FR2846738A1

FR2846738A1 - Protective sandwich structure for vehicles comprises outer plate of highly ductile material and inner layer of material with high hardness fixed together by spacers

Info

Publication number: FR2846738A1
Application number: FR0213809A
Authority: FR
Inventors: Jean Christophe Duclos; Gerard Martin
Original assignee: Automobiles Auverland S N A A
Current assignee: Automobiles Auverland S N A A
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2004-05-07

Abstract

The sandwich structure comprises an outer plate (2) made of a highly ductile material intended to receive first impacts of projectiles. There is an inner layer (1) made of a material with a high hardness for stopping projectiles which have passed through the first layer. The outer plate has a constant thickness and is fixed on the inner layer by means of spacers (13). Each spacer has a tapping for receiving a screw (11) fixing it on the inner layer and a screw (5') fixing it to the outer plate.

Description

STRUCTURE SANDWICH.SANDWICH STRUCTURE.

La présente invention concerne un élément de structure sandwich permettant de 5 protéger un équipement contre des agressions extérieures et en particulier les impacts de projectiles. The present invention relates to a sandwich structural element making it possible to protect an item of equipment against external aggressions and in particular the impacts of projectiles.

Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, aux installations et équipements fixes ou mobiles, tels que les véhicules qu'ils soient terrestres, 10 maritimes ou aériens, les conteneurs, les emballages, etc. On a déjà proposé une structure sandwich pour véhicules moyennement protégés. Ce type de véhicule comprend généralement une cellule de survie constituée d'un assemblage de tôles en acier soudées, recouvertes du côté 15 intérieur de la cellule par des plaques intérieures dans un matériau tel que l'aluminium. Il s'avère que cette solution présente de nombreux inconvénients. Tout d'abord, la pose de plaques à l'intérieur de la cellule s'avère peu aisée, notamment en 20 raison de la présence d'équipements qu'il faut dans certains cas contourner. Il It applies in particular, but not exclusively, to fixed or mobile installations and equipment, such as land, sea or air vehicles, containers, packaging, etc. A sandwich structure has already been proposed for moderately protected vehicles. This type of vehicle generally comprises a survival cell consisting of an assembly of welded steel sheets, covered on the inside of the cell by internal plates in a material such as aluminum. It turns out that this solution has many drawbacks. First of all, it is not very easy to place plates inside the cell, in particular because of the presence of equipment which in certain cases must be bypassed. he

en résulte des discontinuités dans la protection de la cellule. This results in discontinuities in the protection of the cell.

En outre, une plaque d'aluminium a tendance à se fragmenter lorsqu'elle subit une onde de choc, ce qui dans certains cas entraîne la projection d'éclats. Pour 25 éviter que de tels éclats, arrachés aux plaques intérieures, soient projetés sur les occupants de la cellule, on recouvre les plaques intérieures d'une couche de In addition, an aluminum plate tends to fragment when it undergoes a shock wave, which in some cases results in the projection of shards. To prevent such fragments, torn from the interior plates, from being projected onto the occupants of the cell, the interior plates are covered with a layer of

protection qui est généralement constituée de plaques en matériau composite. protection which generally consists of plates of composite material.

Ces plaques de protection sont fabriquées et adaptées à la forme de la cellule à 30 protéger à l'aide d'une presse. Les fabricants de telles plaques sont donc en These protective plates are manufactured and adapted to the shape of the cell to be protected using a press. The manufacturers of such plates are therefore in

nombre très limité, ce qui peut poser des problèmes d'approvisionnement. very limited number, which can cause supply problems.

Par ailleurs, lorsqu'il s'agit de réparer un véhicule blindé ayant subi des impacts qui ont endommagé les plaques intérieures, il est nécessaire de retirer la couche 35 de protection et dans certains cas, de démonter les équipements intérieurs pour Furthermore, when it is a question of repairing an armored vehicle having undergone impacts which have damaged the interior plates, it is necessary to remove the protective layer and in certain cases, to dismantle the interior equipment for

pouvoir enlever les plaques intérieures endommagées en vue de les remplacer. ability to remove damaged interior plates for replacement.

Il en résulte des durées de réparation importantes qui réduisent d'autant la This results in long repair times which reduce the

disponibilité opérationnelle du véhicule. operational availability of the vehicle.

