Retour d'un revenant, petit article sur les rayures

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Retour d'un revenant, petit article sur les rayures

Message  tortukitu le Jeu 23 Fév 2017 - 12:17

Bonjour à tous,

Ça fait un moment que je n'avais pas publié sur le forum, même si je revenais de temps en temps pour vous lire. En tout cas, je suis content de tous vous retrouver.

Comme certains ici le savent, je suis un passionné de la guerre de 70. Je m’intéresse de entre autre à la restauration d'armes anciennes à poudre noire. Je suis tombé il y a quelques semaines sur un livre très intéressant en me baladant dans une des nombreuses brocantes parisiennes. Il s'agit d'un ouvrage de 1876 appelé "cours théorique de tir". Cet ouvrage est une mine d'information pour qui s'intéresse un peu aux armes anciennes.

Ne trouvant aucune version numérisée du livre accessible en ligne, vous trouverez ici (et sur mon blog) la retranscription de quelques chapitres. J'en écrirai au fur et à mesure du temps et de mes envies du moment. J'y ait trouvé des infos introuvables ailleurs, du coup j'ai pensé à vous Smile

J'ai mis en rouge les parties du chapitre que je trouvais les plus intéressantes. Bonne lecture !




Aujourd'hui, je vous offre votre premier cours sur la forme des rayures.

5 - De la forme des rayures

Définitions

On emploie, dans les armes rayées, des rayures de différentes natures, que l'on peut définir de la façon suivante:

* Les rayures droites sont celles qui sont parallèles à l'axe du canon.
* Les rayures hélicoïdales sont celles qui forment un angle constant avec les parallèles à l'axe tracées sur la surface intérieure de l’âme ou les génératrices de l’âme du canon. elles sont dites à pas constant.
* Les rayures paraboliques sont celles dont l'inclinaison sur les génératrices varie d'un point à un autre. Cette inclinaison va ordinairement en croissant de la culasse vers la bouche, et ces rayures sont dites à pas progressif (progressif à partir de la bouche).

Ces différentes rayures sont dites uniformes ou progressives, suivant que leur profondeur est constante ou qu'elle va en décroissant de la culasse vers la bouche. Il eût peut-être mieux valu dire : rayure à profondeur décroissante, et, au lieur de rayure à pas progressif, rayure à pas décroissant.

Rayures hélicoïdales


Soit ABCD le cylindre qui consiste en l'âme du canon.
Je suppose ce cylindre coupé suivant la génératrice AC et développé sur un plan de façon que abf soit la longueur totale de la circonférence AB.



Si je trace une droite aa' faisant un certain angle avec la génératrice ac, et si je suppose ensuite que l'on enroule cette droite sur le cylindre, cette droite s'enroulera suivant une certaine courbe qu'on appelle hélice.
Cette courbe, qui fait un angle constant avec les génératrices du cylindre, a, de plus, la propriété d'intercepter successivement, sur une même génératrice, des longueurs constantes: C'est à dire que, deux points quelconques de la courbe, situés sur une même génératrice, sont séparés par une longueur constante.

Cette longueur constante est le pas de l'hélice.
Si nous considérons, par exemple, la ligne qui passe par le milieu d'une rayure, la rayure hélicoïdale sera celle dans laquelle cette ligne sera enroulée en hélice autour du cylindre de l'âme. D'après la propriété de l'hélice, cette rayure est à pas constant et son pas sera la longueur comptée parallèlement à l'axe du canon, sur laquelle elle aura fait un tour complet dans l'intérieur de l'âme.

L'expérience a démontré que, pour une même arme, une même balle allongée et une même charge de poudre, la variation du pas n'a qu'une faible influence sur la vitesse initiale.
Les expériences les plus récentes ont démontré que, avec les balles et la poudre dont on fait usage en France, le pas doit rester compris entre 45 cm et 60 cm.
Pour les projectiles lancés avec une même vitesse initiale, le nombre de tours faits par le projectile en une seconde dépend de la longueur du pas.

Soit V la vitesse de la balle à sa sortie du canon, quand elle aura parcouru une longueur égale au pas p, elle aura fait un tour sur elle-même : V désignant la longueur qu'elle parcourt en une seconde, V/p mesurera le nombre de tours qu'elle fera par seconde.

