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(11) | EP 0 221 794 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Dispositif de blindage souple et modulaire |
| (57) Dispositif de protection d'une structure contre l'impact de projectiles et de fragments
ou éclats d'explosion, ledit dispositif étant du type présentant une structure stratifiée
à base d'élastomère et de fibres, de préférence constituées par des fibres organiques
de polyamide aromatique. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que ladite structure stratifiée comporte au moins un module souple constitué d'une pluralité de couches composites superposées, chaque couche composite comprenant une couche intermédiaire textile réalisée en lesdite fibres et adhérisée de part et d'autre à un film de très faible épaisseur réalisé en ledit élastomére, les différentes couches composites étant solidarisées entre elles par vulcanisation et leur nombre étant fonction du degré de souplesse voulu pour le module, et en ce que ledit module est apte à être appliqué de préférence par collage, mais également par vissage ou rivetage ou autre moyen approprié, à tout support, métallique ou non, galbé ou non, notamment constitué par ladite structure à protéger ou par un autre dispositif de protection de type connu en soi déjà éventuellement équipant cette structure ou encore par un autre module du même type. Application au blindage de structures, notamment constituées par des véhicules automobiles. |
[0001] La présente invention est relative à un dispositif de protection résistant à l'impact de projectiles et de fragments ou éclats d'explosions, qui est destiné plus particulièrement à la protection de véhicules automobiles.
[0002] Plusieurs solutions ont été déjà proposéespour réaliser des dispositifs de blindage qui, dans la quasi totalité des cas, présentent une structure composite stratifiée comportant au moins une couche de fibres inorganiques (ou naturelles) ,telles que des fibres de verre, ou des fibres organiques (ou synthétiques), telles que des fibres de polyamide ("NYLON") et surtout de polyamide aromatique .("KEVLAR"), ces dernières étant désormais pratiquement universellement utilisées dans la fabrication de dispositifs de protection balistiques, et ce en raison de la résistance mécanique spécifique, à savoir par unité de masse, élevée du "KEVLAR" (qui est notoirement une marque de fabrique déposée par DUPONT DE NEMOURS) qui est cinq fois plus grande que la résistance spécifique de l'acier et le double de la résistance spécifique du "NYLON", le "KEVLAR" ayant aussi la propriété d'absorber de grandes quantités d'énergie cinétique.
[0003] A titre d'exemples des solutions déjà proposées, on peut citer un certain nombre de brevets dont l'objet est brièvement rappelé ci-après.
[0004] Le brevet VALLCORBA TURA, FR. 2 348 991, concerne une feuille textile pour la confection de vêtements résistant aux chocs et aux explosions, qui est constituée par un filament d'aramide (ou polyamide aromatique), notamment de KEVLAR, de 500 à 2500 deniers, et en particulier de 1000 deniers, tissé en armure toile simple et coloré en masse, ledit filament étant fixé thermiquement en revêtant au moins une face de résine imperméable par passage dans un tunnel de gélification, dont il sort prêt pour confectionner des gilets anti-balles, par exemple.
[0005] Pour que le gilet anti-balles soit efficace, le tissu est replié sur lui-même, ce qui donne une structure stratifiée pouvant comporter un nombre maximal de 30 à 40 plis, assurant la protection contre l'impact de n'importe quel type d'arme et de projectile en cas de guerre et combats, explosions (dynamite), chasse sportive.
[0007] Entre les couches successives de fibres d'aramide on peut disposer des fibres libres d'aramide ou d'un autre type de fibres réfractaires telles que "'FIBERFRAX","KAOXOOL" "TRITON'',"CERAFIBER'', "REFRASIL", etc...., l'inclusion de ces fibres libres n'étant pas toutefois indispensable.
[0008] Le brevet BOTTINI et al,FR. 2 402 855, concerne un matériau pare-balles composite, pouvant se mettre sous forme de feuilles planes ou courbes, ainsi que dans des corps creux de forme complexe. Il est composé d'une pluralité de tissus en fibres de polyamide aromatique ("NYLON" balistique), dont au moins quelques-uns sont du type ordinaire "toilé" et d'autres du type "batavia", chacun étant imprégné de résines polyester insaturées, lesquels tissus sont superposés les uns aux autres un par un ou en groupe, l'association mutuelle étant obtenue à haute pression selon la forme voulue. Dans le cas où on utilise seulement les deux tissus du type susdit, la superposition des tissus du groupe "batavia" se fait parallèlement ou perpendiculairement aux tissus "toilés" adjacents.
