Compréhension du pas de rayure.

Julo a dit : Comment ça? Le canon doit "tourner" plus au niveau des rayures pour que ce soit précis?
C'est quoi que tu appels exactement le pas de rayure?

Le rainurage désigne le processus de fabrication de rainures hélicoïdales par l'alésage du canon d'une arme à feu. Ces rayures font tourner le projectile sur lui même autour de son axe longitudinal, cette rotation permettant la stabilisation gyroscopique et améliorant du même coup sa stabilité aérodynamique et sa précision.


Rayures de l'âme d'un canon 105 mm, le Royal Ordnance L7.
Microrayures d'un canon de fusil tirant des .35 Remington (en).Les rayures sont décrites par leur vitesse angulaire, souvent exprimée grâce au « taux de rotation » qui est la distance que le projectile doit parcourir pour achever un tour complet, par exemple « 1 tour en 10 pouces » (1:10 pouces) ou « 1 tour en 30 cm » (1:30 cm). Une distance plus courte indique un taux de rotation plus rapide, ce qui signifie que, pour une vitesse linéaire donnée, le projectile aura une vitesse de rotation sur lui même supérieure.

La masse, la longueur et la forme d'un projectile déterminent le taux de rotation nécessaire à sa stabilisation - les canons destinés à des projectiles courts et de gros diamètres comme des balles de plomb sphériques ont des rayures au taux de rotation faible, par exemple 1 tour en 48 pouces (122 cm)[1]. Les canons destinés à tirer des balles longues de petit calibre, comme les balles à ultra-faible traînée, 80 grains, calibre .223 Remington (5,2 g, 5,56 mm), ont des taux de rotation d'au moins un tour en 8 pouces (20 cm)[2].

Dans certains le taux de rotation augmente le long du canon, il est alors dit « progressif ». Un taux de torsion qui diminue n'est pas souhaitable car ne peut pas stabiliser la balle[3],[4].

Les projectiles très longs, tels que les obus flèches, peuvent requérir des taux de rotation démesurément élevés car doivent être extrêmement stables. Ils sont souvent tirés d'un canon lisse donc mis en rotation par d'autres moyens que grâce à des rayures.

Pour améliorer les performances, le taux de rotation doit être suffisant pour stabiliser les balles, mais pas excessif afin de réduire les frottements. Les balles de grand diamètre ont une plus grande stabilité, mais un plus grand diamètre donne une plus grande inertie gyroscopique. Les balles longues sont plus difficiles à stabiliser, car leurs centres de gravité sont placés vers l'arrière, si bien que la pression aérodynamique dispose d'un plus grand bras de levier pour les faire basculer. Les plus faibles taux de rotation se trouvent dans les armes à chargement par la bouche qui tirent des projectiles ronds; ils atteignent 1 à 1 500 mm (60 pouces), bien que le taux de rotation 1 à 1 200 mm (48 pouces), pour un fusil polyvalent à chargement par la bouche, soit très courant. Le fusil M16A2, conçu pour tirer la balle SS109, a un taux de 1:7 pouces (180 mm). Les fusils civils AR-15 sont couramment rayés avec un taux de 1:12 pouces (300 mm) pour les anciens et 1:9 pouces (230 mm) pour la plupart des nouveaux, bien que certains aient un taux de 1:7 pouces (180 mm), identique à celui du M16. Les fusils, qui généralement ont une portée plus grande et tirent des balles de diamètre plus petit, ont, en général, des taux plus élevés que les armes de poing, qui ont une portée moindre et tirent des balles de plus gros calibre.

En 1879, George Greenhill (en), un professeur de mathématiques à l'École royale militaire à Woolwich, Londres[9] a mis au point une règle empirique pour le calcul du taux de rotation optimal pour les balles en plomb. Elle repose sur la longueur de la balle et néglige sa masse poids et la forme de sa pointe[10]. La formule de Greenhill, encore utilisée aujourd'hui, est la suivante:


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où :

C = 150 (prendre 180 pour les vitesse à la bouche supérieure à 2 800 pied/s)
D = diamètre de la balle en pouce
L = longueur de la balle en pouce
d = densité de la balle (10,9 pour des balles en plomb
La valeur initiale de C était de 150, ce qui donne un taux de rotation en pouces par tour, avec un diamètre D et la longueur L de la balle en pouces. Cela fonctionne à des vitesses d'environ 840 m/s (2800 pied/s); au-delà desquelles C sera égal à 180. Par exemple avec une vitesse de 600 m/s (2000 pied/s), un diamètre de 0,5 pouces (12,7 mm) et d'une longueur de 1,5 pouces (38 mm), la formule donnerait une valeur de 25, ce qui signifie 1 tour en 25 pouces (640 mm).

Des formules améliorées pour déterminer la stabilité et de taux de rotation, incluant la règle de rotation de Miller[11] et le programme McGyro[12], ont été développé par Bill Davis et Robert McCoy.

