FR2764370A1 - Self-bearing armoured structure for use in armour-plating applications - Google Patents
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Abstract
Description
STRUCTURE BLINDEE AUTO-PORTEUSE
Domaine technique
L'invention concerne une structure blindée auto-porteuse, c'est-à-dire une structure blindée apte à être utilisée en tant que telle et non en complément à une structure existante.SELF-SUPPORTING ARMORED STRUCTURE
Technical area
The invention relates to a self-supporting armored structure, that is to say an armored structure capable of being used as such and not in addition to an existing structure.
En d'autres termes, l'invention concerne une structure capable de supporter des efforts mécaniques importants et possédant une fonction blindage contre une agression de tir balistique. In other words, the invention relates to a structure capable of withstanding significant mechanical forces and having a shielding function against an attack by ballistic fire.
La structure blindée auto-porteuse conforme à l'invention peut être utilisée dans de nombreux domaines, dès lors qu'il est souhaitable de blinder une structure tout en limitant sa masse et son épaisseur à des valeurs aussi faibles que possible. L'industrie aéronautique constitue une bonne illustration des domaines dans lesquels la structure selon l'invention peut être utilisée. A titre d'exemple, la structure blindée auto-porteuse selon l'invention peut notamment être utilisée pour former le baquet blindé d'un siège d'hélicoptère. The armored self-supporting structure according to the invention can be used in many fields, since it is desirable to shield a structure while limiting its mass and thickness to values as low as possible. The aeronautical industry is a good illustration of the fields in which the structure according to the invention can be used. By way of example, the armored self-supporting structure according to the invention can in particular be used to form the armored bucket of a helicopter seat.
Etat de la technique
Habituellement, lorsqu'unie structure susceptible de supporter des efforts mécaniques importants doit être blindée contre une agression de tir balistique, on rapporte sur la structure existante un ou des panneaux de blindage.State of the art
Usually, when a structure capable of withstanding significant mechanical forces must be armored against a ballistic attack, one or more armor panels are attached to the existing structure.
Cet agencement est illustré notamment par le document US-A-3 873 998. Dans ce cas, le panneau de blindage comprend une couche extérieure de céramique, une sous-couche balistique, une couche de liaison supportant les couches précédentes et pouvant présenter une structure en nids d'abeilles, en mousse ou en matelas de fibres, et une couche arrière formée de tissu à propriété balistique, imprégné de résine. La sous-couche balistique est formée alternativement de feuille en alliage d'aluminium et de tissus imprégnés de résine. This arrangement is illustrated in particular by document US-A-3 873 998. In this case, the shielding panel comprises an outer layer of ceramic, a ballistic underlayer, a bonding layer supporting the preceding layers and may have a structure honeycomb, foam or fiber mat, and a back layer of ballistic fabric, impregnated with resin. The ballistic underlay is formed alternately of aluminum alloy sheet and resin-impregnated fabrics.
Cette conception traditionnelle des structures blindées est acceptable dans un certain nombre d'applications, lorsque la masse de la structure n' est pas un élément majeur de sa conception. En revanche, cette solution peut difficilement être retenue lorsqu'il est souhaitable de diminuer sensiblement la masse de la structure blindée, tout en préservant ses caractéristiques de résistance mécanique et ses performances balistiques. This traditional conception of armored structures is acceptable in a certain number of applications, when the mass of the structure is not a major element of its design. However, this solution can hardly be adopted when it is desirable to significantly reduce the mass of the armored structure, while preserving its mechanical strength characteristics and its ballistic performance.
Dans le document EP-A-O 678 724, il est proposé de réaliser une structure blindée auto-porteuse, en intégrant des éléments assurant la fonction blindage entre des plaques métalliques aptes à supporter les efforts. Plus précisément, la structure intègre un panneau en nids d'abeilles ainsi qu'au moins une couche d'un matériau balistique entre les deux plaques métalliques. In document EP-A-0 678 724, it is proposed to produce a self-supporting armored structure, by integrating elements ensuring the shielding function between metal plates capable of withstanding the forces. More specifically, the structure incorporates a honeycomb panel as well as at least one layer of ballistic material between the two metal plates.
Du fait que les efforts mécaniques sont supportés par les plaques extérieures métalliques, cette structure blindée reste aussi lourde que les structures obtenues par la juxtaposition d'un support rigide existant et d'un panneau de blindage. Les structures blindées auto-porteuses décrites dans le document EP-A-O 678 724 sont donc également mal adaptées aux applications, telles que celles qui concernent le domaine aéronautique, dans lesquelles la réduction de la masse constitue également un objectif important. Because the mechanical forces are supported by the metallic external plates, this armored structure remains as heavy as the structures obtained by the juxtaposition of an existing rigid support and an armor panel. The self-supporting armored structures described in document EP-A-0 678 724 are therefore also ill-suited to applications, such as those relating to the aeronautical field, in which the reduction of mass is also an important objective.
Le document EP-A-0 678 724 propose par ailleurs une structure blindée relativement légère destinée à la protection d'une personne. Cette structure comprend, en partant de l'extérieur, une couche de pavés de céramique, une couche d'un matériau composite balistique, ainsi qu'une couche intérieure en forme de nids d'abeilles, collée sur la face interne du matériau composite balistique. Document EP-A-0 678 724 also proposes a relatively light armored structure intended for the protection of a person. This structure comprises, starting from the outside, a layer of ceramic pavers, a layer of a ballistic composite material, as well as an inner layer in the form of honeycombs, glued to the internal face of the ballistic composite material. .
