Brevet FR2741708A1 — publié le 19970530

La présente invention concerne un blindage. Elle concerne plus particulièrement un ensemble de blindage, et une paroi de blindage. Selon un premier aspect de la présente invention, on propose un ensemble de blindage pouvant être utilisé pour protéger une zone protégée derrière une base contre une mine terrestre du type à auto- fragmentation (également connue, dans le domaine technique de l'invention, sous l'appellation de mine terrestre du type à plombs), l'ensemble de blindage comprenant une plaque d'usure extérieure; une plaque d'arrêt intérieure, constituée dans un matériau présentant une ductilité d'au moins environ 8 %; une couche intermédiaire amortissant les impacts, constituée dans un matériau choisi dans le groupe comprenant un matériau céramique, un matériau réfractaire, un matériau à base de verre, et du verre; la plaque d'usure, la couche amortissant les impacts et la plaque d'arrêt étant assemblées dans cet ordre pour former une construction en sandwich. La couche amortissant les impacts est constituée dans un matériau dur, cassant, généralement non- métallique, et peut comprendre un minéral à base de silice-alumine, de l'oxyde d'aluminium, un matériau composite comprenant un composant fibreux tel qu'une matrice en oxyde métallique et du carbone, ou des fibres de verre, ou des barbes d'oxyde métallique ou un autre matériau fibreux. Un matériau composite peut comprendre des quantités limitées de composants métalliques. En conséquence, le terme "matériau généralement non- métallique" doit être interprété en fonction de cela, c'est-à-dire comme pouvant renfermer des quantités limitées de matériau métallique. Un ensemble de blindage selon l'invention est destiné à être appliqué sur des véhicules terrestres en particulier, mais également sur des bateaux, des avions et d'autres engins. Il est prévu que l'invention trouve des débouchés commerciaux avec le déploiement de corps de maitien de la paix, dans les opérations de police et d'autres instances de maintien de l'ordre, auprès d'entreprises de déminage, et dans de nombreuses applications similaires et analogues. Par exemple, l'invention trouve une application importante dans la domaine de la protection de véhicules contre les mines terrestres. Les premiers types de mines terrestres utilisaient une charge d'explosif contenu dans un récipient sphérique aplati, constitué par une plaque de métal embouti, présentant une épaisseur telle que l'effet destructeur principal de la mine était le souffle qui résultait de l'explosion de la charge. Le récipient était désagrégé par le souffle, mais la désagrégation de la plaque de métal du récipient n'était pas une composante significative du pouvoir destructeur du souffle. Les nouveaux modèles de mines terrestres (qu'on appelle également des mines à auto-fragmentation) sont caractérisés par une plaque en forme de cuvette sur la surface supérieure de la mine terrestre. La plaque en forme de cuvette présente un point de fusion élevé et est constituée en métal fortement cohésif d'une épaisseur conséquente. Le reste du corps qui entoure la charge explosive est généralement en métal fin, comme le modèle précédent. La plaque en forme de cuvette est déformée de façon extraordinaire par le souffle lorsqu'une mine de ce type est déclenchée et la plaque devient un projectile avec une forte puissance de pénétration. L'effet est similaire à celui de projectiles d'autres armes militaires, telles que le lance- roquettes "RPG 7". Il en résulte que le blindage pour véhicules qui était efficace auparavant ne l'est plus et ne protège plus suffisamment les personnes présentes dans le véhicule contre ces mines. Même le fait d'augmenter l'épaisseur des blindages classiques s'est révélé inefficace, si l'on conserve à l'esprit le fait que, au vu du poids qui en résulte, il existe des limites supérieures pour l'épaisseur de blindage classique pouvant être utilisée. Une caractéristique principale de la couche qui absorbe le souffle est sa capacité à absorber de grandes quantités d'énergie suite à l'impact d'un projectile à vitesse très élevée, par exemple à une vitesse s'approchant de la vitesse de propagation de front d'onde d'un souffle résultant d'une décharge d'explosif brisant. On peut citer, par exemple, le trinitrotoluène (TNT), la nitroglycérine ou le nitrate de cellulose dans une base de nitrate de potassium ou de sodium (GELIGNITE), les explosifs à base de nitroglycérine (DYNAMITE) et d'autres explosifs puissants. La vitesse de souffle (VOD) de ces explosifs est