Formule de calcul de la vitesse des balles pour armes de poing et armes longues à poudre noire

lolo577 a écrit:

deGuers a écrit:Question aux experts : pour mon calibre maison sur .38-90 WCF modifié à pas rapide , quelle pourrait être la vitesse pour une balle de 347 grains sur 75 grains de Mousquet Tir ?
Je compte justement m'y remettre et mesurer les vitesses .

Le 38-90 WCF est-il cette mignonne petite cartouche ?



Avec tes données : M/m = 347/75 = 4,6    C'est une cartouche lourdement chargée, forte charge de poudre sous projectile léger.

Lecture du graphique :



On lit une vitesse de 1400 fps soit 427 m/s.

benco a écrit: à tous et à lolo577 en particulier

J'ai appliqué ma formule aux mesures de lolo577, et bien,  les valeurs calculées sont très proches des valeurs mesurées avec un coefficient K de 460 J/g   
 

C'est toujours plaisant dans une démarche scientifique quand la théorie et l'expérience sont en phase...

En armes longues le coefficient K est très supérieur à celui observé en armes de poing. Ce coefficient K représente l'énergie spécifique de la poudre, c'est à dire l'énergie cinétique du projectile obtenue par gramme de poudre.

Ce résultat n'est guère étonnant :
- Dans un canon long, les gaz issus de la combustion de la poudre poussent sur une distance plus grande et donc développent un travail supérieur.
- Les projectiles lourds des armes d'épaule favorisent la montée en pression et donc une meilleure combustion de la poudre. Il y a donc moins d'imbrûlés et plus d'efficacité.

Dans mon custom où je tire une balle très lourde sur une charge modérée, le canon reste très propre (pour de la poudre noire bien-sûr) ce qui est le signe d'une bonne combustion.


Une dernière élucubration...

Dans une bombe calorimétrique, en laboratoire, il serait possible de mesurer le pouvoir calorifique d'une poudre, c'est à dire l'énergie chimique contenue dans un gramme de poudre. Appelons ce pouvoir calorifique Ko.

Le quotient K/Ko serait alors le rendement d'un rechargement. Il traduirait le taux de conversion de l'énergie chimique de la poudre en énergie cinétique du projectile....

Résultat que je confirmerai prochainement en mesurant la vitesse moyenne ainsi que l'écart type sur 6 cartouches .
En fait ce n'est pas du .38-90 pur , car le canon est à pas rapide ( 375 H&H ) , ce qui me permet de tirer du lourd ( pour le calibre ) . 
La 38-90 est un calibre express , sans intérêt .
Je voulais une balle la plus lourde possible , à grande vitesse , avec une trajectoire la plus tendue possible .

deGuers a écrit:Et si je retiens le .45-90 , balle de 500 grains , mais avec 80 grains de PN ?

tu peux aussi sortir ta calculette   ou plutôt celle de ton téléphone s'il est assez smart..   

Sachant que M/m = 6,25 et rien d'autre..  

 
estimation basée sur le rendement moyen d'une charge de poudre sur arme longue (K= 450 J/g).  
Au dessous de 6 pour le ratio M/m , il faudrait prendre la valeur de K du graphique pour retrouver les valeurs expérimentales de lolo577.    

vous remarquerez que la formule est très facile à mémoriser 45 .. 450

 à tous 

J'ai analysé les données extraites de cette discussion:   mesures
et regroupé les rendements K dans le tableau ci-dessous: 

 

Avec une moyenne de 340 J/g , le rendement est nettement inférieur aux 450 J/g précédemment trouvé avec les mesures de lolo57 et verchère.  Comment l'expliquer ? poudre moins vive ? longueur du canon ?  
 
Par ailleurs,  les courbes de rendement et Vo sont bien similaires comme celle de la balle de 285 grains par exemple: 

 

Je ne connais pas les poudres américaines. Mais GOEX, c'est bien de la PN ? Pas du "succédané PN" ?

En tous cas, FFg (2Fg) ça doit être plus lent que la Mousquet-Tir que j'ai utilisé (granulation 2Fg : 0.95 à 1.5, Mousquet-Tir : 0.6 à 1.2).
Sinon, dans un canon long les gaz ont le temps de se refroidir, ce qui fait baisser plus rapidement la pression, et à partir d'une certaine longueur de canon on ne gagne plus rien en Vo ; mais je n'ai pas de chiffres...

Verchère a écrit:Je ne connais pas les poudres américaines. Mais GOEX, c'est bien de la PN ? Pas du "succédané PN" ?

