Brevet FR2933181A1 — publié le 20100101

La présente invention concerne d'une façon générale les vêtements ou équipements de protection des personnes contre le tir à balles, et en particulier la conception de gilets pare-balles ou autres écrans balistiques devant avoir des caractéristiques de protection bien déterminées. Elle vise aussi la protection vis-à-vis d'armes perforantes (poinçons, couteaux, pics à glace, etc .) . A l'heure actuelle, pour mesurer l'efficacité d'un tel équipement de protection contre les balles, ou contre les coups avec des objets perforants tels que couteaux, pics à glace, etc., on utilise (en particulier selon la norme NIJ) un bloc de Plastiline�, qui est une pâte de dureté normalisée, et plus particulièrement un bloc de Plastiline� d'un poids de 80 kg maintenu à une température de 20° Celsius ou équivalent Fahrenheit. L'équipement à tester (éprouvette) est fixé sur ce bloc à l'aide de sangles, et un tir est réalisé dans l'éprouvette à une distance déterminée (en général 5 mètres pour les armes de poing et 10 mètres pour les armes dites d'épaule), ce tir étant effectué à l'aide d'un banc de tir tirant des balles de poids normalisé à une vitesse également normalisée. Pour satisfaire aux exigences d'homologation, l'équipement testé doit remplir deux conditions : - tout d'abord arrêter le projectile tiré par le banc de tir, et - ensuite être tel que la profondeur maximum de l'empreinte du choc dans le bloc de Plastiline� situé immédiatement dernière l'équipement n'excède pas typiquement 44 mm, cette profondeur étant mesurée à l'aide d'un pied à coulisse. 2 On notera que ce paramètre de profondeur peut varier selon les desiderata du donneur d'ordre. Cette méthodologie présente plusieurs limitations et inconvénients. En premier lieu, les résultats qu'elle permet d'obtenir ne sont pas significatifs du point de vue de l'immunité physique du porteur. En outre, la reproductibilité des essais est loin d'être garantie, notamment du fait que les propriétés du bloc de Plastiline� sont susceptibles de changer de façon significative d'un tir à l'autre (en particulier du fait que l'impact d'une balle élève la température, ce qui ramollit la Plastiline�, en la rendant ainsi plus sujette à se creuser lors de l'impact suivant). Il peut aussi arriver que les conditions environnementales du laboratoire d'essais (température, etc.) peuvent évoluer au cours d'une séquence de tirs, modifiant ici encore les propriétés de la Plastiline�. Un autre inconvénient de cette méthode d'essai connue réside en ce qu'elle est incapable de restituer un quelconque résultat en termes d'énergie des chocs et des vibrations en arrière de l'équipement, et donc aucun résultat en matière de risque traumatologique pour le sujet qui portera l'équipement. On connaît par ailleurs, par la demande de brevet WO 2007/138080 au nom de la Demanderesse, un équipement et un procédé pour tester et concevoir des équipements de protection contre les coups. Selon cette demande de brevet, on applique des coups d'une énergie bien déterminée sur un mannequin équipé d'un équipement de protection à tester et instrument pour déterminer l'énergie d'impact en matière de protection. 3 Cette technique connue est toutefois impossible à transposer à des essais balistiques. En effet, les munitions impactant l'équipement de protection à tester à très grande vitesse sont susceptibles de traverser celui- ci et de détériorer irrémédiablement le mannequin instrumenté, étant précisé ici que le coût d'un tel mannequin est extrêmement élevé. Ce risque est d'autant plus grand que l'on tente aujourd'hui de développer par essais successifs des équipements de protection de plus en plus légers, signifiant par là que certains équipements testés sont susceptibles de se trouver impropres à arrêter à coup sûr le projectile. Enfin pour ce qui concerne les armes blanches perforantes, l'approche décrite dans le document WO 2007/138080 précité est pleinement applicable. Elle peut toutefois ne pas parvenir à empêcher des détériorations du mannequin instrumenté sous l'effet des perforations effectives au cours des tests. La présente invention vise donc à pallier ces 20 limitations de l'état de la technique. Elle propose à cet effet selon un premier aspect un procédé d'essai d'un équipement de protection vis-à-vis d'éléments perforants tels que des balles ou des armes blanches perforantes pour l'être humain, comprenant les 25 étapes suivantes : (a) prévoir un mannequin dont au moins une région est équipée de capteurs, (b) placer devant ladite région une protection de mannequin, 30 (c) appliquer des éléments perforants selon une énergie et une cinématique déterminées sur ladite région du mannequin équipée de ladite protection de mannequin et 4 dépourvue de l'équipement de protection, et obtenir à partir des capteurs une première série de mesures de paramètres mécaniques résultant de l'action des éléments perforants, (d) appliquer des éléments perforants selon une énergie et une cinématique déterminées sur ladite région du mannequin équipée de la protection de mannequin et sur laquelle est agencé l'équipement de protection, et obtenir à partir des capteurs une deuxième série de mesures desdits paramètres mécaniques résultant de l'action des éléments perforants, et (e) par traitement des première et deuxième séries de mesures, déterminer un degré de protection assuré par l'équipement de protection. Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé sont les suivants : - la protection de mannequin comprend un nombre défini de feuilles de fibres balistiques. - la protection de mannequin comprend un blindage 20 déformant épais en matière synthétique. - l'étape (c) est mise en oeuvre dans une phase initiale d'étalonnage du mannequin protégé, commune à l'essai de plusieurs équipements de protection. Selon un deuxième aspect, on propose selon 25 l'invention un mannequin instrumenté pour l'essai d'un équipement de protection vis-à-vis d'éléments perforants tels que des balles ou des armes blanches perforantes, le mannequin comprenant dans au moins une région destinée à être exposée à des éléments perforants selon une énergie 30 et une cinématique déterminées une série de capteurs, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de protection de mannequin placé devant ladite région et conçu pour protéger le mannequin et les capteurs contre une détérioration ou une destruction par l'action desdits éléments perforants. On propose en outre selon l'invention un 5 dispositif de protection pour un mannequin instrumenté destiné à l'essai d'équipements de protection vis-à-vis d'éléments perforants tels que des balles ou des armes blanches perforantes pour l'être humain, caractérisé en ce qu'il comprend une structure mécanique atténuant suffisamment l'énergie des éléments perforants pour éviter la détérioration ou la destruction du mannequin instrumenté sous l'action desdits éléments perforants prévue pour un tel essai. Enfin on propose un ensemble pour l'essai d'un équipement de protection balistique, caractérisé en ce qu'il comprend un mannequin instrumenté comprenant dans au moins une région destinée à être exposée à des éléments perforants tels que des balles ou des armes blanches perforantes selon une énergie et une cinématique déterminées une série de capteurs, et au moins deux dispositifs de protection de mannequin aptes chacun à être placés devant ladite région et conçus respectivement pour protéger le mannequin et les capteurs contre une détérioration ou une destruction sous l'action d'éléments perforants avec des cinématiques et/ou des énergies différentes. L'application d'éléments perforants peut être notamment un tir de balles ou le déplacement, avec une vitesse et une force déterminée, d'armes blanches perforantes (poinçon, couteau, pic à glace, etc.) L'invention peut également être appliquée à des tirs de balles non létales telles que des balles en 6 caoutchouc. Dans ce cas, selon l'énergie du tir reçu, la protection du mannequin peut être prévue, ou omise. Il peut en être de même pour le test d'armes blanches perforantes à basse énergie. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple et faire en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure unique est une vue en perspective éclatée d'un équipement d'essai utilisable selon la présente invention. En référence à la figure, on a représenté un mannequin M équipé de façon connue en soi d'une certain nombre de capteurs C disposés dans une région d'essai, correspondant notamment au thorax et à l'abdomen du corps humain. Ces capteurs sont par exemple capables de mesurer les paramètres suivants . - force de pression perpendiculaire à la surface du 20 mannequin, - force de pression parallèle à la surface du mannequin, - rotation locale de la surface du mannequin autour d'un axe normal à cette surface, 25 - moment de flexion, accélération-décélération de la region du mannequin dans laquelle est situé le capteur, en particulier lors d'un impact. Les mesures fournies par de tels capteurs et 30 convenablement traitées permettent de donner une indication d'ordre traumatologique quant à l'effet des impacts sur le corps humain. 