Ce qu'on exprime en disant que le nombre de tours fait par le projectile en une seconde est le quotient de la vitesse initiale par le pas de a rayure.
L'angle décrit par seconde ou la vitesse initiale angulaire sera égal à 2*pi*(V/p), cet angle étant mesuré par l'arc dans le cercle ayant pour rayon l'unité de longueur.

On voit, par cette expression, que, à égalité de vitesse initiale, la vitesse de rotation est d'autant plus grande que le pas est petit et que, à égalité de pas, elle est proportionnelle à la vitesse initiale.



Dans le fusil modèle 1866 (chassepot), pour la charge de 5,55 grammes, la vitesse initiale est de 410 mètres par seconde, le pas p = 55 cm ; la vitesse angulaire de rotation est, à la sortie du canon, d'environ 4678, et la balle tourne de 745 tours par seconde.



Dans le fusil modèle 1874 (fusil gras), pour la charge de 5,25 grammes, la vitesse initiale est de 450 mètres par seconde, le pas est de 55 cm, la balle tourne de 818 tours par seconde.

Rayures paraboliques

Afin d’éviter que, dans l’adoption d’une grande charge et d’un faible pas, le projectile ne franchisse les rayures en s’y déchirant sans les suivre, on a adopté dans certaines armes, surtout en Amérique, pour directrice de la rayure, une hélice à pas variable, décroissant de la culasse à la bouche du canon.
On appelle cette rayure, à pas progressif (progressif à partir de la bouche).

Dans ce cas, le développement de l’hélice est une courbe au lieu d’une ligne droite, et, en général, une courbe parabolique, ce qui fait donner à ces rayures le nom de rayures paraboliques.
Ce système à l’inconvénient de déformer, à mesure que la balle s’avance dans le canon, la dentelure produite sur la balle par l’élément de rayure correspondant à la position que cette balle occupait à l’instant précédent.
Le pas de rayure parabolique est le pas de l’hélice ayant l’inclinaison finale considérée.

Du profil des rayures

On distingue dans une rayure : le fond, en général concentrique à l’âme; les deux flancs ; leurs raccordements avec le fond et avec l’âme.

Conditions qui doivent servir à déterminer les dimensions du profil des rayures.


Pour qu’une balle, une fois forcée dans le canon, soit conduite par les rayures, il faut que les saillies, nervures et dentelures produites par l’impression des parties creuses de la surface de l’âme dans le plomb de la balle restent dans les rayures de manière à ne pas s’en échapper.
Le profil de celle-ci doit être tel que le plomb puisse en prendre facilement la forme. Leur tracé doit être autant que possible débarrassé des saillies anguleuses : aussi raccorde-t-on par des arcs de cercle les différentes lignes du profil, à l’exception de l’intersection du flanc avec l’âme, où on laisse subsister la saillie afin au métal du canon de mordre plus sûrement dans le plomb, et de forcer la balle à suivre la rayure : une fois la balle engagée dans la rayure, il faut qu’elle n’y échappe plus jusqu’à sa sortie du canon.

Pour que la balle de franchisse pas la rayure, il faut régler convenablement la largeur et la profondeur.
Si la profondeur est trop grande, le forcement peut être incomplet, ou tellement énergique, qu’une partie du travail produit par l’expansion des gaz est absorbée par le frottement de la balle dans les rayures.
Si la profondeur est trop petite, l’encrassement peut combler, au bout d’un petit nombre de coups, la rayure, dont l’effet ne se fera plus sentir alors sur le projectile.

Il faut donc se tenir entre certaines limites que l’expérience indique pour chaque espèce de balle.
La profondeur de 0,2 mm à 0,4 mm est, en général, suffisante. On peut réduire d’autant plus cette profondeur que le calibre est petit. La rayure a une profondeur de 0,3 mm dans le fusil modèle 1866 (chassepot) et de 0,25 mm dans le fusil modèle 1874 (fusil gras).

Les rayures doivent avoir une largeur assez grande pour que les dentelures de la balle puissent résister au frottement qu’elles subissent à l’intérieur du canon ; ce frottement est d’autant plus grand que la rayure est plus inclinée par rapport à l’axe.

Il s’ensuit que la largeur de la rayure doit être en raison de son inclinaison. Dans les fusil modèle 1866 et 1874, la largeur du couteau est de 1/8 de la circonférence, les pleins étant égaux aux vides. La rayure a une largeur de 4,32 mm environ.

