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WO1996017219A1 - Revetement pare-eclats pour vehicule blinde - Google Patents

Revetement pare-eclats pour vehicule blinde Download PDF

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Publication number
WO1996017219A1
WO1996017219A1 PCT/FR1995/001557 FR9501557W WO9617219A1 WO 1996017219 A1 WO1996017219 A1 WO 1996017219A1 FR 9501557 W FR9501557 W FR 9501557W WO 9617219 A1 WO9617219 A1 WO 9617219A1
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WO
WIPO (PCT)
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layer
thick
organic
polyethylene
splinter
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Ceased
Application number
PCT/FR1995/001557
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Jacques Reymann
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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Publication date
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Priority to EP95941143A priority patent/EP0741856B1/fr
Priority to DE69528697T priority patent/DE69528697T2/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0442—Layered armour containing metal
    • F41H5/0457—Metal layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0442—Layered armour containing metal
    • F41H5/0457—Metal layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics
    • F41H5/0464—Metal layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics the additional layers being only fibre- or fabric-reinforced layers

Definitions

  • the technical field of the present invention is that of splinter-resistant coatings which are placed behind the wall of an armored vehicle in order to reduce its vulnerability.
  • Splinter coatings are mainly used today in armored personnel carriers or infantry fighting vehicles. Their function is to reduce the angle of the cone of flakes generated during the perforation of the vehicle armor by an anti-tank projectile with kinetic energy (arrow projectile) or especially with a hollow charge jet.
  • a composite panel with an organic matrix and organic fibers (aramid or polyethylene) or inorganic fibers (glass) can be placed approximately 100 to 360 mm from the internal wall of the vehicle.
  • the main drawback of this solution lies in its relatively large size, leading to a large reduction in the internal volume of the vehicle.
  • Another technology is also known which consists in placing against the internal wall of the vehicle a plate of solid organic material (polyethylene for example) of approximately 50 mm thick, which partially absorbs the splinters produced by the wall. On the other hand, it generates by its aggression undetectable secondary flashes in the human body by X-rays.
  • solid organic material polyethylene for example
  • WO-A-91 00490 is also known, which describes a multilayer assembly also intended to stop small and medium caliber projectiles in a similar manner to the previous patent.
  • EP-A-0 588 212 is also known for a solid-type splinter-proof coating, arranged as in the invention against the internal wall of a structure.
  • the coating described however comprises several layers made from the same constituents, that is to say an organic matrix in which tungsten particles are incorporated.
  • the impact impedance of the layers is decreasing, in other words the underlay placed against the structure has a high value close to that of the structure itself.
  • the object of the present invention is to provide a lightened splinter-proof coating, offering an efficiency equivalent to that of solid coatings, but with a greatly reduced thickness, using materials having a density much lower than that of metals.
  • the subject of the invention is therefore a splinter-proof coating for an armored vehicle comprising in particular an adhesive layer of solid organic material disposed against the internal wall of the vehicle, characterized in that it comprises an adjacent layer of a composite material with an organic matrix and mineral or organic reinforcement placed in the immediate vicinity of the adherent layer and of thickness between approximately 2 and 30 mm.
  • the adherent layer of solid organic material is chosen from the group consisting of polyethylene, polypropylene, a plate of polyethylene or aramid filaments, a rubber, and having a thickness of between 2 and 45 mm.
  • the splinter-proof coating comprises an absorbent layer of particles chosen from the group consisting of a composite material with an organic matrix and binder and a plastic film with a thickness of between approximately 1 and 5 mm.
  • a dispersion zone with a thickness of between approximately 2 and 30 mm filled with a liquid or gaseous fluid, or with polystyrene or polyurethane foam.
  • the splinter-proof coating comprises:
  • the splinter-proof coating comprises:
  • the splinter-proof coating comprises: an adhesive layer consisting of a first polyethylene sublayer approximately 15 mm thick and a second organic matrix composite sublayer approximately 10 mm thick, - a dispersion zone of 10 mm d '' thickness approximately filled with polyurethane foam,
  • An advantage of the present invention lies in the absorption of the splinters generated during the perforation of the wall of the vehicle without the production of secondary splinters and simultaneously the reduction or total elimination of the phenomenon of flaking at the opposite face of structure to aggression.