Cependant, une telle structure est incapable en elle-même de supporter des efforts mécaniques importants. Si elle devait être utilisée dans une telle situation, elle serait alors associée à des plaques métalliques apportant la tenue mécanique souhaitée. On obtiendrait alors une structure blindée conventionnelle, formée d'une plaque de blindage rapportée sur une structure mécanique existante. However, such a structure is incapable in itself of withstanding significant mechanical forces. If it were to be used in such a situation, it would then be associated with metal plates providing the desired mechanical strength. We would then obtain a conventional armored structure, formed of a shielding plate attached to an existing mechanical structure.
Exposé de l'invention
L'invention a précisément pour objet une structure blindée auto-porteuse, dont la conception originale lui permet de supporter des efforts mécaniques importants et d'assurer une fonction blindage efficace contre une agression de type balistique, tout en présentant une masse et une épaisseur sensiblement inférieures à celles oes structures existantes. Statement of the invention
The subject of the invention is precisely a self-supporting armored structure, the original design of which enables it to withstand significant mechanical forces and to provide an effective shielding function against a ballistic-type attack, while having a mass and a thickness which are substantially lower than those of existing structures.
Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'une structure blindée auto-porteuse caractérisée par le fait qu'elle comprend - une sous-structure auto-porteuse incluant une âme recouverte sur ses deux faces de peaux en matériau composite formé de fibres longues et de résine - une sous-structure de blindage comprenant une couche de céramique et une couche de matériau composite balistique, placées dans cet ordre à partir d'une face extérieure de la structure blindée et par le fait que les deux couches de la sousstructure de blindage sont placées respectivement dans l'âme de la sous-structure auto-porteuse et à l'extérieur de cette sous-structure, de telle sorte que ces deux couches sont situées de part et d'autre de l'une des peaux de la sous-structure auto-porteuse. According to the invention, this result is obtained by means of a self-supporting armored structure characterized in that it comprises - a self-supporting substructure including a core covered on both sides with skins of formed composite material long fibers and resin - a shielding substructure comprising a ceramic layer and a layer of ballistic composite material, placed in this order from an outer face of the shielded structure and by the fact that the two layers of the shielding substructure are placed respectively in the core of the self-supporting substructure and outside of this substructure, so that these two layers are located on either side of one of the skins of the self-supporting substructure.
L'utilisation d'une sous-structure de type sandwich permet à la structure de résister à des efforts mécaniques importants, tout en présentant une masse réduite, caractéristique des structures sandwich. The use of a sandwich-type substructure allows the structure to withstand significant mechanical forces, while having a reduced mass, characteristic of sandwich structures.
Par ailleurs, l'intégration de l'une des deux couches formant la sous-structure de blindage dans l'rame de la sous-structure auto-porteuse permet de réduire l'épaisseur et, par conséquent, la masse de la structure blindée. En effet, l'épaisseur de la sousstructure auto-porteuse est déterminée essentiellement par l'importance des efforts mécaniques qu'elle doit supporter. L'intégration d'une partie de la sousstructure de blindage dans l'âme de cette sousstructure auto-porteuse permet donc de réaliser une structure blindée, moins épaisse qu'une structure dans laquelle les deux sous-structures seraient directement juxtaposées. Furthermore, the integration of one of the two layers forming the shielding substructure in the frame of the self-supporting substructure makes it possible to reduce the thickness and, consequently, the mass of the shielded structure. Indeed, the thickness of the self-supporting substructure is determined essentially by the importance of the mechanical forces which it must withstand. The integration of part of the shielding substructure into the core of this self-supporting substructure therefore makes it possible to produce an armored structure, less thick than a structure in which the two substructures are directly juxtaposed.
En outre, dans la structure blindée autoporteuse conforme à l'invention, la couche de matériau composite balistique est toujours libre de se déformer, ce qui ne serait pas le cas si cette couche était placée directement à l'extérieur de la sous-structure auto-porteuse. Cette caractéristique permet à la couche de matériau composite balistique d'amortir l'énergie résiduelle emmagasinée dans les éclats de projectiles provenant de la fragmentation du noyau du projectile lorsque ce dernier traverse la couche de céramique. In addition, in the self-supporting armored structure according to the invention, the layer of ballistic composite material is always free to deform, which would not be the case if this layer was placed directly outside the self-supporting structure. -carrier. This characteristic allows the layer of ballistic composite material to absorb the residual energy stored in the fragments of projectiles originating from the fragmentation of the projectile core when the latter passes through the ceramic layer.
Par ailleurs, l'interposition de l'une des peaux de la sous-structure auto-porteuse entre la couche de céramique et la couche de matériau composite balistique limite (par augmentation de la raideur sous la céramique) la fissuration de la céramique lorsqu'un projectile vient heurter la structure. Cette limitation améliore l'efficacité du blindage. En effet, l'impact d'un projectile crée une onde de compression qui se propage dans la céramique. Cette onde de compression est réfléchie sur la face arrière, sous la forme d'une onde de tension qui détruit le projectile en le fragmentant. Simultanément, une contrainte de flexion se développe dans la céramique, jusqu'à l'apparition d'une fissure qui détruit cette dernière. En limitant la fissuration de la céramique, la peau interposée entre celle-ci et le matériau composite balistique assure la destruction du projectile par l'onde de tension avant que la céramique ne soit elle-même détruite par la contrainte de flexion. Furthermore, the interposition of one of the skins of the self-supporting substructure between the ceramic layer and the layer of ballistic composite material limits (by increasing the stiffness under the ceramic) the cracking of the ceramic when a projectile strikes the structure. This limitation improves the shielding efficiency. Indeed, the impact of a projectile creates a compression wave which propagates in the ceramic. This compression wave is reflected on the rear face, in the form of a tension wave which destroys the projectile by fragmenting it. Simultaneously, a bending stress develops in the ceramic, until the appearance of a crack which destroys the latter. By limiting the cracking of the ceramic, the skin interposed between it and the ballistic composite material ensures the destruction of the projectile by the tension wave before the ceramic is itself destroyed by the bending stress.
