Poudre noire et chaleur développée .

Prenons une cartouche de .45 Colt et des vitesses de sorties et des balles identiques : pour quelle(s)  raison(s)  celle rechargée en PN donne-t-elle autant de chaleur  ( canon , étui tiré ) par rapport à celle en PSF ?

Je dirais que à égalité de masse de projectile et de VO, l'énergie nécessaire est identique, il me semble...

Il n'y a pas non plus de raisons pour que la chaleur soit très différente ; d'autant qu'elle varie selon le type de poudre.

Mais la cadence de tir étant forcément assez lente, la perception de chaleur n'est-elle pas plus liée au potentiel de refroidissement de l'arme, qu'à l'apport thermique de la poudre ? Auquel cas, une petite différence d'apport thermique passerait inaperçue.

A mon avis c'est environ 3/4 de la charge PN qui se dissiperait en chaleur... (en considerant que l'equivalence des charges serait obtenue avec 1 part de PSF contre 4 de PN)

La forte production de chaleur, c'est inhérent à toutes les poudres : leur réaction chimique produit un certain volume de gaz (plutôt misérable à froid**), et pas mal de calories qui échauffant ces gaz les dilatent fortement. Et c'est principalement cette dilatation, qui donne la pression.

La charge de PSF est bien plus faible que la charge de PN à résultat équivalent, mais la PN produit plus de résidus solides donc moins de gaz. Donc (toujours à résultat équivalent), pas sûr que le volume de gaz chauds et le bilan thermique soit forcément très différents.

** Dans un système de "formage à l'explosif" utilisant 0.30 g de PSF vive, le temps de se mettre en place pour ouvrir le conteneur les gaz sont totalement refroidis, et ça ne crache au mieux qu'un misérable pet de mouche...

il me semble incontestable que la PN chauffe plus que la PSF : tirez 12 cartouches de 45LC chargees a la PSF en moins d'une minute : le canon est a peine tiede. Faites de meme avec des cartouches chargees a la PN (pour une vitesse equivalente) : le canon est presque brulant. 
Rien qu'a comparer les flammes produites a chaque tir, on se rend bien compte que ces 2 types de poudre ne brulent pas de la meme facon.
La ou la PSF se transforme en gaz de facon tres efficace, la PN au contraire produira beaucoup de residus et de chaleur pour une meme quantite de gaz...

poudreverte a écrit:il me semble incontestable que la PN chauffe plus que la PSF : tirez 12 cartouches de 45LC chargees a la PSF en moins d'une minute : le canon est a peine tiede. Faites de meme avec des cartouches chargees a la PN (pour une vitesse equivalente) : le canon est presque brulant. 
Rien qu'a comparer les flammes produites a chaque tir, on se rend bien compte que ces 2 types de poudre ne brulent pas de la meme facon.
La ou la PSF se transforme en gaz de facon tres efficace, la PN au contraire produira beaucoup de residus et de chaleur pour une meme quantite de gaz...

C'est aussi ma constatation, avant hier on a tiré 8 coups avec le  Chassepot d'un copain à une cadence relativement lente, j'étais le dernier à tirer: j'ai été très surpris de la chaleur du canon qui était bien plus importante que celle de mes armes quand je tire à la PSF à des vitesses avoisinantes et avec des chargements à la balistique comparable.

Une explication est peut-être que avec la PN, la combustion est très rapide et donc que des gaz très chauds sont produits de façon quasi-instantanée et donc transfèrent plus de chaleur au canon pendant le parcours de la balle que avec la PSF dont la combustion est plus progressive et donc la température des gaz plus réduite sur la même durée, d'autant qu'en PSF, la combustion se termine en partie à l'extérieur (problème du flash à la bouche).

C'est compliqué, tout ça...
Parce-que le problème d'échauffement des canons ne s'est manifesté qu'avec la PSF, où les hausses simplement posées sur le canon et soudées à l'étain, tombaient !
Mais en même temps, les cadences de tir avaient augmenté.

