Brevet FR2428226A1 — publié le 19800104

La présente invention concerne une plaque de blindage présentant des performances améliorées relativement à divers moyens de destruction. Une plaque de blindage peut être appelée à subir l'impact d'un projectile classique ou d'un jet de charge creuse, ou à subir l'explosion d'une charge. Dans de nombreux cas, que la plaque résiste ou soit perforée, on constate, sur la face arrière non exposée de la plaque, un phénomène d'écaillage du métal qui se traduit par la projection d'une gerbe d'éclats. Même si la plaque est perforée, cet écaillage n'en constitue pas moins un effet secondaire extrêmement redoutable que l'on attribue à la réflexion sur la face arrière de la plaque de l'onde de choc prenant naissance sur la face avant. La présente invention vise à réaliser une plaque de blindage qui ne donne pas lieu à cet effet d'écaillage. La plaque de blindage conforme à l'invention comporte une face avant exposée à des impacts de projectiles ou à des explosions de charges appliquant sur ladite face une pression de choc prédéterminée se propageant par onde de choc jusqu'à une face arrière de la plaque, et elle est caractérisée en ce que le matériat de cette plaque présente une impédance acoustique décroissante à partir de la face avant, cette décroissance étant telle que l'amplitude de l'onde de traction induite par la réflexion de l'onde de choc à la face arrière tombe en-dessous de la limite de rupture dynamique du matériau. La pression de choc est alors devenue trop faible quand elle atteint la face arrière pour provoquer l'arrachement d'éclats, que le projectile traverse ou non la plaque de blindage. Suivant une première forme de réalisation de l'invention, la plaque de blindage est constituée d'un matériau dont la structure est altérée de façon sensiblement continue suivant l'épaisseur de la plaque pour obtenir une variation continue de l'impédance acoustique. En pratique, le matériau peut avantageusement présenter une porosité variable et être, par exemple, un matériau fritté. Suivant une seconde forme de réalisation de l'invention, la plaque de blindage comprend un certain nombre de couches de matières différentes dont l'impédance acoustique décroît à partir de la face avant de la plaque, chaque couche ayant une épaisseur au moins égale à la largeur du profil de choc, et la différence d'impédance acoustique entre deux couches consécutives étant au plus égale à 30.106 kg/ m2 s. Dans cette réalisation, la plaque peut comprendre avantageusement une couche en acier sur sa face avant et une couche en polyéthylène sur sa face arrière. Entre ces deux couches, on dispose des couches intermédiaires suivant diverses variantes possibles On peut utiliser, par exemple, une seule couche en acier fritté ou deux couches en aluminium et magnésium, ou encore, à partir de la face avant, quatre couches successives en étain, titane, aluminium et magnésium. Dans cette réalisation à plusieurs couches, les diverses couches sont maintenues assemblées par des moyens mécaniques. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - la Figure 1 est une vue en coupe dsune plaque de blindage conforme à l'invention, dans la réalisation multicouches avec figuration du phénomène d'impact, - la Figure 2 est une vue en coupe d'une plaque de blindage classique en acier, équivalente à celle de la Figure 1, également avec figuration du phénomène d'impact, - la Figure 3 est une vue en coupe d'une plaque de blindage conforme à l'invention dans une variante de réalisation, - la Figure 4 est une vue en coupe d'une plaque analogue dans une autre forme de réalisation. Dans une première forme de réalisation de l'invention (non représentée), la plaque de blindage est constituée d'un matériau dont la structure est progressivement altérée de la face avant de la plaque à sa face arrière, de manière que son impédance acous tique aille en décroissant. On sait que l'impédance acoustique d'un matériau est égale au produit de sa masse volumique t par la vitesse du son u dans ce matériau. Dans ces conditions, la pression de choc résultant de l'impact sur la face avant est progressivement atténuée à mesure que l'onde de choc progresse dans l'épaisseur de la plaque, et la décroissance de l'impédance acoustique est calculée pour que la pression de choc tombe au-dessous de la limite de rupture du matériau quand l'onde de choc atteint là face arrière. I1 en résulte que l'écaillage ne peut pas se produire et qu'aucun éclat ne se forme. Que la plaque soit transpercée ou non, la suppression de l'effet secondaire de l'impact représenté par les éclats constitue un avantage considérable. L'altération progressive de la plaque peut être le fait d'une porosité variable obtenue, par exemple, par un frittage différencié. On peut aussi incorporer au matériau des billes de faible densité, éventuellement creuses, ou des bulles de gaz. On va maintenant décrire, en référence à la Figure 1, une seconde forme de réalisation de l'invention. La plaque de blindage 1 se compose, dans cet exemple, à partir de sa face exposée à l'impact : - d'une couche d'acier 2 de 30 millimètres d'épaisseur, - d'une couche d'étain 3 de 10 millimètres d'épaisseur, - d'une couche de titane 4 de 10 millimètres dcépais- seur, - d'une couche d'aluminium 5 de 8 millimètres d'épaisseur, - d'une couche de magnésium6 de 6,6 millimètres d'épaisseur, - dtune couche de polyéthylène 7 de 14 millimètres