EP1192404A1 - Dispositif de protection d'une paroi - Google Patents

Dispositif de protection d'une paroi

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Publication number
EP1192404A1
EP1192404A1 EP01907742A EP01907742A EP1192404A1 EP 1192404 A1 EP1192404 A1 EP 1192404A1 EP 01907742 A EP01907742 A EP 01907742A EP 01907742 A EP01907742 A EP 01907742A EP 1192404 A1 EP1192404 A1 EP 1192404A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
protection device
bar
support
active protection
bars
Prior art date
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Granted
Application number
EP01907742A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1192404B1 (fr
Inventor
Michel Vives
Alain Kerdraon
Jean-Paul Duparc
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.)
Giat Industries SA
Original Assignee
Giat Industries SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Giat Industries SA filed Critical Giat Industries SA
Publication of EP1192404A1 publication Critical patent/EP1192404A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1192404B1 publication Critical patent/EP1192404B1/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
    • F41H5/007—Reactive armour; Dynamic armour

Definitions

  • the technical field of the invention is that of devices making it possible to protect a vehicle wall against the attack of a projectile. Vehicles have seen their means of protection evolve over the years to enable them to resist a threat more effectively.
  • the most classic form of protection consists of passive shielding which is made of metal or of several layers of composite materials.
  • So-called reactive shields are also known, which comprise an explosive layer interposed between two metal plates.
  • the explosive of these shields is initiated by the impact of an incident projectile.
  • the detonation of the explosive causes the projection of the external metal plate towards the projectile, which causes destabilization and / or destruction of the latter.
  • These latter shields are more particularly suitable for protection against hollow charge projectiles and against arrow projectiles.
  • shields include a threat attack module which is coupled to means for detecting it, for example radar or infrared.
  • the attack module When an incident projectile is detected, the attack module is activated and projects a metal plate or block or splinters onto the incident projectile.
  • Patent EP922924 describes such an active armor which comprises a plurality of launchers making it possible to project one or more metal blocks onto a projectile arrow.
  • the projection is ensured by an explosive or a propellant charge.
  • the projection speed is between 100 and 500 m / s.
  • the main drawback of this device is that the projectiles are cylindrical or parallelepipedal blocks having a ratio of their total length to their smallest relatively small transverse dimension (approximately between 1 and 5).
  • Such a device therefore requires the use of very efficient detection means making it possible to quickly and precisely locate the incident projectile.
  • the protection device according to the invention has improved efficiency because it makes it possible to increase the probability of interception of an incident projectile while ensuring reproducibility of the performances.
  • the subject of the invention is a device for protecting a wall, in particular a wall of a vehicle, against the attack of a projectile and comprising at least one explosive charge capable of projecting at least one metal block in direction of the projectile, device characterized in that the block or blocks have the form of elongated bars, that is to say having a maximum length greater than or equal to 10 times their smallest transverse dimension, the explosive charge being placed opposite a longitudinal surface of the bar.
  • the explosive charge can be initiated by means of initiation which will be arranged at one end of the bar.
  • the bar may be parallelepipedic, for example with a rectangular section.
  • the device may include a support having a bottom plate intended to be fixed to the wall and on which the explosive charge is applied.
  • the support may include a longitudinal cavity delimited by two lateral cheeks and receiving the explosive charge and the bar (s).
  • the device may include at least two bars arranged substantially in the extension of one another in the same support.
  • the device may include at least two bars arranged substantially parallel to one another in the same support. According to a variant, the device may include three bars arranged substantially parallel to one another in the same support.
  • the device may include at least one intermediate layer of a material having an acoustic impedance of the same order of magnitude as that of the bars, intermediate layer which will be placed between the explosive charge and the bars.
  • the intermediate layer may consist of a copper sheet 0.5 to 1 mm thick.
  • the support may be arranged in a housing.
  • a layer of damping material can be interposed between the support and the housing.
  • the layer of damping material may in particular be arranged between the housing and the bottom and two lateral faces of the support.
  • the damping material will consist of a material with high modulus of volume compressibility.
  • This damping material can thus be chosen from the following materials: high density organic foam, for example greater than 1.2 g / cm 3 , composite material, polyester filled with glass fibers, or a granular material such as sand, plaster, shot, vermiculite, or glass beads, granular material coated or not in a binder.
  • the bar (s) may be kept integral with the support or the housing by means of at least two end wedges bearing on an external surface of the bar (s) and they themselves made integral of the support or the case by a fixing means.
  • the explosive charge may comprise at least two layers of explosives having different detonation rates, the detonation speed of the explosive in contact with the support being greater than that of the other explosive (s).
  • FIG. 1 is a view in longitudinal section of a first embodiment of a protection device according to the invention, section made along the plane of which the trace AA is shown in FIG. 2,
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of this first embodiment, a section taken along the plane, the trace BB of which is shown in FIG. 1,
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a second embodiment of the invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a third embodiment of the invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a fourth embodiment of the invention
  • - Figure 6 is a longitudinal sectional view of a fifth embodiment of the invention
  • FIG. 7 is a view in longitudinal section of a sixth embodiment of a protection device according to the invention, section taken along the plane, the trace CC of which is shown in FIG. 8,
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of this sixth embodiment, a section taken along the plane, the trace of which DD is shown in FIG. 7.
  • a protection device 1 according to a first embodiment of the invention is fixed to a wall 2 of a vehicle (not shown in detail) using a fixing method suitable (for example flanges 5).
  • This device comprises a support 4 having a bottom plate 4a intended to be fixed to the vehicle and carrying the flanges 5, plate on which is applied an explosive charge 3 in the form of a sheet of approximately 10 mm thick.
  • an explosive composition for example about 120 g of a composition combining pentrite with an organic binder, for example the composition reference B2238 supplied by the National Company of Powder and Explosives - SNPE).
