Je suis overbooké en ce moment mais la tentation était trop grande

Méchant Maxi

Bon, je vais commencer par des définitions et autres généralités :
Combustion : Il s’agit d’une réaction d’oxydo réduction avec l’oxygène (O2 de l’air ou O2 contenu dans la matière explosible). La réaction de combustion se propage selon un mécanisme de transfert thermique : conductibilité + rayonnement.
Elle se caractérise par la vitesse de combustion VC qui est fonction de la pression engendrée par les gaz de combustion.
Ordre de grandeur : 1cm/s < VC < 100 m/s
Il s’agit typiquement du régime de fonctionnement normal des poudres propulsives et des propergols.
Remarque : de nombreuses substances explosives peuvent se consumer sans exploser (cf definition de l’explosion).
Déflagration : Combustion rapide générant une onde de choc dans le milieu environnant (mais pas dans la substance explosive).
La déflagration est avant tout une réaction thermique (énergie mécanique << énergie thermique). Elle se traduit principalement par un transport de masse et de chaleur : l’effet « boule de feu ».
Néanmoins, la vitesse du front de flamme VF, cad la vitesse de déplacement de la dite boule de feu est relativement « lente » (subsonique) et reste de l’ordre de la vitesse de combustion Vc (vitesse limitée par le transfert thermique).
L’onde de choc générée par la déflagration a en général une amplitude relativement faible (surpression inférieure à la pression ambiante, soit < 1 bar). Cette onde se déplace à une vitesse supersonique inférieure à 1000m/s dans le cas de la déflagration.
Remarque : /!\ les effets d’une déflagration peuvent être importants ! Une surpression de moins d’un bar ne paye pas de mine mais vous allez voir par la suite que ça peut suffire pour faire pas mal de dégâts.
Détonation : Décomposition extrêmement rapide qui engendre une onde de choc dans la matière explosive (réaction chimique plus rapide que le transfert thermique). L’onde de choc crée dans le matériau entretien la réaction chimique (P et T élevées).
Contrairement à la déflagration, la détonation produit environ autant d’énergie mécanique que d’énergie thermique. Dans le cas de cette réaction, les phénomènes mécaniques de choc et convection agissent de concert avec les phénomènes de transfert thermique.
La vitesse du front de flamme VF est dite rapide (supersonique), elle peut atteindre l’ordre du km/s.
La surpression générée par une détonation est de 30 à 60 fois plus importante que la pression ambiante, voire plus dans le cas des explosifs condensés (masse volumique élevée). La vitesse de détonation D est généralement comprise entre 1000m/s et 10 000 m/s.
Remarque : La vitesse de détonation D est une constante de l’explosif. Elle augmente avec la masse volumique de ce dernier.
Exemples :
TNT : D = 6900m/s à densité max.
TATB : D = 7970 m/s à densité max.
Nitroglycérine : D = 7600 m/s
Hexogène : D = 8750 m/s à densité max.
Explosion : Transformation chimique rapide d’un explosif en un produit gazeux dont le volume est supérieur au conteneur ou au volume du produit original.
En fait le mot explosion est un terme générique désignant une variation brutale de la pression et de la température conduisant à des effets de destruction.
Dans le domaine des explosifs on s’en sert le plus souvent pour décrire les effets d’une déflagration ou d’une détonation, soit onde de choc + « boule de feu ». En effet, les mots déflagration et détonation concernent des réactions qui ont lieu dans la substance explosive. Le mot explosion concerne généralement les conséquences de l’une de ces deux réactions, cad les effets dans le milieu environnant.
Allez, une petite photo pour vous récompenser de votre patience :
Onde de choc : Surface à travers laquelle les caractéristiques physiques du milieu (P, pression ; T, température et ρ, masse volumique) présentent une discontinuité : généralement P pour les matières explosives.
Par rapport au milieu dans lequel elle se propage, l'onde de choc est caractérisée par une vitesse supersonique et une surpression.
En tant qu’onde de pression, son mode de déplacement est similaire à celui des ondes sonores : réfraction par les ouvertures et réflexion sur les surfaces solides.
Les ondes de choc les plus puissantes sont le plus souvent générées par une réaction de détonation.
En effet, lors d’une détonation, la réaction chimique est extrêmement rapide, si bien que l’on peut considérer que la matière explosive s’est transformée instantanément en gaz de détonation à très (très) hautes pressions et températures. On observe alors une mise en vitesse brutale de l’atmosphère environnante opérée par une onde de pression aérienne qui se propage dans le milieu extérieur.
Pour faire simple, si on s’attache uniquement à l’étude de la pression, la détonation peut s’apparenter à une explosion de réservoir sous pression (toute proportion gardée).
Remarque : l’eau est un milieu incompressible, de densité supérieure à celle de l’air. Une onde de choc s’y déplace donc plus rapidement et plus longtemps. Il est admis que le rayon mortel de l’onde de choc y est 3 fois plus grand que dans l’air.