Si un taux de rotation est insuffisant, la balle prendra du lacet puis commencera à basculer et laissera un trou allongé dans la cible (dit « trou de serrure »). Le lacet condamne tout espoir de précision car la balle bascule alors dans une direction aléatoire à cause de la précession.

Un taux de rotation trop élevé est également préjudiciable car peut provoquer une usure accélérée du canon et, s'il est très élevé, la force centrifuge peut désintégrer le projectile[13].

Une rotation trop rapide peut aussi causer des problèmes de précision car en ce cas toute hétérogénéité au sein de la balle, telle qu'un vide ou un balourd, qui entraîne une répartition inégale de la masse, cause des problèmes de précision amplifiés par la rotation.[réf. nécessaire] Les balles sous-dimensionnés peuvent ne pas entrer dans les rayures exactement concentriques et coaxiales à l'alésage, et un taux de rotation excessif aggrave alors les problèmes de précision que cela entraîne. Enfin, un taux de rotation excessif entraîne une réduction de l'énergie cinétique de translation du projectile, réduisant ainsi son énergie (une partie de l'énergie des gaz se transforme en énergie cinétique de rotation).

Une balle tirée d'un canon rayé peut tourner à plus de 300 000 tr/min, en fonction de la vitesse initiale de la balle et le taux de rotation des rayures du canon.

La formule générale pour calculer la vitesse de rotation (w) d'un objet en rotation peut être écrite sous la forme suivante:



où est la vitesse linéaire d'un point dans l'objet en rotation et C se réfère à la circonférence du cercle que ce point de mesure effectue autour de l'axe de rotation.

Dans le cas d'une balle la formule spécifique fait intervenir sa vitesse initiale de la balle et le taux de rotation des rayures du canon pour calculer la vitesse de rotation:

Vitesse de rotation de la balle (tr/min) = Vitesse initiale (in pied/s) x (12/taux de rotation en pouces) x 60
Par exemple, un projectile avec une vitesse initiale de 3 050 pieds/s tiré d'un canon avec un taux de rotation des rayures de 1:7 pouces (180 mm) (comme, le fusil M16A2) tourne à ~ 315 000 tr/min[14].

Julo a écrit:Comment ça? Le canon doit "tourner" plus au niveau des rayures pour que ce soit précis?
C'est quoi que tu appels exactement le pas de rayure?

titi.4600 a écrit:Et qu'est ce que donne des pas de rayure de 1/10 sur des ogives de 40gr ?

Pour info, une 22 long rifle c'est 1/16, les 30-30 1/12, le 6.5x55 Swedish Mauser (que je ne connais pas), est en 1/7,5 (!).

Un calibre que je connais bien, le 7x64, fais un tour tout les 8,5 pouces, on est loin (loin) du 1/66 et même du 32 pour des balles ogivales modernes !

Bah alors Julo? Ton prof de rechargement ne t'a pas appris sa ? X)

Hithesun a écrit:

titi.4600 a écrit:Et qu'est ce que donne des pas de rayure de 1/10 sur des ogives de 40gr ?

Une balle qui va tourner beaucoup plus vite que prévu, mais surtout trop légère risque de ne pas prendre les rayures correctement, avec des resultats catastrophiques a la clé   On avait étudié le sujet avec Clo en PN, parce que beaucoup achète les armes sans faire attention au pas, ............ x

Cédriic a écrit:Vraiment très intéréssant la partie sur la formule de Greenhill!

cb45400 a écrit:

Cédriic a écrit:Vraiment très intéréssant la partie sur la formule de Greenhill!

La formule de Greenhill date d'une époque où les balles supersoniques étaient encore inconnues.
Elle n'est donc plus adaptée à nos armes modernes dont la répartition des masses de projectiles longs et effilés n'a plus grand chose à voir avec celle des balles courtes et ramassées.

Depuis 2005 et sa publication dans Feu l'excellent mensuel américain Precision Shooting, c'est la formule de Miller qui fait référence. Elle reste toujours imparfaite, mais donne de bien meilleurs résultats que celle de Greenhill.

Dans ses différents ouvrages, Bryan LITZ a fortement contribué à populariser cette formule. Pour qu'une balle soit "idéalement" stabilisée, il faut que son indice de stabilité Miller oscille entre 1,5 et 2.

On trouve de multiples calculateurs basés sur la formule de Miller gratuitement en ligne.

Entre autres:

http://www.bergerbullets.com/twist-rate-calculator/

http://kreature.monsite-orange.fr/file/58b6b524c3bd026006dafb7ff72698fe.ods

scorpions59 a écrit:
merci la page excel a l'air super mais elle n'est pas complette quand je la telecharge elle ne s'ouvre pas correctement s'ais tu me l'envoyer par mail merci