EP0432031B1 - Blindage de protection balistique - Google Patents

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EP0432031B1
EP0432031B1 EP90403435A EP90403435A EP0432031B1 EP 0432031 B1 EP0432031 B1 EP 0432031B1 EP 90403435 A EP90403435 A EP 90403435A EP 90403435 A EP90403435 A EP 90403435A EP 0432031 B1 EP0432031 B1 EP 0432031B1
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armor
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plate
cells
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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
    • F41H5/0414—Layered armour containing ceramic material
    • 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
    • F41H5/023—Armour plate, or auxiliary armour plate mounted at a distance of the main armour plate, having cavities at its outer impact surface, or holes, for deflecting the projectile
    • 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
    • F41H5/0414—Layered armour containing ceramic material
    • F41H5/0421—Ceramic layers in combination with metal layers

Definitions

  • the present invention relates to ballistic protection armor, comprising an armor plate intended to stop projectiles.
  • Such a shielding plate can be a metal plate, which leads to economical shielding, due to its low cost and the weldability of the plate, which is useful for stopping projectiles having a speed of less than 500 m / s.
  • a two-layer plate composed of a front element for ballistic protection, for example ceramic, and a rear structural support element, for example Kevlar.
  • a front element for ballistic protection for example ceramic
  • a rear structural support element for example Kevlar
  • the object of the invention is to improve the ballistic performance of such shields, in particular of those which employ a two-layer plate of the type indicated above.
  • a shield according to the invention further comprises an auxiliary plate disposed in front of the shield plate, with a determined spacing, which is constituted by a ceramic plate pierced with a large number of cells distributed in a regular grid pattern. and formed by holes which are oriented perpendicular to the mean plane of the auxiliary plate. These holes may be blind holes opening onto the front face thereof, or through holes; in the latter case, the rear face of the auxiliary plate should be coated with an insulation sheet, for example aluminum or Kevlar, preserving the rear parts of the shielding.
  • an insulation sheet for example aluminum or Kevlar
  • the auxiliary plate placed in front of the armor plate has the effect of clawing the projectiles before they strike the armor plate, thus preparing by bursts of rupture their bursting on the latter.
  • the projectiles undergo destabilization on the part of the auxiliary plate, which collaborates in their fragmentation. This reduces the thickness, therefore the areal mass, of the armor plate, and thus achieve a weight gain over the whole armor, with equal efficiency.
  • This layer which preferably has a honeycomb structure, or can also be made of foam or elastomer, has a damping function.
  • the auxiliary plate can be made either of sintered ceramic such as alumina, silicon carbide or boron carbide, or in composite formed from a ceramic matrix containing a fibrous reinforcement.
  • the ceramic matrix can be constituted by silicon carbide or boron and the fibrous reinforcement by carbon fibers or silicon carbide.
  • the cells of the auxiliary plate preferably have a wall of cylindrical or prismatic shape with a diameter less than the caliber of the projectiles which the shielding must stop. If necessary, the front face of the auxiliary plate may include raised areas, regularly distributed in relation to the grid formed by the cells.
  • a lightened armor according to the invention finds application in particular for the protection of helicopters (seats, mechanical parts and engine) as well as in the manufacture of bullet-proof vests.
  • Figure 1 shows a cross section made through a portion of a shield according to the invention.
  • Figures 2 to 5 illustrate the phases of destruction of a projectile entering the armor of Figure 1.
  • Figures 6 and 7 show the projectile of Figure 3 seen respectively in side perspective and in section through a transverse plane.
  • FIGS. 8 and 9 represent two alternative embodiments of the auxiliary plate that the shield of FIG.
  • FIG. 1 shows a protective shield against the impact of projectiles 15 of conventional ogival shape, composed of a main plate 10, an auxiliary plate 14, an intermediate layer 13 defining the spacing between the plates 10 and 14.
  • the auxiliary plate made of ceramic material, offers two flat and parallel faces; its front face, which receives the impact of projectiles 15, is pierced with cells 16 of circular section, formed, in the present example, of blind holes not opening on its rear face. These cells, cylindrical or possibly slightly conical, are distributed in rows and columns forming on the front face a regular grid.
  • Their axes 19 are oriented perpendicular to the surface of the front face and they have a circular section of diameter less than the caliber of the projectiles 15 to be stopped.
  • the front face of the auxiliary plate 14 can be given a non-equal shape, possibly planar, but irregular, composed of raised areas inclined at various angles and directions of obliquity. Such a conformation can create a ricochet effect on the projectile, which increases the effectiveness of the armor.
  • FIG. 8 shows for example a plate 14 whose front face is formed of pyramids regular square base, juxtaposed in rows and columns, the cells 16 being centered on the edges of the bases of said pyramids.
  • FIG. 9 shows another example where the plate 14 has a front face formed from juxtaposed parallel grooves, at the bottom of which the cells 16 are aligned.
  • the cells 16 can also offer a polygonal contour, for example hexagonal; such a conformation can be chosen whatever the structure adopted for the plate 14.
  • the auxiliary plate 14 can be made of sintered ceramic (alumina, silicon or boron carbide, etc.) or of ceramic fiber / matrix composite (C / SiC, C / B4C, SiC / SiC, etc.) .
  • the main plate 10 may comprise only a single element 11, made of a ceramic matrix composite of one of the types indicated above, or may comprise two elements 11, 12 joined together.
  • the front element 11 can be made of sintered ceramic, the rear element 12 then being made of Kevlar, of a ceramic matrix composite or of steel, or of being made of a ceramic matrix composite, the element 12 being then in steel, aluminum alloy or also Kevlar.
  • the intermediate layer 13 has here a honeycomb structure and can be made of aluminum, Kevlar-epoxy or fiberglass-epoxy, with a thickness leading to a spacing between the plates 10 and 14 of the order of the length a of the ogival point of the projectiles 15 to be stopped.