Avantageusement, l'âme de la sous-structure auto-porteuse comprend, en plus de la couche de la sous-structure de blindage intégrée à cette âme, un panneau en un matériau poreux. Ce panneau peut notamment être en forme de nids d'abeilles ou de mousse. I1 est interposé entre l'autre peau de la sousstructure auto-porteuse et la couche de la sousstructure de blindage placée dans l'âme de la sousstructure auto-porteuse. Advantageously, the core of the self-supporting substructure comprises, in addition to the layer of the shielding substructure integrated into this core, a panel made of a porous material. This panel can in particular be in the form of honeycombs or foam. I1 is interposed between the other skin of the self-supporting substructure and the layer of the shielding substructure placed in the core of the self-supporting substructure.
Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la couche de céramique est placée à l'extérieur de la sous-structure auto-porteuse du côté de la face extérieure de la structure blindée. Cette forme de réalisation permet une fabrication aisée et conduit généralement à une absence de déformation de la face arrière de la structure, ou à des déformations très limitées, lorsque des projectiles heurtent la face avant de la structure blindée. According to a preferred embodiment of the invention, the ceramic layer is placed outside the self-supporting substructure on the side of the external face of the armored structure. This embodiment allows easy manufacture and generally leads to an absence of deformation of the rear face of the structure, or to very limited deformations, when projectiles strike the front face of the armored structure.
Une couche anti-éclats est alors avantageusement placée sur une surface extérieure de la couche de céramique, pour former la face extérieure de la structure blindée. Cette couche anti-éclats a pour fonction d'éviter que la majeure partie des éclats de projectiles formés dans la couche de céramique ne soit renvoyée à l'extérieur de la structure. An anti-splinter layer is then advantageously placed on an outer surface of the ceramic layer, to form the outer face of the shielded structure. This anti-splinter layer has the function of preventing the major part of the projectile fragments formed in the ceramic layer from being returned to the outside of the structure.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la couche de matériau composite balistique est placée à l'extérieur de la sous-structure autoporteuse, du côté opposé à la face extérieure de la structure blindée. In another embodiment of the invention, the layer of ballistic composite material is placed outside the self-supporting substructure, on the side opposite to the outside face of the armored structure.
Avantageusement, la couche de céramique est formée de pavés de céramique juxtaposés et collés. Advantageously, the ceramic layer is formed of juxtaposed and bonded ceramic pavers.
Les pavés de céramique sont alors collés par un film continu de colle, d'épaisseur constante. The ceramic pavers are then glued with a continuous film of glue, of constant thickness.
La couche de céramique peut notamment être réalisée en B4C, SiC, A1203, etc. The ceramic layer can in particular be made of B4C, SiC, A1203, etc.
De préférence, chacune des peaux de la sousstructure auto-porteuse comprend des fibres de carbone, disposées sur au moins trois épaisseurs. Preferably, each of the skins of the self-supporting substructure comprises carbon fibers, arranged in at least three thicknesses.
En outre, la couche de matériau composite balistique comprend avantageusement des fibres longues d'aramide, noyées dans une matrice de résine. In addition, the layer of ballistic composite material advantageously comprises long aramid fibers, embedded in a resin matrix.
Brève description des dessins
On décrira à présent, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe illustrant schématiquement une forme de réalisation préférée d'une structure blindée auto-porteuse conforme à l'invention invention - la figure 2 est une vue en coupe qui représente la sous-structure de blindage dans la structure blindée auto-porteuse de la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe qui représente la sous-structure auto-porteuse dans la structure de la figure 1 ; et - la figure 4 est une vue en coupe comparable à la figure 1, illustrant une autre forme de réalisation de la structure blindée auto-porteuse conforme à l'invention.Brief description of the drawings
We will now describe, by way of nonlimiting examples, two embodiments of the invention, with reference to the accompanying drawings in which - Figure 1 is a sectional view schematically illustrating a preferred embodiment of a structure armored self-supporting according to the invention invention - Figure 2 is a sectional view which represents the shielding substructure in the armored self-supporting structure of Figure 1 - Figure 3 is a sectional view which represents the self-supporting substructure in the structure of Figure 1; and - Figure 4 is a sectional view comparable to Figure 1, illustrating another embodiment of the armored self-supporting structure according to the invention.
Exposé détaillé de formes de réalisation
Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, illustrée schématiquement sur la figure 1, la structure blindée auto-porteuse comprend principalement, en partant de la face extérieure tournée vers le haut, une couche de céramique 10, une première peau 12 en matériau composite à base de tissu de fibres longues et de résine, une couche 14 de matériau composite balistique, un panneau 16 en un matériau poreux ou alvéolaire et une deuxième peau 18 en un matériau composite généralement identique à celui qui compose la première peau 12.Detailed presentation of embodiments
In the preferred embodiment of the invention, illustrated diagrammatically in FIG. 1, the self-supporting armored structure mainly comprises, starting from the outer face turned upwards, a layer of ceramic 10, a first skin 12 made of material composite based on long fiber fabric and resin, a layer 14 of ballistic composite material, a panel 16 in a porous or cellular material and a second skin 18 in a composite material generally identical to that which composes the first skin 12.