extrêmement élevée, ce qui fait que le blindage classique est pénétré par un projectile se déplaçant à une vitesse proche de la vitesse du souffle, jusqu'à une profondeur telle qu'il n'est pas adapté à être utilisé sur un véhicule devant résister aux mines terrestres. De préférence, la plaque d'usure extérieure peut se présenter sous la forme d'un blindage présentant une composition et une épaisseur adaptées à empêcher la pénétration par des balles d'armes de petit calibre, y compris par des balles de mitrailleuses légères. Elle peut présenter une dureté située entre environ 400 et environ 550 Brinell, et peut avoir une épaisseur d'environ 4 mm pour un blindage pesant 32 kg/m2. Ainsi, la plaque d'usure extérieure, qui est exposée au souffle en premier, allie la résistance et la dureté avec une certaine ductilité. Ces aciers sont bien adaptés pour résister à la désagrégation sous l'effet d'un choc, telle qu'elle intervient dans le cas d'un projectile se déplaçant à vitesse élevée et dans le cas d'un souffle. Il est important que la plaque d'usure extérieure résiste aux balles d'armes de petit calibre, ainsi qu'aux balles de mitrailleuses légères, et même aux grenades à main et similaires. Ceci permettra de conserver intacte la construction en sandwich, et d'éviter la nécessité de remplacer l'ensemble de blindage s'il a subit l'impact d'une arme à feu de petit calibre, et similaire. La couche d'acier ou la plaque du côté protége, c'est-à-dire la plaque d'arrêt intérieure, présente de préférence des propriétés de résistance élevées, avec une ductilité légèrement supérieure à celle de la plaque d'usure extérieure. L'assemblage de la plaque d'usure, de la couche amortissant les impacts et de la plaque d'arrêt peut être réalisé au moyen d'un composé adhésif à base de résine synthétique. L'assemblage peut être réalisé en utilisant des résines thermodurcissables telles que l'uréthane, des compositions à base d'epoxy et d'autres adhésifs très résistants connus qui sont efficaces entre le type de matériau amortissant les impacts qui a été mentionné et un matériau métallique. On peut faire appel à la technique de sablage des surfaces du matériau amortissant le souffle et des surfaces en matériau métallique pour améliorer la cohésion. Cette construction en sandwich assemblée présente une rigidité considérable qui peut être utilisée de façon avantageuse dans la construction d'un véhicule en cours de blindage, ou en faire partie. L'ensemble de blindage peut ne pas être plat et présenter une forme complémentaire d'une forme de la base qui peut, par exemple, être la partie inférieure d'un véhicule. La couche intermédiaire amortissant les impacts peut être constituée de parties plus petites du matériau formant la couche, disposées côte-à-côte. La couche intermédiaire amortissant les impacts peut être formée de stratifiés superposés pour former la couche intermédiaire amortissant les impacts d'une épaisseur prédéterminée. L'ensemble de blindage peut comprendre des éléments de montage lui permettant d'être monté avec un certain espacement de la base. Les éléments de montage peuvent se présenter sous la forme d'une bordure périphérique ou partiellement périphérique bordant la construction en sandwich, et de pattes dépassant de la construction en sandwich. Les pattes peuvent ensuite être fixées sur la base de telle sorte qu'un espace soit formé entre la plaque d'arrêt et la base. Conformément à un deuxième aspect de la présente invention, une paroi de blindage est prévue pour protéger une zone protégée contre une mine terrestre de type à auto-fragmentation (également connue, dans le domaine technique de l'invention, sous l'appellation de mine terrestre du type à plombs), la paroi comprenant une base voisine de la zone et un ensemble de blindage, conformément au premier aspect de la présente invention, monté à distance de la base, la plaque d'usure étant la plus éloignée de la zone protégée. Ainsi, un espace est prévu entre la plaque d'arrêt et la base. La base peut être constituée d'une paroi d'un véhicule, d'un engin aquatique, d'un avion, ou similaire. L'espace est prévu pour permettre au projectile et au souffle qui ont déformé la première couche en sandwich, ainsi que le matériau amortissant le souffle, de se dilater. La dilatation réduit l'intensité d'énergie, spécifique de la surface, du projectile et du souffle qui réduit son pouvoir de pénétration. Si l'on songe à cela, on peut considérer que la couche amortissant le souffle remplit non seulement la fonction d'absorption d'énergie, mais également celle de