Porte-avions et catapulte ?

Un élément historique est rarement évoqué : l’implantation insolite de catapulte(s) sur certains porte-avions américains.

La nécessité des catapultes de lancement ne s’est pas fait sentir d’emblée. Les aéroplanes de la fin des années 1910, ou du début des années 1920 n’étaient pas assez lourds pour en avoir besoin au décollage. D’ailleurs, jusqu’à l’arrivée des premiers jets à bord des PA, il était fréquent de décoller sans leur aide. Qu’on se souvienne même du raid de Doolittle sur le Japon (en avril 1942) dont les seize North American B-25 Mitchell (3500 ch., 14 tonnes à pleine charge) avaient décollé de l’USS Hornet (CV-8 ) sans autre aide que la vitesse du vent sur le pont (50-60 nœuds ?) sur une distance d’à peine 150 mètres (pour les premiers, 230 pour les derniers) au lieu des 700 mètres normalement nécessaires à terre.

Comme le premier PA US (Langley, CV-1) notre Béarn n’a jamais eu de catapulte ; le premier PA britannique à en avoir été doté (on parlait alors d’accélérateur) fut l’Ark Royal de 1935-41. Aucun PA de la marine impériale japonaise ne semble en avoir eu.

En revanche bon nombre de croiseurs et bâtiments de ligne de l’époque (toutes marines confondues) disposaient de rampe de lancement d’hydravion (catapulte pneumatique ? hydraulique ?).

Et surtout, l’US Navy en a généralisé l’installation sur ses PA à partir du Lexington (CV-2).

L’insolite tient à ceci :

Si les cinq premiers dotés [Lexington, Saratoga, Ranger, Yorktown, Enterprise avaient une ou deux catapultes à l’avant du pont d’envol, selon le schéma courant actuel, les deux suivants présentaient une particularité.

En plus de ses deux catapultes de pont d’envol, le Wasp (CV-7) en avait deux autres… dans le hangar ! Le Hornet (CV-8 ) lui, avait ses seules deux catapultes dans le hangar !

Implantées en traversier, donc débouchant (logiquement ?) sur le bordé latéral (!) leur longueur de course devait être de 25 mètres, à tout casser. Il semble que cette disposition présentait deux inconvénients : l’important risque d’incendie dans le hangar occasionné par le lancement, et l’absence du bénéfice du vent de face.

Ces éléments sont fournis par la compilation d’ouvrages divers (Flottes de Combat, The Encyclopedia of World Warships [Salamander Books Ltd, 27 Old Gloucester Street, Londres] Hugh Lyon et John Moore. © 1978. ISBN 0-517-22478X) mais aucune photo de ces équipements n’en est publiée.

Où pourrait-on trouver des informations complémentaires (pour les réfuter ou les confirmer) ?

Salut Argulishboy et bienvenue à bord (je t'invite à te présenter dans la rubrique trombinoscope).

La présence d'une catapulte dans le hangar s'explique par le pont droit : un porte-avions pouvait catapulter ou faire apponter ces avions mais ne pouvait pas faire les deux. Les américains voulaient pouvoir lancer un chasseur ou plutôt un appareil de reconnaissance en cas d'encombrement du pont d'envol. Cette capacité à disparu avec la généralisation du radar.

Très vaste débat ...

La décision de placer des catapultes sur les ponts d'envol des premiers PA américains dès les années 20 venait du fait qu'à cette époque le porte-avions devait dans l'esprit des américains pouvoir mettre en oeuvre EGALEMENT les hydravions à flotteurs des navires de ligne et des croiseurs de la flotte. Les PA servant accessoirement de "depot-ships" à ces hydravions (maintenance lourde). A cette époque dans la méthodologie américaine les PA opéraient encore directement au contact de la flotte et non de manière indépendante.

