Brevet FR2798189A1 — publié le 20010309

Systeme de blindage multicouches Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un système de blindage pour la protection contre des impacts mécaniques, notamment en provenance de projectiles tirés par armes à feu ou des éclats issus d'engins explosifs, et comprenant un matériau forme par un stratifié à composants multiples, comprenant une chape métallique rigide dotée d'une première tôle d'acier associée à une couche de composite à base de résine chargée par des fibres de renforcement. Etat de la technique Il est connu pour réaliser un matériau de blindage, d'associer une couche de composite à l'arrière d'une seule tôle d'acier, ou d'intercaler la couche de composite ou un espace vide entre deux tôles d'acier. Les performances de blindage d'un tel matériau restent néanmoins limitées pour un certain type de calibres de munitions. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à réaliser un matériau de blindage capable de résister à des tirs de projectiles issus de munitions perforantes de tous calibres, et autorisant une tenue mécanique optimum assurant une tenue au multiimpactage, tout réduisant la masse surfacique par rapport à la tenue en acier. Le matériau de blindage selon l'invention est caractérisé en ce - la chape métallique comporte au moins une deuxième tôle d'acier intercalée entre la première tôle et la couche de composite, l'assemblage des tôles avec la couche de composite s'effectuant au moyen d'un revêtement de colle ayant au moins un composant essentiel compatible avec la résine la couche de composite, - chaque interface ménagé entre les différentes tôles étant agencé pour engendrer un effet de cisaillement et de déviation du projectile. - les différentes tôles d'acier présentent des duretes mécaniques identiques. Les différentes tôles d'acier peuvent présentent des duretés mécaniques identiques, mais il est également possible que la dureté mécanique de la deuxième tôle d'acier soit inférieure à celle de la première tôle. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'épaisseur de la première tôle est supérieure à celle de la deuxième tôle et la dureté Brinell de la première tôle est supérieure à 200, de préférence comprise entre 300 et 630., tandis que celle de la deuxième tôle et des tôles suivantes est supérieure à 100, de préférence comprise entre 300 et 400. L'épaisseur de chaque tôle d'acier peut être comprise entre 2 mm et 20 mm. Selon une caractéristique de l'invention, au moins une des tôles en acier de la chape possède une composition à base de carbone, nickel, manganèse, silicium, soufre, phosphore molybdène. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'épaisseur du revêtement de colle entre les couches successives est comprise entre 0,5 et 4 mm. Les fibres de renforcement de couche de composite sont agencées en sandwich, du type fibres de verre, de carbone, polyéthylène, polyimide ou d'aramide. Il est clair que les différentes tôles d'acier et la couche de composite peuvent être enrobées par un revêtement externe, notamment à base de résine de polyuréthane, pour la protection anti-corrosion interfaces. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un matériau de blindage selon l'invention, - les figures 2 et 3 sont des vues identiques la figure 1 de deux variantes d'élaboration du matériau. Description d'un mode de réalisation preferentiel En référence à la figure 1, un matériau de blindage, désigné par le repère général 10, est constitué par un stratifié à couches multiples, composé d'une chape 12 métallique rigide associée à une couche de composite 14 à base de résine chargée par des fibres de renforcement. La chape 12 comporte au moins deux tôles 12b élémentaires en acier, accolées l'une à l'autre, et ayant des duretés décroissantes dans le sens de propagation du projectile, indiqué par la flèche La dureté Brinell de la première tôle 12a est supérieure à 200, de préférence comprise entre 300 et 630, tandis que celle de la deuxième tôle 12b possède une dureté supérieure à 100, de préférence pouvant se trouver entre 300 et 400. L'épaisseur de première tôle 12a est supérieure à celle de la deuxième tôle 12b. A titre d'exemple, l'épaisseur de la première tôle 12a est de l'ordre de 6 mm, tandis que celle la deuxième tôle 12b est voisine de 3 mm. Mais il est clair que l'épaisseur de chaque tôle (1 2a, 12b, 12c ... ) peut être comprise entre 2 mm 20 mm selon le type d'applications. La composition la première tôle 12a en acier renferme des constituants à base de carbone, nickel, manganèse, silicium, soufre, phosphore, et molybdène. La deuxième tôle 1 en acier moins rigide, présente une composition à base de carbone, soufre, phosphore, et molybdène. Un revêtement de colle 16 est agencé dans l'interface entre les deux tôles 2a, 12b, et dans l'interface entre la deuxième tôle 12b et la couche de composite 14. La colle renferme un composant essentiel compatible avec le type de résine présent dans couche de composite 14. L'épaisseur du revêtement de colle entre les couches successives est comprise avantageusement entre 0, et 4mm, de manière à compenser les inégalités de planéité entre les faces accolées, et pour absorber les déformations par dilatations différentielles des couches. La mise en place du revêtement de colle 16 s'opère après un nettoyage complet par grenaillage et dégraissage des différentes faces des deux tôles 12a, 12b. La colle du type polyuréthanne ou silicone, et assure l'assemblage des trois couches 12a, 12b, 14 superposées en constituant un stratifié monobloc après une mise sous pression pendant