FR2798189A1

FR2798189A1 - Systeme de blindage multicouches

Info

Publication number: FR2798189A1
Application number: FR9911311A
Authority: FR
Inventors: Gilles Sarrazin; Patrick Pivard
Original assignee: SARRAZIN ET CIE ETS
Current assignee: SARRAZIN ET CIE ETS
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2001-03-09
Anticipated expiration: 2019-09-07
Also published as: FR2798189B1

Abstract

Un matériau de blindage pour la protection contre des impacts mécaniques, notamment en provenance de projectiles tirés par des armes à feu ou des éclats issus d'engins explosifs, est formé par un stratifié comprenant une chape métallique 12 rigide dotée d'une première tôle d'acier 12a et d'une couche de composite 14 à base de résine chargée par des fibres de renforcement. Au moins une deuxième tôle 12b d'acier est intercalée entre la première tôle 12a et la couche de composite 14. L'interface ménagé entre les différentes tôles, est agencé pour engendrer un effet de cisaillement et de déviation du projectile. Les duretés Brinell des tôles d'acier peuvent être identiques ou dégressives. L'assemblage des tôles 12a, 12b avec la couche de composite 14 s'effectue au moyen d'un revêtement de colle 16 ayant au moins un composant essentiel compatible avec la résine de la couche de composite 14.

Description

Systeme de blindage multicouches Domaine technique de l'invention L'invention est relativeà un système de blindage pour la protection contre des impacts mécaniques, notamment en provenance de projectiles tirés par armesà feu ou des éclats issus d'engins explosifs, et comprenant un matériau forme par un stratifiéà composants multiples, comprenant une chape métallique rigide dotée d'une première tôle d'acier associéeà une couche de compositeà base de résine chargée par des fibres de renforcement. Etat de la technique Il est connu pour réaliser un matériau de blindage, d'associer une couche de compositeà l'arrière d'une seule tôle d'acier, ou d'intercaler la couche de composite ou un espace vide entre deux tôles d'acier. Les performances de blindage d'un tel matériau restent néanmoins limitées pour un certain type de calibres de munitions. Objet de l'invention L'objet de l'invention consisteà réaliser un matériau de blindage capable de résisterà des tirs de projectiles issus de munitions perforantes de tous calibres, et autorisant une tenue mécanique optimum assurant une tenue au multiimpactage, tout réduisant la masse surfacique par rapportà la tenue en acier. Le matériau de blindage selon l'invention est caractérisé en ce - la chape métallique comporte au moins une deuxième tôle d'acier intercalée entre la première tôle et la couche de composite, l'assemblage des tôles avec la couche de composite s'effectuant au moyen d'un revêtement de colle ayant au moins un composant essentiel compatible avec la résine la couche de composite, - chaque interface ménagé entre les différentes tôles étant agencé pour engendrer un effet de cisaillement et de déviation du projectile.

- les différentes tôles d'acier présentent des duretes mécaniques identiques. Les différentes tôles d'acier peuvent présentent des duretés mécaniques identiques, mais il est également possible que la dureté mécanique de la deuxième tôle d'acier soit inférieureà celle de la première tôle. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'épaisseur de la première tôle est supérieureà celle de la deuxième tôle et la dureté Brinell de la première tôle est supérieureà 200, de préférence comprise entre300 et630., tandis que celle de la deuxième tôle et des tôles suivantes est supérieureà 100, de préférence comprise entre300 et 400. L'épaisseur de chaque tôle d'acier peut être comprise entre 2 mm et 20 mm. Selon une caractéristique de l'invention, au moins une des tôles en acier de la chape possède une compositionà base de carbone, nickel, manganèse, silicium, soufre, phosphore molybdène. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'épaisseur du revêtement de colle entre les couches successives est comprise entre0,5 et 4 mm. Les fibres de renforcement de couche de composite sont agencées en sandwich, du type fibres de verre, de carbone, polyéthylène, polyimide ou d'aramide. Il est clair que les différentes tôles d'acier et la couche de composite peuvent être enrobées par un revêtement externe, notammentà base de résine de polyuréthane, pour la protection anti-corrosion interfaces. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donnéà titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure1 est une vue schématique en coupe d'un matériau de blindage selon l'invention, - les figures 2 et3 sont des vues identiques la figure1 de deux variantes d'élaboration du matériau.

