EP0741856B1 - Revetement pare-eclats pour vehicule blinde - Google Patents

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EP0741856B1
EP0741856B1 EP95941143A EP95941143A EP0741856B1 EP 0741856 B1 EP0741856 B1 EP 0741856B1 EP 95941143 A EP95941143 A EP 95941143A EP 95941143 A EP95941143 A EP 95941143A EP 0741856 B1 EP0741856 B1 EP 0741856B1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0442—Layered armour containing metal
    • F41H5/0457—Metal layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0442—Layered armour containing metal
    • F41H5/0457—Metal layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics
    • F41H5/0464—Metal layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics the additional layers being only fibre- or fabric-reinforced layers

Definitions

  • the technical field of the present invention is that of the splinter coatings that we place behind the wall of an armored vehicle to decrease his vulnerability.
  • the splinter coatings are mainly used today in vehicles armored personnel carriers or combat vehicles Infantry. Their function is to decrease the angle of the cone of flakes generated during the perforation of the armored vehicle with anti-tank projectile kinetic energy (arrow projectile) or especially jet of hollow charge. Having regard to the technical field concerned, we understands that there is very little data bibliographies describing these coatings.
  • the object of the present invention is to offer a lightened splinter coating, offering a efficiency equivalent to that of solid coatings, but with a greatly reduced thickness, using materials with a density much lower than that metals.
  • the subject of the invention is therefore a splinter-proof coating for armored vehicles comprising in particular a layer adherent of solid organic material arranged against the inner wall of the vehicle, an adjacent layer of a composite material with organic matrix and mineral reinforcement or organic placed in the immediate vicinity of the layer adherent, characterized in that it is inserted between the adherent layer and the adjacent layer an area of thickness dispersion between about 5 and 30 mm filled with a liquid or gaseous fluid, or a foam polystyrene or polyurethane.
  • the adherent layer of solid organic material is chosen in the group consisting of polyethylene, the polypropylene, a plate of polyethylene filaments or of aramid, a rubber, and having a thickness between 2 and 45 mm.
  • the splinter-proof coating comprises a absorbent layer of particles chosen from the group consisting of a matrix and binder composite material organic and a plastic film of thickness included between about 1 and 5 mm.
  • the layer adjacent has a thickness of between about 2 and 30 mm.
  • An advantage of the present invention lies in absorbing the splinters generated during the perforation of the vehicle wall without production secondary flakes and simultaneously reducing or total suppression of the phenomenon of flaking at the opposite side of the structure to the attack.
  • Another advantage is the reduction in the size of the coating inside the vehicle.
  • Another advantage is the capacity of the coating according to the invention to reduce the neutron flux, and absorb the heat flux transmitted by them projectile fragments brought to high temperature to thereby ensuring a flame retardant effect.
  • FIG 1 there is shown in section the wall 1 of an armored vehicle or structure any splinters when it is damaged by a projectile coming from outside as this is symbolized by the arrow F.
  • a first adherent layer 2 made of a material known chosen from the group constituted by the polyethylene, polypropylene, a plate of filaments of polyethylene or aramid, a rubber. Membership can for example be made by gluing using a glue or bolting.
  • the thickness of this layer 2 is advantageously between 5 and 45 mm.
  • the function of this layer due to the thickness chosen, is to limit and / or stop the large flakes produced behind wall 1 and get a first reduction of the dispersion angle of the this armored wall.
  • this layer 2 ensures a decrease in the neutron flux inside of the vehicle in the event of a nuclear attack.
  • the layer 2 is in the form of a plate of organic polyethylene or aramid filaments, we plays on the large dynamic deformation capacity of this material.
  • This first layer is followed by a layer adjacent 3 which in combination with layer 2 stops the secondary flakes generated by the first layer and further reduces the scattering angle of the shards of the armored wall 1.
  • This layer 3 consists of a composite material with organic matrix and mineral reinforcement with a thickness between 5 and 30 mm. The combination effects of layers 2 and 3 achieves with a markedly reduced thickness equivalent efficiency even higher than each of these layers taken in isolation, but with significantly more space important.
  • This layer 4 is made up of composite materials organic matrix and organic binder and / or film plastic with high mechanical characteristics such as bi-stretched polyethylene.
  • the thickness of this layer 4 is weak compared to that of the other two, for example from 1 to 5 mm.
  • This layer 4 is applied, for example by gluing, on layer 3.
  • This layer 5 can be a gas or a liquid, a foam polystyrene or polyurethane, including thickness between 5 and 30 mm approximately. The presence of this layer 5 is conditioned by the level of threat you want reduce.
  • Figure 3 illustrates a variant of realization of the splinter-proof coating in which the layer 2 is replaced by two sublayers 2a and 2b.
  • the sublayer 2b is of the same nature as layer 2 previous, that is to say that it is constituted by polyethylene, polypropylene, filament board of polyethylene or aramid, a rubber. This material has a good shock impedance. She can present a thickness between 2 and 30 mm.
  • the underlay 2b consists of an organic matrix composite with reinforcements of mineral or organic fibers. The thickness of this layer 2b is of the order of 2 to 20 mm.
  • the layer 5 which constitutes a dispersion zone can be made of polystyrene foam or polyurethane.
  • the other two layers 3 and 4 remain identical to the previous ones.
  • Puncture tests with a shaped charge have shown the excellent behavior of the splinter-proof coating obtained.

