Confinement à l'aide de mousse aqueuse des effets combinés de souffle et de projection de fragments générés par la détonation d'un engin explosif

Confinement of combined effects of blast and metal fragments projections generated by the detonation of an explosive charge by aqueous foam

• Auteur / Autrice : Carole Bréda
• Direction : Yves-Marie Scolan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance le 21/10/2015
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer (Plouzané, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire brestois de mécanique et des systèmes - Institut franco-allemand de recherches (Saint-Louis, Haut-Rhin)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Aubry
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves-Marie Scolan, Thierry Aubry, Georges Jourdan, Ashwin Chinnayya, Steven Kerampran, Michel-Olivier Sturtzer
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Georges Jourdan, Ashwin Chinnayya

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes de choc

Mousse (chimie)

Lutte contre

Explosifs

Mots clés libres

Charge explosive

Confinement

Mousse aqueuse

Choc

Souffle

Fragment

Protection

Explosive charge

Protection

Aqueous foam

Shock

Blast

Fragment

Résumé

La lutte contre les effets des Engins Explosifs Improvisés (EEI) constitue un enjeu majeur pour la sécurité intérieure et pour la protection des Forces Armées déployées à l’extérieur du territoire national. Parmi différents matériaux poreux, il a été démontré expérimentalement depuis les années 70 que les mousses aqueuses présentent une capacité à atténuer les ondes de choc. Différents mécanismes d’atténuation ont déjà été identifiés mais leur quantification reste encore peu expliquée. L’objectif de cette étude est de décrire les mécanismes physiques d’interaction d’une onde de choc sphérique entraînant de multiples fragments métalliques avec un volume de mousse aqueuse. En fonction de la distance entre la charge et la couche d’absorption, le choc est susceptible d’arriver avant les fragments, modifiant ainsi significativement la structure de la mousse et ses capacités d’atténuation et de ralentissement. Des essais de fragment unitaire ont été menés sur une configuration monodimensionnelle, essais dont les conclusions ont été validées sur une charge complète en champ libre à l’Institut franco-allemand de recherche de Saint Louis (ISL) dans le groupe ''Protection contre les Explosifs''. Des mesures de pression en tube à choc couplées à des visualisations d’interaction entre un choc et une couche de bulle ou une bulle unitaire ont permis de préciser la modification de la structure de l’onde de choc par la mousse. Ces essais ont été réalisés au LBMS (ENSTA Bretagne) et dans le groupe de recherche ''Aérodynamique, mesures et simulations'' (ISL) où il est possible de générer des profils de type souffle en tube à choc.

The fight against Improvised Explosive Device (IED) effects represents a permanent challenge for homeland security and armed forces protection deployed abroad. Aqueous foam was identified as a protective technology against blast effects in the 1970s. Several physical characteristics can account for this attenuation but their relative influences are still not completely determined and require further investigation. The objective of this study is to improve the knowledge of the physical phenomena governing the interaction between an aqueous foam layer and a shock/metallic fragments combination. Depending on the distance between the explosive charge and the absorption medium, the shock is likely to arrive before the fragments consequently modifying the foam structure. Experiments with a single fragment were undertaken in a one dimensional configuration. Obtained results were applied to predict the foam mitigation capability against a complete explosive charge detonated in free field at the French-German Research Institute of Saint-Louis (ISL) in the research group ''Protection against Explosives''. Pressure measurements in shock tube with visualization of shock/bubbles interaction provided precise information on the foam structure evolution during the impact process. These last experiments were conducted in LBMS (ENSTA Bretagne) and in the research group ''Aerodynamic, Measurements and Simulations'' (ISL), using a shock tube generating blast wave profiles.