La couche de céramique 10 comprend des pavés de céramique 20 juxtaposés et collés sur un seul niveau. The ceramic layer 10 comprises ceramic blocks 20 juxtaposed and glued on a single level.
Dans la forme de réalisation de la figure 1, les pavés de céramique 20 sont collés directement sur la première peau 12 par un film de colle 22. Comme on le décrira plus en détail par la suite, les pavés de céramique 20 participent dans ce cas uniquement à la fonction blindage de la structure blindée auto-porteuse. plus précisément, ils ont pour fonction d'assurer la fragmentation des projectiles tels que des balles susceptibles de venir heurter la structure.In the embodiment of FIG. 1, the ceramic pavers 20 are glued directly to the first skin 12 by a film of glue 22. As will be described in more detail below, the ceramic pavers 20 participate in this case only for the shielding function of the armored self-supporting structure. more specifically, their function is to ensure the fragmentation of projectiles such as bullets liable to strike the structure.
Les pavés de céramique 20 peuvent notamment être réalisés en un matériau céramique tel que le carbure de bore B4C, le carbure de silicium SiC, l'alumine Au203, etc. ou tout autre matériau analogue capable de fragmenter un projectile tel qu'une balle à noyau dur lors de son impact. The ceramic blocks 20 can in particular be made of a ceramic material such as boron carbide B4C, silicon carbide SiC, alumina Au203, etc. or any similar material capable of fragmenting a projectile such as a hard-core bullet upon impact.
Le film de colle 22 doit être un film continu et d'épaisseur constante apportant aux pavés de céramique 20 une raideur supplémentaire pour éviter leur cassure accidentelle. Toute colle procurant les propriétés mécaniques désirées peut être utilisée. A titre d'exemple nullement limitatif, on citera les colles thermodurcissables (époxy, etc.) et les colles thermoplastiques (EVA, copolyamides, etc.). The adhesive film 22 must be a continuous film of constant thickness providing the ceramic pavers 20 with additional stiffness to avoid their accidental breakage. Any glue providing the desired mechanical properties can be used. By way of non-limiting example, mention may be made of thermosetting adhesives (epoxy, etc.) and thermoplastic adhesives (EVA, copolyamides, etc.).
Dans la forme de réalisation préférée de l'invention illustrée sur la figure 1, une couche antiéclats 24 est placée sur la surface extérieure de la couche de céramique 10, de façon à former la face extérieure de la structure blindée auto-porteuse. Bien que la présence de cette couche anti-éclats soit souhaitable dans cette forme de réalisation, elle reste toutefois facultative. In the preferred embodiment of the invention illustrated in FIG. 1, an anti-splinter layer 24 is placed on the external surface of the ceramic layer 10, so as to form the external face of the armored self-supporting structure. Although the presence of this anti-splinter layer is desirable in this embodiment, it remains optional.
La couche anti-éclats 24 a pour fonction de retenir la majorité des éclats formés lors de la fragmentation des pavés de céramique 20. En d'autres termes, la couche anti-éclats 24 permet de confiner ces éclats dans la structure et d'empêcher qu'ils ne soient rejetés à l'extérieur en risquant des provoquer des dégâts tant humains que matériels. The function of the anti-splinter layer 24 is to retain the majority of the fragments formed during the fragmentation of the ceramic pavers 20. In other words, the anti-splinter layer 24 makes it possible to confine these fragments in the structure and to prevent that they are not thrown outside, risking causing both human and material damage.
La couche anti-éclats 24 peut notamment être formée d'une couche mince en un matériau composite souple et résistant, formée par exemple de tissu de fibres longues d'aramide ou de nylon (marque déposée), noyées dans une matrice de résine telle qu'une résine thermodurcissable. The anti-splinter layer 24 may in particular be formed of a thin layer of a flexible and resistant composite material, formed for example of fabric of long fibers of aramid or nylon (registered trademark), embedded in a resin matrix such as '' a thermosetting resin.
Comme on le verra plus en détail par la suite, la couche 14 de matériau composite balistique participe à la fonction blindage de la structure, au même titre que la couche de céramique 10. Plus précisément, la couche 14 de matériau composite balistique a pour fonction d'arrêter les éclats et fragments de projectiles formés dans la couche de céramique en absorbant l'énergie cinétique résiduelle emmagasinée par ces éclats et fragments. As will be seen in more detail below, the layer 14 of ballistic composite material participates in the shielding function of the structure, in the same way as the ceramic layer 10. More precisely, the layer 14 of ballistic composite material has the function to stop the fragments and fragments of projectiles formed in the ceramic layer by absorbing the residual kinetic energy stored by these fragments and fragments.
A cet effet, la couche 14 de matériau composite balistique comprend des fibres longues d'un matériau apte à se déformer à la manière d'un filet amortisseur, lorsque les fragments de projectiles pénètrent dans cette couche 14. Le matériau formant ces fibres longues peut notamment être de l'aramide. Les fibres longues sont noyées dans une matrice de résine, dont le taux est adapté, telle qu'une résine thermodurcissable. To this end, the layer 14 of ballistic composite material comprises long fibers of a material capable of being deformed in the manner of a damping net, when the fragments of projectiles penetrate this layer 14. The material forming these long fibers can in particular to be aramid. The long fibers are embedded in a resin matrix, the rate of which is suitable, such as a thermosetting resin.
