Brevet FR2747719A1 — publié le 19971024

La présente invention concerne un dispositif destiné à protéger la surface extérieure d'un abri, constitué par exemple de béton, de l'impact direct des projectiles conventionnels. Par projectiles conventionnels on entend les bombes, les roquettes et tous les engins dont la charge est un explosif classique et dont le mode d'action est le suivant: ils pénètrent dans le béton grâce à leur énergie cinétique, puis ils explosent. Les méthodes utilisées jusqu'à ce jour pour rendre les abris capables de supporter l'effet des projectiles conventionnels reposent généralement sur l'accroissement de l'épaisseur du béton de la structure ou bien sur la mise en place d'une dalle d'éclatement destinée à provoquer l'explosion du projectile avant qu'il n'ait atteint l'abri lui-même. Or l'accroissement de l'efficacité des projectiles, par leur vitesse, leur précision, leur puissance de pénétration et d'explosion amène à augmenter de façon considérable les volumes de béton mis en place. Dans ces conditions, plutôt que de tenter de résister à un projectile atteignant l'objectif dans des conditions optimales d'efficacité, il parait préférable de diminuer l'efficacité dudit projectile, en le déséquilibrant et/ou en le déformant avant qu'il n'ait atteint l'objectif lui-même. Le présent inventeur a découvert que cette diminution de l'efficacité du projectile pouvait être obtenue, de manière avantageuse et économique, en utilisant un dispositif de protection constitué par un ensemble de barres massives disposées de façon sensiblement parallèle à la surface extérieure de l'abri et adjacentes à celle-ci. Par barres massives on entend des barres présentant une masse et une dureté suffisantes pour avoir un effet sensible sur le projectile lors de son impact avec l'une de ces barres. Ces barres sont, de préférence, cylindriques, de section circulaire et sont suffisamment rapprochées les unes des autres pour que le projectile rencontre au moins l'une de ces barres avant d'atteindre la surface de l'abri. Ces barres, du fait de leur masse, leur disposition et leur forme, ont pour effet de dévier la trajectoire du projectile ou de déformer celui-ci en réduisant notablement ses effets sur l'abri. De préférence, les barres sont solidaires les unes des autres, de sorte que celles-ci peuvent difficilement se déplacer de façon notable sous l'effet de l'impact du projectile. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaitront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 est une vue partielle, en perspective et en coupe, d'une forme de réalisation de dispositif de protection selon l'invention, associé à une paroi verticale, comportant une seule couche de barres cylindriques parallèles, - la figure 2 est une vue partielle, en perspective et en coupe, d'une forme de réalisation de dispositif de protection selon l'invention, associé à une paroi verticale, comportant deux couches de barres cylindriques parallèles, - la figure 3 est une vue partielle, en perspective et en coupe, d'une forme de réalisation de dispositif de protection selon l'invention, associé à une paroi verticale, comportant trois couches de barres cylindriques parallèles, - la figure 4 montre une position d'impact d'un projectile et d'une barre du dispositif de protection, - la figure 5 montre une position d'impact d'un projectile et de deux barres du dispositif de protection, - les figures 6 et 7 montrent une autre position d'impact d'un projectile et d'une barre du dispositif de protection, la figure 7 étant une vue de gauche de la figure 6, - la figure 8 est une vue partielle, en perspective et en coupe, d'une forme de réalisation de dispositif de protection selon l'invention, associé à une paroi verticale, comportant deux couches de barres parallèles, de section pentagonale, - la figure 9 est une vue partielle, en perspective et en coupe, d'une forme de réalisation de dispositif de protection selon l'invention, associé à une voûte, comportant deux couches de barres cylindriques parallèles, - la figure 10 montre en perspective l'ensemble du dispositif de protection selon l'invention d'un abri en forme de