  • FIGS. 1 to 3 are sectional views of the coating according to the invention.
  • FIG 1 there is shown in section the wall 1 of an armored vehicle or of any structure generating splinters when it is damaged by a projectile coming from the outside as is symbolized by the arrow F. place behind this wall 1, that is to say on the interior side, a first adherent layer 2 consisting of a known material chosen from the group consisting of polyethylene, polypropylene, a plate of polyethylene or aramid filaments, a rubber.
  • the adhesion can for example be carried out by gluing using an adhesive or by bolting.
  • the thickness of this layer 2 is advantageously between 5 and 45 mm.
  • this layer because of the particular thickness chosen, is to limit and / or stop the large flakes produced behind the wall 1 and to obtain a first reduction in the angle of dispersion of the flakes of this wall armored. If necessary, this layer 2 ensures a reduction in the neutron flux inside the vehicle in the event of a nuclear attack.
  • layer 2 is in the form of a plate of organic polyethylene or aramid filaments, we play on the high dynamic deformation capacity of this material.
  • This first layer is followed by an adjacent layer 3 which, in combination with layer 2, stops the secondary flakes generated by the first layer and further reduces the angle of dispersion of the flakes from the armored wall 1.
  • This layer 3 consists of a composite material with organic matrix and mineral reinforcement with a thickness of between 5 and 30 mm. The combination of the effects of layers 2 and 3 makes it possible to achieve, with a markedly reduced thickness, an efficiency equivalent to or even greater than each of these layers taken in isolation, but with a clearly greater bulk.
  • This layer 4 is formed by the composite materials organic matrix and organic binder and / or a plastic film with high mechanical characteristics such as bi-stretched polyethylene. The thickness of this layer 4 is small compared to that of the other two, for example from 1 to 5 mm. This layer 4 is applied, for example by gluing, on the layer 3.
  • the performance of the splinter-proof coating according to the invention can be further improved, by spacing layers 2 and 3 according to FIG. 2 so as to create a layer or area 5 for dispersing the splinters.
  • This layer 5 can be a gas or a liquid, a polystyrene or polyurethane foam, of thickness between 5 and 30 mm approximately. The presence of this layer 5 is conditioned by the level of threat which it is desired to reduce.
  • FIG. 3 illustrates an alternative embodiment of the splinter-proof coating in which the layer 2 is replaced by two sublayers 2a and 2b.
  • the sub-layer 2b is of the same nature as the previous layer 2, that is to say that it consists of polyethylene, polypropylene, a plate of polyethylene or aramid filaments, a rubber. This material has good impact impedance. It can have a thickness of between 2 and 30 mm.
  • the underlay 2b is constituted by an organic matrix composite with reinforcements of mineral or organic fibers. The thickness of this layer 2b is of the order of 2 to 20 mm.
  • the layer 5 which constitutes a dispersion zone can consist of a polystyrene or polyurethane foam.
  • the other two layers 3 and 4 remain identical to the previous ones.
  • a splinter-proof coating comprising: layer 2a: 15 mm of rubber,
  • the flame retardant effect of the coating according to the invention is noted, which does not catch fire under the effect of the projectile fragments brought to high temperature.
  • This technical effect is due to the absence of oxygen within the coating, to the particular choice of the nature of the layers and to the good adhesion between these layers.
  • Splinter-proof coating for armored vehicle comprising in particular an adherent layer (2) of solid organic material disposed against the internal wall (1) of the vehicle, characterized in that it comprises an adjacent layer (3) of a composite material with an organic matrix and mineral or organic reinforcement placed in the immediate vicinity of the adherent layer (2) and with a thickness of between approximately 2 and 30 mm.
  • the adhesive layer (2) of solid organic material is chosen from the group consisting of polyethylene, polypropylene, a plate of polyethylene or aramid filaments or a rubber and has a thickness between 5 and 45 mm.

Landscapes

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

L'invention concerne un revêtement pare-éclats pour véhicule blindé ou une structure quelconque comportant notamment une couche adhérente (2) de matériau organique massif disposée contre la paroi (1) du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une couche adjacente (3) d'un matériau composite à matrice organique et renfort minéral ou organique placée à proximité immédiate de la couche adhérente (2) et d'épaisseur comprise entre 5 et 30 mm, la couche (2) étant constituée d'une sous-couche (2a) de polyéthylène de 15 mm et d'une sous-couche (2b) de composite à matrice organique de 10 mm, une zone de dispersion (5) de 10 mm d'épaisseur remplie de mousse polyuréthane, une couche adjacente (3) d'un matériau composite à matrice organique renforcée par des fibres de verre de 35 mm d'épaisseur, et une couche absorbante (4) de polyéthylène bi-étiré de 5 mm d'épaisseur.