  • the support 4 comprises a longitudinal cavity 6 which is delimited by two lateral cheeks 4b, 4c.
  • the cavity 6 receives the explosive charge 3 on which is applied a bar 7 having substantially the same length and width as the charge 3.
  • the bar is here parallelepipedic and it has a maximum length L which is greater than or equal to 10 times its smallest transverse dimension, here its height h (L U 10 h).
  • the bar will advantageously be given the following dimensions: 100mm ⁇ L ⁇ 400mm; 3mm ⁇ h ⁇ 30 ⁇ r-m; 20mm ⁇ 1 ⁇ 50mm.
  • the bar will be made for example of steel or else of titanium
  • the explosive charge 3 is intended to be initiated by an initiating means 8 which is arranged at one of the ends of the pane 7.
  • the priming means 8 comprises an electric igniter 9 and possibly a detonation relay 10 which is located opposite one end of the explosive charge 3.
  • the cavity 6 of the support 4 is closed on one side by the priming means 8 and on the other by a closing plate 11.
  • Plate 11 and priming means 8 are each fixed to the support 4 by four screws 12, of which only the heads and / or the axes are shown in the figures.
  • the bar 7 is made integral with the support 4 by means of two end wedges 13 each formed by a steel plate 0.5 mm thick which comes to bear on an external surface of the bar 7.
  • Each wedge 13 is fixed to the support 4 by a screw 14.
  • the igniter 9 of the device 1 is connected by a wire to a centralized control means 15, itself connected to detection means 16, for example radar or infrared detectors placed on the vehicle.
  • detection means 16 for example radar or infrared detectors placed on the vehicle.
  • the wall 2 of the vehicle is for example a wall of the vehicle glazing.
  • the bar 7 is arranged at a vulnerable zone of the vehicle (the frontal zone) and in such a way that the projection of the bar takes place in a plane intersecting potential directions of attack.
  • the bar 7 is located ic substantially perpendicular to the axis of rotation of the turret 18 of the vehicle (see diagram in Figure 2).
  • the detection means 16 which is for example integral with the turret 18, will detect the approach of the projectile 17 in the direction ZZ '.
  • the control means 15 will measure the approach speed of the projectile 17 and calculate the optimum instant to trigger the operation of the device 1, that is to say the instant when the projectile 17 will pass over the device 1 and cut the projection plane of the bar 7.
  • the control means 15 then causes the initiation of the explosive charge 3. Due to the positioning of the initiation means 8 at one end of the bar, the detonation wave will sweep the explosive charge from one end to the other from the bar. This results in a progressive projection of the bar by raising according to a phenomenon analogous to that encountered in the shaped charges.
  • the bar is thus projected in a direction D at a speed of the order of 300 to 800 m / s, practically without deformation or bending.
  • the bar 7 makes an angle of the order of 3 ° relative to the support 4 (bearing angle) (see the bar traced in broken lines in Figure 1).
  • the retaining wedges 13 disappear when the bar 7 is projected and they do not disturb the trajectory and the geometry thereof.
  • the bar 7 thus scans a plane substantially perpendicular to the trajectory ZZ 'of the projectile 17 and it impacts the latter, causing it to rupture by shock and / or its destabilization by interference.
  • the precision of the location of the projectile need not be important. It is enough to be assured of its passage above the device.
  • We will adopt a device comprising bars, the length of which will therefore be chosen according to the performance of the detection and localization means.
  • the speed of the bar is conditioned mainly by the ratio between the mass of explosive and that of the bar.
  • the width of the bar if it is too small, risks leading to a preponderance of edge effects and decreased projection performance. In fact, the detonation products then relax laterally more quickly, which reduces energy transfer. Concretely, the bar will be given a width 1 greater than or equal to 20 mm.
  • the lateral cheeks 4b and 4c of the support make it possible * to partially overcome the problem of this relaxation and also make it possible to limit the lateral deformations of the bar due to the compression stresses
  • an infrared detection barrier may be provided, integral with the support 4 and materializing the latter. This barrier will be arranged in series with the control means and it will provide confirmation of the presence of the projectile causing the triggering of the device. We could also define a fully autonomous device, the triggering of which would be controlled by passing over the detection barrier.
  • Each point of the bar has substantially the same speed which is the speed of projection.
  • the control means 15 therefore does not have to take into account dispersion or speed differences to cause tripping.
  • the bar for example a cylindrical shape.
  • Appropriate sealing means will then be provided to avoid excessively rapid detonation of the detonation products.
  • the means for fixing the device to the wall can of course be different. We can also fix the device on an intermediate structure itself added to the wall.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of a second embodiment of the invention. This mode differs from the previous one in that the single bar 7 of FIG. 1 is replaced by three bars 7a,
  • the wedges 13 have a suitable width ensuring the maintenance of the three bars.
  • the presence of the lateral bars makes it possible to improve the efficiency of the device by reducing the edge effects for the projection of the central bar. Thus the transfer of energy from the explosive to the central bar is optimal. Due to the possible differences in mass, the speed of the side bars can be modified relative to that of the central bar.
  • the side bars will have a lower speed than that of the central bar because of the edge effects reducing the efficiency of the energy transfer for the side bars.
  • each of the lateral bars is less than that of the central bar, their speed compared to the previous case will be increased and, depending on the values of the masses adopted, the three bars may have the same speed or different speeds.
  • Such an embodiment makes it possible to improve the efficiency of the device by ensuring the projection of several bars at identical and possibly different speeds (depending on the values chosen for the masses of each bar). This ensures, with a very compact device, multiple impacts, simultaneous or not, on the incident projectile 17.
  • FIG. 4 shows in cross section a third embodiment of the invention which differs from the previous one in that it comprises a layer 19 interposed between the bars 7a, 7b, 7c and the explosive charge 3.