[0010] Le Brevet de l'INSTITUT FRANCO-ALLEMAND DE RECHERCHES DE SAINT-LOUIS, FR 2 425 046,concerne un dispositif de blindage à l'épreuve de projectiles constitué par une première plaque exposée à l'impact des projectiles et réalisée en matériau dur, tel que l'acier, dont l'épaisseur est supérieure ou égale à 0,3 fois le calibre des projectiles à l'épreuve desquels est prévu le dispositif de blindage, et par une deuxième plaque réalisée en matériau stratifié à faible énergie de délaminage, dont l'épaisseur est au moins égale à deux fois le calibre des projectiles, et composée de fibres inorganiques, telles que des fibres de verre, ou organiques, telles que des fibres de polyamide aromatique (ou aramide), lesquelles fibres sont liées par une résine molle, à savoir fabriquée avec une faible dose de durcisseur, telle qu'une résine polyester, ou liées à l'aide d'un élastomère naturel ou synthétique.
[0011] L'assemblage entre les deux plaques se fait par collage ou à l'aide de moyens mécaniques continus ou discontinus.
[0012] Le Brevet IMI KYNOCH LTD, FR 2 443 397, concerne un récipient pour l'emmagasinage de matières dangereuses, par exemple d'explosifs, dont la paroi présente une structure stratifiée comprenant au moins une couche relativement rigide, réalisée en matière plastique, en particulier thermodurcissable, armée de fibres, notamment de verre ou de polyamide, et au moins une couche en élastomère, notamment en polyéthylène chlorosulfoné, la couche rigide étant plus proche de l'intérieur du récipient que la couche d'élastomère.
[0013] Dans le cas où la paroi du récipient comporte plusieurs couches rigides et en élastomère, celles-ci sont disposées alternativement.
[0015] Le Brevet de la SOCIETE NATIONALE DES POUDRES ET EXPLOSIFS, FR 2 469 277, concerne un dispositif de protection contre les chocs, notamment dûs à l'impact d'une balle ou de fragments projetés par une explosion, ou encore dus aux collisions entre deux corps, par exemple deux voitures.
[0016] Ce dispositif est du type comportant une structure stratifiée constituée de couches superposées de tissus à base de fibres inorganiques, telles que les fibres de verre, ou organiques, telles que les fibres de polyamide aromatique ou aramide("KEVLAR") et d'une résine d'imprégnation, notamment polyester ou polyépoxyde, Ce Brevet revendique l'emploi, dans un dispositif de protection du type susdit, d'une résine viscoélastique thermodurcissable ou thermoplastique présentant un facteur de perte compris entre 0,5 et 1,5, un module d'élasticité E compris entre 106 et 109 N/m2, à une fréquence de 100 Hz et à la température d'utilisation.
[0017] Le taux en poids de résine viscoélastique, par rapport au poids total du dispositif de protection, est compris entre :
- 10% et 30%, et de préférence entre 15% et 24%, dans le cas de réalisation de blindages légers, ou
- 40% et 80%, dans le cas de réalisation de pare-chocs d'automobiles.
[0018] Le Brevet APPRICH, FR 2 506 447, concerne un blindage pour éléments de paroi, notamment des parties métalliques du dessous de véhicules automobiles, contre l'action d'engins explosifs, comprenant au moins une couche d'un mat de fibres cohérent et imprégné de résine.
[0019] Les fibres peuvent être entièrement des fibres d'aramides (polyamides aromatiques) et en particulier des fibres de"KEVLAR.1
[0020] Dans le cas où ledit mat est réalisé seulement partiellement en fibres d'aramides, il peut comporter également des fibres de coton, ou des fibres de polyamides.
[0021] Dans chaque cas, le mat peut être formé par un tissu à plusieurs couches de fils de chaîne et de fils de trame, reliées les unes aux autres.
[0022] La résine d'imprégnation est une résine à un ou plusieurs composants, en particulier une résine polyuréthani- que, polyéthylénique ou de chlorure de polyvinyle.
[0023] Le Brevet AEROJET, FR 1 605 066, concerne un matériau résistant aux chocs, dont le rapport résistance à la pénétration/poids est exceptionnellement élevé et qui est utilisable pour réaliser des cuirasses pour l'homme ou des blindages pour les appareils de transport aériens, les engins de transport de personnel, etc...