dispersion d'énergie, et la composition de la couche d'amortissement du souffle est avantageusement adaptée pour atteindre ce but de façon optimale. La base constitue ensuite la dernière couche de la paroi du blindage ainsi formé, qui est la couche sur le côté protégé. La base est, de préférence, une plaque d'acier de calibre élevé et de ductilité élevée, avec une résistance maximum préservant la ductilité, qui est une dureté élevée préservant la ductilité selon un degré plus élevé que celle de la plaque d'usure extérieure qui est exposée la première au souffle et au projectile ou aux plombs. Avantageusement, la couche finale peut se présenter sous la forme d'un blindage classique. Il s'est avéré que cette dernière couche, ou couche la plus à l'intérieur, peut sensiblement se déformer sans se déchirer, de telle sorte que le souffle déformant la première couche ne pénètre pas jusque dans la zone protégée. Par exemple, la plaque peut, par déformation, passer de l'état plat à un état de cuvette profonde, dans lequel la plaque est déformée selon un degré plusieurs fois multiple de l'épaisseur de la plaque. L'épaisseur totale de la paroi du blindage peut être, par exemple, de plusieurs centaines de millimètres. Il existe une limite pratique pour l'épaisseur totale, dans les applications pratiques, et l'autre critère important est que la couche composite ait un poids limité par unité de surface. On a constaté que la construction composite décrite ici peut atteindre la résistance aux projectiles et aux souffles requise, tout en tenant compte des contraintes de poids, pour conférer une protection pratique pour les véhicules et autres structures. Il est également nécessaire que le coût soit acceptable. Ceci s'est avéré possible avec une structure de protection composite du type décrit. Par exemple, le matériau amortissant les impacts peut être de la silice- alumine, du verre, ou une pierre minérale qui peut être relativement peu coûteuse et plus légère qu'une couche métallique d'épaisseur similaire. Une caractéristique avantageuse du blindage selon la présente invention est le concept de réduction étagée du souffle, décélération du projectile et dissipation de l'énergie. Un autre avantage est constitué par des techniques de construction qui sont faciles à mettre en oeuvre, comme les techniques de coulée simple pour la couche amortissant les impacts, ou la construction de la couche amortissant les impacts avec des bandes ou des dalles disposées de façon adjacente, ou des stratifiés superposés, et similaires. L'effet combiné de ces caractéristiques est le faible niveau des coûts, qui est un critère important du point de vue commercial. L'invention est décrite de façon plus détaillée, à titre d'exemple, en référence aux figures schématiques qui l'accompagnent. Sur le dessin, la figure 1 est une vue partielle, en coupe, d'une paroi de blindage selon la présente invention; la figure 2 est une vue partielle, de côté, d'un ensemble de blindage selon la présente invention, appliqué à un véhicule; et la figure 3 est une vue partielle de l'ensemble de blindage, vu en plan par le fond. A la figure 1 du dessin, une structure protectrice composite ou en sandwich, faisant partie d'une paroi de blindage selon la présente invention, est illustrée en coupe. La paroi de blindage, portant la référence globale , comprend une plaque d'usure extérieure 12 en acier, située du côté de la paroi de blindage qui est exposé en premier à un souffle ou à un projectile. Assemblé sur une surface intérieure de la plaque d'usure extérieure 12, au moyen, par exemple, d'une liaison epoxy 14, se trouve un matériau amortissant les impacts constitué en couche 16 qui peut, par exemple, être une plaque de verre laminé ou de la céramique. Les strates de ces couches en verre ou en céramique peuvent être assemblées par des adhésifs présentant des propriétés relativement élastiques, conférant une résistance avantageuse à la couche composite de verre ou de céramique. Chaque strate peut se présenter sous la forme de bandes, dalles, ou similaires. A côté de la couche de verre ou de céramique 16 est disposée une plaque d'arrêt intérieure 18 assemblée avec la couche amortissant les impacts 16 au moyen d'une colle époxy 20, par exemple. La plaque d'usure extérieure 12, la plaque d'arrêt intérieure 18 et la couche intermédiaire amortissant les impacts 16, reliées au moyen de la colle époxy 14, forment une construction en sandwich, portant la référence 22, qui présente une bonne rigidité comme décrit ci-dessus. Une couche métallique 24, située le