  • the material of the intermediate layer 19 is chosen with an acoustic impedance of the same order of magnitude as that of the bars.
  • a metallic material will be chosen.
  • the intermediate layer could thus be constituted by a sheet 0.5 to 1 mm thick made of the same material as one of the bars or also of a ductile metallic material such as copper. Such a choice also makes it possible to ensure gas tightness.
  • This layer makes it possible to delay the gas passages between the bars and also ensures a regularization of the projection speeds. It is possible, as a variant, to give the intermediate layer 19 a different thickness in line with each bar opposite which it is arranged. This will allow you to adjust the projection speeds of each bar.
  • a given bar it is also possible for a given bar to provide an intermediate layer having a variable thickness from one edge to the other of the bar. Such an arrangement will make it possible to vary the direction of projection of the bar considered.
  • Figure 5 is a cross-sectional view of a fourth embodiment of the invention. This mode differs from that of FIG. 4 in that the explosive charge 3 comprises two layers of explosives 3a, 3b placed one on the other.
  • the layer 3b which is in contact with the intermediate layer 19 is formed by an explosive having a detonation speed lower than that of the explosive in layer 3a in contact with the support 4.
  • Figure 6 shows in longitudinal section a device according to a fifth embodiment.
  • This mode differs from that according to FIG. 1 in that the bar 7 is replaced by two bars 7a, 7b arranged in the extension of one another in the cavity 6 of the support.
  • a layer 19 is interposed between the bars 7a, 7b and the explosive charge 3. This arrangement makes it possible to ensure gas-tightness of the detonation gases between the bars and makes it possible to regulate the projection speeds.
  • Each bar is held relative to the support 4 by a wedge 13 fixed by a screw 1.
  • the bars are made integral with each other at their ends in mutual contact by a layer of adhesive 20.
  • Such an arrangement makes it possible, like that described with reference to FIGS. 3 to 5, to improve the efficiency of the device by ensuring the projection of several bars at identical speeds (if the masses of the bars are identical) and possibly different (if the masses are different).
  • the two bars 7a and 7b are projected substantially simultaneously in a direction D at a speed of the order of 300m / s. Each bar follows its own trajectory without deformation or bending.
  • bars of different mass can be produced (for example by varying the material or the thickness of each bar). In this case the speed of each bar will be different.
  • a number of bars greater than two may be provided.
  • shims fixed by screws placed in the side cheeks 4b and / or 4c of the support 4.
  • Figures 7 and 8 show a sixth embodiment of the invention.
  • the support 4 is arranged in a housing 21 made of a ductile material (that is to say having an elongation at break greater than 20%).
  • the housing could be made of mild steel sheet 4 mm thick or of composite material.
  • the housing comprises a bottom 21a, which is intended to come into contact with a wall 2 of the vehicle to be protected, and two side walls 21b and 21c which surround the support 4 and are folded so as to form two flanges 21d and 21e substantially parallel to the background 21a.
  • the flanges 21d and 21e delimit a longitudinal notch 22 facing the bar 7.
  • the support 4 is made integral with the housing 21 by screws 23 which bear on the flanges 21d and 21e and which are engaged in threads made on the side cheeks 4b and 4c of the support 4.
  • Two longitudinal bars 24 are crossed by the screws 23 and allow the support 4 to be positioned relative to the housing 21.
  • the bars will for example be made of plastic.
  • the closure plate 11 (which carries two fixing lugs 5) is welded (or glued) to one end of the housing 21.
  • the profile of this plate 11 is shown in broken lines in FIG. 8. It carries a notch corresponding to the notch 22. It also supports, as in the previous embodiments, the shim 13 allowing the bar to be fixed 7 to support.
  • the priming means 8 is fixed to the support 4 by screws (not shown) and to the housing 21 by gluing or welding.
  • a layer 25 of damping material is interposed between the support 4 and the housing 21.
  • This layer 25 partially surrounds the support 4 and it is also interposed between the housing 21 and the two lateral cheeks 4b, 4c of the support 4.
  • the damping material will be chosen according to its capacity to absorb energy. We will thus take a material with a high modulus of volume compressibility, that is to say for which the ratio V / Vo of the volume V
  • damping material a high density organic foam (for example greater than 1.2 g / cm 3 ) or else a composite material making it possible to achieve a large volume deformation rate over the pressure variation range of 0 to 30 Gpa, such as a polyester filled with glass fibers or a filament wound on the basis of glass fibers. It is also possible to use as a damping material a material with an adaptive equation of state such as a porous material, sand, shot, vermiculite, glass beads, plaster.
  • granular materials may or may not be coated in a binder, for example a plastic material such as an epoxy resin or a mineral material such as a cement.
  • a binder for example a plastic material such as an epoxy resin or a mineral material such as a cement.
  • the layer of shock absorbing material has the function of absorbing the shocks transmitted to the vehicle. It also makes it possible to avoid breaks in the support 4.
  • the housing brakes the lateral cheeks of the support 4 during detonation. This reduces the collateral effects of the protection device.
  • the housing also makes it possible to seal the device before operation. In order to perfect such a seal, it is advantageously possible to fill all or part of the notch 22 with a layer of resin (not shown).
  • the housing 21 and the layer of damping material 25 by an envelope made of composite material, associating for example glass fibers in a resin matrix.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

L'invention a pour objet un dispositif (1) de protection d'une paroi (2), notamment d'une paroi d'un véhicule, contre l'agression d'un projectile. Ce dispositif comprend au moins une charge explosive (3) susceptible de projeter au moins un bloc métallique (7) en direction du projectile (17). Il est caractérisé en ce que le ou les blocs (7) ont une forme de barreaux allongés c'est à dire ayant une longueur maximale supérieure ou égale à 10 fois leur plus petite dimension transversale, la charge explosive (3) étant disposée en regard d'une surface longitudinale du barreau (7).

