EP0221794B1 - Dispositif de blindage souple et modulaire - Google Patents

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EP0221794B1
EP0221794B1 EP19860402106 EP86402106A EP0221794B1 EP 0221794 B1 EP0221794 B1 EP 0221794B1 EP 19860402106 EP19860402106 EP 19860402106 EP 86402106 A EP86402106 A EP 86402106A EP 0221794 B1 EP0221794 B1 EP 0221794B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
module
warp
projectiles
equal
fragments
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP19860402106
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0221794A1 (fr
Inventor
Christian Charles François Grillo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hutchinson SA
Original Assignee
Hutchinson SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hutchinson SA filed Critical Hutchinson SA
Publication of EP0221794A1 publication Critical patent/EP0221794A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0221794B1 publication Critical patent/EP0221794B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F41H5/0471—Layered armour containing fibre- or fabric-reinforced layers
    • F41H5/0485—Layered armour containing fibre- or fabric-reinforced layers all the layers being only fibre- or fabric-reinforced layers
    • 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
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/911—Penetration resistant layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3472—Woven fabric including an additional woven fabric layer
    • Y10T442/3528—Three or more fabric layers

Definitions

  • the present invention relates to a protection device resistant to the impact of projectiles and fragments or fragments of explosions, which is intended more particularly for the protection of motor vehicles.
  • the VALLCORBA TURA patent FR. 2,348.991
  • a textile sheet for making impact and explosion-resistant clothing which consists of an aramid (or aromatic polyamide) filament, in particular of KEVLAR, which can withstand temperatures above 250 ° C. of 500 2,500 denier, and in particular 1,000 denier, woven in simple plain weave and mass-colored.
  • the textile sheet is thermally fixed by coating at least one face with impermeable resin by passing through a gelling tunnel, from which it leaves ready for making bulletproof vests, for example.
  • the fabric is folded back on itself, which gives a laminated structure which can have a maximum number of 30 to 40 plies, ensuring protection against the impact of any type of material. weapon and projectile in the event of war and combat, explosions (dynamite), sport hunting. These folds (or layers) are held together by sewing which is carried out by squares over their entire surface.
  • Explosion-proof blankets can also be produced.
  • VALLCORBA document is used as a basis in the preamble to the main claims for the device and method which is the subject of the present invention.
  • the BOTTINI et al patent, FR. 2 402 855 relates to a composite bullet-resistant material, which can be in the form of flat or curved sheets, as well as in hollow bodies of complex shape. It is composed of a plurality of fabrics made of aromatic polyamide fibers ("ballistic NYLON"), at least some of which are of the ordinary "cloth” type and others of the "batavia” type, each of which is impregnated with polyester resins. unsaturated, which tissues are superimposed on each other one by one or in a group, the mutual association being obtained at high pressure in the desired shape. In the case where only the two fabrics of the aforementioned type are used, the fabrics of the "batavia” group are superimposed parallel or perpendicular to the adjacent "cloth” fabrics.
  • the Patent of the FRANCO-GERMAN INSTITUTE OF RESEARCH OF SAINT-LOUIS, FR 2 425 046, relates to a projectile-proof armor consisting of a first plate exposed to the impact of projectiles and made of hard material, such as steel, the thickness of which is greater than or equal to 0.3 times the caliber of the projectiles against which the shielding device is provided, and by a second plate made of laminated material with low delamination energy, whose thickness is at least twice the caliber of projectiles, and composed of inorganic fibers, such as glass fibers, or organic fibers, such as aromatic polyamide (or aramid) fibers, which fibers are linked by a soft resin, namely made with a low dose of hardener, such as a polyester resin, or bonded using a natural or synthetic elastomer.
  • the assembly between the two plates is done by gluing or using continuous or discontinuous mechanical means.
  • Patent IMI KYNOCH LTD FR 2 443 397
  • a container for the storage of dangerous materials for example explosives
  • the wall of which has a laminated structure comprising at least one relatively rigid layer, made of plastic, in particular thermosetting, reinforced with fibers, in particular glass or polyamide, and at least one layer of elastomer, in particular of chlorosulfonated polyethylene, the rigid layer being closer to the interior of the container than the layer of elastomer.
  • the container wall has several rigid and elastomeric layers, these are arranged alternately.
  • the laminate structure may also include a metallic outer layer.
  • the Patent of the SOCIETE NATIONALE DES POUDRES ET EXPLOSIFS, FR 2 469 277, relates to a device for protection against shocks, in particular due to the impact of a bullet or fragments projected by an explosion, or even due to collisions between two bodies, for example two cars.
  • This device is of the type comprising a laminated structure consisting of superimposed layers of fabrics based on inorganic fibers, such as glass fibers, or organic fibers, such as aromatic polyamide or aramid fibers ("KEVLAR”) and a resin. impregnation, in particular polyester or polyepoxide.
  • KEVLAR aromatic polyamide or aramid fibers
  • This patent claims the use, in a protection device of the above type, of a thermosetting or thermoplastic viscoelastic resin having a loss factor of between 0.5 and 1.5, an elasticity modulus E of between 10 6 and 10 ° N / M 2 , at a frequency of 100 Hz and at the operating temperature.
  • the APPRICH patent, FR 2 506 447 relates to armouring for wall elements, in particular metal parts of the underside of motor vehicles, against the action of explosive devices, comprising at least one layer of a coherent and impregnated fiber mat resin.
  • the fibers can be entirely aramid fibers (aromatic polyamides) and in particular "KEVLAR" fibers.
  • said mat may also include cotton fibers, or polyamide fibers.
  • the mat can be formed by a fabric with several layers of warp and weft threads, connected to each other.
  • the impregnation resin is a resin with one or more components, in particular a polyurethane, polyethylene or polyvinyl chloride resin.
  • the AEROJET patent, FR 1 605 066, relates to an impact-resistant material, whose penetration resistance / weight ratio is exceptionally high and which can be used to make breastplates for humans or armorings for air transport devices, personnel transport equipment, etc.
  • the proposed material comprises several bonded layers of a fabric constituted by an interlacing of glass fibers, in particular in the form of wicks, and of "NYLON", impregnated with resin, in particular polyester, epoxy or rubber-phenolic.
  • the relative proportions by weight of glass fibers and "NYLON” are between 90 parts of glass and 10 parts of "NYLON", and 10 parts of glass and 90 parts of "NYLON".
  • the aforementioned impact-resistant material can also comprise an external surface layer of glass, alumina, boron carbide, silicon carbide, etc.
  • the layer of large breaking! Is made of polyurethane
  • the plate of hard material is of ceramic sintered with aluminum oxide or boron carbide
  • the support material is a fabric of textile fibers, in particular aromatic polyamide fibers, consisting of several layers which are loosely superimposed and only weakly bonded together.
  • the support material can be coated on one side with said hard material and protected against moisture, on the area not covered with this hard material, by curable synthetic impregnating resins.
  • the American patent MEDLIN, US 4352316 relates to armored vehicles with light armor, having the appearance of normal vehicles, and more particularly a light protection plate capable of dissipating at least part of the kinetic energy of high speed projectiles.
  • the finishing material is applied to said plurality of sheets, and the sheets thus prepared are laminated together using the binder, so as to delaminate under the action of the impact of bullets at high speed.