[0024] Le matériau proposé comporte plusieurs couches liées d'une étoffe constituée par un entrelacement de fibres de verre, notamment sous forme de mèches, et de "NYLON", imprégnées de résine, notamment polyester, époxy ou caoutchouc-phénolique.
[0025] Les proportions relatives en poids des fibres de verre et de "NYLON"sont comprises entre 90 parties de verre et 10 parties de "NYLON",et 10 parties de verre et 90 parties de "NYLON".
[0026] Les résultats des essais de résistance aux chocs de cette combinaison de fibres sont supérieurs aux résultats obtenus avec l'un ou l'autre type de fibres utilisées séparément.
[0027] Le matériau résistant aux chocs susdit peut comporter également une couche superficielle externe de verre, alumine, carbure de bore, carbure de silicium, etc...
[0028] Le Brevet MAN MASCHINENFABRIK, FR 2 522 404, concerne un élément de blindage en forme de plaque, du type constitué par :
- une plaque en matière dure brisant le projectile, dirigée du côté du tir,
- une matière d'appui freinant le projectile, disposée sur la face arrière de cette plaque, et
- une couche de grand allongement de rupture, disposée sur la face avant de ladite plaque.
[0029] Conformément à ce Brevet, la couche de grand allongement de rupture est en polyuréthane, la plaque en matière dure est en céramique frittée à l'oxyde d'aluminium ou en carbure de bore, et la matière d'appui est un tissu de fibres textiles, notamment de fibres de polyamide aromatique, constitué par plusieurs couches superposées de façon lâche et seulement faiblement liées entre elles.
[0030] La matière d'appui peut être revêtue d'un côté avec ladite matière dure et protégée contre l'humidité, sur la zone non recouverte de cette matière dure, par des résines d'imprégnation synthétiques durcissables.
[0031] Le Brevet américain MEDLIN, US 4 352 316, concerne des véhicules blindés à blindage léger,ayant l'apparence de véhicules normaux, et plus particulièrement une plaque de protection légère capable de dissiper au moins une partie de l'énergie cinétique de projectiles à haute vitesse.
[0032] Cette plaque anti- balles comprend :
- une pluralité de feuilles balistiques (à savoir, résistant à la pénétration de la part de projectiles à haute vitesse) consistant en fibres balistiques,
- un matériau d'apprêt, et
- un matériau de liaison qui se lie de manière imparfaite à ce matériau d'apprêt.
[0033] Le matériau d'apprêt est appliqué sur ladite pluralité de feuilles, et les feuilles ainsi apprêtées sont laminées ensemble à l'aide du liant, de manière à se délaminer sous l'action de l'impact des balles à haute vitesse.
[0034] La plaque proposée par le Brevet MEDLIN,US4 352 316, est conforme aux résultats d'essais selon lesquels le moyen le plus efficace pour absorber l'énergie cinétique d'un projectile est de déformer, séparer (ou délaminer) et pénétrer un certain nombre de feuilles de blindage distinctes.
[0035] Digne de note est aussi le Brevet européen CAPPA, EP 49 014, bien que celui-ci sorte du cadre de la présente invention parce que, contrairement à la technique connue, la résistance à l'impact est améliorée en donnant au laminé une structure non-délaminable, à savoir une structure qui inter- connecte les différentes couches d'un laminé de manière à conférer à l'ensemble la capacité d'absorber élastiquement l'impact dû au projectile sans se délaminer.
[0036] Il s'agit d'un écran non métallique amélioré qui est hautement résistant aux impacts de projectiles et du type constitué par la superposition alternée de couches de résine thermoplastique et de matière textile, lequel écran de protection anti-balles comporte :
- une matrice à nid d'abeille, qui est obtenue par chauffage et compression de ladite résine thermoplastique et qui constitue un support tridimensionnel,
- des couches de matière textile, constituées par des fibres synthétiques nobles, telles que des fibres de carbone, d'aramide, de bore ou analogues, qui présentent des propriétés mécaniques exceptionnellement élevées et qui sont entrelacées et contenues librement dans les cavités de ladite structure à nid d'abeille et encapsulées par ces cavités, à savoir que les fibres sont libres de glisser le long de la cavité correspondante.
