Brevet FR2069875A1 — publié le 19710910

la présente invention a trait à des perfectionnements apportés aux dômes de systèmes sonars ainsi qu'aux matériaux pouvant être utilisés pour la réalisation de ces dômes. Slle concerne plus particulièrement des dômes réalisés en iiiatériau plastique et 5 destinés par exemple, à équiper des sous-marins très rapides, capables de plonger à de grandes profondeurs. Pour effectuer une protection mécanique de éléments a cous-tiques des systèmes sonars, il s'est avéré avantageux d'interposer des dômes solides entre lesdits éléments et le ruilieu marin. 3n 10 profilant ces dômes, on a pu en outre, effectuer un carénage des éléments acoustiques de manière à réduire les bruits d'écoi'lement • Les matériaux; constituant ces dômes doivent donc permettre un profilage aisé et posséder une transparence acoustique suffisante pour ne pas affecter Ips performances des systèmes sonars. Par 15 ailleurs, compte tenu de la vitesse et de la profondeur d'immersion des "bâtiments sur lesquels sont montés cos dômes, il est important que ces derniers possèdent une bonne rigidité mécanique. Différents types de dômes existent à ce jour, ayant tous pour caractéristiqae commune le fait d'être creux et à parois 20 minces. Ceci pose des problèmes quant à leur rigidité mécanique, car l'épaisseur des parois est de l'ordre de quelques longueurs d'onde du signal acoustique transmis. A ce fait, il faut ajouter que le. plupart d'entre eux sont réalisés en matériaux plastiques. Ces derniers sont en effet les seuls à posséder inie transparence 25 acoustique suffisante pour ne pas trop affecter les performances des systèmes sonars, la rigidité mécanique de ces dômes est accrue soit en Insérant des armatures métalliques dans le matériau plastique, soit encore en réalisant une stratification de différents matériau::: plastiques. Ces solutions ont pour inconvénient 30 important, d'introduire dans le fonctionnement du système, des perturbations telles que des réflexions et réfractions parasites peuvent donner naissance à un champ stationnaire à l'intérieur des dômes. Par ailleurs, en particulier pour les dômes en matériaux plastiques stratifiés, se posent des problèmes d'absence 35 d'hétérogénéités tel3.es que des bulles d'air par exemple. Un autre inconvénient des dômes creux réside dans le fait qu'ils sont généralement remplis d'uxt fluide telle par exemple de l'eau BAD ORIGINAL ' 69 40589 2 2069875 de mer ou encore un huile appropriée, ce qui risque d'entraîner l'apparition de poches d'air à l'intérieur du dôme loi-s que ce dernier est soumis à d1 importantes variations de teirrpérature• Un but de la présent invention est de remédier à ces inconvénients en réalisant un dôme r^ssif en matériau plastique possédant une transparence acoustique voisine de celle de l'eau. Un autre but de l'invention ost de définir une classe de matériaux transparents aux ondes acoustiques pouvant être utilisés pour réaliser un tel dôme massif® l'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et de la figure annexée qui représente une vue en coupe d'un dôme de protection massif conforme à l'invention. Sur cette figure or: peut voir une vae en coupe d'un dôme de protection massif suivoat l'invention % les éléments acoustiques 1 du système aonar dont on désire réaliser la. protection mécanique ainsi que le .carénage, sont incorporés dans tau dôme massif 3 et sont isolés acoustiquement de la structure 6 portant le dôme, ce qui jjermet entre autre, d'éviter les perturbations cheminant vers lesdits éléments par leur fixation 5 ou leurs connexions électriques 2 ; ledit dôme massif constitue un milieu de transmission ayant une épaisseur nettement supérieure à la longueur d'onde des vibrations transmises» Pour réaliser un tel dôme massif, il est nécessaire d'utiliser un matériau satisfaisant à différentes conditions, en particulier celles d'une très bonne transparence acoustique, d'une bonne tenue mécanique et d'une absorption faible en égard à celle du milieu aqueux environnant 4. la condition nécessaire et suffisante pour obtenir une transmission sans réflexion et sans changement de direction de l'énergie acoustique entre deux substances homogènes est que lesdites substances aient même impédance acoustique et qae la célérité du son y soit identique, lorsque l'un des matériaux est lleav.? l'autre matériau doit donc avoir une densité voisine de 1 et la, vitesse 0 du son doit y être voisine de 1.500 m/s. D'autre part, ce matériau ne doit pas se prêter à la transmission des ondes de cisaillement susceptibles d'atteindre sa surface sous lec- incidences obliques. Pour permettre par BAD OR1G 69 40589 "X 2069875 ailleurs un profil.?.ge aise du dôme, ce dernier sers, avantageusement réalise en matériau homogène pouvant être m croie en grande liasse san3 production excessive de chaleur. Cette opération doit en outre pouvoir être effoctuse à des pressions et températures suffisamment 5 "basses pour ne pat provoquer la destruction des éléments acoustiques situés dans ce dôme. On peut montrer théoriquement et l'expérience confirme que pour qu'un matériau satisfasse simultanément à toutes les conditions énoncées ci-dessus, il suffit que sa densité ait une valeur 10 comprise entre 1 et 1,1, que la vitesse du son y soit de l'ordre de 1.500 m/s et que son module de cisaillement soit pratiquement nul. Sa dureté sera en outre avantageusement choisie inférieure ou égale à 60 shores A. Le temps mis par le mélange de co: :p osant s constituant ce matériau à atteindre une viscosité ne permettant 15 plus d'effectuer un âégazage dudit mélange, doit en outre, -être suffisamment important pour permettre ur_ moulage en grande masse avec polymérisation homogène d?.ns la masse. Aucun des matériaux-généralement utilisés pour réaliser des dômes minces et