Brevet FR2846738A1 — publié le 20040507

STRUCTURE SANDWICH. La présente invention concerne un élément de structure sandwich permettant de 5 protéger un équipement contre des agressions extérieures et en particulier les impacts de projectiles. Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, aux installations et équipements fixes ou mobiles, tels que les véhicules qu'ils soient terrestres, 10 maritimes ou aériens, les conteneurs, les emballages, etc. On a déjà proposé une structure sandwich pour véhicules moyennement protégés. Ce type de véhicule comprend généralement une cellule de survie constituée d'un assemblage de tôles en acier soudées, recouvertes du côté 15 intérieur de la cellule par des plaques intérieures dans un matériau tel que l'aluminium. Il s'avère que cette solution présente de nombreux inconvénients. Tout d'abord, la pose de plaques à l'intérieur de la cellule s'avère peu aisée, notamment en 20 raison de la présence d'équipements qu'il faut dans certains cas contourner. Il en résulte des discontinuités dans la protection de la cellule. En outre, une plaque d'aluminium a tendance à se fragmenter lorsqu'elle subit une onde de choc, ce qui dans certains cas entraîne la projection d'éclats. Pour 25 éviter que de tels éclats, arrachés aux plaques intérieures, soient projetés sur les occupants de la cellule, on recouvre les plaques intérieures d'une couche de protection qui est généralement constituée de plaques en matériau composite. Ces plaques de protection sont fabriquées et adaptées à la forme de la cellule à 30 protéger à l'aide d'une presse. Les fabricants de telles plaques sont donc en nombre très limité, ce qui peut poser des problèmes d'approvisionnement. Par ailleurs, lorsqu'il s'agit de réparer un véhicule blindé ayant subi des impacts qui ont endommagé les plaques intérieures, il est nécessaire de retirer la couche 35 de protection et dans certains cas, de démonter les équipements intérieurs pour pouvoir enlever les plaques intérieures endommagées en vue de les remplacer. Il en résulte des durées de réparation importantes qui réduisent d'autant la disponibilité opérationnelle du véhicule. -2 La présente invention a pour but de supprimer cet inconvénient. Cet objectif est atteint par la prévision d'une structure sandwich pour la protection d'une installation ou d'un équipement fixe ou mobile. Selon l'invention, cette structure comprend une couche extérieure en un matériau très ductile, destinée à recevoir en premier des impacts de projectiles, et une couche intérieure en un matériau à très haute dureté pour arrêter les projectiles ayant traversé la première couche. Selon un mode de réalisation de l'invention, la couche extérieure est fixée contre la couche intérieure. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la couche extérieure est fixée à distance de la couche intérieure. Avantageusement, la couche extérieure est fixée à la première couche par l'intermédiaire de supports élastiques. De préférence, cette structure sandwich comprend des éléments conducteurs 20 disposés entre les deux couches pour assurer la continuité électrique entre celles-ci. Selon une particularité de l'invention, l'espacement des deux couches est de l'ordre de une à quelques dizaines de millimètres. 25 De préférence, la couche intérieure est en acier et la couche extérieure est en aluminium. Un mode de réalisation préféré de l'invention sera décrit ci-après, à titre 30 d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente schématiquement une coupe de la structure sandwich conforme à la présente invention; Les figures 2 et 3 montrent en coupe deux autres variantes selon 35 l'invention de la structure sandwich montrée sur la figure 1. La protection contre les impacts de projectiles des véhicules faiblement 3 protégés est en principe placée à l'intérieur de la carrosserie du véhicule. Contrairement à ce principe, les éléments de protection sont placés selon l'invention, à l'extérieur de la carrosserie du véhicule. Ainsi, tel que représenté sur la figure 1, la carrosserie du véhicule, généralement réalisée par un assemblage de tôles i en acier, c'est-à-dire un matériau à très haute dureté, est recouverte à l'extérieur par des plaques de protection 2 dans un matériau très ductile, tel que l'aluminium. La flèche 6 représente la direction de déplacement d'un éventuel projectile. 1 0 Les plaques de protection 2 sont fixées à la carrosserie soit par collage, soit par une fixation mécanique par exemple au moyen de rivets ou de vis 5 et d'écrous 3. Comme la carrosserie i et les plaques de protection 2 sont dans des matériaux 1 5 différents, l'ensemble subit une dilatation différentielle lors de changements de température. La colle utilisée pour l'assemblage est donc de préférence élastique. Si les plaques de protection sont fixées à la carrosserie par une fixation mécanique, on réalise des perçages oblongs 4 de préférence dans les plaques de protection 2 pour le passage des vis ou des rivets. 