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Description

  • La présente invention se rapporte à un blindage de protection balistique, comprenant une plaque de blindage destinée à arrêter des projectiles.
  • Une telle plaque de blindage peut être une plaque métallique, ce qui conduit à un blindage économique, du fait de son faible coût et de la soudabilité de la plaque, intéressant pour arrêter des projectiles ayant une vitesse inférieure à 500 m/s.
  • On peut aussi utiliser comme dans le brevet FR-A-2053683, sur lequel se base le préambule de la revendication indépendante 1, une plaque bi-couche composée d'un élément avant de protection balistique, par exemple en céramique, et d'un élément arrière de tenue structurale, par exemple en Kevlar. Une telle plaque bi-couche offre un gain de masse et de bonnes performances pour les projectiles de vitesse supérieure à 500 m/s.
  • L'invention a pour but d'améliorer les performances balistiques de tels blindages, notamment de ceux qui mettent en oeuvre une plaque bi-couche du type indiqué ci-dessus.
  • A cet effet, un blindage selon l'invention comprend en outre une plaque auxiliaire disposée devant la plaque de blindage, avec un espacement déterminé, qui est constituée par une plaque de céramique percée d'un grand nombre d'alvéoles réparties suivant un quadrillage régulier et formées de trous qui sont orientés perpendiculairement au plan moyen de la plaque auxiliaire. Ces trous peuvent être des trous borgnes débouchant sur la face avant de celle-ci, ou des trous traversants; dans ce dernier cas, il convient de revêtir la face arrière de la plaque auxiliaire d'une feuille d'isolement, par exemple en aluminium ou en Kevlar, préservant les parties postérieures du blindage.
  • La plaque auxiliaire placée devant la plaque de blindage a pour effet de griffer les projectiles avant qu'ils percutent la plaque de blindage, préparant ainsi par des amorces de rupture leur éclatement sur cette dernière. En outre, les projectiles subissent une déstabilisation de la part de la plaque auxiliaire, qui collabore à leur fragmentation. Cela permet de réduire l'épaisseur, donc la masse surfacique, de la plaque de blindage, et de réaliser ainsi un gain de poids sur l'ensemble du blindage, à efficacité égale.
  • Il convient d'interposer, entre la plaque auxiliaire et la plaque de blindage précitées, une couche intermédiaire déterminant l'espacement entre ces deux plaques. Cette couche, qui présente de préférence une structure en nid d'abeilles, ou peut encore être réalisée en mousse ou en élastomère, a une fonction d'amortissement.
  • La plaque auxiliaire peut être réalisée soit en céramique frittée telle que l'alumine, le carbure de silicium ou le carbure de bore, soit en composite formé d'une matrice céramique contenant un renforcement fibreux. Dans ce dernier cas, la matrice céramique peut être constituée par du carbure de silicium ou de bore et le renforcement fibreux par des fibres de carbone ou de carbure de silicium.
  • Les alvéoles de la plaque auxiliaire ont de préférence une paroi de forme cylindrique ou prismatique de diamètre inférieur au calibre des projectiles que doit arrêter le blindage. En cas de besoin, la face avant de la plaque auxiliaire peut comporter des zones en relief, réparties régulièrement en relation avec le quadrillage formé par les alvéoles.
  • Un blindage allégé selon l'invention trouve application notamment pour la protection des hélicoptères (sièges, organes mécaniques et moteur) ainsi que dans la confection de gilets pare-balles.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'exemples de réalisation non limitatifs.
  • La figure 1 représente une coupe transversale faite a travers une portion d'un blindage selon l'invention.
  • Les figures 2 à 5 illustrent les phases de destruction d'un projectile pénétrant dans le blindage de la figure 1.