-2 La présente invention a pour but de supprimer cet inconvénient. Cet objectif est atteint par la prévision d'une structure sandwich pour la protection d'une -2 The object of the present invention is to eliminate this drawback. This objective is achieved by providing a sandwich structure for the protection of a

installation ou d'un équipement fixe ou mobile. installation or fixed or mobile equipment.

Selon l'invention, cette structure comprend une couche extérieure en un matériau très ductile, destinée à recevoir en premier des impacts de projectiles, et une couche intérieure en un matériau à très haute dureté pour arrêter les According to the invention, this structure comprises an outer layer of a very ductile material, intended to receive projectile impacts first, and an inner layer of a material with very high hardness to stop the

projectiles ayant traversé la première couche. projectiles having passed through the first layer.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la couche extérieure est fixée According to one embodiment of the invention, the outer layer is fixed

contre la couche intérieure.against the inner layer.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la couche extérieure est fixée According to another embodiment of the invention, the outer layer is fixed

à distance de la couche intérieure. away from the inner layer.

Avantageusement, la couche extérieure est fixée à la première couche par Advantageously, the outer layer is fixed to the first layer by

l'intermédiaire de supports élastiques. through elastic supports.

De préférence, cette structure sandwich comprend des éléments conducteurs 20 disposés entre les deux couches pour assurer la continuité électrique entre celles-ci. Selon une particularité de l'invention, l'espacement des deux couches est de l'ordre de une à quelques dizaines de millimètres. 25 De préférence, la couche intérieure est en acier et la couche extérieure est en aluminium. Un mode de réalisation préféré de l'invention sera décrit ci-après, à titre 30 d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente schématiquement une coupe de la structure sandwich conforme à la présente invention; Preferably, this sandwich structure comprises conductive elements 20 disposed between the two layers to ensure electrical continuity between them. According to a feature of the invention, the spacing of the two layers is of the order of one to a few tens of millimeters. Preferably, the inner layer is made of steel and the outer layer is made of aluminum. A preferred embodiment of the invention will be described below, by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 schematically represents a section of the sandwich structure in accordance with the present invention;

Les figures 2 et 3 montrent en coupe deux autres variantes selon 35 l'invention de la structure sandwich montrée sur la figure 1. FIGS. 2 and 3 show in section two other variants according to the invention of the sandwich structure shown in FIG. 1.

La protection contre les impacts de projectiles des véhicules faiblement 3 Protection against the impact of projectiles from weak vehicles 3

protégés est en principe placée à l'intérieur de la carrosserie du véhicule. protected is in principle placed inside the vehicle body.

Contrairement à ce principe, les éléments de protection sont placés selon Contrary to this principle, the protective elements are placed according to

l'invention, à l'extérieur de la carrosserie du véhicule. the invention, outside the vehicle body.

Ainsi, tel que représenté sur la figure 1, la carrosserie du véhicule, généralement réalisée par un assemblage de tôles i en acier, c'est-à-dire un matériau à très haute dureté, est recouverte à l'extérieur par des plaques de protection 2 dans un matériau très ductile, tel que l'aluminium. La flèche 6 représente la direction de Thus, as shown in FIG. 1, the vehicle body, generally produced by an assembly of steel sheets i, that is to say a material with very high hardness, is covered on the outside by plates of protection 2 in a very ductile material, such as aluminum. The arrow 6 represents the direction of

déplacement d'un éventuel projectile. displacement of a possible projectile.