Description d'un mode de réalisation preferentiel En référenceà la figure1, un matériau de blindage, désigné par le repère général10, est constitué par un stratifiéà couches multiples, composé d'une chape 12 métallique rigide associéeà une couche de composite 14à base de résine chargée par des fibres de renforcement.

La chape 12 comporte au moins deux tôles12b élémentaires en acier, accolées l'uneà l'autre, et ayant des duretés décroissantes dans le sens de propagation du projectile, indiqué par la flèche La dureté Brinell de la première tôle 12a est supérieureà 200, de préférence comprise entre300 et630, tandis que celle de la deuxième tôle12b possède une dureté supérieureà 100, de préférence pouvant se trouver entre300 et 400.

L'épaisseur de première tôle 12a est supérieureà celle de la deuxième tôle 12b. A titre d'exemple, l'épaisseur de la première tôle 12a est de l'ordre de6 mm, tandis que celle la deuxième tôle12b est voisine de3 mm. Mais il est clair que l'épaisseur de chaque tôle(1 2a,12b, 12c... ) peut être comprise entre 2 mm 20 mm selon le type d'applications.

La composition la première tôle 12a en acier renferme des constituantsà base de carbone, nickel, manganèse, silicium, soufre, phosphore, et molybdène. La deuxième tôle1 en acier moins rigide, présente une compositionà base de carbone, soufre, phosphore, et molybdène. Un revêtement de colle16 est agencé dans l'interface entre les deux tôles 2a, 12b, et dans l'interface entre la deuxième tôle12b et la couche de composite 14.

La colle renferme un composant essentiel compatible avec le type de résine présent dans couche de composite 14. L'épaisseur du revêtement de colle entre les couches successives est comprise avantageusement entre0, et 4mm, de manièreà compenser les inégalités de planéité entre les faces accolées, et pour absorber les déformations par dilatations différentielles des couches. La mise en place du revêtement de colle16 s'opère après un nettoyage complet par grenaillage et dégraissage des différentes faces des deux tôles 12a, 12b. La colle du type polyuréthanne ou silicone, et assure l'assemblage des trois couches 12a,12b, 14 superposées en constituant un stratifié monobloc après une mise sous pression pendant un temps prédéterminé.

Les fibres de renforcement( du type fibres de verre, carbone ou aramide) sont compressées dans l'épaisseur de la couche de composite 14, et imprégnées par une matrice de résine, par exemple de polyester insaturé isophtalique de basse viscosité et réactivité moyenne.Il est clair que toute autre résine thermodurcissable ou thermoplastique peut être utilisée pour réaliser la couche de composite Un tel matériau de blindage10 multicouches peut servir de paroi de protection contre des impacts en provenance de projectiles d'armesà feu ou d'éclats issus d'engins explosifs. L'impact s'effectue sur la face externe de la première tole 12a, la vitesse d'impact du projectile pouvant être de l'ordre de 800m/s. La dureté de la première tôle 12a est assimilableà la céramique, et provoque un fractionnement du projectile lors de la perforation de l'acier. La présence de l'interface entre les deux tôles 12a,12b engendre ensuite un effet de cisaillement du noyau dur du projectile, suivi d'une absorption de l'énergie cinétique dans la deuxième tôle12b. La couche de composite 14à l'arrière de la deuxième tôle 12b forme un filet de retenue qui absorbe l'énergie résiduelle, et retient les fragments du projectile après sa désintégration dans la chape 12 métallique.