voûte, - la figure 11 est identique à la figure 10 à ceci près que la porte de l'abri est en position ouverte, - la figure 12 montre en perspective une coupe partielle de l'ensemble du dispositif de protection d'un abri en forme de voûte, défini par la figure 10, - la figure 13 est une vue partielle, en perspective et en coupe, d'une forme de réalisation de dispositif de protection selon l'invention, associé à la base d'une voûte, comportant deux couches de barres cylindriques parallèles, Le dispositif de protection selon l'invention représenté sur la figure 1 est destiné à éviter l'impact direct des projectiles sur la paroi verticale en béton 3 d'un abri. I1 est constitué par une couche de barres cylindriques 1 de section circulaire, adjacentes à la paroi 3 et supportées par des poteaux en béton 2. Dans l'exemple choisi, les poteaux en béton 2 sont solidaires de la paroi verticale en béton 3. Etant disposées en une seule couche, les barres cylindriques 1 doivent être suffisamment proches les unes des autres pour que l'espace existant entre deux barres voisines, soit inférieur au diamètre des projectiles. Le dispositif de protection selon l'invention représenté sur la figure 2 est constitué par deux couches de barres cylindriques la, lb supportées par des poteaux 4, dont un seul est montré, indépendants de la paroi verticale en béton 3. Les barres lb de la seconde couche sont en quinconce par rapport aux barres la de la première couche. Plus précisément, dans l'exemple choisi, la distance entre barres successives la ou lb d'une même couche est sensiblement égale à la distance entre deux barres voisines la et lb appartenant respectivement à la première et à la seconde couche. Pour une même efficacité, la distance entre barres la, lb de la figure 2, peut être plus grande que la distance entre barres 1 de la figure 1. Les poteaux 4 peuvent être en béton, ils peuvent aussi être constitués par des poutres caisson en métal. Le dispositif de protection selon l'invention représenté sur la figure 3 est constitué par trois couches de barres cylindriques la, lb, lc supportées par des poteaux 5 métalliques, dont un seul est montré, en forme de H, indépendants de la paroi verticale en béton 3. Les barres lb de la seconde couche sont en quinconce par rapport aux barres la de la première couche, comme dans le cas de la figure 2. Les barres lc de la troisième couche sont en face des barres lb de la deuxième couche, la distance entre barres lb et lc voisines étant telle qu'un projectile suivant la trajectoire T qui évite les barres la et lb heurte obligatoirement une barre lc. Pour une même efficacité, la distance entre barres la, lb, lc de la figure 3, peut être plus grande que la distance entre barres la, lb de la figure 2. Les figures 4,5 6 et 7 permettent d'expliciter ,dans des cas simples, le fonctionnement des dispositifs de protection selon l'invention. Dans le cas de la figure 4 la trajectoire du projectile 7 est située entre les axes de deux barres voisines ld et le. Cette trajectoire est telle que la pointe 8 du projectile 7 heurte tangentiellement la barre Id. Dans la suite du déplacement, le projectile 7 va glisser contre la barre ld ce qui a pour conséquences: - une impulsion communiquée localement à la barre Id dans la direction D1 qui est transversale à la trajectoire, - une impulsion communiquée au projectile 7 dans la direction D2, de sens opposé à la direction D1, - une déformation de la barre ld, - une déformation de la paroi du projectile 7 dans zone 9 adjacente à la pointe 8 du projectile, Ces effets techniques ont lieu en un temps très court. Ainsi, à 300 m. par seconde, un projectile 7 dont la partie ogivale avant 27 mesurerait 50 cm. ne serait en contact violent avec la barre ld que durant 1/600 secondes, de sorte que la barre le, située sous la barre ld, ne devrait pas intervenir. Les conséquences de la rencontre du projectile 7 et de la barre îd sont, pour le projectile 7, les suivantes: - sa vitesse a légérement diminué, - sa trajectoire s'est infléchie faiblement vers le bas, - il a acquis une vitesse de rotation autour d'un axe perpendiculaire à sa trajectoire montré par la