[0037] La structure non-délaminable est obtenue en appliquant des règles, la plupart desquelles sont contraires à la pratique usuelle et notamment en réalisant une adhérence, ou liaison, entre la matrice et les fibres négligeable ou nulle, ce qui est obtenu en choisissant des matériaux écrus appropriés pour la matrice et les fibres, ou en traitant ces fibres avec un agent qui les rend imperméables à la matrice. Ce qui précède montre :
- d'une part, que pour réaliser des structures flexibles, notamment adaptées à la confection de gilets anti-balles, on se limite à l'emploi de feuilles textiles repliées sur elles-mêmes (cf. le Brevet VALLCORBA TURA), toutefois cette solution ne convient pas pour la réalisation de blindages de véhicules automobiles notamment, et
- d'autre part, que l'adaptation de feuilles textiles à la réalisation de dispositifs de blindage demande la coopération avec des plaques ou couches d'une certaine rigidité, les feuilles textiles étant quasi généralement imprégnées à l'aide d'un agent de liaison résineux ou élastomère (seulement le Brevet IMI/KYNOCH LTD décrit un dispositif de protection dont la structure stratifiée comporte au moins une couche réalisée complètement en élastomère, mais également celle-ci coopère avec au moins une couche rigide).
[0038] En outre, l'adaptation à des formes particulières, généralement courbes, d'objets à protéger est subordonnée à l'application de procédés de formage à haute pression (cf. le Brevet BOTTINI) ou, dans certains cas,de formage à chaud (c'est le cas de dispositifs utilisant des panneaux stratifiés en matière plastique renforcée ou armée de façon appropriée) .
[0039] En résumant ce qui précède, on peut donc conclure que les dispositifs de blindage actuellement disponibles sont de type rigide ou semi-rigide qui, tout en offrant une protection efficace, possèdent un certain nombre d'inconvénients, tant au niveau de leur fabrication que de leur utilisation, qui en limitent les applications, notamment :
- en ce qui concerne la conformation à des supports galbés, celle-ci est possible seulement à condition de disposer préalablement d'un moule spécial, généralement coûteux, et dont l'emploi est justifié essentiellement dans le cas de production de grandes séries,
- en ce qui concerne la découpe des pièces, celle-ci est difficile, ce qui nécessite de faire appel à des outils également spéciaux, tels que des scies à dents diamantées, des dispositifs à jets d'eau à haute pression ou des dispositifs laser,
- en ce qui concerne les dimensions des pièces, celles-ci sont disponibles dans une gamme relativement limitée, surtout à cause de problèmesde découpage,
- en ce qui concerne les conditions d'hygiène et de sécurité de travail, celles-ci imposent le respect de normes rigoureusement strictes en raison de la présence de résines volatiles, et
- en ce qui concerne la fabrication des pièces, celles-ci s'effectue sur des presses ou dans des autoclaves, ce qui entraîne un nombre important d'opérations manuelles, notamment dues à la superposition des couches de ces pièces à structure stratifiée., et donc des temps d'immobilisation des machines également importants qui élèvent le coût énergétique.
[0040] La présente invention a pour but de pourvoir à un dispositif de protection résistant à l'impact de projectiles et de fragments ou éclats d'explosions et destiné plus particulièrement au blindage de véhicules automobiles, lequel dispositif répond mieux aux nécessités de la pratique que les dispositifs visant au même but antérieurement connus, notamment en ce que :
- il est adapté à être conformé manuellement à tout support métallique ou non, galbé ou non,
- à performances égales, on obtient un gain de poids important et donc une réduction du coût de la matière nécessaire,
- le découpage se fait simplement, à l'aide d'outils tranchants ordinaires, tels que scalpel, "cutter" et analogues,
- les temps de fabrication et d'application sont courts, la fabrication étant effectuée en continu.
[0041] La présente invention a pour objet un dispositif de protection d'une structure,plus particulièrement constituée par un véhicule automobile, contre l'impact de projectiles et de fragments ou éclats d'explosions, ledit dispositif étant du type présentant une structure stratifiée à base d'élastomère et de fibres, de préférence constituées par des fibres organiques de polyamide aromatique, lequel dispositif est caractérisé en ce que ladite structure stratifiée comporte au moins un module souple constitué d'une pluralité de couches composites (ou plis) superposées, chaque couche composite comprenant une couche intermédiaire textile réalisée en lesdites fibres et adhérisée de part et d'autre à un film de très faible épaisseur réalisé en ledit élastomère, les différentes couches composites étant solidarisées entre elles par vulcanisation et leur nombre étant fonction du degré de souplesse voulu pour le module, et en ce que ledit module est apte à être appliqué de préférence par collage, mais également par vissage ou rivetage ou autre moyen approprié à tout support, métallique ou non, galbé ou non, notamment constitué par ladite structure à protéger ou par un autre dispositif de protection de type connu en soi déjà éventuellement équipant cette structure ou encore par un autre module du même type.
