Visibilité dans les conduites de tirs

Bonjour à tous.

Il y a une dizaine d'années j'avais lu un article sur un musée qui comportait notamment des maquettes de paquebots transformés en transport de troupes ou navire hôpital lors du premier conflit mondial en 14-18, avec pour les premiers, leur camouflage, notamment l'Olympic avec son dazzle.

A côté de ces maquettes se trouvait un appareil optique permettant d'avoir une idée de ce que voyaient les observateurs à travers un périscope de sous-marin (paralaxe, effet du camouflage sur la perception...).

Cela m'amène donc à une autre question de "visibilité" : qu'elle étaient le niveau de zoom, ou plutôt quels détails pouvait voir un opérateur dans une conduite de tir d'un navire de ligne dans les années 30, avant l'avènement du radar, lorsqu'il observait une cible au loin.

Un exemple : lorsque le Bismarck touche le Hood la seconde fois (celle qui sera fatale), l'obus qui touche le navire explose à l'intérieur, rien n'est visible de l'extérieur (il faudra attendre environ 30s avant de voir le "geyser" de flammes au niveau du mât arrière). Dans l'intervale, l'officier de tir sur le cuirassé allemand sera entendu dire "Est-ce que c'est un [obus] inactif? Je suis sûr de l'avoir touché!"

Que voyait cet officier du navire anglais? Une silhouette ou quelque chose de beaucoup plus clair? Sachant que selon les sources, la distance entre les deux unités était alors de 18.000 mètres.

Bien évidemment ma question se veut très "globale", c'est à dire depuis un télémètre de bonne qualité, dans les hauts, avec un temps clément.

Les télémètres sont-il vraiment des appareils d'identification ?… L'essentiel pour cet équipement (et pour son servant) c'est de faire coïncider deux images superposées (d'où le terme "télémètre à coïncidence") quelle que soit leur netteté

DahliaRose a écrit:

Les télémètres sont-il vraiment des appareils d'identification ?… L'essentiel pour cet équipement (et pour son servant) c'est de faire coïncider deux images superposées (d'où le terme "télémètre à coïncidence") quelle que soit leur netteté

Remplace télémètre* par rangefinder, binocular ou whatever  qui pourrait te permettre non seulement d'identifier le navire mais aussi de suivre la précision de ton tir.
Et si quelqu'un peut au passage clarifier ce point

*C'est vrai que c'est un peu perturbant. Je connaissais un ingénieur qui suivait, selon ses dires, des avions-cibles dans le Sahara à l'aide de télémètres.
Dans mon métier on parle de telemetry pour tout ce qui est obtenir des informations (des metrics). Est-ce encore des mauvaises utilisations, des mauvaises traductions à cause de faux-amis?

Bonjour,

Je n'ai pas trouvé de documentation spécifique sur le sujet.

Pour un télémètre d'artillerie terrestre, plus modeste : grossissement de 14.

Le grossissement me parait indispensable pour observer un élément de cible à mettre en coïncidence (mât par exemple). En revanche, l'observation d'une silhouette à grande distance est plus problématique : du fait de la rotondité de la terre, seule la partie la plus élevée de la cible est visible, dans une proportion qui varie bien sûr avec l'élévation de l'observateur.

Edité, complément : dans ce document de 1921 sont cités pour la marine, page 217, des grossissements de 16-20-25-28.

Comme je viens "d'écraser", bêtement, pour la seconde fois , une réponse détaillée, je vais faire dans le "simple".

Le grossissement est une chose, la qualité de "l'image" et son angle de vision, d'autres.  

De mémoire, l'angle de vision des télémètres ne devait pas dépasser 5-7°. L'envergure du télémètre était un paramètre essentiel pour assurer une partie de la précision, d'où, par exemple, les deux télémètres de 10,50 m sur le Bismarck, la base du télémètre étant un élément dans la "triangulation" visuelle... envergure du télémètre, la cible et les deux cotés du triangle formé par ces deux "repères".  

A l'entrée en guerre, en 1914, la plupart des télémètres de marine avait une envergure qui n'excédait pas 2 m, d'où une distance "de précision" de l'ordre de 5 000 m, dans le meilleur des cas (de jour et par beau temps!).