plus à l'intérieur, est prévue de façon espacée sur l'intérieur ou du côté protégé de la paroi de blindage 10. Un espace, portant la référence 26, est formé entre les couches 18 et 24 en plaque métalliques. L'épaisseur totale de la paroi de blindage 10 formant la structure composite de protection est, par exemple, de 350 mm, ce qui permet une réduction étagée du souffle. Il s'est avéré qu'un projectile ou un plomb provenant d'une mine à auto-fragmentation, se présentant sous la forme d'une plaque ou d'un disque d'acier fortement déformé(e), situé(e), à l'origine, sur la surface supérieure d'une mine de ce type qui peut, par exemple, présenter pratiquement la forme d'une larme, pénétrera la plaque d'usure extérieure 12. Il pénétrera ensuite dans la couche amortissant les impacts dans laquelle de très grandes quantités d'énergie sont dissipées dans sa matrice. Par exemple, une couche stratifiée de verre 16 est réduite en poudre, du fait du niveau très élevé d'énergie, mais, ce faisant, elle a tendance à absorber le plomb et le souffle d'une mine terrestre. Ainsi, la référence 28 correspond à une zone d'impact initial, et les lignes pointillées 30 indiquent l'absorption de l'énergie du projectile et du souffle associé, dans la paroi de blindage 10. Lorsque le souffle et le projectile, alors légèrement dispersé, continuent au-delà de la couche 16 amortissant les impacts, ils sont ensuite retardés par la plaque d'arrêt suivante 18 avant de continuer leur route pour se dilater dans l'espace 26, comme indiqué par la référence 32. On comprendra que la dissipation est tridimensionnelle, même si elle n'est représentée que dans deux dimensions sur le dessin. L'énergie du projectile et du souffle, qui a déjà été quelque peu réduite, se disperse ensuite dans l'espace agrandi portant la référence 34. Lorsque ce projectile et ce souffle dispersés heurtent la plaque 24 la plus à l'intérieur, ceci entraîne une distortion très importante de la plaque 24, par exemple, du type de celle qui est illustrée, à titre indicatif, par les lignes pointillées 36. On comprendra donc que les propriétés du métal constituant les plaques 18 et 24 doivent permettre cette distortion. Ceci absorbe finalement le reste de l'énergie du souffle et du projectile, de préférence sans déchirer la plaque 24. En réference aux figures 2 et 3, la paroi de blindage de la figure 1 est représentée dans une application sur un véhicule portant la référence globale 50. Plus particulièrement, la couche en sandwich 22 est prévue séparément sous la forme d'une plaque inférieure. La plaque inférieure 22 est de forme non-plane et, plus particulièrement, elle est pliée comme indiqué par les numéros de référence 54 et 56, pour s'adapter sous la surface inférieure du véhicule 50 et envelopper un essieu d'une roue 52 du véhicule 50. En outre, des pattes, comme par exemple celles qui portent les numéros de référence 60 et 62, sont assujetties à la plaque inférieure 22 pour faciliter le montage de la plaque inférieure 22 sur le véhicule 50 et, plus particulièrement, sur un plancher du véhicule 50. Le plancher forme une base ou plaque d'arrière-fond 24 conformément à l'invention. L'espace 26 est ainsi formé entre la plaque inférieure 22 et le plancher 24. Avantageusement, le véhicule 50 peut être un véhicule à blindage classique et le plancher 24 peut être un blindage classique. Dans la plaque inférieure 22, qui est non-plate comme mentionné cidessus, et qui présente un renfoncement de chaque côté pour loger la roue 52, comme on peut le distinguer à la figure 3, il est avantageux que la couche 16 amortissant les impacts soit constituée de petites parties de matériau amortissant les impacts, parties qui peuvent être des bandes, des dalles ou similaire. Si on le désire, la couche amortissant les impacts 16 peut également se présenter sous la forme de stratifiés, afin de conférer une épaisseur prédéterminée à la couche 16 amortissant les impacts. Lorsqu'une zone importante, ou de forme compliquée, doit être protégée, la couche en sandwich peut avantageusement être constituée d'une pluralité de composants qui, de préférence, sont superposés. Ceci présente un certain nombre d'avantages, dont le plus important est le fait qu'en cas d'explosion d'une mine terrestre et de destruction ou d'endommagement de la couche en sandwich, généralement une seule des parties sera détruite ou endommagée, et seule cette partie devra être remplacée. La facilité de fabrication et d'installation des parties représente un deuxième avantage, lorsque la construction composite en