LE FONCTIONNEMENT ET LES GRANDS TYPES DE FUSEES
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Ce rôle crucial faisait de cette petite pièce un élément primordial pour l'efficactité de tous les colosses, canons et projectiles, dont nous avons parlé dans les autres pages.
Ce sont donc de véritables pièces d'horlogerie que l'on trouve encore de nos jours dans les labours, enchassés dans la terre ou dans la craie... Pour bien comprendre les explications et schémas de ma section 'Quelques fusées', prenez le temps de lire ces quelques notions de théorie de pyrotechnie du début du XXème siècle, ou l'ingéniosité au service de l'horreur...
Trois grandes catégories de fusées existaient en 1914-1918 :
Les fusées dites 'percutantes' fonctionnaient par le choc à l'arrivée sur l'objectif, provoquant l'explosion de la charge immédiatement (fusées sans retard ou instantanées), ou au bout d'un court délai (fusées avec retard).
Les fusées dites 'fusantes' se déclenchaient en un point précis de la trajectoire, grâce à un mécanisme de compte à rebours.
Les fusées dites 'à double effet' combinaient les deux types précédents de fonctionnement. Il existait d'ailleurs des fusées à triple, voire quadruple effet (avec ou sans retard).
Ces engins, devant fonctionner précisément dans un intervalle de temps court et dans des conditions difficiles d'ambiance et d'accélération, étaient de véritables mécanismes de précision.
La charge propre de la fusée pouvait suffire à faire exploser la charge principale du projectile, mais dans certains cas (par exemple charge principale en TNT ou mélinite fondue), elle faisait exploser un détonateur (charge intermédiaire) qui, seul, avait suffisamment de pouvoir déflagrant pour provoquer la détonation principale. Dans ce cas, les français vissaient à la base leurs fusées classiques un détonateur spécifique. Les Allemands avaient quant à eux conçu des 'fusées-détonateurs', en une seule pièce.
Bien entendu, une fusée devait également présenter toutes les garanties de sécurité : supporter les manipulations en cours de transport, les conditions incontrôlées de stockage en campagne, et la rude accélération du choc de départ sans provoquer d'éclatements prématurés, susceptibles de détruire canons et équipages...
Les fusées percutantes fonctionnaient sur le principe de l'inertie : 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.
Le même principe était appliqué pour les mécanismes de mise à feu des systèmes fusants, appelés 'concuteurs', que nous retrouverons plus loin. Dans ce cas, l'allumage devant se produire au départ du coup dans le canon, le dispositif était retourné de 180°, et c'est vers l'arrière que la pièce mobile pouvait coulisser.
Pour des raisons évidentes de sécurité, il était bien entendu nécessaire d'empécher les mouvements de la masselotte au cours de manipulations, . Le ressort de sûreté ne pouvant pas garantir des chocs, un autre dispositif de sécurité permettait de bloquer complètement la masselotte. Il fallait donc 'armer' la fusée au dernier moment. Cela pouvait bien entendu être réalisé par une goupille, mais dans la plupart des cas l'armement se faisait au départ du coup par action de l'inertie permettant de comprimer un ressort, par la force centrifuge de l'obus tournant sur lui-même sous l'effet des rainures du tube du canon, ou encore par combustion d'une cale de poudre compactée libérant les mouvements d'une tige.
Fusées percutantes à armement par inertie :
C'est le principe de base, simple et efficace, que nous retrouverons dans beaucoup de fusées de l'époque : Le porte amorce est maintenu contre la paroi arrière de la fusée par un ressort d'armement qui s'appuie lui-même sur une masselotte mobile. Cette masselotte, maintenue entre ce même ressort d'armement et le ressort de sécurité sépare le porte-amorce du rugueux qui est fixé sur la partie avant de la fusée. La masselotte abrite une agrafe. La charge ne prendra feu que si amorce et rugueux rentrent en contact.
Au départ du coup dans le tube du canon, la masselotte comprime par inertie le ressort d'armement. Sous cet effet, l'agrafe descend et vient s'arrimer sur les encoches pratiquées sur le porte-amorce : le ressort restera dorénavant comprimé ! Le vol de l'obus s'effectue dans cette configuration, seul le ressort de sûreté empêche la l'amorce de toucher le rugueux....