L'évolution de la doctrine d'emploi des PA, la "révolution Reeves" initiée sur le Langley en 1926 à propos des techniques d'utilisation des avions sur les ponts d'envol (brins d'arrêt transversaux, barrière, stockage sur le pont ...) entraîne une désaffection pour les catapultes encombrantes et qui ralentissent le rythme de décollage de ces avions encore légers.

De plus la faible charge alaire des biplans de l'époque et leurs faible capacité d'emport relativise l'utilité des catapultes.
On note l'apparition des catapultes transversales dans le hangar sur les PA à hangar ouvert, pour pouvoir envoyer des scouts quel que soit l'encombrement du pont d'envol mais comme le disait Claus l'arrivée des radar de veille air rend ce besoin moins important et d'usage dangereux dans une marine où on répugne à l'époque à démarrer les moteurs dans le hangar aviation.

Les catapultes hydrauliques réapparaissent avec l'alourdissement des avions (avec de surcroît des charges alaires plus importantes) et surtout de leurs emports. Les appareils plus puissants purent être mis en oeuvre grâce à l'apparition des gros moteurs de puissance > 1500 CV et grâce à la réapparition de la catapulte.
Sur les PA d'escorte celà devient même une obligation compte tenu de leur faible vitesse et de la longueur et de l'encombrement de leur pont.
En limitant la distance de course la catapulte libère de l'espace pont et permet notamment aux CVE de mettre en oeuvre des TBM Avenger dotés de torpille Mk 13 (celà fut bien nécessaire à Samar en octobre 44). Les porte-avions d'escorte et les PA d'escadre avaient les mêmes types de catapultes H déclinées en différents modèles.

Il faut noter que les premiers travaux US sur les catapultes datent de 1917 et de la Naval Aircraft Factory de Philadelphie, ces travaux ont été inspirés par des études et des décisions antérieures même à 1914 à une époque où on estimait (Mustins) que tous les navires de guerre devait mettre en oeuvre des avions.
Les évolutions de l'approche américaine furent largement inspirées de ce qui se faisait dans la RN. Si les brits perdirent très rapidement leur avance durenat la guerre en matière de PA à partir de la fin des années 20 (doctrine, méthodes d'emploi, construction) il n'en restaient pas moins une référence de laquelle s'inspirèrent les américains aussi souvent qu'ils le purent.

Par la suite ce sont des études britanniques qui initièrent la piste oblique et le miroir d'appontage.

ouvrage de base

US AIRCRAFT CARRIERS de Norman Friedman US Naval Institute

Merci infiniment à vous, Clausewitz et Pascal, pour ces réponses pertinentes et argumentées.

Elles répondent parfaitement à l’objet de mon questionnement. Je rebondirai ultérieurement sur la technique proprement dite des catapultes hydrauliques et/ou pneumatiques.

clausewitz a écrit:

La présence d'une catapulte dans le hangar […] généralisation du radar.

La compétence et l’érudition de mes éminents correspondants m’incitent à poursuivre ma requête à propos des catapultes.
Voir ci-dessus la question complète, sous couvert d'une citation de "pascal" (ci-devant capitaine de vaisseau du forum).

Au passage, je m'aperçois que les images postées (ma première tentative…) sont assez gigantesques …
J’espère que ça ne va pas polluer le site, ni m’attirer les foudres du webmaster !

Merci pour ce très intéressant exposé, ainsi pour ces schémas & photo, tout aussi intéressant

Je te répondrais demain à propos des catapultes US
Je travaille en ce moment sur la naissance du concept de carriers forces et le sujet des catapultes fut relativement en vogue dans les années 30
Je dis relativement car on s'aperçoit que les questions de vitesse de protection et de capacités d'emport d'avion faisaient passer les catapultes au second plan.