Dans la forme de réalisation préférée illustrée sur la figure 1, la couche 14 de matériau composite balistique participe également à la tenue mécanique de la structure, comme on le verra plus en détail ultérieurement. In the preferred embodiment illustrated in Figure 1, the layer 14 of ballistic composite material also participates in the mechanical strength of the structure, as will be seen in more detail later.
Les peaux 12 et 18 de la structure blindée auto-porteuse participent essentiellement à l'obtention des caractéristiques mécaniques de celle-ci. Elles sont réalisées en un matériau composite formé de fibres longues telles que des fibres de carbone, noyées dans une matrice de résine telle qu'une résine thermodurcissable. Plus précisément, chacune des peaux 12 et 18 comprend généralement au moins trois couches ou plis de fibres de carbone. The skins 12 and 18 of the self-supporting armored structure participate essentially in obtaining the mechanical characteristics of the latter. They are made of a composite material formed from long fibers such as carbon fibers, embedded in a resin matrix such as a thermosetting resin. More specifically, each of the skins 12 and 18 generally comprises at least three layers or plies of carbon fibers.
Le panneau 16, en un matériau poreux, participe uniquement à la tenue mécanique de la structure blindée auto-porteuse. Ce panneau 16 peut être constitué par tout matériau poreux tel qu'un matériau en forme de mousse ou de nids d'abeilles, présentant les caractéristiques mécaniques requises. Dans le cas où une mousse est utilisée, cette mousse peut notamment être une mousse de polyacrylamide ou de polyétherimide. The panel 16, made of a porous material, only participates in the mechanical strength of the self-supporting armored structure. This panel 16 can be constituted by any porous material such as a foam-shaped or honeycomb material, having the required mechanical characteristics. In the case where a foam is used, this foam may in particular be a polyacrylamide or polyetherimide foam.
Dans le cas où l'on utilise un matériau en forme de nids d'abeilles, tout type de matériau tel que le papier imprégné de résine, l'aluminium, etc. peut être utilisé.In the case where a honeycomb material is used, any type of material such as resin-impregnated paper, aluminum, etc. can be used.
La structure conforme à l'invention permet de supporter des efforts mécaniques importants et d'assurer une fonction blindage contre une agression de tir balistique, pour une masse et une épaisseur minimales. The structure according to the invention makes it possible to withstand significant mechanical forces and to provide a shielding function against an attack by ballistic fire, for a minimum mass and thickness.
Pour parvenir à ce résultat, la structure blindée auto-porteuse conforme à l'invention comprend une sous-structure de blindage et une sous-structure auto-porteuse qui sont associées de telle sorte que l'une des deux couches principales de la sous-structure de blindage est intégrée dans l'âme de la sousstructure auto-porteuse. To achieve this result, the self-supporting armored structure according to the invention comprises a shielding substructure and a self-supporting substructure which are combined so that one of the two main layers of the sub- shielding structure is integrated into the core of the self-supporting substructure.
Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, décrite précédemment en se référant à la figure 1, la sous-structure de blindage et la sousstructure auto-porteuse sont illustrées respectivement sur les figures 2 et 3. In the preferred embodiment of the invention, described above with reference to FIG. 1, the shielding substructure and the self-supporting substructure are illustrated in FIGS. 2 and 3 respectively.
La sous-structure de blindage illustrée sur la figure 2 correspond aux éléments de la structure blindée auto-porteuse de la figure 1 qui assurent le blindage de cette structure contre une agression de tir balistique. Pour l'essentiel, ces éléments comprennent la couche de céramique 10 constituée par les pavés de céramique 20 et la couche 14 de matériau composite balistique. Ces deux couches formant la sous-structure de blindage sont placées dans cet ordre à partir de la face extérieure de la structure blindée. La sousstructure de blindage comprend de plus le film de colle 22, d'épaisseur constante, par lequel les pavés de céramique 20 sont fixés dans la structure. Dans la forme de réalisation décrite ici, dans laquelle les pavés de céramique 20 forment pratiquement la couche extérieure de la structure, la sous-structure de blindage comprend de plus la couche anti-éclats 24. The shielding substructure illustrated in FIG. 2 corresponds to the elements of the self-supporting armored structure of FIG. 1 which provide the shielding of this structure against an attack by ballistic fire. Essentially, these elements include the ceramic layer 10 constituted by the ceramic blocks 20 and the layer 14 of ballistic composite material. These two layers forming the shielding substructure are placed in this order starting from the external face of the shielded structure. The shielding substructure further comprises the adhesive film 22, of constant thickness, by which the ceramic blocks 20 are fixed in the structure. In the embodiment described here, in which the ceramic blocks 20 practically form the outer layer of the structure, the shielding substructure further comprises the anti-splinter layer 24.
Lorsque la structure blindée auto-porteuse illustrée sur la figure 1 est heurtée par un projectile tel qu'une balle à noyau dur, dit "perforant", ce projectile traverse la couche anti-éclats 24 avant d'être fragmenté dans les pavés de céramique 20. Plus précisément, l'impact du projectile sur un pavé de céramique crée une onde de compression qui se propage dans la céramique et se réfléchit sur la face arrière de celle-ci, sous la forme d'une onde de tension. Le retour de l'onde de tension détruit le projectile qui se fragmente en de multiples éclats. L'impact du projectile sur la céramique crée également une contrainte de flexion qui se développe jusqu'à l'apparition de fissures qui détruisent la céramique. When the armored self-supporting structure illustrated in FIG. 1 is struck by a projectile such as a hard-core bullet, said to be "perforating", this projectile crosses the anti-splinter layer 24 before being fragmented in the ceramic pavers 20. More specifically, the impact of the projectile on a ceramic block creates a compression wave which propagates in the ceramic and is reflected on the rear face of the latter, in the form of a tension wave. The return of the tension wave destroys the projectile, which fragments into multiple fragments. The impact of the projectile on the ceramic also creates a bending stress which develops until the appearance of cracks which destroy the ceramic.