[0042] Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif conforme à l'invention, le nombre desdites couches composites est compris entre 5 et 20 et de préférence entre 5 et 10.
[0043] Selon un autre mode de réalisation avantageux du dispositif conforme à l'invention, chaque film élastomère mince adhérisé de part et d'autre par rapport à chaque couche textile, présente une épaisseur comprise entre 0,01 et 0,018 mm et une adhérence comprise entre environ 5.102 N/m et 29.102 N/m, et le pourcentage en poids de produit élastomère employé dans un module donné est compris entre 7% et 15% du poids total du module.
[0044] Selon encore un autre mode de réalisation avantageux du dispositif conforme à l'invention, la colle de liaison d'un module au module qui le précède, en regardant dans le sens opposé à celui de propagation des projectiles ou d'éjection des fragments, ou directement audit support, est du type présentant un pouvoir d'allongement suffisant pour absorber une partie de l'énergie cinétique d'impact et une bonne adhérence, notamment de l'ordre de 49.102 N/m, à savoir un taux de réticulant approprié, de préférence compris entre 1 et 20.
[0045] Selon un mode de réalisation préféré du dispositif conforme à l'invention, celui-ci comporte une pluralité de modules du type susdit, dont au moins un module intermédiaire comporte lesdites couches textiles réalisées en des fibres ayant une résistance à la rupture et un nombre de fils en chaîne et en trame qui sont moins élevés par rapport à au moins un module qui le précède, en regardant dans le sens opposé à celui de propagation des projectiles ou d'éjection des fragments, mais qui sont plus élevés par rapport à au moins un module qui le suit, si celui-ci existe.
[0046] Selon une disposition préférée de ce mode de réalisation, le dispositif comporte au moins un module dit primaire, qui est exposé aux projectiles ou fragments, et au moins un module dit secondaire, qui le suit en regardant dans le sens opposé à celui de propagation des projectiles ou d'éjection des fragments, lequel module primaire présente un titrage compris entre 1100 et 1680 dtex, un nombre de fils en chaîne et en trame égal ou supérieur à 10,5 et une résistance à la rupture en chaîne et en trame égale ou supérieure à 186.103 N/m, tandis que le module secondaire présente un titrage compris entre 1680 et 3300 dtex, un nombre de fils en chaîne et en trame égal ou supérieur à 3,7 et une résistance à la rupture en chaîne et en trame égale ou supérieure 137-103 N/m.
[0047] Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif conforme à l'invention, celui-ci comporte une pluralité de modules du type susdit, chacun desquels présente un titrage compris entre 1100 et 1680 dtex, un nombre de fils en chaîne et en trame égal ou supérieur à 10,5 et une résistance à la rupture en chaîne et en trame égale ou supérieure à 186·103 N/m.
[0048] Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre.
[0049] Il est rappelé ci-après quelque définition de balistique qui sera utile à une meilleure compréhension de ce qui est exposé dans le complément de description qui va suivre.
[0050] Il est connu que, lorsqu'un projectile impacte un blindage, une onde sphérique prend naissance au point de collision. Or, cette onde se décompose en deux ondes successives, à savoir:
. une onde longitudinale, qui se propage à la vitesse du son perpendiculairement à la direction de propagation du projectile et qui soumet donc la matière (contenue dans un plan perpendiculaire au chemin parcouru par le projectile) à une contrainte de traction proportionnelle à la vitesse du son; et
. une onde transversale, qui se propage à la vitesse du projectile (donc à une vitesse inférieure) parallèlement à la direction de propagation du projectile et qui fait déplacer la matière perpendiculairement à l'axe des fibres, à savoir parallèlement au chemin parcouru par le projectile, ce phénomène étant plus connu sous le nom de "délaminage" ou "destratifi- cation".
[0051] Les différents essais effectués sur des modules conformes à l'invention, décrits plus haut, ayant un nombre constant de couches intermédiaires, une armure textile identique et des films élastomères aux propriétés mécaniques et aux adhérences différentes, ont apporté les enseignements suivants:
. d'une part, avec les modules ayant des films à forte adhérence, à savoir supérieure à 39.102 N/m et un allongement à la rupture faible, les deux cas suivants se présentent:
- si la perforation du blindage est totale, aucun délaminage n'est observé;
- si la perforation est partielle, le délaminage apparaît dans un point situé entre 50 et 70% de l'épaisseur et la déformation de la partie arrière du dispositif est faible, tandis que
- d'autre part, avec les modules ayant un film à faible adhérence, à savoir comprise entre 5.102 N/m et 29.102 N/m, et un allongement élevé, la pénétration est partielle, le délaminage apparait dans un point situé entre 10 et 40% de l'épaisseur et la déformation de la partie arrière du dispositif est grande.
