Brevet FR2842590A1 — publié le 20040123

Agencement protec.çteur réac.t.if pourbi ndages L'invention concerne un agencement protecteur réactif pour blindages comprenant au moins un corps de base constitué par une matrice inactive munie à l'extérieur et à l'intérieur d'alésages borgnes pour des éléments actifs ainsi que des alésages de réception pour des éléments de fixation destiné à sa fixation au blindage et à la fixation de plaques de recouvrement et de segments pour son isolation. Il a été proposé par la demande de brevet allemand P 40 17 167.1 un module protecteur blindé de ce type avec une isolation segmentée, dans lequel le corps de base destiné aux segments est constitué par une matrice inactive, à laquelle convient en particulier une matière synthétique renforcée de fibres de verre (MSRVF) en raison de ses caractéristiques telles que la résistance à la traction, au cisaillement et à la flexion, la pression des ondes de choc, les vitesses des ondes de choc, l'amortissement des ondes de choc et la vitesse du son. Cependant, l'utilisation de MSRVF présente divers inconvénients sur le plan de sa fabrication. - La fabrication est compliquée car il faut empiler manuellement un nombre élevé de mats de tissu imbibés et les former en un bloc par un procédé de compression au mouillé, puis de les usiner par enlèvement de copeaux pour constituer les divers alésages destinés en particulier aux éléments actifs qui sont prévus en grand nombre, et rectifier les surfaces des bords pour obtenir une parallélisme des pl ans. - En raison de la teneur en verre, de la poussière de verre est produite par le perçage et le meulage, qui use rapidement les outils à vitesse de coupe élevée et provoque une pollution importante de l'environnement. - En raison des problèmes de compatibilité entre l'explosif utilisé pour constituer l'élément actif et la matrice inactive, qui entraînent des réactions qui font vieillir rapidement l'explosif, on prévoit un encapsulage de l'explosif par exemple dans de minces douilles en aluminium ou par revêtement d'une couche de matière plastique, qui sont collées dans la matrice inactive. - Le nombre élevé d'alésages qui doivent être réalisés avec la précision nécessaire en ce qui concerne leur diamètre et leur profondeur pour recevoir l'explosif encapsulé ne peut être obtenu que par des machines à commande numérique. - Le contour externe quelconque des modules individuels qui sont adaptés aux conditions du véhicule blindé ne peut être réalisé que par des mesures compliquées. - Dans le cas d'un tir provoquant une destruction partielle du corps en MSRFV, les éclats formés dans la zone détruite, quand les conditions sont défavorables, peuvent s'enflammer du fait du système de résine utilisé pour l'imprégnation. - Il n'est pas possible de surveiller la qualité de la MSRFV pour constater un éventuel délaminage par un procédé d'essai non destructeur. Le but de l'invention est de proposer un agencement protecteur réactif du type indiqué dans le préambule, dont la matrice inactive puisse être réalisée facilement sur le plan technique et avec des matériaux de caractéristiques appropriées. Ce but est atteint du fait que la matrice inactive est réalisée en un alliage d'aluminium à structure cellulaire. Selon l'invention, la matrice est réalisée pendant la coulée d'un corps de base à partir d'une masse d'aluminium fondu poreuse ou au moyen d'une masse fondue d'aluminium munie de corps de remplissage. Avantageusement, les corps de remplissage sont de forme sphérique, massive, creuse, de faible poids et/ou remplis. La résistance à la traction et l'allongement à la rupture de l'alliage d'aluminium est obtenue par adjonction de Mg. Quant aux alésages et au contour externe du corps de base, ils sont formés pendant le processus de coulée. Les alésages de réception destinés aux éléments de fixation destinés à sa fixation au blindage sont avantageusement revêtus au moyen d'une douille enfoncée à l'intérieur ou venue de fonderie. L'invention prévoit qu'une plaque de recouvrement en alliage d'aluminium est montée sur le côté soumis à l'attaque. En variante, la matrice inactive du corps de base peut être constituée par plusieurs couches de propriétés différentes disposées en sandwich parallèlement aux plaques de recouvrement. La vitesse et l'amortissement des ondes de choc sont déterminés par le nombre et la dilatation des pores ou des corps de remplissage; l'amortissement des ondes de choc peut être déterminé par la dimension des grains de l'alliage d'aluminium. Finalement, la matrice inactive peut être constituée par un alliage eutectique d'AlSi à structure cellulaire dont le module d'élasticité est déterminé par du Na. L'invention va maintenant être expliquée plus en détail à l'aide de modes de réal isation représentés sur les dessins annexés. La figure 1 est une vue en coupe d'une section dl un mode de réalisation d'un élément d'un