flèche courbe R, - sa paroi extérieure est enfoncée dans la zone 9. Toute ces conséquences sont de nature à diminuer la puissance de pénétration du projectile 7; toutefois il semble que la déformation de la paroi soit prépondérante. En effet, lorsqu'un projectile 7 pénètre dans une masse de béton, les forces qui s'exercent au niveau de sa pointe 8, engendrées par la décélération du projectile 7, sont transmises à la pointe 8 par la paroi. I1 se développe dans ladite paroi des contraintes longitudinales de compressions très élevées et des contraintes tangentielles de traction, dans les zones où la génératrice de la paroi est convexe, ceci pour autant que le projectile 7 présente une symétrie de révolution. Par contre si le projectile 7, du fait de déformations locales, ne présente plus une symétrie de révolution, le système de contrainte décrit ci-dessus ne peut plus se développer et la décélération brutale de la pointe 8 va engendrer l'écrasement du projectile 7 sur lui-même. Dans le cas de la figure 5 la trajectoire du projectile 7 est située à égale distance des deux barres voisines ld et le. I1 est évident que la trajectoire du projectile 7 n'est pas modifiée , que sa vitesse est légérement diminuée et que sa paroi va être enfoncée dans les zones 9a et 9b adjacentes à la pointe 8, avec pour résultat la perte de puissance de pénétration décrite à propos de la figure 4. Dans le cas des figures 6 et 7 la trajectoire du projectile 7 rencontre l'axe de la barre ld. Deux cas peuvent être envisagés: - la matière de la barre ld est suffisamment résistante pour que le projectile 7 ne puisse la traverser, la barre ld est alors entrainée localement par le projectile 7 ce qui détruit presque totalement sa puissance de pénétration, - le projectile 7 peut traverser la barre ld. Dans cette dernière hypothèse, la trajectoire du projectile 7 n'est pas modifiée et sa vitesse est diminuée. D'autre part sa paroi va être enfoncée dans la zone 9c et la zone 9d symétrique de la zone 9c par rapport à un plan vertical passant par l'axe du projectile 7. En effet, considérant la figure 7, la pénétration du projectile 7 dans la barre Id va faire éclater la barre ld dans le sens vertical en engendrant sur la paroi du projectile 7, des efforts verticaux relativement faibles, alors que dans la direction horizontale l'accélération des masses des deux portions de barre 10a et 10b, que le projectile tend à écarter l'une de l'autre, engendre sur la paroi du projectile 7, des efforts horizontaux très élevés. En d'autres termes, il est évident que la barre ld ne présentant pas une symétrie de révolution par rapport à l'axe du projectile 7, le passage du projectile 7 au travers de la barre ld détruit forcément la symétrie de révolution dudit projectile 7. On peut envisager l'utilisation de barres non cylindriques. Dans le cas de la figure 8, les barres 11, disposées en deux couches, sont de section pentagonale. Elles présentent une arête vive 26 tournée vers l'extérieur. Les barres 1, la, lb, lc, ld, le ou 11 peuvent être constituées d'un matériau homogène tel que l'acier. Ces barres peuvent aussi être réalisées en béton armé ou précontraint de résistance élevée. Une manière avantageuse (voir figures 2 à 6) de réaliser ces barres cylindriques est d'utiliser un tube d'acier 12 empli de béton ou de mortier 13 éventuellement armé ou précontraint. De préférence le béton ou le mortier 13 doit présenter une résistance élevée; de plus, il importe que la masse des barres soit élevée. Aussi, pour augmenter ladite masse, peut-on envisager d'incorporer au béton ou au mortier 13 un matériau de forte densité tel que de la grenaille de fonte. Une autre manière d'obtenir des barres de masse élevée consiste à armer très fortement le béton ou le mortier 13, principalement à l'aide d'armatures longitudinales. La figure 9 montre un tronçon de voûte 14, par exemple en béton, protégé par des barres cylindriques la, lb réparties en une couche extérieure constituée par les barres cylindriques la et une couche intérieure constituée par les barres cylindriques lb. Les barres cylindriques la et lb sont portées par les poutres en forme d'arcs 15 