Après, il convient de distinguer les télémètres à coïncidence, comme les Barr & Stroud britanniques - également, en service, dans la Marine Nationale, en 14-18 - et les télémètres "stéréoscopiques" allemands, plus performants - les Français l'adopteront pour leurs cuirassés classes Dunkerque & Richelieu. Le modèle "à coïncidence" - l'image des objectifs étant transmise aux oculaires, via un jeu de prismes - était relativement simple d'emploi  et ne nécessitait que des opérateurs doués d'une bonne vue;  à l'inverse, le "stéréoscopique - à base de lentilles/miroir de renvoi - était beaucoup plus compliqué à mettre en œuvre et exigeait du personnel à vue "stéréoscopique" (deux yeux, bénéficiant, exactement, de la même acuité).

NOTA : A la fin de la Première Guerre Mondiale, la Royal Navy s'empressera de tester les télémètres navals allemands, mais, n'ayant pas, au préalable, sélectionné des opérateurs à vision "stéréoscopique", tous les rapports y afférant sont bons pour être mis à la poubelle!  .

Il y aurait un bouquin à écrire sur le sujet.  

Citation :

les deux télémètres de 10,50 m sur le Bismarck

Pour donner un ordre d'idée ceux des Yamato font 15 m de base (un principal et 3 dans les tourelles) avec système de refroidissement intégré

Citation :

[…] ceux des Yamato font 15 m de base (un principal et 3 dans les tourelles) avec système de refroidissement intégré

Refroidissement ? pour les moteurs (électriques) et autres convertisseurs ? ou bien pour le conditionnement d'air (surtout pour celui placé au sommet de la tour) ?

Non refroidissement des compartiments des systèmes optiques pour limiter les déformations liées aux phénomènes de dilatation. Les optiques japonaises étaient réputées être à l'égal des optiques allemandes, offrant une précision des calculs de distances équivalente à celle des radars télémétriques de l'époque (par temps clair bien évidemment).
Cette précision était nécessaire car tant côté japonais qu'US on privilégiait la capacité d'engagement à longue portée en raison des conditionS météo extrêmement favorables qui régnaient souvent dans le Pacifique central.

Un lien de bonne facture sur les réglages de tir en 1914-1918 (la technique était la même, en 39-45)...

http://www.jutland1916.com/tactics-and-technologies-4/range-finding-and-course-plotting-2/

Par contre, je suis infoutu de dénicher les caractéristiques des télémètres (amplification, champ de vision).

Le camouflage avait pour but de retarder, le plus longtemps possible, l'identification du bâtiment. Les observateurs, n'ayant pas la science infuse, avaient recours à la bibliothèque du bord, où étaient stockés les carnets de silhouettes et les bouquins indiquant les caractéristiques dimensionnelles d'à peu près tout ce qui flottait et sillonnait les mers. Si on n'avait pas identifié le type de bâtiment et qu'il se présentait de face, de dos, ou de 3/4, on pouvait très difficilement, via les appareils optiques, juger, entre autres, de sa longueur, pour assurer au mieux les coordonnées de tir de la première salve. D'où les camouflages type Dazzle, les fausses lames d'étrave, etc.

Loïc Charpentier a écrit:

Si on n'avait pas identifié le type de bâtiment et qu'il se présentait de face, de dos, ou de 3/4, on pouvait très difficilement, via les appareils optiques,  juger, entre autres, de sa longueur, pour assurer au mieux les coordonnées de tir de la première salve. D'où les camouflages type Dazzle, les fausses lames d'étrave, etc.

Merci Loïc.

Camouflage visant aussi à mettre le doute sur le cap et la vitesse, éléments déterminants pour la situation du but futur.

Merci pour ces informations détaillées

En me référant à un ouvrage français  , La Batterie de Côte & Le Tir de Côte, publié en octobre 1932, par l’École d'Application d'Artillerie, je vais essayé de préciser les différences existantes entre le télémètre à coïncidence et le télémètre stéréoscopique.  

A) Le télémètre à coïncidence fonctionne, en gros, comme une paire de jumelles;  la disposition des lentilles et des prismes fournit à l'observateur, une image unique - en fait, deux demi-images (haut & bas de l'objectif), méthode plus précise, pour le pouvoir séparateur de l’œil humain "lambda", que la superposition de deux images identiques - que l'opérateur s'efforce de faire coïncider.