[0052] Ces observations sur le comportement des blindages conformes à la présente invention ont conduit:
. d'une part, à confirmer le rôle décisif du délaminage dans l'absorption de l'énergie cinétique du projectile, dont l'arrêt est déterminé par la nature et l'épaisseur du film élastomère; et
. d'autre part, à penser que la contrainte maximum provoquant la rupture des fils se situe dans la face avant du dispositif, en sorte qu'à mesure que le projectile pénètre dans le blindage, notamment constitué par deux modules superposés selon l'invention, et s'écrase, le déplacement de la matière derrière l'onde transversale charge les fils du module secondaire et décharge les fils du module primaire.
[0053] Il est donc avantageux de remplacer les fils du module secondaire par des fils ayant une résistance à la rupture moindre et un nombre de fils en chaîne et en trame moins élevé. Outre l'allègement du tapis ainsi réalisé, cette disposition permet une réduction du coût matière.
[0054] Il va de soi qu'il serait possible de remplacer le module secondaire par n'importe quel matériau en feuille capable d'épouser une forme galbée (à savoir, présentant une souplesse compatible avec celle du module primaire), à condition qu'il possède des propriétés de résistance à la rupture équivalentes.
[0055] Pour les deux raisons indiquées ci-dessus, lorsque le blindage conforme à l'invention comporte plusieurs modules superposés, celui-ci est constitué d'au moins deux de tels modules ayant des caractéristiques et des performances qui diffèrent dans le sens susdit; par exemple, le dispositif selon l'invention peut comporter:
. un premier module placé en face avant, et donc avantageusement composé d'un tissu au nombre de fils relativement important et présentant une résistance en chaîne et trame élevée, dont le titrage est compris entre 1100 et 1680 dtex, la résistance à la rupture est supérieure ou égale à 186.103 N/m de longueur, le nombre de fils en chaîne et trame est supérieur à 10,5; et
. un deuxième module placé en face arrière, et donc avantageusement composé d'un tissu d'une résistance moins élevée et d'un nombre de fils en chaîne et trame réduit, dont le titrage est compris entre 1680 dtex et 3300 dtex, la résistance est au moins égale à 137·103 N/m, le nombre de fils en chaîne et en trame est supérieur ou égal à 3,7.
[0056] En ce qui concerne l'épaisseur du fil élastomère et ses propriétés mécaniques, l'une et les autres définissent des conditions essentielles à la performance du blindage. En fait, un film ayant un pouvoir d'adhésion faible, par exemple de l'ordre d'environ 5.102 N/m à 29.102 N/m, permet le délaminage des nappes de tissu, mais en tout état de cause doit conserver son importante capacité d'allongement, tandis que l'augmentation de l'épaisseur du film réduit le trajet de l'onde longitudinale et se traduit par une profondeur de pénétration du projectile plus importante; d'autre part, un film épais augmente l'emprisonnement des fils, ce qui limite leur pouvoir d'allongement et concentre la contrainte dans la zone d'impact, les fils étant davantage soumis à un cisaillement. D'ailleurs, on sait également que l'onde longitudinale est d'autant plus réfléchie que le nombre de fils en chaîne et en trame est réduit; or, les composantes de l'onde réfléchie se superposent aux composantes de l'onde initiale et rompent les fils dans la zone d'impact, si l'amplitude dépasse la résistance des fils en ce point; par conséquent, plus la réflexion de l'onde est faible, plus grande est l'énergie absorbée par les fils à proximité de l'impact.
[0057] Pour cela, l'épaisseur du film doit être avantageusement comprise entre 0,01 et 0,018 mm, ce qui représente un pourcentage en poids par rapport au poids total du matériau employé compris entre 7 et 15%.
[0059] L'élastomère du film est en outre avantageusement formulé de manière à présenter des propriétés d'ignifugation.
[0060] L'épaisseur de chacune desdites couches intermédiaires textiles de chaque couche composite qui intervient dans la constitution d'un module souple selon l'invention est, de préférence, d'environ 0,35 mm avant l'opération d'adhérisation de la couche textile, de part et d'autre, aux films élastomères.
