VALEUR DE G

Poudre dite Safely blastine

Lilhofracteur de Matacne

Paléine, à 30 p. 100 de nitroglycérine

Paiéine, à 40 p. 100 de nitroglycérine

Dynamite rouge et grasse de Hambourg

Dynamite allemande à la ceUulose

Poreile, à 64 p. 1Û0 de nitroglycérine

Foreite, à 75 p. 100 de nitroglycérine

mtrolile, à 75 p. fOO de nitroglycérine

Bynamite-gomme^ à 95 ^. 100 de nitroglycérine . . . .

Citons encore, outre le mortier, les éprouvettes à ressort, à poids, à réaction ; les appareils électro-balistiques : chronoscope de Wheatstone, chroYU>graphe électrique de Martin de Brettes, dironographe électro-balistique de Le Boulengé, chronographe Noble, etc.

Les appareils fondés sur la méthode statique sont également fort nombreux. On en trouve une description complète dans le Traité de la poudre, déjà cité.

Le plus simple et le plus ancien à la fois est celui de Bumford (1792 ) qui cherchait par t&tonnement le poids capable de faire équilibre à la pression des gaz de la poudre ; le poinçon Rodman (1857) et Téprouvette Udiatius (1869), qui sont basés sur la pénétration d'un disque de cuivre par un poinçon d'acier, sous Timpuision de l'explosion.

Le crushery ou écraseurj de la commission anglaise des matières

explosives a été perfectionné par M. Berthelot, et il est actuellement employé par la commission des matières explosives et dans les expériences exécutées par l'artillerie de marine, en France.

Le crusker de M. Berthelot est une éprouvette en acier doux A, (fîg. 47), fretté extérieurement, suivant le système de M. Schultz, par un fil d'acier de 0«»in^8 de diamètre, enroulé sur le tube, sous une tension de 35 kil. Le frettag^e se compose de quinze rangs de fils.

Le cylindre est fermé à ses deux extrémités par les bouchons d'acier B, B', et le joint entre les bouchons et le tube est fermé par des obturations annulaires en cuivre rouge C, C. Les bouchons sont vissés dans deux disques de fer forgé D, D', réunis eux-mêmes par six boulons E, E'.

Le cnisher proprement dit comprend un petit piston a, une enclume fine dj et un petit cylindre de cuivre rouge r placé entre les deux. La cartouche est suspendue au milieu de l'éprouvette. L'inflammation est obtenue par l'incandescence électrique d'un fil métallique, tendu entre deux bornes 6, fe' ; l'une de celles-ci est fixée au bou chon, l'autre est au bout d'une tige métallique n qui traverse le bouchon avec interposition de gomme laque isolatrice.

La base du piston, de section connue, reçoit la pression des gaz et la transmet par écrasement au cylindre r qui mesure 0*°,013 dô hauteur et 0°»,008 de diamètre.

On gradue l'appareil par comparaison des résultats obtenus en opérant sur des poids croissants de matière explosive. Le rapport du poids de l'explosif en grammes au volume intérieur de l'éprouvette en centimètres cubes est ce qu'on appelle la densité de chargement.

La théorie des manomètres à écrasement (*), tels que le crusher décrit ci-dessus, a été examinée d'une manière approfondie par MM. Sarrau et Vieille.

Ils ont d'abord défini le tarage de l'appareil, en écrasant le cylindre progressivement et lentement, par quantités très-petites, jusqu'à ce qu'il supporte sans déformation permanente une charge déterminée.

(1) Berthelot ~ Sar la force des matières explosives. T. I, p. 50. Paris 1883.

On obtient ainsi une relation entre la charge finale, dite force de tarage ô, et la diminution de la hauteur du cylindre, c'est-àdire Técrasement correspondant s.

ô variant de 1 .000 à3.500 kil. , on a sensiblement.

(I) 6 = Ko + KS, Ko=541; K=535,

les unités étant le millimètre et le kilogramme.

Cette relation établie, comment les indications qui en résulte pourront-elles être appliquées aux expériences? Deux cas limites se présentent :

P Le développement de la pression est assez lent et la masse du piston écraseur assez faible pour que les forces d'inertie puissent être négligées; dans ce cas, il y a sensiblement équilibre entre la pression développée par l'explosif et la résistance du cylindre. La pression maximum est alors égale à la force de tarage correspondant à l'écrasement observé ; elle est donnée par la formule (I).

2^ Le développement de la pression est si rapide, que le déplacement du piston, opéré

pendant le développement de la pression maximum, peut être regardé

comme négligeable, le piston ayant d'ailleurs une masse suffisante : dans ce cas, le mouvement du piston sera envisagé comme effectué sous pression constante, dès l'origine et pendant toute sa durée.