1 0 Les plaques de protection 2 sont fixées à la carrosserie soit par collage, soit par une fixation mécanique par exemple au moyen de rivets ou de vis 5 et d'écrous 3. Comme la carrosserie i et les plaques de protection 2 sont dans des matériaux 1 5 différents, l'ensemble subit une dilatation différentielle lors de changements de température. La colle utilisée pour l'assemblage est donc de préférence élastique. Si les plaques de protection sont fixées à la carrosserie par une fixation mécanique, on réalise des perçages oblongs 4 de préférence dans les plaques de protection 2 pour le passage des vis ou des rivets. 20 La structure sandwich décrite permet d'une manière très surprenante d'obtenir une protection notablement meilleure que lorsque les plaques de protection 2 sont disposées à l'intérieur de la carrosserie, et en particulier un rapport protection sur masse notablement plus élevé. En fait, la première barrière 25 ductile (plaque de protection 2 en aluminium) permet d'absorber une partie de l'énergie cinétique du projectile, tandis que la seconde barrière (les plaques de tôle 1 en acier de la carrosserie) à très haute dureté arrête le projectile qui a 1 0 The protection plates 2 are fixed to the bodywork either by gluing or by mechanical fixing, for example by means of rivets or screws 5 and nuts 3. As the bodywork i and the protection plates 2 are in 1 5 different materials, the assembly undergoes differential expansion during temperature changes. The adhesive used for the assembly is therefore preferably elastic. If the protection plates are fixed to the bodywork by mechanical fixing, oblong holes 4 are preferably made in the protection plates 2 for the passage of screws or rivets. The sandwich structure described makes it possible, very surprisingly, to obtain significantly better protection than when the protection plates 2 are arranged inside the bodywork, and in particular a significantly higher protection-to-mass ratio. In fact, the first ductile barrier 25 (protective plate 2 made of aluminum) allows part of the kinetic energy of the projectile to be absorbed, while the second barrier (the sheet metal plates 1 made of body steel) has a very high hardness stops the projectile which has

perdu une partie de son énergie.lost some of his energy.

Comme il n'y a pas d'équipements encombrants à l'extérieur du véhicule, les plaques de protection 2 peuvent recouvrir l'ensemble de la carrosserie du As there is no bulky equipment outside the vehicle, the protective plates 2 can cover the entire body of the

véhicule, ce qui permet d'obtenir une grande homogénéité de la protection. vehicle, which allows great homogeneity of protection.

En outre, la structure sandwich selon l'invention présente un cot de mise en 35 oeuvre notablement réduit par rapport aux solutions de l'art antérieur, car il n'est plus nécessaire de prévoir des plaques de protection contre les éclats, la carrosserie jouant ce rôle. En outre, la pose des plaques de protection 2 se trouve grandement simplifiée, car ces plaques peuvent être posées sans avoir à - 4 démonter d'éventuels équipements. Il en résulte qu'un véhicule blindé ayant subi des impacts, peut être réparé beaucoup plus rapidement par un simple échange des plaques de protection endommagées, qui sont montées à l'extérieur du véhicule, d'o une plus grande disponibilité opérationnelle des véhicules ainsi protégés. L'invention permet également de simplifier d'une manière importante l'approvisionnement en éléments de protection car les plaques de protection en aluminium peuvent être obtenues auprès d'un nombre important de fabricants, 10 ce qui n'est pas le cas des plaques de protection de l'art antérieur qui, du fait de leur forme spécifique adaptée à un type de véhicule, ne peuvent être produites In addition, the sandwich structure according to the invention has a significantly reduced cost of implementation compared with the solutions of the prior art, since it is no longer necessary to provide splash protection plates, the bodywork playing this role. In addition, the installation of the protective plates 2 is greatly simplified, since these plates can be installed without having to dismantle any equipment. As a result, an armored vehicle that has been impacted can be repaired much more quickly by simply exchanging the damaged protective plates, which are mounted outside the vehicle, thereby increasing the operational availability of the vehicles as well. protected. The invention also makes it possible to considerably simplify the supply of protective elements since the aluminum protective plates can be obtained from a large number of manufacturers, which is not the case for the protective plates. protection of the prior art which, because of their specific shape adapted to a type of vehicle, cannot be produced

que par un très petit nombre de fabricants. only by a very small number of manufacturers.

Les essais réalisés montrent que la structure sandwich décrite en référence à la 15 figure l est très efficace contre des projectiles tels que des éclats de mine ayant The tests carried out show that the sandwich structure described with reference to FIG. 1 is very effective against projectiles such as mine flakes having

une vitesse très élevée (de l'ordre de 1250 mi/s). a very high speed (of the order of 1250 mi / s).

