Les réacteurs biologiques

C’est une commande d’un total de sept RB, à raison d’un seul porc par jour, qui nous est préparée. Outre le fait que nous avons minimisé leur nombre pour juste satisfaire le minimum statistique par rapport à nos niveaux d’exposition proposés, nous avons minimisé le temps qui s’écoulait entre l’heure du décès (systématiquement aux environs de 07h50) qui nous était communiquée et le premier tir réalisé afin de se confronter le moins possible à la rigidité cadavérique. Celle-ci intervenait généralement dans les quatre heures après le décès. La masse initiale de chaque RB nous était également transmise. La moyenne pondérale était de 54,7±2,4kg.

La première tâche consistait à regarnir la cavité abdominale avec un matériau souple assurant la morphologie et le soutien nécessaire aux essais. Notre choix s’est porté sur un lot de quatre éponges naturelles préalablement humidifiées et placées dans un sac plastique doublé. L’ensemble est introduit dans l’abdomen et l’ouverture abdominale est suturée. Une illustration du RB.7, ainsi que des éponges naturelles permettant de recréer le volume abdominal, est proposée en Figure 4.1.

Figure 4.1 : Réacteur biologique n°7 (mâle). (A) Vue globale du porc ; (B) Remplacement des viscères par quatre éponges naturelles préalablement placées dans des sacs plastiques.

Les mensurations principales ont ensuite été prises, complétant ainsi les valeurs staturo-pondérales présentées dans le Tableau 4.1. Ces sept réacteurs biologiques, six femelles et un mâle, ont fait l’objet d’une campagne expérimentale sur sept jours. Chacun étant exposé à une série d’explosions de différents niveaux. Tableau 4.1 : Dimensions caractéristiques des sept réacteurs biologiques (RB) utilisés dans le cadre de cette étude. Les mesures sont en centimètres.

RB.1 RB.2 RB.3 RB.4 RB.5 RB.6 RB.7 Moyenne E.T. ESM

Masse (kg) 56 50 54 55 57 57 54 54,7 2,4 0,9

Groin / base queue 114 112 108 108 112 110 110 110,6 2,2 0,8

Périmètre thoracique 81,5 79 83 79 86 83 80 81,6 2,6 1,0

Périmètre abdominal 85 79 84 85 89 90 84 85,1 3,6 1,4

Epaisseur couenne 2 1,7 2,2 2 2,5 2,5 2 2,1 0,3 0,1

Epaisseur thoracique 20,7 18,8 20,8 20,5 21 20,8 21 20,5 0,8 0,3

4.2.3 Instrumentation

Les réacteurs ont ensuite été instrumentés à l’aide de différents capteurs comme le montre la Figure 4.2. Les capteurs utilisés sont :

- Un hydrophone (G.R.A.S. 10CT) permettant de mesurer la pression intra thoracique au niveau de l’œsophage pour ne pas être invasif. Il est glissé dans ce conduit fibro-élastique naturel jusqu’à une profondeur de 54cm par rapport à l’extrémité du groin. Afin de ne pas être éjecté lors de l’exposition au blast, il est solidarisé avec le museau par un ruban adhésif.

- Un accéléromètre (PCB 3501A12), vissé à l’aide de deux vis auto-foreuses sur la neuvième côte en partant du haut du thorax (Figure 4.2E). Il est placé de sorte à avoir son axe de fonctionnement dans l’axe d’arrivée de l’onde de choc. Une cible rigide, à base de clinquant d’un millimètre d’épaisseur sur lequel est collée une mire dont les éléments font 5 mm, est fixée sur l’accéléromètre afin de pouvoir réaliser par la suite le suivi vidéo du déplacement de la paroi costale. Sa largeur est d’un centimètre, pour une hauteur d’au moins 3cm afin que lorsque l’instrumentation est fixée et que les points de sutures sont réalisés, environ 2cm de la plaque dépassent de la peau. Un schéma détaillé des dimensions de l’accéléromètre et de la cible est proposé en Figure 4.3

- Un capteur de pression piézo-résistif (Kulite XCQ 093), permettant de mesurer la pression réfléchie reçue en surface du flanc exposé (Figure 4.2D). Il est préalablement placé dans une tubulure flexible afin de le protéger et suturé à la peau afin de le maintenir à son contact. Le point mesuré est à proximité de l’accéléromètre.