La destruction complète de la céramique par cette fissure intervient toutefois après la fragmentation du projectile par l'onde de tension réfléchie par la face arrière de la céramique. La capacité de fragmentation est accentuée par la présence de la première peau 12, entre les pavés de céramique 20 et la couche 14 de matériau composite balistique. En effet, la peau 12 est plus raide que cette couche 14, du fait que les fibres de carbone sont plus raides, plus rectilignes et plus nombreuses que les fibres d'aramide. L'apparition d'une fissure dans la céramique est donc retardée. However, the complete destruction of the ceramic by this crack occurs after the projectile is fragmented by the tension wave reflected by the rear face of the ceramic. The fragmentation capacity is accentuated by the presence of the first skin 12, between the ceramic blocks 20 and the layer 14 of ballistic composite material. Indeed, the skin 12 is stiffer than this layer 14, because the carbon fibers are stiffer, more straight and more numerous than the aramid fibers. The appearance of a crack in the ceramic is therefore delayed.
La couche 14 de matériau composite balistique a ensuite pour fonction d'absorber l'énergie résiduelle du projectile fragmenté lors de son arrêt, en se déformant sans toutefois être traversé par les éclats. The layer 14 of ballistic composite material then has the function of absorbing the residual energy of the fragmented projectile during its stop, by deforming without however being crossed by the fragments.
Il est à noter que cette déformation de la couche 14 de matériau composite balistique (effet de filet) est rendue possible par le fait que cette couche est placée directement sur le panneau 16 en matériau poreux.It should be noted that this deformation of the layer 14 of ballistic composite material (net effect) is made possible by the fact that this layer is placed directly on the panel 16 of porous material.
L'écrasement de ce panneau 16 consécutif à l'impact permet à la couche 14 de matériau composite balistique d'absorber l'énergie résiduelle du projectile fragmenté, sans que la surface intérieure de la structure, formée par la peau 18, ne soit directement déformée.The crushing of this panel 16 following the impact allows the layer 14 of ballistic composite material to absorb the residual energy of the fragmented projectile, without the interior surface of the structure, formed by the skin 18, being directly distorted.
La présence, facultative, de la couche antiéclats 24 permet d'éviter que les éclats de projectiles, formés lors de la fragmentation de celuici dans les pavés de céramique 20 et stoppés par la couche 14 de matériau composite balistique, ne ressortent à la surface extérieure de la structure. The optional presence of the anti-splinter layer 24 makes it possible to prevent projectile fragments, formed during the fragmentation of this in the ceramic pavers 20 and stopped by the layer 14 of ballistic composite material, from coming out on the external surface. of the structure.
Dans la forme de réalisation préférée de la figure 1, la sous-structure auto-porteuse, de type sandwich, présente la configuration illustrée sur la figure 3. Cette sous-structure auto-porteuse regroupe les éléments de la structure de la figure 1 qui permettent à celle-ci de supporter des efforts mécaniques importants. In the preferred embodiment of FIG. 1, the self-supporting substructure, of the sandwich type, has the configuration illustrated in FIG. 3. This self-supporting substructure groups together the elements of the structure of FIG. 1 which allow it to withstand significant mechanical forces.
La sous-structure auto-porteuse inclut les deux peaux 12 et 18, ainsi qu'une âme 26 placée entre ces deux peaux. Dans cette forme de réalisation préférée, l'âme 26 comprend la couche 14 de matériau composite balistique et le panneau 16 en matériau poreux. Plus précisément, le panneau 16 en matériau poreux est placé à l'arrière de la couche 14 de matériau composite balistique, par rapport à la face extérieure de la structure, afin de permettre la déformation de la couche 14 lors d'un impact de projectile, comme on l'a décrit précédemment. The self-supporting substructure includes the two skins 12 and 18, as well as a core 26 placed between these two skins. In this preferred embodiment, the core 26 comprises the layer 14 of ballistic composite material and the panel 16 of porous material. More specifically, the panel 16 made of porous material is placed behind the layer 14 of ballistic composite material, relative to the exterior face of the structure, in order to allow the deformation of the layer 14 during a projectile impact. , as described above.
Pour que la sous-structure auto-porteuse illustrée sur la figure 3 présente les caractéristiques mécaniques souhaitées, elle doit notamment avoir une épaisseur déterminée. Du fait que la couche 14 de matériau composite balistique fait partie de l'âme 26 de cette sous-structure auto-porteuse tout en appartenant à la sous-structure de blindage comme l'illustre la figure 2, l'épaisseur et la masse de la structure dans son ensemble s'en trouvent minimisées. In order for the self-supporting substructure illustrated in FIG. 3 to have the desired mechanical characteristics, it must in particular have a determined thickness. Because the layer 14 of ballistic composite material is part of the core 26 of this self-supporting substructure while belonging to the shielding substructure as illustrated in FIG. 2, the thickness and the mass of the structure as a whole is thereby minimized.
