Pyrotechnie


Pyrotechnie

La pyrotechnie est la science de la combustion des matériaux et de ses effets. C’est également l’art d’utiliser le feu.

Feu d'artifice

Elle trouve une application festive dans les feux d'artifice mais elle est également utilisée pour faire la guerre. On la retrouve dans le domaine civil, dans les signaux de détresse par exemple.

Elle permet la conception d'engins pyrotechniques, pour le fonctionnement des coussins gonflables de sécurité (« airbag ») dans les véhicules ou pour les sièges éjectables dans l’aviation, ils sont également utilisés comme moyen de signalisation lumineux ou sonore en cas de détresse.

Sommaire

Historique

Leurres infrarouges à usage militaire
Feux de détresse à usage maritime

L'usage des fusées a été connu de tout temps en Chine et dans l'Inde ; il pénétra au VIIe siècle chez les Grecs byzantins qui s'en servirent pour lancer le feu grégeois; au XIIIe siècle chez les Arabes, puis enfin chez les chrétiens occidentaux.

La plus ancienne mention en Occident ne remonte qu’à l’année 1379 : il nous apprend que les Padouans employèrent ces fusées contre la ville de Mestre.

Les Italiens les appelaient rochete, mot que les Français traduisirent par rochette, devenu ensuite roquette, et les Anglais par rocket.

Notions de base

Réaction d'oxydo-réduction 
une réaction d'oxydo-réduction est une double réaction chimique entre des ions ou des atomes. L’oxydation a lieu lorsque l’oxydant capte un électron sur le corps qui s’oxyde ; la réduction a lieu lorsque le réducteur cède un électron au corps qui est réduit.
Combustion 
le composé pyrotechnique contient un corps oxydant - généralement les nitrates, chlorates ou perchlorates - qui libère de l’oxygène, et un corps réducteur - par exemple le soufre, le carbone. Les premiers sont des comburants, les seconds des combustibles. En utilisant le principe du triangle de feu, pour provoquer la combustion, il faut un troisième élément : une énergie d'activation qui déclenche la réaction. Dans le cas des artifices, l’oxygène n’est pas fourni par l’air mais par le mélange lui-même, ce qui permet de concentrer dans un très petit volume une forte chaleur et une forte pression.
Vitesse 
l’augmentation de la température et de la pression étant deux facteurs d’accélération des réactions chimiques, plus le mélange pyrotechnique sera homogène et le volume contenant restreint, plus la réaction sera rapide. Ainsi la combustion d'une petite quantité de poudre noire à l'air libre est assez lente, elle produit une flamme; mais cette même poudre explosera lorsque sa combustion sera accélérée par le confinement dans un petit volume (un pétard par exemple).
Les couleurs 
l’attrait principal des feux d’artifices est la gamme de couleurs. Les couleurs perceptibles par l’œil vont d’une longueur d'onde comprise entre 380 nm (violet) et 780 nm (rouge). C’est l’addition, dans le mélange pyrotechnique de composés métalliques, qui permet la création d’effets lumineux. (rouge : strontium, violet : potassium, bleu : cuivre ou zinc, vert : baryum, jaune : sodium, blanc : magnésium ou aluminium, argent : titane)[1].En pyrotechnie, les phénomènes entraînant la diffusion de lumière colorée sont l'incandescence, l'émission atomique et l'émission moléculaire.
La forme 
c'est le deuxième attrait le plus important. En fonction du type d’artifice et de la disposition des pièces d’artifices sur la zone de tir, on peut obtenir une multitude d’effets : c’est là qu’intervient le savoir faire de l’artificier. Dans les bombes, bombette et comètes, c’est la disposition des artifices d’effets dans la charge d’effet qui permet d’obtenir des formes différentes dans le ciel. (palmier, tournesol, papillon, pivoine)

Technique : artifice de divertissement, différents systèmes pyrotechniques

La bombe

Schéma en coupe horizontale d'une bombe de divertissement.

Il en existe plusieurs types : sphériques, cylindriques, simples ou à répétitions, elles peuvent être aériennes ou aquatiques.

  • La bombe sphérique, comme son nom l'indique, a la forme d'une sphère posée sur un cône tronqué renversé, qui contient la chasse pour la propulsion.
  • La bombe cylindrique a la forme d'un cylindre, lui aussi posé sur un cône tronqué qui contient la chasse.
  • La bombe simple ne comporte qu'un étage, alors que la bombe à répétition contient plusieurs étages séparés par des chasses (une chasse pour propulser chaque étage).
  • La bombe nautique comporte moins de chasse que la bombe aérienne puisqu'elle est réalisée pour tomber rapidement à l'eau et y exploser, contrairement aux bombes aériennes, qui sont fabriquées pour exploser en altitude. L'inclinaison du mortier doit être de15° à 45° vers le plan d'eau, et, pour des raisons de sécurité, jamais en direction du public. Ce produit dit « ARP » (à risque particulier) ne peut être tiré que par des artificiers qualifiés.

Pour être tirées, les bombes sont insérées dans des tubes appelés mortiers (en fibre de verre, carton, plastique, acier) qui peuvent être rassemblés entre eux pour réaliser des batteries de mortiers.

