La poudre à canon, également connue sous le nom de poudre noire ou poudre à fusil, est un explosif constitué de trois éléments principaux : le salpêtre (nitrate de potassium KNO3), le soufre et le charbon de bois. C'est le premier explosif découvert par les hommes.
L'origine de la poudre noire est assez méconnue. La plus ancienne recette détaillée de cette substance apparaît dans un manuel militaire chinois imprimé en 1044. On sait néanmoins qu'elle a été utilisée dès le Xe siècle par les Chinois pour des feux d'artifice et que les Arabes s'en servaient au XIVe siècle pour lancer des flèches à partir de sarbacanes ou de canons. Les Européens l'ont adoptée à peu près à la même époque, également à des fins militaires puis, à partir du XVIIe siècle, pour des buts « civils », notamment dans les mines et pour des travaux publics. Elle est restée le seul explosif connu jusqu'au XIXe siècle.
Depuis le XIVe siècle, la poudre noire - substance à base de salpêtre, de soufre et de charbon de bois - servait non seulement de force propulsive mais aussi d’explosif pour les mines et les bombes. L'invention de la fusée est intimement liée à celle de la poudre noire. La plupart des historiens des sciences attribuent aux Chinois la découverte de cette dernière.
Il existe plusieurs variétés de poudre noire, ayant des caractéristiques explosives un peu différentes. Les proportions des trois constituants varient dans les limites suivantes :
Le salpêtre apporte l'oxygène, le soufre régularise la combustion et facilite l'allumage. Pour fabriquer la poudre noire, on prépare séparément deux mélanges binaires, le charbon de bois et le soufre d'une part, le charbon de bois et le salpêtre d'autre part, en broyant les deux composants pendant plusieurs heures. Les mélanges binaires sont ensuite triturés et humidifiés ensemble (8 p. 100 d'eau environ) et pressés en galettes. Celles-ci sont cassées en grains classés par grosseur, séchés et souvent polis et arrondis par frottement. Pour les travaux de mine, on utilise la poudre noire sous forme de cylindres comprimés de densité 1,55 et percés d'un trou pour le passage de la mèche.
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La poudre noire donne une fumée abondante, chargée de particules solides et riche en oxyde de carbone ; un kilogramme de poudre libère environ 300 litres de produits gazeux. La température de l'explosion atteint 2 400 0C.
Aujourd'hui, la poudre noire a évidemment perdu tout intérêt militaire. Elle est encore utilisée pour l'abattage de matériaux tendres et comme poudre de chasse ; elle entre notamment dans la constitution de certains feux d'artifice. Intimement associés au soufre et au charbon, les nitrates alcalins constituent la poudre noire qui fut longtemps le seul explosif connu. La vivacité, la force et le potentiel des poudres noires varient beaucoup avec leur composition.
L'emplacement de chaque type permet de définir approximativement les possibilités d'emploi, en fonction du calibre et de la capacité de la douille. Voici quelques exemples de poudres et leurs utilisations :
Une arme à poudre noire est une reproduction fidèle d’un modèle ancien, utilisé entre les XVIe et XIXe siècles. Chaque modèle évoque une époque différente.
La poudre noire est un mélange explosif utilisé comme propulseur dans les armes à feu anciennes. Lorsqu’elle est enflammée par une amorce, elle produit une détonation qui propulse la balle hors du canon.
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En France, les armes à poudre noire sont généralement classées en catégorie D, ce qui les rend accessibles sous certaines conditions. La vente est autorisée aux personnes majeures, sans besoin de permis de port d’arme. Cela s’applique uniquement aux répliques d’armes conçues avant 1900 (sauf si elles sont modifiées ou modernisées).
Même si une arme à poudre noire est en vente libre, sa possession implique des responsabilités, surtout en matière de stockage à domicile. La poudre noire est inflammable, elle doit être stockée dans un récipient sécurisé et à l’abri de l’humidité et de la chaleur.
Collectionner une arme à poudre noire, c’est posséder une pièce d’histoire. Ces répliques sont souvent fabriquées en Italie avec un haut niveau de finition. En France, la collection d’armes à poudre noire est autorisée sans déclaration pour les modèles en catégorie D.
On confond souvent les armes à plomb et les armes à poudre noire. L’arme à poudre noire est plus réaliste et puissante, mais aussi plus contraignante.
Choisir une arme à poudre noire, c’est faire un pas vers l’histoire, l’artisanat et une pratique du tir pleine de sens.
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Pour tirer avec une arme à feu, il faut un canon, de la poudre, un projectile et une étincelle. Dans les premiers temps des armes à feu, il fallait d’abord mettre la poudre dans le canon, puis le projectile. Avec les armes à feu modernes, les projectiles contiennent leur propre mélange déflagrant, enfermé dans le fond d’un étui ou d’une douille.