Figure 4.2 : Instrumentation des réacteurs biologiques. (A) Localisation de l’hydrophone ; (B) Capteur de pression Kulite XCQ 093 introduit dans un tube souple vert afin de le protéger. A côté se trouve l’accéléromètre PCB avec la mire et les vis de maintien. (C) Fixation de l’accéléromètre et de la mire sur la côte du réacteur biologique ; (D) Sutures et fixation du capteur de pression Kulite XCQ 093. (E) Vue schématique de la position des capteurs sur l’animal.

Figure 4.3 : Schéma de mise en place de la mire sur l’accéléromètre PCB pour le suivi vidéo.

Afin de protéger les câbles de l’accéléromètre et du capteur de pression réfléchie et éviter les interférences liées aux coups de fouets de ces derniers, ceux-ci sont tunnélisés sous la peau et ressortent au niveau de la

colonne vertébrale de l’animal. Le Tableau 4.2 récapitule les positions de l’accéléromètre et de l’hydrophone sur les différents modèles. On peut y voir que le nombre de côtes selon l’individu peut différer. Cela s’explique par le fait que les paires de côtes sont au nombre de douze à seize chez le porc, avec le plus souvent quatorze ou quinze paires.

Tableau 4.2 : Positionnement de l'accéléromètre et de l'hydrophone pour chacun des RB d’après le schéma donné en Figure 4.2E, les mesures sont données en centimètres.

RB.1 RB.2 RB.3 RB.4 RB.5 RB.6 RB.7

Groin / Accéléromètre Ax ? 60 57 59 61 59,5 57,5

Vertèbre / Accéléromètre Ay 23 18 20,5 19,9 20 20 19,5

Côte instrumentée (du bas) N#7 N#6 N#7 N#6 N#7 N#7 N#7

Côte instrumenté (du haut) N#9 N#9 N#8 N#9 N#9 N#9 N#9

Enfoncement hydrophone Hx 54 54 54 54 54 54 54

En plus de l’instrumentation du RB, deux sondes effilées PCB (modèle 137B24) ont été utilisées afin de mesurer la pression incidente à la même distance de la charge que le RB. Afin d’avoir une mesure correcte de la pression, ces sondes sont pointées vers le centre de la charge de C-4 comme illustrée en Figure 4.5. A noter que lors de chacune des sessions expérimentales, l’étalonnage préalable des capteurs de pression est systématiquement réalisé sur un banc d’essais PCB.

Afin de visualiser l’onde de choc, le déplacement costal du RB, mais aussi la zone d’essai pour potentiellement expliquer d’éventuels problèmes sur les mesures, deux cameras rapides ont été utilisées :

- Une caméra Photron RS couleur (2000ips) est utilisée pour avoir une vue globale de la scène, cela permet de vérifier a posteriori l’homogénéité et la sphéricité de la boule de feu.

- Une caméra Phantom V1610 (noir et blanc ; 20000ips) est utilisée pour suivre le chargement de l’onde sur le RB en plan resserré. Cette caméra, placée à une hauteur par rapport au sol de 20cm (distance entre le sol et le centre de l’optique de la caméra), correspondant à la hauteur moyenne de l’épaisseur thoracique du RB, permet de réaliser du suivi vidéo à l’aide de la mire fixée à l’accéléromètre, et ainsi d’avoir un accès à la mesure de l’enfoncement de la paroi thoracique.

Ces deux caméras rapides sont placées à une distance d’environ 30 m de la charge afin de retarder le plus possible l’instabilité vidéo lors du passage du front de choc sur la caméra. Leur fenêtre d’enregistrement est illustrée en Figure 4.4.

Finalement, afin d’avoir un recueil des conditions atmosphériques du jour, une centrale météo (VAISALA WXT520) a été positionnée sur le toit du bunker avec un enregistrement des données chaque seconde. Les principales données recueillies sont : date, heure, direction du vent, vitesse du vent, pression atmosphérique, température, hygrométrie et pluviométrie. Ces données peuvent éventuellement servir à un dépouillement ultérieur si de grosses variations pyrotechniques étaient observées.

Figure 4.4 : Fenêtre d'enregistrement des deux cameras rapides.