Les munitions chimiques françaises.  

Organisation des obus chimiques

Généralités

Le chargement des obus toxiques se composait d’un liquide et très souvent, d’un fumigène. La présence de ce dernier s’imposa rapidement pour de nombreuses substances. Il permettait le repérage du tir mais surtout le nuage qu’il formait à l’explosion de l’obus avait la propriété d’enrober la substance agressive. Cette dernière devenait beaucoup plus stable et les vapeurs devenaient plus lourdes et descendaient plus facilement au fond des tranchées et des abris.

Les liquides spéciaux que l’on souhaitait utiliser possédaient tous une grande réactivité chimique. Ils pouvaient soit se polymériser spontanément et devenir inefficaces, soit régir avec l’enveloppe du projectile ou se détruire au contact d’une autre substance qui devait cohabiter dans l’enveloppe. En 1915 et 1916, seul deux substances se prêtaient à un chargement direct dans le corps de l’obus. Il s’agissait de l’acide cyanhydrique et du phosgène, respectivement chargés dans les obus n°4 et n°5.  Citons également pour mémoire les obus n°1, utilisés très peu de temps. Par la suite, trois autres substances furent conditionnées de la même façon.  La chloropicrine dans les obus n°7, puis la rationite (n°16) et enfin l’ypérite (n°20).

C’est peut être une des raisons qui explique que les substances n°4, 5, 7 et 20 furent les plus utilisées. 

La plupart des liquides employés comme substances lacrymogènes étaient des substances agressives pour l’acier, la fonte aciérée et l’étain qui recouvre la gaine d’éclatement.

Dans un premier temps, il fallut envisager de les enfermer dans un récipient en plomb, et introduire deux récipients demi-cylindriques accolés dans le corps du projectile. Les orifices de remplissage étaient obturés par des bouchons à vis et du silicate de soude était versé  par dessus. L’ogive était enfin vissée et fixée par un mastic à la magnésie. 90 grammes de poudre étaient suffisant pour l’éclatement du projectile.

Rapidement, un nouveau procédé fut mis au point par les Cristalleries de Choisy-le-Roy et présenté à la Section des produits agressifs le 11 octobre 1915. Il consistait à réaliser un verrage, obtenu en soufflant dans l’obus préalablement chauffé à 400°C une bouteille de verre. Le procédé fut complètement mis au point par Monsieur Triquet. Pour protéger la gaine, on effectuait un émaillage à chaud. Sur cette dernière et dans son prolongement, on soudait un tube émaillé dans lequel le fumigène prenait place. Cette fabrication fut particulièrement délicate et ne fut effective qu’à la fin de l’année 1916.

Au point de chute des obus lacrymogènes, après le tir, le projectile s’ouvrait et donnait à la fois un nuage blanc de fumigène imprégné de vapeurs du lacrymogène et une pluie de gouttelettes qui retombaient sur le sol (sur près de cinquante mètres carrés pour les calibres de 120A et 155F.A). Ces dernières mettaient pour s’évaporer un temps variable qui assurait la persistance du toxique. Ces tirs se faisaient déjà à l’aide de grandes quantités de projectiles. Ainsi, pour une zone de 500 mètres sur 1000, on recommandait d’utiliser un nombre de projectiles de 75 variant de 25.000 à 100.000.

Chargement

Le chargement dans des ateliers spéciaux et dédiés à ce travail dangereux fut décidé dès juillet 1915. Trois spécialistes, le colonel Thouvenin, assisté du capitaine Schmidt et du lieutenant Pargond furent chargés de la mise en place de ces ateliers, l'un au Fort d'Aubervilliers pour les obus toxiques et un deuxième au fort de Vincennes pour les obus incendiaires et lacrymogènes.

Un laboratoire de contrôle des chargements fut également créé à la Sorbonne et placé sous la direction du professeur Urbain.