20 La structure sandwich décrite permet d'une manière très surprenante d'obtenir une protection notablement meilleure que lorsque les plaques de protection 2 sont disposées à l'intérieur de la carrosserie, et en particulier un rapport protection sur masse notablement plus élevé. En fait, la première barrière 25 ductile (plaque de protection 2 en aluminium) permet d'absorber une partie de l'énergie cinétique du projectile, tandis que la seconde barrière (les plaques de tôle 1 en acier de la carrosserie) à très haute dureté arrête le projectile qui a perdu une partie de son énergie. Comme il n'y a pas d'équipements encombrants à l'extérieur du véhicule, les plaques de protection 2 peuvent recouvrir l'ensemble de la carrosserie du véhicule, ce qui permet d'obtenir une grande homogénéité de la protection. En outre, la structure sandwich selon l'invention présente un cot de mise en 35 oeuvre notablement réduit par rapport aux solutions de l'art antérieur, car il n'est plus nécessaire de prévoir des plaques de protection contre les éclats, la carrosserie jouant ce rôle. En outre, la pose des plaques de protection 2 se trouve grandement simplifiée, car ces plaques peuvent être posées sans avoir à - 4 démonter d'éventuels équipements. Il en résulte qu'un véhicule blindé ayant subi des impacts, peut être réparé beaucoup plus rapidement par un simple échange des plaques de protection endommagées, qui sont montées à l'extérieur du véhicule, d'o une plus grande disponibilité opérationnelle des véhicules ainsi protégés. L'invention permet également de simplifier d'une manière importante l'approvisionnement en éléments de protection car les plaques de protection en aluminium peuvent être obtenues auprès d'un nombre important de fabricants, 10 ce qui n'est pas le cas des plaques de protection de l'art antérieur qui, du fait de leur forme spécifique adaptée à un type de véhicule, ne peuvent être produites que par un très petit nombre de fabricants. Les essais réalisés montrent que la structure sandwich décrite en référence à la 15 figure l est très efficace contre des projectiles tels que des éclats de mine ayant une vitesse très élevée (de l'ordre de 1250 mi/s). Par contre, cette structure offre de moins bons résultats contre des munitions perforantes ayant une vitesse supérieure à 650 m/s Pour résoudre ce problème, l'invention propose d'écarter les deux couches 1, 2 de la structure sandwich, comme représenté sur les figures 2 et 3, en fixant de manière mécanique les plaques de protection 2 à distance de la carrosserie 1. La distance entre les deux couches est déterminée en fonction de la nature des projectiles à arrêter. Cet écartement est obtenu à l'aide d'entretoises 7 qui sont par exemple soudées à la carrosserie 1. Pour la fixation des plaques de protection 2, ces entretoises sont par exemple percées par un taraudage pour recevoir des vis 5 de fixation des plaques de protection. De préférence, la carrosserie comprend des cornières 8 qui sont soudées par exemple par leur tranche, de préférence sur les bords des plaques de tôle l constituant la carrosserie. Ces cornières 8 comprennent chacune un perçage taraudé prévu pour recevoir une vis 9 de fixation d'une plaque de protection 2. 35 Ces cornières permettent d'assurer la continuité électrique entre les plaques 1 de la carrosserie et les plaques de protection 2, à des fins d'antiparasitage. Elles sont de préférence flexibles pour autoriser des dilatations différentielles. -5 La liaison entre les deux couches 1, 2 de la structure est également de préférence élastique pour autoriser des dilatations différentielles. A cet effet, une couche élastique 10 est interposée entre l'entretoise 7' et la plaque de protection 2 (figure 3). Cette couche élastique permet également d'assurer une isolation du couple galvanique et autorise une tolérance de montage plus large. Les plaques de tôle 1 en acier constituant la carrosserie présentent une épaisseur 10 de l'ordre de quelques millimètres. Les plaques de protection 2 en aluminium présentent une épaisseur de l'ordre de 10 mm ou davantage, selon le type de projectile à arrêter, et l'espacement de ces deux couches est de l'ordre d'une à plusieurs dizaines de millimètres, également selon le type de projectile à arrêter. -6 REVENDICATIONS 1. Structure sandwich, caractérisée en ce qu'elle comprend une couche extérieure (2) en un matériau 5 très ductile, destinée à recevoir en premier des impacts de projectiles, et une couche intérieure (1) en un matériau à très haute dureté pour arrêter les projectiles ayant traversé la première couche. 2. Structure sandwich selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche extérieure (2) est fixée contre la couche intérieure (1). 3. Structure sandwich selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche extérieure (2) est fixée à distance de la couche 15 intérieure (1). 4. Structure sandwich selon la revendication 3, caractérisée en ce que la couche extérieure (2) est fixée à la première couche (1) par l'intermédiaire de supports élastiques (10). 20 5. Structure sandwich selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce qu'elle comprend des éléments conducteurs (8) disposés entre les deux couches (1, 2) pour assurer la continuité électrique entre celles-ci. 6. Structure sandwich selon l'une des revendications l à 5, caractérisée en ce que l'espacement des deux couches (1, 2) est de l'ordre de une à quelques dizaines de millimètres. 7. Structure sandwich selon l'une des revendications l à 6, caractérisée en ce que la couche intérieure (1) est en acier et la couche extérieure (2) est en aluminium.