[0061] Evidemment, après les opérations d'adhérisa- tion et de vulcanisation, l'épaisseur des couches textiles diminue.
[0062] En ce qui concerne la vulcanisation des modules conformes à l'invention, celle-ci a lieu, à la différence des procédés connus pour les blindages rigides et semi-rigides, sous faible pression, notamment inférieure à environ 29.104 Pa (=2,9 bar), et à haute température, notamment comprise entre 150 et 170° C, ce qui implique également un temps de maintien court.
[0063] Bien que le blindage selon l'invention trouve rarement une application lorsqu'il est utilisé seul, par contre, grâce à sa modularité, il peut apporter un complément de protection à un élément existant, comme par exemple une tôle de carrosserie, ou même à un blindage métallique à haute dureté.
[0064] Il est aussi bien connu que l'association de l'acier au "KEVLAR" réduit la pénétration d'un projectile. Toutefois, il est possible d'améliorer la performance d'un tel ensemble par certaines dispositions dans l'assemblage de ces éléments.
[0065] En effet, des essais réalisés avec une protection primaire (tôle de faible épaisseur de 0,5 à 1mm en acier doux destiné à l'emboutissage) associée sans collage aux modules conformes à l'invention, démontrent que cet ensemble offre un pouvoir d'arrêt inférieur, comparativement aux ensembles dont les dispositifs sont fortement collés.
[0066] A ce propos, quelques explications peuvent être fournies, à savoir:
. dans l'absence de collage, lorsqu'un projectile impacte la partie métallique, une partie de l'onde longitudinale se diffuse à grande vitesse dans la tôle sans être freinée, ce qui réduit les contraintes dans le module primaire;
. lorsque la tôle est fortement collée sur le blindage souple et modulaire selon l'invention, elle résiste fortement à l'avancement du projectile, qui est ainsi ralenti; le blindage souple subit alors une déformation importante qui tend à mieux répartir la contrainte dans les fils, tandis que la déformation de la tôle charge les fils du module primaire dans une zone plus importante.
[0067] Pour bénéficier des avantages du collage, la colle de liaison entre les modules superposés doit avoir une bonne adhérence, notamment de l'ordre de 49.102 N/m, et un pouvoir d'allongement suffisant pour absorber une partie de l'énergie cinétique. A cet effet, un bon compromis est trouvé avec une colle dont le taux de réticulant est compris entre 1 et 20.
[0068] A titre d'exemple non limitatif sont indiquées ci-après, sous forme de diagramme, certaines des compositions possibles du dispositif de blindage modulaire selon l'invention utilisé seul et en coopération avec une tôle d'acier collée en face avant, cette tôle étant d'épaisseur différente et simulant par exemple la tôle de la carrosserie d'un véhicule automobile.
[0069] La composition A se réfère au cas où en face avant est collée une tôle dont l'épaisseur est comprise entre 1 et 1,2 mm et la composition B concerne le cas où en face avant est collée une tôle dont l'épaisseur se situe entre 0,5 et 0,7 mm, tandis que la composition C est relative à l'absence de tôle en face avant.
[0070] Sur l'axe vertical de gauche est indiqué le nombre de couches composites qui interviennent dans la composition de chacun des modules, dont est constitué le dispositif de blindage.
[0071] Dans chaque cas il est possible d'arrêter un projectile 9 mm blindé (il s'agit d'un projectile en forme d'ogive, avec un noyau en plomb et une chemise en cuivre) ayant un poids de 8,1 g, une vitesse de 380 m/sec,l'arme utilisée ayant une longueur de 6" (≅15, 24 cm).
[0072] Les rectangles hachurés se réfèrent aux modules dont l'armature textile en "KEVLAR" présente un titrage de 3300 dtex, tandis que les rectangles non hachurés se rapportent aux modules dont l'armature textile en "KEVLAR" présente un titrage de 1100 dtex. Sur le sommet de chaque rectangle est indiquée la masse totale du dispositif en kg/m2, tandis que à l'intérieur de chaque rectangle est indiquée la masse en kg/m2 de chacun des modules correspondants dont se compose le dispositif de blindage.