B) Le télémètre stéréoscopique :

Principes :

Citation :

1) Quand nous regardons un objet A, cet objet envoie vers nos yeux des rayons lumineux qui convergent plus ou moins  selon que l'objet observé est plus ou moins rapproché. pat un mécanisme, assez mal connu d'ailleurs, nos organes visuels apprécient cette convergence et notre cerveau en déduit d'une manière vague la distance. La télémétrie stéréoscopique a pour but de préciser et d'amplifier ce procédé de mesure de la distance.

2) Un objet A donne dans chaque œil deux images évidemment distinctes, mais notre système optique est ainsi constitué que nous percevons qu'une seule.
Si nous plaçons près de nos yeux deux images photographiques d'un même paysage de façon que l’œil gauche regarde l'image gauche, l’œil droit l’image droite, nous apercevons les différents objets du paysage échelonnés en profondeur. Nos deux yeux ont reconstitué le paysage au moyen de deux photographies.

Avec le télémètre stéréoscopique, on exploitait les capacités de vision "tridimensionnelle" (en incluant à la largeur, la longueur & la hauteur, la "profondeur").

NOTA : Dans ces explications n'est pas pris en compte - c'est bien là, le problème! - un élément essentiel et indispensable, la vision stéréoscopique de l'observateur, impliquant qu'il bénéficie d'une acuité visuelle strictement identique pour chacun de ses yeux, une faculté relativement rare, même, chez les possesseurs d'une excellente vue (10/10 à chaque œil), un œil étant, souvent, un peu moins performant que l'autre. La Marine allemande, avec la mise en service de ses premiers télémètres stéréoscopiques, au milieu de la décennie 1900, avait sélectionné ses opérateurs télémétriques, uniquement, parmi son personnel doué d'une vision stéréoscopique.

Accessoirement, avant 1914, l'Allemagne ne voulait pas, non plus, payer pour acquérir la licence britannique Barr & Stroud, du télémètre à coïncidence... qu'elle copiera, après-guerre, une fois, les brevets initiaux tombés dans le domaine public, mais, uniquement pour ses modèles de petite envergure (moins de 2 m), le plus souvent, "portatifs".  

Faute de prendre en compte cette particularité physique des télémétreurs, le document français indique des Valeurs de l'Incertitude similaires pour les deux systèmes (stéréoscopique ou à coïncidence) ... à 5000 m, 50 m, à 10 000 m, 200 m, à 15 000 m, 450 m, à 20 000 m, 800 m, sauf que le système stéréoscopique était plus performant par mauvaise visibilité et de nuit.

... Je savais que j'avais oublié quelque chose!  Il existe deux notions d'Horizon...

1) L'Horizon "rationnel", qui correspond à une ligne droite tirée, à l'infini, depuis le point d'observation.
2) L'Horizon "matériel", qui, lui, prend en compte la courbure terrestre et correspond plus ou moins à 20 000 m - valeur fixée, en théorie, à la moitié de l'Horizon "rationnel" - pour un poste de télémétrie en hauteur.

Merci pour ce complément d'informations. Très intéressant!

L'artillerie navale a constitué une vraie science technique, qui, en 10 ans (1904-1914) avait du s'adapter à des distances de tir plus que doublées, de nouveaux appareillages de réglages (dont le télémètre!) et des munitions plus performantes. Il n'y a pas d'équivalence comparable, à la même époque, dans les autres Armes.

Loïc Charpentier a écrit:

[…] Il existe deux notions d'Horizon…

1) L'Horizon "rationnel", qui correspond à une ligne droite tirée, à l'infini, depuis le point d'observation.
2) L'Horizon "matériel", qui, lui, prend en compte la courbure terrestre et correspond plus ou moins à 20 000 m […]

… pour un observateur situé à ~29 mètres de haut, donc.

Citation :

[…] correspond plus ou moins à 20 000 m - valeur fixée, en théorie, à la moitié de l'Horizon "rationnel" - pour un poste de télémétrie en hauteur.

J'en conclus donc que l'Horizon "rationnel" est situé à ~40 km (~21,5 milles ?) [sur le globe terrestre].
Mais à quelle hauteur/altitude se situe ce "point d'observation" ? ~115 mètres ?


