Brevet FR2632393A1 — publié le 19891208

La présente invention concerne un blindage composite notamment pour véhicules autopropulsés de combat tels que chars, -destiné à protéger ces derniers en particulier contre les projectiles à charge creuse. Les blindages connus sont en général de structure homogène en acier. On sait que le jet formé à l'impact des projectiles à charge creuse avec de tels blindages entre à l'intérieur de ceux-ci à une vitesse de l'ordre de plusieurs kilomètres a' la seconde. Ce jet entraîne le fluage du blindage en formant un cratère de diamètre nettement plus important que celui du jet. Dans ce mode de pénétration, le seul élément susceptible de contrarier la progression du jet est la résistance opposée axialement au jet par le métal du blindage. Pour résister aux impacts des charges creuses on est ainsi amené à choisir de très fortes épaisseurs de blindage, ce qui augmente corrélativement le poids du véhicule blindé au détri- ment des performances et de la mobilité de celui-ci. On a tenté d'augmenter I'efficacité des blindages par des matériaux autres que l'acier. Ainsi on a proposé d'utiliser des plaques de verre noyées dans un matériau absorbant l'onde de choc. Ces blindages présentent une efficacité améliorée par rapport à ceux en acier. En effet, lors de la pénétration du jet dans le verre, ce dernier subit au contact du jet une transformation de structure qui se traduit par une modification locale du volume du verre. Cette dernière, tend à refermer le cratère formé par le jet. Ce phénomène induit des forces radiales qui tendent à ralentir la vitesse du jet. Ces forces radiales s'ajoutent à la force axiale précitée, de sorte qu'on accrort sensiblement l'efficacité du blindage. Toutefois cette augmentation d'efficacité des blindages à base de plaques de verre est peu importante par rapport à celle des plaques en acier, car effet ralentisseur des forces radiales précitées est relativement faible. Le but de la présente invention est précisément d'accroStre- ltefficacité des blindages connus précités. Suivant l'invention, le blindage est caractérisé en ce qu'il comprend des blocs de céramique entourés au moins en partie par un matériau rigide ayant une impédance acoustique comprise entre -2 et 46,106 Kg. - -1 15 et 46.1D6 Kg.m .sec environ. Les ceramiques sont, comme on le sait, des matériaux relativement durs, constitués par des particules d'oxydes métalliques tels que l'alumine, frittées entreelles. Lors de l'impact du jet de la charge creuse, on obtient la rupture des joints qui relient les particules entre elles, ce qui libere l'énergie potentielle de frittage. Etant donné que la céramique ne peut s'expanser vers l'extérieur du fait de la présence du matériau rigide, la libération d'énergie précitée induit une compression radiale par rapport au jet qui réduit notablement les effets de ce dernier. Selon une version avantageuse de l'invention, le matériau rigide ayant l'impédance acoustique précitée est un métal ou alliage métallique de faible densité. L'utilisation d'un métal ou alliage métallique de faible densité permet de réduire notablement le poids du blindage. De plus, les métaux et alliages métalliques précités présentent une impédance acoustique particulièrement bien adaptée à l'effet technique recherché. Selon une version préférée de l'invention, les blocs de céramique sont entièrement confinés dans une armature constituée par ledit matériau rigide. On augmente ainsi notablement l'efficacité du blindage. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaî- tront encore dans la description ci-apres La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un élément de blindage conforme à l'invention. La figure 2 est une vue montrant la pénétration du jet d'une charge creuse dans l'élément de blindage conforme à l'invention. La fig. 3 est une vue partielle en coupe transversale d'un blindage conforme à l'invention. La figure 4 est une vue en coupe, avec arrachement, d'une variante d'élément de blindage. La figure 5 est une vue en coupe transversale d'un-blindage oblique par rapport à la direction du jet d'un projectile à charge creuse. La figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 5 concernant un autre blindage. Les figures 7, 8 et 9 sont des vues d'autres variantes de blindage. Dans la réalisation de la figure 1, l'élément 1 constitutif d'un blindage conforme à l'invention, comprend un bloc 2 en céramique entouré par une armature 3 en un matériau rigide ayant une impédance acoustique qui est de préférence de l'ordre de 45 106 kg.m2.sec1 La céramique est obtenue de façon classique, par