Description

REVETEMENT PARE-ECLATS POUR VEHICULE BLINDE
Le domaine technique de la présente invention est celui des revêtements pare-éclats que l'on place derrière la paroi d'un véhicule blindé afin de diminuer sa vulnérabilité. Les revêtements pare-éclats sont essentiellement utilisés actuellement dans des véhicules blindés de transport de troupes ou de combat d'infanterie. Leur fonction est de diminuer l'angle du cône d'éclats engendrés lors de la perforation du blindage du véhicule par un projectile anti-char à énergie cinétique (projectile flèche) ou surtout à jet de charge creuse. Eu égard au domaine technique concerné, on comprend qu'il existe très peu de données bibliographiques décrivant ces revêtements. On sait toutefois qu'on peut disposer un panneau composite à matrice organique et fibres organiques (aramide ou polyethylene) ou minérales (verre) distant de 100 à 360 mm environ de la paroi interne du véhicule. Le principal inconvénient de cette solution réside dans son encombrement relativement important conduisant à une forte réduction du volume interne du véhicule.
On connaît également une autre technologie consistant à placer contre la paroi interne du véhicule une plaque en matériau organique massif (polyethylene par exemple) de 50 mm d'épaisseur environ, qui absorbe partiellement les éclats produits par la paroi. Par contre, elle engendre par son agression des éclats secondaires indétectables dans le corps humain par des radiographies.
On connaît le brevet US-A-5 200 256 décrivant un assemblage multicouches destiné à arrêter des projectiles d'armes à feu de petit ou moyen calibre, constitué d'une première couche d'acier, suivie d'une couche d'un matériau composite, d'une maille métallique et enfin d'une couche de mousse appliquée sur la structure. Ce revêtement est placé à l'extérieur de la structure et constitue le blindage lui-même et non pas un revêtement pare-éclats.
On connaît également le brevet WO-A-91 00490 qui décrit un assemblage multicouches également destiné à arrêter des projectiles de petit et moyen calbre de manière analogue au brevet précédent.
On connaît encore le brevet EP-A- 0 588 212 concernant un revêtement pare-éclats du type massif, disposé comme dans l'invention contre la paroi interne d'une structure. Le revêtement décrit comprend cependant plusieurs couches réalisées à partir des mêmes constituants, c'est-à-dire une matrice organique dans laquelle on incorpore des particules de tungstène. L'impédance au choc des couches est décroissante, autrement dit la sous-couche placée contre la structure possède une valeur élevée proche de celle de la structure elle-même.
Le but de la présente invention est de proposer un revêtement pare-éclats allégé, offrant une efficacité équivalente à celle des revêtement massifs, mais avec une épaisseur fortement réduite, à l'aide de matériaux présentant une densité très inférieure à celle des métaux. L'invention a donc pour objet un revêtement pare-éclats pour véhicule blindé comportant notamment une couche adhérente de matériau organique massif disposée contre la paroi interne du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une couche adjacente d'un matériau composite à matrice organique et renfort minéral ou organique placée à proximité immédiate de la couche adhérente et d'épaisseur comprise entre environ 2 et 30 mm.
Selon une caractéristique de l'invention, la couche adhérente de matériau organique massif est choisie dans le groupe constitué par le polyethylene, le polypropylène, une plaque de filaments de polyethylene ou d'aramide, un caoutchouc, et présentant une épaisseur comprise entre 2 et 45 mm.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le revêtement pare-éclats comprend une couche absorbante de particules choisie dans le groupe constitué par un matériau composite à matrice et liant organiques et un film plastique d'épaisseur comprise entre environ 1 et 5 mm. Selon un mode de réalisation de l'invention, on intercale entre la couche adhérente et la couche adjacente, une zone de dispersion d'épaisseur comprise entre environ 2 et 30 mm remplie d'un fluide liquide ou gazeux, ou de mousse polystyrène ou polyurethane. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le revêtement pare-éclats comprend :
- une couche adhérente de polyethylene de 25 mm d'épaisseur,
- une zone de dispersion de 10 mm d'épaisseur, - une couche adjacente d'un matériau composite à matrice organique renforcée par des fibres de verre, de 30 mm d'épaisseur, et
- une couche absorbante de polyethylene bi- étiré de 2 mm d'épaisseur. Selon un second mode de réalisation de l'invention, le revêtement pare-éclats comprend :
- une couche adhérente de polyethylene de 30 mm d'épaisseur,