L'allumage peut être manuel ou électrique. Seul l'allumage électrique permet d'obtenir le maximum de sécurité.

Le diamètre des bombes peut varier entre 20 mm et 1 200 mm, mais en France, les plus grosse bombes utilisées varient aux environs de 300 mm. Plus une bombe est grosse, plus elle doit exploser en altitude, pour étendre ses effets. Plus une bombe est grosse, plus les distances de sécurité sont importantes. On peut résumer ainsi : pour un diamètre de 75 mm par exemple, la bombe montera environ à 75 mètres et son diamètre d'éclatement sera de 75 mètres également, soit du 1 pour 1. Pour les distances de sécurité, elles sont obligatoirement indiquées sur les étiquettes des produits. Pour l'exemple d'une bombe de 75 mm, les distances de sécurité sont comprises entre 75 et 90 m suivant le poids de matière active contenue à l'intérieur.

La plus grosse bombe jamais tirée a été lancée au festival « Katakai-Matsuri », dans la ville de Katakai à Ojiva, au Japon. Elle s'appelle Yonshakudama, pèse 450 kg, et a un diamètre de 1 200 mm. L'effet de la 1re bombe est un filet d'or suivi de petites fleurs colorées. La seconde offre des multi-bouquets à double changement de couleur[2].

Fonctionnement théorique

  1. Allumage de la mèche rapide.
  2. Allumage de la chasse par la mèche rapide.
  3. Propulsion de la bombe et allumage des espolettes.
  4. Allumage des effets et de la mèche rapide interne par les espolettes , la mèche rapide provoque l'allumage de la charge d'éclatement.
  5. Éclatement de l'artifice qui permet la dispersion des effets pyrotechniques.

La chandelle

Schéma d'une chandelle.

C'est un tube, généralement en carton, dans lequel des bombettes ou comètes sont insérées l'une au-dessus de l'autre. D'un diamètre variant de 10 à 75 mm, on peut y retrouver les effets équivalents à ceux des bombes. L'allumage du premier étage (celui qui se trouve au sommet du tube) provoque les allumages successifs des étages inférieurs d'une manière synchronisée et automatique. Le nombre de pièces d'artifices présentes dans le tube peut fortement varier en fonction du diamètre et de la hauteur du tube.



Fonctionnement théorique

  1. Allumage de la mèche lente.
  2. Allumage de la poudre de propulsion sous la première bourre, celle-ci allume l'espolette.
  3. La bombette monte poussée par la bourre et est éjectée hors du tube.
  4. La première espolette enflamme les effets et la mèche rapide qui va faire éclater la bombette.
  5. Pendant ce temps la mèche lente continue de se consumer et allume la poudre sous la deuxième bourre.
  6. La deuxième espolette s'allume et le processus continue jusqu'à la dernière bombette.

Le compact

Représentation d'un compact avec l'assemblage des tubes les uns avec les autres.

Le compact est un assemblage de tubes (sorte d'assemblage mortiers) d'un diamètre variant de 15 mm à 150 mm (maximum en Chine). Le compact peut posséder la forme d'un losange, d'un carré ou d'un rectangle. Il peut comporter de huit à plusieurs centaines de tubes, chacun ne comportant qu'un coup. Ils partent automatiquement et d'une manière synchronisée après l'allumage du premier tube. Chaque tube contient, au fond, de la poudre qui sert de chasse, et au-dessus, une bombette, des comètes, des bombes. Les compacts peuvent être droits ou éventaillés en fonction des effets recherchés.


Fonctionnement théorique

  1. Après l'allumage de la mèche, celle-ci allume la chasse tout en allumant la bombette qui propulse l'artifice hors du tube.
  2. La combustion se transmet de tube en tube. Chaque tube part l'un à la suite de l'autre.

La fusée

Représentation d'une fusée.

Elle se compose d'une tige stabilisatrice et d'un tube cylindrique contenant, à la base, la poudre pour la propulsion, et au sommet, la poudre avec les effets. Lorsque la combustion de la poudre de propulsion se termine, elle met le feu aux effets.


Le feu de Bengale

C’est un tube en carton ou en métal dans lequel on dispose un mélange pyrotechnique qui va se consumer lentement et générer un fort dégagement de lumière et de fumée.faux!!

Le soleil

C’est un mécanisme rotatif avec un point fixe, composé d’un cadre sur lequel sont disposés des sortes de petites fusées fixe appelées jets. L’inflammation des jets provoque la rotation de l’ensemble et une gerbe de feu en forme de soleil.

La cascade

C’est un assemblage de jet disposé tête en bas qui donne l’impression d’une cascade d’étincelles tombantes.

Le pot à feu

Le pot à feu est très semblable à la bombe, à un détail près : il n’y a pas d’espolettes. La chasse enflamme directement le composé pyrotechnique destiné aux effets. Le pot à feu sort du mortier déjà en combustion, ce qui provoque une gerbe de lumière à la manière de la lave des volcans en éruption.

La fontaine et la chute

Une fontaine est une pièce pyrotechnique dont le rôle est de projeter une pluie d'étincelles brillantes verticalement ou selon un angle. Une chute, quant à elle, est un arrangement de fontaines disposées de façon à créer un rideau d'étincelles tombant au sol.

Voir aussi

Références

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Notes

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