Chez les Américains les catapultes sont revenues sur le devant de la scène avec l'alourdissement des avions et le racourcissement des ponts d'envol (avec les CVE)

Les gros pbs des catapultes
-l'encombrement des ponts d'envol (les américains ne descendaientdansleshangar que les appareils en maintenance, ravitaillement et réarmement se faisaient sur le pont les avions couchaient sur le pont
-les délais de décollage (ce fut un des credo des Américains mettre en l'air des raids massifs le plus rapidement possible, incompatible avec les cata hydrauliques)

L'arrivée des TBM et des Helldivers très lourdement chargés verra un retour en grâce des catapultes

Pour ce qui est de l'encombrement des PE il faudra attendre la piste oblique pour résoudre le pb

Le soucis des catapultes, etaient comme dis par Pascal , le fait qu'il faut laisser l'emplacement libre pour lancer les avions.

En 40-45 les appareils restaient sur le pont le temps de les recharger et de les relancer.. ceux qui descendaient etaient souvent ceux qu'ils fallait reparer ou faire l'entretien.

A l'heure actuelle, au vu de la taille de la bestiole au USA, les appareils descendent, car les 4 ascenseurs sont tres rapides. ceux qui restent sur le pont sont souvent associes aux fait de la defense rapide autour du PA.

Pour les V1 ... je dirait que cela s'approcherais plus d'un canon qui lance un obus, que de la catapulte... mais le principe reste pareil

Pour ce qui est du principe ... un tube avec d'un cote une entree et de l'autre une sortie ... entre les deux un piston qui circule ... pour lancer l'avion ... d'un cote tu pousse le piston avec la pression ... l'autre cote expulse l'air... ensuite tu renvoie la pression d'air pour ramener le socket au demarrage de l'avion. (en gros lol)

Pour donner un exemple, sans catapulte un CVE ne pouvait lancer à pleine charge que des F4F ou des OS2U d'observation
Sans catapulte à 18 noeuds (vraiment un gros maxi) un Casablanca ne pouvait lancer un TBF Avenger qu'avec les 2/3 de son carburant et sans torpille ...
Autre exemple un Essex pouvait ranger sur son pont d'envol 47 Avenger avec torpille ce qui laissait environ 150 mètres de pont d'envol pour décoller avec 30 noeuds de vent apparent sur le pont. Avec seulement 25 noeuds de vent sur le pont il fallait 50 mètres de pont en plus ce qui signifiait retire 15 Avenger du pont d'envol.
Avec ses deux H4 un Essex pouvait lancer un Avenger toutes les 20 secondes avec ... 3 noeuds de vent sur le pont avec une course de 28 mètres et une vitesse en sortie de sabot de 145 km/h pour un avion de plus de 7 tonnes

Type F dite flywheel fut inventée par l'ingénieur Norden celui des viseurs de bombardement la Mk II des Lexington lançait 5500 livres à 57 km/h
Le gros problème le délai entre deux catapultages au moins 40 secondes

Type H pour hydraulics
H1 prototype 1935 lançait 5500 livres à 72 km/h en 10,3 mètres
H2 Yorktown et Wasp lançait 5500 livres puis 7000 à 105 km/h en 17 mètres
H2-1 lançait 11000 livres à 113 km/h en 22 mètres
H4A lançait 16000 livres à 145 km/h en 22 mètres avec une accélération de 3

Sur les croiseurs et les cuirassés les catapultes sont à poudre ("P") il y en eut une sur le Ranger

pascal a écrit:

Pour donner un exemple, [...]
Sur les croiseurs et les cuirassés les catapultes sont à poudre ("P") il y en eut une sur le Ranger

Précision et érudition... information parfaite !

oui enfin surtout des références diverses et beaucoup d'étagères

après il n'y a plus qu'à trouver et c'est souvent çà le plus long en absence d'un index mais là j'ai la flemme

