu'à sa tête pleine et dure, pour éviter leur destruction à l'impact), ou contre les blindés. |
| Zoom sur la chaîne pyrotechnique d'une fusée Française de 24/31 Mle 94/08 incluant un petit retard de 0.05 sec juste avant le détonateur. |
| Alors que les fusées Françaises et Britanniques étaient d'ordinaire fabriquées en variantes retardées ou non retardées, ou pouvaient rapidement être transformées en adjoignant un retard dans la queue, les ingénieurs militaires Allemands préférèrent créer des fusées polyvalentes avec des retards sélectionables intégrés. Cette possibilité était obtenue soit par :
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| schéma d'époque d'un système théorique de sélection de retard par choix de systèmes percutants distincts | schéma d'époque du système de sélection de retard de la fusée de culot BdZ10, basé sur un système percutant unique dont la flamme pouvait être dirigée vers le détonateur via différents canaux retardés ou non, sélectionnables par une vis externe. |
Fonctionnement des fusées retardées de type systèmes percutants séparés sélectionnables :
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| Position 'sans retard' ('o.V.') : au départ du coup, la flamme du système concutant d'armement est dirigée vers la colonne de poudre comprimée bloquant les mouvements de la tige de calage qui maintient le système percutant non retardé et la consume. A l'impact, le système percutant non retardé peut fonctionner, alors que le système retardé est bloqué, et sa flamme est directement transmise au détonateur au travers d'un canal de communication passant sous le retard. |
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| Position 'avec retard' ('m.V.') : au départ du coup, la flamme du système concutant d'armement est maintenant dirigée vers la colonne de poudre comprimée bloquant les mouvements de la tige de calage qui maintient le système percutant retardé et la consume. A l'impact, le système percutant retardé peut fonctionner, alors que le système non retardé est bloqué, et sa flamme est transmise au détonateur au travers d'un canal de communication débouchant avant le retard. |
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Ce type de système à retard sélectionnable donnera naissance à des appareils très complexes, comme on peut le voir dans le cas de cette fusée Allemande percutante à retard optionnel GrZ04. L'image de gauche montre le schéma interne avec les deux systèmes de percussion séparés, alors que l'image de droite est une vue de la base d'une de ces fusées montrant l'organisation interne complexe avec les logements des deux systèmes percutants et de différents dispositifs de sécurité. Cette complexité devint vite un réel handicap dans une économie de guerre, et les nouvelles fusées mises en service durant le conflit furent fortement simplifiées. |
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Systèmes percutants instantanés
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Le besoin d'un nouveau type de fusée apparut très tôt dans la guerre pour toutes les puissances belligérantes : de nombreuses configurations rencontrées sur les champs de bataille appelaient à l'emploi de dispisitifs de mise à feu capables de faire exploser l'obus avant qu'il ne rentre dans le sol. C'est ainsi que l'idée vint d'un système très simple basé sur une tige rigide pointée vers l'avant au sommet de la fusée, et refoulée lorsqu'elle touchait un objet. Ce fonctionnement complètement mécanique et rigide s'avérait plus rapide que les système à inertie et ressorts, et la position de la tige qui pouvait être située bien en avant de l'obus apportait une autre garantie que l'explosion se produise avant que le projectile ne rentre dans le sol. De plus, ves systèmes pouvait être rendus bien plus sensibles que les systèmes à inertie et déclencher sur des objectifs peu rigudes, à condition bien entendu de les doter de sécurités adéquates... Ce type de munitions trouvait son utilité particulièrement dans les missions suivantes :
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Les bases de ce genre de 'fusée à refoulement' (plus souvent dénommée 'fusée instantanée' peuvent être vues dans la très simple fusée pour matériel de tranchées Française ) gauche, dont le schéma est proposé à droite. Dans cet exemple, le seul mécanisme de sûreté est une goupille de sûreté cisaillable par la tige lorsque celle-ci heurtait la cible. Il est intéressant de noter qu'une variante de cette fusée instantanée intégrait... un retard additionnel !! Il faut se rappeler que dans la cas de l'artillerie de tranchées l'emploi de fusées instantanées sensibles se justifiait surtout par la nature des terrains rencontrés et la faible vitesse des projectiles plus que par la volonté de maximiser les effets de surface. Dans cet autre exemple en haut à gauche, (fusée I.A. française), la longue tige a été remplacée par une tige plus courte, et le système percutant logé à la tête de cette fusée allongée, relié au corps de l'obus par un cordeau détonant. |
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| Au départ du coup, les demi-bagues de calage étaient éjectées par le force centrifuge créée par la rotation de l'obus, ou étaient enlevées manuellement dans le cas de l'artillerie de tranchée (dont les obus ne tournaient pas). Pendant le vol, le recul de la tige de percussion dans le cylindre sous la pression du vent pendant le vol était empêché par la présence de la goupille transversale en acier doux. Au conatct de la cible, la tête de la fusée heurtait la surface à pleine vitesse, faisant reculer la tige qui sectionnait la goupille d'acier doux sous l'énergie du choc et amenait le rugueus au conatct de l'amorce, déclenchant l'explosion. De toute évidence, ce fonctionnement nécessitait que l'obus heurte l'obstacle perpendiculairement à la surface ou avec un angle pas trop éloigné de 90 degrés. C'était souvent le cas pour les tirs indirects courbes de l'artillerie de tranchées avec des projectiles empennés, pour les obusiers tirant à grand angle, ou pour les tirs tendus de l'artillerie de tranchées contre des obstacles verticaux. |