Du flanc des rayures

La direction des flancs est généralement parallèle au rayon qui aboutit au milieu de la rayure ; c’est ainsi que sont disposés les flancs de la rayure du fusil modèle 1866.

Profil de la rayure du fusil modèle 1866.



Ces flancs sont raccordés avec le fond par un petit arc de cercle. Profile de la rayure du fusil modèle 1874 Le profil de la rayure a été modifié dans le fusil modèle 1874. La largeur de la rayure est, comme dans le fusil modèle 1866, 1/8 de la circonférence, soit 4,32 mm.



La profondeur est de 0,25 mm au lieu de 0,3 mm. Les flancs de la rayure parallèles au rayon mené par le centre de la rayure n’existent plus.
Le fond de la rayure est raccordé indirectement avec l’âme par un arc de cercle de 0,5 mm dont le centre se trouve sur le cercle tracé intérieurement avec un diamètre de 10,5 mm.

Rayures progressives

La balle s’use par le frottement en allant du tonnerre à la bouche, on peut craindre que le forcement ne soit insuffisant vers la fin de son trajet. Pour que le forcement ne cesse pas d’être complet, on peut diminuer progressivement la profondeur de la rayure du tonnerre à la bouche.
Ce procédé n’a pas de raison d’être pour les balles évidées (I.e. les balles en plomb mou qui ont une petite cavité au culot de la balle, avec l’expansion des gaz s’engouffrant dans cette cavité, la balle se dilate et colle bien aux rayures), ne parait pas donner pour les balles pleines un avantage marqué sous le rapport de la justesse, quand le forcement est suffisant au départ : il a l’inconvénient de diminuer la portée en augmentant le frottement à l’intérieur de l’âme.

Nombre de rayures

Des expériences nombreuses faites sur des armes ayant de 24 à 3 et 2 rayures, ont montré qu’il y avait avantage à prendre un petit nombre de rayures. Moins il y a de rayures, plus le forcement est facile, puisqu’il y a moins de vides à remplir ; mais les dentelures de la balle étant moins nombreuses, devront, pour résister au frottement, être assez larges et suffisamment profondes.
L’usage de se borner maintenant à un nombre de rayures qui varie de 3 à 9, les pleins étant égaux aux vides, n’a rien d’absolu. Les fusil modèle 1866 et modèle 1874 ont 4 rayures.



Rayure Henry



En Angleterre, on a trouvé avantageux d’augmenter le nombre des rayures, tout en réduisant les surfaces de pénétration, afin de bien maintenir la balle et de diminuer les pertes de forces vives.
Le tracé de la rayure du fusil Henry-Martini se fait au moyen d’un polygone étoilé de sept côtés, dont les angles rentrants forment autant de côtes saillantes à l’intérieur de l’âme.

Pour exécuter ce tracé, il faut décrire deux circonférences concentriques de diamètre 0.450 de pouce anglais (11,3 mm) et de 0.456 (11,81 mm), ce qui donne une profondeur de rayure de 0.015 pouces /2 = 0,17 mm. Il faut ensuite au point A, pris sur la circonférence intérieure, mener la tangente BAX, prendre à droite et à gauche deux longueurs égales à : ( 0.03 pouce / 2 ) * 0,379 mm ; Mener OD tel que l’angle AOD = 360 / 14



Sur la tangente en D prendre, de part et d’autre de D, deux longueurs égales à (0.01 pouce / 2) * 0,127 mm , mener par E,EX tel que EXO = 360/7 : Prendre GH = 0.014 pouces (0,35 mm) ; joindre le point H au point B ; faire la construction symétrique par rapport à OX.

Comme vérification, la corde GG’ doit être égale à 0.148 pouce (3,76 mm).

On voit qu’il y a, en réalité, 14 pleins de deux dimensions différentes.
Le pas de cette rayure est constant et égal à 22 pouces (0,559 m).

Pour éviter le plombage et l’encrassement des rayures, on a adopté, dans certaines armes, des tracés particuliers pour l’âme des canons.

Le canon fait, par la forme de sa section, l’office des rayures sans en avoir l’inconvénient.