L'atelier d'Aubervilliers fut équipé d'un système de refroidissement permettant de maintenir sous forme liquide le chargement et de maintenir également le corps de l'obus à des températures négatives. Cela était impératif pour les chargement en phosgène, qui est un gaz à température ordinaire. Le phosgène arrivait en bouteilles d'acier et était refroidi dès le début de la chaîne à un température inférieure à -15°C. On effectuait ensuite le mélange avec le fumigène dans des récipients plongées dans un bain de saumure à -25°C. Puis le mélange était chargé dans les projectiles maintenus refroidis. Les obus étaient placés à cet effet dans des alvéoles de bacs calorifugés et refroidis à -20°C (pour les calibres de 75mm), ou dans des tunnels dans lesquels circulait de l'air froid. Le chargement en toxique s'effectuait ensuite sur des rampes automatiques équipés de système d'aspiration pour éviter les vapeurs nocives au sein de l'atelier.

Dès fin août 1915, l'ateliers d'Aubervilliers fut opérationnel. Il resta spécialisé dans le chargement en phosgène jusque la création de l'atelier de Pont-de-Claix qui devint opérationnel en juillet 1918.

La Vincennite fut également chargée à Aubervilliers jusqu'en juin 1917. Dans les premiers mois, l'opération était réalisée sur la chaîne calorifuge, puis elle s'effectua sans refroidissement par la suite. L'atelier de Vincennes débuta les chargement en Vincennite dès avril 1916.

Deux grands ateliers furent créés en 1918 et entrèrent en service au printemps, Pont-de-Claix et Salaise, dédiés essentiellement aux chargement d'Ypérite.

Modèles utilisés

- Obus de 75 mm dit Bibloc (rapidement abandonné).

- Obus de 75 mm monobloc type 1900, 1915.

- Obus de 75 mm A 1914.

- Obus de 105 mm Schneider.

- Obus de 120 mm A modèle 1890.

- Obus de 120 mm A modèle 1914.

- Obus de 120 mm FA modèle 1915.

- Obus de 145 mm FA modèle 1916.

- Obus de 155 mm A modèle 1890.

- Obus de 155 mm A modèle 1890/1914.

- Obus de 155 mm FA modèle 1915.

- Obus de 155 mm A modèle 1915 type B.

- Obus de 155 mm FA modèle 1917.

Calibre de 75mm : obus 4, 4B, 5, 7, 8, 9, 12, 14, 16, 20 et 21.

105 mm : obus de 5, 7 et 20.

120 et 145 mm : 5, 7 et 20.

155 mm : 4, 4B, 5, 7, 9, 12, 16, 20, 21

155 GPF : 4, 5 et 7.

Pour réaliser rapidement la production des munitions chimiques, on ne put envisager la fabrication d’enveloppes appropriées. On du se résoudre à utiliser les enveloppes existantes, en les modifiant  pour les adapter à cet usage et en sélectionnant celles qui s’y prêtait le mieux. Par la suite, des études théoriques puis des expériences de tir devaient permettre d’obtenir les meilleurs résultats. L’amorçage se révéla un point essentiel et fut l’objet d’études méticuleuses. Trop fort, le toxique était dissocié et dégradé par la violence de l’explosion. Trop faible, la dispersion était quasiment nulle.

Dans un premier temps, on calculait l’énergie nécessaire  à la vaporisation du toxique (par exemple, pour l’obus de 75 mm n°4, 67 calories) a laquelle on ajoutait l’énergie nécessaire à la détente brutale puis à la diffusion du toxique (dans notre exemple, de 500 ml à 16 m³). Les 25 g de mélinite de l’amorçage du 75 mm dégageaient ainsi 95 calories. Les expériences de tir réels montrèrent qu’il était nécessaire de diminuer légèrement la charge par rapport au calcul théorique ; ils démontrèrent également que les forces mécaniques dont le projectile était animé  (une grande vitesse de translation et de rotation) avaient également une grande influence. Il existait ainsi une limite en dessous de laquelle le liquide n’était plus projeté vers l’arrière de l’obus, mais entraîné avec le culot dans le sol. D’autres études, météorologiques évidemment, mais balistiques aussi, comme l’angle de chute, la cadence du tir, le calibre du projectile, l’utilisation simultanée d’obus chimiques et d’obus classiques, furent réalisée pour ne rien laisser au hasard. Les essais allemands étaient bien différents et comportaient surtout des tests de toxicité ou d’agressivité de l’agent chimique ; les tests de tir n’étant réalisés que succinctement. Après la déconvenue liée à l’introduction des obus n°1 en Champagne en septembre 1915, les chimistes français tirèrent toutes les leçons de cet échec pour ne plus y être confronté.