7 De manière à éviter le risque mentionné en introduction, de détérioration ou de destruction d'un tel mannequin instrumenté dans le cas où l'éprouvette à tester assurerait une protection insuffisante, et en particulier se trouverait perforée par le projectile tiré, on équipe le mannequin instrumenté M d'une protection de mannequin P que l'on applique en permanence devant la région d'essai équipée des capteurs C. Cette protection de mannequin est par exemple constituée d'une superposition d'un nombre déterminé de feuilles souples de fibre balistique (typiquement des feuilles de Kevlar�) d'épaisseur également déterminée, les feuilles étant empilées et retenues dans une poche de maintien appropriée, ou encore d'un blindage rigide d'épaisseur déterminée, par exemple un blindage déformant épais en polyéthylène. En toute hypothèse, cette protection de mannequin est conçue par calcul et ou expérimentation pour que, avec les énergies de projectiles envisagées, elle assure une protection suffisante du mannequin instrumenté contre toute détérioration ou destruction, en atténuant suffisamment ces énergies. Cette protection de mannequin reste à demeure sur la région d'essai du mannequin pour les essais balistiques, mais peut avantageusement être retirée lorsque par exemple on souhaite utiliser le mannequin pour l'essai de protections contre les coups notamment selon la demande de brevet WO 2007/138080. L'essai d'un équipement de protection E tel qu'un 30 gilet pare-balles dans le présent exemple s'effectue selon l'invention : 8 - en appliquant des tirs prédéfinis de projectiles sur le mannequin M équipé de ladite protection de mannequin P et dépourvu de l'équipement de protection, pour obtenir à partir des capteurs C une première série de mesures de paramètres mécaniques (forces, déplacements, moments, accélérations, etc.) résultant de l'impact des projectiles, - en appliquant les mêmes tirs prédéfinis sur le mannequin M équipé de la protection de mannequin P et sur lequel cette fois-ci est agencé l'équipement à tester E, pour obtenir à partir des capteurs une deuxième série de mesures desdits paramètres mécaniques résultant de l'impact des projectiles. On notera ici que la première série de mesures peut être recueillie soit immédiatement avant l'essai de l'équipement, soit lors d'une phase initiale d'étalonnage du mannequin équipée de la protection P, auquel cas las premières mesures sont des mesures d'étalonnage mémorisées pour utilisation ultérieure pour différents essais d'équipements. La deuxième série de mesures fait ensuite l'objet d'un traitement par rapport à la première série de mesures, à l'aide d'un calculateur approprié, pour en dériver l'effet de protection effectivement assuré par l'équipement E en cours d'essai. Il peut s'agir de simples calculs soustractifs, mais également de tout autre calcul approprié mettant en oeuvre la première série de mesures et la deuxième série de mesures sur la base d'un modèle mathématique capable de compenser l'effet de la protection de mannequin à la manière d'une tare. 9 Grâce à la présente invention, on peut utiliser un mannequin conventionnel et ses capteurs dans la continuité et sans risquer les voir détériorés ou détruits par un tir perforant, tout en exploitant une procédure d'essai beaucoup plus rigoureuse que celle mise en oeuvre par exemple selon la norme NIJ et en permettant pour la première fois de traduire les résultats enregistrés lors d'un tir en données traumatologiques pour le sujet utilisant l'équipement de protection. Les équipements de protection balistiques qui peuvent être testés selon la présente invention, notamment à des fins d'homologation, sont très divers. Il peut s'agir notamment de vêtements (gilets pare-balles, etc.), d'accessoires amovibles (écrans pare-balles, etc.) de mallettes pare-balles, etc. La présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite et représentée, mais l'homme du métier saura y apporter de nombreuses variantes et modifications. Notamment, on entend dans la présente spécification par � mannequin � tout bloc de matière d'une forme quelconque, mais d'une corpulence et d'une densité du même ordre de grandeur de celles de l'être humain. Ainsi il pourra s'agir par exemple d'un bloc de matière d'une taille et d'un poids semblable à ceux du tronc ou du thorax d'un être humain. En outre, on pourra équiper le mannequin de protections de mannequins différentes selon le type d'arme utilisé pour le test. Par exemple, pour le test d'un équipement de protection soumis à des tirs d'arme de poing (par exemple jusqu'à 44 magnum ou 50 magnum), on peut utiliser une 10 protection de mannequin souple constitué d'un empilement de feuilles de Kevlar�, tandis que pour le test d'un équipement soumis à des tirs d'arme de guerre, on peut utiliser une protection de mannequin rigide en polyéthylène d'épaisseur appropriée pour éviter tout risque de perforation. Bien entendu, de nombreuses variantes peuvent être apportées à la description