Depuis peu sur le forum, je prends le bateau en route et ce sujet sur les catapultes m'intéresse tout particulièrement.
J'ai été officier de lancement sur le CLEM, pas l' officier PEH qui a le petit pavillon qui donne l'autorisation de lancer l'avion, ça c'est un "AERO" , mais celui qui a la responsabilité de la procédure de lancement partie vapo-mécano-hydraulique et ça c'est un "SERVICE Gé". Les souvenirs s'estompent, bien entendu, mais avant qu'ils disparaissent complètement je vais essayer de les rassembler et en faire profiter les curieux que cela intéresse. Ce ne sont que des souvenirs et l'on sait bien que la fiabilité des souvenirs au cours des ans devient de plus en plus fragile. J'espère qu'il y a sur ce forum des anciens des Porte-avions qui seront en mesure de rectifier les choses si ma mémoire défaille.
Sans entrer dans les détails et pour faire le plus simple possible, un aéronef pour décoller a besoin d'un "vent debout" suffisant, ce vent debout étant produit par la vitesse de l'avion et par le vent atmosphérique quand il souffle dans le bon sens. Les avions "terrestres" si j'ose dire ont pour cela besoin de pistes parfois très longues. Le pont de nos P.A fait moins de 300m. De mémoire, un ALIZE avait besoin de "sortir" aux environs de 80nds (150km/h) un ETENDARD à 180nds (330km/h) et un CRUSADER aux environs de 150nds me semble t-il. Pas question donc pour les chasseurs d'obtenir ces vitesses par leur propre moyens, sur 300m c'est un peu limite!!!!! quoique..... Pour les ALIZES, a condition de ne pas être trop lourds, l'option DOOLITLE était possible 'rappelez vous de ces bombardiers décollant du HORNET. Pour les ETENDARD, si je dis quoique, c'est qu' il a été possible d'être catapulté le bâtiment étant immobile car au mouillage, uniquement grâce a un fort mistral et à la puissance de la catapulte. Inutile de préciser que l'avion était le plus léger possible, juste assez de carburant pour rejoindre la terre ferme....

J'essaie de rassembler mes souvenirs, si je les retrouve et je vous dit "a suivre"

Certains d'entre vous sont peut-être curieux de savoir ce qui se passe au moment du catapultage d'un aéronef. Tout le monde à déjà vu un avion quitter le pont d'un PA sans se douter des préparatifs délicats car il s'agit d'une vie humaine et accessoirement d'un matériel sophistiqué et en general de grande valeur.
Vous avez compris que le paramètre le plus important pour permettre la mise en l'air d'un avion était sa vitesse au décollage. A bord d'un Porte-avions, cette donnée dépend d'une multitude d'autres paramètres variables selon que l'on a affaire à un FOUGA, un ALIZ. un CRUZ ou un ETD en version "armée" ou "lisse" avec plus ou moins de "pétrole" (carburéacteur). donc, et pour résumer: la configuration de l'aéronef (poids) le vent relatif sur le pont (combinaison vent atmos. vitesse du bâtiment) et la vitesse demandée de sortie en bout de catapulte sont du domaine des CDN et du chef "Chef avia". Le reste, c'est le problème de la catapulte qui doit assurer avec un maximum de précision le respect de la vitesse demandée (sinon gare....) Il s'agit ici de ce qui se passait sur les CLEM et FOCH. Ces opérations sur le Ch de GAULLE sont dans le principe et uniquement dans le principe identiques.Je ne détaillerai pas ici les opérations de catapultage ( on verra plus tard), mais seulement comment est déterminée et obtenue la vitesse de sortie.