  • the plate proposed by the MEDLIN patent, US 4 352 316, is in accordance with the results of tests according to which the most effective means for absorbing the kinetic energy of a projectile is to deform, separate (or delaminate) and penetrate a certain number of separate armor sheets.
  • the non-delaminable structure is obtained by applying rules, most of which are contrary to usual practice and in particular by releasing an adhesion, or bond, between the matrix and the fibers negligible or zero, which is obtained by choosing unbleached materials. suitable for the matrix and the fibers, or by treating these fibers with an agent which makes them impermeable to the matrix.
  • Patent Application EP-0 169 432 representing a state of the art according to article 54 (3) describes a laminated structure comprising a plurality of layers of fabric, which are made wholly or predominantly of fibers very strong, such as aramid fibers and, where appropriate, other synthetic fibers and which are connected to one another by layers of binder, which are arranged essentially between the layers of fabric, so as not to impregnate the internal threads with these layers of fabric, which therefore remain devoid of binder.
  • This is obtained by the choice of a relatively viscous binder which is applied to the layer of fabric practically without adhesion, which gives the internal threads a certain degree of freedom in the transverse and longitudinal directions.
  • the MEHLER laminated structure comprises as a basic element a composite layer comprising a layer of fabric covered with binder on its two faces.
  • the finished product is obtained by press pressing a plurality of composite layers of the type mentioned above, this pressing being carried out at a temperature between 120 ° C and 180 ° C and at a pressure between 3 and 20 bars.
  • Patent AT-373,068 describes a flexible armor plate made of non-metallic material, intended more particularly for vehicles, land, or air, as well as for the protection of objects or even for the protection of persons against injuries, comprising at least one plastic layer (in particular thermoplastic, polyester, epoxy resin, polyurethane or the like) and at least one elastic fabric (especially in mineral fibers, textiles or synthetics) making the armor plate flexible and deformable.
  • at least one plastic layer in particular thermoplastic, polyester, epoxy resin, polyurethane or the like
  • elastic fabric especially in mineral fibers, textiles or synthetics
  • the layers of plastic and fabric, which are joined together by bonding, welding, vulcanization, crosslinking or other means, in particular by polyurethane-based adhesives, are between two aluminum sheets.
  • each of the latter is arranged between two consecutive plastic layers, to which it is fixed by gluing.
  • the object of the present invention is to provide a protection device resistant to the impact of projectiles and fragments or fragments of explosions and intended more particularly for the shielding of motor vehicles, which device meets the needs of the practice better than the devices aiming at the same goal previously known, in particular in that:
  • the subject of the present invention is a device for protecting a structure, more particularly constituted by a motor vehicle, against the impact of projectiles and fragments or fragments of explosions, having a flexible laminated structure provided with a plurality of layers. superimposed composites, each composite layer comprising a textile intermediate layer which is in particular made of organic fibers of aromatic polyamide and which is adhered, to have which adheres intimately, on both sides to a binder film, which device is characterized in that said binder is elastomeric, and that said structure constitutes a flexible module intended to cooperate with at least one other module of the same type to which it is secured by gluing, to be applied to any support, metallic or not, curved or not.
  • the different composite layers are joined together by vulcanization and their number depends on the degree of flexibility desired for each module.
  • Each modular device is suitable for being applied, preferably by gluing, but also by screwing or riveting or other means suitable for any support, metallic or not, curved or not, in particular constituted by said structure to be protected or by another protective device. of a type known per se already optionally fitted to this structure or by another module of the same type.
  • the number of said composite layers is between 5 and 20 and preferably between 5 and 10.
  • each thin elastomeric film adhered on either side relative to each textile layer has a thickness of between 0.01 and 0.018 mm and an adhesion of between approximately 5_10 2 N / m and 29.10 2 N / m, and the percentage by weight of elastomer product used in a given module is between 7% and 15% of the total weight of the module.
  • the glue connecting a module to the module which precedes it, looking in the opposite direction to that of propagation of the projectiles or ejection of the fragments, or directly to said support is of the type having a sufficient elongation power to absorb part of the kinetic impact energy and good adhesion, in particular of the order of 49.10 2 N / m, namely an appropriate crosslinking rate , preferably between 1 and 20.
  • the device comprises a plurality of modules of the aforementioned type, of which at least one intermediate module comprises said textile layers made of fibers having a breaking strength and a number of warp and weft yarns which are lower compared to at least one module preceding it, looking in the opposite direction to that of projectile propagation or of ejection of the fragments, but which are higher compared to at least a module that follows it, if it exists.
  • the device comprises at least one so-called primary module, which is exposed to projectiles or fragments, and at least one so-called secondary module, which follows it while looking in the opposite direction to that of propagation of the projectiles or fragments ejection, which primary module has a titration between 1100 and 1680 dtex, a number of threads in warp and weft equal to or greater than 10.5 and a resistance to breakage in warp and weft equal or greater than 186.10 3 N / m, while the secondary module has a titration between 1680 and 3300 dtex, a number of threads in warp and weft equal to or greater than 3.7 and a breaking strength in warp and weft equal or greater 137-10 3 N / m.
  • the device comprises a plurality of modules of the aforementioned type, each of which has a titration of between 1100 and 1680 dtex, a number of threads in warp and weft equal or greater at 10.5 and a breaking strength in warp and weft equal to or greater than 186.10 3 N / m.
  • a film having a low adhesion power for example of the order of approximately 5.10 2 N / m at 29 ⁇ 10 2 N / m, allows the delamination of the sheets of fabric, but in any event must retain its significant elongation capacity, while increasing the thickness of the film reduces the path of the longitudinal wave and results in a greater penetration depth of the projectile; on the other hand, a thick film increases the imprisonment of the wires, which limits their elongation power concentrates the stress in the impact zone, the wires being more subjected to shearing.
  • the longitudinal wave is all the more reflected as the number of warp and weft threads is reduced; however, the components of the reflected wave are superimposed on the components of the initial wave and break the wires in the impact zone, if the amplitude exceeds the resistance of the wires at this point; therefore, the lower the reflection of the wave, the greater the energy absorbed by the wires near the impact.
  • the thickness of the film must advantageously be between 0.01 and 0.018 mm, which represents a percentage by weight relative to the total weight of the material used between 7 and 15%.
  • the film elastomer is further advantageously formulated so as to exhibit flame retardant properties.
  • each of said textile intermediate layers of each composite layer which is involved in the constitution of a flexible module according to the invention is preferably about 0.35 mm before the operation of adhering the textile layer , on both sides, to elastomeric films.
  • the shielding according to the invention rarely finds an application when used alone, on the other hand, thanks to its modularity, it can provide additional protection to an existing element, such as for example a body sheet, or even to high hardness metallic shielding.
  • the bonding adhesive between the superimposed modules must have good adhesion, in particular of the order of 49 ⁇ 10 2 N / m, and a sufficient elongation power to absorb part of the energy. kinetic. To this end, a good compromise is found with an adhesive whose crosslinking rate is between 1 and 20.
  • compositions of the modular shielding device according to the invention used alone and in cooperation with a steel sheet bonded on the front face, this sheet being of different thickness and simulating for example the sheet metal of the body of a motor vehicle.