ci-dessus. En particulier, l'homme du métier saura effectuer les adaptations nécessaires pour l'application de l'invention au cas des armes blanches perforantes, en s'appuyant le cas échéant sur la description du document WO 2007/138080 pour assujettir le mannequin à des coups de telles armes selon des cinématiques (vitesse/force) déterminées. Enfin, pour des tests balistiques avec des balles non létales telles que des balles en caoutchouc, l'homme du métier saura adapter le mannequin pour y placer ou non des protections en fonction notamment du risque de détérioration dudit mannequin par les impacts de telles balles à travers l'équipement à tester. REVENDICATIONS1. Procédé d'essai d'un équipement de protection (E) vis-à-vis d'éléments perforants tels que des balles ou des armes blanches perforantes pour l'être humain, comprenant les étapes suivantes : (a) prévoir un mannequin (M) dont au moins une région est équipée de capteurs (C), (b) placer devant ladite région une protection de 10 mannequin (P), (c) appliquer des éléments perforants selon une énergie et une cinématique déterminées sur ladite région du mannequin équipée de ladite protection de mannequin et dépourvue de l'équipement de protection, et obtenir à 15 partir des capteurs une première série de mesures de paramètres mécaniques résultant de l'action des éléments perforants, (d) appliquer des éléments perforants selon une énergie et une cinématique déterminées sur ladite région 20 du mannequin équipée de la protection de mannequin et sur laquelle est agencé l'équipement de protection, et obtenir à partir des capteurs une deuxième série de mesures desdits paramètres mécaniques résultant de l'action des éléments perforants, et 25 (e) par traitement des première et deuxième séries de mesures, déterminer un degré de protection assuré par l'équipement de protection. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la 30 protection de mannequin (P) comprend un nombre défini de feuilles de fibres balistiques. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la protection de mannequin (P) comprend un blindage déformant épais en matière synthétique. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'étape (c) est mise en œuvre dans une phase initiale d'étalonnage du mannequin protégé, commune à l'essai de plusieurs équipements de protection. 5. Mannequin instrumenté pour l'essai d'un équipement de protection (E) vis-à-vis d'éléments perforants tels que des balles ou des armes blanches perforantes, le mannequin (M) comprenant dans au moins une région destinée à être exposée à des éléments perforants selon une énergie et une cinématique déterminées une série de capteurs (C), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de protection de mannequin (P) placé devant ladite région et conçu pour protéger le mannequin et les capteurs contre une détérioration ou une destruction par l'action desdits éléments perforants. 6. Mannequin selon la revendication 5, dans laquelle ladite protection de mannequin (P) comprend un nombre défini de feuilles de fibres balistiques. 7. Mannequin selon la revendication 5, dans laquelle ladite protection de mannequin (P) comprend un blindage déformant épais en matière synthétique. 30 8. Dispositif de protection pour un mannequin instrumenté destiné à l'essai d'équipements de protection vis-à-vis d'éléments perforants tels que des balles ou25 des armes blanches perforantes pour l'être humain, caractérisé en ce qu'il comprend une structure mécanique apte à atténuer l'énergie des éléments perforants pour amener cette énergie à un niveau compatible avec l'intégrité mécanique du mannequin instrumenté, de telle sorte que la détérioration ou la destruction du mannequin instrumenté sous l'action desdits éléments perforants prévue pour un tel essai est évitée. 9. Dispositif de protection selon la revendication 8, lequel comprend un nombre défini de feuilles de fibres balistiques. 10. Dispositif de protection selon la revendication 8, 15 lequel comprend un blindage déformant épais en matière synthétique. 11. Ensemble pour l'essai d'un équipement de protection balistique (E), caractérisé en ce qu'il comprend un 20 mannequin instrumenté (M) comprenant dans au moins une région destinée à être exposée à des éléments perforants tels que des balles ou des armes blanches perforantes selon une énergie et une cinématique déterminées une série de capteurs (C), et au moins deux dispositifs de 25 protection de mannequin (P) aptes chacun à être placés devant ladite région et conçus respectivement pour protéger le mannequin et les capteurs contre une détérioration ou une destruction sous l'action d'éléments perforants avec des cinématiques et/ou des énergies 30 différentes.