Description

DISPOSITIF DE PROTECTION D'UNE PAROI
Le domaine technique de l'invention est celui des dispositifs permettant d'assurer une protection d'une paroi de véhicule contre l'agression d'un projectile. Les véhicules ont vu leurs moyens de protection évoluer au fil des années pour leur permettre de résister plus efficacement à une menace.
Le mode de protection le plus classique est constitué par le blindage passif qui est formé de métal ou bien de plusieurs couches de matériaux composites.
On connaît également les blindages dits réactifs qui comprennent une couche d'explosif interposée entre deux plaques métalliques. L'explosif de ces blindages est initié par l'impact d'un projectile incident. La détonation de l'explosif entraîne la projection de la plaque métallique externe vers le projectile, ce qui provoque la déstabili-sation et/ou la destruction de celui ci. Ces derniers blindages sont plus particulièrement adaptés à la protection contre les projectiles à charge creuse et contre les projectiles flèches .
Afin d'assurer une protection encore plus efficace, on définit maintenant des blindages dits actifs. Ces blindages comportent un module d'attaque de la menace qui est couplé à des moyens de détection de celle ci, par exemple radar ou infra rouge.
Lorsqu'un projectile incident est détecté le module d'attaque est activé et projette sur le projectile incident une plaque ou un bloc métallique ou encore des éclats.
Le brevet EP922924 décrit un tel blindage actif qui comprend une pluralité de lanceurs permettant de projeter sur un projectile flèche un ou plusieurs blocs métalliques . La projection est assurée par un explosif ou bien une charge propulsive. La vitesse de projection est comprise entre 100 et 500 m/s. Le principal inconvénient de ce dispositif est que les projectiles projetés sont des blocs cylindriques ou parallélépipédiques ayant un rapport de leur longueur totale sur leur plus petite dimension transversale relativement réduit (environ compris entre 1 et 5) .
Il en résulte une probabilité d'interception d'un projectile incident par le bloc projeté qui est faible.
Un tel dispositif impose donc le recours à des moyens de détection très performants permettant de localiser rapidement et de façon précise le projectile incident.
De plus la vitesse de projection de ces blocs est relativement faible ce qui impose un déclenchement de la protection à faible distance du projectile incident, ce qui impose là encore des moyens de détection très performants.
Un allongement de la longueur de blocs de façon à réaliser des barreaux est envisageable cependant il se pose alors le problème de la projection de tels barreaux au devant de la menace en réduisant au maximum les déformations du barreau.
En effet, si le barreau se déforme par l'effet de l'explosif lors de sa projection, une telle déformation n'est pas reproductible et il en résulte une diminution des performances d'interception. C'est le but de l'invention que de proposer un dispositif de protection ne présentant pas de tels inconvénients .
Ainsi le dispositif de protection selon l'invention a une efficacité améliorée car il permet d'accroître la probabilité d'interception d'un projectile incident tout en assurant une reproductibilité des performances.
Ainsi l'invention a pour objet un dispositif de protection d'une paroi, notamment d'une paroi d'un véhicule, contre l'agression d'un projectile et comprenant au moins une charge explosive susceptible de projeter au moins un bloc métallique en direction du projectile, dispositif caractérisé en ce que le ou les blocs ont une forme de barreaux allongés c'est à dire ayant une longueur maximale supérieure ou égale à 10 fois leur plus petite dimension transversale, la charge explosive étant disposée en regard d'une surface longitudinale du barreau. Suivant une caractéristique essentielle de l'invention, la charge explosive pourra être initiée par des moyens d'amorçage qui seront disposés au niveau d'une extrémité du barreau.
Le barreau pourra être parallélépipèdique, par exemple à section rectangulaire.
Le dispositif pourra comporter un support présentant une plaque de fond destinée à être fixée à la paroi et sur laquelle est appliquée la charge explosive.
Le support pourra comporter une cavité longitudinale délimitée par deux joues latérales et recevant la charge explosive et le ou les barreaux.
Suivant un mode particulier de réalisation, le dispositif pourra comporter au moins deux barreaux disposés sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre dans le même support.
Suivant un autre mode de réalisation, le dispositif pourra comporter au moins deux barreaux disposés sensiblement parallèlement l'un à l'autre dans le même support . Suivant une variante, le dispositif pourra comporter trois barreaux disposés sensiblement parallèlement l'un à l'autre dans le même support.
Le dispositif pourra suivant une autre variante, comporter au moins une couche intermédiaire d'un matériau ayant une impédance acoustique du même ordre de grandeur que celle des barreaux, couche intermédiaire qui sera disposée entre la charge explosive et les barreaux.
La couche intermédiaire pourra être constituée par une feuille de cuivre de 0,5 à 1 mm d'épaisseur. Suivant un autre mode particulier de réalisation, le support pourra être disposé dans un boîtier.
Une couche de matériau amortissant pourra être interposée entre le support et le boîtier. La couche de matériau amortissant pourra notamment être disposée entre le boîtier et le fond et deux faces latérales du support.
Le matériau amortissant sera constitué par un matériau à haut module de compressibilite volumique.
Ce matériau amortissant pourra ainsi être choisi parmi les matériaux suivants : mousse organique haute densité par exemple supérieure à 1,2 g/cm3, matériau composite, polyester chargé de fibres de verre, ou un matériau granulaire tel que du sable, du plâtre, de la grenaille, de la vermiculite, ou des billes de verre, matériau granulaire enrobé ou non dans un liant.
