La présente invention concerne un dispositif de protection contre l'impact d'ondes de pression à forte énergie par absorption d" énergie. Les applications peuvent être par exemple la protection de véhicules, de bâtiments contre les agressions de type souffle, impact, crash, choc, explosion. On connaît ainsi des solutions notamment celle qui consiste à équiper les éléments à protéger d'au moins un panneau de protection supplémentaire susceptible de résister aux efforts générés par un souffle, un impact, un crash, un choc, une explosion et/ou de se déformer afin d'absorber au moins une partie de l'énergie ainsi engendrée. Ainsi, les véhicules militaires par exemple, que ce soit des véhicules terrestres ou des unités navigantes progressant en territoire hostile sont dotés de telles protections par panneaux.

Les enceintes de protection qui contiennent des matériels dangereux comme des munitions, des réservoirs sous pression, ou des enceintes contenant des colis piégés sont équipées de telles protections afin de ne pas mettre en danger les personnes dans l'environnement immédiat. Ces panneaux sont également susceptibles d'absorber les éventuels projectiles qui seraient issus de l'explosion. Ces moyens mis en oeuvre ont pour objet de protéger efficacement contre des agressions mettant en jeu de fortes ou de faibles ondes de pression, notamment le souffle ou les chocs à basse vitesse, en absorbant la majorité de l'énergie de l'agression par déformation et rupture des panneaux rapportés. On peut citer dans l'art antérieur le brevet EP 897 097 qui décrit un panneau sandwich de protection d'un véhicule mer, air, terre, comprenant, immédiatement derrière la peau du véhicule à protéger, une superposition d'au moins une plaque de mousse dure, une plaque d'absorption comprenant du métal, du matériau composite, et/ou une combinaison des deux, une couche de mousse dure, une plaque déformable par flexion.

Dans le même type de protection, la demande de brevet WO 2004088238 décrit une superposition de trois couches : couche en métal, couche en matériau non métallique, couche en matériau élastomère ou en matériau thermoplastique. La demande de brevet WO-2006/105280 décrit une dalle absorbant les impacts comprenant un matériau absorbeur de chocs comme du caoutchouc disposé dans un carter en mousse de polyuréthane ou en matière plastique injectée. Une autre solution pour lutter contre le souffle par exemple d'une mine en supportant également des contraintes élevées, consiste à dévier le souffle. C'est l'objet du brevet FR-2.867.554. Dans ce cas, la plaque est de forte résistance et surtout présente un géométrie apte à dévier le flux par exemple de forme convexe, dirigée vers le sol pour la protection d'un plancher de véhicule. Un matériau absorbant est décrit dans le brevet EP-955.211 et divulgue la superposition de deux couches l'une de polytétrafluoroéthylène et l'autre d" élastomère avec un rapport donné. On constate un effet de synergie qui confère à cette superposition une capacité d'absorption fortement augmentée par rapport à leurs pouvoirs d'absorption pris isolément.

Une autre solution comme celle décrite dans la demande de brevet EP-1.404.549 propose un matériau comprenant des alvéoles agencées de façon à permettre une décélération d'un objet impactant cette surface sur une distance la plus courte possible.

Ces solutions montrent une grande diversité de réalisations permettant de répondre aux différents types d'agressions, mais ces dispositifs protégeant du souffle sont difficilement trαnsposαbles à des chocs de très faible énergie et vice-versa, notamment du fait du poids.

Dans le cas de la protection contre le souffle d'une explosion, le problème des structures proposées reste ce poids car elles mettent en jeu des matériaux métalliques. Ainsi, les matériaux dans les épaisseurs requises confèrent aux panneaux des poids importants et donc limitent la souplesse d'utilisation. L'aluminium présente un densité de 2,7.

De même, il est difficile de les conformer suivant les applications envisagées. La réalisation de formes courbes est très difficile et les formes de faibles rayons de courbure sont, elles, impossibles à réaliser.

La présente invention vise un dispositif de protection contre les ondes de pression à forte énergie par absorption d'énergie, qui pallie les inconvénients de l'art antérieur et notamment qui permet :

- Un ajustement du pouvoir absorbant du dispositif en fonction de l'énergie à absorber,

- Une réduction du poids,

- Une possibilité de conformation avec tous types de faibles rayons de courbure si nécessaire,

- Une facilité de manutention avec pour conséquence immédiate un remplacement aisé.