Sur la figure 4, on a illustré une deuxième forme de réalisation de la structure blindée autoporteuse selon l'invention. Plus précisément, la structure illustrée sur la figure 4 comprend les mêmes éléments constitutifs que celle de la figure 1, à l'exception de la couche anti-éclats 24, mais agencée d'une manière différente. Pour faciliter la compréhension, les éléments de la structure blindée auto-porteuse illustrée sur la figure 4 sont désignés par les mêmes chiffres de référence que les éléments identiques de la structure précédemment décrite en se référant à la figure 1. In FIG. 4, a second embodiment of the self-supporting armored structure according to the invention has been illustrated. More precisely, the structure illustrated in FIG. 4 comprises the same constituent elements as that of FIG. 1, with the exception of the anti-splinter layer 24, but arranged in a different way. To facilitate understanding, the elements of the self-supporting armored structure illustrated in FIG. 4 are designated by the same reference numbers as the identical elements of the structure previously described with reference to FIG. 1.
Ainsi, en partant de la surface extérieure tournée vers le haut sur la figure 4, la structure illustrée sur cette figure comprend dans l'ordre une première peau 12, un panneau 16 en matériau poreux, une couche de céramique 10, une deuxième peau 18 et une couche 14 de matériau composite balistique. Thus, starting from the outer surface facing upwards in FIG. 4, the structure illustrated in this figure comprises, in order, a first skin 12, a panel 16 made of porous material, a layer of ceramic 10, a second skin 18 and a layer 14 of ballistic composite material.
Chacun des éléments constitutifs de la structure blindée auto-porteuse de la figure 4 peut être réalisé de la même manière que les éléments correspondant de la structure décrite précédemment en se référant à la figure 1. En particulier, la couche de céramique 10 est formée de pavés de céramique 20 juxtaposés. Dans ce cas, le film continu de colle 22, d'épaisseur constante, par lequel ces pavés 20 sont collés est interposé entre les pavés et la deuxième peau 18. Each of the constituent elements of the self-supporting armored structure of FIG. 4 can be produced in the same way as the corresponding elements of the structure described above with reference to FIG. 1. In particular, the ceramic layer 10 is formed from ceramic pavers 20 juxtaposed. In this case, the continuous film of adhesive 22, of constant thickness, by which these blocks 20 are bonded is interposed between the blocks and the second skin 18.
Dans cette deuxième forme de réalisation de l'invention, la sous-structure de blindage reste identique à celle qui a été décrite précédemment en se référant à la figure 2 pour la première forme de réalisation. La déformation de la couche 14 de matériau composite balistique, permettant d'absorber l'énergie résiduelle des éclats de projectiles, est alors rendue possible par le fait que cette couche 14 forme la couche intérieure de la structure. Cet agencement a pour conséquence qu'un impact de projectile peut se traduire par une déformation de la surface intérieure de la structure. In this second embodiment of the invention, the shielding substructure remains identical to that which has been described previously with reference to FIG. 2 for the first embodiment. The deformation of the layer 14 of ballistic composite material, making it possible to absorb the residual energy of the projectile fragments, is then made possible by the fact that this layer 14 forms the inner layer of the structure. This arrangement has the consequence that a projectile impact can result in a deformation of the interior surface of the structure.
Par ailleurs, la sous-structure auto-porteuse qui supporte les efforts mécaniques dans la forme de réalisation de la figure 4 est constituée par la structure sandwich formée par les peaux 12 et 18 et par l'âme 26' interposée entre ces peaux. Dans ce cas, l'âme 26' de la sous-structure auto-porteuse comprend, de l'extérieur vers l'intérieur, le panneau 16 en matériau poreux et la couche de céramique 10 fixée à la deuxième peau 18 par le film de colle 22. Furthermore, the self-supporting substructure which supports the mechanical forces in the embodiment of FIG. 4 is constituted by the sandwich structure formed by the skins 12 and 18 and by the core 26 'interposed between these skins. In this case, the core 26 ′ of the self-supporting substructure comprises, from the outside to the inside, the panel 16 made of porous material and the ceramic layer 10 fixed to the second skin 18 by the film of glue 22.
L'intégration de la couche de céramique 10 dans l'âme 26' de la sous-structure auto-porteuse permet, comme précédemment, de minimiser l'épaisseur et le poids de la structure sans que les caractéristiques de blindage et de tenue mécanique soient modifiées. The integration of the ceramic layer 10 into the core 26 ′ of the self-supporting substructure makes it possible, as previously, to minimize the thickness and the weight of the structure without the shielding and mechanical strength characteristics being modified.
Dans les deux formes de réalisation décrites, les structures sont illustrées pour simplifier sous la forme de plaques planes. Dans la pratique, des structures non planes telles que des baquets de sièges d'hélicoptères à facettes planes, ou autres peuvent toutefois être réalisées. Dans le cas de surfaces courbes, les dimensions et les formes des pavés de céramique sont alors adaptées, pour tenir compte des courbures de la structure. La fabrication peut alors se faire par moulage sur une contre-forme, ou par toute autre technique appropriée. In the two embodiments described, the structures are illustrated for simplicity in the form of flat plates. In practice, non-planar structures such as bucket seats of plane faceted helicopters, or the like may however be produced. In the case of curved surfaces, the dimensions and shapes of the ceramic pavers are then adapted, to take account of the curvatures of the structure. The manufacturing can then be done by molding on a counterform, or by any other suitable technique.
