HAL Id: jpa-00237540
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Submitted on 1 Jan 1879
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Accélérographe, appareil destiné à la mesure des pressions développées par les gaz de la poudre
M. Sebert
To cite this version:
M. Sebert. Accélérographe, appareil destiné à la mesure des pressions développées par les gaz de la poudre. J. Phys. Theor. Appl., 1879, 8 (1), pp.302-313. �10.1051/jphystap:018790080030201�.
�jpa-00237540�
302
logues,
aupoint,
de vue de l’effetproduit
sur les thermomètres. Leplatine
ne donne rien de semblable.On observe que les
dépôts galvaniques
onttoujours
une certainetendance à se déchirer.
Quand
on reco uvre un thermomètre denickel,
defer,
decobalt,
il arrive souvent que ledépôt s’ouvre,
comme une écorce
qui
sedétache,
et même sereplie
en dehors.C’est une
conséquence
de lagrandeur
despressions auxquelles
lacouche
métallique
intérieure se trouvesoumise; mais,
dans le casdu
nickel,
il estimpossible
de ne pas attribuer àl’hydrogène
unrôle
spécial.
J’ai observé que les déchirures ne seproduisent qu’aux points
où l’on voitapparaître quelques petites
bulles de gaz :l’hy- drogène provenant
de ladécomposition
de l’eau est absorbépar le nickel,
diminue parplaces
sa résistance et favorise sarupture.
De là la nécessité den’employer
que des courants faibles et des dissolu- tions que l’on maintient concentrées à l’aide d’une électrode po- sitive soluble.L’hydrogène paraît
d’ailleurs tout aussi nuisible à laqualité
desdépôts galvaniques
même avec les métauxqui
ne l’ab-sorbent pas en
quantité appréciable.
ACCÉLÉROGRAPHE,
APPAREILDESTINÉ
A LA MESURE DES PRESSIONS DÉVELOPPÉES PAR LES GAZ DE LA POUDRE;PAR M. SEBERT.
Lorsqu’un projectile, placé
dans une bouche àfeu,
est lancé parl’explosion
d’unecharge
depoudre,
il se trouve soumis à unepression brusquement développée
dont les effetspeuvent
être rendus très-variables pour une même bouche à feu et une mêmecharge
depoudre, lorsqu’on
modifie les caractèresphysiques
de cettepoudre, densité,
forme et dimensions desgrains,
oulorsqu’on
faitvarier les conditions du
chargement,
et enparticulier l’espace
initial
qui
est attribué à lacharge.
C’est par l’observation des effets extérieurs du
tir,
mesure de lavitesse initiale du
projectile, dégradation plus
ou moinsrapide
dela bouche à
feu,
facilitéplus
ou moinsgrande
de la manoeuvre dela fermeture de
culasse,
que l’on a étéprévenu
tout d’abord deces variations dans le mode d’action de la
poudre.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018790080030201
303
On a dès lors
songé
à les étudier deplus près,
en cherchant àévaluer la
pression
exercée sur leprojectile
par les gaz de lapoudre
et à observer la
rapidité
de sondéveloppement.