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Description

Le domaine technique de la présente invention est celui des revêtements pare-éclats que l'on place derrière la paroi d'un véhicule blindé afin de diminuer sa vulnérabilité.
Les revêtements pare-éclats sont essentiellement utilisés actuellement dans des véhicules blindés de transport de troupes ou de combat d'infanterie. Leur fonction est de diminuer l'angle du cône d'éclats engendrés lors de la perforation du blindage du véhicule par un projectile anti-char à énergie cinétique (projectile flèche) ou surtout à jet de charge creuse. Eu égard au domaine technique concerné, on comprend qù'il existe très peu de données bibliographiques décrivant ces revêtements.
On sait toutefois qu'on peut disposer un panneau composite à matrice organique et fibres organiques (aramide ou polyéthylène) ou minérales (verre) distant de 100 à 360 mm environ de la paroi interne du véhicule. Le principal inconvénient de cette solution réside dans son encombrement relativement important conduisant à une forte réduction du volume interne du véhicule.
On connaít également une autre technologie consistant à placer contre la paroi interne du véhicule une plaque en matériau organique massif (polyéthylène par exemple) de 50 mm d'épaisseur environ, qui absorbe partiellement les éclats produits par la paroi. Par contre, elle engendre par son agression des éclats secondaires indétectables dans le corps humain par des radiographies.
On connaít le brevet US-A-5 200 256 décrivant un assemblage multicouches destiné à arrêter des projectiles d'armes à feu de petit ou moyen calibre, constitué d'une première couche d'acier, suivie d'une couche d'un matériau composite, d'une maille métallique et enfin d'une couche de mousse appliquée sur la structure. Ce revêtement est placé à l'extérieur de la structure et constitue le blindage lui-même et non pas un revêtement pare-éclats.
On connaít également le brevet WO-A-91 00490 qui décrit un assemblage multicouches également destiné à arrêter des projectiles de petit et moyen calbre de manière analogue au brevet précédent.
On connaít encore le brevet EP-A- 0 588 212 concernant un revêtement pare-éclats du type massif, disposé comme dans l'invention contre la paroi interne d'une structure. Le revêtement décrit comprend cependant plusieurs couches réalisées à partir des mêmes constituants, c'est-à-dire une matrice organique dans laquelle on incorpore des particules de tungstène. L'impédance au choc des couches est décroissante, autrement dit la sous-couche placée contre la structure possède une valeur élevée proche de celle de la structure elle-même.
Le but de la présente invention est de proposer un revêtement pare-éclats allégé, offrant une efficacité équivalente à celle des revêtement massifs, mais avec une épaisseur fortement réduite, à l'aide de matériaux présentant une densité très inférieure à celle des métaux.
L'invention a donc pour objet un revêtement pare-éclats pour véhicule blindé comportant notamment une couche adhérente de matériau organique massif disposée contre la paroi interne du véhicule, une couche adjacente d'un matériau composite à matrice organique et renfort minéral ou organique placée à proximité immédiate de la couche adhérente, caractérisé en ce qu'on intercale entre la couche adhérente et la couche adjacente une zone de dispersion d'épaisseur comprise entre environ 5 et 30 mm remplie d'un fluide liquide ou gazeux, ou d'une mousse polystyrène ou polyuréthane.
Selon une caractéristique de l'invention, la couche adhérente de matériau organique massif est choisie dans le groupe constitué par le polyéthylène, le polypropylène, une plaque de filaments de polyéthylène ou d'aramide, un caoutchouc, et présentant une épaisseur comprise entre 2 et 45 mm.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le revêtement pare-éclats comprend une couche absorbante de particules choisie dans le groupe constitué par un matériau composite à matrice et liant organiques et un film plastique d'épaisseur comprise entre environ 1 et 5 mm.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la couche adjacente présente une épaisseur comprise entre environ 2 et 30 mm.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le revêtement pare-éclats comprend :
  • une couche adhérente de polyéthylène de 25 mm d'épaisseur,
  • une zone de dispersion de 10 mm d'épaisseur,
  • une couche adjacente d'un matériau composite à matrice organique renforcée par des fibres de verre, de 30 mm d'épaisseur, et
  • une couche absorbante de polyéthylène bi-étiré de 2 mm d'épaisseur.
Selon un second mode de réalisation de l'invention, le revêtement pare-éclats comprend :
  • une couche adhérente de polyéthylène de 30 mm d'épaisseur,
  • une couche adjacente d'un matériau composite à matrice organique renforcée par des fibres de verre de 35 mm d'épaisseur, et
  • une couche absorbante de polyéthylène bi-étiré de 5 mm d'épaisseur.
Selon une autre variante de réalisation, le revêtement pare-éclats comprend :
  • une couche adhérente constituée d'une première sous-couche de polyéthylène de 15 mm d'épaisseur environ et d'une seconde sous-couche de composite à matrice organique de 10 mm d'épaisseur environ,
  • une zone de dispersion de 10 mm d'épaisseur environ remplie de mousse polyuréthane,
  • une couche adjacente d'un matériau composite à matrice organique renforcée par des fibres de verre de 35 mm d'épaisseur environ, et
  • une couche absorbante de polyéthylène bi-étiré de 5 mm d'épaisseur environ.
Un avantage de la présente invention réside dans l'absorption des éclats engendrés au cours de la perforation de la paroi du véhicule sans production d'éclats secondaires et simultanément la réduction ou la suppression totale du phénomène d'écaillage au niveau de la face opposée de la structure à l'agression.