frittage par exemple, de particules de haute dureté telles que l'alumine, le carbure de silicium ou de bore et analogues. Le matériau constituant l'armature 3 est de préférence en un métal ou alliage métallique qui présente les propriétés d'être suffisamment rigide et de posséder une impédance acoustique (égale au produit de la masse volumique du matériau par la vitesse de déplacement d'une onde élastique longitudinale dans le matériau) de l'ordre de 45.106 kg.m2.sec1. En référence à la figure 2, à l'impact d'un projectile à charge creuse avec l'élément de blindage 1, le jet 4 traverse d'abord l'armature 3, puis pénètre dans le bloc de céramique 2 en formant un trou 5. Le trou 5 est resserré à sa partie arrière 5a. Ce resserrement Sa-est dû aux deux phénomenes suivant dont les effets se conjuguent. Sous l'effet du jet 4, la céramique 2 se fragmente localement par rupture des joints de liaison des particules frittées de la céramique. Cette fragmentation libère l'énergie potentielle de frittage de la céramique qui induit ainsi une compression radiale au jet 4. Cette compression radiale a pour effet de disperser ou de fragmenter le jet 4 en réduisant ainsi ses effets. Cet effet de resserrement du trou 5 est renforcé par l'action des ondes de choc qui se réfléchissent contre les parois de l'armature de confinement 3. Cet effet serait négigeable si le matériau 3 présentait une impédance acoustique inférieure à 15.106k9 -2 -l 15.106kg.m .sec . Au dela de 46.10 kg.m sec . l'effet de réflexion précité subsiste mais dans ce cas le matériau 3 est trop lourd ce qui est sans intérêt, compte tenu du fait que l'un des buts de l'invention est d'alléger les blindages. Le resserrement du trou 5 peut également s'expliquer par des modifications locales de la structure de la céramique engengrant des variations de volume de la matière. Dans la réalisation de la figure 3, le blindage comprend deux couches successives d'éléments de blindage 1. Ces éléments de blindage 1 peuvent avoir une épaisseur comprise entre le 30ième et une fois leur plus grande dimension. Ces éléments de blindage 1 sont noyés dans un matériau amortisseur 8 constitué par exemple par une mousse en matière plastique telle que polyéthylène ou polyuréthane. Lors de l'impact du jet 4 avec l'un des éléments de blindage 1, ce matériau amortisseur 8 absorbe les ondes de choc engendrées latéralement vers les autres éléments 1. Par ailleurs, la dissymétrie du point d'impact par rapport aux bords de chaque éléments de blindage 1 engendre des ondes de choc en retour retardées différemment les unes par rapport aux autres et agissant donc sur le jet 4 à des instants différents. On limite ainsi considérablement les effets de ces ondes de choc en retour. Sur la figure 3, on voit en outre que les éléments de blindage 1 de l'une des couches sont décalés par rapport aux éléments 1 de l'autre couche pour assurer une protection efficace dans le cas d'un impact situé entre les éléments de blindage 1 de la première couche. Sur la figure 3, on voit d'autre part qu'un espace vide 9 est laissé entre le matériau amortisseur 8 contenant les éléments de blindage 1 et une couche intérieurelO de blindage homogène classique par exemple en acier. Cet espace 9 permet de disperser le jet 4 qui aurait pû atteindre cet espace, et par suite, d'en diminuer 1' efficacité. Dans la réalisation de la figure 4, le confinement des blocs de céramique 11 est réalisé au moyen de deux plaques 12 eh aluminium disposées de part et d'autre des blocs de céramiques 11. Ces blocs dé céramique lI spnt fixés entre eux et aux plaques 12 par une couche de colle 13vide haute adhérence telle qutune résine époxy. Dans l'exemple représenté, les plaques 12 sont de plus fixées l'une autre par des vis 14. Cette disposition simple, est particulièrement adaptée au cas oU le jet 4 du projectile à charge creuse rencontre le blindage de façon sensiblement perpendiculaire aux plaques 12. Dans la réalisation de la figure 5, l t élément de blindage constitué par les blocs de céramique 11 compris entre les plaques 12 en aluminium est séparé du blindage 15 en acier par un espace vide 16 permettant de disperser le jet 4 avant que celui-ci atteigne le blindage intérieur classique 15. Cet espace vide 16 peut être remplacé par un matériau amortisseur des ondes de choc tel qu'une mousse de matière plastique ou une matière fibreuse telle que de la laine de verre ou analogue. Dans l'exemple de la figure 6, le blindage comprend une couche extérieure constituée par des blocs de céramique 11 compris entre deux plaques 12 en aluminium, puis une couche 17 de mousse en