On donnera une idée de la difficulté du
problème
en disant que,d’après
les indications que l’onpossède, lorsqu’il s’agit
du tir d’une bouche à feu établie dans les conditions habituelles duservice,
ladurée du parcours du
projectile
dans l’âme estcomprise
entreth et th
deseconde,
et que lapression,
enkilogrammes
par cen- timètre carré desurface,
exercée sur lesparois
del’âme, dépasse
2000 kg dans les bouches à feu de gros
calibre, d’après
les éva-luations les
plus
modérées.Si l’on fait abstraction des ondulations ou oscillations de pres- sion
qui
doivent exister dans une masse gazeuse animée de mou-vements aussi tumultueux que ceux
qui
seproduisent
dans l’inté- rieur d’un canon, on doit concevoir que lapression développée
surle culot du
projectile, partant
d’abord dezéro,
s’accroît avec unetrès-grande rapidité jusqu’à
cequ’elle
ait atteint unmaximum
puis
décroîtplus lentement,
par suiteprincipalement
de la détentequi
résulte dudéplacement
duprojectile,
et enfin conserve encoreune valeur assez
grande
au moment où ce dernier sort de l’âme.Les faits
déjà
connus conduisent à admettre que le maximum depression
seproduit
souvent au boutde 1 0100
ou même seu-lement
1 2000
de secondeaprès
l’instant de l’inflammation de lacharge
etquand
leprojectile
ne s’est encoredéplacé
que d’une très-faiblequantité ;
mais on sait aussi que cette duréepeut
être doublée ouquadruplée
pour un même canon par des modifications convenables dans les conditions duchargement,
et que l’onpeut
obtenir ainsi un fonctionnement bienplus avantageux
del’arrne,
c’est-à-dire une vitesse initiale souvent
plus
forte avec des pres- sions intérieuresbeaucoup
moindres.Bien
qu’il
ait étéfait,
tant en Francequ’à l’étranger,
différentsessais pour obtenir la loi du
développement
despressions
dansl’âme des bouches à feu en fonction du
temps,
les seulsappareils qui, jusqu’à
cejour,
soiententrés,
d’unefaçon effective,
dans lapratique
sont des instrumentsqui
ne sont destinésqu’à
donner lavaleur du maximum de la
pression développée
en certainspoints
del’âme,
abstraction faite de toute indication relative au moment oùce maximum est obtenu.
304
En
perçant,
en despoints
déterminés del’âm.e,
des canaux per-pendiculaires
à laparoi
et danslesquels
onloge
despistons
par- faitement alésés et de section connue, leproblème
se trouveramené à l’évaluation du maximum de l’effort exercé sur ces
pistons pendant
le tir.Le
poinçon Rodman ,
en usage enAmérique
et enRussie,
évalue cet effort par la
grandeur
del’empreinte faite,
dans uneplaque
fixe decuivre,
par le tranchant d’unpoinçon
enacier,
deforme
pyramidale, poussé
directement par lepiston.
L’appareil d’écrasement,
ditcrusher, qui
aremplacé,
enAngle-
terre, le
poinçon
Rodman etqui
a été renduréglementaire,
enFranche,
dans le service de l’artillerie de lamarine,
mesure cemême effort par la diminution de hauteur d’un
petit cylindre
decuivre
comprimé
entre la tête dupiston
et unplan
fixe.Ces deux
appareils
segraduent
au moyend’opérations
detarage
préalables,
danslesquelles
on les soumet à des effortsgradués s’exerçant
dans des conditions aussianalogues
quepossible
à cellesqui
seprésentent
dans letir,
et l’on admetqu’à
des déformationsidentiques,
obtenues dans letarage
ou dans letir, correspondent
des
pressions
exercéeségales.
Cette
hypothèse
neserait j
llstifiée que si l’on modifiait le mode detarage
suivant la nature despoudres employées,
defaçon
que la loi dudéveloppement
despressions qui
sont exercées sur la têtedu
piston
par l’effortbrusque
que l’on doitproduire
dansl’opéra-
tion du
tarage
fûttoujours identique
à celle dudéveloppement
des
pressions
exercées par lapoudre.
Cette condition est évidem-ment irréalisable dans la
pratique ;
on n’a aucun moyen de s’assurer si elle estremplie ,
et, parsuite,
lesappareils
dont ils’agit
nepeuvent
donner que des indications sanssignification précise.
L’appareil
ditaccélérographe qui
a étéproposé,
enI872,
par M. MarcelDeprez,
est au contraire destiné à faire connaître la loi dudéveloppement,
en fonction dutemps,
despressions
exercéesen un
point
donné del’âme;
ilpermet,
à ceteffet, d’enregistrer
laloi du mouvement
imprimée
par l’action des gaz de lapoudre
à unpiston logé
dans un canal normal à laparoi
del’âme,
etqui
formeun mobile soumis librement à l’action des gaz et dont on connaît le
poids.