Si la gélatinisation a été obtenue au moyen de solvants volatils, donc éliminés plus ou moins complètement en cours de fabrication, c'est une poudre à simple base, ou à la nitrocellulose pure; la première en date a été la célèbre poudre B. Toutes les poudres françaises commercialisées (excepté les sphériques), ainsi que les poudres américaines de Du Pont, appartiennent à cette catégorie.
Si le gélatinisant possède lui même des propriétés explosives, comme par exemple la nitroglycérine, et reste incorporé à la poudre sous un certain pourcentage, c'est une poudre à double base. Le service des poudres est l'héritier d'une longue histoire industrielle, qui remonte au 14ème siècle.
En 1420, est nommé un "Général maître de l'artillerie", toujours subordonné au Grand maître des arbalétriers, mais le développement de la nouvelle arme conduit à la fin du siècle à la création d'une "Grande Maîtrise" indépendante. Pendant toute cette période, le principal souci sera d'assurer la récolte du salpêtre destiné aux "maîtres poudriers", petits industriels indépendants exploitant les nombreux "moulins à poudres" établis sur l'ensemble du territoire.
La Révolution "nationalise" la Régie en 1791, les employés étant fonctionnarisés et rattachés directement à l'administration des Finances. En 1794, elle devient "Agence nationale", alors qu'en parallèle est développée une "Agence Révolutionnaire des Salpêtres et des Poudres" ne dépendant que du Comité de Salut Public, avant que les deux entités soient fusionnées la même année en une seule "Agence des poudres et salpêtres".
La composition de la poudre résulte du mélange ternaire soufre, salpêtre et charbon de bois. La proportion de ces composants a été modifiée suivant l’époque et les usages. Le salpêtre variant de 40 % à 80 %, le soufre de 10 % à 30 % et le charbon de 12 % à 30 %, la provenance végétale de ce charbon varie selon les recettes.
Au Moyen Âge européen, la composition de la poudre noire est abordée par plusieurs auteurs. Pour Marcus Graecus la poudre noire se compose d’une partie de soufre, deux parties de charbon de bois pour six parties de salpêtre. Roger Bacon vers 1248-57, décrit la préparation de la poudre noire. Albert le Grand décrit également cette préparation dans un manuscrit du XIIIe s. qui lui est attribué. Le nom de Berthold Schwartz est aussi associé à l’invention de la poudre.
En Occident, l’utilisation de la poudre noire dans une arme à feu est mentionnée dans un manuscrit anglais de 1326. Au milieu du XVIe s., la formule de la poudre se retrouve dans des ouvrages dont la Pirotechnia de Vanoccio Biringuccio. La production d’une poudre de bonne qualité nécessite de satisfaire à plusieurs conditions : les matières premières, le charbon de bois et le soufre doivent être de bonne qualité, le salpêtre (nitrate de potassium) doit être le plus pur possible. Le broyage, le mélange, la granulation, le conditionnement, le stockage et l’expédition de la poudre nécessitent des conditions de sécurité. Car en raison de son instabilité, la poudre noire est susceptible d’exploser accidentellement au cours de sa fabrication ou lors de son stockage.
Jusqu’au XVIIe s., la qualité de la poudre n’était pas constante. Pour remédier à cet inconvénient, on utilisa progressivement la poudre sous forme de grains. Sous cette forme, le front de flamme se propage, non plus dans la masse de l’explosif mais dans ses interstices.
Les trois composants sont des produits solides réduits en poudre et intimement mélangés, la réaction chimique est provoquée par une élévation locale de température, elle se traduit par une oxydation exothermique du charbon et du soufre, l’oxygène étant fourni par le salpêtre (nitrate de potassium). Il est à noter que cette réaction d’oxydation ne nécessite pas d’apport d’oxygène gazeux.
La réaction chimique exothermique est mal définie, plusieurs formulations ont été proposées :
Et pour tenir compte des impuretés du charbon de bois, donc de la présence d’un carbone sous forme de composé, C est donc remplacé par la formule C7H4O, on utilise aussi empiriquement deux équations de décomposition possibles :
À côté des résidus solides, les corps gazeux formés à haute température, l’oxyde de carbone, le dioxyde de carbone, l’eau et l’azote représentent un volume de 300 litres de gaz par kg pour un mélange stœchiométrique. Il y a explosion si le produit est confiné. La mise à feu d’un tas de poudre à l’air libre ne produit qu’une combustion vive fusante. Lors de la réaction chimique d’un tel mélange en milieu confiné, les produits gazeux subissent une très rapide expansion de volume ; cela provoque la création d’un front d’onde de pression (onde de Friedlander). La vitesse de ce front d’onde détermine la classification des explosifs déflagrants ou brisants. La poudre noire est classée dans la catégorie des explosifs déflagrants. Plus tardivement seront inventés des explosifs brisants (dont le régime de détonation est régi par un front d’onde plus rapide).
