Brevet FR2009939A1 — publié le 19700213

La présente invention concerne un porte-voix sous-marin permettant à des plongeurs de communiquer oralement entre eux. Cet appareil trouve des applications dans les sports nautiques, la pêche, recherche, prospection ou autre activité sous-marine. Jusqu'à maintenant on ntest pas arrivé à réaliser des appareils non électroniques pour communiquer sous l'eau par la parole à des distances appréciables, et avec une intelligibilité acceptable. I1 existe des appareils utilisant un diaphragme e lectriquement excité pour émettre des sons dans l'eau, la parole étant captée par un microphone logé dans un masque ou appliqué contre le larynx, mais, même ces appareils déforment considérablement les sons ; l'eau a tendance à amortir les vibrations du diaphragme, et il en résulte une atténuation et une distorsion qui rend la qualité du son inacceptable. La présente invention réalise un porte-voix non électronique, capable d'émettre dans l'eau des sons intelligibles à une distance relativement grande. Le porte-voix sous-marin conforme à l'invention comprend une chambre résonnante, où l'eau peut entrer librement, dont une portion au moins de l'enveloppe est vibratile, et à laquelle sont adaptées d'une part une embouchure applicable de façon étanche sur le visage d'un utilisateur, dont elle entoure la bouche sans en gêner les mouvements, et d'autre part un évent obturable qui, à l'état ouvert, laisse sortir l'eau de la chambre résonnante sous l'action du souffle de l'utilisateur. Ce porte-voix peut comporter une poignée par laquelle on peut le saisir pour l'utiliser ou le porter. De préférence, la chambre résonnante est délimitée par une enveloppe en un matériau résistant à l'oxydation et à la corrosion par l'eau de mer : ce peut être un métal inoxydable ou, de préférence, une résine synthétique dure, mince, résistante à l'usage. La chambre peut avoir une forme quelconquej mais elle est généralement tronconique au moins sur une partie de sa longueur, le petit diamètre étant tourné vers l'embouchure, tandis que le gros diamètre est obturé par un diaphragme. Bien que la plus grande partie de l'énergie acoustique soit transmise à la masse d'eau environnante par le diaphragme, en contact direct avec la eau, une partie non négligeable de cette énergie est éga lement diffusée par l'enveloppe de la chambre résonnante, en matière plastique mince, dure et capable de vibrer acoustique ment. Dans des formes particulières de l'invention, un diffuseur acoustique, pièce tubulaire généralement en forme de cornet ou de pavillon, est relié à l'enveloppe de la chambre résonnante en avant du diaphragme. L'évent obturable de la chambre de résonnante peut ê- tre constitué par une soupape normalement fermée, capable de s'ouvrir sous l'action du souffle de l'utilisateur pour laisser sortir l'eau, et réglée de telle façon que la pression dans la chambre soit suffisante pour que le diaphragme vibre acoustiquement lorsque l'utilisateur parle. Selon une autre forme particulière de l'invention, le diaphragme est constitué par une portion de l'enveloppe de la chambre, entièrement en matière plastique mince ; sous cette forme, le porte-voix a une portée moins grande que lorsqu'il comporte un diaphragme élaboré, mais peut néanmoins être utilisé pour des jeux sous-marins ou par des plongeurs groupés. En variante, la chambre de résonnance peut être reliée à l'embouchure par l'intermédiaire d'un tuyau flexible, ce qui permet une utilisation à distance du porte-voix ; Les matières plastiques convenables pour constituer l'enveloppe de la chambre de résonnance sont telles que uréealdéhydes, polyamides, polyacrylates, polystyrènes, polyvyniles, polyesters, polysiloxanes, esters cellulosiques et leurs copoy- mères. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures jointes en annexe qui représentent : Fig. 1 * une vue en perspective d'un porte-voix conforme à l'invention; Fig. 2 : une vue latérale du porte-voix ; Fig. 3 : une vue en bout du porte-voix ; Fig. 4 : une vue de détail, prise dans le plan 4-4 d-e la figure 3 Fig. 5 : une vue de détail montrant la soupape ; Fig. 6 : une vue partielle d'une variante de l'invention Fig. 7 : une vue en bout de la variante de la figure 6; Fig. 8 : une forme particulière de réalisation de 1' invention Fig. 9 : une vue latérale en coupe d'une autre forme de réalisation de l'invention Fiç. 10 : une vue de détail de la figure o, montrant un diaphragme et des disques renforcateurs Fig. 11 : une vue latérale correspondant à la figure 9 non coupée Fig. 12 : une vue en bout prise dans le plan 12-12 de le figure Il. Le porte-voix sous-marin conforme à l'invention comporte une enveloppe 10 relativement mince, généralement en matière plastique, délimitant un résonateur acoustique ; la partie droite 12, côté embouchure, a un diamètre plus faible et se termine par un embout 14 visible en pointilles sur la figure 2. L' enveloppe 10 s'élargit vers la gauche et son extrémité 16 se termine par un colleret 18. L'enveloppe n peut être régulièrement tronconique entre son extrémité embouchure 12 et son extrémité diaphragme 16, mais il est préférable de prévoir des emplacements pour un manche ou une poignée 22 et pour un logement de soupape 20 ; la conicité ne s'étend alors pas sur toute la longueur de l'enveloppe et comprend à sa partie inféricure, une partie modelée 24 qui se raccorde à la poignée 22 avec une transition douce. La poignée 22 peut comporter des empreintes de doigts 26 permettant de la saisir facilement elle est de préférence amovible et peut se monter par coulissement de sa partie supérieure 30, en forme i tenon, dans une mortaise 28, comme on peut le voir sur les figures 3 et 71. L'embouchure 32, généralement en caoutchouc ou plastique mou, est prévue pour s'appliquer sur les joues et le menton, de préférence juste autour de la bouche de l'utilisateur ; seule la bordure 34 tcuche la peau en fcrmant un joint étanche à 11 air et à l'eau, mais l'ouverture est suffisamment grande pour permettre à l'utilisateur de remuer les lèvres, les dents, la langue pour parler. Dans une variante où l'erbouchure 32 peut être placée à distance de l'enveloppe 10 du résonateur, un organe de connexion tel qu'un tube flexible est intercalé dans la partie indiquée par le trait de séparation X-X sur la figure 2. Mieux visible sur la figure 4, une garniture de diaphray me 36 est emmanchée sur le colleret 18 à l'extrémité large 16 de l'enveloppe. Le diaphragme 38 comprend une membrane en caoutchouc souple choisie pour ses bonnes propriétés de transfert du son, de préférence raicie par une bague élastique 40. L'ensemble de- la bague et de la membrane comporte un rebord 43 et s'applique élasti- quement sur un anneau rigide 46. La garniture 36 est aicie dans sa partie 44 qui s'emmanche sur le colleret 18. Quand la partie 44 est emmanchée sur le colleret 18, le diaphragme 38 est-fermement serré entre la garniture 36 et l'extrémité 16 de ltenvelop- pe. Selon la forme illustrée par la figure 4, la bague 40, servant à raidir le diaphragme, est renforcée et supportée par l' anneau en matière plastique 46 ; le diaphragme complet- comprend alors la bague élastique 40, et la membrane en caoutchouc 38 est tendue sur cette bague et sur l'anneau 46, l'ensemble étant serré entre la garniture 36 et la partie 16 ce l'enveloppe. Un grillage 48 peut être prévu devant la garniture 36, afin de protéger le diaphragme 38 contre des chocs accidentels. Le grillage 48 peut également servir à éviter que le diaphragme se bombe au-delà de sa limite élastique et éclate sous effet de la pressiori d'@ir régnant dans la chambre résonnante B. On peut prévoir un diaphragme supplémentaire 45, en pontillés sur la figure 4 ; les diaphragmes 38 et 45 seront alors séparés par un espace 47 contenant de l'eau, de l'air ou un autre fluide : cette combinaison tend à améliorer les qualités phoniques et procure également un facteur de sécurité en service continu. Le diaphragme 38 constitue une interface acoustique entre l'eau dans la portion marquée A et l'air dans la chambre résonnante B ; les ondes acoustiques se propagent de B vers A, dans le sens indiqué Far la flèche sur la figure 4. Une ou plusieurs soupapes 50 sont montées dans le logement 20 de façon à chasser l'eau et l'air de-la chambre B au cours de l'utilisation de l'appareil. A l'emplacement de la valve, le logement 20 est percé d'une série de trous 52 couvrant une surface d'environ 1,5 cm2 ou moins, de façon à restreindre le passage du fluide.. Une perforation centrale 54 est suffisamment large