On
conçoit
aisément comment onpeut
déduire des espaces par-305
courus par ce
piston
en fonction dutemps
les variations de l’ac- célération du mouvement, et par suite celles de l’effort exercé sur lui.Les
figures ci-jointes représentent
cetappareil
sous la formequ’il
a reçue en dernierlieu,
formequi
ne diffère que par desdispositions
de détail de cellequ’avait imaginée
M. MarcelDeprez.
L’appareil
estfiguré
avec ladisposition qu’il peut
recevoir dansun laboratoire pour étudier la loi du
développement
de lapression produite
par la combustion de lapoudre
en vaseclos ;
mais ilpeut
être
également placé
sur une bouche àfeu,
comme on l’asupposé
dans tout ce
qui précède.
L’éprouvette
depoudrerie
quereprésente
le dessin se compose d’une chambre mobile enacier,
àparois très-épaisses,
danslaquelle
on fait détoner la
poudre
soumise aux essais. Cette chambre estintroduite,
par mesure deprécaution,
dans uneenveloppe
en bronzemunie d’un
couvercle,
surlaquelle
se monte la cage de l’accéléro-graphe proprement
dit.La chambre en acier est fermée
par deuxbouchons
àvis, disposés de façon
à former obturateurs pour éviter les fuitesde gaz.
On obtientcette obturation en terminant ces bouchons par des
parties parfai-
tement
ajustées,
creusées en forme de cuvettes, dont lesbords,
taillés en
biseau, peuvent subir,
par l’effet de lapression
des gaz,une certaine
expansion,
ets’appliquent
d’autantplus
exactementque la
pression
estplus élevée,
sur lesparois
du canalcylindrique qu’ils
doivent boucher.Le bouchon inférieur est traversé par un
tampon tronconique
enacier, parfaitement ajusté, qui
est isoléélectriquement
du corps du bouchon parl’interposition
d’une feuille de baudruche collée à la gommelaque.
Cetampon
sert à fixer à l’intérieur de la chambre J’extrémité d’un fil deplatine très-fin,
dont l’autre bout commu-nique
avec le corps del’appareil,
etqui, porté
au rouge sous l’action d’un courantélectrique,
met le feu à lacharge
depoudre
au con-tact de
laquelle
il se trouveplacé.
Le bouchon
supérieur
est traversé par un canal danslequel
estajusté
avec soin lepiston
dont on doitenregistrer
le mouvement.Ce
piston
seprolonge
à travers le couvercle del’enveloppe
enbronze et se visse à son extrémité
supérieure
dans unepièce
cu-306
Fia. i.
307
bique qui
coulisse dans la cagerectangulaire
queporte
le couvercle.Le
piston
et le cubequi
le surmonte forment ainsi un mobile Fig. 2.de
poids
connususceptible
de sedéplacer librement
sous l’aetionde la force
développée
par les gaz de lapoudre,
maisseulement,
308
toutefois,
dans la limite de la course quepermet
la hauteur de la cagequi
sert deguide.
Dans la facesupérieure
du cube est en-castré un
tampon
en caoutchoucqui
vient buter contre une vis degrand
diamètre queporte
la cage à sapartie supérieure,
et amortitainsi le choc
qui
résulte de l’arrêt du mouvement. -La
vis, pouvant
descendreplus
oumoins, permet
de diminuer à volonté la course laissée libre àpartir
de sa valeurextrême, qui
est d’environ
om,o5.
C’est la loi du mouvement du
piston,
ouplutôt
du cubequi
lesurmonte,
qu’il s’agit d’enregistrer.
