Brevet FR2906358A1 — publié le 20080328

La présente invention concerne un dispositif de protection d'un blindage, notamment à l'égard d'une charge creuse. On sait qu'une charge creuse a pour effet de projeter à très grande vitesse un jet dense de matière à très haute tempéra- ture, qui provoque dans un blindage un cratère de petit diamètre et de grande profondeur. Compte tenu des performances des charges creuses connues actuellement, il est devenu pratiquement impossible de prévoir des blindages suffisamment épais pour éviter d'être ainsi perforés. On connaît divers dispositifs protecteurs permettant de réduire dans une certaine mesure la profondeur de pénétration pré-citée, notamment grâce à des revêtements à base de matériaux fusibles comme le verre. Dans un tel matériau, le trou formé par le passage d'un élément du jet d'une charge creuse a tendance à se refermer rapidement, du fait de l'apport spontané de matériau à l'état fluide. L'énergie des éléments successifs du jet est ainsi partiellement absorbée, pour reformer le trou initial au même en-droit. La pénétration totale s'en trouve réduite. On connaît aussi un dispositif protecteur comportant des pastilles d'explosif noyées dans le blindage, pour être amorcées par le choc qui accompagne la pénétration du jet. Le cratère en cours de formation sous l'effet du jet de la charge creuse se trouve ainsi étranglé, ou partiellement comblé par le métal soumis à l'effet de détonation des pastilles adjacentes. Par suite des progrès réalisés par les projectiles à charge creuse, l'expérience montre cependant que l'efficacité des dispositifs indiqués ci-dessus est limitée. Les risques de destruction d'un engin blindé sous l'effet d'une charge creuse sont devenus très élevés, même en consacrant une part importante du poids total de l'engin à son blindage et aux dispositifs connus de protection qu'on peut y associer. Le but de l'invention est de remédier aux insuffisances qu'on vient d'indiquer, en permettant de réaliser un dispositif efficace et léger de protection d'un blindage, pour réduire la pénétration d'une charge creuse de manière importante par rapport aux dispositifs de protection connus. 2 2906358 Selon l'invention, le dispositif de protection d'un blindage, notamment à l'égard d'une charge creuse, ce dispositif comportant sur la face à protéger du blindage une couche d'explosif surmontée d'une première couche de métal, est caractérisé en ce 5 qu'il comporte, entre le blindage et la couche d'explosif précitée une couche d'expansion du côté du blindage, et une deuxième couche de métal du côté de l'explosif. L'inertie de la deuxième couche de métal accroit l'effet de projection du métal de la première couche, au moment de la déto- 10 nation locale de la couche d'explosif amorcée par le jet de la charge creuse. La projection de métal ainsi améliorée tend à dévier le jet de la charge creuse, et à en réduire la pénétration. La présence d'une couche d'expansion, sous-jacente à la deuxième couche de métal, favorise le plein effet de résilience de cette 15 deuxième couche, et réduit l'effet indésirable de la charge creuse sur la surface du blindage. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la deuxième couche de métal est au moins deux fois plus épaisse que la première couche ; celle-ci a sensiblement la moitié de l'épais- 20 seur de la couche d'explosif ; la couche d'expansion est au moins cinq fois plus épaisse que la deuxième couche de métal ; celle-ci est au moins quatre fois plus dense que la couche d'expansion ; la première et la deuxième couches ont sensiblement la même densité que le blindage. 25 Comme on l'expose ci-après, ces dispositions permettent de concilier au mieux l'efficacité et la légèreté du dispositif de protection conforme à l'invention. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description d'un mode de réalisation préféré 30 donné ci-après à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : . la figure 1 est un schéma de principe du dispositif de protection conforme à l'invention ; . la figure 2, établie d'après une radiographie de laboratoire 35 montre l'effet de déviation du dispositif de la figure 1 sur le jet d'une charge creuse ; 3 2906358 . la figure 3, analogue à la figure 1, représente schématiquement l'application du dispositif à la protection d'un blindage soumis à l'effet d'une charge creuse ; . la figure 4 est un graphique résultant d'essais de laboratoire, 5 montrant la réduction de pénétration obtenue avec un dispositif de protection analogue à celui de la figure 3 ; . la figure 5, analogue à la figure 3, représente schématiquement une réalisation industrielle du dispositif de protection conforme à l'invention. 