Un quart d'heure avant le début des catapultages, les Officiers de lancement catapultes reçoivent du chef Avia un document portant les indications suivantes: Numéro et type de l'avion. Poids au décollage, et vitesse nécessaire
La vitesse de sortie a été déterminée par Avia en fonction du poids de carburant, de la configuration de l'appareil (nu ou avec armement) en tenant compte de la vitesse du vent atmosphérique et de la vitesse du bâtiment. Ainsi par fort mistral, une vitesse de 15/20 nds peut être suffisante, alors qu'avec un "temps de curé" il soit nécessaire de monter presque à P.M.P.
L'Officier de 1/4 catapulte est donc en possession de ce document donné par le chef Avia.
Avec des abaques propres a chaque appareil et en fonction du poids indiqué, il détermine la pression de la vapeur nécessaire et qui est stockée dans 2 grands réservoirs. Un exemplaire est gardé par l'Officier de 1/4, et un autre est confié au servant de la cabine de lancement. Lorsque l'avion est sur catapulte, l'Officier de 1/4 indique au gradé de la cabine de lancement, qui le répète, le type, le numéro de l'appareil, et la pression de vapeur nécessaire . Pendant que l'avion est "élingué", "holdbacké", et "tensionné", le gradé de la cabine règle la pression de vapeur (qui est contrôlée en permanence par l'officier de 1/4). Pendant ces opérations, et si je me rappelle bien, les feux de pont d'envol sont à "l'ambre" . Lorsque tout est vérifié, (pompes de freinage en route, les différentes pressions Ad hoc, le chariot sur l'Avant et j'en oublie....) le patron I.A "passe" l'avion à l'Officier de lancement aéro, (celui qui a le petit drapeau!!) Le servant de cabine a auparavant prévenu la passerelle Avia en envoyant le feu "paré catapulte" les feux pont d'envol passent au "Vert". C'est alors maintenant que le pilote salue, et que l'Officier de lancement amène son petit drapeau à toucher le pont d'envol. A partir de ce moment le signal "Feu" est donné par le servant de la cabine "Pont d'envol".et l'avion "plein pot" et retenu par le holdback va être catapulté dès que la pression de vapeur admise progressivement derrière les pistons sera assez importante pour casser l'anneau (Etendard, Alizé, Fouga) ou l'éprouvette (Cruz, Rafale Hawkeye) La vitesse de sortie est alors indiquée par l'enregistreur "ERICSON" et gare si la vitesse n'est pas conforme......Avec l'expérience, on pouvait obtenir une précision de 1 ou 2 nds. Il fallait pour cela tenir compte de la dilatation des cylindres, en effet pour un même avion lancé en début ou en fin de pontée, il était nécessaire de légèrement modifier la pression de vapeur en plus ou en moins, le challenge étant d'être au plus prés de la vitesse déterminée par le chef Avia.
De mémoire, le Alizés sortaient aux environs de 8O nds avec une pression de vapeur de 8 ou 10 bars
Les Etendards et Cruz sortaient aux environs de 120 / 150 nds avec des pressions de vapeur jusqu'à 20 /25 bars.
Pour l'anecdote et pour terminer:, il m'est arrivé au retour d'une croisière qu'un pilote d'Alizé (c'était le n° 40) me demande discrètement de lui "mettre la jecte" (c'est à dire un peu plus de pression de vapeur) car, le poids "officiel" de son appareil était largement dépassé par l'embarquement de "matériel" liquide pas forcément d'intérêt militaire si vous voyez ce que je veux dire lol! lol!
Je pense ne pas avoir dit trop de sottises, car ce ne sont que des souvenirs....J'espère cependant que si je me suis trompé, si j'ai oublié des points importants, les anciens des I.A s'il y en a sur le forum rectifieront mon tir, je serai de toutes façon satisfait si j'ai pu intéresser certains d'entrevous, sinon tant pis pour moi.
A suivre

"les souvenirs s'estompent" dites vous… si je puis me permettre, vous avez de "beaux restes" merci.

les catapultes sur nos anciens PA étaient du type BS 4 au départ pour être transformées en BS 5 (plus puissantes) avec l'arrivée des Cruz
Comparaison entre catapultes CLEM/FOCH et CDG




Éléments constitutifs d'une catapulte du type CLEM. (celle du Charles de Gaulle est à venir)
Voici schématisé à l'extrême les différents éléments d'une catapulte.
Dans les jours à venir, je vais essayer de vous donner davantage de détails.
J'espère que cela vous intéressera

a) Le chariot de va et vient permet de ramener l'ensemble mobile (pistons) sur l'AR (Remise en batterie)
b) C'est un palan hydraulique
c) Chariot du tensionneur qui permet de tendre l'elingue
d) Vérin hydraulique déplaçant le chariot du tensionneur(c)
e) Vannes "papillon" (Sécurité)
f) Vérins de commande de ces vannes
g) Déflecteur de jet: Panneau réfrigéré relevé derrière l'avion et déviant le jet dans une zone ou il n'y a jamais personne
h) Vérin de commande de ce déflecteur
i) Moteur hydraulique du récupérateur d'élingues.(uniquement CRUZADER)


..