Cette notion d'horizon "rationnel" est peut-être à rapprocher du distinguo entre la portée visuelle en ligne droite ("d" sur le schéma) et la longueur de l'arc de grand cercle ("s" sur le schéma).
Jusqu'à des altitudes de l'observateur de l'ordre de 400 km, les valeurs "d" et "s" sont quasiment confondues.

En matière de conduite de tir ordinaire, il ne doit pas être nécessaire de faire appel à cet horizon "rationnel" (?).

Mais peut-être s'agit-il là, non pas de la nuance entre "d" et "s" ni d'une ligne droite tirée, à l'infini mais - si ligne droite tirée à l'infini il y a - d'envisager un plan de visée perpendiculaire à la verticale du lieu. Mais alors la distance d'observation est effectivement infinie. Et ce serait sans grand intérêt, même en astronomie.

NB : Un horizon n'est pas une ligne droite, mais le cercle commun à la sphère terrestre et au cône engendré par l’œil de l'observateur, pivotant autour de sa verticale du lieu.

Bonjour,
J'ai déniché ces notions d'Horizon rationnel & d'Horizon matériel, dans le document suivant :

École d'application de l'artillerie et du génie. La batterie de Côte et le tir de côte - (1932)

https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k9610547p.r=La%20batterie%20de%20C%C3%B4te%20et%20le%20tir%20de%20c%C3%B4te.%201932.?rk=128756;0

Cf. Chapitre IX - Télémétrie - Page 75 & suivantes (le croquis avec les deux "Horizons" figure à la page 81)

PS : Je conseille vivement de se préparer, à portée de main, un cachet et un verre d'eau.

moi-même a écrit:

[…] Mais peut-être s'agit-il […] d'envisager un plan de visée perpendiculaire à la verticale du lieu. Mais alors la distance d'observation est effectivement infinie.[…]

Loïc Charpentier a écrit:

[…] J'ai déniché ces notions d'Horizon rationnel & d'Horizon matériel, dans le document suivant : École d'application de l'artillerie et du génie. La batterie de Côte et le tir de côte - (1932) […]

Compris !
En fait l'horizon "rationnel" en question n'est pas un horizon (ni l'horizon, tout court), mais (comme je l'avais subodoré), c'est le plan (noté "H") passant par l’œil de l'observateur et perpendiculaire à la verticale du lieu.
S'il est donc bien horizontal, il ne constitue pas un "horizon" visible. La ligne droite retenue pour le graphique est l'intersection de ce plan, avec le plan de visée (en direction de la cible).
L'"horizon rationnel" ne se traduit pas par une distance, c'est un plan, horizontal par rapport à la sphère terrestre. Par définition, ce plan (de visée, "H"), est infini dans l'espace.

En revanche ce qui est appelé "horizon matériel" correspond bien à celui que le sens usuel connaît, et dont la distance est géométriquement évalué (aux erreurs près de mesures, liées à la réfraction, etc.)  

Concernant l'affaire des 20 km et du rapport moitié ("20 000 m - valeur fixée, en théorie, à la moitié de l'Horizon "rationnel""), on lit aux pages 81 et 85 : "En admettant que la distance d'emploi de l'appareil soit la moitié de la distance de l'horizon matériel […] Au delà d’une distance égale à la moitié de l’horizon matériel, le terme…". Il s'agit seulement d'une évaluation d'expérience portant sur une distance d'emploi et non d'une valeur géométrique ; qui en plus inverse le fameux rapport supposé en question.

Les formules utilisées pour les calculs de distances sont basées sur l'angle de dépression (par rapport à l'horizontale) (note).

Note : principe également utilisé par les marins pour déterminer une distance, mais en deçà de l'horizon, lequel est alors considéré comme à la quasi horizontale de l'observateur.

Je n'ai jamais dit le contraire et la disposition des postes de télémétrie dans les hauts, +/- 30 mètres par rapport à la ligne de flottaison, offrait, très rarement, une visibilité de plus 10 nautiques - 20 000 m à l'excès - dans des conditions atmosphériques idéales, pouvant satisfaire à la limite de l'horizon matériel .

A partir du moment où on procède à des tirs en l'absence de toute cible visible (au-delà de l'horizon matériel), on entre dans le domaine des tirs "indirects" - les réglages d'artillerie effectués au radar sont, eux-aussi, à assimiler à des tirs indirects -.