10 Dans le mode de réalisation schématique représenté sur la figure 3, le dispositif de protection conforme à l'invention est associé à un blindage 1, pour protéger celui-ci des effets d'une charge creuse 2. Le dispositif 1 comporte sur la face à protéger du blindage une couche d'explosif 3, par exemple à base d'un mélan- 15 ge de 80% de penthrite et de 20% de caoutchouc synthétique, surmontée d'une première couche de métal 4, constituée par exemple d'une t8le d'acier. Conformément à l'invention, le dispositif précité comporte en outre, entre le blindage 1 et la couche d'explosif 3 une couche 20 d'expansion 5 du côté du blindage 1 et une deuxième couche de métal 6 du c8té de la couche d'explosif 3. Comme on l'expose ci-après, les essais effectués en labora- toire pour l'étude et la mise au point du dispositif précité ont montré l'importance des épaisseurs relatives des diverses couches 25 qu'on vient de définir. De préférence, la deuxième couche de métal 6 est au moins deux fois plus épaisse que la première couche de métal 4. Celle-ci a sensiblement la moitié de l'épaisseur de la couche d'explosif 3. La couche d'expansion 5 est au moins cinq fois plus épaisse que la 30 deuxième couche de métal 6. Les essais ont également montré l'importance des densités relatives des matériaux des différentes couches du dispositif de protection, quant à l'efficacité de celui-ci. De préférence, le métal de la deuxième couche 6 est au 35 moins quatre fois plus dense que le matériau de la couche 4 2906358 d'expansion 5. Par ailleurs, la preL ie re el la deuxième couches de métal, 4, 6, ont sensiblement la méme densité que le blindage 5. La couche d'expansion 5, comme on l'expose ci-après, est destinée à assurer le plein effet de l'inertie et de la résilience 5 de la deuxième couche de métal 6. De préférence, le matériau de la couche d'expansion 5 est du polyéthylène dont les essais ont montré la commodité d'emploi, sous forme de plaques ou de dalles, fixées par collage au blindage 1 et à la deuxième couche métallique 6. Les essais ont également montré que le verre était un matériau 10 convenable pour réaliser la couche d'expansion 5 D'après l'interprétation des essais réalisés en laboratoire (figure 2)à l'aide de specimens analogues au schéma de la figure 1 et montés sur un support S, on explique comme suit le fonctionne-ment du dispositif de protection conforme à l'invention : 15 Au moment de la formation du jet de la charge creuse 2 (figure 1), chacune des parties élémentaires successives 2a, 2b, 2c... du dard perforant est projetée à grande vitesse contre le dispositif de protection 4, 3, 6, 5. Au voisinage de leur point d'impact sur la première couche métallique 4, les parties élémen- 20 taires successives 2a, 2b, 2c... subissent l'effet de projection du métal dense de la couche 4 soumise à l'explosion de la couches provoquée par le jet. Compte tenu de l'incidence "A" de l'axe du jet de la charge creuse 2 par rapport à la deuxième couche métallique 6, relativement dense et inerte, une composante transversale 25 T se trouve appliquée à la vitesse initiale "Vin de chacune des parties élémentaires 2a, 2b, 2c... L'inertie et la résilience de la deuxième couche métallique 6, comparable à une enclume subissant un choc, amplifient l'effet précité de réaction transversale. Par ailleurs, vis-à-vis 30 de l'action très vive du dard perforant de la charge creuse 2, l'explosion de la couche 3 et la projection de la couche métallique 4 ont un caractère relativement soutenu et progressif. En conséquence, la composition de vitesse ainsi provoquée se traduit (figure 1) par une déviation croissante Da, Db, De..., de la vites- 35 se résultante Va, Vb, Vc..., des parties élémentaires considérées, 2906358 par rapport à leur vitesse initial '1'i", au moment du premier impact sur la couche métallique 4. La pénétration effective "P" (figure 3) du jet de la charge creuse 2 dans le blindage 1, mesurée dans la direction de la vitesse initiale "Vi", se trouve ainsi 5 fortement réduite. Des prises de vues radiographiques ultra-rapides, comportant des temps de pose de 20 nanosecondes environ, ont servi à étudier en laboratoire le phénomène précité. Ces prises de vues montrent bien la déviation importante "D" de la pointe du dard per- 10 forant. De manière caractéristique, la déviation "D" se manifeste dans la couche d'expansion 5, bien au-delà de la deuxième couche métallique 6, à une profondeur qui représente plusieurs fois l'épaisseur de la couche 6. Il est donc capital de prévoir une couche d'expansion 5 de forte épaisseur. 