  • composition A refers to the case where on the front face is glued a sheet whose thickness is between 1 and 1.2 mm and composition B relates to the case where on the front face is glued a sheet whose thickness is between 0.5 and 0.7 mm, while composition C relates to the absence of sheet metal on the front face.
  • the hatched rectangles refer to modules whose textile frame in "KEVLAR” has a titration of 3300 dtex, while the non-hatched rectangles refer to modules whose textile frame in "KEVLAR” has a titration of 1100 dtex.
  • On the top of each rectangle is indicated the total mass of the device in kg / m 2 , while inside each rectangle is indicated the mass in kg / m 2 of each of the corresponding modules of which the shielding device is made up.
  • compositions and combinations can be multiplied infinitely, it is clear that the advantage of the compositions and combinations which have just been described lies in the fact that they show some of the possible solutions. to stop a given projectile under given circumstances.
  • classes I, II and III are meant the classes relating to projectiles propelled by handguns, the speeds of which range from approximately 280 m / sec in class 1 to approximately 540 m / sec in class III.
  • the solution which is adopted in the context of the present invention, to overcome this drawback consists in forming flexible modules each consisting of a plurality of composite layers (or plies) of the above type each cooperating with a very thin metal strip which follows the corresponding composite layer looking in the opposite direction to that of projectile propagation or ejection of the fragments and which is also adhered, like said textile layer, on either side, to an elastomeric film of very low thickness, the various composite layers thus produced being joined together by vulcanization and their number being a function of the degree of flexibility desired for each module.
  • the splinter performance is explained by the longitudinal wave better diffused in the metal, which has the effect of distributing the stresses more evenly.
  • the strips as in the case of a sheet placed only on the front face, undergo successive deformations which considerably slow down the speed and the penetration of the chip.

Landscapes

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Description

  • La présente invention est relative à un dispositif de protection résistant à l'impact de projectiles et de fragments ou éclats d'explosions, qui est destiné plus particulièrement à la protection de véhicules automobiles.
  • Plusieurs solutions ont été déjà proposées pour réaliser des dispositifs de blindage qui, dans la quasi totalité des cas, présentent une structure composite stratifiée comportant au moins une couche de fibres inorganiques (ou naturelles), telles que des fibres de verre, ou des fibres organiques (ou synthétiques), telles que des fibres de polyamide ("NYLON") et surtout de polyamide aromatique ("KEVLAR"), ces dernières étant désormais pratiquement universellement utilisées dans la fabrication de dispositifs de protection balistiques, et ce en raison de la résistance mécaniques spécifique, à savoir par unité de masse, élevée du "KEVLAR" (qui est notoirement une marque de fabrique déposée par DUPONT DE NEMOURS) qui est cinq fois plus grande que la résistance spécifique de l'acier et le double de la résistance spécifique du "NYLON", le "KEVLAR" ayant aussi la propriété d'absorber de grandes quantités d'énergie cinétique.
  • A titre d'exemples des solutions déjà proposées, on peut citer un certain nombre de brevets dont l'objet est brièvement rappelé ci-après.
  • Le brevet VALLCORBA TURA, FR. 2 348,991, concerne une feuille textile pour la confection de vêtements résistant aux chocs et aux explosions, qui est constituée par un filament d'aramide (ou polyamide aromatique), notamment de KEVLAR, qui peut supporter des températures supérieures à 250°C de 500 à 2 500 deniers, et en particulier de 1 000 deniers, tissé en armure toile simple et coloré en masse. La feuille textile est fixée thermiquement en revêtant au moins une face de résine imperméable par passage dans un tunnel de gélification, dont elle sort prête pour confectionner des gilets anti-balles, par exemple.
  • Pour que le gilet anti-balles soit efficace, le tissu est replié sur lui-même, ce que donne une structure stratifiée pouvant comporter un nombre maximal de 30 à 40 plis, assurant la protection contre l'impact de n'importe quel type d'arme et de projectile en cas de guerre et combats, explosions (dynamite), chasse sportive. Ces plis (ou couches) sont maintenus ensemble par couture qui est réalisée par carrées sur toute leur surface.
  • On peut également réaliser des couvertures anti-explosions.
  • Entre les couches successives de fibres d'aramide on peut disposer des fibres libres d'aramide ou d'un autre type de fibres réfractaires telles que "FIBERFRAX", "KAOXOOL", "TRITON", "CERAFIBER", "REFRASIL", etc .... l'inclusion de ces fibres libres n'étant pas toutefois indispensable.
  • Le document VALLCORBA sert de base dans le préambule des revendications principales de dispositif et de procédé objet de la présente invention.
  • Le brevet BOTTINI et al, FR. 2 402 855, concerne un matériau pare-balles composite, pouvant se mettre sous forme de feuilles planes ou courbes, ainsi que dans des corps creux de forme complexe. Il est composé d'une pluralité di tissus en fibres de polyamide aromatique ("NYLON" balistique), dont au moins quelques-uns sont du type ordinaire "toilé" et d'autres du type "batavia", chacun étant imprégné de résines polyester insaturées, lesquels tissus sont superposés les uns aux autres un par un ou en groupe, l'association mutuelle étant obtenue à haute pression selon la forme voulue. Dans le cas où on utilise seulement les deux tissus du type susdit, la superposition des tissus du groupe "batavia" se fait parallèlement ou perpendiculairement aux tissus "toilés" adjacents.
  • Ce Brevet correspond au Brevet américain US 4 200 677.
  • Le Brevet de l'INSTITUT FRANCO-ALLEMAND DE RECHERCHES DE SAINT-LOUIS, FR 2 425 046, concerne un dispositif de blindage à l'épreuve de projectiles constitué par une première plaque exposée à l'impact des projectiles et réalisée en matériau dur, tel que l'acier, dont l'épaisseur est supérieure ou égale à 0,3 fois le calibre des projectiles à l'épreuve desquels est prévu le dispositif de blindage, et par une deuxième plaque réalisée en matériau stratifié à faible énergie de délaminage, dont l'épaisseur est au moins égale à deux fois le calibre des projectiles, et composée de fibres inorganiques, telles que des fibres de verre, ou organiques, telles que des fibres de polyamide aromatique (ou aramide), lesquelles fibres sont liées par une résine molle, à savoir fabriquée avec une faible dose de durcisseur, telle qu'une résine polyester, ou liées à l'aide d'un élastomère-naturel ou synthétique.
  • L'assemblage entre les deux plaques se fait par collage ou à l'aide de moyens mécaniques continus ou discontinus.
  • Le Brevet IMI KYNOCH LTD, FR 2 443 397, concerne un récipient pour l'emmagasinage de matières dangereuses, par exemple d'explosifs, dont la paroi présente une structure stratifiée comprenant au moins une couche relativement rigide, réalisée en matière plastique, en particulier thermodurcissable, armée de fibres, notamment de verre ou de polyamide, et au moins une couche en élastomère, notamment en polyéthylène chlorosulfoné, la couche rigide étant plus proche de l'intérieur du récipient que la couche d'elastomère.
  • Dans le cas où la paroi du récipient comporte plusieurs couches rigides et en élastomère, celles-ci sont disposées alternativement.
  • La structure stratifiée peut comporter également une couche extérieure métallique.