Mode de remplissage

Le premier mode de remplissage utilisé nécessitait de mesurer le volume intérieur de chaque obus, par une méthode dite de la jauge.  En effet, il était important que le volume de liquide introduit dans le projectile soit inférieure à la quantité maximale que ce type de projectile pouvait contenir, diminué du volume correspondant au vide qui doit être laissé en raison de la dilatation du liquide. Cette technique avait de nombreux défauts, le principal étant une variation importante du vide intérieur du projectile. La charge explosive de la gaine fonctionnait ainsi dans des vides aux valeurs très différentes. Ainsi, la pression qui se développait à l’explosion variait dans de très grandes proportions, et la rupture des parois de l’obus se faisait avec des résultats très variables.

La régularisation du chargement put être réalisée grâce à un procédé imaginé par l’atelier d’Aubervilliers. Le remplissage, effectué par un dispositif dit à niveau constant, faisant intervenir un manomètre, permettait de ménager un vide au dessus du niveau du liquide à peu près constant. Ainsi, l’éclatement du projectile et la dispersion de son liquide se faisait toujours dans les meilleurs conditions.

Organisation du chargement

L'acide cyanhydrique et le phosgène pouvaient être chargés directement dans le corps de l'obus. Mais les liquides spéciaux possédaient presque tous une grande réactivité chimique. Ils pouvaient ne pas supporter le contact avec l’enveloppe du projectile ou ne pas pouvoir être utilisés en mélange, se détruisant mutuellement. Dès août 1915, la Commission d'agression mise en garde par le professeur Urbain décida d'étudier la compatibilité des chargements avec les métaux. Urbain étudia ce problème jusqu'en novembre 1915, le professeur Bertrand étudia tout particulièrement la chloracétone, Nicolardot la chloropicrine, et Lebeau se chargea de l'étude des lacrymogènes. Des essais furent entrepris avec des enveloppes intérieures de plomb puis rapidement, le procédé de verrage fut proposé par Monsieur Triquet des cristalleries de Choisy-le-Roy. Une année complète serra nécessaire à sa mise au point. Par la suite, la compatibilité des métaux avec les substances toxiques fut étudié en détail pour toutes les substances dont le chargement été envisagé. 

L'étude des fumigène fut activement poussée tout au long du conflit. De nombreux travaux furent réalisés par Lebeau, Bertrand et Urbain.

Un autre problème se posa : le fumigène était souvent incompatible avec un chargement toxique. Un premier procédé fut proposé par Urbain en novembre 1915 : un obus dans lequel lacrymogène et fumigène étaient enfermés dans deux récipients, l'un en plomb et l'autre en acier. Le dispositif fut adopté en mai 1916 mais ne donna jamais satisfaction.

La solution vint d'une idée soumise par le sous-lieutenant Bongrand qui proposa d'isoler le fumigène dans une gaine en étain placée au centre de l'obus. L'étain de cette gaine fut ensuite recouverte d'émail sur une proposition de Monsieur Triquet, en novembre 1915. L'étude de la compatibilité de ce système fut réalisée par Lebeau et Grignard alors que Delépine se chargeait de l'étude balistique. Des tirs furent réalisés en juillet 1916 et le système adopté à la fin de l'année. 

Liquide non agressif pour le corps de l’obus et pour le fumigène

Liquide agressif pour le fumigène

Liquide agressif pour l’obus et le fumigène, premier cas

La plupart des liquides employés comme lacrymogènes sont de substances agressives pour l’acier, la fonte aciérée du corps de l’obus et l’étain qui recouvre la gaine d’éclatement.

Liquide agressif pour l’obus et le fumigène, deuxième cas

Etanchéité

Les obus spéciaux renfermaient des liquides et des vapeurs toxiques dont la pression pouvait s'élever assez fortement sous l'influence de la température ; il fallait donc s'opposer à toute possibilité de fuites de gaz ou de liquide par le filetage entre l'oeil de l'obus et la gaine-relais qui le ferme (la gaine est un tube d'acier fileté et taraudé, servant à fermer l'obus et recevant, en général au moment du tir, le système d'amorçage destiné à provoquer l'explosion du chargement).