Suivant une caractéristique structurelle de l'invention, le ou les barreaux pourront être maintenus solidaires du support ou du boîtier par l'intermédiaire d' au moins deux cales d' extrémité en appui sur une surface externe du ou des barreaux et elles même rendues solidaires du support ou du boîtier par un moyen de fixation. Suivant un autre mode de réalisation, la charge explosive pourra comprendre au moins deux couches d'explosifs ayant des vitesses de détonation différentes, la vitesse de détonation de l'explosif en contact avec le support étant supérieure à celle du ou des autres explosifs.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de protection selon l'invention, coupe réalisée suivant le plan dont la trace AA est représentée à la figure 2,
- la figure 2 est une vue en coupe transversale de ce premier mode de réalisation, coupe réalisée suivant le plan dont la trace BB est représentée à la figure 1,
- la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe transversale d'un troisième mode de réalisation de l'invention,
- la figure 5 est une vue en coupe transversale d'un quatrième mode de réalisation de l'invention, - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'un cinquième mode de réalisation de l'invention,
- la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'un sixième mode de réalisation d'un dispositif de protection selon l'invention, coupe réalisée suivant le plan dont la trace CC est représentée à la figure 8,
- la figure 8 est une vue en coupe transversale de ce sixième mode de réalisation, coupe réalisée suivant le plan dont la trace DD est représentée à la figure 7.
En se reportant aux figures 1 et 2, un dispositif 1 de protection selon un premier mode de réalisation de l'invention est fixé à une paroi 2 d'un véhicule (non représentée en détails) à l'aide d'un mode de fixation approprié (par exemple des brides 5) .
Ce dispositif comprend un support 4 présentant une plaque de fond 4a destinée à être fixée au véhicule et portant les brides 5, plaque sur laquelle est appliquée une charge explosive 3 sous la forme d'une feuille d'environ 10 mm d'épaisseur d'une composition explosive (par exemple environ 120 g d'une composition associant la pentrite avec un liant organique, par exemple la composition référence B2238 fournie par la Société Nationale des Poudres et Explosifs - SNPE) .
Le support 4 comporte une cavité longitudinale 6 qui est délimitée par deux joues latérales 4b, 4c. La cavité 6 reçoit la charge explosive 3 sur laquelle est appliqué un barreau 7 ayant sensiblement la même longueur et largeur que la charge 3.
Le barreau est ici parallélépipèdique et il a une longueur maximale L qui est supérieure ou égale à 10 fois sa plus petite dimension transversale, ici sa hauteur h (L U 10 h) .
On donnera avantageusement au barreau les dimensions suivantes : 100mm < L < 400mm; 3mm < h <30ιr-m; 20mm < 1 < 50mm.
Le barreau sera réalisé par exemple en acier ou bien en titane
La charge explosive 3 est destinée a être initiée par un moyen d'amorçage 8 qui est dispose au niveau d'une des extrémités du carreau 7.
Le moyen d' amorçage 8 comprend un inflammateur électrique 9 et éventuellement un relais de détonation 10 qui se trouve dispose en regard d' une extrémité de la charge explosive 3.
La cavité 6 du support 4 est fermée d'un côté par le moyen d'amorçage 8 et de l'autre par une plaque de fermeture 11. Plaque 11 et moyen d' amorçage 8 sont fixes chacun au support 4 par quatre vis 12 dont seuls les têtes et/ou les axes sont représentes sur les figures.
Le barreau 7 est rendu solidaire du support 4 par l'intermédiaire de deux cales d'extrémité 13 formées chacune d'une plaque d'acier de 0,5mm d'épaisseur qui vient en appui sur une surface externe du barreau 7. Chaque cale 13 est fixée au support 4 par une vis 14.
L' mflammateur 9 du dispositif 1 est relié par un fil à un moyen de commande centralisé 15, lui même relié à des moyens de détection 16, par exemple des détecteurs radars ou infra rouge disposés sur le véhicule. Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
La paroi 2 du véhicule est par exemple une paroi du glacis du véhicule. Le barreau 7 est disposé au niveau d'une zone vulnérable du véhicule (la zone frontale) et de telle sorte que la projection du barreau se fasse dans un plan coupant des directions d'attaque potentielles. Ainsi le barreau 7 se trouve ic sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation de la tourelle 18 du véhicule (voir schéma figure 2) . Un projectile 17, par exemple un projectile flèche ou un missile, suit donc une trajectoire ZZ' qui l'amène à impacter la tourelle 18 en passant au dessus du dispositif 1.
Le moyen de détection 16, qui est par exemple solidaire de la tourelle 18, va détecter l'approche du projectile 17 suivant la direction ZZ' . Le moyen de commande 15 va mesurer la vitesse d'approche du projectile 17 et calculer l'instant optimal pour déclencher le fonctionnement du dispositif 1, c'est à dire l'instant où le projectile 17 va passer au dessus du dispositif 1 et couper le plan de projection du barreau 7.
Le moyen de commande 15 provoque alors l'initiation de la charge explosive 3. Du fait du positionnement du moyen d'amorçage 8 à une extrémité du barreau, l'onde de détonation va balayer la charge explosive d'une extrémité à l'autre du barreau. Il en résulte une projection progressive du barreau par relèvement suivant un phénomène analogue à celui rencontré dans les charges creuses. Le barreau se trouve ainsi projeté suivant une direction D à une vitesse de l'ordre de 300 à 800 m/s, pratiquement sans déformation ni cintrage. Le barreau 7 fait un angle de l'ordre de 3° par rapport au support 4 (angle de relèvement) (voir le barreau tracé en traits interrompus sur la figure 1).
Les cales de maintien 13 s'effacent lors de la projection du barreau 7 et elles ne perturbent pas la trajectoire et la géométrie de celui ci.
Le barreau 7 balaie ainsi un plan sensiblement perpendiculaire à la trajectoire ZZ' du projectile 17 et il impacte celui ci, provoquant sa rupture par choc et/ou sa déstabilisation par interférence.
