FR 2628831 A1 19890922 FR 7920178 A 19790807 (d) RÉPUBLIQUE FRAN AISE N de publication 2 628 831 (à n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction) DE LA PROPRIÉTE INDUSTRIELLE )DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLN d'enregistrement national 79 20178 PARIS (i) Int CI'4: F 41 H 5/04. @ DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 (È Date de dépôt 7 août 1979. ( Demandeur(s): INSTITUT FRANCO-ALLEMAND DE RE- CHERCHES DE SAINT-LOUIS. - FR. Priorité ( Inventeur(s) Claude Fauquignon: Claus-Peter Woid- neck. ) Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets " n 38 du 22 septembre 1989. Références à d'autres documents nationaux appa- rent(és Titulaire(s) ( Mandataire(s) Cabinet André Bouju. Blindage pour la protection contre les charges creuses. Le blindage pour la protection contre les charges creuses, comprend une couche extérieure 1, 2 comportant sur sa face exposée aux effets de la charge creuse 8, une plaque 1 en matériau compressible, derrière laquelle est fixée une plaque 2 en acier d'épaisseur au plus égale à celle de la plaque en 8 D matériau compressible. Cette couche extérieure 1, 2 est séparée d'une couche 4 en matériau à base de céramique ou de verre rigidement confiné entre deux plaques métalliques 5, 6, par une couche de dégagement 3 en une matière de densité et rigidité faibles 1 2 3 6 relativement à celles des matériaux constituant les autres couches. Application à la protection contre les projectiles antichars. 1p= N N D Vente des fascicules 'IMPRIMERIE NATIONALE. 27 rue deConvention75732 PARIS CEDEX 15 OL. Vente des fascicules à I'IMPRIMERIE NATIONALE, 27, rue de la Convention -- 75732 PARIS CEDEX 15 La présente invention concerne un blindage pour la protection contre les charges creuses, notamment la protection des véhicules militaires auto-propulsés tels que les chars. On sait que les charges creuses génèrent des jets métalliques fins qui pénètrent à une vitesse très élevée dans les matériaux de blindage en formant des cratères profonds et étroits. A titre indicatif, une bonne charge creuse peut perforer 600 millimètres d'acier, le diamètre moyen de la perforation obtenue étant infé- rieur à 20 millimètres. On peut considérer le jet comme constitué d'une série d'éléments.chaque élément de jet accroît la perfo- ration en consommant son énergie cinétique au fond du cratère déjà formé par les éléments qui le précédaient. Pour être efficace, le jet doit rester parfaitement aligné afin que les derniers éléments de jets puissent atteindre le fond du cratère sans venir perdre leur énergie par frot- tement et rebondissement sur la paroi de ce cratère. On connait déjà l'intérêt pratique des matériaux de très grande dureté, telle que la céramique à base d'alumine, dansla réalisation de blindagesde protection contre les charges creuses. Des considérations élémentaires de la physique de la perforation des matériaux par des projectiles à très grande vitesse que constituent les éléments de tête des jets dont la vitesse de déplacement est comprise entre environ 5 000 et 8 000 mètres par seconde, permettent de déterminer que la dureté du matériau constituant le blindage, est avant tout responsable de la formation de cratères de faible diamètre. Ainsi, des calculs approchés permettent de déterminer par exemple qu'avec une charge creuse donnée, le diamètre du cratère formé dans une céramique est compris sensiblement entre le tiers et la moitié de celui formé dans l'acier. Par ailleurs, il résulte du mode d'action du jet sur les matériaux de grande dureté, telles que les cérami- ques, que leur efficacité en protection contre les charges creusesest d'autant plus grande que des défauts d'aligne- ment sont créés dans le jet formé par la charge creuse. Il en est de même, dans le cas de l'utilisation de plaques de verre au lieu de plaques de céramique.Âxxteis, dans le cas des plaques de verre ce n'est pas seulement la dureté du matériau qui explique l'efficacité de la protection obtenue contre les charges creuses,mais aussi la mise en jeu d!un effet de resserrement du cratère dû à une modification locale de la densité du verre. Pour éviter l'éclatement de la céramique ou du verre, sous l'effet de l'impact du jet, ces matériaux sont utilisés dans les blindages, confinés de façon rigide entre deux plaques métalliques. L'utilisation de telles plaques de céramique ou de verre dans un blindage, en remplacement de l'acier, permet d'obtenir pour une efficacité donnée, une diminution notable de la masse totale du blindage. Comme déjà indiqué précédemment, l'efficacité d'un blindage peut être augmentée en perturbant la pro- gression du jet à l'intérieur du blindage, et notamment, en créant des défauts d'alignement entre les différents éléments du jet. A cet égard, on connaît déjà l'effet perturbateur produit sur un jet par son interaction avec une plaque métallique mince et mobile dans une direction oblique par rapport au