Le calcul indique que la valeur de cette pression est égale à une force de tarage correspondant à la moitié de l'écrasement :

(2) ô=Ko+Ç.

Dans la pratique, et pour un explosif donné, il s'agit de constater si l'appareil fonctionne à l'une ou à l'autre de ces limites, puis d'évaluer la pression maximum applicable aux cas intermédiaires. Il est dès lors nécessaire d'enregistrer la durée de l'écrasement, ainsi que la loi du mouvement du piston, et de comparer celle-ci avec les résultats indiqués par le calcul, pour le mouvement du piston écrasant le cylindre sous l'action d'une force qui soit fonction quelconque du temps. La théorie monu-e que le phénomène est réglé par le rapport entre la durée effective de l'écrasement, opéré sous la pression variable^ et la durée To de cet écrasement, opéré par une force constante, agissant sur le piston sans vitesse initiale.

Cependant il est préférable de substituer aune correction toujours un peu douteuse, les données obtenues dans des conditions expérimentales voisines de l'une ou de l'autre limite. Citons quelques résultats.

Les auteurs ont trouvé, pour la poudre de guerre, que l'écrasement demeure le même lorsque — varie de 4,8 à 251 ; variations

qui dépendent du degré d'agrégation de la poudre (poussier, grain, galette, bloc comprimé). On est donc toujours au voisinage delà première limite ; c'est^-dire que la formule (1) est applicable dans tous les cas. La pression maximum des gaz de la poudre, à la densité de chargement 0,70, a été ainsi trouvée égale à 3574 kil. par centimètre carré.

Le picrate de potasse en poudre, au contraire, s'est décomposé si vite qu'on n'a pu observer aucune valeur appréciable pour x (exprimé en dix-millièmes de seconde). La pression maximum a été trouvée

égale à 1985 kil. , sous une densité de chargement 0,30. Le même sel, en blocs comprimés, a présenté une durée de combustion plus sensible: soit 0%0005 à 0%0006, et un moindre écrasement. C'est donc l'autre limite qu'il convient d'appliquer, et la "vérification expérimentale en a été faite.

Avec le coton-poudre en poussière (densité de chargement 0,20), T est également insensible et la pression maximum égale à 1985 kU.; le poids du piston ayant varié de 727 gr. à 42«'',70.

La dynamite (densité de chargement 0,30) se décompose plus lentement que le coton-poudre, mais plus vite que la poudre noire ; la détonation étant produite à l'aide de fulminate, bien entendu. Aussi fournit-elle un cas intermédiaire, dans lequel la discussion des mesures est plus délicate. En employant des pistons de poids moyen, et même des pistons légers, il est fort difficile d'atteindre la limite inférieure (1) ; du moins avec une certitude comparable à celle des essais relatifs aux matières précédentes. Au contiaire, vers la limite opposée (2), on est parvenu à rendre négligeable le rapport — en don-

nant au piston une masse de 4 kil.; l'écrasement était alors presque double de ceux que l'on obtenait avec des pistons pesant 38^,8 et 68»",9. On voit par là que les cas limites ont été réalisés avec la dynamite, ainsi que les cas intermédiaires, en modifiant la masse du piston.

La pression maximum (piston de 4 kil.) a été trouvée égale à 2547 kil. par centimètre carré, pour la densité de chargement 0,30.

Avec un piston de poids moyen, c'est-à-dire pesant seulement 59«Tf,7, toujours pour une densité de chargement égale à 0,30, la dynamite et la picrate donnent le même écrasement ; cependant les pressions maxima sont très-différentes.

Ce qui caractérise les expériences faites avec la dynamite, c'est que le calcul fait pour les pistons très-légers d'après la formule (1), et pour les pistons très-lourds d'après la formule (2), doit donner et donne en effet le même chiffre pour la valeur de la pression exercée.

Il convient de remarquer ici que les mesures obtenues répondent seulement à une certaine moyenne des pressions, moyenne suscep-

tible d'être dépassée notablement sur certains points. En réalité, les gaz brusquement développés par la réaction chimique représentent de véritables tourbillons, dans lesquels il existe des filets de matière sous des états de compression très-différents, et une fluctuation intérieure. C'est ce que montrent les effets mécamques produits, par ces gaz, sur les matières solides, et spécialement sur les métaux qui se trouvent creusés et sillonnés par place, comme s'ils avaient reçu l'empreinte d'un corps solide extrêmement dur.

La mesure des pressions initiales, dans les bouches à feu, manifeste également des irrégularités locales et des différences, parfois énormes, entre les pressions observées au même instant sur les divers points de la chambre où se produit la combustion de la poudre.

La pression n'est donc pas uniforme et elle peut varier d'une manière presque discontinue, aussi bien que le mouvement communiqué d'abord au projectile.

On voit, par cette théorie de M. Berthelot, que le crusher peut rendre de très-grands services dans l'étude des explosifs.

Néanmoins l'appareil est délicat, les calculs n'offrent pas toute la précision voulue,les formules elles-mêmes présentent un certain degré d'incertitude et l'expérience exige une grande habileté.

Pour remédier à tous ces inconvénients et déterminer à la fois, avec une certaine approximation, l'effet d'un explosif tel qu'il se produit réellement dans ses applications aux mines, MM. Kostersitzet Trauzl, officiers du génie autrichien, ont imaginé un appareil trèssimple et qu'on peut manœuvrer facilement dans tous les chantiers. Le crusher est renfermé dans un simple tuyau de plomb, de 0'",033 de diamètre intérieur et O'^jôO de longueur. Il se compose d'une pièce d'acier d, terminée par deux troncs de cône qui s'appuient sur deux cylindres de plomb, c, c\ de 0°»,020 de hauteur (fig. 48).

L'explosif est renfermé dans une enveloppe, a, d'étain, qui mesure 0,031 de diamètre extérieur et contient une amorce électrique. Cette cartouche est disposée au-dessus du cylindre c dont elle est séparée par un petit disque en acier Bessemer de 3"^ ™,3 d'épaisseur.

Toutes ces différentes pièces sont disposées dans une enveloppe en papier qu'on introduit dans le tube de plomb. Au-dessus et au-

dessous on achève le remplissage avec uu bourrage de sabla ou terre et les deux extrémités sont bouchées par un tampon g Fig. 48. d'argile.

Le tuyau ainsi rempli, on l'enfouit dans le sol jusqu'aux deux tiers de sa hauteur, et on fait le tirage.

L'explosion brise le tuyau à hauteur delà charge, et l'action des gaz s'exerce à la fois sur les deux cylindres C,C', qui sont pénétrés par les deux troncs de cône de la pièce d'acier d.

En mesurant les impressions des deux poinçons on en déduit, par comparaison, la force des divers explosifs essayés.

L'appareil suivant, que nous avons établi sur le même principe que le précédent, permet de réaliser très sensiblement les conditions ordinaires d'un coup de mine et, par suite, d'apprécier avec assez d'exactitude la valeur comparative des explosifs au point de vue de leur emploi dans les mines.

Il comprend un tube en acier A de 35 mil. de diamètre intérieur et 40 à 50 cm de longueur, portant à sa partie inférieure une plaque d'acier B évidée en son centre et boulonnée (fig. 49).

L'explosif, 4 grammes environ, est placé en C, audessus d'un disque en acier D de 6 mil. d'épaisseur et 33 mil. de diamètre. Le petit piston à pointes E, en acier, mesure également 33 mil. de diamètre ; il est disposé entre deux paquets de 10 ou 12 rondelles de plomb de 2 mil. d'épaisseur et 33 mil. de diamètre.

On bourre avec de la terre ou du sable ; puis on place l'appareil, muni de sî^ mèche onde conducteurs électriques, dans un trou percé dans le sol, en laissant dépasser un tiers environ de sa longueur.

La pénétration du piston dans les plaques de plomb permet d'apprécier la force de l'explosif.

■^^^ïî

On détermine d'abord la compression produite par l'explosion d'une capsule seule, et on la déduit de chaque compression totale.

Rff. 49

Fig. 50.

' îi'iwrfii

Il reste maintenant à comparer les effets d'un même explosif dans différentes matières. A cet effet on peut employer la méthode du capitaine autrichien Beckerheim, qui consiste à fiaire détoner de petites quantités d'explosif, 1 à 4 grammes, dans des matériaux découpés en blocs de mêmes dimensions, et à mesurer ensuite la sphère d'éclatement produite.

Les expériences ont été faites sur plomb, pierre, papier mâché,boi8, argile, etc.Le capitaine Beckerheim employait deux blocs superposés de 0'n,20 à 0^,30 décote, 0™,06 à 0^,10 de hauteur; leblocinféneur portait ime petite cavité de 1 c. cube que l'explosif remplissait complètement^ le bloc supérieur était percé d'un simple trou pour le passage des fils communiquant avec une amorce électrique.

Les deux petits blocs étaient maintenus entre les plateaux d'une presse ; mais on peut faire les épreuves en remplaçant la presse par des plateaux en bois serrés au moyen de boulons et de plaques de fer, comme le montre la fig. 50.

Les résultats diffèrent dans une même matière suivant que celle-ci est homogène ou non, dure ou molle. De plus il arrive qu'un même

explosif agit bien quand la matière est dure, tandis qu'il produit peu d'effet si elle est molle ou peu tenace, et réciproquement.