Du fait de la longueur du barreau de l'ordre de 300mm, la précision de la localisation du projectile n'a pas besoin d'être importante. Il suffit d'être assuré de son passage au dessus du dispositif. On adoptera un dispositif comportant des barreaux dont la longueur sera donc choisie en fonction des performances des moyens de détection et de localisation. La vitesse du barreau est conditionnée principalement par le rapport entre la masse d'explosif et celle du barreau. Cependant la largeur du barreau, si elle est trop réduite, risque d'entraîner une prépondérance des effets de bords et la diminution du rendement de la projection. En effet, les produits de détonation se détendent alors plus vite latéralement, ce qui diminue le transfert d'énergie. Concrètement on donnera au barreau une largeur 1 supérieure ou égale à 20 mm. Les joues latérales 4b et 4c du support permettent* de pallier partiellement le problème de cette détente et permettent aussi de limiter les déformations latérales du barreau dues aux contraintes de compression
Il est possible également de prévoir une largeur de la couche de matériau explosif supérieure à celle du barreau, ce qui permettra d'accroître le rendement du transfert énergétique. On pourra à titre de variante prévoir une barrière de détection infrarouge solidaire du support 4 et matérialisant celui ci. Cette barrière sera disposée en série avec le moyen de commande et elle fournira une confirmation de la présence du projectile provoquant le déclenchement du dispositif. On pourrait également définir un dispositif entièrement autonome dont le déclenchement serait commandé par le passage au dessus de la barrière de détection.
Du fait de l'amorçage en bout et du cintrage réduit du barreau qui en résulte, la fiabilité du dispositif se trouve améliorée. Chaque point du barreau a sensiblement la même vitesse qui est la vitesse de projection. Le moyen de commande 15 n'a donc pas à tenir compte de dispersion ou d'écarts de vitesse pour provoquer le déclenchement.
On pourra à titre de variante adopter une autre forme géométrique pour le barreau, par exemple une forme cylindrique. On prévoira alors des moyens d'étanchéité appropriés pour éviter une détente trop rapide des produits de détonation. Les moyens de fixation du dispositif sur la paroi peuvent bien entendu être différents. On pourra également fixer le dispositif sur une structure intermédiaire elle même rapportée sur la paroi .
La figure 3 est une vue en coupe transversale d'un deuxième mode de réalisation de l'invention. Ce mode diffère du précédent en ce que le barreau 7 unique de la figure 1 est remplacé par trois barreaux 7a,
7b et 7c disposés parallèlement les uns aux autres dans la cavité longitudinale 6 délimitée par les joues 4a, 4b du support . Les cales 13 ont une largeur adaptée assurant le maintien des trois barreaux.
L'épaisseur el du barreau central 7a est supérieure à l'épaisseur e2,e3 de chacun des barreaux latéraux. Par ailleurs, dans le mode représenté ici, e2 = e3. La présence des barreaux latéraux permet d'améliorer le rendement du dispositif en réduisant les effets de bords pour la projection du barreau central. Ainsi le transfert d'énergie de l'explosif au barreau central est optimal . Du fait des différences possibles au niveau de la masse, la vitesse des barreaux latéraux est modifiable par rapport à celle du barreau central.
Ainsi, si les trois barreaux sont de même masse, les barreaux latéraux auront une vitesse inférieure à celle du barreau central en raison des effets de bords réduisant l'efficacité du transfert d'énergie pour les barreaux latéraux.
Si la masse de chacun des barreaux latéraux est inférieure à celle du barreau central, leur vitesse par rapport au cas précédent se trouvera accrue et, suivant les valeurs des masses adoptées, les trois barreaux pourront avoir la même vitesse ou des vitesses différentes.
Un tel mode de réalisation permet d' améliorer le rendement du dispositif en assurant la projection de plusieurs barreaux à des vitesses identiques et éventuellement différentes (suivant les valeurs choisies pour les masses de chaque barreau) . On assure ainsi, avec un dispositif très compact, des impacts multiples, simultanés ou non, sur le projectile incident 17.
A titre de variante il est bien entendu possible de faire varier le nombre de barreaux. On pourra également faire varier les épaisseurs (el,e2,e3) de chaque barreau. On pourra ainsi réaliser un dispositif comportant 2 ou 3 barreaux de même épaisseur, ou bien un dispositif ayant un barreau central plus épais et deux barreaux latéraux moins épais.
On pourra enfin choisir des matériaux différents pour chaque barreau. Une telle disposition permettra également de faire varier la vitesse de chaque carreau, donc d'accroître l'efficacité globale du dispositif. On pourra par exemple réaliser un barreau central en Titane de 10mm d'épaisseur associe a deux barreaux latéraux en acier de 10mm d'épaisseur cnacun.
La figure 4 représente en section transversale un troisième mode de réalisation de l'invention qui diffère du précédent en ce qu' il comprend une couche 19 interposée entre les barreaux 7a, 7b, 7c et la charge explosive 3.
Le matériau de la couche intermédiaire 19 est choisi avec une impédance acoustique du même ordre de grandeur que celle des barreaux. On choisira par exemple un matériau métallique.
La couche intermédiaire pourra être ainsi constituée par une feuille de 0,5 à 1 mm d'épaisseur réalisée dans le même matériau que l'un des barreaux ou encore en un matériau métallique ductile tel que le cuivre. Un tel choix permet aussi d'assurer l'étancheite aux gaz.
Cette couche permet de retarder les passages de gaz entre les barreaux et assure également une régularisation des vitesses de projection. II est possible à titre de variante de donner à la couche intermédiaire 19 une épaisseur différente au droit de chaque barreau en regard duquel elle est disposée. On pourra ainsi régler les vitesses de projection de chaque barreau.
On pourra également pour un barreau donné prévoir une couche intermédiaire ayant une épaisseur variable d'un bord à l'autre du barreau. Une telle disposition permettra de faire varier la direction de projection du barreau considéré.