Deux types d’effets sont à l’origine des particularités et usages de la poudre, tout d’abord l’effet de brisance résultant de l’action de l’onde de choc suivi ensuite de l’effet de poussée, conséquence de l’expansion du volume gazeux produit. Le résultat obtenu dépend de la résistance des matériaux de l’enveloppe contenant la charge vis-à-vis de ces deux effets, la pression s’exerçant de préférence vers la zone de moindre résistance.
Tous les usages de la poudre sont paramétrés par ces trois données, brisance, poussée et résistance de « l’enveloppe », deux sont propres à la réaction chimique et la dernière est liée aux caractéristiques de l’environnement immédiat du milieu réactionnel.
Il est à noter que dans tous les cas la poussée est un effet recherché, l’effet de brisance peut être souhaité ou craint.
Selon les principes suivant, les conditions de mise en œuvre de la poudre et les caractéristiques du contenant déterminent les principes des divers usages dont on peut retenir huit cas principaux :
Dans ce cas, le confinement et la résistance de l’enveloppe conduisent à un échappement de projectile vers la zone de moindre résistance. Le contenant est fabriqué en matière résistante à l’onde de choc et à la poussée et un projectile est utilisé. L’effet de brisance doit être contré. La poussée des gaz est recherchée et utilisée comme énergie propulsive. L’orifice est dimensionné aux caractéristiques du projectile afin de produire l’effet maximum, un bourrage limité accentue l’effet de propulsion en favorisant la compression par réduction de la durée de poussée. L’épaisseur et la résistance des parois de l’arme sont proportionnées à l’importance de la charge de poudre et à la taille du projectile. Il est nécessaire d’absorber le recul au départ du coup.
Ici, le confinement est important. Le contenant est fabriqué en matière métallique résistante à l’onde de choc et à la poussée et aucun projectile n’est utilisé. L’effet de brisance et l’effet de poussée sont recherchés ; le contenant doit être stable et résister à la poussée. L’orifice est dimensionné afin de produire l’effet maximum. L’arme est appliquée contre une paroi (porte) qui doit correspondre à la zone de faiblesse et sur laquelle l’effet doit être concentré. L’absence de vide et un calage rigoureux sont essentiels à l’efficacité.
Les sources, en particulier au XVe s., ne distinguent pas toujours les mélanges explosifs de la traditionnelle sape incendiaire.
Il est très probable que des charges de poudre noire aient été utilisées vers 1450 à des fins militaires, si l’on se réfère aux croquis de Jacopo Mariano, l’ingénieur toscan connu sous le nom de Taccola. Deux dates sont retenues pour l’usage de ces mines en sape lors des sièges de Sarzanello (Ligurie) en 1487, puis en 1495 de Castel Nuovo à Naples.
Consommation de poudre lors de travaux de démolition, exemple de la destruction de la forteresse de Châtel.
Des informations très utiles sont rassemblées dans un manuscrit conservé à la bibliothèque d’Épinal, étudié et publié en 1861. Ce document, signé par le Maréchal de Créqui, détaille les conditions de la reddition sans combat de la forteresse de Châtel, reddition décidée en raison de la dureté de la prise récente d’Épinal en septembre 1670 par le Maréchal de Créqui. Parmi les pièces, se trouvent deux inventaires détaillés. Le premier concerne les pièces et munitions d’artillerie prises, le second fait « l’estat de consommation de poudre qui a esté employée pour les mines et fourneaux de Chastel, lorsqu’on a démoly la ville et le chasteau, avec les noms de chacune des tours, et la date de chacun jour, à commencer du vingt quatrième décembre 1670 jusqu’à parfaite démolition ».
S’ensuit une liste détaillée fournissant pour chaque tour et fortification d’intérêt stratégique la quantité de poudre employée.
Pour illustrer ces données, voici un tableau récapitulatif :
| Tour/Fortification | Date de la démolition | Quantité de poudre utilisée (livres) |
|---|---|---|
| Tour du Parterre | 25 décembre | 4 040 |
| Tour du Moyne | 27 décembre | 1 440 |
| Tour des Rasoirs | 27 décembre | 1 860 |
| Grande tour du milieu du château | 2 janvier | 1 230 |
| Boulevard de la porte du haut de la ville | 2 janvier | 830 |
| Tour carrée dite la tour du Guet | 2 janvier | 1 840 |
| Tour des Sorciers | 4 janvier | 740 |
| Tour de la Grosse-Folie | 5 janvier | 860 |
| Petite Folie | 5 janvier | Non spécifié |
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