  • Les figures 6 et 7 représentent le projectile de la figure 3 vu respectivement en perspective de côté et en coupe par un plan transversal.
  • Les figures 8 et 9 représentent deux variantes de réalisation de la plaque auxiliaire que comporte le blindage de la figure 1.
  • On voit sur la figure 1 un blindage de protection contre l'impact de projectiles 15 de forme ogivale classique, composé d'une plaque principale 10, d'une plaque auxiliaire 14, une couche intermédiaire 13 définissant l'espacement entre les plaques 10 et 14. La plaque auxiliaire, réalisée en matériau céramique, offre deux faces planes et parallèles; sa face avant, qui reçoit l'impact de projectiles 15, est percée d'alvéoles 16 de section circulaire, formées, dans le présent exemple, de trous borgnes ne débouchant pas sur sa face arrière. Ces alvéoles, cylindriques ou éventuellement légèrement coniques, sont réparties en rangées et en colonnes formant sur la face avant un quadrillage régulier. Leurs axes 19 sont orientés perpendiculairement à la surface de la face avant et elles présentent une section circulaire de diamètre inférieur au calibre des projectiles 15 à arrêter.
  • Lorsqu'un projectile 15 frappe le blindage (figure 2), il rencontre tout d'abord la plaque auxiliaire 14. Du fait de la structure alvéolée de celle-ci du côté de l'impact des projectiles, l'enveloppe de laiton du projectile 15 est découpée et arrachée, tandis que des rainures longitudinales 17 sont créées dans son noyau en raison de la pénétration par frettage des parois brisées des alvéoles (figures 3, 6 et 7). Ces rainures provoquent des amorces de rupture sur le noyau du projectile 15 qui, lorsque celui-ci percute la plaque principale 10 (figure 4), favorisent son éclatement (figure 5), même s'il n'est plus animé que d'une vitesse relativement faible.
  • En variante, on peut conférer à la face avant de la plaque auxiliaire 14 une forme non pas égale, éventuellement plane, mais irrégulière, composée de zones en relief inclinées suivant des angles et des directions d'obliquité divers. Une telle conformation peut créer un effet de ricochet sur le projectile, ce qui accroît l'efficacité du blindage. La figure 8 montre par exemple une plaque 14 dont la face avant est formée de pyramides régulières à base carrée, juxtaposées en rangées et en colonnes, les alvéoles 16 étant centrées sur les arêtes des bases desdites pyramides. La figure 9 montre un autre exemple où la plaque 14 présente une face avant formée de cannelures parallèles juxtaposées, au fond desquelles sont alignées les alvéoles 16.
  • Les alvéoles 16 peuvent également offrir un contour polygonal, par exemple hexagonal; une telle conformation peut être choisie quelle que soit la structure adoptée pour la plaque 14.
  • D'une manière générale, la plaque auxiliaire 14 peut être réalisée en céramique frittée (alumine, carbure de silicium ou de bore, etc) ou en composite fibre/matrice céramique (C/SiC, C/B₄C, SiC/SiC, etc). La plaque principale 10 peut ne comprendre qu'un élément 11 unique, réalisé en composite à matrice céramique de l'un des types indiqués ci-dessus, ou comprendre deux éléments 11, 12 accolés. Dans ce dernier cas, l'élément antérieur 11 peut être réalisé en céramique frittée, l'élément postérieur 12 étant alors en Kevlar, en composite à matrice céramique ou en acier, ou être réalisé en composite à matrice céramique, l'élément 12 étant alors en acier, en alliage d'aluminium ou également en Kevlar. Quant à la couche intermédiaire 13, elle présente ici une structure en nid d'abeilles et peut être réalisée en aluminium, en Kevlar-époxy ou en fibre de verre-époxy, avec une épaisseur conduisant à un espacement entre les plaques 10 et 14 de l'ordre de la longueur a de la pointe ogivale des projectiles 15 à arrêter.