Onde de pression aérienne ou onde de souffle : Une onde de pression aérienne, également appelée onde de souffle, correspond au déplacement d’une surpression dans l’air. La propagation d’une telle onde dans l’environnement se traduit par des variations plus ou moins brusques et de plus ou moins grandes amplitudes de la pression en tout point de l’espace.
En un point donné, les variations de pression sont notamment caractérisées par :
- une phase de surpression, d’amplitude max Ps0, de durée t0 et d’impulsion iS *
- une phase de dépression, d’amplitude min Ps0-, de durée t0- et d’impulsion iS-
Une image vaut mieux qu’un long discours (notez la maîtrise de mspaint) :
Profil d’une onde de pression aérienne
* L’impulsion correspond à la surface sous la courbe de pression. Dans le cas de l’étude d’une onde de souffle, elle caractérise la durée des pics de surpression, cad la durée de la contrainte.
Caractéristiques d’une onde de pression aérienne :Je vais vous donner une abaque qui vous permettra de calculer les caractéristiques d’une onde de pression aérienne (pic de surpression, impulsion, etc.) en fonction de la masse de la charge explosive et de la distance au centre de l’ « explosion ». Vous n’obtiendrez pas une super précision, mais ça vous donnera un ordre de grandeur très correct.
Ces abaques sont tirés du TM5-1300, un recueil/banque de données sur les explosifs créée par l’US Army (1968, réactualisé en 1984 et 1990). Ce recueil repose sur une quantité phénoménale d’expérimentations et reste une référence dans le monde de la pyrotechnie depuis maintenant 40 ans.
J’ai volontairement choisi le cas d’une explosion dite « en surface » car il s’agit du cas le plus fréquent : munition, charge explosive posées à même le sol ou à proximité du sol (max hauteur d’homme).
Onde de choc aérienne en surface
Dans le cas d’une telle explosion, l’énergie se disperse dans une demi-sphère d’air. Ceci vient du fait qu’une explosion en surface dissipe peu de son énergie dans le sol.
Voici l’abaque :
Avec :
Ps0 = pic de pression incidente
PR = pic de pression réfléchie (absolue)
Iso = impulsion incidente
Ie = impulsion réfléchie
Ta = temps d’arrivée de la surpression
t0 = durée de la surpression positive
v = vitesse du front d’onde
Lw = longueur d’onde
W = masse de la charge
R = distance au centre de la charge
Bon, les unités de mesure sont les unités anglosaxonnes, il faudra faire quelques conversions :
1 lbf/ft = 47,8803 Pa 1 ft = 0,3048006 m
1 psi = 6894,76 Pa 1 lb = 0,4533924 kg
De plus les abaques sont données pour une charge de TNT, il faudra donc convertir la charge en utilisant l’équivalent TNT.
La charge équivalente TNT est la charge de TNT qui donne la même onde de pression que la charge utilisée. On la calcule à l’aide de l’équivalent TNT k exprimé en kg de TNT/kg de produit. Pour calculer la charge équivalente de TNT, il vous suffit donc de multiplier la masse de votre produit par k.
/!\ L’équivalent TNT est différent pour le pic de pression et l’impulsion.
Equivalents TNT :
Explosifs Equivalent TNT: pic de pression / impulsion
Hexocire 91/9 1,09 / 1,07
Hexolite 60 / 39 à 1% de cire 1,10 / 1,06
Hexogane 70, Tolite 30 1,14 / 1,09
Picrate d’ammonium 0,85 / 0,81
Hexogène 40, Tolite 38, Al 17, CireD 5 + CaCl 0,5% 1,21 / 121
Hexogène 31, Tolite 29, Al 35; Cire D 5 + CaC1 0,5% 1,16 / 1,25
Hexogène 45, Tolite 30, Al 20, Cire D 5 + Ca Cl 0,5% 1,27 / 1,38
NO NH 40, Tolite 40, Al 20 1,19 / 1,17
Pentolite 1,17 / 1,15
Picrate d’amonium 50, Tolite 48 0,90 / 0,93
Tolite 1 / 1
2, 2, 2, Trinitroéthyl. 4, 4, 4, Trinitrobutyrate 1,13 / 0,96
Hexogène 42; Tolite 40, Al 18, Cire 0,7 %, CA. Cl 0,5 % 1,24 / 1,20
Tolite 80, Al 20 1,07 / 1,11
Equivalent TNT des poudres propulsives:
épictète 1350 A 1 / 0,6
épictète 1232 A 1 / 0,6
épictète 1903-2 A 1,2 / 0,7
poudre B 0,6 / 0,6
" " 0,004 / 0,04
isolane - isolite 1,4 / 1,4
Remarque 1 : la liste des équivalents est loin d’être exhaustive, mais il est possible de les trouver dans la littérature scientifique. J’essayerais de fouiller dans le TM5-1300 pour trouver des substances plus courantes.
Remarque 2 : Malheureusement, il est très difficile voir impossible de connaître l’équivalent TNT d’un explosif artisanal. Ce coefficient étant dépendant entre autre de la composition et de la masse volumique de la substance explosive, on comprend aisément que dans le cas des explos artisanaux cela relèverait du cas par cas.