A l'impact de la cible, l'ensemble porte-amorce / masselotte, rendus solidaires par l'agrafe, est projeté vers l'avant, toujours par inertie. Cette fois, c'est le ressort de sûreté qui est violemment comprimé. L'amorce vient heurter le rugueux, et s'enflamme. L'explosion se propage par un canal ménagé dans la base de la fusée.
Fusées percutantes à armement par force centifuge
Une variante existe pour l'armement : cette fois le porte amorce est maintenu écarté du rugueux par les arrêtoirs latéraux reposant sur des ressorts.
Le choc de départ ne provoque rien, mais le mouvement de rotation de l'obus communiqué par l'obus par les rayures du canon applique une force centrifuge importante (l'obus tourne à plusieurs milliers de tours par minute autour de son axe) à tous les éléments du projectile.
Sous l'effet de cette force, les arrêtoirs sont repoussés vers les parois, comprimant les ressorts d'arrêtoirs, et libérant le porte-amorce, toujours plaqué contre la paroi inférieure par le ressort de sûreté. Plus rien n'empêche que la force de l'impact ne projette, comme dans le cas précédent, le porte-amorce contre le rugueux en comprimant le ressort de sûreté, déclenchant l'explosion finale...
Fusées percutantes à armement par tige et grain de poudre
La variante suivante a été introduite par les ingénieurs militaires allemands. Comme dans les deux cas précédents, le porte-amorce est toujours maintenu écarté du rugueux par un ressort de sûreté qui ne demande qu'à être comprimé par le choc d'arrivée. Mais ce qui est nouveau, c'est qu'ici le mécanisme d'armement est pyrotechnique : une tige reposant sur une colonne compacte de poudre comprimée empêche ce mouvement. Un appareil d'armement par percussion, sur le modèle classique vu plus haut, et appelé concuteur, est prèt à enflammer ce 'grain' de poudre.
La brusque accélération du départ provoque la projection du rugueux du concuteur sur le porte amorce, en comprimant le ressort de sûreté de ce dispositif. Cette rencontre enflamme, via un canal de communication, le grain de poudre compactée. Lorsque la combustion est terminée (ce qui n'est pas instantané et évite donc que l'obus soit déjà armé alors qu'il est encore dans le canon, source potentielle d'accidents), la tige de calage de la masselotte ne s'appuie plus sur rien et peut donc coulisser.
Encore une fois, la force de l'inertie pourra maintenant projeter le porte-amorce contre le rugueux en comprimant le ressort de sûreté, au moment de l'impact.
Il faut noter que la combustion du grain de poudre entraînant la création de fumée, ces fusées comportaient un évent faisant office de cheminée d'échappement.
L'emploi des obus à balles, ou shrapnels, impliquait que le projectile explose 'spontanément' à proximité de sa cible, afin de l'arroser d'éclats et de billes de plomb. Dans cette situation, il n'y a pas obligatoirement d'impact de l'obus avec l'objectif, et donc aucun choc pour commander la détonation.
Le rôle des dispositifs 'fusants' est donc de déclencher l'explosion à l'issue d'un certain laps de temps de vol du projectile (de l'ordre de plusieurs secondes), représentant la distance parcourue pour autant que l'on connaisse la vitesse du projectile.
Deux types principaux de fusées fusantes, ou fusées à temps, existaient au début du vingtième siècle, toutes deux basées sur la combustion lente et régulière de 'pulvérin' (poudre comprimée) à la vitesse approximative de 1 cm par seconde :
Fusées à tube fusant
Ce principe était exclusivement utilisé par les Français, avec leurs fameuses fusées 22 / 31 mod. 1897, et 30 / 55 mod.1889. L'exemple suivant est celui de la première des deux, par ailleurs 'à double effet' (fusant et percutant)
Dans cette fusée, un tube de plomb étiré contenant le pulvérin s'enroule en spirale sur un barillet cônique creux. A l'intérieur de ce barillet, une chambre contient un mécanisme percutant d'allumage au départ du coup, appelé 'concuteur', ainsi qu'une rondelle de poudre comprimée.