A cet
effet,
on fixe sur l’une des faces de ce cube unpetit
tableaucarré,
enacier,
recouvert de noir de fumée.Devant ce tableau est
disposé
unpetit
chariotportant
unstyle
formé d’une
petite plume
d’acier flexible et finement taillée. Le chariot coulisse entre deux railsparallèles disposés
horizonta-lement,
et dans ce mouvement sonstyle
trace un trait horizontalsur le
tableau,
à sapartie supérieure, lorsque
celui-ci est immobileà sa
position
initiale.Le chariot est sollicité à se mouvoir par l’action d’un ressort à détente
très-rapide, qui,
dansl’appareil représenté
par lafigure,
n’est autre
qu’une
lanière de caoutchouc fortement tendue. On connaîtd’ailleurs,
ainsiqu’il
sera ditplus loin,
la loi exacte dumouvement
qu’il prend
sous l’influence de ce ressort.Il est
maintenu,
au début dechaque expérience,
à l’extrémité desa course, par un organe
disposé
defaçon
à le rendre libre aumoment
précis
où lepiston
se met lui-même en mouvement sousl’action des gaz de la
poudre ,
de telle sorte que les deux mou- vements, celui dupiston
et celui duchariot, qui
s’effectuent dans des directionsrectangulaires ,
aient uneorigine rigoureusement
commune.
D’après
ladisposition
del’appareil,
si l’on suppose que, le chariot restantfixe,
lepiston
sedéplace seul,
lestyle
tracera sur lecôté
gauche
du tableau uneligne
verticalequ’il
aura parcourue ensuivant la loi même du mouvement
qu’il s’agit
de déterminer. Si l’on suppose, aucontraire,
que lepiston
soit immobile et que le chariot soit rendulibre,
lestyle
tracera sur letableau,
à sapartie
supérieure,
uneligne
horizontalequ’il
parcourra suivant une loi de mouvement connue.309 Si les deux mouvements se
produisent simultanément,
leurcomposition engendrera
une trace en forme de courberégulière, dirigée
dansl’angle
formé par les deux droitesprécédentes, qui
serviront d’axes de
coordonnées,
et, si l’on mesure avecprécision
lesabscisses et les ordonnées des différents
points
de cettecourbe,
les abscisses horizontales
pouvant
donner les durées dutrajet
dustyle, puisque
l’on connaît la loi de son mouvement, on aura les par-cours verticaux du
piston qui correspondent
à ces durées connues,eu, par
conséquent,
on pourrarelever,
parpoints,
la courbe des espaces parcourus par lepiston
en fonction dutemps.
Les lectures suivant les deux axes
rectangulaires
de coor-données se font au moyen d’un
microscope
avec croisée defils, porté
par un chariotqui peut
sedéplacer
suivant deux axes rectan-gulaires
etqui
est mis en mouvement dans chacune de ces direc- tions au moy en d’une vismicromé trique .
Onpeut
ainsi faire aisé-ment les lectures au centième de millimètre.
Il reste à
indiquer
comment on obtient la mise en marche simul- tanée du chariot et dupiston
et comment on détermine la loi dumouvemen t du chariot.
Pour assurer la coïncidence du
départ
du chariot avec lepremier déplacement
dupiston,
on maintient ce chariot àl’origine
de sacourse,
malgré
la tension exercée par le ressort, au moyen d’unappendice
en forme de lame mince horizontalequi
leprolonge
ducôté
opposé
au ressort etqui s’engage
entre deux facesplanes
appartenant
à deuxpetites pièces métalliques
saillantesportées,
l’une
par la
cage fixe del’appareil, l’autre par le
cubequi
surmontele
piston
et fait corps avec lui. Cette lame se trouvepincée
entreces deux
pièces
et maintenue par lepoids
dupiston,
surlequel
ilsuffit d’exercer une
pression
pour provoquerl’adhérence, qui
semaintient ensuite
jusqu’à
ce que lepiston
soit soulevé.Pour connaître la loi du mouvement du
style, on pourrait,
avecl’appareil
formé d’unsimple
chariot sollicité à se mouvoir par la traction directe d’une lanière decaoutchouc,
avoir recours aucalcul,
et l’on s’est servi d’abord de ceprocédé.
Mais,
pour obtenirplus
deprécision,
on fait usage actuellement d’une méthode dont l’idée a été donnée par M. Le Roux etqui exige l’emploi
d’unchronographe
de chu tespécial.
Ce
chronographe
se composesimplement
de deux montants ver-310
ticaux entre
lesquels tombe,
leplus
librementpossible,
une massepesante
surlaquelle
onpeut
fixer le tableaumême, qui
doit êtreplacé
surl’accélérographe.