Loïc Charpentier a écrit:

Je n'ai jamais dit le contraire et la disposition des postes de télémétrie dans les hauts, +/- 30 mètres par rapport à la ligne de flottaison, offrait, très rarement, une visibilité de plus 10 nautiques - 20 000 m à l'excès - dans des conditions atmosphériques idéales, pouvant satisfaire à la limite de l'horizon matériel .

A partir du moment où on procède à des tirs en l'absence de toute cible visible (au-delà de l'horizon matériel), on entre dans le domaine des tirs "indirects" - les réglages d'artillerie effectués au radar sont, eux-aussi, à assimiler à des tirs indirects -.

D'où l'intérêt de l'embarquement d'hydravion : parmi leurs rôles figurait le réglage des tirs, bien qu'en fin de compte, pour diverses raisons, ils le furent rarement.

Pour ce qui est de l'horizon radar, c'est également un sujet très intéressant puisque si je me souviens bien les ondes radars se courbent dans l'atmosphère, mais pas suffisamment pour suivre la courbure de la Terre. Les pionniers dans ce domaine ont du se régaler .

ecourtial a écrit:

[…] Pour ce qui est de l'horizon radar, […] si je me souviens bien les ondes radars se courbent dans l'atmosphère, mais pas suffisamment pour suivre la courbure de la Terre. […] : mrgreen: .

Un petit peu quand même : le "gain" en portée par rapport à l'horizon optique est d'environ 10% (2,2*'racine de h', au lieu de 2*).

Je te confirme...

Les hydravions avaient, globalement, brillé par leur absence dans les réglages d'artillerie navale, mais ce n'était pas, nécessairement, leur faute, car, au départ, la portée de leur appareillage-radio était médiocre, leur autonomie limitée, le repérage de l'adversaire tenait, souvent, du coup de bol, si on veut bien se limiter à la période 1920-1930, et leur construction n'était pas conçue pour résister aux pélots des puissantes défenses anti-aériennes et assimilées des navires de ligne, qui, à cette époque, constituait l'ennemi N°1.  En plus, compte-tenu de leur vitesse, de leur route - même s'ils s'efforcaient de la masquer - et de leur autonomie, il ne fallait pas être grand-devin, chez l'adversaire, pour localiser leur provenance probable. De surcroit, la vitesse des bâtiments de ligne avait, elle-aussi, augmenté de 8 à 10 noeuds! Autrement dit, le temps que l'hydravion rallie son unité-mère, ait été embarqué puis, que le patron de appareil ait couru comme un lapin dans les coursives, pour transmettre ses tous derniers relevés, à l'état-major, la position ennemie pouvait avoir varié, en gros et dans le meilleur des cas, de 6 à 8 nautiques... sur 180° (en oubliant, le demi-tour)!

L'hydravion, pour régler les tirs, en conditions de combat, on oublie, car c'était un coup à se prendre un pélot de 38 cm, en pleine tronche, si on voulait faire le boulot correctement!

... Et, de toute façon, à l'époque, les escadres étaient sensées se "mettre sur la tronche" au canon, à vue "directe"... donc, à moins de 20 000 m.

ecourtial a écrit:

Pour ce qui est de l'horizon radar, c'est également un sujet très intéressant puisque si je me souviens bien les ondes radars se courbent dans l'atmosphère, mais pas suffisamment pour suivre la courbure de la Terre. Les pionniers dans ce domaine ont du se régaler .

C'est bien pour ces différentes raisons (et d'autres) que les radars navals les plus évolués, en 1944-1945, avaient pour rôle de localiser, avant tout, l'adversaire. Les radars de conduite de tir existaient depuis 1940, mais de ce que j'en sais, en Atlantique et Méditerranée, dans la Kriegsmarine, par exemple, ils servaient d'assistance à la télémétrie.

Cela dit, la Kriegsmarine est très loin d'être une référence dans ce domaine, car ses canonniers se "reposant" sur les performances de leurs optiques de télémétrie, ne s'étaient, jamais, vraiment, intéressés à la solution "conduite de tir par radar". Le premier manuel "sérieux" d'emploi de la conduite de tir par radar ne date que du second semestre 1944! Auparavant, cette technique ne tenait qu'aux compétences particulières et isolées de quelques officiers "passionnés". Véridique!  Situation étonnante quand on la compare à l'évolution des "radars" et à la conduite de tir de la Flak de la Luftwaffe.