Remarque 3 : Si je ne dis pas de bêtises, les abaques sont donnés pour des explosifs condensés donc les résultats trouvés pour les poudres ne correspondront pas exactement avec la réalité. Néanmoins, je pense que l’ordre de grandeur sera bon. De toute façon, le relevé sur ces abaques ne sera pas un modèle de précision.
Un petit exemple pour la route :
Pour l’Hexogène 45, l’équivalent TNT vaut 1,27 pour le pic de surpression et 1,38 pour l’impulsion. Ce qui fait que notre charge de 5 kg d’Hexogène produit une onde de souffle ayant un pic équivalent à celui produit par une charge de 6,35 kg de TNT et une impulsion équivalente à celle générée par 6,9 kg de TNT.
Quelle surpression je me prends dans la tronche si je me place à 2 m ?
R = 2 m ≈ 6,562 ft
W = 1,27 x 5 = 6,35 kg ≈ 14 lb
Z = R/Q1/3 ≈ 2,7
Je reporte sur mon abaque (utiliser un « logiciel de dessin » et zoomer pour plus de précision) et je trouve une surpression d’environ 200 psi soit environ 13,8 bar.
Si je suis à 2 m je me mange donc une surpression de 13,8 bar dans la tronche !
Effets/Dégâts :Lorsque l’onde va rencontrer une structure (bâtiment, véhicule, etc..), cette dernière va tout d’abord subir l’effet de souffle engendré par le pic de surpression. Ce phénomène est extrêmement violent. Si la structure n’a pas été détruite lors du passage de la surpression, elle en ressort très fragilisée. Vient ensuite la phase de dépression, qui va créer une aspiration opposée à l’effet de souffle précèdent. Bien souvent, les structures, déjà fortement endommagées, ne résistent pas à cette sollicitation. Ce qui explique pourquoi, suite à une explosion, il est fréquent de voir des murs ou des arbres tomber dans le sens opposé à celui de l’onde de souffle.
Pour beaucoup de personnes, la puissance destructrice d’une onde de choc aérienne dépend uniquement de l’amplitude du pic de surpression. Or, bien que l’amplitude de la dépression semble ridiculement petite par rapport à celle de la surpression, ses effets sont loin d’être négligeables.
La durée des phases de surpression et dépression, ainsi que leurs impulsions jouent également un rôle considérable dans l’étude des effets d’une onde de souffle. Effectivement, plus l’application d’une contrainte est étendue dans le temps, plus cette contrainte aura de l’effet.
C’est bien beau tout ça me dirais vous, mais ça n’avance pas à grand-chose si on n’a pas d’ordres de grandeur pour apprécier la corrélation entre les caractéristiques de l’onde et les dégâts causés…
Et bien vous avez raison !
Voici le « Guide technique relatif aux valeurs de référence de seuils d’effets des phénomènes accidentels des installations classées » mis à disposition par le ministère de l’écologie :
http://www.drire.gouv.fr/ile-de-france/environnement/guides/Risque/Guide_technique_valeurs_de_ref_des_seuils_effets.pdfVous trouverez :
Page 11, les valeurs relatives aux seuils d’effets de surpression
Page 19, les valeurs relatives aux seuils d’effets thermiques
BLAST :Tout a été très bien dis dans les posts précédents, je me permet juste de rajouter un lien et deux abaques tirées du TM5-1300 :
Effets du BLAST, analyse et statistiques :
http://www.sfar.org/sfar_actu/ca97/html/ca97_046/97_46.htm
SOURCES: - Bibliothèque personnelle
- TM5-1300
- Explosive Shocks in air - Kinney G.F. & Graham K.J.
- Shock waves and explosions - Sachpev P.L.
Sinon, excellent post Maximil

Juste un petit truc: tu dis que la proportion de munitions chimiques est de 1 sur 3 soit environ 30%
Ca peut être vrai si on compte les projectiles au phosphore et les projectiles éclairants (à vérifier).
La proportion de munitions chimiques
toxiques (phosgène, ypérite, etc.) est inférieure à 1 sur 10, soit 10%.
Le pourcentage de munitions toxiques ramassées par le service du déminage est en moyenne de 5% (vérifié chaque année).
Le pourcentage de munitions toxiques consommées par les allemands entre 1915 et 1918 représente moins de 10 % de leur consommation totale en munitions et ils ont été de loin les plus gros utilisateurs...
Je vais essayer de remettre la main sur les tonnages de toxiques et la consommation de munitions.
PS: j'ai bientôt fini de trier mes dossiers, tout devrait tenir sur un DVD-Rom. Maximil, dès que c'est fait je t'envoie un mail et je te le poste. Triptop je t'en ferais un aussi, ça pourrait te servir dans ton boulot

Criss Kenton, qui curieusement n'a jamais éprouvé le besoin de bricoler des explosifs depuis 1983