En fait, la température de combustion est réputée plus forte avec les PSF qu'avec les PN...
Peut-on imaginer que la flamme étant plus propre, sa chaleur se transfère moins aux parois du tube ?

Evidemment les canons chauffés au rouge des mitrailleuses modernes sont certainement dus  davantage au frottement de balles chemisees a grande vitesse et au haut debit de tir qu'a la combustion de la poudre... mais la question initiale se limitait precisement a des cartouches originalement PN propulsant des balles plomb a faible vitesse.
Donc les revolvers des cowboys ne chauffaient surement pas au point de dessouder leurs guidons, mais on ne peut que constater que la PN fera effectivement chauffer beaucoup plus leur canon que la PSF. 
Cela est il du aux depots brulants qui transferent mieux leur chaleur au canon en y restant collés que de simples gaz propres qui s'evanouissent instantanement ? c'est fort probable.

poudreverte a écrit:Evidemment les canons chauffés au rouge des mitrailleuses modernes sont certainement dus  davantage au frottement de balles chemisees a grande vitesse et au haut debit de tir qu'a la combustion de la poudre... mais la question initiale se limitait precisement a des cartouches originalement PN propulsant des balles plomb a faible vitesse.
Donc les revolvers des cowboys ne chauffaient surement pas au point de dessouder leurs guidons, mais on peut constater la PN fera effectivement chauffer beaucoup plus leur canon que la PSF. 
Cela est il du aux depots brulants qui transferent mieux leur chaleur au canon en y restant collés que de simples gaz propres qui s'evanouissent instantanement ? c'est fort probable.

Je trouve cette hypothèse très séduisante.....

Ce que je peux en dire, et d'après ma petite expérience toute personnelle:


- prenez un bon "gros douze" et tirez deux cartouches chargées PN...et mettez la main sur le canon (avec précaution, c'est un conseil d'ami)...

Le chaleur dégagée par les canons est sans commune mesure avec celle dégagée par deux coups de 12 (ou de 16, d'ailleurs) chargés PSF.


Idem pour le tir de quelques cartouches de .45-70, sur une "réplique" moderne, de SHARPS dans mon cas.

La chaleur dégagée par le tir de cartouches PN est nettement "supérieure" à celle de tirs avec des cartouches PSF.


Deux exemples parmi d'autres, mais pour moi qui tire aussi bien SF que PN (moins souvent toutefois), j'ai toujours noté un dégagement de chaleur très supérieur avec cette dernière.

Pas quantifiée, certes, mais ...bien réelle, et constatée, parfois (dans le temps) à mes dépend

La PN brûle= flamme=chaleur sur toute la longueur du tube et fini même au dehors , l'échauffement et plus important , la poudre moderne s'enflamme de façon quasi immédiate , juste les gaz qui poussent sans flamme ...

lu1900 a écrit:La PN brûle= flamme=chaleur sur toute la longueur du tube et fini même au dehors , l'échauffement et plus important , la poudre moderne s'enflamme de façon quasi immédiate , juste les gaz qui poussent sans flamme ...

Cette combustion "instantanée" de la PSF n'est pas trop en accord avec les avantages de progressivité qu'on lui attribua dès son invention, en 1885. Mais je parle là de vieilles poudres, presque 150 ans d'âge...

La flamme de bouche des PN est largement causée par la grande quantité de particules imbrûlées solides, très chaudes. Tandis que les gaz de PSF contiennent beaucoup moins de particules.
La flamme de bouche est d'ailleurs aussi produite par des gaz combustibles, s'ils sont encore assez chauds pour s'enflammer spontanément au contact de l'air. Et la plupart du temps, le meilleur bilan énergétique d'une poudre n'est pas obtenu par le dosage donnant la combustion complète.

