Pyrotechnie

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

un Samoan réalise une ignition selon la méthode ancestrale, démonstration durant l'Expo 2000 de Hanovre.

Elle trouve une application festive dans les feux d'artifice mais elle est également utilisée pour faire la Guerre.

Elle permet la conception d'engins pyrotechniques, pour le fonctionnement des airbags 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

1 Historique
2 Notions de base
3 Technique : artifice de divertissement, différents systèmes pyrotechniques
4 Voir aussi
5 Liens externes
- 5.1 Liens internes

[modifier] Historique

L'usage des fusées a été connu de tout temps en Chine et dans l'Inde ; il pénétra au VII^e siècle chez les Grecs byzantins, au XIII^e siècle chez les Arabes, qui s'en servirent pour lancer le feu grégeois, 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.

[modifier] 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, argent : titane). 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)

[modifier] Technique : artifice de divertissement, différents systèmes pyrotechniques

[modifier] La bombe

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 cone 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 de 45° vers le plan d'eau, et, pour des raisons de sécurité, jamais en direction du public.

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

Le diamètre des bombes peut varier entre 20 mm et 1200 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 large, plus les distances de sécurité sont importantes.

La plus grosse bombe jamais tirée mesurait 1200 mm de diamètre. Elle a été lancée au festival « Katakai-Matsuri », dans la ville de Katakai à Ojiva, au Japon. Deux exemplaires sont lancés les 9 et 10 septembre. Elle s'appelle Yonshakudama, pèse 450 kg, et a un diamètre de 1200 mm.

L'effet de la 1^re bombe est un filet d'or suivi de petites fleurs colorées. La seconde offre des multi-bouquets à double changement de couleur. Galerie photo sur http://pyroraph.free.fr/bigbang.htm ainsi que sur http://vince02pyropassion.free.fr

Schéma en coupe horizontale d'une bombe de divertissement.

[modifier] Fonctionnement théorique

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

[modifier] La 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 20 à 60 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.

Schéma d'une chandelle.

[modifier] Fonctionnement théorique

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

[modifier] Le compact

Le compact est un assemblage de tubes (sorte d'assemblage de petites batteries de mortiers) d'un diamètre variant de 15 mm à 150 mm (maximum en Chine). Le compact a la forme d'un losange 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 tubes 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 évantaillés en fonction des effets recherchés.

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

[modifier] Fonctionnement théorique

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

[modifier] La 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.

Représentation d'une fusée.

[modifier] 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.

[modifier] 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.

[modifier] La cascade

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

[modifier] 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.