jet. La mise en mouvement de cette plaque est obtenue soit par action d'une couche d'explo- sif, disposée sur cette plaque, soit lors de la détente d'un matériau compressible accolé à cette plaque sous l'effet du choc engendré à l'impact du jet. 262883i Ce matériau compressible peut être un métal plus compressible que l'acier, et de préférence une matière organique fortement compressible, telle que du polyéthylène ou du caoutchouc. La mise en oeuvre de l'effet perturbateur précité dans un blindage, permet d'en augmenter notablement 1' efficacité. Le but de la présente invention est de créer un blindage de protection contre les charges creuses, pré- sentant une efficacité encore améliorée par rapport aux blindages utilisant l'effet perturbateur précité, ou comportant, à la place de l'acier, des plaques de céramique ou de verre. Le blindage pour la protection contre les charges creuses visé par l'invention, comprend une couche extérieure comportant sur sa face exposée aux effets de la charge creuse, une plaque en matériau compressible derrière laquelle est fixée une plaque en acier d'épaisseur au plus égale à celle de la plaque en matériau compressible. Suivant l'invention, ce blindage est caractérisé en ce que cette couche extérieure est séparée d'une couche en matériau à base de céramique ou de verre, rigidement confinée entre deux plaques métalliques, par une couche de dégagement en une matière de densité et rigidité faibles relativement à celles des matériaux constituant les autres couches. Le blindage conforme à l'invention combine l'effet perturbateur à l'égard du jet obtenu grâce à la couche extérieue avec l'effet de formation de cratères très étroits créé par la couche constituée par une plaque de céramique ou de verre. On a constaté d-'une manière surprenante que l'effet global, engendré à l'encontre du jet, était notablement supérieur à la somme des effets propres aux deux couches précitées, lorsque ces deux dernières étaient séparées conformément à l'invention par une couche de dégagement en un matériau de densité et rigidité faibles. Cet effet surprenant peut s'expliquer a posteriori de la façon suivante: La couche de dégagement en matériau de densité et de rigidité faibles permet à la plaque d'acier de la couche extérieure de "voler",c'est-à-dire de se déplacer pratiquement librement et à grande vitesse, sous l'effet O10 de la détente du matériau compressible de la couche extérieure. Cette possibilité de déplacement de la plaque d'acier, permet d'obtenir une perturbation ou défaut d'a- lignement du jet sur une distance qui correspond sensible- ment à l'épaisseur de la couche de densité et rigidité faibles. Selon une version préférée de l'invention, la couche de matériau de densité et rigidité faibles est constituée par un-espace rempli d'air. La réalisation d'un tel espace n'entraîne aucune difficulté pratique et permet d'obtenir une grande efficacité, étant donné que l'air permet à la plaque de la couche extérieure de se déplacer librement après détente du matériau compressible de la couche extérieure. Selon une version avantageuse de l'invention, l'épaisseur de l'espace rempli d'air est au moins égale à dix fois celle de la plaque enacier de la couche exté- rieure. L'épaisseur de l'espace rempli d'air est ainsi suffisante pour, qu'au cours de son "vol" vers la couche en céramique ou en verre, la plaque en acier de la couche extérieure intercepte et perturbe une grande partie, sinon la totalité du jet. D'autres particularités et avantages de l'in- vention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: Z628831 - La figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un blindage conforme à l'invention - La figure 2 est une vue analogue à la figure 1 concernant une autre réalisation de blindage. Sur le schéma de la figure 1, le blindage conforme à l'invention, comprend une série de couches parallèles 1, 2, 3, 4, 5, 6 disposées obliquement par rapport à la direction D d'impact du jet de la charge creuse 8. La couche 1, directement exposée aux effets du jet, est réalisée en un matériau beaucoup plus compressible que l'acier, comme par exemple le polyéthylène ou le caoutchouc, qui présentent en outre l'avantage de posséder une faible densité. Derrière la couche 1 est fixée, par exemple par collage, une plaque 2 en acier dur, d'épaisseur relativement faible, comprise de préférence entre 3 et 5 millimètres. L'épaisseur de la plaque 2 en acier est inférieure ou au plus égale à celle de la couche compres- sible 1. La couche 4 constituée par une plaque de céra- mique dure (par exemple à base d'alumine) ou par une plaque de verre, rigidement confinée entre deux plaques , 6 métalliques (par exemple en acier), est séparée de la plaque d'acier 2 par un espace de dégagement 3 rempli d'air. L'épaisseur de l'espace rempli d'air 3 varie en fonction de la protection recherchée. En théorie plus on augmente l'épaisseur de l'espace 3, plus le blindage est