On fixe à la
partie
inférieure des montants lesglissières qui
supportent
le chariot de cetappareil,
en lesdisposant
de tellesorte que le
tableau,
dans sachute,
passe à fleur de cesglissières
etrencontre le
style
du chariot.Enfin,
on établit sur l’un des montants unpetit encliquetage qui
maintient le chariot àl’origine
de sa course,malgré
la tensionde la lanière en
caoutchouc,
etqui
estdégagé
au moment mêmedu passage du tableau et laisse alors le
style
se mouvoir.On obtient ainsi sur ce
tableau,
recouvert de noirde fumée,
unecourbe
partant
de l’un desangles
inférieurs et affectant à peuprès
la forme d’une branche de
parabole.
Comme on
connaît, d’après
la loi de la chute des corps, la vitesseacquise
par le tableau au moment du passage de chacun deses
points
devant lestyle,
onpeut évidemment,
enrelevant,
avec lemicroscope
à double vismicrométrique
dont il a étéquestion plus haut,
les abscisses et les ordonnées depoints régulièrement espacés
sur cettecourbe,
déterminer parpoints
la loi du mouvementhorizontal du
style
que l’on voulait connaître.Grâce à cette
disposition,
onenregistre donc,
pourchaque expé- rience,
sur la mêmeplaque
et au moment même dutir
la courbequi
fait connaître la loi du mouvement du
style
et cellequi
fait connaître la loi du mouvement dupiston ;
on élimine donc ainsi les erreursqui pourraient provenir
dechangements
dans les conditionsphy- siques
del’appareil,
et c’est cequi permet
de faire usage de lanières decaoutchouc, malgré
la sensibilité de ce corps aux influencesatmosphériques.
On
pourrait
d’ailleursremplacer
cedispositif
parl’emploi
deressorts
métalliques ;
mais lasimplicité
desappareils
à lanière etla commodité de leur
réglage
a conduit à les conserver,après
avoiressayé d’y
substituer différents autressystèmes.
On
règle
à volonté la tension donnée aucaoutchouc,
pour obtenir des mouvementsplus
ou moinsrapides
dustyle;
onpeut
aussi fairevarier,
au moyen de massesadditionnelles,
lepoids
du cha-riot
mobile,
et l’onparvient ainsi, après quelques tâtonnements,
àobtenir
que la courbe tracée par lapoudre,
pour uneexpérience
3II
déterminée,
s’inscrive àtrès-peu près
dans la direction de la dia-gonale
dutableau,
defaçon
à utiliser aussi bien quepossible
laplace qu’offre
ce dernier.En faisant varier la hauteur de chute de
l’appareil
detarage,
on obtient de même que, pour la tensionadoptée
pour la lanière decaoutchouc.,
la courbe de tarage s’inscrive aussi à peuprès
dans ladirection de la
diagonale
etpermette,
parconséquent,
de releverla loi du mouvement du
style
dans toute l’étendue de sa courseu tile.
Enfin,
pour obtenirl’enregistrement
des effets de lapoudre pendant
des duréesplus
ou moinslongues, malgré
la course res-treinte du
piston,
onpeut
ralentir le mouvement de cedernier,
soit en faisant varier sa section soumise aux gaz, soit en le char-
geant
depoids
additionnelsqui s’appliquent
sur la facesupérieure
du cube par l’intermédiaire d’une
tige métallique pénétrant
dansl e canal
ménagé
dans l’axe de la visqui
sert àrégler
la course dupiston.
Quand l’appareil
est monté sur une boucheà feu,
cespoids
sontlaissés
libres;
ils sont alorsprojetés
enl’air,
à une hauteur de 2mou
3m, lorsque
lepiston,
arrivant à la fin de sa course, se trouvebrusquement
arrêté.Quand l’appareil
est monté sur uneéprouvette
depoudrerie,
cespoids peuvent,
commel’indiquent
lesfig.
i et 2, êtreguidés
parune
tige
verticalequi
les traverse. Onpeut
alors leur faire dé-placer,
lelong
de cettetige,
unpetit
curseur, sans masse sensibleet monté à frottement
doux, qui
conserve la trace de la hauteur àlaquelle
ilsparviennent
etpeut permettre
de calculerquelle
étaitla vitesse du
piston
à la fin de sa course libre. On obtient ainsiun contrôle de la marche de
l’appareil.