- une couche adjacente d'un matériau composite à matrice organique renforcée par des fibres de verre de
35 mm d'épaisseur, et
- une couche absorbante de polyethylene bi- étiré de 5 mm d'épaisseur.
Selon une autre variante de réalisation, le revêtement pare-éclats comprend : une couche adhérente constituée d'une première sous-couche de polyethylene de 15 mm d'épaisseur environ et d'une seconde sous-couche de composite à matrice organique de 10 mm d'épaisseur environ, - une zone de dispersion de 10 mm d'épaisseur environ remplie de mousse polyurethane,
- une couche adjacente d'un matériau composite à matrice organique renforcée par des fibres de verre de 35 mm d'épaisseur environ, et - une couche absorbante de polyethylene bi- étiré de 5 mm d'épaisseur environ.
Un avantage de la présente invention réside dans l'absorption des éclats engendrés au cours de la perforation de la paroi du véhicule sans production d'éclats secondaires et simultanément la réduction ou la suppression totale du phénomène d'écaillage au niveau de la face opposée de la structure à l'agression.
Un autre avantage réside dans la diminution de l'encombrement du revêtement à l'intérieur du véhicule. Un autre avantage réside dans la capacité du revêtement selon l'invention à diminuer le flux neutroni- que, et à absorber le flux thermique transmis par les éclats du projectile portés à haute température pour assurer par là-même un effet ignifuge. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture du complément de description donné ci-après à titre indicatif en relation avec un dessin annexé sur lequel les figures 1 à 3 sont des vues en coupe du revêtement selon l'invention.
Sur la figure 1, on a représenté en coupe la paroi 1 d'un véhicule blindé ou d'une structure quelconque engendrant des éclats lorsqu'elle est endommagée par un projectile venant de l'extérieur comme cela est symbolisé par la flèche F. On place derrière cette paroi 1, c'est-à-dire du côté intérieur, une première couche 2 adhérente constituée d'un matériau connu choisi dans le groupe constitué par le polyethylene, le polypropylène, une plaque de filaments de polyethylene ou d'aramide, un caoutchouc. L'adhésion peut par exemple être réalisée par collage à l'aide d'une colle ou par boulonnage. L'épaisseur de cette couche 2 est avantageusement comprise entre 5 et 45 mm. La fonction de cette couche, en raison de l'épaisseur particulière choisie, est de limiter et/ou d'arrêter les gros éclats produits derrière la paroi 1 et d'obtenir une première réduction de l'angle de dispersion des éclats de cette paroi blindée. Le cas échéant, cette couche 2 assure une diminution du flux neutronique à l'intérieur du véhicule en cas d'agression nucléaire. Lorsque la couche 2 se présente sous la forme d'une plaque de filaments organiques de polyethylene ou d'aramide, on joue sur la grande capacité de déformation dynamique de ce matériau.
Cette première couche est suivie d'une couche adjacente 3 qui en combinaison avec la couche 2 arrête les éclats secondaires engendrés par la première couche et réduit encore l'angle de dispersion des éclats de la paroi blindée 1. Cette couche 3 est constituée d'un matériau composite à matrice organique et renfort minéral d'une épaisseur comprise entre 5 et 30 mm. La combinaison des effets des couches 2 et 3 permet d'atteindre avec une épaisseur nettement diminuée une efficacité équivalente voire supérieure à chacune de ces couches prises isolément, mais avec un encombrement nettement plus important.
L'efficacité de ces deux couches 2 et 3 est complétée par une troisième couche 4, dite couche absorbante, pour limiter la projection de microparticules de verre nocives pour l'organisme humain à l'intérieur du véhicule ou de la structure lors de la perforation. Cette couche 4 est constituée par les matériaux composites à matrice organique et liant organique et/ou un film plastique à hautes caractéristiques mécaniques tel le polyethylene bi-étiré. L'épaisseur de cette couche 4 est faible par rapport à celle des deux autres, par exemple de 1 à 5 mm. Cette couche 4 est appliquée, par exemple par collage, sur la couche 3.
On peut améliorer encore la performance du revêtement pare-éclats selon l'invention, en espaçant suivant la figure 2, les couches 2 et 3 de façon à créer une couche ou zone de dispersion 5 des éclats. Cette couche 5 peut être un gaz ou un liquide, une mousse de polystyrène ou de polyurethane, d'épaisseur comprise entre 5 et 30 mm environ. La présence de cette couche 5 est conditionnée par le niveau de menace que l'on désire réduire.
A titre d'illustration, on a réalisé les deux configurations suivantes :
Revêtement a Revêtement b couche 2 25 mm 30 couche 5 10 mm 0 couche 3 30 mm 35 couche 4 2 mm 5
