Dossier Briconique,
armes à feu Les rayures, la gyroscopie et la gyrostabilisation |
Les rayures, la gyroscopie et la gyrostabilisation
La très grande majorité des
canons des armes contemporaines sont rayés, ceci est valable
depuis l'arme de poing jusqu'au canon de marine. Les canons non-rayés
sont dits lisses. Une rayure (groove
prononcé "grouve") parcourt toute la longueur
du canon en son intérieur, en tournant autour de l'axe
du canon, et forme ainsi une sorte d'ellipse. Suivant l'arme,
le nombre de rayures varie de 4 à 6. Ces rayures servent
à mettre le projectile en rotation. Une partie de l'énergie
procurée par la combustion de la charge est donc dédiée
à la rotation du projectile dans les rayures. Donc, l'énergie
mise à la seule disposition de la vitesse du projectile
est réduite par rapport à celle d'une même
munition utilisée dans une arme avec un canon lisse. Energie
totale = énergie dédiée à la projection
de la balle + énergie dédiée à l'entretien
de la rotation de la balle. Puisque sur un canon rayé la
portée du projectile est réduite, pourquoi les canons
rayés sont-ils si répandus et appréciés?
Il faut alors expliquer ce qu'est la gyroscopie.
Lorsqu'un corps est en rotation autour de son axe d'inertie, il
devient alors très difficile de le déstabiliser.
C'est pour cette raison qu'il est plus facile de tenir en équilibre
sur un vélo en mouvement (ses roues tournent) que sur un
vélo à l'arrêt (ses roues sont immobiles),
c'est pour cette raison qu'une toupie reste debout lorsqu'elle
tourne sur elle-même alors qu'elle tombe une fois stoppée,
et c'est aussi pour cette raison qu'il est plus facile pour un
basketeur de tenir un ballon en rotation au bout de son index
plutôt qu'un ballon immobile. Ce phénomène
s'appelle la gyroscopie. Dernier test à réaliser
soi-même : tenir une roue de vélo à bout de
bras par chacune des extrèmités de son axe, vérifier
qu'il est aisé de chavirer, bousculer et basculer la roue,
et ensuite repratiquer après avoir mis en rotation la roue.
Les gyroscopes exploitent ce phénomène. Ces instruments
de mesure sont utilisés dans les bateaux, les avions et
les sous marins pour indiquer la direction dans les 3 axes de
l'espace suivant un repère fixe par rapport à la
terre. Les gyroscopes sont équipés de 3 corps en
rotation chacun sur l'un des 3 axes de l'espace, ainsi quels que
soient les changements de trajectoires, ils indiqueront toujours
les 3 directions sur lesquelles ils ont été câlés
au moment de leur réglage. Ils se comportent comme 3 boussoles
sauf qu'ils sont insensibles aux masses ferromagnétiques
(comme celles des carlingues et des coques). Sur un corps, la
gyroscopie est d'autant plus prononcée que la masse est
grande et que la vitesse de rotation est grande.
Pour revenir aux projectiles d'arme à feu : les rayures imposent une rotation au projectile, cette rotation est conservée par inertie même une fois le projectile éjecté du canon. Grâce à l'effet de gyroscopie, le projectile est beaucoup moins sensible à toute tentative de modification de sa trajectoire que pourraient lui imposer le vent, la pluie, les feuillages, etc ... Le projectile est gyrostabilisé. Voilà donc l'intérêt des rayures : elles augmentent la précision du tir. Des balles tirés par un canon rayé pointé dans une certaine direction et dans un environnement instable arrivent toutes dans une certaine zone. Les mêmes balles (issues des mêmes munitions) tirés par un canon lisse pointé dans une certaine direction et dans le même environnement arrivent dans une zone plus large, elles sont plus dispersées. Les rayures diminuent la dispersion (avantage) mais elles diminuent aussi la porté (inconvénient).
C'est pourquoi les récents canons qui équipent les obusiers de 155mm 52calibres et certains chars (Leclerc, Leopard II et M1 Abrams) sont lisses. Il y a là un conflit de technologie. Les configurations suivantes en vigueur sur les armes lourdes présentent leurs avantages et leurs inconvénients:
Type de projectile : Projectile plein calibre |
Type de projectile : Projectile flèche |
|
Type de canon : Canon lisse (installé sur la plupart des armes récentes) |
Inconvénient, l'absence de rotation de l'obus entraine une
dispersion, il est alors nécessaire d'utiliser des obus
stabilisés par ailettes (![]() |
Idéal, la flèche n'a pas besoin d'être mise en rotation pour être stable, sa forme l'en dispense. La porté n'est donc pas affectée. |
Type de canon : Canon rayé |
Idéal, la dispersion est faible mais la porté est (relativement) faible. | Gênant, il est conseillé d'équiper les munitions de ceintures dérapantes pour empêcher les projectiles de "modre" sur les rayures. |
La mise en rotation du projectile présente d'autres contraintes. Ainsi le moindre défaut d'homogénéité de la matière du projectile crée un balourd, qui met en vibration le projectile lorsqu'il est en rotation sur lui-même. Et évidemment ces vibrations perturbent la trajectiore. Autre inconvenient, un corps en rotation à grande vitesse dans l'air tend à vouloir "rouler" sur l'air tel une roue sur la route. De plus, si un vent perpendiculaire à la trajectoire de la balle est présent, il tend aussi à dégager la balle de sa trajectoire prévue en créant des pressions inégales à la surface de la balle. Par exemple, un vent horizontal souffle perpendiculairement sur la trajectoire elle aussi horizontale d'un projectile en rotation sur lui-même, les pressions de l'air en haut et en bas du projectile sont différentes, le haut aspire le projectile et le bas le repousse (ou inversement suivant les sens du vent et de rotation du projectile). Tout ceci impose des compromis sur les dimensions du projectile, sur sa forme, sur la qualité de sa fabrication, sur son revêtement, sur l'aspect de sa surface, sur sa vitesse de rotation et sur sa vitesse de "voyage". Oui, une munition n'est pas aussi simple qu'elle n'en a l'air !
Quelques chiffres : le pas des rayures sur une arme individuelle peut être de 35cm, c'est-à-dire qu'elle fait un tour dans le canon sur une distance parallèle à l'axe du canon de 35cm. Le pas peut être supérieur à la longueur du canon. Dans le cas des 35cm, une balle tirée à 400m/s tourne sur elle-même à 400m/s / 0,35m/tour = 1143tours/s soit 68571tours/mn.
Les projectiles portent les traces des rayures, ces traces servent beaucoup à identifier l'arme qui à tiré un projectile.
Une charge de poudre trop importante fait déraper le projectile sur les rayures.
Autres pages de ce site, et sites partenaires : | |||
Briconique. Accueil de ce site. |
Interface d'Util-Pocket. http://briconique.free.fr/upipromo.html Présentation d'une interface électronique d'entrées et sorties polyvalente. |
Furtivité. http://briconique.free.fr/furtivite.html Explication simple mais claire de la furtivité. |
Act of War. http://briconique.free.fr/aow.html Les vraies armes du jeu. |
Froid, chaud et sensations de chaleur. http://briconique.free.fr/lecondechose.html Leçon de chose. |
Tchernobyl. http://briconique.free.fr/tchernobyl.html La population de France sacrifiée pour sa cause nucléaire. |
Stuka. Prochainement Confrontation de témoignages. |
Air Pur Jura. Location saisonnière d'appartement dans les montagnes du Jura de France. |
Altitude Jura. Location saisonnière d'appartement dans les monts jurassiens Français. |
AOW France. |
||