  • Le Brevet de la SOCIETE NATIONALE DES POUDRES ET EXPLOSIFS, FR 2 469 277, concerne un dispositif de protection contre les chocs, notamment dûs à l'impact d'une balle ou de fragments projetés par une explosion, ou encore dus aux collisions entre deux corps, par exemple deux voitures.
  • Ce dispositif est du type comportant une structure stratifiée constituée de couches superposées de tissus à base de fibres inorganiques, telles que les fibres de verre, ou organiques, telles que les fibres de polyamide aromatique ou aramide ("KEVLAR") et d'une résine d'imprégnation, notamment polyester ou polyépoxyde. Ce Brevet revendique l'emploi, dans un dispositif de protection du type susdit, d'une résine viscoélastique thermodurcissable ou thermoplastique présentant un facteur de perte compris entre 0,5 et 1,5, un module d'élasticité E comprise entre 106 et 10° N/M2, à une fréquence de 100 Hz et à la température d'utilisation.
  • Le taux en poids de résine viscoélastique, par rapport au poids total du dispositif de protection, est compris entre:
    • -10% et 30%, et de préférence entre 15% et 24%, dans le cas de réalisation de blindages légers, ou
    • -40% et 80%, dans le cas de réalisation de pare-chocs d'automobiles.
  • Le Brevet APPRICH, FR 2 506 447, concerne un blindage pour éléments de paroi, notamment des parties métalliques du dessous de véhicules automobiles, contre l'action d'engins explosifs, comprenant au moins une couche d'un mat de fibres cohérent et imprégné de résine.
  • Les fibres peuvent être entièrement des fibres d'aramides (polyamides aromatiques) et en particulier des fibres de "KEVLAR".
  • Dans le cas où ledit mat est réalisé seulement partiellement en fibres d'aramides, il peut comporter également des fibres de coton, ou des fibres de polyamides.
  • Dans chaque cas, le mat peut être formé par un tissu à plusieurs couches de fils de chaîne et de fils de trame, reliées les unes aux autres.
  • La résine d'imprégnation est une résine à un ou plusieurs composants, en particulier une résine polyuréthannique, polyéthylénique ou de chlorure de polyvinyle.
  • Le Brevet AEROJET, FR 1 605 066, concerne un matériau résistant aux chocs, dont le rapport résistance à la pénetration/poids est exceptionnellement élevé et qui est utilisable pour réaliser des cuirasses pour l'homme ou des blindages pur les appareils de transport aériens, les engins de transport de personnel, etc.....
  • Le matériau proposé comporte plusieurs couches liées d'une étoffe constituée par un entrelacement de fibres de verre, notamment sous forme de mèches, et de "NYLON", imprégnées de résine, notamment polyester, époxy ou caoutchouc-phénolique.
  • Les proportions relatives en poids des fibres de verre et de "NYLON" sont comprises entre 90 parties de verre et 10 parties de "NYLON", et 10 parties de verre et 90 parties de "NYLON".
  • Les résultats des essais de résistance aux chocs de cette combinaison de fibres sont supérieures aux résultats obtenus avec l'un ou l'autre type de fibres utilisées séparément.
  • Le matériau résistant aux chocs susdit peut comporter également une couche superficielle externe de verre, alumine, carbure de bore, carbure de silicium, etc.....
  • Le Brevet MAN MASCHINENFABRIK, FR 2 522 404, concerne un élément de blindage en forme de plaque, du type constitué par:
    • -une plaque en matière dure brisant le projectile, dirigée du côté du tir,
    • -une matière d'appui freinant le projectile, disposée sur la face arrière de cette plaque, et
    • -une couche de grand allongement de rupture, disposée sur la face avant de ladite plaque.
  • Conformément à ce Brevet, la couche de grand a!tongement de rupture est en polyuréthane, la plaque en matière dure est en céramique frittée à l'oxyde d'aluminium ou en carbure de bore, et la matière d'appui est un tissu de fibres textiles, notamment de fibres de polyamide aromatique, constitué par plusieurs couches superposées de façon lâche et seulement faiblement liées entre elles.
  • La matière d'appui peut être revêtue d'un côté avec ladite matière dure et protégée contre l'humidité, sur la zone non recouverte de cette matière dure, par des résines d'imprégnation synthétiques durcissables.
  • Le Brevet américain MEDLIN, US 4352316, concerne des véhicules blindés à blindage léger, ayant l'apparence de véhicules normaux, et plus particulièrement une plaque de protection légère capable de dissiper au moins une partie de l'énergie cinétique de projectiles à haute vitesse.
  • Cette plaque anti-balles comprend:
    • -une pluralité de feuilles balistiques (à savoir, résistant à la pénétration de la part de projectiles à haute vitesse) consistent en fibres balistiques,
    • -un matériau d'apprêt, et
    • -un matériau de liaison qui se lie de manière imparfaite à ce matériau d'apprêt.
  • Le matériau d'apprêt est appliqué sur ladite pluralité de feuilles, et les feuilles ainsi apprêtées sont laminées ensemble à l'aide du liant, de manière à se délaminer sous l'action de l'impact des balles à haute vitesse.
  • La plaque proposée par le Brevet MEDLIN, US 4 352 316, est conforme aux résultats d'essais selon lesquels le moyen le plus efficace pour absorber l'énergie cinétique d'un projectile est de déformer, séparer (ou délaminer) et pénétrer un certain nombre de feuilles de blindage distinctes.
  • Digne de note est aussi le Brevet européen CAPPA, EP 40 014, bien que celui-ci sorte du cadre de la présente invention parce que, contrairement à la technique connue, la résistance à l'impact est améliorée en donnant au laminé une structure non-délaminable, à savoir une structure qui interconnecte les différentes couches d'un laminé de manière à conférer à l'ensemble la capacité d'absorber élastiquement l'impact dû au projectile sans se délaminer.
  • Il s'agit d'un écran non métallique amélioré qui est hautement résistant aux impacts de projectiles et du type constitué par la superposition alternée de couches de résine thermoplastique et de matière textile, lequel écran de protection anti-balles comporte:
    • -une matrice à nid d'abeille, qui est obtenue par chauffage et compression de ladite résine thermoplastique et qui constitue un support tridimensionnel,
    • -des couches de matière textile, constituées par des fibres synthétiques nobles, telles que des fibres de carbone, d'aramide, de bore ou analogues, qui présentent des propriétés mécaniques exceptionnellement élevées et qui sont entrelacées et contenues librement dans les cavités de ladite structure à nid d'abeille et encapsulées par ces cavités, à savoir que les fibres sont libres de glisser le long de la cavité correspondante.
  • La structure non-délaminable est obtenue en appliquant des règles, la plupart desquelles sont contraires à la pratique usuelle et notamment en rélaisant une adhérence, ou liaison, entre la matrice et les fibres négligeable ou nulle, ce qui est obtenu en choisissant des matériaux écrus appropriés pour la matrice et les fibres, ou en traitant ces fibres avec un agent qui les rend imperméables à la matrice.