efficace. D'excellents résultats sont obtenus, lorsque cette épaisseur est supérieure à dix fois celle de la plaque d'acier 2. L'épaisseur maximale de cet espace 3 est limit4e uniquement par les problèmes pratiques soulevés par l'encombrement du blindage. Les effets techniques du blindage conforme à l'invention sont exposés ci-après. Lors de l'impact du jet de la charge creuse 8 avec la couche compressible 1, cette dernière est per- forée et soumise à une onde de choc supersonique qui déplace la plaque d'acier 2 vers la couche 4, perpendi- culairement à la couche 1, soit dans une direction D oblique par rapport à la direction D du jet. Le déplacement de cette plaque 2 perturbe le jet en créant des défauts dans l'alignement des différents éléments constituant ce jet, et par suite, en réduisant notablement l'efficacité perforatrice de ce jet. La plaque d'acier 2 peut se déplacer pratiquement librement vers les couches 5, 4 grâce à l'espace rempli d'air 3, situé à l'arrière de cette plaque 2. Après avoir franchi l'espace rempli d'air 3, les éléments du jet, fortement perturbés et désalignés les uns par rapport aux autres, ont un pouvoir de perforation très réduit en arrivant sur la plaque de céramique dure 4 confinée entre les deux plaques métalliques 5 et 6. Des expérimentations effectuées sur un blindage conforme à la figure 1, et sous un angle d'incidence du jet égal à 60 ont montré que la masse totale du blindage garantissant la protection était réduite d'au moins 15% par rapport à un blindage analogue dépourvu d'espace rempli d'air 3. Une telle réduction de masse peut être considérée comme très importante dans le cas des blindages. 3P De plus, on a constaté de façon surprenante que dans le cas du blindage conforme à l'invention, la dispersion des résultats était très notablement réduite par rapport à un blindage analogue dépourvu d'espace rempli d'air 3 Ce dernier avantage est particulièrement important car il permet d'utiliser dans les blindages, d'une manière très fiable, des matériaux relativement onéreux tels que la céramique. Dans une réalisation préférée de l'invention, (voir figure 2) la couche compressible 1 est recouverte extérieurement par une couche de préblindage en acier dur 7. Cette couche de pré-blihdage 7 assure la protection des couches 1 et 2, et surtout de la couche 4 de céramique ou de verre, contre les agressions dues à des projectiles classiques susceptibles de pulvériser les matériaux de ces couches. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire, et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications, sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, l'espace rempli d'air 3 peut être remplacé par une couche de dégagement en matériau de densité et rigidité faibles comme par exemple une mousse de polyé- thylène ou de polyuréthane. De tels matériaux, du fait de leur faible rigidité, et de leur forte compressibilité, permettent comme l'air, à la plaque d'acier 2 de se déplacer à vitesse élevée vers les couches 5, 4 lors de l'impact du jet. L'espace rempli d'air 3 constitue néanmoins le mode de réalisation le plus simple et le plus efficace. Par ailleurs, la couche compressible 1 qui recouvre la plaque 2, au lieu d'être réalisée en polyé- thylène ou en caoutchouc, peut également être réalisée en un métal de préférence léger, tel que l'aluminium ou ses alliages dont la compressibilité est supérieure à celle de l'acier. Dans ce cas, l'effet perturbateur est toutefois moins intense, et la densité plus élevée de tels matériaux relativement au polyéthylène et au caoutchouc, affecte sensiblement la masse totale du blindage. REVENDICATIONS 1. Blindage pour la protection contre les charges creuses, comprenant une couche extérieure comportant sur sa face exposée aux effets de la charge creuse une plaque en matériau compressible, derrière laquelle est fixée une plaque en acier d'épaisseur au plus égale à celle de la plaque en matériau compressible, caractérisé en ce que cette couche extérieure est séparée d'une couche en matériau à base de céramique ou de verre rigidement confiné entre deux plaques métalliques, par une couche de dégagement en pne matière de densité et rigidité faibles relativement à celles des matériaux constituant les autres couches. 2. Blindage conforme à la revendication 1, carac- térisé en ce que la couche de matériau de densité et rigidité faibles est constituée par un espace rempli d'air. 3. Blindage conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de l'espace rempli d'air est au moins égale à dix fois celle de la plaque en acier de la couche extérieure. 4. Blindage conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plaque en matériau compressible est en polyéthylène ou en caoutchouc. 5. Blindage conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaque en matière compressible de la couche extérieure est recouverte extérieurement par une plaque de pré-blindage en acier. Go I sC c I%