L'association de la couche de composite 14 avec les deux tôles d'acier1 12b à duretés décroissantes procure un effet de blindage optimum, autorisant une multitude de points d'impacts sans risque d'éclatement de la première tôle1 référenceà la figure 2, un matériau de blindage100 est similaireà celui la figure1, mais avec une troisième tôle 12c accolée entre la deuxième tôle12b et couche de composite 14. La dureté Brinell de troisième tôle 12c est inférieureà celle de la deuxième tôle12b, de manièreà conserver l'effet de décroissance de dureté dans le sens de pénétration du projectile dans le matériau La succession des trois tôles 12a,12b, 12c avant la couche de composite 14 améliore le degré de protection contre les impacts. fonction de la tenue mécanique souhaitée, la chape 12 peut être formée par un plus grand nombre de tôles en acier de différentes épaisseurs.

Sur la figure3, le matériau de blindage 200 correspond au stratifié du matériau 10 de la figure1, enrobé totalement par un revêtement externe18 d'encapsulage empêchant tout effet de corrosion au niveau des interfaces des différentes couches. Le matériau du revêtement externe18 renferme avantageusement une résine de polyuréthanne, ou tout autre type de résine anti-corrosion.

Claims

Revendications Système de blindage multicouches pour la protection contre des impacts mécaniques, notamment en provenance de projectiles tirés par des armesà feu ou des éclats issus d'engins explosifs, et comprenant un matériau forme par un stratifiéà composants multiples, comprenant une chape métallique (12) rigide dotée d'une première tôle d'acier associéeà une couche composite (14)à base de résine chargée par des fibres de renforcement, caractérisé en ce que: la chape métallique (12) comporte au moins une deuxième tôle(12b) d'acier intercalée entre la première tôle (12a) et la couche de composite (14), l'assemblage des tôles (12a,12b) avec la couche de composite(1 s'effectuant au moyen d'un revêtement de colle(16) ayant au moins composant essentiel compatible avec la résine de la couche de composite (14), chaque interface ménagé entre les différentes tôles( 12a,12b, 12c... ), est agencé pour engendrer un effet de cisaillement et de déviation du projectile. Système de blindage multicouches selon la revendication1, caractérisé en ce que les différentes tôles (12a, 12b, 12c... ) d'acier présentent des duretés mécaniques identiques. Système de blindage multicouches selon la revendication1, caractérisé en ce que la dureté mécanique de la deuxième tôle(12b) d'acier est inférieureà celle de la première tôle (12a). Système de blindage multicouches selon l'une des revendications1 à 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de la première tôle (12a) est supérieureà celle de la deuxième tôle(12b). Système de blindage multicouches selon la revendication 2 ou3 caractérisé en ce que la dureté Brinell de la première tôle (12a) est supérieureà 200, de préférence comprise entre300 et630, Système de blindage multicouches selon la revendication 2 ou3 caractérisé en ce que la dureté Brinell de la deuxième tôle(12b) et des tôles (12c) suivantes est supérieureà 100, de préférence comprise entre300 et 400. Système de blindage multicouches selon la revendication1 ou 4 caractérisé en ce que l'épaisseur de chaque tôle( 12a,12b, 12c... ) est comprise entre 2 mm et 20 mm. Système de blindage multicouches selon l'une des revendications1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins une des tôles (12a,12b, 12c... ) acier de la chape (12) possède une compositionà base de carbone, nickel manganèse, silicium, soufre, phosphore et molybdène. 9. Système de blindage multicouches selon l'une des revendications1 à 8, caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement de colle(16) entre les interfaces des couches successives est comprise entre0,5 mm et 4 mm, et que les fibres de renforcement de la couche de composite (14) sont agencées en sandwich, notamment du type fibres de verre, de carbone, polyéthylène, polyimide ou d'aramide. 1O.Système de blindage multicouches selon l'une des revendications1 à 9, caractérisé en ce que les différentes tôles d'acier (12a,12b) et la couche de composite (14) sont enrobées par revêtement externe(18), notammentà base de résine de polyuréthane, pour la protection anti-corrosion des interfaces,