agencement protecteur réactif constitué par une pluralité d'éléments. La figure 2 est une vue en coupe d'une section d'un autre mode de réalisation d'un élément d'un agencement protecteur. L'agencement protecteur réactif représenté à la figure 1 comprend plusieurs éléments 1 formés chacun par un corps de base 2 constitué par une matrice inactive, munie sur ses côtés externe et interne d'alésages borgnes 3 destinés à des éléments actifs 4 ainsi que des alésages de réception 5 pour des éléments de fixation (non montrés) en vue de sa fixation à un blindage, et des alésages de réception 6 pour la fixation de plaques de recouvrement 7 et de segments 8. La matrice inactive du corps de base 2 est constituée en un alliage d'aluminium à structure cellulaire, la caractéristique d'amortissement des ondes de choc étant surtout déterminée, pour des valeurs de résistance et d'allongement à la rupture suffisantes sous une sollicitation dynamique, par exemple par des apports d'alliages, l'incorporation de corps de remplissage, des inclusions d'air, un durcissement à froid ou à chaud et/ou la constitution de la structure. De l'aluminium moussé, c'est-à-dire présentant une structure cellulaire, peut être réalisée en y mélangeant un agent d'élimination des gaz (hydrures métalliques de Ti, Zr, Ba, Li par exemple), pour obtenir une masse d'aluminium fondu coulable, par exemple par un mélange continu dans le jet de coulée. Quand il s'agit d'agents moussants dont la température de décomposition est sensiblement inférieure à la température de fusion de l'aluminium, ceux-ci sont mélanges au métal de la matrice et cette dernière est fondue sous pression. Quand on cesse d'appliquer la pression après la coulée, il y a augmentation correspondante de volume. Quand la masse externe désirée est atteinte, la masse fondue est refroidie brusquement. L'aluminium moussé est décrit par exemple dans le périodique "Der Frauenhofer", 2/1990, pages 2628. L'espace occupé par les pores peut être également rempli de corps de remplissage. Des corps de remplissage de forme essentiellement sphérique conviennent particulièrement quand la dimension de leurs grains est de préférence de quelques millimètres. Les corps de rempl issage peuvent être en outre massifs ou creux. Dans ce dernier cas, les corps de remplissage creux peuvent être remplis par exemple avec de l'eau ou une matière explosive, pour augmenter la puissance de protection passive vis-à-vis de particules pointues et rapides. Les corps de remplissage peuvent être constitués par exemple en verre, céramique, argile, sels ou métaux. Quand la température de décomposition des corps de remplissage est sensiblement inférieure à la température de fusion de l'aluminium, ces corps de remplissage sont préparés comme des agents moussants correspondants. Quand on utilise des corps de remplissage, on peut en obtenir une distribution régulière par coulée sous une surpression, secouage pendant la coulée, coulée à une température plus élevée et chauffage du moule et des matières de remplissage. La vitesse et la pression des ondes de choc sont déterminées par une adaptation de la densité au moyen des matériaux de remplissage ou de l'agent moussant. L'amortissement des ondes de choc et la vitesse du son sont déterminés par le nombre et la dilatation des pores ou des corps de remplissage et éventuellement en outre par les dimensions des grains de l'alliage d'aluminium. Quand il s'agit d'un alliage de G-AlSi (quand on utilise Si pour obtenir des propriétés de coulée plus favorables et pour augmenter la résistance), il est possible d'optimiser la combinaison de la résistance à la traction et de l'allongement à la rupture par un choix approprié d'un apport de Mg correspondant à la teneur en Fe. Avec de faibles quantités de Na, on peut obtenir dans des alliages eutectiques d'AlSi des modifications de structure diverses en raison de cristaux de silicium en forme d'aiguilles disposés de façon radiée par groupes en maintenant des vitesses de refroidissement déterminées, qui ont une influence sur le module d'élasticité. C'est ainsi qu'un matériau structuré de la matrice inactive peut être en G-AlSi9MgW avec 9% Si, 0,35% Mg, 0,45% Fe, 0,03% Mn et des traces de sodium, de strontium ou de phosphore à structure poreuse ou à corps de remplissage inclus. On peut également utiliser par exemple des alliages de G-AlMg-, G-AlCu-, G-AlZn- ou analogues. Les alésages 3, 5, 6 peuvent être formés avantageusement pendant la coulée de l'alliage d'aluminium, de manière à éviter un usinage mécanique ultérieur, bien que le matériau présente une bonne capacité d'être travaillé par enlèvement de copeaux et permette une vitesse de coupe élevée. C'est ainsi que les alésages 3, 5, 6 peuvent être coulés à l'avance ou coulés déjà précisément aux mesures. Il n'y a pas de problèmes de compatibilité entre l'explosif destiné aux éléments actifs 4 et à la matrice, ce qui fait que