[0073] En résumant ce qui précède, il est donc clair que:
- le cas A correspond à un dispositif ayant une masse au m2 de 3,3 kg/m2 et constitué par un module:
. qui comporte 10 couches composites;
. dont l'armature textile a un titrage de 1100 dtex;
. dont la masse au m2 est de 3,3 kg/m2; et
. qui coopère en face avant avec une tôle de 1 à 1,2 mm;
- le cas B correspond à un dispositif ayant une masse au m2 de 4,75 kg/m2 et constitué par:
. un module primaire en face avant:
- qui comporte 15-5= 10 couches composites;
- dont l'armature textile a un titrage de 1100 dtex;
- dont la masse au m2 est de 3,3 kg/m?; et
. un module secondaire en face arrière:
- qui comporte 5 couches composites;
- dont l'armature textile a un titrage de 3300 dtex;
- dont la masse au m2 est de 3,3 kg/m2; et qui coopère en face avant avec une tôle de 0,5 à 0,7 mm;
- le cas C correspond à un dispositif ayant une masse au m2 de 6 kg/m2 et constitué par:
. un module primaire en face avant:
- qui comporte 20-15= 5 couches composites;
- dont l'armature textile a un titrage de 1100 dtex;
- dont la masse au m2 est de 1,65 kg/m2; et
. un module secondaire en face arrière:
- qui comporte 15 couches composites;
- dont l'armature textile a un titrage de 3300 dtex;
- dont la masse au m2 est de 4,35 kg/m2;
ce dernier dispositif étant utilisé seul, à savoir sans tôle en face avant.
[0074] Or, étant donné que les exemples de compositions et les combinaisons peuvent être multipliées à l'infini, il est clair que l'intérêt des compositions et des combinaisons qui viennent d'être décrits réside dans le fait qu'elles montrent certaines des solutions possibles pour arrêter un projectile donné dans des circonstances données.
[0075] Une variante de la solution décrite précédemment, et applicable aux armes de faible et moyenne puissances(classes I à III), trouve application pour les éclats à haute vitesse.
[0076] Dans le cadre de la présente invention, on entend par classes I, II et III les classes se rapportant aux projectiles propulsés par des armes de poing, dont les vitesses vont d'environ 280 m/sec dans la classe I jusqu'à environ 540 m/sec dans la classe III.
[0077] Il est bien connu que le "KEVLAR" ne peut pas être utilisé seul pour des projectiles à très haute vitesse, à savoir situés au-delà de ladite classe III. En effet, au-delà de 500 à 550 m/sec, la matière ne subit qu'une contrainte de cisaillement, l'augmentation de la masse de matière utilisée ne se traduisant pas par une réduction proportionnelle de la vitesse.
[0078] Or, le "KEVLAR" freine facilement les éclats de faible masse à grande vitesse, mais il freine insuffisamment les éclats de masse plus importants à faible vitesse.
[0079] La solution qui est adoptée dans le cadre de la présente invention, pour pallier à cet inconvénient consiste à former des modules souples constitués chacun d'une pluralité de couches composites (ou plis) du type susdit coopérant chacune avec un feuillard métallique de très faible épaisseur qui suit la couche composite correspondante en regardant dans le sens opposé à celui de propagation des projectiles ou d'éjection des fragments et qui est lui aussi adhérisé, comme ladite couche textile, de part et d'autre, à un film élastomère de très faible épaisseur, les différentes couches composites ainsi réalisées étant solidarisées entre elles par vulcanisation et leur nombre étant fonction du degré de souplesse voulu pour chaque module. Dans ce cas, la meilleure performance balistique est obtenue avec un module dont le titrage minimum de l'armure textile en "KEVLAR" est de 1100 dtex, le nombre de fils en chaîne et en trame étant élevé et de toutes façons au minimum égal à 10,5 avec une résistance à la rupture égale ou supérieure à 186.103 N/m en chaîne et en trame, tandis que le feuillard métallique, notamment constitué par un feuillard d'acier à haute résistance, présente une épaisseur très faible, de préférence comprise entre 0,03 et 0,1 mm -ce qui contribue à conserver la nécessaire caractéristique de souplesse aussi à la variante en question- et une résistance à la rupture qui est supérieure à 4905.105 Pa (=4905 bar) ainsi qu'une dureté Rockwell B qui est égale ou supérieure à 76. En ce qui concerne le film élastomère, celui-ci présente des caractéristiques identiques à celles du module sans feuillard métallique.
[0080] Or, la performance aux éclats s'explique par l'onde longitudinale mieux diffusée dans le métal, ce qui a pour effet de répartir les contraintes plus uniformément. D'autre part, les feuillards, comme dans le cas d'une tôle placée uniquement en face avant, subissent des déformations successives qui ralentissent considérablement la vitesse et la pénétration de l'éclat.
[0081] Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention.