AMIS DU PATRIMOINE
POUDRIER ET PYROTECHNIQUE
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L'invention du tube à choc par Paul Vieille
     
Pose de la plaque commémorative
de l'invention du tube à choc
par Paul Vieille
70 personnes assistaient le 26 juin 2001 à l'inauguration de la plaque commémorative de l'invention du tube à choc par Paul Vieille, au 10 bis Quai Henri IV, immeuble qui abrita le Laboratoire Central des Poudres où Paul Vieille fit cette invention

HISTOIRE DU TUBE A CHOC DE DETONATION

(Claude Fauquignon- Lettre de l'A3P n°11 septembre 2001) 

 


On ne peut comprendre l'originalité d'une invention qu'en la situant dans l'état des connaissances de l'époque et on ne peut en comprendre la richesse potentielle qu'en regardant ce qu'elle est devenue par la suite. C'est à ce double examen que l'on va soumettre le Tube à Choc de Détonation de Paul Vieille plus communément appelé simplement Tube à Choc compte tenu de ses applications.

En 1899, Paul VIEILLE dans sa célèbre publication dans le Mémorial des Poudres et Salpêtres justifie son étude par la constatation qu'une condensation violente produite par une petite charge explosive excitatrice se propageait à des vitesses énormes alors que la détonation de ce milieu n'était pas encore obtenue, c'est-à-dire qu'il fonctionnait comme inerte.

Il semblait important de garder cette phrase in extenso pour montrer, avec le vocabulaire de l'époque le rôle de pionnier de Paul VIEILLE. Il continue: "Cette première observation m'a conduit aux recherches qui ont fait l'objet du présent travail, c'est-à-dire, l'étude des vitesses de propagation d'ébranlements intenses dans des milieux inertes au repos."

Il restait à trouver le moyen expérimental : ce sera le tube cylindrique dans lequel sont générés les ébranlements (première section) puis propagés dans le milieu inerte d'étude (deuxième section). On notera qu'outre la justification théorique donnée par Paul VIEILLE dans son écrit, c'est la seule disposition permettant une propagation des discontinuités par couches parallèles dès les premiers instants. C'est aussi une installation possible dans un laboratoire où les appareils d'enregistrement des capteurs disposés dans la paroi du tube seront en sécurité.

 

Dès lors le Tube à Choc de Détonation était né. La section excitatrice fut d'abord remplie d'une substance pyrotechnique : Poudre de chasse, c'est-à-dire charge déflagrante, qui a permis l'étude de la formation d'une onde de choc en aval dans la section remplie d'air. Fulminate de mercure, c'est-à-dire charge détonante en fonction de son initiation, et générant dès la sortie une onde de choc à vitesse supersonique dans l'air. On ne mentionnera ici que pour mémoire les résultats nouveaux pour l'époque et qui sont aujourd'hui banals sur l'influence de la densité et de la masse de la charge pyrotechnique.

Le passage à un vrai Tube à Choc correspondait à la seconde partie de l'étude où la section excitatrice est constituée d'une chambre remplie d'un gaz inerte sous pression séparée de la section de propagation par un diaphragme : la rupture brutale du diaphragme provoque la formation immédiate d'une onde de discontinuité (onde de choc) dont on étudie la propagation dans la section aval.

Paul VIEILLE a ainsi décrit le fonctionnement du tube à choc à partir des travaux théoriques de RIEMAN sur la détente des gaz et validé les relations d'HUGONIOT sur les ondes de choc qui étaient restées au stade théorique par suite du décès prématuré de leur auteur. C'est aussi sur cette base que Paul VIEILLE proposa un schéma de structure de l'onde de détonation qu'il fallut attendre les années 1940 pour voir préciser simultanément par ZELDOVITCH, VON NEUMAN et DOERING.

Au-delà des apports spécifiques de Paul VIEILLE avec son tube à choc on se doit de mentionner deux retombées pratiques :
-L'onde de choc à la sortie des bouches à feu est produite par le piston gazeux des gaz de poudres,
-La propagation accidentelle des ondes de choc en galerie de mine est due à l'effet de piston des combustions déflagrantes amont.

Si le tube à choc a ensuite eu une carrière continue et brillante (des colloques y sont périodiquement consacrés) c'est que ses applications sont passées du domaine de la détonique à celui de l'aérodynamique supersonique. Le tube à choc à diaphragme de Paul VIEILLE est sans aucun doute la soufflerie supersonique instationnaire la plus économique et la plus souple d'emploi par la variation des pressions et la nature des gaz de remplissage.

On ne mentionnera ici que deux applications toujours d'actualité :
- L'écoulement autour de projectiles ou de corps de rentrée en vue d'affiner leur profil et leur stabilité de vol.
- L'interaction de l'écoulement supersonique avec des jets gazeux destinés à agir sur la trajectoire d'un projectile.
Les observations font appel à l'optique (strioscopie, ombroscopie) et à des capteurs de force montés sur les objets exposés.

Il est regrettable que les aérodynamiciens oublient en général l'origine de leur moyen d'essais ; que ce bref exposé historique serve à réparer cette omission.

 Le Tube à Choc de Paul Vieille
ensemble de l'appareillage, tube de propagation,
système d'excitation, manographes et enregistremen
 
           
 
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