Merci pour tous ces renseignements, inédits pour beaucoup.

Merci Jean pour ces souvenirs, c'est du vécu et c'est ce qu'il y a de plus précieux ...

Merci pour ces explications.
Rien ne remplace les expériences de terrains.

Jef

A venir, l'explication succincte du système piston/croc de lancement et comment sont freinés les pistons à l'extrémité de la catapulte. Un truc de 2 ou 3 tonnes lancé à 250km/h et freiné sur à peine 2m. Matheux, à vos postes pour calculer les "g" négatifs........J'ai oublié ça depuis longtemps:scratch:

Le système de freinage est constitué de 2 cylindres dans le prolongement de ceux de la catapulte.
L'ensemble d'un dispositif  de lancement (il y en a 2 solidarisés par le chariot recevant le croc) est constitué d'un "bélier" légèrement conique, 2 pistons (guidage et étanchéité) et une partie médiane recevant la fixation du dispositif d'entraînement du chariot. Le premier piston (guidage) possède sur sa face avant une rainure circulaire constituant une sorte de "larmier". Le deuxième piston sur l'arrière reçoit la pression de vapeur.
La très forte pression intérieure dans les cylindres de freinage lors de la pénétration du "bélier" peut monter jusqu'à 3000 bars (je dis bien trois mille), c'est ce qui explique leur très forte épaisseur.
Les cylindres sont maintenus pleins d'eau grâce à une pompe (3 sur le CdG) aspirant dans le "tank de freinage".
Cette eau est animée d'un mouvement circulaire par des trous tangentiels.
La force centrifuge ainsi créée permet de tenir les cylindres pleins d'eau, l'excédent retournant au tank.

Le fonctionnement :
Lors de la pénétration du bélier conique dans le cylindre, l'eau par définition étant incompressible, va être violemment refoulée vers l'extérieur en étant de plus en plus "laminée".
La pression intérieure va monter brutalement jusqu'à 3000 bars freinant ainsi l'ensemble mobile.
La force de l'eau éjectée par l'espace annulaire entre bélier  et cylindre va frapper la face avant du piston et déviée par le "larmier" (à la façon d'un redresseur de turbine Rateau) va ainsi augmenter le freinage.
La vitesse du piston passe ainsi de 150nds (280 km/h à 0 sur moins de 2 mètres.
Les matheux peuvent s'amuser à calculer la valeur de la décélération et la durée du freinage.


      Sans doute allez vous vous poser la question de savoir comment un cylindre de 50m (75 sur le CdG) fendu(fente de 3 ou 4 cm) sur toute sa longueur pour laisser passer le bras qui entraine le chariot peut être étanche derrière le piston. Je vais essayer de reconnecter mes neurones pour vous l'expliquer sinon dans le détail, au moins dans le principe. J'ai pour cela été faire un tour au G.E.M pour me rafraichir les idées. Je vous ferai part de mes élucubrations un peu plus tard. Sachez déjà que, à quelques détails près (diamètre des cylindres...), le principe de fonctionnement est le même sur le CdG

jean veillon a écrit:

[…] Sans doute allez vous vous poser la question de savoir comment […]. Je vais essayer de reconnecter mes neurones pour vous l'expliquer […] Je vous ferai part de mes élucubrations un peu plus tard. […]

En attendant ces éclaircissements, voici une vue de la sortie d'un F6F du hangar de l'USS Hornet (CV-12), par catapultage :

Et, toujours d'un F6F, mais de l'USS Yorktown (CV-10)

F6F du Yorktown, en plus grand, ici :