EXPANSION SANS CULOT

La pratique a fait reconnaître dans les projec^

tiles à culot plusieurs inconvénients qui leur sont propres et dont nous allons indiquer les plus importants.

Pour que la réunion des deux corps puisse avoir lieu d une manière durable, et que les effets que Ion en attend soient réguliers, il est nécessaire que tout dans leur construction, tracé, exécution, ajustement, soit parfaitement conforme aux règles reconnues nécessaires. Or, cette condition toujours difficile à bien remplir Test d'autant plus que le calibre et généralement toutes les dimensions des parties destinées à se rapprocher régulièrement, sont plus petits.

L'air atmosphérique contenu dans la cavité du projectile, entre son fond et celui du culot, doit éprouver pendant la pénétration de ce dernier, une forte condensation et finir enfin par s'échapper en arrière. Cet effet, si le degré de rapprochement des surfaces latérales du culot et de la cavité n'est pas partout rigoureusement le même, aura

SUR l'arme a feu rayée. 77

lieu plutôt d un côté que de l'autre, et deviendra la cause d'un retournement du culot. Le même inconvénient peut aussi résulter d une différence dans l'épaisseur des parois de la cavité en deux endroits différents, par la raison que l'endroit le plus mince éprouvera naturellement un plus grand refoulement. Dans les deux cas, la résultante de l'action des gaz ne passant plus par le centre de gravité du projectile, le contact de celui-ci avec la paroi de l'âme n'a plus lieu que d'un côté, il y a déformation et enfin divergence de son axe par rapport à celui de l'âme.

Un culot n'a quelque efficacité pour produire l'expansion du projectile, qu'autant que la cavité qu'il doit élargir a déjà une certaine largeur, et conséquemment des parois peu épaisses, Malheureusement cette condition est difficile à concilier avec celle d'assurer la solidité du projectile à l'endroit où sa tête en pointe se réunit à sa partie cylindrique, surtout quand on veut placer des cannelures près de cette région, où se rencontrent souvent des défauts de fonte.

Aussi, quand à de telles conditions viennent s'ajouter certaines éventualités, telles qu'une pénétration irrégulière du culot, ou un trop grand frot-

tement du projectile dans Tânie, causé par inpi ^nêt trop faible, ou par renerassement, voit^-on arrifêr le grave inconTénient de la rupture du projectile dans rintérieur de l'arme, et cdle-d nn^nentaBément mise hors de combat à ridson du fragment cylindrique qui y est resté.

On ne peut pas, avec les projectiles à milot, réunir au ptus haut degré passible, les deux a^tn^ tages d une trajectoire rasante, et d'une grGm46 force de pénétration. La partie cylindrique du projectile possède, à raison de la présence du culot, une fermeté accompagnée de roideur, qui en aji^ mente essentiellement le frottement contre le canon, au préjudice de la vitesse initiale, le prédispose à la rupture, et enfin augmente notablemeiit la résistance qu'il éprouve à pénétrer dans les corps solides, attendu que la partie postérieure creuse résiste à la compression qu'elle tend à éprouvera son passage à travers l'ouverture faite dans le corps par la pointe massive.

La condensation de Tair au fond de la cavité, dont nous avons parlé il n y a qu un instant, ainsi que Tévasement de l'entrée de cette cavité, qui a lieu au moment où le projectile sort de Tarme, et dont il a été question beaucoup plus haut, sont

SUR i'ABMR i FEU lUYÉE. 79

dem causes qui amènent parfois la séparation du culot ^ du projectile, le premier de ces deux corps m tardant pas à rester en arrière de lautre, par auite de sa moindre inertie, et suivant dès lors une trajectoire particulière jusqu'à des portées de 200 à %^0 pas, avec chances de blesser les troupes mêmes qui les ont employés.

L'idée simple de chercher à obtenir Texpansion du projectile par Taction immédiate des gaz de la poudre agissant sans aucun intermédiaire contre les parois d'une ca\ité circulaire, ménagée dans la pajftie postérieure, celte idée rencontra tout d'aJ>ord une objection tirée de la rapidité et de la violence de Texplosion. On craignait que le projectile, en même temps qu'il se dilaterait violem-rment, ne sortît de la direction de Taxe, et n'éprouvât quelque déformation par suite d'alongements inégaux des parois de son évidemènt, et cela d*autant plus que le diamètre et la profondeur de cet évidemènt seraient plus considérables, en d'autres mats d autant plus que ses parois auraient été fuîtes plus minee&, en vue de rendre l'expansion plus facile.