matière plastique expansée, une couche 18 de blocs de céramique, une couche 19 de matière fibreuse et une.couche intérieure 20 de blindage en acier. Les blocs de céramique de la couche 18 peuvent être réalisés en une céramique moins dure que celle des blocs 11, qui peut ainsi être moins conteuse que ces derniers. Les couches 17 et 19 permettent d'amortir les ondes de choc en empêchant ainsi la destruction de la couche intérieure en blindage 20 en acier. Dans la réalisation de la figure 7, le blindage comprend trois couches composites 21, 22, 23 successives identiques, chacune de ces couches comprenant les éléments du blindage représenté sur la figure 6. On obtient ainsi un blindage de forte épaisseur et relativement léger. Dans la réalisation de la figure 8, le blindage comprend une couche extérieure 24 et une couche intérieure 25 de blindage classique en acier. Entre ces deux couches 24 et 25 sont disposées des couches parallèles 26 de blocs en céramique, séparées par des couches 27 en matériau rigide, tel que l'aluminium. Ces différentes couches 26 et 27 sont obliques par rapport aux couches intérieure 25 et extérieure 24 de blindage classique. Ainsi lorsque le jet 4 rencontre le blindage, ce jet 4 doit traverser successivement plusieurs couches 26, 27 avant d'atteindre la couche intérieure de blindage 25. Cette disposition peut être adoptée suivant la structure du véhicule à protéger. Dans le cas de la réalisation de la figure 9, le blindage comprend une troisième couche de blindage classique 28 qui est séparée de la couche 25 par une succession de couches 26, 27 symétriques de celles comprises entre les couches de blindage 24, 25. Cette seconde série de couches 26, 27 peut également être parallèle à la série des couches 26, 27 comprise entre les couches de blindage 24, 25. Bien entendu l'invention ntest pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Dans le cas du blindage selon la figure 8, les différentes couches de céramique 26 et de métal léger 27 peuvent encore être séparées par des couches intermédiaires de mousse ou de matière fibreuse. De même dans le cas du blindage selon la figure 9, la couche centrale de blindage 25 peut être constituée par une double paroi renfermant une mousse de matière fibreuse. Bien entendu le blindage conforme à l'invention apporte également une protection efficace à l'égard des projectiles classiques. REVENDICATIONS 1. Blindage composite notamment pour la protection contre les projectiles à charge creuse, caractérisé en ce qu'il comprend des blocs de céramique entourés au moins en partie par un matériau rigide ayant une impédance acoustique comprise entre 15 et 46kg. -2 -1 m .sec . environ. 2. Blindage conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau rigide ayant l'impédance acoustique précitée est un métal ou alliage métallique de faible densité. 3. Blindage conforme à la revendication 2, caractérisé en ee que le matériau rigide est un alliage à base d'aluminium. 4. Blindage conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les blocs de céramique sont entièrement confinés dans une armature constituée par ledit matériau rigide. 5. Blindage conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les blocs de céramique sont collés audit matériau rigide. 6. Blindage conforme à l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les blocs de céramique confinés dans leur armature sont noyés dans un matériau capable d'amortir les ondes de choc 7. Blindage conforme à la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs couches successives de blocs en céramique, les blocs de l'une des couches étant décalés par rapport aux blocs de la couche adjacente et lesdites couches étant sensiblement parallèles à la surface -extérieure du blindage. 8. Blindage conforme à lVune quelconque des revendications 6 -ou 7, caractérisé en ce que les blocs en céramique sont sépares d'une couche de blindage classique par un espace vide. 9. Blindage conforme à l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les couches de blocs en céramique sont séparées d'une couche de blindage classique par une couche de matière fibreuse. 10. Blindage conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une couche extérieure et une couche intérieure de blindage classique et en ce qu'entre ces deux couches de blindage sont disposées des couches parallèles de blocs en céramique séparées et confinées par des couches en matériau rigide ayant une impédance acoustique supérieure à celle de la céramique, ces différentes couches étant obliques par rapport aux couches extérieure et intérieure de blindage classique.