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| Variantes successives de la fusée Française instantanée | schéma théorique d'une fusée instantanée Allemande typique, qui prenait habituellement une forme ogivale, parfois allongée. | Version de 1917 de la fusée instantanée Allemande pour canon de campagne : 'EKZ17' |
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 :
Systèmes à tube fusant
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Ce type de fusée à temps était exclusivement utilisée par l'artillerie Française, par exemple avec les fameuses fusées de '22/31 mod. 1897' (dont un schéma d'époque est affiché à gauche, et dont un exemplaire survivant est exposé à droite), ou la fusée '30/55 mod.1889'. Les explications suivantes sont basées sur le premier modèle, qui était équipé d'un système percutant classique dans la queue. Cette fusée particulière était donc du type 'double effet'. |
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| Dans cette fusée, un tube de plomb étiré contenant de la poudre à canon comprimée était enroulé en spirale autour d'un barillet conique creux. A l'intérieur de la cavité de ce barillet était logé un système concutant inertiel conçu pour allumer la piste du système à temps au départ du coup, ainsi qu'une rondelle de poudre à canon comprimée. La partie inférieure de la spirale était connectée à une chambre à poudre, placée sous le barillet, juste au dessus d'un système percutant traditionnel. Le barillet et le tube fusant étaient recouverts d'un 'chapeau en métal mou', gravé d'un sillon spiralé suivant le parcours du tube fusant, dans lequel des marques étaient gravées pour représenter les secondes de combustion. |
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Fonctionnement des systèmes fusants tubulaires :
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| Pour un fonctionnement à temps, avant le tir l'artilleur perforait à l'aide d'un instrument appelé 'débouchoir'le chapeau sur la graduation correspondant au temps de vol désiré avant explosion, donné par l'officier commandant la batterie. Cette opération pratiqueit un canal de communication entre le tube fusant et la chambre intérieure du barillet. Le choc de départ dans le tube du canon activait le système concutant , qui démarrait la combustion de la rondelle de poudre comprimée. La flamme de celle-ci était communiquée à la poudre comprimée du tube fusant juste à l'endroit où le poinçonnage avait été réalisé, et la combustion démarrait dans les deux directions opposées, à la vitesse de 1 cm par seconde. Quand la combustion de la partie inférieure atteignait la chambre à poudre, l'explosion de cette dernière passait au travers du système percutant de queue pour déclencher la charge explosive. |
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| Dans le cas des fusées à double effet, l'explosion pouvait également être déclenchée à l'impact si celui-ci se produisait avant le temps de vol sélectionné par la perforation du chapeau gradué, ou si celui-ci n'avait pas été poinçonné pour un sélectionner un fonctionnement purement percutant. Dans ce cas, l'explosion était commandée par le système percutant traduitionnel logé dans la queue. |
Ce système, parfois appelé 'Système à temps Français', fut déployé dans de nombreux types de fusées jusqu'à la seconde guerre mondiale.
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| Sillon intérieur de tube fusant d'une fusée Française de 25/38 Mle 1880. Remarquer que le barillet en plomb a été percé à hauteur d'un trou de la coiffe | Photo de famille de plusieurs fusées Françaises dérivées du système à temps Français, incluant quelques modèles d'entre deux guerres. | Sillon intérieur de tube fusant d'une fusée Française de 30/55 Mle 1884 |
Systèmes à plateaux mobiles fusants
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A l'exception près de l'armée Française, toutes les autres nations utilisaient des fusées à temps à plateaux mobiles fusants plutôt que les systèmes tubulaires. Presqu'aussi rapides à régler que les fusées tubulaires Françaises (dont le mécanisme parfois fragile était pourtant un des facteurs contributifs de l'impressionnante cadence de tir du canon de 75 mm), elles étaient un peu plus faciles à fabriquer mais plus gourmandes en métal noble. Encore une fois, la plupart de ces fusées étaient équipées d'un système percutant additionnel qui permettait de sélectionner intentionellement un comportement percutant ou qui agissait en dernier recours si le système fusant dysfonctionnait ou n'avait pas fini son compte à rebours lorsque l'obus rencontrait une cible. Dans ces cas, ce type de fusées étaient appelées 'fusées à double effet (temps et percussion)'. Dans quelques rares cas comme pour l'usage anti-aérien ou avec certains projectiles de (voir à gauche), des fusées à temps etaient également disponibles. |
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| Cette fois, la piste de poudre à canon comprimée était logée dans des canaux circulaires usinés dans la base de disques métalliques superposés, l'un mobile (par rotation) et l'autre fixe. Ces deux canaux étaient interrompus sur une petite section de leur circonférence. La piste de pulvérin du disque fixe supérieur était connectée à une extrémité au système concutant placé dans l'axe de la fusée, au travers d'un canal d'amorçage.
Le canal fusant du disque mobile inférieur était connecté à une de ses extrémités à la charge explosive du détonateur logé dans la queue de la fusée. Un canal de communication, usiné dans le disque mobile permettait de connecter les pistes supérieures et inférieures de pulvérin à l'endroit choisi, par simple rotation du plateau mobile inférieur. |
Fonctionnement des fusées à temps à plateaux mobiles :
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| Le choc de départ de l'obus déclenchait le système concutant qui allumait la piste de pulvérin via le canal de communication. La combustion progressait à la vitesse approximative de 1 cm par seconde, successivement dans le canal circulaire du plateau fixe supérieur jusqu'au moment où elle atteignait le canal de communication mobile dont la position avait été réglée par la rotation du disque de réglage, puis le canal de pulvérin du disque inférieur mobile. A la fin de la combustion de ce dernier la flamme était dirigée vers la charge arrière qui déclenchait l'explosion du détonateur ou la mise à feu de la charge arrière des obus shrapnel. |
Le réglage de ces fusées était réalisé par la rotation préalable du disque mobile gradué, en plaçant la durée désirée de vol (en secondes ou en hectomètres) en face d'un index gravé sur le disque fixe. Des organes intérieurs étaient prévus pour immobiliser le disque mobile avant le tir, de telle sorte à ce qu'il ne tourne pas en vol sous l'effet de la rotation de l'obus.
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La plupart de ces fusées étant du type 'à double effet', un fonctionnement purement percutant pouvait être sélectionné en pointant l'index sur le symbole Croix Romaine (international !). Dans cette configuration, les canaux de pulvérin des disques ne communiquaient pas, et la combustion s'arrétait lorsque la piste supérieure était complètement brûlée. Seul le système percutant intégré dans la queue de la fusée pouvait alors déclencher l'explosion de la fusée au moment de l'impact de l'obus. |
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Quand l'index était positionné sur la marque '0' (parfois placée à l'endroit d'un évent d'évacuatuion des fumées), les deux canaux de communication étaient alignés, si bien que le déclenchement de la charge du détonateur était quasiment instantanée, ce qui correspondait au besoin d'un obus à mitraille explosant à bout portant. |
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Toutes les autres positions de l'index induisaient un fonctionnement à temps, dont la durée était indiquée par le chiffre sélectionné par rotation du chiffre mobile par rapport à l'index, et correspondant au temps de combustion de la somme des canaux de pulvérins reliés par le canal de communication. |
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L'augmentation de l'angle de rotation permettait d'augmenter le temps de vol avant explosion |
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La durée maximum était conditionnée par le temps nécessaire à la combustion de la somme des complètes circonférences des canaux de pulvérin des deux disques. |
Les fusées des canons à longue portée pouvaient être réglées sur des temps plus longs en utilisant une composition de pulvérin à plus lente combustion, ou en disposant d'un nombre plus élevé de dsiques superposés.
La combustion des pistes de ces différents systèmes générait de la fumée, qui nécessitaient l'usinage d'évents dans le corps des fusées.
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| Superbe section d'une fusée Britannique à double effet n°80 (merci à Alain Dubois). Remarquer le canal de communication entre les plateaux | fusée Allemande à double effet à plateaux mobiles HZ05 : cet exemplaire détruit permet de voir les rainures de rotaion du plateau mobile qui a disparu | fusée Britannique à double effet n°80 ouverte, belle vue sur le logement central où le système concutant était logé. |
Systèmes à mécanismes d'horlogerie
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Un système entièrement mécanique fut également adopté en France en en Allemagne avec les fusées à mécanisme d'horlogerie. Ce type de fusées permettaient d'accéder à des temps de compte à rebours beaucoup plus longs, sans que cela n'entraine des fusées de dimensions inacceptable (ce qui aurait été le cas avec des fusées à plateau ou à tube fusant à très long temps de combustion). De plus cest dispositifs mécaniques n'étaient pas sensibles à l'humidité ni à la pression atmosphérique, deux facteurs qui altéraient notablement les vitesses de combustion des pistes de pulvérin des fusées à temps conventionnelles. Ces fusées complexes étaient souvent dédiées ) l'artilelrie anti-aérienne, mais furent également utilisées avec les canons à longue portée Allemands dès 1914. Elles étaient vraisemblablement couteuses à produire (voir le schéma d'une partie de la fusée Allemande Dopp Z08 à gauche...), et étaient donc plutôt rares. |
