Etude du 75 : la bouche à feu
La bouche à feu (ou canon ou tube) est l’élément qui délivre toute la puissance de feu du 75.
Sa fabrication, très élaborée, fait appel aux dernières technologies métallurgiques de la fin du XIX° siècle. Ses caractéristiques lui permettent de résister à des conditions de service particulièrement sévères (pression, chaleur, usure, encuivrage).
Avant de présenter la bouche à feu du canon de 75, il parait intéressant de rappeler les innovations utilisées dans la fabrication des matériels d’artillerie.
La bouche à feu simple d’avant 1870, coulée ou forgée, parfois en bronze, ne pouvait pas répondre aux exigences des nouvelles technologies (nouvelles poudres, chargement par la culasse, obus oblong à ceinture, canons rayés). Il a fallu chercher un moyen d'augmenter sa résistance en se tournant vers des aciers à limite élastique de plus en plus élevée.
Une nouvelle technique, le frettage, devient alors le principal procédé pour construire des canons.
Le frettage :
Le procédé consiste d envelopper le tube à renforcer d'une couronne appelée frette, qui le comprime fortement. Cette compression s'obtient en donnant à la frette au repos un diamètre intérieur plus faible que le diamètre correspondant de l'élément fretté; la différence de ces deux diamètres constituant le serrage.
Le serrage est obtenu en donnant à la frette un diamètre interne plus petit que le diamètre externe correspondant après mise en place du tube fretté. Le serrage absolu est la différence entre le diamètre extérieur de l’élément fretté et le diamètre intérieur de l’élément frettant.
Pour résumer, le frettage permet d'obtenir la même résistance avec une épaisseur moindre. La résistance du canon croit avec le nombre de frettes pour une même épaisseur totale.
Le frettage à chaud :
Plusieurs tubes d'acier sont enfilés les uns sur les autres à chaud. Après refroidissement, chaque tube agissant sur les précédents comme une frette. L'avantage de cette méthode est d'adapter l'épaisseur d'acier en fonction de la pression dans le tube au départ du coup: très épais au niveau de la chambre, plus fin vers la sortie du canon.
Pour la mise en place, le tube frettant est dilaté par la chaleur. Le tube à fretter est alors introduit. Par refroidissement, la frette se contracte et comprime le tube fretté.
Le frettage à froid :
Le frettage à froid a été employé pour la construction du 75 modèle 1897. La partie postérieure du tube est légèrement tronconique, le manchon est alésé intérieurement à la demande du tube, mais avec un diamètre légèrement plus petit. La mise en place du manchon sur le tube se fait à la presse hydraulique. Ce procédé a l’avantage d'éviter les altérations moléculaires que pourrait amener un chauffage exagéré.
La bouche à feu du canon de 75 :
La bouche à feu est constituée par un tube en acier creusé intérieurement de rayures et renforcé à l'arrière par une frette en acier: le manchon porte-culasse, mis en place à la presse hydraulique.
Le manchon est calé sur un ressaut du tube par l'intermédiaire de deux bagues (frette de calage et frette - écrou). La frette de calage est de plus vissée à chaud sur le tube.
Sur sa partie intermédiaire, il est entouré d’une enveloppe en bronze : la jaquette. Cette jaquette sert de chariot lors du recul du tube, elle est pourvue de galets antérieurs et postérieurs et de longerons évidés comportant des plans inclinés. Manchon et jaquette sont reliés entre eux et au tube intérieur par deux frettes (frette de calage et frette-écrou), empêchant tout glissement par rapport au tube.
A l'avant du tube est vissée la frette à galets de la bouche.
D’un poids de 461 kg et d'une longueur totale de 2,72 mètres, le tube d’un diamètre de 75 mm comporte 24 rayures inclinées à droite à pas constant de 7° sur une longueur de 2,23 mètres.
Sur le dessus de la bouche à feu on trouve, de l'avant vers l'arrière, le guidon, les facettes du niveau de pointage modèle 1888 en maillechort, l'œilleton. A l'arrière droit, on trouve le trait repère de retour en batterie.
La forme intérieure de la bouche à feu du canon de 75
De l’arrière vers l’avant, on trouve :
La vis du manchon de culasse qui accueille la vis de culasse Nordenfelt et qui permet le chargement et l’obturation du tube. La masse reculante est reliée à la tige du frein de tir par le manchon.
La chambre, partie lisse qui accueille la douille de cuivre de la munition. Sa forme légèrement tronconique est très légèrement supérieure aux dimensions de la douille ; cela facilite son décollement des parois lors de l’éjection.
Pour mémoire, c’est la douille de cuivre qui, à elle seule assure, la totale étanchéité des gaz lors de la mise à feu.