La figure 5 est une vue en coupe transversale d'un quatrième mode de réalisation de l'invention. Ce mode diffère de celui de la figure 4 en ce que la charge explosive 3 comprend deux couches d'explosifs 3a, 3b disposées l'une sur l'autre.
La couche 3b qui est en contact avec la couche intermédiaire 19 est formée par un explosif ayant une vitesse de détonation inférieure à celle de l'explosif de la couche 3a en contact avec le support 4.
On pourra par exemple réaliser une couche 3b de 5mm d'épaisseur de l'explosif connu sous le nom d'Amatol (associant nitrate d'ammonium et tolite) (vitesse de détonation: 3500m/s) associée à une couche 3a de 4 mm d'épaisseur d'un explosif de référence B2237 (commercialisé par la SNPE) (vitesse de détonation: 7000m/s) .
Une telle disposition permet d'améliorer le rendement du dispositif. En effet, la détonation progresse plus rapidement dans la couche rapide 3a que dans la couche lente 3b, il en résulte un amorçage plus plan de la couche lente 3b par la couche rapide 3a et un confinement dynamique des produits de détonation, entraînant un meilleur rendement du transfert de l'énergie entre l'explosif et les barreaux.
La figure 6 représente en coupe longitudinale un dispositif suivant un cinquième mode de réalisation.
Ce mode diffère de celui suivant la figure 1 en ce que le barreau 7 est remplacé par deux barreaux 7a, 7b disposés dans le prolongement l'un de l'autre dans la cavité 6 du support . Les deux barreaux sont ici de longueur identique L1=L2 et ils sont réalises dans le même matériau.
Une couche 19 est interposée entre les barreaux 7a, 7b et la charge explosive 3. Cette disposition permet d'assurer l'étancheite aux gaz de détonation entre les barreaux et permet de régulariser les vitesses de projection.
Chaque barreau est maintenu par rapport au support 4 par une cale 13 fixée par une vis 1 . Les barreaux sont rendus solidaires l'un de l'autre au niveau de leurs extrémités en contact mutuel par une couche de colle 20.
Une telle disposition permet, tout comme celle décrite en référence aux figures 3 a 5, d'améliorer le rendement du dispositif en assurant la projection de plusieurs barreaux à des vitesses identiques (si les masses des barreaux sont identiques) et éventuellement différentes (si les masses sont différentes).
On assure ainsi une réduction de la déformation de chaque barreau.
Lors de l'initiation de la charge explosive 3, les deux barreaux 7a et 7b sont projetés sensiblement simultanément suivant une direction D a une vitesse de l'ordre de 300m/s. Chaque barreau suit sa trajectoire propre sans déformation ni cintrage.
On pourra avantageusement réaliser des barreaux de masse différente (par exemple en jouant sur la matériau ou l'épaisseur de chaque barreau). Dans ce cas la vitesse de chaque barreau sera différente.
On pourra à titre de variante prévoir un nombre de barreaux supérieur à deux. Dans ce cas on prévoira des cales de maintien pour les barreaux éloignés des extrémités 11 et 8 du dispositif. Par exemple des cales fixées par des vis disposées dans les joues latérales 4b et/ou 4c du support 4.
Il est bien entendu possible de combiner ce mode de réalisation avec les modes précédents. Par exemple on pourra remplacer l'explosif 3 par deux couches d' explosif.
On pourra également remplacer l'explosif 3 par deux couches d'explosif juxtaposées longitudinalement et de vitesses de détonation différentes. Par exemple une couche rapide en dessous du barreau 7b suivie par une couche plus lente en dessous du barreau 7a. On pourra ainsi faire varier les vitesses de projection de chaque barreau sans modifier la géométrie des barreaux. On pourra également prévoir à la fois des barreaux juxtaposés longitudinalement et des barreaux parallèles les uns aux autres.
Les figures 7 et 8 représentent un sixième mode de réalisation de l'invention. Suivant ce mode de réalisation le support 4 est disposé dans un boîtier 21 réalisé en un matériau ductile (c'est à dire ayant un allongement à la rupture supérieur à 20%). On pourra par exemple réaliser le boîtier en tôle d'acier doux de 4 mm d'épaisseur ou bien en matériau composite.
Le boîtier comprend un fond 21a, qui est destiné à venir en contact avec une paroi 2 du véhicule à protéger, et deux parois latérales 21b et 21c qui entourent le support 4 et sont repliées de façon à former deux rebords 21d et 21e sensiblement parallèles au fond 21a.
Les rebords 21d et 21e délimitent une entaille longitudinale 22 en regard du barreau 7.
Le support 4 est rendu solidaire du boîtier 21 par des vis 23 qui prennent appui sur les rebords 21d et 21e et qui sont engagées dans des taraudages réalisés sur les joues latérales 4b et 4c du support 4.
Deux barrettes longitudinales 24 sont traversées par les vis 23 et permettent de positionner le support 4 par rapport au boîtier 21. Les barrettes seront par exemple réalisées en matière plastique .
La plaque de fermeture 11 (qui porte deux pattes de fixation 5) est soudée (ou collée) à une extrémité du boîtier 21. Le profil de cette plaque 11 est représenté en traits interrompus sur la figure 8. Elle porte une échancrure correspondant à l'entaille 22. Elle supporte également, comme dans les modes de réalisation précédents, la cale 13 permettant la fixation du barreau 7 au support . Le moyen d' amorçage 8 est fixe au support 4 par des vis (non représentées) et au boîtier 21 par collage ou soudure.
Suivant ce mode particulier de réalisation une couche 25 de matériau amortissant est interposée entre le support 4 et le boîtier 21.