Claims (11)

  1. Blindage de protection balistique comprenant une plaque de blindage destinée à arrêter des projectiles, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une plaque auxiliaire (14) disposée devant la plaque de blindage (10), avec un espacement déterminé, et constituée par une plaque de céramique percée d'un grand nombre d'alvéoles (16) réparties suivant un quadrillage régulier et formées de trous qui sont orientés perpendiculairement au plan moyen de la plaque auxiliaire.
  2. Blindage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les trous formant les alvéoles (16) sont des trous borgnes débouchant sur la face avant de la plaque auxiliaire (14).
  3. Blindage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les trous formant les alvéoles (16) sont des trous traversants, obturés par une feuille recouvrant la face arrière de la plaque auxiliaire (14).
  4. Blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'entre la plaque auxiliaire (14) et la plaque de blindage (10) est interposée une couche intermédiaire (13) déterminant l'espacement entre ces deux plaques.
  5. Blindage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la couche intermédiaire (13) présente une structure en nid d'abeilles.
  6. Blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la plaque auxiliaire (14) est réalisée en céramique frittée telle que l'alumine, le carbure de silicium ou le carbure de bore.
  7. Blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la plaque auxiliaire (14) est réalisée en composite formé d'une matrice céramique contenant un renforcement fibreux.
  8. Blindage selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la matrice céramique est constituée par du carbure de silicium ou de bore.
  9. Blindage selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que le renforcement fibreux est constitué par des fibres de carbone ou de carbure de silicium.
  10. Blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les alvéoles (16) de la plaque auxiliaire (14) ont une paroi de forme cylindrique ou prismatique de diamètre inférieur au calibre des projectiles (15) que doit arrêter le blindage.
  11. Blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la face avant de la plaque auxiliaire (14) comporte des zones en relief réparties régulièrement en relation avec le quadrillage formé par les alvéoles (16).
EP90403435A 1989-12-06 1990-12-04 Blindage de protection balistique Expired - Lifetime EP0432031B1 (fr)

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