  • La Demande de Brevet EP-0 169 432 (MEHLER) représentant un état de la technique selon l'article 54(3) décrit une structure lamifiée comportant une pluralité de couches de tissu, qui sont réalisées en totalité ou de façon prépondérante en des fibres très résistantes, telles que des fibres d'aramide et, le cas échéant, en d'autres fibres synthétiques et qui sont reliées l'une à l'autre par des couches de liant, qui sont disposées essentiellement entre les couches de tissu, de manière à ne pas imprégner les fils internes de ces couches de tissu, qui restent donc dépourvus de liant. Cela est obtenu par le choix d'un liant relativement visqueux qui est appliquée sur la couche de tissu pratiquement sans adhérence, ce qui confère aux fils internes un certain degré de liberté dans les sens tranversal et longitudinal.
  • De façon plus précise, on remarque que la structure lamifiée MEHLER comporte comme élément de base une couche composite comprenant une couche de tissu recouverte de liant sur ses deux faces. Le produit fini est obtenu par pressage à la presse d'une pluralité de couches composite du type évoqué plus hat, ce pressage étant effectué à une température comprise entre 120°C et 180°C at à une pression comprise entre 3 et 20 bars.
  • Le Brevet AT-373 068 (SCHNEIDER) décrit une plaque souple de blindage en matériau non métallique, destinée plus particulièrement à des véhicules, terrestres, ou aériens, ainsi qu'à la protection d'objets ou encore à la protection de personnes contre les blessures, comprenant au moins une couche en matière plastique (notamment en matière thermoplastique, polyester, résine époxy, polyuréthane ou analogue) et au moins un tissu élastique (notamment en fibres minérales, textiles ou synthétiques) rendant la plaque de blindage flexible et déformable.
  • Les couches de matière plastique et de tissu, qui sont reliées ensemble par collage, soudure, vulcanisation, réticulation ou autres moyens, notamment par des colles à base de polyuréthane, sont comprises entre deux feuilles en aluminium. En particulier, lorsqu'on utilise une pluralité de couches en matière plastique et de couches en tissu, chacune de ces dernières est disposée entre deux couches consécutives en matière plastique, auxquelles elle est fixée par collage.
  • Ce qui précède montre:
    • -d'une part, que pour réaliser des structures flexibles, notamment adaptées à la confection de gilets anti-balles, on se limite à l'emploi de feuilles textiles repliées sur elles-mêmes (cf. le Brevet VALLCORBA TURA), toute-fois cette solution ne convient pas pour la réalisation de blindages de véhicules automobiles notamment, et
    • -d'autre part, que l'adaptation de feuilles textiles à la réalisation de dispositifs de blindage demande la coopération avec des plaques ou couches d'une certaine rigidité, les feuilles textiles étant quasi généralement imprégnées à l'aide d'un agent de liaison résineux ou élastomère (seulement le Brevet IMI/KYNOCH LTD décrit un dispositif de protection dont la structure stratifiée comporte au moins une couche réalisée complètement en élastomère, mais également celle-ci coopère avec au moins une couche rigide).
  • En outre, l'adaptation à des formes particulières, généralement courbes, d'objets à protéger est subordonnée à l'application de procédés de formage à haute pression (cf. le Brevet BOTTINI) ou, dans certains cas, de formage à chaud (c'est le cas de dispositifs utilisant des panneaux stratifiés en matière plastique renforcée ou armée de façon appropriée).
  • En résumant ce qui précéde, on peut donc conclure que les dispositifs de blindage actuellement disponibles sont de type rigide ou semi-rigide qui, tout en offrant une protection efficace, possèdent un certain nombre d'inconvénients, tant au niveau de leur fabrication que de leur.-utilisation, qui en limitent les applications, notamment:
    • ―en ce qui concerne la conformation à des supports galbés, celle-ci est possible seulement à condition de disposer préalablement d'un moule spécial, généralement coûteux, et dont l'emploi est justifié essentiellement dans le cas de production de grandes séries,
    • ―en ce qui concerne la découpe des pièces, celle-ci est difficile, ce qui nécessite de faire appel à des outils également spéciaux, tels que des scies à dents diamantées, des dispositifs à jets d'eau à haute pression ou des dispositifs laser,
    • ―en ce que concerne les dimensions des pièces, celles-ci sont disponibles dans une gamme relativement limitée, surtout à cause de problèmes de découpage,
    • ―en ce qui concerne les conditions d'hygiène et de sécurité de travail, celles-ci imposent le respect de normes rigoureusement strictes en raison de la présence de résines volatiles, et
    • ―en ce qui concerne la fabrication des pièces, celles-ci s'effectue sur des presses ou dans des autoclaves, ce qui entraîne un nombre important d'opérations manuelles, notamment dues à la superposition des couches de ces pièces à structure stratifiée, et donc des temps d'immobilisation des machines également importants qui élèvent le coût énergétique.
  • La présente invention a pour but de pourvoir à un dispositif de protection résistant à l'impact de projectiles et de fragments ou éclats d'explosions et destiné plus particulièrement au blindage de véhicules automobiles, lequel dispositif répond mieux aux nécessités de la pratique que les dispositifs visant au même but antérieurement connus, notamment en ce que:
  • il est adapté à être conformé manuellement à tout support métallique ou non, galbé ou non,
    • -à performances égales, on obtient un gain de poids important et donc une réduction du coût de la matière nécessaire,
    • -le découpage se fait simplement, à l'aide d'outils tranchants ordinaires, tels que scalpel, "cutter" et analogues,
    • -les temps de fabrication et d'application sont courts, la fabrication étant effectuée en continu.
  • La présente invention a pour objet un dispositif de protection d'une structure, plus particulièrement constituée par un véhicule automobile, contre l'impact de projectiles et de fragments ou éclats d'explosions, présentant une structure stratifiée souple pourvue d'une pluralité de couches composites superposées, chaque couche composite comprenant une couche intermédiaire textile qui est notamment réalisée en fibres organiques de polyamide aromatique et qui est adhérisée, a avoir qui adhère intimement, de part et d'autre à un film de liant, lequel dispositif est caractérisé en ce que ledit liant est élastomère, et en ce que ladite structure constitue un module souple destiné à coopérer avec au moins un autre module du même type auquel il est solidarisé par collage, pour être appliqué à tout support, métallique ou non, galbé ou non.
  • Les différentes couches composites sont solidarisées entre elles par vulcanisation et leur nombre est fonction du degré de souplesse voulu pour chaque module.
  • Chaque dispositif modulaire est apte à être appliqué, de préférence par collage, mais également par vissage ou rivetage ou autre moyen approprié à tout support, métallique ou non, galbé ou non, notamment constitué par ladite structure à protéger ou par un autre disposifs de protection de type connu en soi déjà éventuellement équipant cette structure ou encore par un autre module du même type.
  • Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif conforme à l'invention, le nombre desdites couches composites est comprise entre 5 et 20 et de préférence entre 5 et 10.
  • Selon un autre mode de réalisation avantageux du dispositif conforme à l'invention, chaque film élastomère mince adhérisé de part et d'autre par rapport à chaque couche textile, présente une épaisseur comprise entre 0,01 et 0,018 mm et une adhérence comprise entre environ 5_102 N/m et 29.102 N/m, et le pourcentage en poids de produit élastomère employé dans un module donnée est compris entre 7% et 15% du poids total du module.