concentriques avec la voûte 14. Les arcs 15 peuvent être constitués de béton ou d'acier. Dans l'exemple montré lesdits arcs 15 sont indépendants de la voûte 14. Les figures 10, 11 et 12 montrent schématiquement un dispositif de protection d'un abri voûté 16 et de sa porte 17. La figure 10 est une vue extérieure, porte 17 fermée. La figure 11 est identique à la figure 10, à ceci près que la porte 17 est en position ouverte. La figure 12 est une coupe partielle de la figure 10. Le dispositif de protection est constitué par une seule couche de barres cylindriques 18, 19, 20, 21. L'abri voûté 16 présente un plan de symétrie longitudinal et vertical. Parmi les barres cylindriques on distingue: - Les barres 18 situées au-dessus de l'abri voûté 16 qui s'détendent sensiblement sur une moitié de l'abri voûté 16 limitée par le plan de symétrie, et dont les extrémités 18a déterminent un plan vertical perpendiculaire au plan de symétrie, situé légèrement en retrait de la face 16a de l'abri voûté 16 contre laquelle vient se placer la porte 17 lorsqu'elle est fermée. - Les barres 19 situées au dessus de l'autre moitié de l'abri voûté 16 qui se prolongent par leur partie 19c, au delà de l'abri voûté 16 du côté de la porte 17 jusqu'à leurs extrémités 19a situées dans un plan vertical perpendiculaire au plan de symétrie. - Les barres 20 situées dans le prolongement des barres 18 dont les extrémités sont 20a et 20b, les extrémités 20a étant situées dans le plan vertical des extrémités 19a des barres 19; entre les extrémités 18a des barres 18 et les extrémités 20b des barres 20 est ménagé un espace suffisant pour permettre la translation de la porte 17. - Les barres 21 qui, lorsque la porte est fermée, viennent se placer entre les extrémités 18a des barres 18 et les extrémités 20b des barres 20. Les barres 18 sont portées par les arcs 22 situés au-dessus de l'abri voûté 16. Les barres 19 sont portées à la fois par les arcs 22 et les arcs 22a situés devant l'abri voûté 16, c'est à dire au-delà de la porte 17. Les barres 20 sont portées par les seuls arcs 22a. Les barres 21 sont portées par deux prolongements en acier 23 de la porte 17. A l'extrémité de l'abri voûté 16 opposée à la porte 17, non visible sur les figures 10 à 12, est placé un dispositif de protection analogue, par exemple, à celui défini par la figure 1. Ainsi, quand la porte 17 est fermée, l'abri voûté 16 et sa porte 17 sont protégés de l'impact direct de tous projectiles arrivant latéralement ou de l'arrière. La face extérieure 17a de la porte 17 est partiellement protégée des impacts directs par les barres 20 et les prolongements 19c des barres 19 qui forment un auvent. A noter que les moyens permettant la translation de la porte 17 perpendiculairement au plan de symétrie de l'abri voûté 16 n'ont pas été représentés. La protection de la fondation d'un abri contre un projectile pénétrant dans le sol ,au voisinage immédiat dudit abri, peut être assurée en prolongeant le dispositif de protection dans le sol comme le suggèrent, par exemple, les figures 2 et 3. Un autre moyen d'assurer cette protection est de prolonger horizontalement le dispositif de protection comme il est montré sur la figure 13. La figure 13 montre le dispositif de protection d'une amorce de voûte 25. La voûte 25 est protégée par des barres cylindriques la, lb réparties en une couche extérieure constituée par les barres cylindriques la et une couche intérieure constituée par les barres cylindriques lb. Les barres cylindriques la et lb sont portées par les poutres en forme d'arcs 24 qui, au niveau du sol, comportent des prolongements horizontaux 24a qui portent les barres cylindriques supérieures 1f et les barres cylindriques inférieures lg. I1 va de soi que, pour une dimension donnée de section de barre, plus le dispositif de protection comporte de barres, meilleure est son efficacité; il va aussi de soi que l'efficacité du dispositif de protection croit avec la dimension de la section des barres. D'autre part l'efficacité du dispositif de protection ne peut être qu'augmentée si on l'éloigne de la surface à protéger. Les barres massives, sensiblement parallèles aux surfaces