La caractéristique principale consiste à recourir à une superposition de couches par moulage de la pièce monolithique à réaliser, à partir de trois couches de matériau comprenant pour l'une au moins d'entre elles, des ponts orientés, susceptibles de se rompre en dissipant l'énergie. La présente invention est maintenant décrite en détail en regard des dessins annexés, dessins sur lesquels les différentes figures montrent :

- Figure 1 : un dispositif de protection contre les ondes de pression à forte énergie par absorption d'énergie selon la présente invention, - Figure 2 : un détail de réalisation d'au moins une couche du dispositif à ponts orientés, susceptibles de se rompre,

- Figure 3 : un dispositif préférentiel selon la présente invention, dans un mode conformé, venu de moulage. Sur la figure 1, on a représenté un dispositif de protection contre les ondes de pression de forte énergie.

Les ondes de pression de forte énergie sont représentées sur les différentes figures par les flèches F.

Sur la figure 1, on a représenté un dispositif 10 comprenant au minimum trois couches 10, 12 et 14.

La première couche 10 est orientée de façon à subir l' impact en premier, donc faisant face aux ondes de pression.

Cette première couche 10 a pour objet essentiellement de répartir les ondes de pression asec une première dissipation de l'énergie liée à l'impact. La figure 2 montre en détail l'agencement préférentiel d'une telle couche.

Cette couche comprend une peau 16-1 supérieure à base de fibres 18-1 tissées, en deux ou trois dimensions, en l'occurrence en trois dimensions. La nature des fibres est choisie pour leurs paramètres de résistance mécanique, en fonction des applications, comme par exemple les fibres aramide, les fibres de verre ou de polypropylène si l'on choisit des résistances mécaniques décroissantes.

Ces fibres sont destinées à être ultérieurement noyées dans une matrice en résine comme cela sera expliqué.

Cette peau 16-1 supérieure est disposée sur une âme 20-1 en mousse, par exemple une mousse structurelle. On entend par mousse structurelle une mousse apte à présenter une résistance mécanique à l'écrasement, par exemple par des renforts de charges introduites dans la mousse ou tout autre moyen comme une trame métallique.

Cette résistance est adaptable et maîtrisée. La première couche 10 comprend également une peau 22-1 inférieure, de façon à prendre en sandwich cette âme 20-1.

Cette peau 22-1 inférieure est également à base de fibres 18-1 tissées, en deux ou trois dimensions, la nature des fibres étant choisie en fonction de la résistance mécanique, en fonction des applications, comme par exemple les fibres aramide, les fibres de verre ou de polypropylène si on les classe par résistances mécaniques décroissantes.

La particularité de cette première couche 10 est de comporter des ponts 24-1 de liaison. Ces ponts 24-1 de liaison traversent l'âme en mousse et lient les deux peaux 16-1 supérieure et 22-1 inférieure. Ces ponts 24-1 sont réalisés à partir de fils 26-1 ou de faisceaux de fils qui sont traversants soit de façon perpendiculaire aux peaux, soit de façon inclinée ou les deux, comme représenté sur la figure 2.

L'angle d'inclinaison des ponts pour cette première couche est de préférence compris entre 45° et 90°.

Les fils 26-1 constituant les ponts 24-1 peuvent être choisis parmi les fils de 600 à 3000Tex. Les fils peuvent être des fils de verre, de basalte, d'aramide, de polypropylène ou encore de matières renouvelables comme le lin ou le chanvre. La densité des ponts, la nature des fils et des fibres, les orientations des ponts, les diamètres des fils et des fibres, les épaisseurs des peaux et de l'âme, le tissage en 2D ou 3D des peaux, sont déterminés en fonction des capacités de répartition recherchées pour la première couche 10.

Pour l'épaisseur de la première couche, on choisira une épaisseur comprise entre 5 et 20 mm pour donner un ordre de grandeur.

La deuxième couche 12 est réalisée à partir d'une première peau 16-2 supérieure, d'une âme 20-2 en mousse structurelle, d'une peau 22-2 inférieure, prenant ainsi l'âme en sandwich. Cette deuxième couche 12 comprend aussi, dans le mode de réalisation préférentiel, des ponts 24-2 agencés comme dans la première couche 10.

Les fils 26-2 constituant les ponts 24-2 présentent de façon adaptée une résistance moindre de ceux de la première couche 10 de façon à privilégier l'absorption. Ils sont par exemple choisis avec un diamètre de 300 à 2000 Tex.