Force comparative des différents explosifs. — Dans les chantiers où Ton emploie une grande quantité d'explosifs, on a intérêt à connaître la valeur industrielle de chacun d'eux comparée à un explosif connu, comme la dynamite ordinaire à 75 7o de nitroglycérine.

Les deux appareils précédents, d'un usage simple et d'une construction économique, peuvent suffire. On fait les expériences en se basant sur le principe que l'effet maximum d'un explosif est celui qu'on observe quand la matière détone dans un espace entièrement rempli, c'est-à-dire dans un espace égal à son propre volume. Dans

ce cas, la pression est sensiblement proportionnelle à la densité de

p chargement =T conformément aux principes de la loi de Mariette que

M. Berthelot a reconnue vraie pour le cas des explosifs.

Il résulte de là que les effets produits par divers explosifs de môme nature sont d'autant plus grands que les poids spécifiques sont plus considérables.

Comparaison des explosifs au cajjorimètre . — Un des moyens les plus simples de calculer la valeur industrielle des explosifs est de les comparer à la dynamite ordinaire en les faisant exploser dans un calorimètre à eau. Le vase oii l'on produit la détonation doit être suffisamment solide pour résister à l'explosion de 4 grammes de Texplosif.

On fait usage de détonateurs électriques et d'un exploseur quelconque.

Au moyen de deux thermomètres gradués en dixièmes de degrés, on mesure les températures de l'eau pendant 5 minutes avant l'explosion et 3 ou 4 après. La combustion est très-courte et l'augmentation de chaleur est de 1 à 2 degrés au plus.

Soit t la variation thermométrique observée .

Appelons :

V le volume d'eau, en centimètres cubes, du calorimètre ;

M la somme des masses réduites en eau du calorimètre, des thermomètres et du vase à explosion ; Q la quantité de chaleur dégagée.

Ona:

On peut en déduire la température absolue decomhistionTy c'est-àdire: la température que prendraient les produits gazeux si la chaleur absolue de combustion Q était employée à les échauffer sous volume constant à partir du zéro absolu, ou 273° au-dessous de zéro.

En effet, en désignant par C la chaleur spécifique des produits gazeux de la combustion, et supposant que la température de l'air ambiant soit de 20°, on aura :

Dans le cas d'une dynamite ordinaire à 75 7o de nitroglycérine, on sait que :

On en déduit :

Td=6157*^

Pour le fulmi-coton, on trouve :

Tf=4850«.

En déterminant la valeur Te pour un explosif quelconque, on la comparera avec Td ; et Ton pourra ainsi se rendre compte, avec une approximation suffisante, des effets que peut produire cet explosif.

Calcul de lapression et du travail produits par le tirage d'un trou de mine chargé avec de la dynamite. — Supposons un trou de mine de 0°^,03 de diamètre, chargé avec 1 kil. de dynamite n^ 1, à 75 «/^ de nitroglycérine.

Lapression en kilogrammes exercée au fond du trou par les gaz

résultant de Texplosion est déterminée par la formule de Vieille et Sarrau:

dans laquelle, on représente par :

Vole volume, réduit à 0** et à la pression 760, des gaz produits par l'unité de poids de J'explosif ;

Q le nombre de calories dégagées par l'explosion de l'unité de poids ;

c la chaleur spécifique, à volume constant, des gaz ;

V la capacité en centimètres cubes de l'unité de poids de l'explosif;

V le volume occupé par les matières inertes de l'explosif.

Le volume des gaz produits par 1 kil. de nitroglycérine, ramenés à 0« sous la pression de 760 mil., est, suivant les expériences de Vieille et Sarrau, de 467 litres.

On peut donc prendre pour Vo :

Vo=0,75x467, soit :

Vo = 3o0.

D'après Bunsen et Schiskoff, 1 kil. de dynamite n" 1 dégage 1290

calories.

La chaleur spécifique c est de 0,220, suivant les calculs de Sarrau.

Enfin, la densité de la dynamite étant égale à 1,500, on en déduit :

Si on évalue à 0,1001e volume occupé par laKieselguhr; on trouve en transportant toutes ces valeurs dans la formule précédente : q,^ f, 1290 \

P = ^ 666-0,100 = 1^^^^ atmosphères.

Pour transformer cette quantité en kilogrammes de pression par centimètre carré, il suffit de la multiplier par le poids d'une colonne de mercure ayant 0™,760 de hauteur et 1 centimètre carré de section ; ce qui revient à l'augmenter de ^q-

Pk=Pa r 1 + ^)= 14317 kilogrammes.

En appliquant la formule à l'explosion du fulmicoton, et prenant ; Q = 1075(Berthelot) C =0,2314

, -ç. (Densité absolue 1,50)