pour permettre le passage de la tige 56 d'une soupape 58 en caoutchouc souple ; la tige et la soupape peuvent soit former une seule pièce, soit être fixées l'une sur l'autre. Une butée 60 fait saillie sur la tige et vient toucher le logement 20 de façon à empêcher la soupape de s'échapper.La tige 56 glisse librement dans la perforation 54 de telle sorte que le fluide passant par les trous 52 pousse la légère soupape 58 vers l'extérieur, dans le sens indiqué par une flèche sur la figure 5. Dans une forme courante de construction, la valve 58 peut être en caoutchouc très souple, de telle façon que seuls les bords se déplacent pour laisser passer le fluide, sans faire bouger la tigd. Dans ce cas, une pression inverse du fluide applique fortement la soupape 'sur les perforations 52 et évite que l'eau ne rentre dans l'appareil. En d'autres termes, la valve agit en s'écartant des perforations, avec ou sans coulissement de la tige 56. Dans la forme de réalisation illustrée par la figure 6 une ouverture supplémentaire 62 est prévue dans l'enveloppe 10 de la chambre B ; l'ouverture 62 est bordée par un anneau d'étanchéité 64, une rainure extérieure de cet anneau s'adaptant de façon étanche sur le bord de l'ouverture. L'anneau d'étanchéité 64 est destiné à permettre une liaison entre l'appareil et une amenée d' air telle que le tube respiratoire ou ltembouchure dsun plongeur sous-marin.L'anneau d'étanchéité 64 peut être simplement obturé par une membrane ou par un diaphragme lorsqu'une amenée d'air extérieur n' est pas nécessaire!. Un anneau d'amenée d'air 66 peut être équipé d'une petite valve 68 qui permet à l'air d'entrer pour l'inspiration, mais évite la sortie de l'air par le tube 70 pour l'expiration et pendant la parole. La figure 8 montre une variante dans laquelle le diaphragme et l'extrémité diaphragme 16 sont supprimés. La partie avant 72 de l'appareil est complètement obturée par une membrane en matière plastique qui est une partie intégrante dé l'enveloppe1 semblable à l'enveloppe 10 décrite ci-dessus. Par suite, la variante de la figure 8 comporte également une soupape 50 et une embouchure 32 ; au lieu être amovible comme dans la figure 1, 1' embouchure peut aussi être partie intégrante de l'enveloppe et ê- tre constituée par une pièce. en matière moulée ayant une forme t une dimension convenable pour entourer la bouche de l'utilisateur. Une poignée 22 peut également être prévue ; bien qu'elle soit utile pour saisir l'appareil dans cette forme de réalisation comme dans les autres, cette poignée peut toutefois être supprimé. On va maintenant décrire les appareils illustrés par les figures 9 à 12. Sur la figure 11, l'appareil comprend une portion. parole 14' et une portion émission acoustique 10'. La portion 14 est remplie d'eau pendant les périodes de non utilisation, mais l'eau peut en être expulsée comme ongle verra plus loin. La portion 10' est légèrement évasée comme un cornet ou un pavillon pour diriger lison vers la masse d'eau qui se trouve à l'avant. Les portions 10' et 14' sont raccordées par des manchons 9t qui peuvent comprendre une fixation à baïonnette avec un téton 23' et une fente 27'. La partie pavillon 10b est séparée de la portion parole 14' par un diaphragme 11' dont la rigidité et la résistance aux vibrations acoustiques sont renforcées par des disques 16' t ces disques sont placés de chaque coté du diaphragme et l'ensemble s' applique sur un rebord 20', comme le montre la figure 9. L'extrémité libre de la portion parole 14' comporte un joint facial 135 qui s'applique contre un rebord. Le joint facial 13' est une plaque annulaire ayant une ouverture 17' suffisamment large pour qu'un utilisateur y appliquant sa bouche soit capable de parler. Un tuyau d'évacuation 24' muni d'un robinet 15' comman- dé par un levier 12' est prévu pour chasser l'eau de la chambre 14' : l'eau sort par le tuyau 24' quand le levier 12i est en position ouverte, tourné vers la flèche de la figure 9. Ensuite, le robinet 15' est réglé de telle façon que l'air circule dans une mesure convenable pour que la parole fasse vibrer le diaphragme me 11' avec une force suffisante pour que la parole se transmette. Selon une variante, le robinet 15' est remplacé par une soupape à ressort 25' qui obture l'évent 24' ; la