La partie inférieure du tube fusant spiralé est reliée à une chambre à poudre, placée sous le barillet, juste au-dessus du dispositif percutant classique. Le barillet et le tube fusant sont recouverts d'un 'chapeau' en métal mou, portant une rainure en spirale le long du tracé du tube, dans laquelle sont gravés des repères gradués en secondes.
Avant le tir, les servants poinçonnent le chapeau à un endroit précis de la rainure graduée à l'aide d'un appareillage spécifique appelé 'débouchoir', selon le temps de vol visé avant explosion. Cette opération fait communiquer le tube de pulvérin avec l'intérieur de la chambre du barillet.
Le choc du départ dans le canon actionne par inertie le concuteur, qui déclenche la combustion de la rondelle de poudre comprimée. La flamme de celle-ci allume le pulvérin à l'endroit poinçonné, et ses deux tronçons brûlent alors dans les deux directions opposées, à la vitesse de 1 cm par seconde. Lorsque la combustion du tronçon inférieur atteint la chambre à poudre, celle-ci passe au travers de l'appareil percutant pour allumer la charge d'éclatement.
Dans le cas des fusées à double effet, l'explosion peut être provoquée au moment de l'impact pour autant que celui-ci se produise au bout d'une durée de vol inférieure à celle qui a été sélectionnée par le débouchoir, ou si la fusée n'a pas été débouchée. C'est l'appareil percutant classique qui fonctionne alors.
Ce système, dit système fusant Français à barillet, fut décliné en de nombreux modèle jusquà la seconde guerre mondiale.
Fusées fusantes à plateaux
A part l'armée française, tous les belligérants utilisaient les systèmes fusants à plateaux tournant. Moins rapides à régler que les fusées à tube fusant (dont le mécanisme ingénieux mais parfois fragile était une des conditions nécessaires à la belle cadence de feu du canon de 75), elles étaient toutefois plus faciles à fabriquer.
Le cordon de pulvérin est cette fois situé dans des canaux circulaires creusés dans la base de deux plateaux superposés, l'un mobile et l'autre fixe. Ces deux gorges sont interrompues sur un segment de leur circonférence. Le cordon du plateau supérieur fixe est relié à l'une de ses extrémités à un concuteur logé dans l'axe de la fusée, via un canal de raccordement .
Le cordon du plateau inférieur mobile est relié à l'une de ses extrémités à la charge d'éclatement du détonateur à la base de l'axe de la fusée. Un canal de communication usiné dans le plateau mobile permet de relier les cordons supérieurs et inférieurs à l'endroit désiré, par rotation du plateau inférieur mobile.
Le choc de départ du coup provoque le fonctionnement du concuteur. Celui-ci met à feu le pulvérin du canal fixe de communication. La flamme progresse à la vitesse approximative de 1 cm par seconde successivement dans le cordon du plateau supérieur fixe jusqu'au moment ou elle rencontre le canal mobile de communication qu'elle emprunte pour allumer le cordon inférieur. La combustion régulière de celui-ci aboutit à la charge d'éclatement qui déclenche finalement le détonateur.
Le réglage du fonctionnement de ces fusées se faisait donc toujours par rotation préalable du plateau mobile gradué, en plaçant la durée de vol voulue devant un index gravé sur la partie fixe.
Ces fusées étant le plus souvent 'à double effet', le fonctionnement percutant pur était sélectionné en pointant le curseur sur le symbole (international !) de croix romaine. Dans ce cas, les cordons des deux plateaux ne communiquent pas, et la combustion stoppe quand le cordon supérieur a brûlé. Un dispositif classique à percussion déclenche l'explosion à l'impact seulement.
De nouveau, la combustion de tous ces pulvérins et charges de poudre compactée produisant de la fumée, de multiples évents étaient usinés dans ces types de fusée por permettre l'évacuation des gaz.
Lorsque le pointeur était positionné sur l'indication '0' (parfois à l'endroit d'un évent d'évacuation des fumées), les deux canaux de communications étaient mis en alignement, et le fonctionnement était quasi instantané, correspondant aux besoins d'un tir de mitraille à bout portant.