d'épaisseur. On a fait subir à cette plaque l'impact du jet 8 d'une charge creuse 9 située à 50 millimètres de la plaque avant mise à feu. La Figure I reproduit une photographie instantanée du phénomène, au moment où le jet 8 a transpercé la plaque 1. On voit qu'il se forme seulement un 'crevé" 11, et qu'aucun éclat visible ne se produit. Dans un but de comparaison, on a représenté sur la Figure 2 une plaque de blindage 12 en acier homogène suivant la technique connue, et on l'a soumise dans les mêmes conditions à l'impact du jet 13 d'une charge creuse 14. L'épaisseur de cette plaque est de 60 millimètres et a été déterminée pour qu'elle soit équivalente à la plaque 1, c'est-à-dire, par définition, qu'elle absorbe la même longueur de jet. On a également reproduit, sur la Figure 2, une photographie instantanée du phénomène qui montre, outre un crevé important 15, un nuage d'éclats 16. Un avantage supplémentaire de l'invention tient au fait que la masse surfacique de la plaque 1 n'est que de 39,9 g/ cm2 alors que celle de la plaque classique 12 est de 46,8 g/ cm2 On a représenté sur la Figure 3 un autre exemple de réalisation dans lequel une plaque de blindage 17 comprend, à partir de sa face exposée à l'impact - une couche d'acier 18 de 39 millimètres d'épaisseur, - une couche d'aluminium 19 de 14 millimètres d'épaisseur, - une couche de magnésium 21 de 16 millimètres d'épaisseur, - une couche de polyéthylène 22 de 14 millimètres d'é- paisseur. Les différentes couches sont maintenues appliquées les unes sur les autres par des tirants 23, mais tout autre moyen mécanique du même genre pourrait être utilisé ici, comme dans les autres exemples décrits. La plaque 17 est équivalente à la plaque classique 12 et les résultats obtenus sont pratiquement aussi bons qu'avec la plaque 1. Dans une troisième réalisation (Figure 4), une plaque de blindage 25 se compose, à partir de la face d'impact - d'une couche d'acier 26 de 30 millimètres d'épaisseur, - d'une couche d'acier fritté 27, de densité égale à 60 % de celle de l'acier, de 25 millimètres d'épaisseur, - d'une couche de polyéthylène 28 de 12 millimètres d'épaisseur. Là encore, la plaque 25 est équivalente à la plaque 12 et les résultats sont encore comparables à ceux obtenus avec la plaque 1. Les réalisations décrites ne constituent bien entendu que des exemples, et l'on pourrait concevoir bien d'autres combinaisons de couches. Toutefois, outre le fait que toute combinaison doit être telle que la pression de choc soit atténuée pour que l'amplitude de l'onde de traction induite par la réflexion du choc à la face arrière tombe en-dessous de la limite de rupture dynamique de la dernière couche rencontrée, on a trouvé que deux conditions devaient être respectées - l'épaisseur de chaque couche doit être au moins égale à la largeur du profil de l'onde de choc, qui est de l'ordre de quelques millimètres, - la différence d'impédance acoustique entre deux couche consécutives doit être au plus égale à 30.106 kg/m2s, pour éviter que l'onde de choc ne se réfléchisse sur l'interface en provoquant un écaillage et la séparation des couches. REVENDICATIONS 1. Plaque de blindage, comportant une face avant exposée à des impacts de projectiles ou à des explosions de charges appliquant sur ladite face une pression de choc prédéterminée se propageant par onde de choc jusqu'à une face arrière de la plaque, caractérisée en ce que le matériau de cette plaque présente une impédance acoustique décroissante à partir de la face avant, cette décroissance étant telle que la valeur de l'amplitude de tonde de traction engendrée lors de la réflexion du choc à la face arrière tombe en-dessous de la limite de rupture dynamique du matériau situé près de cette face arrière. 2. Plaque conforme à la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un matériau dont la structure est altérée de façon sensiblement continue suivant l'épaisseur de la plaque pour obtenir une variation continue de l'impédance acoustique. 3. Plaque conforme à la revendication 2, caractérisée en ce que le matériau présente une porosité variable. 4. Plaque conforme à la revendication 3, caractérisée en ce que le matériau est un matériau fritté. 5. Plaque conforme à la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un certain nombre de couches de matières différentes dont l'impédance acoustique décroît à partir de la face avant de la plaque, chaque couche ayant une épaisseur au moins égale à la largeur du profil de choc et la différence d'impédance acoustique entre deux couches consécutives étant au plus égale à 30.106 kg/ m2 s. 6. Plaque conforme à la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend, sur sa face avant, une couche d'acier et, sur sa face arrière, une couche de polyéthylène. 7. Plaque conforme à la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend une couche intermédiaire en acier fritté. 8. Plaque conforme à la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend des couches intermédiaires successives en étain, titane, aluminium et magnésium, à partir de la face avant. 9. Plaque conforme à la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend des couches intermédiaires successives en aluminium et en magnésium, à partir de la face avant. 10. Plaque conforme à l'une des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que les couches successives sont maintenues appliquées les unes contre les autres par des moyens mécaniques.