Cette considération ramène notre ^ attention, d'ahôfd sur la principal^ valeur du culot qui. dans

80 rrouvELLEs études

le cas d'une pénétration régulière, peut être envisagé comme un régulateur interposé' pour modérer les effets des inégalités de la matière du projectile et de l'action \iolente des gaz ; mais elle nous force aussi à reconnaître la nécessité de conserver à la partie postérieure du projectile sans culot le plus de force et de masse possible, puisque toutes les déformations qu'il est sujet à éprouver augmentent à mesure que cette partie (sur laquelle repose essentiellement la bonne direction dans l'âme) se rapproche davantagOv de la forme d'un cylindre à parois minces. Cette condition de la construction est en opposition avec celle qui se tire de l'expansion à produire, et à laquelle on ne saurait avoir égard qu'en diminuant l'épaisseur de la paroi du plomb.

San§ doute, dans le cas des armes d'un calibre compris entre 14 et 10 millimètres (*), et si le vent

(*) La haute influence du calibre sur Texpansion des projectiles évidés deviendra plus loin, de notre part, le sujet d'une discussion plus approfondie, lorsque nous traiterons de la question du calibre d'une manière spéciale. Ici, il ne s'agit encore que d'établir des bases de construction générales et essentielles. (Absolut, gûltiger Constructionsgrunde.)

SUR l'armi: a fj:u kayée. 81

est peu considérable, la force expansive prend un tel accroissement d'intensité qu elle devient capable de vaincre la résistance d'une paroi cylindrique même épaisse ; en outre, la longueur relativement plus grande des projectiles du petit calibre augmente encore leur résistance à la déformation et ajoute à la garantie de leur bonne direction ; mais pour les forts calibres, la faiblesse des projectiles évidés circulairement se montre dans tout son jour.

Dans le cas d'une très-faible épaisseur des parois de Tévidement, le vide laissé par un vent faible entre la balle et le canon est plus rapidement rempli par l'expansion d'une balle sans culot que par celle d'une balle à culot ; mais aussi cette paroi mince éprouve toujours des déformations, qui vont jusqu'à des déchirements, pour peu que la charge soit forte. Enfin, avec une paroi mince, les projectiles ne résistent pas aux causes d'altération qu'ils subissent dans les transports. D'un autre côté, un évidement réduit à son minimum de largeur et de profondeur, comme l'était celui de l'ancienne balle du fusil Pritchett d'Enfield, ne donne le degré d'expansion nécessaire qu'autant que le vent est faible et tenu renfermé entre d'étroites limites de tolé-

8Î NOIÎVELLES ÉTUDES

rances. Ce sOfnt ces observations qui ont détéimmé en Angleterre à revenir à la balle à culot.

Avec un calibre compris entre 1 3 et 14 millinoiëtres (celui de l'Autriche, etc.), les obstacles à l'em-^ ploi dune cavité cylindrique étroite et peu profonde sont déjà moindres, comme je le ferai voir plus loin en parlant du nouveau projectile bavarois d'après Podewils ; toutefois ici encore le vent demande à être tenu entre d'étroites limites.

La seule manière généralement efficace de surmonter les difficultés ci-dessus indiquées de la construction intérieure des projectiles évidés, ccmsiste à leur donner une disposition par suite 4e loifuelle ils se trouvent composés, autour de leur axe, de parties atùernativement fortes et faibles, produisant, dans une coupe transversale de leur cavité^ une figure d£ polygone étoile. Voici sur quelles considérations cette proposition s'appuie :

La flg. 8, (PI. 3,) repnésente la moitié de la section transversale d'un projectile à évidement circulaii«.

Soit ab = p la pression des gaz de la poudre sur l'unité de la surface, et c d = s la largeur d*une petite portion cylindrique de longueur /,

SUR l'aeme a feu rayée. 83

ayant par conséquent/^ pour expression de son aire.