  • Selon encore un autre mode de réalisation avantageux du dispositif conforme à l'invention, la colle de liaison d'un module au module qui le précède, en regardant dans le sens opposé à celui de propagation des projectiles ou d'éjection des fragments, ou directement audit support, est du type présentant un pouvoir d'allongement suffisant pour absorber une partie de l'énergie cinétique d'impact et une bonne adhérence, notamment de l'ordre de 49.102 N/m, à savoir un taux de réticulant approprié, de préférence comprise entre 1 et 20.
  • Selon un mode de réalisation préféré du dispositif conforme à l'invention, celui-ci comporte une pluralité de modules du type susdit, dont au moins un module intermédiare comporte lesdites couches textiles réalisées en des fibres ayant une résistance à la rupture et un nombre de fils en chaîne et en trame qui sont moins élevés par rapport à au moins un module qui le précède, en regardant dans le sens opposé à celui de propagation des projectiles ou d'éjection des fragments, mais qui sont plus élevés par rapport à au moins un module qui le suit, si celui-ci existe.
  • Selon une dispositiion préférée de ce mode de réalisation, le dispositif comporte au moins un module dit primaire, qui est exposé aux projectiles ou fragments, et au moins un module dit secondaire, qui le suit en regardant dans le sens opposé à celui de propagation des projectiles ou d'éjection des fragments, lequel module primaire présente un titrage compris entre 1100 et 1680 dtex, un nombre de fils en chaîne et en trame égal ou supérieur à 10,5 et une résistance à la rupture en chaîne et en trame égale ou supérieure à 186.103 N/m, tandis que le module secondaire présente un titrage comprise entre 1680 et 3300 dtex, un nombre de fils en chaîne et en trame égal ou supérieur à 3,7 et une résistance à la rupture en chaîne et en trame égale ou supérieure 137-103 N/m.
  • Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif conforme à l'invention, celui-ci comporte une pluralité de modules du type susdit, chacun desquels présente un titrage comprise entre 1100 et 1680 dtex, un nombre de fils en chaîne et en trame égal ou supérieur à 10,5 et une résistance à la rupture en chaîne et en trame égale ou supérieure à 186.103 N/m.
  • Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre.
  • Il est rappelé ci-après quelque définition de balistique qui sera utile à une meilleure compréhension de ce qui est exposé dans le complètement de description qui va suivre.
  • Il est connu que, lorsqu'un projectile impacte un blindage, une onde sphérique prend naissance au point de collision. Or, cette onde se décompose en deux ondes successives, à savoir:
    • . une onde longitudinale, qui se propage à la vitesse du son perpendiculairement à la direction de propagation du projectile et qui soumet donc la matière (contenue dans un plan perpendiculaire au chemin parcouru par le projectile) à une contrainte de traction proportionnelle à la vitesse du son; et
    • . une onde transversale, qui se propage à la vitesse du projectile (donc à une vitesse inférieure) parallèlèment à la direction de propagation du projectile et qui fait déplacer la matière perpendiculairement à l'axe des fibres, à savoir parallèlement au chemin parcouru par le projectile, ce phénomène étant plus connu sous le nom de "délaminage" ou "destratification".
  • Les différents essais effectués sur des modules conformes à l'invention, décrits plus haut, ayant un nombre constant de couches intermédiaires, une armure textile identique et des films élastomères aux propriétés mécaniques et aux adhérences différentes, ont apporté les enseignements suivants:
    • . d'une part, avec les modules ayant des films à forte adhérence, à savoir supérieure à 39.102 N/m et un allongement à la rupture faible, les deux cas suivants se présentent:
    • -si la perforation du blindage est totale, aucun délaminage n'est observé;
    • -si la perforation est partielle, le délaminage apparaît dans une point situé entre 50 et 70% de l'épaisseur et de la déformation de la partie arrière du dispositif est faible, tandis que
    • -d'autre part, avec les modules ayant un film à faible adhérence, à savoir comprise entre 5.102 N/ m et 29.102 N/m, et un allongement élevé, la pénétration est partielle, le délaminage apparaît dans un point situé entre 10 et 40% de l'épaisseur et la déformation de la partie arrière du dispositif est grande.
  • Ces observations sur le comportement des blindages conformes à la présente invention ont conduit:
    • . d'une part, à confirmer le rôle décisif du délaminage dans l'absorption de l'énergie cinétique du projectile, dont l'arrêt est déterminé par la nature et l'épaisseur du film élastomère; et
    • . d'autre part, à penser que la contrainte maximum provoquant la rupture des fils se situe dans la face avant du dispositif, en sorte qu'à mesure que le projectile pénètre dans le blindage, notamment constitué par deux modules superposés selon l'invention, et s'écrase, le déplacement de la matière derrière l'onde transversale charge les fils du modules secondaire et décharge les fils du module primaire.
  • Il est donc avantageux de remplacer les fils du module secondaire par des fils ayant une résistance à la rupture moindre et un nombre de fils en chaîne et en trame moins élevé. Outre l'allègement du tapis ainsi réalisé, cette disposition permet une réduction du coût matière.
  • Il va de soi qu'il serait possible de remplacer le module secondaire par n'importe quel matériau en feuille capable d'épousser une forme galbée (à savoir, présentant une souplesse compatible avec celle du module primaire), à condition qu'il possède des propriétés de résistance à la rupture équivalentes.
  • Pour les deux raisons indiquées ci-dessus, lorsque le blindage conforme à l'invention comporte plusieurs modules superposés, celui-ci est constitué d'au moins deux de tels modules ayant des caractéristiques et des performances qui diffèrent dans le sens susdit; par exemple, le dispositif selon l'invention peut comporter:
    • . un premier module placé en face avant, et donc avantageusement composé d'un tissu au nombre de fils relativement important et présentant une résistance en chaîne et trame élevée, dont le titrage est compris entre 1100 et 1680 dtex, la résistance à la rupture est supérieure ou égale à 186.103 N/m de longueur, le nombre de fils en chaîne et trame est supérieur à 10,5; et
    • . un deuxième module placé en face arrière, et donc avantageusement composé d'un tissu d'une résistance moins élevée et d'un nombre de fils en chaîne et trame réduit, dont le titrage est compris entre 1680 dtex et 3300 dtex, la résistance est au moins égale à 137.103 N/m, le nombre de fils en chaîne et en trame est supérieur ou éqal à 3,7.
  • En ce qui concerne l'épaisseur du fil élastomère et ses propriétés mécaniques, l'une et les autres définissent des conditions essentielles à la performance du blindage. En fait, un film ayant un pouvoir d'adhésion faible, par exemple de l'order d'environ 5.102 N/m à 29·102 N/m, permet le délaminage des nappes de tissu, mais en tout état de cause doit conserver son importante capacité d'allongement, tandis que l'augmentation de l'épaisseur du film réduit le trajet de l'onde longitudinale et se traduit par une profondeur de pénétration du projectile plus importante; d'autre part, un film épais augmente l'emprisonnement des fils, ce que limite leur pouvoir d'allongement en concentre la contrainte dans la zone d'impact, les fils étant davantage soumis à un cisaillement. D'ailleurs, on sait également que l'onde longitudinale est d'autant plus réfléchie que le nombre de fils en chaîne et en trame est réduit; or, les composantes de l'onde réfléchie se superposent aux composantes de l'onde initiale et rompent les fils dans la zone d'impact, si l'amplitude dépasse la résistance des fils en ce point; par conséquent, plus la réflextion de l'onde est faible, plus grande est l'énergie absorbée par les fils à proximité de l'impact.