Un autre avantage réside dans la diminution de l'encombrement du revêtement à l'intérieur du véhicule.
Un autre avantage réside dans la capacité du revêtement selon l'invention à diminuer le flux neutronique, et à absorber le flux thermique transmis par les éclats du projectile portés à haute température pour assurer par là-même un effet ignifuge.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront plus clairement à la lecture du complément de description donné ci-après à titre indicatif en relation avec un dessin annexé sur lequel les figures 1 à 3 sont des vues en coupe du revêtement selon l'invention.
Sur la figure 1, on a représenté en coupe la paroi 1 d'un véhicule blindé ou d'une structure quelconque engendrant des éclats lorsqu'elle est endommagée par un projectile venant de l'extérieur comme cela est symbolisé par la flèche F. On place derrière cette paroi 1, c'est-à-dire du côté intérieur, une première couche 2 adhérente constituée d'un matériau connu choisi dans le groupe constitué par le polyéthylène, le polypropylène, une plaque de filaments de polyéthylène ou d'aramide, un caoutchouc. L'adhésion peut par exemple être réalisée par collage à l'aide d'une colle ou par boulonnage. L'épaisseur de cette couche 2 est avantageusement comprise entre 5 et 45 mm. La fonction de cette couche, en raison de l'épaisseur particulière choisie, est de limiter et/ou d'arrêter les gros éclats produits derrière la paroi 1 et d'obtenir une première réduction de l'angle de dispersion des éclats de cette paroi blindée. Le cas échéant, cette couche 2 assure une diminution du flux neutronique à l'intérieur du véhicule en cas d'agression nucléaire. Lorsque la couche 2 se présente sous la forme d'une plaque de filaments organiques de polyéthylène ou d'aramide, on joue sur la grande capacité de déformation dynamique de ce matériau.
Cette première couche est suivie d'une couche adjacente 3 qui en combinaison avec la couche 2 arrête les éclats secondaires engendrés par la première couche et réduit encore l'angle de dispersion des éclats de la paroi blindée 1. Cette couche 3 est constituée d'un matériau composite à matrice organique et renfort minéral d'une épaisseur comprise entre 5 et 30 mm. La combinaison des effets des couches 2 et 3 permet d'atteindre avec une épaisseur nettement diminuée une efficacité équivalente voire supérieure à chacune de ces couches prises isolément, mais avec un encombrement nettement plus important.
L'efficacité de ces deux couches 2 et 3 est complétée par une troisième couche 4, dite couche absorbante, pour limiter la projection de microparticules de verre nocives pour l'organisme humain à l'intérieur du véhicule ou de la structure lors de la perforation. Cette couche 4 est constituée par les matériaux composites à matrice organique et liant organique et/ou un film plastique à hautes caractéristiques mécaniques tel le polyéthylène bi-étiré. L'épaisseur de cette couche 4 est faible par rapport à celle des deux autres, par exemple de 1 à 5 mm. Cette couche 4 est appliquée, par exemple par collage, sur la couche 3.
On peut améliorer encore la performance du revêtement pare-éclats selon l'invention, en espaçant suivant la figure 2, les couches 2 et 3 de façon à créer une couche ou zone de dispersion 5 des éclats. Cette couche 5 peut être un gaz ou un liquide, une mousse de polystyrène ou de polyuréthane, d'épaisseur comprise entre 5 et 30 mm environ. La présence de cette couche 5 est conditionnée par le niveau de menace que l'on désire réduire.
A titre d'illustration, on a réalisé les deux configurations suivantes :
Revêtement a Revêtement b
couche 2 25 mm 30
couche 5 10 mm 0
couche 3 30 mm 35
couche 4 2 mm 5
Des essais contre les perforations avec une charge creuse de gros calibre ont permis de constater que le revêtement a d'épaisseur 67 mm et le revêtement b d'épaisseur 70 mm avaient une efficacité équivalente à celle des revêtements connus d'encombrement beaucoup plus important et conforme aux performances recherchées.
La figure 3 illustre une variante de réalisation du revêtement pare-éclats dans laquelle la couche 2 est remplacée par deux sous-couches 2a et 2b. La sous-couche 2b est de même nature que la couche 2 antérieure, c'est-à-dire qu'elle est constituée par du polyéthylène, du polypropylène, une plaque de filaments de polyéthylène ou d'aramide, un caoutchouc. Ce matériau présente une bonne impédance au choc. Elle peut présenter une épaisseur comprise entre 2 et 30 mm. La sous-couche 2b est constituée par un composite à matrice organique avec des renforts de fibres minérales ou organiques. L'épaisseur de cette couche 2b est de l'ordre de 2 à 20 mm. La couche 5 qui constitue une zone de dispersion peut être constituée par une mousse polystyrène ou polyuréthane. Les deux autres couches 3 et 4 restent identiques aux précédentes.
A titre d'illustration, on a réalisé un revêtement pare-éclats comprenant :
  • couche 2a : 15 mm de caoutchouc,
  • couche 2b : 10 mm de composite,
  • couche 5 : 10 mm de mousse de polyuréthane,
  • couche 3 : 30 mm de composite,
  • couche 4 : 2 mm de polyéthylène bi-étiré.
Les essais contre les perforations avec une charge creuse ont montré l'excellent comportement du revêtement pare-éclats obtenu.
De façon générale, on note l'effet ignifuge du revêtement selon l'invention qui ne prend pas feu sous l'effet des éclats du projectile portés à haute température. Cet effet technique est dû à l'absence d'oxygène au sein du revêtement, au choix particulier de la nature des couches et à la bonne adhérence entre ces couches.