Cela posé, concevons (comme il est d usage de le faire) que la pression du gaz contre les parois de notre anneau cylindrique, tende à le séparer en deux parties ^aies, suivant un plan passant par rmxe^ représenté par A B dans notre figure, conœptioa basée sur l'égale tendance de toutes les parties de 1 anneau à se dilater concentriquement, quelle que soit en définitive la surface de rupture (*)« Puis considérons pis comme la résultante de d^ux forces b fet 6^ v la seconde de ces deux cornpoMtites eera de nul effet pour la rupture, étant équilibi>ée^ dans Je quart de cercle supplémentaire, par une composante égale et directement opposée. Ainsi il A0 resta plus jpour la mesure de l'effort qui produit la rupture que la somme des composantes bf dirigées perpendicuLairement à A B. En désignant donc cette somme par P.

^ aura : P e L s« p. sin ? ; ou, en mettant c^ à la

(*) A l'appui de €ette manière d'envisager les choses, on peut citer le fait que tous les cylindres creux qui se rompent de Pintérieur à Textérieur, tels que les cylindres à vapeur, 1« tmtàs de ftmls, etc. , le font ttmronri dans le seûs de \wr ien^oeur et janaîs lii^iuisyersaleiseDi.

place de s. sîn <p , parce que les angles en n et en nf sont égaux entre eux :

P=:2:p,l. ce;

Or, c e est la projection de s sur le diamètre du cylindre, et la somme de toutes les projections analogues est égale au diamètre de ce cylindre ou à 2 r. Donc P ^ / )t? 2 r; ce qui signifie, en langage ordinaire, que la pression totale exercée par des gaz renfermés dans des cylindres creux de divers diamètres, contre les parois latérales de ces cylindres, est proportionnelle à ces diamètres, la t^ision des gaz étant supposée la même dans tous.

Comme, pour toute section transverse d'un projectile évidé, la force qui tend à en opérer l'élargissement dépend à la fois de la tension des gat et du diamètre de la cavité , on voit qu'il y a avantage, d'une part, à augmenter autant que possible la tension des gaz de la poudre au moment de leur premier développement ; et de l'autre, à donner à la cavité le plus grand diamètre possible.

Nous avons déjà plusieurs fois fait remarquer combien la détermination des effets de la poudre dans un canon, si difticile en elle-même, est ren^

suB l'aeme a fbu ratée. 85

due plus difficile encore, et plus compliquée dans le cas des projectiles évidés : deux projectiles alkmgés de même poids, tirés dans le même canon, peuvent produire avec une même quantité de pou^ dre, des effets extrêmement divers .

L'annihilation du vent par l'expansion du pro* jectile, se fait plus ou moins rapidement, plus ou moins complètement, selon que le projectile est plus ou moins susceptible de s'élargir; et comme cette annihilation du vent influe sur la manière plus ou moins rapide, plus ou moins complète dont s'opère la combustion de la poudre, pendant le parcours du projectile dans l'âme, ainsi que sur le degré de tension des gaz dont la quantité de travail contribue pour une part plus ou moins grande à vaincre le frottement du projectile, on voit qu'en dernière analyse, le maximum de vitesse initiale du projectile dépend d'un certain degré de son expansibilité, dont l'expérience seule peut donner la mesure.

Mais ce qu'il y a d'incontestable, d'après Tensemble de nos expériences, c'est que l'expansion des balles évidées est déjà terminée à un instant très-rapproché de la première inflammation de la charge, avant que la balle ait eu le temps de parcourir un espace sensible au fond de l'âme. On peut

cunclwô deJà.(etrex|)iérieaçeJe conlinDB) q/i»: àè^ ^^j^ev jéviod^ du déTeloppemwi 4q la £(vr^ dQ i,» ppud(;e, m ^^^^ de i» ball« «sHisr $j4érôQ Gaau¥i9 ^acar^ eajrapQ#« ubç çartaki^lfMiT sion peut être obt^^ie d ai^^t plus |rgpîdi^ii)M|: qua U capaàté de l'évideoient 4^ «e iii^i«i^dieiit Jjçç ^a2( est moindre.

Admettoujs pour la pesanteur ^^fique 49P ^mas dejl^ j)wdrç le nombre 1 ,7S ; 4 poiif .c^y^ dç lacbarge^A^ lies vides qui eu séparent l^graJUis^ <5elwJL de 1 (% nx)us aurpns ppur une charge 4# 4^

ig{rain$ une masmde poudiie de -pf^^^ ^9^ centâ^-

mètres cubes logée dans un espace de 4 centimètres cubes.