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2364956A (en) * | 2000-07-28 | 2002-02-13 | David Adie | Ballistic protection shield |
| FR2824631A1 (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-15 | France Etat Armement | Protection system for protecting armoured vehicles against sub-calibre piercing projectiles comprises an outer ceramic plate, inclined steel plates and inner plate of ductile material |
| EP1292803A1 (en) * | 2000-04-26 | 2003-03-19 | Pyramid Technologies International, Inc. | Improved body armor |
| WO2003053672A1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-07-03 | Telair International Incorporated | Lightweight ballistic resistant rigid structural panel |
| WO2004109216A2 (en) * | 2002-10-28 | 2004-12-16 | The Boeing Company | Ballistic-resistant multilayered armor including a stitched composite reinforcement layer and method of making the same |
| FR2870332A1 (en) * | 2004-05-17 | 2005-11-18 | Rbe Sa | COMPOSITE MATERIAL FOR SHIELDING |
| WO2007115057A1 (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Honeywell International Inc. | Molded ballistic panel with enhanced structural performance |
| JP2011501091A (en) * | 2007-10-10 | 2011-01-06 | ハードワイヤー・エルエルシー | Bulletproof panel system |
| WO2019063684A1 (en) | 2017-09-27 | 2019-04-04 | Innovation Contrôle Système - I.C.S. | Ballistic protection brick, brick structure and method of production |
| CN116218212A (en) * | 2023-03-31 | 2023-06-06 | 陕西科技大学 | Aramid nanofiber wave-absorbing honeycomb material and preparation method thereof |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3873998A (en) | 1974-03-26 | 1975-04-01 | Us Army | Body armor system |
| EP0237095A1 (en) * | 1986-02-22 | 1987-09-16 | Akzo N.V. | Armour plate composite with ceramic impact layer |
| EP0488465A1 (en) * | 1990-11-28 | 1992-06-03 | Dsm N.V. | Multilayer antiballistic structure |
| WO1994027110A1 (en) * | 1993-05-07 | 1994-11-24 | Kennametal Hertel Ag Werkzeuge + Hartstoffe | Ceramic material and armour plate made therefrom |
| EP0678724A1 (en) | 1992-02-20 | 1995-10-25 | Eric Dunn | Impact absorbing armor |
| FR2723192A1 (en) * | 1989-05-18 | 1996-02-02 | Creusot Loire Industrie Sa | Armoured panel for combat vehicle |
-
1997
- 1997-06-10 FR FR9707174A patent/FR2764370B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3873998A (en) | 1974-03-26 | 1975-04-01 | Us Army | Body armor system |
| EP0237095A1 (en) * | 1986-02-22 | 1987-09-16 | Akzo N.V. | Armour plate composite with ceramic impact layer |
| FR2723192A1 (en) * | 1989-05-18 | 1996-02-02 | Creusot Loire Industrie Sa | Armoured panel for combat vehicle |
| EP0488465A1 (en) * | 1990-11-28 | 1992-06-03 | Dsm N.V. | Multilayer antiballistic structure |
| EP0678724A1 (en) | 1992-02-20 | 1995-10-25 | Eric Dunn | Impact absorbing armor |
| WO1994027110A1 (en) * | 1993-05-07 | 1994-11-24 | Kennametal Hertel Ag Werkzeuge + Hartstoffe | Ceramic material and armour plate made therefrom |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1292803A4 (en) * | 2000-04-26 | 2006-04-19 | Pyramid Technologies Internati | Improved body armor |
| EP1292803A1 (en) * | 2000-04-26 | 2003-03-19 | Pyramid Technologies International, Inc. | Improved body armor |
| GB2364956A (en) * | 2000-07-28 | 2002-02-13 | David Adie | Ballistic protection shield |
| FR2824631A1 (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-15 | France Etat Armement | Protection system for protecting armoured vehicles against sub-calibre piercing projectiles comprises an outer ceramic plate, inclined steel plates and inner plate of ductile material |
| WO2003053672A1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-07-03 | Telair International Incorporated | Lightweight ballistic resistant rigid structural panel |
| US6825137B2 (en) | 2001-12-19 | 2004-11-30 | Telair International Incorporated | Lightweight ballistic resistant rigid structural panel |
| WO2004109216A2 (en) * | 2002-10-28 | 2004-12-16 | The Boeing Company | Ballistic-resistant multilayered armor including a stitched composite reinforcement layer and method of making the same |
| WO2004109216A3 (en) * | 2002-10-28 | 2005-02-03 | Boeing Co | Ballistic-resistant multilayered armor including a stitched composite reinforcement layer and method of making the same |
| FR2870332A1 (en) * | 2004-05-17 | 2005-11-18 | Rbe Sa | COMPOSITE MATERIAL FOR SHIELDING |
| WO2005124267A1 (en) * | 2004-05-17 | 2005-12-29 | Vision Systems Aeronautics | Shielding composite material |
| WO2007115057A1 (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Honeywell International Inc. | Molded ballistic panel with enhanced structural performance |
| US7601654B2 (en) | 2006-03-30 | 2009-10-13 | Honeywell International Inc. | Molded ballistic panel with enhanced structural performance |
| JP2011501091A (en) * | 2007-10-10 | 2011-01-06 | ハードワイヤー・エルエルシー | Bulletproof panel system |
| WO2019063684A1 (en) | 2017-09-27 | 2019-04-04 | Innovation Contrôle Système - I.C.S. | Ballistic protection brick, brick structure and method of production |
| CN116218212A (en) * | 2023-03-31 | 2023-06-06 | 陕西科技大学 | Aramid nanofiber wave-absorbing honeycomb material and preparation method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2764370B1 (en) | 1999-08-20 |
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