Des essais contre les perforations avec une charge creuse de gros calibre ont permis de constater que le revêtement a. d'épaisseur 67 mm et le revêtement b d'épaisseur 70 mm avaient une efficacité équivalente à celle des revêtements connus d'encombrement beaucoup plus important et conforme aux performances recherchées.
La figure 3 illustre une variante de réalisation du revêtement pare-éclats dans laquelle la couche 2 est remplacée par deux sous-couches 2a et 2b. La sous-couche 2b est de même nature que la couche 2 antérieure, c'est-à-dire qu'elle est constituée par du polyethylene, du polypropylène, une plaque de filaments de polyethylene ou d'aramide, un caoutchouc. Ce matériau présente une bonne impédance au choc. Elle peut présenter une épaisseur comprise entre 2 et 30 mm. La sous-couche 2b est constituée par un composite à matrice organique avec des renforts de fibres minérales ou organiques. L'épaisseur de cette couche 2b est de l'ordre de 2 à 20 mm. La couche 5 qui constitue une zone de dispersion peut être constituée par une mousse polystyrène ou polyurethane. Les deux autres couches 3 et 4 restent identiques aux précédentes.
A titre d'illustration, on a réalisé un revêtement pare-éclats comprenant : - couche 2a : 15 mm de caoutchouc,
- couche 2b : 10 mm de composite,
- couche 5 : 10 mm de mousse de polyurethane,
- couche 3 : 30 mm de composite,
- couche 4 : 2 mm de polyethylene bi-étiré. Les essais contre les perforations avec une charge creuse ont montré l'excellent comportement du revêtement pare-éclats obtenu.
De façon générale, on note l'effet ignifuge du revêtement selon l'invention qui ne prend pas feu sous l'effet des éclats du projectile portés à haute température. Cet effet technique est dû à l'absence d'oxygène au sein du revêtement, au choix particulier de la nature des couches et à la bonne adhérence entre ces couches.
REVENDICATIONS
1. Revêtement pare-éclats pour véhicule blindé comportant notamment une couche adhérente (2) de matériau organique massif disposée contre la paroi interne (1) du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une couche adjacente (3) d'un matériau composite à matrice organique et renfort minéral ou organique placée à proximité immédiate de la couche adhérente (2) et d'épaisseur comprise entre environ 2 et 30 mm. 2. Revêtement pare-éclats selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche adhérente (2) de matériau organique massif est choisie dans le groupe constitué par le polyethylene, le polypropylène, une plaque de filaments de polyethylene ou d'aramide ou un caoutchouc et présente une épaisseur comprise entre 5 et 45 mm.
3. Revêtement pare-éclats selon la revendica¬ tion 2, caractérisé en ce que la couche adhérente (2) a une épaisseur comprise entre 2 et 45 mm. 4. Revêtement pare-éclats selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une couche absorbante (4) de particules choisie dans le groupe constitué par un matériau composite à matrice et liant organiques et par un film plastique d'épaisseur 5 comprise entre environ 1 et 5 mm.
5. Revêtement pare-éclats selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on intercale entre la couche adhérente (2) et la couche adjacente (3) une zone de dispersion (5) d'épaisseur comprise entre 0 environ 5 et 30 mm remplie d'un fluide liquide ou gazeux, ou d'une mousse polystyrène ou polyurethane.
6. Revêtement pare-éclats selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une couche adhérente (2) de polyethylene de 5 30 mm d'épaisseur,

Claims

une couche adjacente (3) d'un matériau composite à matrice organique renforcée par des fibres de verre de 35 mm d'épaisseur, et
- une couche absorbante (4) de polyethylene bi-étiré de 5 mm d'épaisseur.
7. Revêtement pare-éclats selon la reven¬ dication 5, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une couche adhérente (2) de polyethylene de 25 mm d'épaisseur, - une zone de dispersion (5) de 10 mm d'épaisseur, une couche adjacente (3) d'un matériau composite à matrice organique renforcée par des fibres de verre, de 30 mm d'épaisseur, et - une couche absorbante (4) de polyethylene bi-étiré de 2 mm d'épaisseur.
8. Revêtement pare-éclats selon la revendica¬ tion 5, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une couche adhérente (2) constituée d'une première sous couche (2a) de polyethylene de 15 mm d'épaisseur environ et d'une seconde sous couche de composite à matrice organique de 10 mm d'épaisseur environ, une zone de dispersion (5) de 10 mm d'épaisseur environ remplie de mousse polyurethane, une couche adjacente (3) d'un matériau composite à matrice organique renforcée par des fibres de verre de 35 mm d'épaisseur, et
- une couche absorbante (4) de polyethylene bi-étiré de 5 mm d'épaisseur.
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