Armes Withworth



Dans les armes du système Withworth, l’âme est engendrée par un hexagone régulier à angles abattus par des pans coupés de 1,3 mm, qui est animé d’un mouvement de translation le long de l’axe du canon, et d’un mouvement de rotation autour de cet axe.
Ces deux mouvements sont uniformes.
Chaque pas de l’hexagone engendre une hélice au pas de 0,50 mm.
C’est comme si il y avait six rayures sans pleins d’une largeur égale à la moitié du calibre.

Armes Lancaster



Dans l’arme Lancaster, l’âme est engendré par une ellipse ayant un mouvement analogue au polygone de l’arme Withworth, avec un pas constant de 0,76 mm pour l’hélice ou quelquefois un pas progressif.
C’est comme si on avait deux rayures sans pleins dont la profondeur serait égale à la demi-différence des axes de l’ellipse. Dans certains types Lancaster, l’ellipse elle-même varie du tonnerre à la bouche, le petit axe et le grand axe conservant une différence constante de 0,3 m.
La profondeur des rayures reste constante, mais leur largeur diminue progressivement du tonnerre à la bouche.

Grand axe   À la culasse : 42,02 mm
    À la bouche : 14,96 mm
Petit axe   À la culasse : 14,72 mm
    À la bouche : 14,66 mm


Du sens des rayures

On définit le sens de la rayure par le sens dans lequel elle tourne dans la partie supérieure d l’âme, pour un tireur qui regarderait le canon par la culasse.
On avait d’abord adopté pour les rayures le sens de gauche à droite, espérant ainsi corriger la déviation qui se produit vers la gauche, quand le tireur penche l’arme à gauche, pour rapprocher la hausse de l’oeuil.
On est revenu aujourd’hui sur cette opinion, et comme on a plutôt constaté une déviation vers la droite provenant du mouvement de recul qui, s’exerçant sur l’épaule droite du tireur, tend à le faire pivoter et à porter l’extrémité du canon à droite, on a tracé des rayures de droite à gauche pour corriger cette déviation.


Longueur de la partie rayée

Afin d’éviter le choc violent de la balle contre les rayures, on a pensé qu’il était convenable que les deux mouvements de translation et de rotation de la balle commencent en même temps.
Aussi a-t-on, jusqu’à présent, fait commencer la partie rayée au point de la chambre où est logée la balle.

Des expériences toutes nouvelles semblent prouver qu’il est même préjudiciable de rayer le canon dans toute sa longueur.

Il suffirait, suivant M. William Murphy, de rayer le canon vers la bouche, sur une longueur de 0,10 m. Les avantages que l’on en retirerai d’après le dire de l’inventeur seraient les suivants :

1 – Une grande diminution de recul, sans réduction de la charge, et sans accroissement du poids de l’arme. Les rayures commençant à l’emplacement de la charge présentent en effet une résistance à la communication de la vitesse initiale et déterminent, par suite, un accroissement du recul.

2 – Une augmentation de la vitesse du projectile et, par suite, une plus grande tension de la trajectoire, sans diminution de la justesse en direction.

3 – Par suite de la situation des rayures, une grande facilité de forage, d’alésage, et plus de précision dans l’exécution.

4 – Enfin, principalement, une diminution considérable des frais de fabrication réunion à plus d’exactitude dans le pas et la forme des rayures, conséquence principale du peu d’étendue de la partie de l’arme où elles sont ménagées.

Les expériences de M. Murphy auraient besoin d’être renouvelées pour que l’on pût en tirer des conclusions certaines : tout ce que nous pouvons affirmer, c’est que, lors des études pour la transformation du fusil modèle 1866 en modèle 1874, on n’a constaté aucune différence de justesse dans le tir du fusil neuf et du fusil transformé, bien que, dans ce dernier, on n’ait commencé la partie rayée qu’au point où on finit le tube que l’on est obligé d’introduire à l’intérieur du canon, à 26 mm environ en avant de la partie antérieure à la balle. On n’avait pas rayé le tube pour n’altérer en rien sa solidité et diminuer les difficultés de fabrication.

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Re: Retour d'un revenant, petit article sur les rayures

Message  Snub 36 le Jeu 23 Fév 2017 - 13:36

vite la suite
merci
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Re: Retour d'un revenant, petit article sur les rayures

Message  biker13 le Ven 24 Fév 2017 - 8:38

Content de te relire TOTUKITU, et en post très intéressant, merci ! Very Happy
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