soupape fonctionne automatiquement ; elle se ferme sous l'action du ressort et s'ouvre avec le souffle de l'utilisateur, laissant l'eau sortir de la chambre 14', mais avec un débit limité, tel que la voix puisse faire vibrer le diaphragme. En conséquence, ayant placé le joint facial de l'appareil contre sa bouche, l'opérateur commence par souffler pour que l'eau sorte de la chambre 14' par le robinet 15' ou par la soupape 25', puis il parle lorsque la chambre 14' est vide. La chambre étant remplie par le souffle de ltutilisa- teur et l'évacuation d'air étant légèrement contenue, la voix agit sur le diaphragme 11' soit directement, soit à travers les ouvertures des disques 16', comme illustré sur les figures 10 et 12. Le diaphragme 11' transmet les ondes acoustiques à la masse d'eau dans la chambre 10', puis à une certaine distance en avant de l' appareil. Il est important que le diaphragme 11' soit constitué par un matériau ayant une bonne transparence acoustique : tôle, matière plastique ou caoutchouc, ce dernier étant préférable à cause de sa manipulation facile ; les disques renforçateurs 16' peuvent également être en métal, matière plastique ou caoutchouc. I1 peut être utile de monter une boussole 18' sur l'appareil afin de savoir dans quelle direction il faut parler, c'està-dire tourner l'appareil; il peut aussi être utile de prévoir un projecteur de lumière 19' comportant une ampoule, une pile et un interrupteur comme une lampe torche ordinaire, afin de projeter un faisceau lumineux permettant au destinataire de localiser la provenance du son. Comme le montre la figure 11, une lanière ou un cordon 21' peut être attaché à la poignée 22', afin qu'un plongeur sousmarin puisse suspendre l'appareil à sa ceinture. Diverses modifications apparaltront aux spécialistes. Le joint facial 13' peut être plus perfectionné et mieux s'adapter à la bouche de l'utilisateur. Le joint facial peut même être lié à un masque qui protège les yeux et le nez du plongeur. On peut cnoisir un duale matériau transmetteur de son pour réaliser le diaphragme 11'. Le pavillon 10' peut être plus ou moins évasé et, si désiré, un amplificateur peut être couplé au diaphragme 11' comme dans les mégaphones ou autres appareils de ce genre, 1' amplificatêur étant logé dans un boitier- étanche cosme la lanyue torce 19'. Quelle que soit la forme de réalisation de l'invention, l'utilisateur place l'embouchure contre sa bouche de façon à interdire le passage de l'eau ou de l'air. Il commence par souffler pour faire sortir par la soupape l'eau contenue dans l appareil,- puis il parle normalement, en général dans la direction où il désire faire porter le son. Presque toute l'énergie acoustique traverse le diaphragme ; une partie traverse l'enveloppe. Lorsque le plongeur parle, sa bouche laisse sortir de l'air en même temps que les paroles et, dans la chambre phonique, le débit d'air est réglé par la soupape. L'eau ne peut pas revenir dans la chambre pendant que le -plongeur tient l'appareil contre sa bouche, Le mince diaphragme assure convenablement le transfert de l'énergie acoustique.Le diaphragme, constitué comme décrit précédemment, comporte une membrane généralement en caoutchouc qui est tendue sur une bague et obture l'ouverture par laquelle le son émerge, et cela constitue un excellent organe de transmission du son. D' autres matériaux tels que des métaux ou des matières plastiques sous forme de plaques vibrantes peuvent également être utilisés pWur confectionner le diaphragme. Lorsque l'utilisateur dispose d'une amenée d'air extérieur, il peut suivre un mode opératoire légèrement différent et commencer à aspirer une bonne bouffée d'air par son embouchure, puis il écarte l'embouchure pour placer l'appareil de l'invention contre sa bouche, chasse l'eau contenue dans la chambre, et se met à parler. Dans le cas où l'appareil comporte une amenée d'air ex térieur par une ouverture supplémentaire, le tuyau d'arrivée d' air est fixé par un joint sur l'ouverture, et l'utilisateur applique également l'embouchure de l'appareil sur sa bouche, chasse 1' eau, puis parle aussi bien qu'il respire. Avec l'appareil sans diaphragme illustré par la figure 8, la directivité et rapportée sont très faibles et se limitent au: environs immédiats de l'utilisateur. Cet