Le cône de forcement fait la jonction entre la chambre et la partie rayée sur une hauteur de 13 mm. Sa forme en tronc de cône (inclinaison de 6,5%) arrête le projectile à la position de chargement, la ceinture de cuivre de l’obus venant s’y bloquer.
La partie rayée, d’une longueur de 2 m. 23, comporte 24 rayures d’une profondeur de 0,5 mm, au pas constant de 7° à droite.
Entretien et durée de vie d'une bouche à feu de 75:
A la fois résistante et fragile, la bouche à feu s'use et s'encuivre de manière inévitable.
Elle requiert une attention permanente, tant au service qu'à l'entretien.
La vie balistique d'un 75 est estimée à 10 000 coups en moyenne, certains canons en ayant tiré bien plus. Cette durée de vie peut être très courte si certaines précautions ne sont pas respectées.
En général, un tube est réformé après usure de 0,7 mm. ou lors d'une avance au cône de 8,5 mm . L'usure est accélérée par l'emploi des obus modèle 17 (grande vitesse et forcement plus fort) et très ralentie par les charges réduites.
L'encuivrage est également déterminant dans vie balistique d'un tube. Dans les canons bien soignés, l'encuivrage n'arrive qu après l'usure. Des projectiles décuivrants ont d'ailleurs été inventés afin de lutter contre ce phénomène sur les canons d'ALVF (alliage étain - plomb).
1. L'usure:
Elle fait perdre toute précision au tir.Elle est caractérisée par une érosion du métal et une augmentation du diamètre de l'âme. L'usure est maximum dans la région du cône de forcement et du commencement des rayures, puis elle diminue vers l'avant pour devenir presque nulle. L'usure reparaît à la sortie de bouche (usure mécanique). Les caractéristiques de l'usure sont différentes suivant la région du canon.
Elle se manifeste par de fines craquelures espacées, qui au fur et à mesure se rejoignent et forment un véritable réseau, visible sous forme de tâches. Enfin les craquelures longitudinales s'accentuent et finissent par former de véritables stries.
D'après Monsieur Vieille, l'usure est due à l'action réitérée des veines gazeuses d'écoulant à grande vitesse et haute température (entre 2000 et 4000° C).
Une autre théorie de l'époque admet que l'action chimique des gaz de la poudre sur l'acier est une des causes principales de l'usure.
L'expérience montre que les hautes températures de déflagration favorisent l'usure. Il faut donc ménager la cadence de tir du canon pour éviter un échauffement excessif.
2. L'encuivrage:
Dès que l'encuivrage est commencé, il ne cesse de s’accroître.C'est un simple dépôt de cuivre pur (aspérités) qui se forme par le frottement de la ceinture de l'obus. Il altère l'âme du canon, favorise l'érosion, et a des conséquences sur la précision du tir (le vent du projectile est augmenté). Par exemple il peut produire en particulier des arasements de ceinture donnant des coups courts de 4 à 5000 mètres pour des portées de 5 à 6000.
3. L'entretien et la préservation d'une bouche à feu:
Pour retarder l'usure et l'encuivrage, il faut:
- Employer la plus faible charge permise par le tir à effectuer(l'usure augmente avec la vitesse initiale).
- Entretenir l' âme propre, la laver et la graisser légèrement après chaque coup (les résidus de poudre sont corrosifs et difficiles à éliminer une fois refroidis).
- Graisser légèrement la partie avant de la ceinture de chaque projectile,
- Avoir des projectiles propres,
- Ne pas dépasser une certaine cadence de tir tant que la situation tactique ne l'exige pas. (la température élevée fragilise l'âme du canon). Permettre un repos alternatif aux pièces, pendant lesquelles elles sont refroidies à grande eau.On conservera ainsi une bouche à feu plus longtemps et en bon état. L'expérience montre que certaines pièces ont pu tirer 20 000 coups sans usure et encuivrage exagéré.
Ainsi le règlement du canon de 75 stipule pour le nettoyage de la bouche à feu:
" La culasse, l'extracteur et son axe étant enlevés, placer la bouche à feu sous une inclinaison légèrement négative; laver à grande eau l'âme et la chambre, en se servant de l'écouvillon, jusqu'à ce que l'eau sorte propre; essuyer et sécher en coiffant le refouloir avec un linge sec. Graisser, au moyen du manchon graisseur. Huiler les couvre-galets et les galets de la bouche s'il est nécessaire.
Nettoyer l'écrou de culasse avec une éponge et essuyer, avec le plus grand soin et un à un, les filets. Graisser au moyen de la brosse à graisse.
Le nettoyage de l'âme doit se faire immédiatement après le tir lorsque des sachets anti-lueurs ont été employés. Dans ce cas, il peut être nécessaire, pour dissoudre les crasses, d'employer du pétrole ou de l'eau chaude. Graisser ensuite le matériel. "