à protèger, ne sont pas nécessairement droites. On peut envisager, par exemple, de protéger une voûte par un ensemble de barres réparties dans des couches croisées, certaines barres étant horizontales, rectilignes, parallèles aux génératrices de la voûte, les autres barres étant situées dans des plans verticaux, parallèles à la directrice de la voûte. Un ensemble de barres peut être porté par une stucture métallique pour constituer un ensemble rigide, mobile. Un tel ensemble rigide, mobile, comportant une ou plusieurs couches de barres situées dans des plans verticaux, pourrait venir se placer devant les extrémités 19a des barres 19 et 20a des barres 20, interdisant tout impact direct contre la face 17a de la porte 17 (voir figure 10). Un tel ensemble rigide, mobile, comportant une ou plusieurs couches de barres horizontales pourrait venir se placer au dessus de la porte d'un silo contenant un projectile balistique. Lorsqu'elles sont droites, les barres massives peuvent ne pas être liées aux structures qui les portent mais simplement les traverser. Cette dernière disposition est destinée à faciliter le remplacement desdites barres massives. Les dispositifs de protection selon l'invention sont aussi efficaces contre les charges creuses car, si la symétrie de révolution d'un projectile porteur d'une charge creuse est altérée, la puissance de pénétration de ladite charge creuse est très affaiblie. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection des abris de l'impact direct des projectiles conventionnels, caractérisé en ce qu'il est constitué par un ensemble de barres (1, la, lb, lc, Id, le, lf, lg, 11) massives, disposées de façon sensiblement parallèle à la surface extérieure de l'abri (3, 14, 16, 25) et adjacentes à celle-ci. 2. Dispositif de protection conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la distance entre les barres (1) est inférieure au diamètre du projectile (7). 3. Dispositif de protection conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les barres sont réparties en au moins une couche. 4. Dispositif de protection conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les barres sont de section circulaire. 5. Dispositif de protection conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les barres (la, lb, lc, ld, le) sont constituées par des enveloppes d'acier (12) emplies de béton (13). 6. Dispositif de protection conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les barres sont disposées en deux couches, les barres (lb) de la seconde couche étant en quinconce par rapport aux barres (la) de la première couche. 7. Dispositif de protection conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les barres sont disposées en trois couches, les barres (lb) de la seconde couche étant en quinconce par rapport aux barres (la) de la première couche et les barres (lc) de la troisième couche étant situées en face des barres (lb) de la seconde couche. 8. Dispositif de protection conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les barres (1, la, lb, lc, lf, lg, 11) sont solidaires les unes des autres. 9. Dispositif de protection conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les barres sont supportées par des poutres en béton ou en acier (4, 5, 15, 22, 22a, 24) sensiblement parallèles aux surfaces à protéger. 10. Dispositif de protection conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les barres (1) sont supportées par des éléments (2) solidaires des surfaces à protéger. 11. Dispositif de protection conforme à l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les barres qui protègent la surface cylindrique extérieure d'un abri voûté (16) sont disposées parallèlement aux génératrices de ladite surface cylindrique et se prolongent au delà de ladite surface cylindrique, du côté où est situé la porte (17) de l'abri (16) pour protéger ladite porte (17) des impacts directs. 12. Dispositif de protection conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les barres sont supportées par une structure métallique pour constituer un ensemble rigide mobile qui peut être déplacé pour assurer la protection extérieure d'une porte.