appareil peut être considCré comme un jouet, à moins qu il ne soit utilisé localement par un groupe de plongeurs volant très près les uns des autres. Pour se servir de l'appareil de la figure 8, l'utilisateur applique également l'embouchure sur sa bouche, souffle pour chasser 1' air, puis parle. Mais l'énergie acoustique ne passe qu'à travers l'enveloppe ; les sons ne peuvent être entendus qu'à une faible distance, sans être aussi clairs et aussi intelligibles. Bien que l'appareil soit tronconique et s'évase dans la direction de propagation du son, la directivité nsest sensible que dans le volume de l'appareil et devient très faible à l'extérieur, et il s'ensuit que le son de cet appareil a une qualité et une intensité moindres que le son des appareils illustrés par les figures 1 à 7. D'autres modifications peuvent être aisément conçues et, par exemple, on comprendra que le pavillon peut être supri- mé, bln qu'il augmente efficacement la portée et la directivité du son. REVENDICATIONS 1. Porte-voix sous-marin, caractérisé en ce qu il comprend une chambre resonnante où l'eau peut entrer librement, dont une portion au moins de l'enveloppe est vibratile, et à laquelle sont adaptées d'une part une embouchure, de préférence en ma tière souple, applicable de facon étanche sur le visage d'un utilisateur dont elle entoure la bouche sans en gêner les mou vements, et d'autre part au moins un évent obturable qui, à l'état ouvert, laisse sortir l'eau de la chambre résonnante sous l'action du souffle de l'utilisateur. 2. Porte-voix sous-marin suivant la revendication 1, caractérIsé en ce que l'une des portions d'enveloppe de la chambre méson nante est un diaphragme capable de transmettre à la masse d' eau environnante les ondes acoustiques créées par la parole de l'utilisateur. 3. Porte-voix sous-marin suivant la revendication 2, caracterise en ce que le diaphragme est constitué par une plaque mince en matière plastique dure ou/et qu'il comporte une membrane d' élastomère tendue. 4. Porte-voix sous-marin suivant la revendication 2 ou 3, carac- térisé en ce qu'un second diaphragme-, pratiquement parallèle au premier, est monté dans la chambre résonnante et emprison ne un gaz ou un liquide. 5. Porte-voix suivant une des revendications précédentes, carac térisé en ce qu'il comporte une ouverture supplémentaire, à laquelle peut être adaptée une amenée d'air extérieur, la dite ouverture étant éventuellement adaptable au tube respi ratoire d'un appareil de plongée sous-marine. 6. Porte-voix suivant une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'évent obturable est une soupape formée principa- lement d'une pastille élastique recouvrant des perforations pratiquées dans l'enveloppe de la chambre résonnante. 7. Porte-voix suivant une des revendications précédentes, carac térisé en ce que le diaphragme est tendu sur une bague et emmanché dans une ouverture de la chambre résonnante. 8. Porte-voix suivant une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la chambre résonnante est tronconique au moins sur une partie de sa longueur, le petit diamètre étant tourné vers l'embouchure. 9. Porte-voix suivant une des revendications 1 it, caractérisé en ce que le diaphragme est situé du côté du gros diamètre de la chambre résonnante, et en ce qu'une pièce en forme de cor- net ou de pavillon est fixée à la chambre, en avant du dia phragme, une grille de protection pouvant être montée en avant de la pièce en forme de cornet, ce dernier étant de préférence ce relativement longX de fagon à assurer/bonne directivité des ondes acoustiques, et de préférence démontable. 10. Porte-voix suivant une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la chambre résonnante est reliée à l'embouchure pa l'intermédiaire d'un tuyau flexible permettant l'utilisation à distance du porte-voix. 11. Porte-voix suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu' un assemblage du type à banonnette est prévu pourAe montage du cornet sur la chambre résonnante. 2. Porte-voix suivant une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte un projecteur de lumière ou/et une bous sole. 13'. Porte-voix suivant une des revendrcatlons précédentes, carac- térisé en ce que 1e diaphragme est renforcé par au moins un disque d'appui perméable aux sons@.