Le professeur Lebeau se chargea de l'étude de l'étanchéité au moyen de ciment  et mastics spéciaux. Il proposa en février 1916 un ciment à base de kaolin, de silicate de soude et de glycérine. Ces travaux furent poursuivis 

Obus de 75 mm.

L’épaulement de l’oeil de l’obus est disposé pour recevoir une rondelle métalloplastique qui, par compression de la tête de gaine lors du vissage, forme un joint étanche en se moulant parfaitement dans son logement. Cette rondelle est formée par un toron d’amiante recouvert de plomb.

Au cas ou par suite de défaut de construction ou de mise en place de la rondelle métalloplastique une fuite éventuelle devait se produire, soit par le joint entre l’oeil et la tête de gaine, soit par le joint entre la tête de gaine et la gaine, le produit libéré pouvait s’échapper soit par-dessus le rebord du bouchon, soit par la collerette et la gaine et souiller alors le relais d’explosif en mélinite. Cela pouvait entraîner des accidents ou rendre l’obus inerte au tir. Il était nécessaire d’étancher les points concernés :

En rendant étanche le joint  par un mastic apposé sur le filetage de la tête de gaine avant le vissage sur l’obus (mélange kaolin + silicate de soude + glycérine sur les obus n°4. Mélange kaolin + dextrine + glycérine + eau ou encore ciment magnésien).

En rendant étanche le joint entre la tête de gaine et la gaine en soudant la tête de gaine et la gaine sur le pourtour de la tête de gaine

D'autres procédés furent également utilisés : mastic caoutchouté, soudure à l’étain-bismuth et immersion de la collerette du bouchon de gaine dans un bain d’étain fondu.

Les gaines relais Mle 1897/1914 sont, en général reçues prêtes à être utilisées et parfaitement étanches grâce à l’immersion de la collerette du bouchon de gaine dans un bain d’étain fondu et au serrage énergique de la tête de gaine sur la gaine.

Les gaines, sur les obus explosifs, sont arrêtées par une goupille en laiton positionnée à 90°entre les deux encoches de serrage.

Au contraire, les gaines d’obus à chargement toxiques ne sont pas bloquées sur l’obus par goupille. L’orifice est présent mais vide ou rempli de plomb fondu.

Une tête de gaine de 36,1/47,5 mm modèle 1897-1914 fut spécialement modifiée vers 1917 pour fermer les obus chimiques de 75mm. La modification consistait en un secteur cylindrique ramenant à 45 mm le diamètre externe de la tête et facilitant le serrage du joint annulaire.

Obus lourds de 105 mm, 120 mm, 145 mm, 155 mm.

- Gaines pour oeil de 40 mm

Une version modifiée de la gaine de 40 fut produite pour les munitions chimiques, à tête cylindrique de 50mm de diamètre. Cette tête permettait un meilleur serrage et la compression correcte d'un joint d'étanchéité. 

Ces gaines recevaient une cartouche de 60 ou 90g de mélinite, ou une gaine de 30/38 modèle 1888 renfermant une fusée instantanée de 22/31 mm modèle 1915. 

Pour les obus de 105 et 120 modèle 1914 qui présentaient un oeil de 47mm, une bague réductrice était interposée pour ramener ce diamètre à 40mm.

a -

Les obus en fonte aciérée de 120,145 et 155 mm sont fermés par une gaine cylindrique Mle 1895 n°2 pour oeil de 40/55 à filetage long (11 filets). L’oeil de l’obus est muni d’une gorge ou embrèvement, de 4 mm de profondeur et de 50 mm de diamètre, permettant l’introduction d’une rondelle métalloplastique qui sera comprimée fortement lors du vissage de la gaine.

Le filetage long de l’oeil et de la gaine permet d’obtenir un solide maintient de la gaine et une étanchéité parfaite renforcée par du mastic apposé sur les filets, qui durci et rend inébranlable la gaine aux chocs. La tête de gaine, de profil cylindrique, typique des obus de moyens et gros calibres chargés en produits toxiques, pénètre tout juste dans l’embrèvement de l’oeil de l’obus. Le profil cylindrique permet ainsi un serrage optimum de la gaine sur l’obus et parfait l’écrasement du joint en fond d’embrèvement. Le joint métalloplastique reflue parfois entre autour de la tête de gaine et l’embrèvement.