15 Dans les conditions de l'expérience représentée sur la figure 2, la déviation "D" a sensiblement pour effet de doubler la valeur de l'incidence "A" du dard perforant par rapport à la face arrière de la couche d'expansion 5 où se trouve normalement le blindage à protéger 1. Ceci réduit donc considérablement dans le 20 blindage 1 la pénétration "P" mesurée, comme on l'a dit, dans la direction de la vitesse initiale "Vi" (figure 3). Exemple numérique Dans les conditions qu'on vient d'exposer (figure 2), on a soumis aux effets d'une charge creuse d'essai, , de 30 mm de cali- 25 bre, une série de spécimens identiques du dispositif de protection conforme à l'invention. Ces spécimens comportaient une première couche métallique 4 en acier de 0,7 mm d'épaisseur seulement, puis une couche explosive 3 de 1,5 mm, une deuxième couche métallique 6 en acier de 2 mm, et une couche d'expansion 5 en polyéthylène de 30 25 mm. On a étudié l'efficacité du dispositif précité, pour la protection d'une section de plaque de blindage 1, en acier de 150 mm d'épaisseur, accolée à la face arrière de la couche d'expansion 5. Lorsque cette plaque de blindage 1 est dépourvue de protec- 35 tion, le jet de la charge creuse 2 de 30 mm de calibre, y pénètre 6 2906358 de 150 mm environ, pratiquement pour touincidence "A" comprise entre 0 et 60 . Pour diverses valeurs de l'incidence "A", également comprises entre 00 et 600, on a mesuré (figure 4) la pénétration "P" du 5 ,et de la charge creuse d'essai 2, dans la plaque de blindage 1 précitée, protégée comme il vient d'être dit. Mesurées (figure 3) dans la direction de la vitesse initiale "Vi", les valeurs trouvées de la pénétration "P" se situent entre 130 mm environ, pour une incidence nulle, et 40 mm seulement pour une incidence de 60 . 10 Ainsi, le dispositif de protection conforme à l'invention réduit la pénétration dans le blindage 1 à moins du tiers de la pénétration "P1" constatée sur le même blindage 1 nu, pour une incidence de 60 prise à titre d'exemple. Même dans le cas extrêmement défavorable d'un impact perpendiculaire au plan du blindage, le 15 dispositif de protection en empêche la perforation. Ce résultat est particulièrement remarquable, du fait de la légèreté du dispositif de protection utilisé. Avec ses deux couches métalliques 4, 6, de 0,7 et 2 mm d'acier, plus une couche d'explosif 3 de 1,5 mm, et une couche d'expansion 5 en polyéthylène de 20 25 mm, ce dispositif de protection représente seulement un supplément de poids de 5% environ, par rapport au blindage nu de 150 mm d' acier. D'autres essais ont permis d'étudier l'efficacité du dispositif de protection, vis-à-vis de diverses sortes de charges creuses. 25 On a constaté ainsi que la déviation "D" (figure 2) est plus accentuée, si le dard perforant de la charge creuse 2 est plus effilé. Comme les dards les plus fins ont normalement le pouvoir de pénétration le plus élevé, pour un même calibre de la charge creuse, il en résulte que l'efficacité du dispositif de protection est meil- 30 leure vis-à-vis des charges creuses de performances élevées. Par ailleurs, on a étudié l'efficacité du dispositif de protection à l'égard de charges creuses 2 de différents pouvoirs perforants. Pour ce faire, il est commode d'exprimer l'efficacité précitée en pourcentage de réduction de la pénétration "P" par 35 rapport au cas d'un blindage nu. '7 2906358 Pour deux charges creuses 2, pif pouvoirs perforants correspondant respectivement à des pénétrations "P1" et "P2" sur un blindage nu, on a trouvé que l'efficacité du dispositif de protection (st conservée, pourvu que les épaisseurs des couches homologues 5 4, 3, 6, 5, de l'un et de l'autre de ces dispositifs soient entre elles dans le rapport P1/P2. On a représenté sur la figure 5 un mode de réalisation industrielle du dispositif de protection conforme à l'invention, dans le cas par exemple de la plaque frontale 21 d'un engin blindé. 