N'empêche que la hausse du Lebel Mle 1886 se dessoudait, et pas celle du Kropa Mle 1885, qui pourtant devait tirer aussi vite. Mais peut-être n'a-t'on pas poussé le Kropa aussi loin que le Lebel...

J'ai peut-être une explication

sauf erreur de ma part, l'énergie de combustion de la PN serait voisine de 2300 J/g  (résultat de la somme algébrique des enthalpies de formation des réactifs et produits de combustion  KN03, K2S et CO2 en prenant l'équation de combustion la plus simple.   
Celle de la nitrocellulose (PSF) est de  4000 J/g . 
Comme il faut environ 3 fois moins de PSF dans un fusil pour obtenir la même vitesse à la bouche,  l'énergie de combustion de la PSF, en équivalence PN, serait de 1300 J/g . 
Ce qui ferait effectivement 1000 J/g d'énergie de combustion de moins que la PN pour obtenir la même quantité d'énergie cinétique à la bouche. 
Pour mémoire et donner une idée de son rendement, la PN communique 450 J d'énergie cinétique par gramme  au projectile d'un fusil de calibre 45/50.

Merci, superbe explication!    Pour le retour de terrain, aujourd'hui tir au 41 long colt,  15,4 grains soit 1 gramme de pns2, canon brûlant après 5 cartouches. Au smith& wesson 44 russian , 4 grains de A1 sur balle 200 grains, canon gentiment chaud.

Explication qui semble se révéler très pertinente;

Merci Benco 

Si avec ces chiffres je prends le cas du fusil Gras :
- cartouche PN, 5.25 g de poudre F3 x 2300 J = 12 075 joules
- cartouche PSF, 2.70 à 3.10 g selon le type, x 4000 J = 10 800 à 12 400 joules.

Donc il n'y a pas une si grande différence, même si la PN dégagerait effectivement un peu plus de joules.
Le 8 mm Lebel, entre les diverses époques la charge est exactement dans la même fourchette que le 11 mm Gras PSF.

Verchère a écrit:Si avec ces chiffres je prends le cas du fusil Gras :
- cartouche PN, 5.25 g de poudre F3 x 2300 J = 12 075 joules
- cartouche PSF, 2.70 à 3.10 g selon le type, x 4000 J = 10 800 à 12 400 joules.

Donc il n'y a pas une si grande différence, même si la PN dégagerait effectivement un peu plus de joules.
Le 8 mm Lebel, entre les diverses époques la charge est exactement dans la même fourchette que le 11 mm Gras PSF.

Dans mon explication, la comparaison des énergies de combustion n'est valable qu'à la même vitesse à la bouche ou énergie cinétique (charges équivalentes). 
Dans l'exemple de l'arme de poing, il faut 4 grains de PSF (A1) pour 15 grains de PN,  soit un ratio PN/PSF voisin de 4. Je  suppose que les vitesses à la bouche sont voisines.  
Dans l'exemple du fusil Gras, les ratios de chargement PN/PSF sont de 2 et 1,7   
Je ne connais pas grand chose au chargement à la PSF mais je crois me souvenir qu'une cartouche de repro Sharps ( 45.. ) se charge à 1,7 g de PSF ou 5g de PN pour des trajectoires identiques à 200 m, soit un ratio PN/PSF voisin de 3.

Ce rapport de 3 était celui indiqué au début de la PSF...
Et ça reste celui que j'utilise dans mes charges Duplex !

Les vieux catalogues Manufrance donnaient : en Tbis, utiliser une charge des 2/5 de la charge en PN Superfine (revolver) soit 40 %;

Oui, mais tout cela n'explique pas à mes yeux pourquoi à conditions de tir et performances similaires, la PN chauffe beaucoup plus que la PSF !
La seule piste donnée ici et qui me semble réaliste c'est celle des dépôts de suies qui transmettent beaucoup plus de chaleur au canon que les gaz "propres" des poudres modernes....