Cette couche 25 entoure partiellement le support 4 et elle s'interpose également entre le boîtier 21 et les deux joues latérales 4b, 4c du support 4. Le matériau amortissant sera choisi en fonction de ses capacités à absorber l'énergie. On prendra ainsi un matériau à haut module de compressibilité volumique, c'est à dire pour lequel le rapport V/Vo du volume V
(après compression) sur le volume Vo (avant compression) est compris entre 0,1 et 0,6 lorsqu'il est soumis à une pression dynamique de l'ordre de 30 Gpa (GigaPascals) .
On pourra par exemple choisir comme matériau amortissant : une mousse organique haute densité (par exemple supérieure à 1,2 g/cm3) ou bien un matériau composite permettant d'atteindre un important taux de déformation volumique sur la plage de variation de pression de 0 à 30 Gpa, tel un polyester chargé de fibres de verre ou un enroulé filamentaire à base de fibres de verre . On pourra également utiliser comme matériau amortissant un matériau à équation d'état adaptative tel un matériau poreux, du sable, de la grenaille, de la vermiculite, des billes de verre, du plâtre.
Ces matériaux granulaires pourront être enrobés ou non dans un liant, par exemple une matière plastique telle une résine epoxy ou une matière minérale telle un ciment . La couche de matériau amortissant a pour fonction d'amortir les chocs transmis au véhicule. Il permet également d'éviter les ruptures du support 4.
Le boîtier assure un freinage des joues latérales du support 4 lors de la détonation. On réduit ainsi les effets collatéraux du dispositif de protection. Le boîtier permet aussi d'assurer l'étancheite du dispositif avant fonctionnement. Afin de parfaire une telle étanchéité on pourra avantageusement remplir tout ou partie de l'entaille 22 avec une couche de résine (non représentée) .
A titre de variante on pourra remplacer le boîtier 21 et la couche de matériau amortisseur 25 par une enveloppe en matériau composite, associant par exemple des fibres de verre dans une matrice de résine.
Il est bien entendu possible de disposer un dispositif suivant une des variantes des figures 2 à 6 (avec plusieurs barreaux) dans un boîtier tel que représenté aux figures 7 et 8.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (1) de protection d'une paroi (2), notamment d'une paroi d'un véhicule, contre l'agression d'un projectile et comprenant au moins une charge explosive (3, 3a, 3b) susceptible de projeter au moins un bloc métallique (7, 7, 7b, 7c) en direction du projectile, dispositif caractérisé * en ce que le ou les blocs (7, 7a, 7b, 7c) ont une forme de barreaux allongés c'est à dire ayant une longueur maximale supérieure ou égale à 10 fois leur plus petite dimension transversale, la charge explosive (3, 3a, 3b) étant disposée en regard d'une surface longitudinale du barreau (7, 7a, 7b, 7c) .
2. Dispositif de protection active selon la revendication 1, caractérise en ce que la charge explosive (3, 3a, 3b) peut être initiée par des moyens d'amorçage (8) qui sont disposes au niveau d'une extrémité du barreau.
3. Dispositif de protection active selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le barreau (7, 7a, 7b, 7c) est parallélépipèdique .
4. Dispositif de protection active selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un support (4) présentant une plaque de fond (4a) destinée à être fixée à la paroi (2) et sur laquelle est appliquée la charge explosive (3) .
5. Dispositif de protection active selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support comporte une cavité longitudinale (6) délimitée par deux joues latérales (4b, 4c) et recevant la charge explosive (3) et le ou les barreaux (7) .
6. Dispositif de protection active selon une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux barreaux (7a, 7b) disposés sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre dans le même support (4).
7. Dispositif de protection active selon une des revendications 4 ou 5, caractérise en ce qu'il comporte au moins deux barreaux (7a, 7b) disposés sensiblement parallèlement l'un à l'autre dans le même support (4).
8. Dispositif de protection active selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte trois barreaux (7a, 7b, 7c) disposés sensiblement parallèlement l'un à l'autre dans le même support (4) .
9. Dispositif de protection active selon une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une couche intermédiaire (19) d'un matériau ayant une impédance acoustique du même ordre de grandeur que celle des barreaux (7), couche intermédiaire qui est disposée entre la charge explosive (3) et les barreaux (7) .
10. Dispositif de protection active selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche intermédiaire (19) est constituée par une feuille de cuivre de 0,5 à 1 mm d'épaisseur.
11. Dispositif de protection active selon une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que le support (4) est disposé dans un boîtier (21).
12. Dispositif de protection active selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une couche (25) de matériau amortissant est interposée entre le support (4) et le boîtier (21) .
13. Dispositif de protection active selon la revendication 12, caractérisé en ce que la couche (25) de matériau amortissant est disposée entre le boîtier (21) et le fond (4a) et deux faces latérales (4b, 4c) du support.
14. Dispositif de protection active selon une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le matériau amortissant est constitué par un matériau à haut module de compressibilité volumique.
15. Dispositif de protection active selon la revendication 14, caractérisé en ce que le matériau amortissant est choisi parmi les matériaux suivants : mousse organique haute densité par exemple supérieure à 1,2 g/cm3, matériau composite, polyester chargé de fibres de verre, ou un matériau granulaire tel que du sable, du plâtre, de la grenaille, de la vermiculite, ou des billes de verre, matériau granulaire enrobé ou non dans un liant .
16. Dispositif de protection active selon une des revendications 6 à 15, caractérisé en ce que le ou les barreaux (7a, 7b, 7c) sont maintenus solidaires du support (4) ou du boîtier (21) par l'intermédiaire d'au moins deux cales d'extrémité" (13) en appui sur une surface externe du ou des barreaux et elles même rendues solidaires du support ou du boîtier par un moyen de fixation.
17. Dispositif de protection active selon une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la charge explosive comprend au moins deux couches (3a, 3b) d'explosifs ayant des vitesses de détonation différentes, la vitesse de détonation de l'explosif (3a) en contact avec le support (4) étant supérieure à celle du ou des autres explosifs (3a) .
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