10 Sur la plaque 21 sont fixéespar collage des dalles modulaires 22 en polyéthylène, par exemple carrées ou hexagonales. Disposées de manière jointive, pour constituer une couche d'expansion continue, analogue à la couche 5 de la figure 3, les dalles 22 portent des goujons vissés 23, par exemple en métal léger, servant à appliquer 15 contre les dalles 22 des éléments modulaires jointifs 25, 26, 27. Egalement carrés ou hexagonaux par exemple, les éléments modulaires 25, 26, 27, constituent ainsi une deuxième couche métallique (25), une couche explosive (26) et une première couche métallique (27) analogues aux couches homologues 6, 3, 4, de la figure 20 3. La fixation des couches constituées par les éléments modulaires précités peut aussi étre assurée ou améliorée par collage. De préférence, le dispositif industriel qu'on vient de décrire est complété par un habillage externe léger, pour améliorer les formes de l'engin blindé, et préserver le dispositif de 25 protection visùàùvis de l'humidité et des intempéries, ou des chocs légers. Dans le mode de réalisation présenté ici à titre d'exemple, l'habillage externe comporte une couche sousùjacente déformable 28, en mousse de matière plastique. Celleùci est par exemple collée à 30 la première couche métallique formée des éléments modulaires 27. L'habillage externe est complété par une couche superficielle 29, en matière plastique stratifiée, formant une coque légère solide et étanche, collée à la mousse sousùjacente. Le mode de réalisation précité facilite notamment la répaù35 ration du dispositif de protection, par remplacement des éléments 8 2906358 modulaires 22, 25, 26, 27, sur l tes partie- à remettre en état. La réparation locale de la couche de remplissage 28 en mousse de matière plastique et de la coque 29 est également facile. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de 5 réalisation qu'on vient de décrire à titre d'exemple, et on peut y introduire de nombreuses variantes sans sortir du domaine de l'invention. q REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection d'un blindage, notamment à 'r:gard d'une charge creuse, ce dispositif comportant sur la face à piotéger du blindage une couche d'explosif surmontée d'une première couche de métal, caractérisé en ce qu'il comporte, entre le blindage et la couche d'explosif précitée une couche d'expansion du coté du blindage, et une deuxième couche de métal du côté de la couche d'explosif. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé 10 en ce que la deuxième couche de métal est au moins deux fois plus épaisse que la première couche de métal. 3. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche d'expansion est au moins cinq fois plus épaisse que la deuxième couche de métal. 15 4. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première couche de métal a sensiblement la moitié de l'épaisseur de la couche d'explosif. 5. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le métal de la deuxième couche est au moins 20 quatre fois plus dense que le matériau de la couche d'expansion. 6. Dispositif conforme à. l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première et la deuxième couches de métal ont sensiblement la morne densité que le blindage. 7. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 6, 25 caractérisé en ce que le matériau de 1a couche d'expansion est du polyéthylène. 8. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau de la couche d'expansion est du verre. }0 9. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le revétement protecteur formé par au moins une partie des couches précitées à partir de l'extérieur est constitué d'éléments modulaires jointifs. 10. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 9, 35 caractérisé en ce que les éléments modulaires précités sont au 2906358 moins en partie assemblés par collage entre eux et au blindage à protéger. 11. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un habillage externe. 12. Dispositif conforme à la revendication 11, caractérisé en ce que l'habillage externe comporte une couche superficielle rigide, et une couche sousùjacente en matériau de remplissage déformable. 13. Dispositif conforme à la revendication 12, caractérisé en ce. que la couche superficielle est constituée de matière plastique stratifiée. 14. Dispositif conforme à l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le matériau déformable est une mousse de matière plastique.