Cela posé, concevons deux évidements de projeclile, lun de 0,2, l'autre de 0,7 centimètres cubes (nombres que j'emprunte à la pratique), on aura pour la tension de toute la quantité de gaz

développé, dans Iç premier c^, le rapport j^:

dans le seoond le rapport ^- •

(•) Les nombres moyens indiqués dans le texte e€ fondent tm uue reclierche ,f2â:te par moi-même avec des poudres de chasse française, russe, anglaise et prussienne.

SUR L'ARIff: A f(JC fUYÉE. 87

JUs petits évideoieDliS du projectile primitif d'Enfield et du nouveau projectile ite Podawils, «ont jdes «Kiei|ipl^s frs^papts à oûtaf m. fraive que l'aCBpandqn des projectiles évidés se fait avec d'aut^ plus d'éaergie et de régvAmté que l» é^ememU sont pliis étroitp.

Ainsi, il faut pour les projectiles expansîfs, une cavité étroite ayant un ^rand diamètre, afin, d'une part, d'augmenter la tension des gaz, et, d'autre part, d'utiliser cette tension de la manière la plus complète.

iô figure j9, »(pl. 3), jr^pjpése^t^ h «Loitié 4e Ja sçption transversale d'mie ^«//^ oblongne à CQvilé étoilée présentée par moi en mai 1856 au ministère de la guerre de la Hesse-Grand-Ducale. Cette construction satisfait aux deux conditions d«des«us jépoflLcée9 qwi, m pr^njfier aJ)owî, semblent s'exclure mutuellement. Jln effet : la mesure de la pression totale du gaz renfermé dans la partie creuse du projectile est donnée par la pBOjiectioii «ur Le diamèif e ide nifxtuw à r, des «urfaces h i k, m n^ et p q r, projections qui fout en$en)ble2 r; car lç$ tofc^ b f gui, daAs les encoignures Jlf 4 Mj ^ n op, agissent de bas

3S NOUTELLES ÉTTOES

en haut et de haut en bas s'entre-détnikeDt mutuellement.

Dons la %ure 40 (pi. 3), la projection de dèe est la seule dont on ait à tenir compte, sans a^wr ^^à celles de «fort de #Mk; ce n'est que pour la demi-section passant par les ^idroits minces (wir fy. 9) que la pression du gaz est proportionnelle au diamètre, d'où Ton Toit déjà que l'expansion a lieu de préfér^ice aux endroits faibles de la paroi du projectile.

Ainsi donc, pour une tension déterminée du gaz, la cavité étoilée représentée en B de la fig. i i (pi. 3.) donne lieu à la même pression totale que la cavité circulaire C de même diamètre D; mais elle

en produit une -^ fois plus grande que celle qui a

lieu dans la cavité A de même volume qu elle.

Appelons R, r et f les demi-diamètres 5. -^,^ nous avons dans le cas de la figure 1 1 (8).

(8) Quoique cela ne soit pas dit explicitement dans le texte, il est aisé de s^assurer que dans cette figure d=^2^ d'où r= 2/ï. Cette remarque servira à comprendre içimédiatement certains résultats de calculs indiqués plus loin. Note du traducteur.

SUR l'arme a feu rayée. 19

R = y/87^=y1r>'ou bien

et Ton obtient pour le rapport des pressions exercées respectivement en B, C, A, pour une même

tension du gaz, savoir : R : R : w— .

Les aires des sections transversales A, B, G des trois cavités sont entre elles comme 5^ y ' ^*î ®' ^ en est de même des rapports des volumes, en supposant ces trois cavités de même profondeur et de même profil longitudinal.

Ainsi, la cavité B, comparée à la cavité C, produit, à cause de son volume moitié moindre, une tension des gaz notablement plus grande , et par suite, à cause de l'égalité des diamètres, une force plus grande employée à produire l'expansion.

Comparée avec A, cette môme cavité B produit à égalité de volume et de tension du gaz, une somme de pressions du gaz employées à Texpan-

sion, qui est. /r^ = y^fois plus grande.

90 MutÉÉLÉS ÈimbÉS

Après avoir démontré qu'une cavité de forme étoilée, ou rfe qûeïque afutre formé analogue, était ce qu'il y avait de plus avantageux pour augmenter ]a tension des gta de la pcrtidre, en tant qu'employée à produire l'expansion , il est aisé de reconnaître que ce genre de construction est en même temps fé plus styaïrfagetil aussi, êÛ tant qû'^ît diminue leâ résistances à taîftcrié^ dfànis ce travail.