[1 est
bon,
dans ce cas, de munir lepoids inférieur,
comme l’in-dique la fig.
1, d’unencliquetage Dobo, qui empêche
les massesadditionnelles de retomber violemment sur
1"appareil.
Un autre contrôle de la marche de
l’appareil
est donné encorepar une lame vibrante
placée
sur le côté de la cagefixe,
etportant
une
plume qui
trace sur le tableau des oscillations destinées à faire connaître lesdéplacements
dupiston qui correspondent
à desdurées
égales
à lapériode
des vibrations de cette lame.Les tracés
que l’on
obtient avecl’accélérographe
sont très-nets3I2
et
très-réguliers,
etpermettent
d’effectuer avecprécision
les lec-tures au
microscope.
La
fig.
3reproduit
les tracés obtenus dansune expérience prise
auhasard;
la courbequi part
del’angle
inférieur de droitede la
figure, tangentiellement
à l’axe ouvert descoordonnées,
est la courbe detarage
donnée parl’appareil
dechu te ;
la courbe tracéeFig. 3.
lors de
l’explosion
de lapoudre
est cellequi part
del’angle supé-
rieur de
gauche,
et la trace sinusoïdale situéeprès
du bordgauche
du tableau est la trace du contrôle donnée
par là
lame vibrante.Lorsqu’on opère
sur une bouche àfeu,
il faut seulement avoir soin d’orienterl’appareil
defaçon
que leplan
du tableau soitnormal au
plan
detir,
pour que le mouvement du chariot nepuisse
être modifié par l’accélération due au recul de la bouche à feu.
En construisant les courbes des
pressions développées
en fonc-tion du
temps,
déduites de tracés obtenus sur des bouches à feu de diverscalibres,
on a obtenu des courbesqui présentent
desondulations
nombreuses ;
ces ondulations sont d’autantplus
pro-noncées,
comme on devaits’y attendre,
que lescharges employées
sont
plus
élevées etplus près
des limites admissibles pourchaque
bouche à feu. En les faisant
disparaître
par le tracé d’une courbe3I3 moyenne, on obtient une
représentation simplifiée
du mode d’ac-tion de la
poudre
danschaque
cas considéré.L’accélérographe peut
êtreemployé
à l’observation dephéno-
mènes autres que ceux de la combustion de la
poudre ;
il a servidéjà,
parexemple,
à mesurer les variations depression produites,
lors du
tir,
dans lescylindres, remplis
tantôt d’eau etd’air,
tantôtd’eau
seulement,
mais munis alors d’orificesd’écoulement, qui
servent de freins dans les nouveaux affûts
hydrauliques
des bouches à feu de gros calibres. Onpeut
enimaginer
aisément d’autresapplications.
MACHINE
MAGNÉTO-ÉLECTRIQUE;
PAR M. MARCEL DEPREZ.
Lorsqu’on
examine ladisposition adoptée
dans toutes les ma-chines
magnéto-électriques
danslesquelles
onemploie
des aimantspermanents,
on estfrappé
de ce fait que lapuissance
inductricedes extrémités
polaires
est seuleutilisée, probablement
parce que l’on apensé
que laprésence
des massesmagnétiques
ou des cir-cuits mobiles
placés
devant lespôles
diminue considérablement l’eflet inducteurdisponible
des autresportions
de l’aimant. DesFi g. T.
-
expériences
fortsimples m’ayant
montré l’inexactitude de cettemanière de
voir, j’ai
construit une machinemagné to-électrique
dont les organes sont
disposés
de la manière suivante : ADB est un aimantpermanent
en fer àcheval,
entre les branchesduquel
setrouve une bobine Siemens
FGHE,
mobile autour de l’axe FE etmunie d’un