Tous les autres positionnements du pointeur induisaient un fonctionnement fusant d'une durée gravée sur la graduation et correspondant au temps de combustion du chemin de cordon. La durée maximale était réalisée par le temps que mettait à brûler la somme des circonférences des cordons des deux plateaux.
Pour être complets, signalons que des dispositifs à temps purement mécaniques, s'apparentant à des mécanismes d'horlogerie, furent développés principalement pour certains obus anti-aériens.
En fonction de l'objectif à atteindre, il pouvait être nécessaire de régler finement l'instant précis de l'explosion par rapport au moment de l'impact. Lorsqu'il était préférable de laisser l'obus pénétrer sous terre pour provoquer de gros cratères, ou perforer une couche protectrice de béton, de bois ou de blindage avant d'exploser, on pouvait provoquer un retard de quelques centièmes de secondes. A l'autre extrèmité, il importait dans certains cas de maximiser les effets de surface (anti-personnel, destruction blindage acier, ...) , et il fallait donc que le déclenchement ait lieu un très court instant avant que l'ogive ne touche le but.
Fusées à retard optionnel
Un très court délai pouvait être obtenu entre le déclenchement du mécanisme percutant et la mise à feu de la charge par ajout d'un 'retard', formé d'un 'grain de poudre comprimée' dans le chemin pyrotechnique. Dans beaucoup de projectiles, ce retard pouvait être ajouté au détonateur au moment de l'amorçage de l'obus.
Dans d'autres cas (et particulièrement pour les munitions allemandes dans lesquelles la fusée était solidaire du détonateur), il était possible de sélectionner un fonctionnement avec ou sans retard. Ce dispositif, décrit ci-dessous, imposait l'existence de deux systèmes percutants distincts, sélectionnables par un plateau de réglage.
Position sans retard : au départ du coup, le concuteur mettait à feu le grain de poudre du mécanisme d'armement, libérant les mouvements de la tige du mécanisme percutant 'sans retard'. A l'impact, celui-ci fonctionnait et mettait immédiatement à feu le détonateur via un canal passant sous le retard.
Position avec retard : au départ du coup, le concuteur mettait à feu le grain de poudre du mécanisme d'armement, libérant les mouvements de la tige du mécanisme percutant 'avec retard'. A l'impact, celui-ci fonctionnait et mettait à feu le retard via un canal passant au-dessus de celui-ci. L'explosion ne pouvait avoir lieu qu'après allumage de ce retard, soit quelques centièmes de secondes plus tard que dans le premier cas.
Fusées instantanées ou à refoulement
Dans certains cas, les quelques fractions de secondes qui séparaient l'explosion du choc de la fusée sur l'objectif suffisaient pour que le projectile traverse la cible et éclate trop loin derrière, ou s'enfonce légèrement en terre, faisant un beau trou mais détruisant peu le matériel de surface.
Dans ce cas, il était possible d'utiliser une 'fusée instantanée', pour maximiser les effets de surface : le mécanisme de détection du choc d'arrivée précède l'obus de quelques centimètres, et déclenche l'explosion en surface, par l'intermédiarie d'une tige. Des demi-bagues de calage et une goupille en acier doux empêchaient le fonctionnement accidentel au repos.
Au départ, les demis-bagues de calage sont éjectées par la force centrifuge de l'obus, ou enlevées manuellement dans le cas des mortiers de tranchée. 
La tige ne peut cependant toujours pas coulisser dans le cylindre, bloquée par la goupille. L'obus suit ainsi sa trajectoire, et lorsque la tête du percuteur heurte la cible à pleine vitesse, la tige s'enfonce en cisaillant la goupille, et le rugueux vient enflammer l'amorce, déclenchant la détonation.
Evidemment, cela marche mieux quand l'obus vient heurter l'obstacle bien perpendiculairement à l'axe de la tige, ce qui est le plus souvent pour les tirs courbes de l'artillerie de tranchée, ou pour le tir tendu contre obstacles par canons de campagne.