Les obus de première génération, dans l’attente de fabrication d’une bague de calage, reçoivent à la place une gaine de 30 mm Mle 1888 qui permet le vissage de la fusée détonateur percutante de 22/31 Mle 1915.

- b - Gaines pour oeil de 40 mm

 - Obus en acier (A) à oeil de 40/50 mm.

Les obus en acier de 105 mm, 120 mm et 155 mm Mle 1890 sont fermés par une gaine cylindrique Mle 1895 N°1 pour oeil de 40/55 à filetage court (3,5 filets). L’oeil de l’obus est aménagé à l’identique des obus en fonte aciérée; embrèvement, joint métalloplastique et mastic sur les filets.

Les obus de 105 et 120 mm à oeil de 47 mm nécessitent une modification de l’oeil. Une bague de raccordement de 40/47 est introduite et cimentée dans l’oeil de l’obus pour obtenir un oeil de 40 mm. L’embrèvement est ensuite pratiqué pour permettre l’introduction du joint métalloplastique et le vissage de la gaine N°1. 

Les gaines et bagues de raccord sont désignées par le diamètre du filetage extérieur et le millésime de l’année d’adoption d’origine (gaine de 40/55 Modèle 1895) et un numéro pour les gaines spéciales. Les gaines de 40 mm n°1et n°2 ne sont pas bloquées sur l’obus par goupille. Il n’y a pas d’orifice prévu à cet usage.

- Obus en acier de 155 mm à oeil de 63/73.

Les obus d'acier de 155mm, modèle 1890 modifié, 1914 et 1915, présentaient un oeil de 63/73mm. Un gaine spéciale fut élaborée et mise en production en novembre 1916.

La gaine spéciale de ces obus est de profil tronconique de 63 mm. L’oeil de 34mm reçoit un embrèvement pour y disposer un joint métalloplastique qui sera écrasé par compression lors du vissage de la gaine spéciale, qui pénètre en partie dans l’embrèvement. Un ciment magnésien est déposé sur les filets pour parfaire l’étanchéité. Cette gaine de grande capacité recevait un chargement  spécial de 190g d'explosif.

Chargement

Ce travail délicat fut rendu possible grâce aux travaux du colonel Thouvenin, assisté du capitaine Schmidt et du lieutenant Pargond, spécialiste de l'industrie des gaz liquéfiés. Ils furent chargés en juillet 1915, de l'installation des ateliers de chargement du fort d'Aubervilliers pour les obus toxiques et de celui de Vincennes pour les obus incendiaires et lacrymogènes. Un laboratoire de contrôle du chargement des obus fut créé à la Sorbonne et placé sous la direction du professeur Urbain.

Fusées (à venir)

Marquages et identification

Sur le haut du projectile : numéro code de la substance utilisée, Initiales de la même substance, atelier de chargement.

Marquage couleur : 

Les obus spéciaux sont peints en vert

Une bande blanche : Toxique fugace nébuleux

Deux bandes blanches : Toxique fugace gazeux

Une bande jaune-orange : Toxique persistant d'agressivité immédiate

Deux bandes jaune-orange : Toxique persistant d'agressivité retardée.

Les obus chargés en toxique fugace portent ainsi une ou deux couronnes blanches (4B, 5 et 8 : une couronne ; 4, deux couronnes)

Les obus chargés en toxique persistant portent une couronne jaune-orange (sauf ceux chargés avant le 1er janvier 1918)

Les obus de n°5 de 75mm employés pour le réglage des tirs effectués avec des obus n°9 ou 20 ne comportent pas de fumigène et recoivent en outre une étoile jaune-orange

Les obus chargés en Ypérite portent deux couronnes jaune-orange

Pour tous les calibres, le numéro de l'obus est peint sur l'ogive. Ce numéro est reproduit sur le culot, la douille et les cartouches de 75

Les lettres placées au dessous du numéro de l'obus sont les initiales des produits employés. Ceux contenant un fumigène portent également l'initial de celui-ci. Exemple : MO pour Martonite et O pour Opacite

Les marques placés en troisième ligne indiquent l'atelier et la date du chargement. Les marquages d'atelier disparaissent après octobre 1918 pour être remplacés par des lettres code conventionnelles.