Par contre, cette structure offre de moins bons résultats contre des munitions perforantes ayant une vitesse supérieure à 650 m/s Pour résoudre ce problème, l'invention propose d'écarter les deux couches 1, 2 de la structure sandwich, comme représenté sur les figures 2 et 3, en fixant de manière mécanique les plaques de protection 2 à distance de la carrosserie 1. La distance entre les deux couches est déterminée en fonction de la nature des On the other hand, this structure offers less good results against perforating munitions having a speed greater than 650 m / s. To solve this problem, the invention proposes to separate the two layers 1, 2 of the sandwich structure, as shown in the Figures 2 and 3, by mechanically fixing the protective plates 2 at a distance from the body 1. The distance between the two layers is determined according to the nature of the

projectiles à arrêter.projectiles to be stopped.

Cet écartement est obtenu à l'aide d'entretoises 7 qui sont par exemple soudées à la carrosserie 1. Pour la fixation des plaques de protection 2, ces entretoises sont par exemple percées par un taraudage pour recevoir des vis 5 de fixation This spacing is obtained using spacers 7 which are for example welded to the body 1. For fixing the protective plates 2, these spacers are for example pierced by a thread to receive screws 5 for fixing

des plaques de protection.protection plates.

De préférence, la carrosserie comprend des cornières 8 qui sont soudées par exemple par leur tranche, de préférence sur les bords des plaques de tôle l constituant la carrosserie. Ces cornières 8 comprennent chacune un perçage taraudé prévu pour recevoir une vis 9 de fixation d'une plaque de protection 2. 35 Ces cornières permettent d'assurer la continuité électrique entre les plaques 1 de la carrosserie et les plaques de protection 2, à des fins d'antiparasitage. Elles Preferably, the body includes angles 8 which are welded for example by their edge, preferably on the edges of the sheet metal plates constituting the body. These angles 8 each comprise a tapped hole provided for receiving a screw 9 for fixing a protection plate 2. 35 These angles make it possible to ensure electrical continuity between the plates 1 of the bodywork and the protection plates 2, to suppression purposes. They

sont de préférence flexibles pour autoriser des dilatations différentielles. are preferably flexible to allow differential expansions.

-5 La liaison entre les deux couches 1, 2 de la structure est également de -5 The connection between the two layers 1, 2 of the structure is also

préférence élastique pour autoriser des dilatations différentielles. elastic preference to allow differential expansions.

A cet effet, une couche élastique 10 est interposée entre l'entretoise 7' et la For this purpose, an elastic layer 10 is interposed between the spacer 7 'and the

plaque de protection 2 (figure 3).protection plate 2 (figure 3).

Cette couche élastique permet également d'assurer une isolation du couple This elastic layer also ensures torque isolation

galvanique et autorise une tolérance de montage plus large. galvanic and allows a wider mounting tolerance.

Les plaques de tôle 1 en acier constituant la carrosserie présentent une épaisseur 10 de l'ordre de quelques millimètres. Les plaques de protection 2 en aluminium The steel sheet plates 1 constituting the body have a thickness 10 of the order of a few millimeters. Aluminum protection plates 2

présentent une épaisseur de l'ordre de 10 mm ou davantage, selon le type de projectile à arrêter, et l'espacement de ces deux couches est de l'ordre d'une à plusieurs dizaines de millimètres, également selon le type de projectile à arrêter. have a thickness of the order of 10 mm or more, depending on the type of projectile to be stopped, and the spacing of these two layers is of the order of one to several tens of millimeters, also depending on the type of projectile to be Stop.

-6-6

Claims

1. Sandwich structure, characterized in that it comprises an outer layer (2) of a very ductile material, intended to receive projectile impacts first, and an inner layer (1) of a very high hardness material for stop them

projectiles having passed through the first layer.

2. Sandwich structure according to claim 1, characterized in that the outer layer (2) is fixed against the layer

interior (1).

3. Sandwich structure according to claim 1,

characterized in that the outer layer (2) is fixed at a distance from the inner layer (1).

4. Sandwich structure according to claim 3, characterized in that the outer layer (2) is fixed to the first layer (1) by means of elastic supports (10). 20

5. Sandwich structure according to claim 3 or 4, characterized in that it comprises conductive elements (8) arranged between

the two layers (1, 2) to ensure electrical continuity between them.

6. Sandwich structure according to one of claims l to 5,

characterized in that the spacing of the two layers (1, 2) is of the order of

one to a few tens of millimeters.

7. Sandwich structure according to one of claims l to 6,

characterized in that the inner layer (1) is made of steel and the layer

outer (2) is made of aluminum.