Claims (8)

  1. Revêtement pare-éclats pour véhicule blindé comportant notamment une couche adhérente (2) de matériau organique massif disposée contre la paroi interne (1) du véhicule, une couche adjacente (3) d'un matériau composite à matrice organique et renfort minéral ou organique placée à proximité immédiate de la couche adhérente (2), caractérisé en ce qu'on intercale entre la couche adhérente (2) et la couche adjacente (3) une zone de dispersion (5) d'épaisseur comprise entre environ 5 et 30 mm remplie d'un fluide liquide ou gazeux, ou d'une mousse polystyrène ou polyuréthane.
  2. Revêtement pare-éclats selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche adhérente (2) de matériau organique massif est choisie dans le groupe constitué par le polyéthylène, le polypropylène, une plaque de filaments de polyéthylène ou d'aramide ou un caoutchouc et présente une épaisseur comprise entre 5 et 45 mm.
  3. Revêtement pare-éclats selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche adhérente (2) a une épaisseur comprise entre 2 et 45 mm.
  4. Revêtement pare-éclats selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une couche absorbante (4) de particules choisie dans le groupe constitué par un matériau composite à matrice et liant organiques et par un film plastique d'épaisseur comprise entre environ 1 et 5 mm.
  5. Revêtement pare-éclats selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche adjacente (3) présente une épaisseur comprise entre environ 2 et 30 mm.
  6. Revêtement pare-éclats selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend :
    une couche adhérente (2) de polyéthylène de 30 mm d'épaisseur,
    une couche adjacente (3) d'un matériau composite à matrice organique renforcée par des fibres de verre de 35 mm d'épaisseur, et
    une couche absorbante (4) de polyéthylène bi-étiré de 5 mm d'épaisseur.
  7. Revêtement pare-éclats selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend :
    une couche adhérente (2) de polyéthylène de 25 mm d'épaisseur,
    une zone de dispersion (5) de 10 mm d'épaisseur,
    une couche adjacente (3) d'un matériau composite à matrice organique renforcée par des fibres de verre, de 30 mm d'épaisseur, et
    une couche absorbante (4) de polyéthylène bi-étiré de 2 mm d'épaisseur.
  8. Revêtement pare-éclats selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend :
    une couche adhérente (2) constituée d'une première sous couche (2a) de polyéthylène de 15 mm d'épaisseur environ et d'une seconde sous couche de composite à matrice organique de 10 mm d'épaisseur environ,
    une zone de dispersion (5) de 10 mm d'épaisseur environ remplie de mousse polyuréthane,
    une couche adjacente (3) d'un matériau composite à matrice organique renforcée par des fibres de verre de 35 mm d'épaisseur, et
    une couche absorbante (4) de polyéthylène bi-étiré de 5 mm d'épaisseur.
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