En tous cas, FFg (2Fg) ça doit être plus lent que la Mousquet-Tir que j'ai utilisé (granulation 2Fg : 0.95 à 1.5, Mousquet-Tir : 0.6 à 1.2).

la GOEX est de la PN . Cette différence de granulométrie doit très probablement expliquer l'écart de rendement puisque qu'avec un revolver, on peut constater que le rendement de la suisse N° 1 est supérieur de 30 % à celui de la N° 2.    
La GOEX FFg est conseillée par son fabricant pour des armes de gros calibres (50 et plus) alors que notre ami américain l'utilise avec un cal. 45.

benco a écrit:... avec un revolver, on peut constater que le rendement de la suisse N° 1 est supérieur de 30 % à celui de la N° 2. ...

A voir aussi les conditions d'inflammation : les usages actuels de rechargement PN ne sont peut-être pas optimaux pour les PN lentes. L'évolution du 11 mm Gras souligne quelques points découverts à cette époque : intérêt d'une PN "sur mesures", effets de la rétention de collet, importance de l'amorce (sur ce dernier point je n'ai toutefois aucune donnée précise, si ce n'est qu'on a découvert l'intérêt de travailler sur l'amorçage).

Pour assurer la meilleure inflammation d'une PN lente il faut sans doute un sertissage plus énergique (l'appui de la balle contre les rayures pourrait être utile mais ce n'est pas toujours possible - surtout dans un revolver !)
Le gros évent des amorces Boxer est peut-être moins efficace que les deux petits évents des Berdan (peut-on y pallier par un opercule concentrateur ?)
La poudre des cartouches longues est souvent chargée au drop-tube et tassée, ce qui paraît améliorer la combustion (c'est plus rarement le cas dans les cartouches courtes).

Je ne parlerai pas d'un petit "booster" à la PSF, dont l'effet positif sur l'inflammation et la qualité de combustion de la PN paraît incontestable (d'après la littérature ; j'ai pas essayé). Il serait de toutes façons alors difficile de différencier la poussée du relais PSF de celle de la charge principale en PN...

Cela fait plusieurs points qui mériteraient d'être étudiés et testés comparativement (certains l'ont sûrement déjà fait, du moins en partie), mais il faudrait déjà disposer d'une charge de référence "chargement moderne PN usuel" qui soit fiable. Et d'un fusil permettant de friser au besoin les limites (donc pas un Trapdoor ou Rolling-Block d'époque ; peut-être un Gras mais plutôt une copie moderne de Sharps, ou même une arme originellement conçue pour des gros calibres PSF).
Ce genre d'étude ne paraît pas irréalisable si on se limite à relever la Vo et à vérifier le bon comportement balistique interne. La précision en cible (balistique externe) étant sans doute plus difficile à caractériser avec la diversité de Vo qui résultera des diverses combinaisons. Car il n'y a aucune raison que les armes PN se comportent différemment des armes PSF, avec des régimes vibratoires variant selon la charge (et / ou la Vo).

Ce modèle a au moins le mérite de la simplicité. 
Juste pour info, j'ai ajouté le rendement K de la cartouche du fusil Gras M. 1874 à la suite du tableau récapitulatif des rendements calculés à partir des mesures de notre ami américain. Avec 355 J/g , il est tout en fait en ligne avec le reste du tableau. Le ratio M/m de 4,4 indique que la charge est forte et agit dans la zone de rendement optimum. Rien d'étonnant.. je suis simplement en train de réinventer la poudre   

J'ai calculé de rendement des charges de S4 d'une grande variété de cartouches métalliques à partir d'une compilation de données qu'on doit à Jesse Lone Rider (son pseudo sur un forum PN francophone)   extraites en partie de "Shooting..of the Old West" de Max Venturino et de diverses sources non contrôlées (dixit Jesse Lone Rider) . 

et bien, le rendement moyen de la S4 colle parfaitement avec les données de lolo57 et Verchère: 457 J/g    
Les mesures de vitesse qui donnent des rendements supérieurs à 500 J/g sont, à mon avis, douteuses.
 

Bonjour,
Je suis nouveau sur le forum,
Effectivement le calcul par l'énergie est pratique et surtout simple. Cela dépend de la longueur du canon aussi.
Se serais mieux de parlé en gramme que en grain, mais bon.
Par contre pour les essais il faut être sur de la solidité du canon!
Je pense que théoriquement la pression de sortie du canon devrait être égal a 1 bar (pression absolu).
Entre autre;
J'ai poster une demande d'information sur les poudres, peut être que vous pourriez y répondre, merci.

EMSY a écrit:... Je pense que théoriquement la pression de sortie du canon devrait être égal a 1 bar (pression absolu). ...

