Aujourd’hui, l’utilisation des armes de guerre ne se limite plus aux champs de bataille. La protection balistique doit, en conséquence, s’étendre aux populations civiles. Le projet ANR ASTRID MATURATION* « PROBALCAV » (PROtection BAListique CAVitante) d’intérêt dual, civil et militaire, vise à créer un concept innovant de protection contre les projectiles, basé sur la cavitation sous choc. Ce projet piloté par l’ENSTA Bretagne, rassemble académiques (IRDL¹, IJLRDA² deux laboratoires du CNRS³) et une PME bretonne, OLEA Technologies. À l’ENSTA Bretagne, quatre moyens d’essais sont utilisés par l’équipe « fluide structure et interaction » pour les expérimentations.
À l’ENSTA Bretagne, l’équipe mobilisée sur le projet réunit Michel Arrigoni, enseignant-chercheur à l’ENSTA Bretagne et Erwan Tanné, post-doctorant.
Enjeux : Protéger les individus des impacts balistiques
Le projet Probalcav est un concept innovant qui vise à protéger les individus des impacts balistiques.
La recherche vise à fournir une nouvelle forme de protection. Le dispositif se présente sous la forme d’un assemblage de matériaux qui renferme un liquide cavitant : des bulles de gaz se forment lors de l’impact. Ce mécanisme permet une réactivité en quelques microsecondes.
Les applications sont civiles et militaires : le dispositif pourrait ainsi être déployé dans des véhicules terrestres, aéronefs, vitrages blindés, casques, visières etc.
4 Moyens d’essais mobilisés pour tester l’assemblage multi-matériaux
Pour valider le dispositif de protection, des expérimentations sont menées en laboratoire. Les quatre moyens d’essais utilisés pour les expérimentations ont plusieurs éléments en commun : ils contiennent tous une cuve remplie d’eau séparée du projectile par une plaque (par exemple, une plaque en aluminium). Dans les différents moyens d’essais, le projectile utilisé diffère.
Le liquide est filmé à plusieurs centaines de milliers d’images par seconde à l’aide d’une caméra rapide.
Dans tous les montages expérimentaux, l’impact génère une onde de choc qui traverse la plaque et débouche dans l’eau. A cet instant, l’accélération de l’eau crée une bulle de cavitation qui augmente de volume et emmagasine de l’énergie prélevée à l’onde de choc. Cette énergie sera relâchée avec parcimonie, ce qui devient plus facile à encaisser par la cuve, augmentant ainsi les chances de survie à l’impact.
Les différents moyens d’essais vont permettre de mieux comprendre la cavitation sous choc et d’orienter ses effets à des fins de protection contre les impacts balistiques.
Tube à choc
Projectile : surpression d’air – cible : plaque d’aluminium – blindage : eau
Choc laser
Projectile : choc laser – cible : plaque – blindage : eau
Image filmée par une camera rapide à 200k images/sec d’une bulle obtenue sous choc laser à l’interface entre la plaque aluminium et l’eau.
Canon
Projectile : bille – cible : plaque – blindage : eau
Barre d’Hopkinson
Projectile : barre – cible : plaque – blindage : eau
Image de l’implosion d’une bulle due au décollement de l’eau avec l’interface de la barre lors d’un essai aux barres d’hopkinson
* Le programme PROBALCAV est soutenu par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) et co-financé par la DGA (Direction Générale de l’Armement).
(1) IRDL: Institut de Recherche Dupuy de Lôme (UMR CNRS 6027)
(2) IJLRDA : Institut Jean Le Rond d'Alembert (UMR CNRS 7190)
(3) CNRS : Centre national de la recherche scientifique
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