  • Pour cela, l'épaisseur du film doit être avantageusement comprise entre 0,01 et 0,018 mm, ce qui représente un pourcentage en poids par rapport au poids total du matériau employé comprise entre 7 et 15%.
  • Son module à 100% est compris entre 10" N/m2 et 5.108 N/m 2 .
  • L'élastomère du film est en outre avantageusement formulé de manière à présenter des propriétés d'ignifugation.
  • L'épaisseur de chacune desdites couches intermédiaires textiles de chaque couche composite qui intervient dans la constitution d'un module souple selon l'invention est, de préférence, d'environ 0,35 mm avant l'opération d'adhérisation de la couche textile, de part et d'autre, aux films élastomères.
  • Evidemment, après les opérations d'adhérisation et de vulcanisation, l'épaisseur des couches textiles diminue.
  • En ce que concerne la vulcanisation des modules conformes à l'invention, celle-ci a lieu, à la différence des procédés connus pour les blindages rigides et semi-rigides, sous faible pression, notamment inférieure à environ 29.104 Pa (=2,9 bar), et à haute température, notamment comprise entre 150 et 170°C, ce qui implique également un temps de maintien court.
  • Bien que le blindage selon l'invention trouve rarement une application lorsqu'il est utilisé seul, par contre, grâce à sa modularité, il peut apporter un complément de protection à un élément existant, comme par exemple une tôle de carrosserie, ou même à un blindage métallique à haute dureté.
  • Il est aussi bien connu que l'association de l'acier au "KEVLAR" réduit la pénétration d'un projectile. Toutefois, il est possible d'améliorer la performance d'un tel ensemble par certaines dispositions dans l'assemblage de ces éléments.
  • En effet, des essais réalisés avec une protection primaire (tôle de faible épaisseur de 0,5 à 1 mm en acier doux destiné à l'emboutissage) associée sans collage aux modules conformes à l'invention, démontrent que cet ensemble offre un pouvoir d'arrêt inférieur, comparativement aux ensembles dont les dispositifs sont fortement collés.
  • A ce propos, quelques explications peuvent être fournies, à savoir:
    • . dans l'absence de collage, lorsqu'un projectile impacte la partie métallique, une partie de l'onde longitudinale se diffuse à grande vitesse dans la tôle sans être freinée, ce qui réduit les contraintes dans le module primaire;
    • . lorsque la tôle est fortement collée sur le blindage souple et modulaire selon l'invention, elle résiste fortement à l'avancement du projectile, qui est ainsi ralenti; le blindage souple subit alors une déformation importante qui tend à mieux répartir la contrainte dans les fils, tandis que la déformation de la tôle charge les fils du module primaire dans une zone plus importante.
  • Pour bénéficier des avantages du collage, la colle de liaison entre les modules superposés doit avir une bonne adhérence, notamment de l'order de 49·102 N/m, et un pouvoir d'allongement suffisant pour absorber une partie de l'énergie cinétique. A cet effet, un bon compromis est trouvé avec une colle dont le taux de réticulant est comprise entre 1 et 20.
  • A titre d'exemple non limitatif sont indiquées ci-après, sous forme de diagramme, certaines des compositions possibles du dispositif de blindage modulaire selon l'invention utilisé seul et en coopération avec une tôle d'acier collée en face avant, cette tôle étant d'épaisseur différente et simulant par exemple la tôle de la carrosserie d'un véhicule automobile.
    Figure imgb0001
  • La composition A se réfère au cas où en face avant est collée une tôle dont l'épaisseur est comprise entre 1 et 1,2 mm et la composition B concerne le cas où en face avant est collée une tôle dont l'épaisseur se situe entre 0,5 et 0,7 mm, tandis que la composition C est relative à l'absence de tôle en face avant.
  • Sur l'axe vertical de gauche est indiqué le nombre de couches composites qui interviennent dans la composition de chacun des modules, dont est constitué le dispositif de blindage.
  • Dans chaque cas il est possible d'arrêter un projectile 9 mm blindé (il s'agit d'un projectile en forme d'ogive, avec un noyau en plomb et une chemise en cuivre) ayant un poids de 8,1 g, une vitesse de 380 m/sec, l'arme utilisée ayant une longueur de 6" (≅15,24 cm).
  • Les rectangles hachurés se référent aux modules dont l'armature textile en "KEVLAR" présente un titrage de 3300 dtex, tandis que les rectangles non hachurés se rapportent aux modules dont l'armature textile en "KEVLAR" présente un titrage de 1100 dtex. Sur le sommet de chaque rectangle est indiquée la masse totale du dispositif en kg/m2, tandis que à l'intérieur de chaque rectangle est indiquée la masse en kg/m2 de chacun des modules correspondants dont se compose le dispositif de blindage.
  • En résumant ce qui précède, il est donc clair que:
    • -le cas A correspond à un dispositif ayant une masse au m2 de 3,3 kg/m2 et constituée par un module:
    • . qui comporte 10 couches composites;
    • . dont l'armature textile a un titrage de 1100 dtex;
    • . dont la masse au M 2 est de 3,3 kg/m2; et
    • . qui coopère en face avant avec une tôle de 1 à 1,2 mm;
    • -le cas B corresond à un dispositif ayant une masse au m2 de 4,75 kg/M 2 et constitué par:
    • . un module primaire en face avant:
    • -qui comporte 15-5=10 couches composites;
    • -dont l'armature textile a un titrage de 1100 dtex;
    • -dont la masse au m2 est de 3,3 kg/m2; et
    • . un module secondaire en face arrière:
    • -qui comporte 5 couches composites;
    • -dont l'armature textile a un titrage de 3300 dtex;
    • -dont la masse au M 2 est de 3,3 kg/m2; et qui coopère en face avant avec une tôle de 0,5 à 0,7 mm;
    • -le cas C correspond à un dispositif ayant une masse au m2 de 6 kg/m2 et consituté par:
    • . un module primaire en face avant:
    • -qui comporte 20-15=5 couches composites;
    • -dont l'armature textile a un titrage de 1100 dtex;
    • -dont la masse au m2 est de 1,65 kg/m2; et
    • . un module secondaire en face arrière:
    • -qui comporte 15 couches composites;
    • -dont l'armature textile a un titrage de 3300 dtex;
    • -dont la masse au m2 est de 4,35 kg/m2;
    • ce dernier dispositif étant utilisé seul, à savoir sans tôle en face avant.
  • Or, étant donné que les exemples de compositions et les combinaisons peuvent être multipliées à l'infini, il est clair que l'intérêt des compositions et des combinaisons qui viennent d'être décrits réside dans le fait qu'elles montrent certaines des solutions possibles pour arrêter un projectile donné dans des circonstances données.
  • Une variante de la solution décrite précédemment, et applicable aux armes de faible et moyenne puissances (classes 1 à III), trouve application pour les éclats à haut vitesse.
  • Dans le cadre de la présente invention, on entend par classes I, Il et III les classes se rapportant aux projectiles propulsés par des armes de poing, dont les vitesses vont d'environ 280 m/sec dans la classe 1 jusqu'à environ 540 m/ sec dans la classe III.