creux ne présente simultanément toutes les caractéristiques énoncées ci-20 dessus, caractéristiques qui permettraient de les utiliser pour réaliser des dômes massifs conformes à la présente iirrentio::.. Ces matériaux connus sont par -exemple des matières plastiqr.es telles que le chlorure de polyvinyle, les polyesters» le plexiglass ou encore las éthylcelluloses pour lesquels la densité est supérieure 25 à 1,1 et le moulage ne peut être effectué que sous pression et à des teupératures supérieures à 100°C. Parai les caoutchoucs connus sous le nom de "caoutchoucs ^c':, certains possèdent des caractéristiques très voisines de colles de l'eau, comme c'est le cas par exemple pour le caoutchouc naturel issu du "latex", toutefois, 50 ils ne peuvent être utilisés pour réaliser un dôme massif de système sonar car leur moulage en grande masse à "basse température et "basse pression n'est pas possible. Conformément à la présente invention, le matériau utilisé pour réaliser un dôme massif de système sonar est choisi dans le 35 groupe des polyisocyanates réticulés avec des polyols ; le degré de réticulation de ces mélanges est choisi afin d'obtenir une valeur pr\tiquement nulle du module de cisaillement audit matériau. BAD ORIGINAL 69 40589 4 2069875 Les polyols, de même que les polvis ocyanates sont choisis exempts d'eau, ces derniers étant en outre, avantageusement des prépoljrmères» A titre d'exemple, un matériau du groupe ainsi défini tel 5 qu'un polyéther poly-isocyanate réticulé avec un mélange de ûiols' et de triols, possède une clBnsité égale à 1 ,06, la vitesse du son y étant très voisine de 1.500 m/s et le module de cisaillement pratiquement nul. Sa clureté est de l'ordre de 60 sliorss A. 'Pour réaliser un dône massif avec ce matériau, on opère avantageusement 10 de la manière suivante : On chauffe tout d'abord le polyéther pour que sa viscosité devienne faible après quoi, on procède au dégazage suivant raie technique classique ; le système réticulant, en l'occurence un mélange de diols et de triols préalablement préparé, est ensuite 15 ajouté au polyéther, avec en outre d'éventuels systèmes accélérateurs, plastifiants et stabilisants • le mélange de ces composants s'effectue de préférence sous vide et à chaud, au voisinage de 100° 0, en surveillant l'homogénéité ; la coulée s'effectue ensuite par gravité avantageusement sous vide et dans un moule préchauffé 20 à une température pouvant être inférieure à 100°C ; un dégazage est effectué aussi longtemps que le permet l'augmentation de la viscosité du mélange ; le temps au cours duquel on peut effectuer le dégazage étant supérieur à tuie heure, on peut donc mouler des masses très importantes ; on procède ensuite à la polymérisation 25 de l'ensemble par chauffage à une température pouvant être inférieure à 100°G et ce, jusqu'à ce que la dureté atteigne une valeur stable ; on obtient ainsi, après démoulage, un dôme massif à profil hydrodjnaamique, pouvant être de grande taille et pouvant renfermer des éléments acoustiques sensibles aux agents extérieurs 30 sans que ces derniers aient subi un quelconque dommage au cours du moulage® Dans certaines applications, il peut être intéressant de ne pas réaliser directement un surmoulage des éléments'acoustiques, nais de prévoir dans le dôme massif un logement pour ces derniers. Un autre avantage important des dômes ainsi réalisés, est " 35 qu'ils permettent de conserver la loi de phase entre les différents éléments acoustiques qu'ils renferment, ce qui est particulièrement intéressant par exemple pour la goniométrie. BAD ORIGINAL 69 40589 5 2069875 BBVSND IG'AT IQl'IS 1 . Dôme cIq protection massif pour moyens transducteurs ultrasonores fonctionnant en immersion dans un milieu liquide-, caractérisé essentiellement eu ce qu'il possède un contour '-'-terne en contact avec ledit milieu, un cc lit our interne épousant la forme 5 extérieure desdits moyens transducteurs et une embase ; le volume délimite extérieurement par l3d.it contour interne et ladite embase et intérieurement par ledit contour externe étant occupé par un matériau solide homogène perméable aux ultra-sons ; ledit matériau ayant sensiblement la masoe spécifique dudit milieu liquide 10 et étant capable de propager les ondes vibratoires longitudinales avec sensiblement la même vitésse que ledit milieu. ; la distance minimale entre lesdits contours étant nettement plus importante que la longueur d'onde des ondes transmises via ledit milieu. 2. Dône de protection suivant la revendication 1 f caracté- 15 rise en ce que ledit matériau est un polymère du groupe des polyisocianates réticulé au moyen de polyols. 3. Dône de protection suivant la revendication 2, caractérise en ce que, ledit polyisccyanate est un polyéther poly-iso cyanaie réticulé au mo.yer: d'une association de diols et de triols j ladite 20 masse spécifique étant égale à celle de l'eau de mer et la dureté du lit polymère étant voisine de 60 shores A. 4. Dôme de protection suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dit contour excerne présente une forme hydrodynamique permettant de réduire les bruits d'écoulement lorsque- 25 ledit dôme se déplace dans ledit milieu» 5»-Dôme de protection suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit ..matériau est coulé par gravité dans un moule ayant l'empreinte dudit contour externe. 6. Dôme de protection suivant la revendication 5, caractà- 30 rise en ce que lesdits moyens transducteurs sont placés dans ledit moule avant d'y introduire ledit matériau» 7. Dôme' de protection suivant la revendication 5, caractérisé en ce que des noyauz de coulée épousant la forme da-isdits moyens transducteurs sont placés dans ledit moule afin de ménager 35 à l'intérieur dudit dôme des logements pour recevoir lesdits moyens transducteurs. BAD ORIGINAL^