un temps prédéterminé. Les fibres de renforcement ( du type fibres de verre, carbone ou aramide) sont compressées dans l'épaisseur de la couche de composite 14, et imprégnées par une matrice de résine, par exemple de polyester insaturé isophtalique de basse viscosité et réactivité moyenne. Il est clair que toute autre résine thermodurcissable ou thermoplastique peut être utilisée pour réaliser la couche de composite Un tel matériau de blindage 10 multicouches peut servir de paroi de protection contre des impacts en provenance de projectiles d'armes à feu ou d'éclats issus d'engins explosifs. L'impact s'effectue sur la face externe de la première tole 12a, la vitesse d'impact du projectile pouvant être de l'ordre de 800m/s. La dureté de la première tôle 12a est assimilable à la céramique, et provoque un fractionnement du projectile lors de la perforation de l'acier. La présence de l'interface entre les deux tôles 12a, 12b engendre ensuite un effet de cisaillement du noyau dur du projectile, suivi d'une absorption de l'énergie cinétique dans la deuxième tôle 12b. La couche de composite 14 à l'arrière de la deuxième tôle 12b forme un filet de retenue qui absorbe l'énergie résiduelle, et retient les fragments du projectile après sa désintégration dans la chape 12 métallique. L'association de la couche de composite 14 avec les deux tôles d'acier 1 12b à duretés décroissantes procure un effet de blindage optimum, autorisant une multitude de points d'impacts sans risque d'éclatement de la première tôle 1 référence à la figure 2, un matériau de blindage 100 est similaire à celui la figure 1, mais avec une troisième tôle 12c accolée entre la deuxième tôle 12b et couche de composite 14. La dureté Brinell de troisième tôle 12c est inférieure à celle de la deuxième tôle 12b, de manière à conserver l'effet de décroissance de dureté dans le sens de pénétration du projectile dans le matériau La succession des trois tôles 12a, 12b, 12c avant la couche de composite 14 améliore le degré de protection contre les impacts. fonction de la tenue mécanique souhaitée, la chape 12 peut être formée par un plus grand nombre de tôles en acier de différentes épaisseurs. Sur la figure 3, le matériau de blindage 200 correspond au stratifié du matériau 10 de la figure 1, enrobé totalement par un revêtement externe 18 d'encapsulage empêchant tout effet de corrosion au niveau des interfaces des différentes couches. Le matériau du revêtement externe 18 renferme avantageusement une résine de polyuréthanne, ou tout autre type de résine anti-corrosion. Revendications Système de blindage multicouches pour la protection contre des impacts mécaniques, notamment en provenance de projectiles tirés par des armes à feu ou des éclats issus d'engins explosifs, et comprenant un matériau forme par un stratifié à composants multiples, comprenant une chape métallique (12) rigide dotée d'une première tôle d'acier associée à une couche composite (14) à base de résine chargée par des fibres de renforcement, caractérisé en ce que : la chape métallique (12) comporte au moins une deuxième tôle (12b) d'acier intercalée entre la première tôle (12a) et la couche de composite (14), l'assemblage des tôles (12a, 12b) avec la couche de composite (1 s'effectuant au moyen d'un revêtement de colle (16) ayant au moins composant essentiel compatible avec la résine de la couche de composite (14), chaque interface ménagé entre les différentes tôles ( 12a, 12b, 12c ... ), est agencé pour engendrer un effet de cisaillement et de déviation du projectile. Système de blindage multicouches selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différentes tôles (12a, 12b, 12c ... ) d'acier présentent des duretés mécaniques identiques. Système de blindage multicouches selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dureté mécanique de la deuxième tôle (12b) d'acier est inférieure à celle de la première tôle (12a). Système de blindage multicouches selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de la première tôle (12a) est supérieure à celle de la deuxième tôle (12b). Système de blindage multicouches selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que la dureté Brinell de la première tôle (12a) est supérieure à 200, de préférence comprise entre 300 et 630, Système de blindage multicouches selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que la dureté Brinell de la deuxième tôle (12b) et des tôles (12c) suivantes est supérieure à 100, de préférence comprise entre 300 et 400. Système de blindage multicouches selon la revendication 1 ou 4 caractérisé en ce que l'épaisseur de chaque tôle ( 12a, 12b, 12c ... ) est comprise entre 2 mm et 20 mm. Système de blindage multicouches selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins une des tôles (12a, 12b, 12c ... ) acier de la chape (12) possède une composition à base de carbone, nickel manganèse, silicium, soufre, phosphore et molybdène. 9. Système de blindage multicouches selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement de colle (16) entre les interfaces des couches successives est comprise entre 0,5 mm et 4 mm, et que les fibres de renforcement de la couche de composite (14) sont agencées en sandwich, notamment du type fibres de verre, de carbone, polyéthylène, polyimide ou d'aramide. 1O.Système de blindage multicouches selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les différentes tôles d'acier (12a, 12b) et la couche de composite (14) sont enrobées par revêtement externe (18), notamment à base de résine de polyuréthane, pour la protection anti-corrosion des interfaces,