On peut assimiler l'élargissement concentrique du pourtcmr cvlindrique d'un projectile qui a subi Texpansion à un alongement rectiligne, équivalent de ce même pourtour supposé développé sur un plan.

Concevons les forces produisant ï'eïpansion cotame agissant en È et È (fig. 1?, pi. 3), il est évident que Talongement de la paroi du projectile né pourra avoir lieu qu'aux endroits minces, et qu'il n'y aura alors à considérer, comme s'opposant à l'extension , que la faible résistance de ces endroits minces.

Cette résistance, pour un minimum d'épaisseur de^ parois, qui d'après l'expérience (faite en vue de la fabrication) est de là 1,5 mm. (dans le cas de projectiles de 10 à 17 mm. de diamètre), cette ré-

SUR t'ARîK A FED RAYÉE, Jf

sisffànce, discfùs-nôus, est tellement faible que c'est à péfecf é'ii y a: lîett dé fàîré entrer en ligne de airbpter Ist ténacité absolue de ïa matiè^re du pro-

Il en eèi âè tnémd fôfsqtle les endroits minces iftHtt beaucotip plus étroits, et qiié les {parties renfômSés mt re^u k fimne pfus^ éfniplé indiquée datK Ist figura f â^ pF. S, qùeVe^périehce a faUrC" c<mtiàttr& céfnme plus avantageuse.

Éil même temps qit'alîeit lalongement despardfs ttîïiice*s rfcr projectile, il se produit nécessairemetit tme sorte de d'éploîément des parties épaisses eu Éfagtiettes de f'axe à la circonférence. Maïs, dans <!ef (j^îôieméril;, il n'entre en jeu comme obstacle qtfe la faifcïe résistance relative du pldmb (9), en sôrtù que, âU tôfâî, là résistance à Tétarglssement du projectile est beaucoup moindre que dans le catsr dé la cavité circulaire A de la figure 1 1 , d'égal battre et de plus forte épaisseur des parois.

Tout cô qûé nous avons dit des cavités- étoilées s'applique naturellement aussi aux cavités polygonsdes des formes les plus variées. U serait facile de

p) Voér t»ifeMt&u êuffftàe VéxptéssMi de ftiUhnee

relÊtUiêe^

Note du traducteur.

déduire des principes que nous avons posés une variété infinie de formes de sections transversales, puisqu'il n'y aurait à changer que le nombre et la forme des parties renforcées, ainsi que les rapports de leurs largeurs à celles des parties minces.

En fait, pour un corps qui ne doit opposer que la moindre résistance possible à sa dilatation transversale, tandis qu'il en doit opposer une trèsgrande à l'extension dans le sens de l'axe, il semble contraire à la çature des choses d'interrompre la continuité de ses parties sur la longueur par des variations brusques de ses diamètres, comme cela a lieu dans les projectiles cannelés. La liaison de ces parties en est affaiblie ; des ruptures peuvent avoir lieu plus facilement à l'arrière, et cela sans que l'expansion émanant du centre en soit essen-

SUR l'arme a feu ratée. 93

déformés en montre ordinairement la paroi cylindrique alongée d'un côté seulement, la base oblique h l'axe, la pointe déviée d'un côté.

Construits d'après nos principes, les projectile^ éiddés présenteraient, à expansion ^ale, plus de masse et de solidité, dans leur partie creuse , que les projectiles évidés circulairement. Leurs parties renforcées ou baguettes résisteraient, par leurs résistances propres, aux causes d'in^alité d'alongement des parois, et préviendraient toute rupture de la pointe.

Faisons encore remarquer qu'avec nos renforts longitudinaux à l'intérieur, il devient possible de modifier plus ou moins le degré de concentration de la masse du projectile vers l'axe, de manière à pouvoir influer de diverses manières sur sa rotation autour de cet axe.

On rend la communication du mouvement gyratoire plus facile en rapprochant la masse du projectile de son axe ; mais il n'en est pas de même de la persistance ou conservation de ce mouvement : celle-ci augmente, au contraire , à mesure que la masse est plus rassemblée du côté extérieur.

Dans la question qui nous occupe, la deuxième de ces consirlérations a plus d'importance que la