sandwich est de grande taille, et donc également très lourde. Le Demandeur a trouvé, au cours de tests, qu'un matériau en céramique constitue une couche amortissant les impacts plus efficace que le verre. Ainsi, une couche amortissant les impacts en céramique peut être plus fine et plus légère qu'une couche en verre présentant des performances comparables. En alternative, une couche en céramique d'épaisseur et de poids identiques à ceux d'une couche en verre donnera de meilleures performances. Cependant, si l'épaisseur ou le poids ne représentent pas un facteur ou pas un facteur important, une couche en verre peut être prévue, pour un coût inférieur à celui d'une couche en céramique de performances comparables. Un avantage important de la présente invention est constitué par le fait qu'il est prévu un blindage efficace contre les mines terrestres à autofragmentation, et qui présente des caractéristiques d'épaisseur et de poids qui sont très avantageuses en comparaison de l'épaisseur et du poids d'un blindage classique auquel il faudrait avoir recours pour une protection efficace contre une mine terrestre à auto-fragmentation. Il est également avantageux que soit prévu un ensemble de blindage qui peut être utilisé pour améliorer le niveau technique d'un véhicule à blindage classique, afin de le rendre utilisable dans des zones infestées de mines terrestres à auto-fragmentation. Revendications 1. Ensemble de blindage pouvant être utilisé pour protéger une zone protégée derrière une base (24) contre une mine terrestre du type à auto-fragmentation, caractérisé en ce que l'ensemble de blindage comprend une plaque d'usure extérieure (12); une plaque d'arrêt intérieure (18), constituée dans un matériau présentant une ductilité d'au moins environ 8 %; une couche intermédiaire (16) amortissant les impacts, constituée dans un matériau choisi dans le groupe comprenant un matériau céramique, un matériau réfractaire, un matériau à base de verre, et du verre; la plaque d'usure (12), la couche amortissant les impacts (16) et la plaque d'arrêt (18) étant assemblées dans cet ordre pour former une construction en sandwich (22). 2. Ensemble de blindage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque d'usure extérieure (12) se présente sous la forme d'un blindage d'une composition et d'une épaisseur adaptées à empêcher la pénétration de balles d'armes de petit calibre, y compris de balles de mitrailleuses légères. 3. Ensemble de blindage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la couche intermédiaire (16) amortissant les impacts est formée de petites parties du matériau de la couche, disposées côte- à-côte. 4. Ensemble de blindage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couche intermédiaire (16) amortissant les impacts est formée de stratifiés qui sont superposés pour former la couche intermédiaire amortissant les impacts d'une épaisseur prédéterminée. 5. Ensemble de blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 incluse, caractérisé en ce que l'assemblage de la plaque d'usure (12), de la couche (16) amortissant les impacts et de la plaque d'arrêt (18) est réalisé au moyen d'un composé adhésif à base de résine synthétique. 6. Ensemble de blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 incluse, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments de montage (62) pour le monter de façon espacée par rapport à la base (24). 7. Ensemble de blindage selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments de montage (62) se présentent sous la forme d'une bordure périphérique ou semi-périphérique bordant la construction en sandwich et de pattes (62) dépassant de la construction en sandwich (22). 8. Ensemble de blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 incluse, caractérisé en ce qu'il est non-plat et présente une forme complémentaire d'une forme de la base. 9. Paroi de blindage protégeant une zone protégée contre une mine terrestre du type à auto-fragmentation, caractérisée en ce qu'elle comprend une base (24) voisine de la zone et un ensemble de blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 comprise, monté de façon espacée par rapport à la base, la plaque d'usure (12) étant la plus éloignée de la zone protégée. 10. Paroi de blindage selon la revendication 9, caractérisée en ce que la base (24) est constituée d'une paroi, choisie parmi une paroi d'un véhicule, une paroi d'un engin aquatique, une paroi d'un avion. 11. Paroi de blindage selon la revendication 10, caractérisée en ce que la base (24) se présente sous la forme d'un blindage.