Non, car le frottement de la balle dans le canon est loin d'être négligeable ; il faut donc que les gaz conservent une certaine pression pour que la balle ne ralentisse pas, ce qui serait contre-productif. Et puisqu'on s'emm... à trimballer un grand tuyau, autant qu'il serve à augmenter sensiblement la Vo ; alors on ne se contente pas d'éviter que la balle ralentisse, on lui demande d'accélérer encore, ce qui nécessite un peu plus que la "certaine pression" nécessaire pour éviter le ralentissement.

Si la pression baisse trop le projectile ralentit, et peut même s'arrêter en route.
Par le jeu de la diversité des coefficients de frottement, l'arrêt n'est pas progressif mais brutal ; si le projectile est un peu élaboré, et contient un dispositif inertiel sensible, celui-ci peut alors réagir !
Et c'est ainsi qu'on esquinta un canon de 155 Court, en essayant de mettre le moins de poudre possible (sous le prétexte certes valable de tester les possibilités d'atteindre une position ennemie enterrée tout près). On mit en cause la fusée, un tout nouveau modèle "de Siège et Montagne", et l'affaire remonta assez haut. Mais si la fusée était bien en cause elle n'était pas responsable : les modèles de Siège et Montagne étaient justement prévus pour s'armer et percuter sur des accélérations ou décélérations assez faibles, ces types de combat nécessitant des tirs courbes à faible charge. Il n'était pas prévu que le projectile s'arrête net en cours de route !

Bonjour
 
Moi je parlais de l’intégration de l'énergie, la vitesse du projectile a la sortie du canon V=0

C 'est sur que pour avoir une vitesse de sortie, disons élevée la pression a la bouche serai loin d'être négligeable.

Enfin cela ne résout pas mon problème.

Au sujet du canon de 155; Vous avez certainement travaillé pour le GIAT, maintenant NEXTER. Vous connaissez peut être
l'AUF2 Cal.52. Une merde infâme qui je crois n'est jamais sortie et qui a couté une fortune. le directeur du contrat (homme fusible a du sauté) Et c'est pas les miliaires qui en sont la cause.
J'ai été consultant pour cette entreprise a Bourge, c'est le folklore, je sait pas comment ils arrivent a faire du produit, c'est d'une lenteur, c'est incroyable. Par contre au restaurant de l'entreprise ont y mange très bien, c'était la seul point positif. C'est du passé!


Cordialement

Je viens de trouver dans le Challéat (tome 2 page 230) une méthode simple pour déterminer la pression tout au long du canon.
Il suffit d'un chronographe, d'un mètre-ruban, d'une scie à métaux ... et d'un canon bien sûr !

Cette méthode fut utilisée selon un programme établi par la Commission de Calais et examiné par le président du Comité d'Artillerie le 27 aoüt 1888, au moment de l'adoption des PSF, que certains qualifient maintenant de "poudres vives" mais qui à l'époque étaient considérées comme "lentes" par rapport aux poudres noires pour lesquelles les armes avaient été conçues. On avait donc des craintes sur la résistance de la volée des canons, dont on redoutait qu'elles soient trop minces pour supporter des pressions plus étendues en longueur.

Alors ils ont pris un canon de 80 et mesuré la vitesse initiale. Puis ils l'ont raccourci d'une valeur précise, et re-mesuré la Vo (à même charge bien sûr) ; dix fois de suite. Ce qui a donné une série de Vo décroissantes, associées à une série de longueurs de raccourcissement.

Pour chaque zone, la pression P était donnée par :
P = (masseDuProjectile / sectionDuProjectileEnCentimètresCarrés) x V x (deltaV / deltaX)
deltaV étant la différence de vitesse consécutive à un raccourcissement de longueur deltaX
V étant la vitesse moyenne sur ce segment X (càd la moyenne des deux valeurs utilisées pour calculer deltaV)

En conclusion, il a été admis qu'en PSF la volée subissait effectivement une pression supérieure à la PN (par exemple 90% de la pression admissible au lieu de 70% en PN) ; mais la zone critique restait le tonnerre, comme en PN.


N'étant pas très matheux je ne peux attester de la validité de la formule, mais ces gens comptaient un bon pourcentage de polytechniciens qui savaient faire des calculs compliqués. En 1925 le général Challéat était "inspecteur principal des études et expériences techniques de l'Artillerie" ; mais on n'est jamais à l'abri d'une coquille...

A notre niveau, la limitation est que si beaucoup ont le mètre, la scie et même le chronographe, ils n'ont pas les moyens des Commissions d'Expérimentation pour sacrifier un tube !
Sauf à procéder avant destruction d'une arme ou remplacement d'un canon pas encore totalement rincé...
On peut à chaque raccourcissement tirer successivement plusieurs charges, pour augmenter le nombre d'informations engrangées (le programme prévoyait 3 ou 4 charges, dont une en PN).