De même l' inclinaison peut être comprise entre 20°et 90° donc avec une plus forte inclinaison donc moins résistants.

Les peaux 16-2 et 22-2 supérieure et inférieure sont réalisées à partir de tissus en structure 2D. Comme pour la première couche 10, la densité des ponts, la nature des fils et des fibres, les orientations des ponts, les diamètres des fils et des fibres, les épaisseurs des peaux et de l'âme, le tissage en 2D des peaux, la nature de la mousse sont déterminés en fonction des capacités d'absorption recherchées pour cette deuxième couche 12. L'épaisseur est comprise de façon préférentielle et non limitative entre 20 et 50mm, sensiblement le double de l'épaisseur de la première couche.

La troisième couche 14 comprend une structure générale identique à la première couche 10.

Cette troisième couche 14 a pour objet un complément de répartition et de dissipation des contraintes dans la face arrière puisque cette troisième couche 14 est au contact de l'élément à protéger.

De façon nécessaire, dans l'application à laquelle elle est destinée, cette troisième couche encaisse les déformations résiduelles.

Avantageusement, cette troisième couche 14 a une épaisseur égale à la moitié de celle de la deuxième couche 12, donc d'une épaisseur plus proche de la première couche.

Le dispositif de la figure 1, comprenant au moins les trois couches 10, 12 et 14 précédemment décrites, est réalisé par voie humide c'est-à-dire que les différentes couches sont réalisées à sec, superposées, puis de la résine est injectée dans le moule contenant cet empilement ou dans une vessie, en fonction des dimensions. Le vide peut permettre une meilleure infusion de la résine dans les fibres des différentes peaux. La résine destinée à constituer la matrice finale est donc identique et assure le caractère monolithique de l'ensemble. La résine peut être de nature phénolique ou époxy.

Sur les dessins, pour la clarté de la représentation, les couches semblent être dissociées mais le dispositif est totalement monolithique. On comprend aussi que toute forme peut être donnée au dispositif de protection suivant les applications recherchées. Il suffit pour cela de prévoir le moule adéquat. C'est ainsi que, sur la figure 3, on a représenté un dispositif de forme convexe.

Les procédés de mise en oeuvre sont l'injection RTM (Resin Transfer Molding) c'est-à-dire une injection de résine à faible viscosité dans un moule, l'infusion ou la compression et stratification manuelle.

La densité d'un tel agencement est de 1,4 tandis que celle de l'aluminium est de 2,7.

Le dispositif selon la présente invention peut être complété pour le rendre plus efficace dans certaines applications, en multipliant certaines couches.

Si la répartition à l'impact doit être augmentée, on peut doubler la première couche asec une épaisseur identique ou différente ou en changeant la nature et/ou les dimensions des matériaux existants.

De la même façon, s' il faut améliorer la capacité à absorber l'énergie ainsi répartie par la première couche, alors il peut s'avérer efficace de doubler la couche 12 intermédiaire osec une épaisseur identique ou différente ou en changeant la nature et les dimensions des matériaux existants. Enfin, si la troisième couche doit impérativement encaisser toutes les contraintes résiduelles asec certitude qu'elle ne cédera pas, alors cette troisième couche peut être renforcée ou doublée.

De la même façon, on peut réaliser une superposition comprenant une première couche 10, une deuxième couche 12, une seconde première couche 10-1, une seconde deuxième couche 12-1 et une troisième couche 14. Toute autre combinaison comprenant des répétitions de succession des couches ainsi présentées font partie intégrante de la présente invention, l'une des couches au moins devant contenir des ponts de liaison des peaux, susceptibles de se rompre.

L' invention prévoit à minima trois couches qui ont des fonctions principales et auxiliaires. En effet, l'absorption est toujours plus ou moins présente. Mais le dispositif selon la présente invention comprend au moins :

- Une première couche 10 essentiellement de répartition, - Une deuxième couche 12 essentiellement d'absorption, et

- Une troisième couche 14 essentiellement de reprise des contraintes résiduelles.

Ainsi, lors de l'impact, la rupture osec forte résistance des ponts de la première couche assure une répartition, la rupture plus aisée des ponts de la deuxième couche assurent une absorption importante du fait de la moindre résistance et de la forte inclinaison des fils, la résistance à la rupture de la troisième couche permettant de garantir une non dégradation traversante du dispositif sous l'impact des ondes de pression à forte énergie.