l'explosif peut être comprimé directement dans les alésages creux de la matrice ou y être coulé. A cette fin, on peut introduire par exemple des éléments moulés en explosif en les introduisant à force dans les alésages 3, ou bien remplir ces alésages 3 avec des douilles de remplissage et en ayant recours à un processus de compression subséquent. La fermeture des alésages 3 contenant les éléments actifs 4 peut être réalisée par recouvrement au moyen d'un couvercle 9, qui s'enfonce par exemple dans l'alésage 3, est collé dans une creusure entourant l'alésage 3, ou vissé dans l'extrémité filetée de l'alésage 3, comme montré à la figure 1. Les exigences de qualité des dimensions des alésages sont faibles car l'explosif de l'élément actif 4 est reçu directement par la matrice inactive. Le contour externe du corps de base 2 peut être réalisé sous une forme quelconque par une technique de coulage pour l'adapter aux conditions d'un véhicule blindé. La qualité peut être facilement assurée par une analyse chimique et structurelle des métaux, ou encore par une technique d'essais mécaniquesélectroniques et technologiques, ou autres. On dispose une plaque de recouvrement 7 en aluminium sur le côté subissant l'attaque de manière que ne se posent pas de problèmes de compatibilité et de dilatation thermique. L'enfoncement ou la coulée des douilles 10 en aluminium ou autres matériaux dans les alésages 5 pour y recevoir les éléments de fixation peut être avantageux pour amortir le choc balistique dans le cas d'un coup au but. On peut en outre réaliser une construction en sandwich constituée par des couches 2', 2" en alliages d'aluminium similaires ou différents, et éventuellement également assurer la résistance au cisaillement en utilisant en outre des couches de matière synthétique. En outre, la matrice inactive en alliage d'aluminium à structure cellulaire présente une bonne résistance chimique, aux intempéries et à l'eau de mer, n'est pas fragilisée par de basses températures et ses propriétés ne sont pas modifiées à des températures él evées " 600C. L ' al 1 i age d'aluminium à structure cellulaire n'est pas séparable. REVENDICATIONS 1. - Agencement protecteur réactif pour blindages comprenant au moins un corps de base (2) constitué par une matrice inactive munie à l'extérieur et à l'intérieur d'alésages borgnes (3) pour des éléments actifs (4) ainsi que des alésages de réception (5, 6) pour des éléments de fixation destiné à sa fixation au blindage et à la fixation de plaques de recouvrement (7) et de segments (8) pour son isolation, caractérisé en ce que la matrice inactive est constituée par un alliage d'aluminium à structure cellulaire. 2. - Agencement protecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matrice est réalisée à partir d'une masse d'aluminium fondu poreuse pendant la coulée d'un corps de base (2). 3. - Agencement protecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matrice est réalisée au moyen d'une masse fondue d'aluminium munie de corps de remplissage pendant la coulée d'un corps de base (2). 4. - Agencement protecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les corps de remplissage sont de forme sphérique, massive, creuse, de faible poids et/ou remplis. 5. - Agencement protecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la résistance à la traction et l'allongement à la rupture de l'alliage d'aluminium est obtenue par adjonction de Mg. 6. - Agencement protecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les alésages (3, 5, 6) et le contour externe du corps de base (2) sont formés pendant le processus de coulée. 7. - Agencement protecteur selon 1 'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les alésages de réception (5) destinés aux éléments de fixation destinés à sa fixation au blindage sont revêtus par une douille (10) enfoncée à l'intérieur ou venue de fonderie. 8. - Agencement protecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une plaque de recouvrement (7)en alliage d'aluminium est montée sur le côté soumis à l'attaque. 9. - Agencement protecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la matrice inactive du corps de base (2) est constituée par plusieurs couches (2', 2") de propriétés différentes disposées en sandwich parallèlement aux plaques de recouvrement (7). 10. - Agencement protecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la vitesse et l'amortissement des ondes de choc sont déterminés par le nombre et la dilatation des pores ou des corps de remplissage. 11. - Agencement protecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'amortissement des ondes de choc est déterminé par la dimension des grains de l'alliage d'aluminium. 12. - Agencement protecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la matrice inactive est constituée par un alliage eutectique d'AlSi à structure cellulaire dont le module d'élasticité est déterminé par du Na.