  • Il est bien connu que le "KEVLAR" ne peut pas être utilisé seul pour des projectiles à très haute vitesse, à savoir situés au-delà de ladite classe III. En effet, au-delà de 500 à 550 m/sec, la matière ne subit qu'une contrainte de cisaillement, l'augmentation de la masse de matière utilisée ne se traduisant pas par une réduction proportionnelle de la vitesse.
  • Or, le "KEVLAR" freine facilement les éclats de faible masse à grande vitesse, mais il freine insuffisamment les éclats de masse plus importants à faible vitesse.
  • La solution qui est adoptée dans le cadre de la présente invention, pour pallier à cet inconvénient consiste à former des modules souples constitués chacun d'une pluralité de couches composites (ou plis) du type susdit coopérant chacune avec un feuillard métallique de très faible épaisseur qui suit la couche composite correspondante en regardant dans le sens opposé à celui de propagation des projectiles ou d'éjection des fragments et qui est lui aussi adhérisé, comme ladite couche textile, de part et d'autre, à un film élastomère de très faible épaisseur, les différentes couches composite ainsi réalisées étant solidarisées entre elles par vulcanisation et leur nombre étant fonction du degré de souplesse voulu pour chaque module. Dans ce cas, la meilleure performance balistique est obtenue avec un module dont le titrage minimum de l'armure textile en "KEVLAR" est de 1100 dtex, le nombre de fils en chaîne et en trame étant élevé et de toutes façons au minimum égal à 10,5 avec une résistance à la rupture égale ou supérieure à 186-103 N/m en chaîne et en trame, tandis que le feuillard métallique, notamment constitué par un feuillard d'acier à haute résistance, présente une épaisseur très faible, de préférence comprise entre 0,03 et 0,1 mm-ce qui contribue à conserver la nécessaire caractéristique de souplesse aussi à la variante en question-et une résistance à la rupture qui est supérieure à 4905.105 Pa (=4905 bar) ainsi qu'une dureté Rockwell B qui est égale ou supérieure à 76. En ce que concerne le film élastomère, celui-ci présente des caractéristiques identiques à celles du module sans feuillard métallique.
  • Or, la performance aux éclats s'explique par l'onde longitudinale mieux diffusée dans le métal, ce qui a pour effet de répartir les contraintes plus uniformément. D'autre part, les feuillards, comme dans le cas d'une tôle placée uniquement en face avant, subissent des déformations successives qui ralentissent considérablement la vitesse et la pénétration de l'éclat.

Claims (11)

1. Dispositif de protection d'une structure, plus particulièrement constituée par un véhicule automobile, contre l'impact de projectiles et de fragments ou éclats d'explosion, présentant une structure stratifiée souple pourvue d'une pluralité de couches composites superposées, chaque couche composite comprenant une couche intermédiaire textile qui est notamment réalisée en fibres organiques de polyamide aromatique et qui est adhérisée, à savoir qui adhère intimement, de part et d'autre, à un film de liant, lequel dispositif est caractérisé en ce que ledit liant est élastomère, et en ce que ladite structure constitue un module souple destiné à coopérer avec au moins un autre module du même type auquel il est solidarisé par collage, pour être appliqué à tout support, métallique ou non, galbé ou non.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre desdites couches composites est comprise entre 5 et 20 et de préférence entre 5 et 10.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque film élastomère mince adhérisé de part et d'autre par rapport à chaque couche textile, présente une épaisseur compris entre 0,01 et 0,018 mm et une adhérence comprise entre environ 5.102 N/m et 29·102 N/m, et le pourcentage en poids de produit élastomère employé dans un module donné est comprise entre 7% et 15% du poids total du module.
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colle de liaison d'un module au module que le précède, en regardant dans le sens opposé à celui de propagation des projectiles ou d'éjection des fragments, ou directement audit support, est du type présentant un pouvoir d'allongement suffisant pour absorber une partie de l'énergie cinétique d'impact et une bonne adhérence, notamment de l'ordre de 49.102 N/m, à savoir une taux de réticulant approprié, de préférence compris entre 1 et 20.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que celui-ci comporte une pluralité de modules du type susdit, dont au moins un module intermédiare comporte lesdites couches textiles réalisées en des fibres ayant une résistance à la rupture et un nombre de fils en chaîne et en trame qui sont moins élevés par rapport à au moins un module qui le précède, en regardant dans le sens opposé à celui de propagation des projectiles ou d'éjection des fragments, mais qui sont plus élevés par rapport à au moins un module qui le suit, si celui-ci existe.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif comporte au moins un module dit primaire est exposé aux projectiles ou fragments, et au moins un module dit secondaire, qui le suit en regardant dans le sens opposé à celui de propagation des projectiles ou d'éjection des fragments, lequel module primaire présente un titrage comprise entre 1100 et 1680 dtex, un nombre de fils en chaîne et en trame égal ou supérieur à 10,5 et une résistance à la rupture en chaîne et en trame égale ou supérieure à 186.103 N/m, tandis que le module secondaire présente un titrage comprise entre 1680 et 3300 dtex, un nombre de fils en chaîne et en trame égal ou supérieur à 3,7 et une résistance à la ruptue en chaîne et en trame égale ou supérieure à 137·103 N/m.
7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que celui-ci comporte une pluralité de modules du type susdit, chacun desquels présente un titrage comprise entre 1100 et 1680 dtex, un nombre de fils en chaîne et en trame égal ou supérieur à 10,5 et une résistance à la rupture en chaîne et en trame égale ou supérieure à 186.103 N/m.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, notamment lorsque celui-ci doit assurer une protection contre les éclats à haute vitesse, ledit ou lesdits modules souples sont constitués chacun d'une pluralité de couches composites du type susdit coopérant chacune avec une feuillard métallique de très faible épaisseur qui suit la couche composite correspondante en regardant dans le sens opposé à celui de propagation des projectiles ou d'éjection des fragments et qui est lui aussi adhérisé, comme ladite couche textile, de part et d'autre, à un film élastomère de très faible épaisseur, les différentes couches composites ainsi réalisées étant solidarisées entre elles par vulcanisation et leur nombre étant fonction du degré de souplesse voulu pour chaque module.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les feuillards métalliques présentent une épaissuer de préférence comprise entre 0,03 et 0,1 mm, une résistance à la rupture supérieure ou égale à 4905-105 Pa (=4905 bar) et une dureté Rockwell B égale ou supérieur à 71, chaque module ayant un titrage minimum de 1100 dtex, un nombre de fils en chaîne et en trame au minimum égal à 10,5 avec une résistance à la rupture en chaîne et en trame égale ou supérieure à 186.103 N/m.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le film élastomère présente des propriétés d'ignifugation.
11. Procédé de protection d'une structure contre les impacts de projectiles et de fragments ou éclats d'explosions par revêtement par collage de celle-ci à l'aide du dispositif modulaire souple selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, chaque module étant préalablement traité à température élevée, en fonction de la nature des fibres et du liant, notamment comprise entre 150°C et 170°C, caractérisé en ce que chaque module est vulcanisé en continu à faible pression, inférieure à environ 29.104 Pa (=2,9 bar), avec des temps de maintien courts.
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