Brevet FR2256030A1 — publié le 19750725

La présente invention a trait a des matériaux absorbant les vibrations acoustiques se propageant dans l'eau. Ces matériaux sont utilises pour eliminer les réflexions indésirables par exemple sur les appareillages d'acoustique sous-marins ou sur les parois de cuves anéchoiques I1 est connu de disperser des charges de forte densité telles que des metaux dans des liants (élastomères ou matériaux plastiques) pour obtenir des matériaux absorbants. Or, de tels matériaux ont un pouvoir d'absorption limite en raison de leur pouvoir réfléchissant. En effet, les 2 coefficients d'absorption a et de réflexion Re sont liés par la formule Re - aX 4s étant la longueur dtonde. Les matériaux selon lTinvention dont le pouvoir d'absorption est très élevé sont caractérisés en ce que ils sont constitués de n couches superposées (n entier supérieur a 1) de liant dont au moins (n-I) comportent du métal dispersé dans le liant dans une proportion qui va en croissant de la première à la nième couche, Grâce aux matériaux selon l'invention, on a éliminé les réflexions indésirables qui sont d'autant plus fortes que 11 impédance acoustique de 2 milieux contigus est différente. En effet, dans ces matériaux, cette impédance augmente par degré de la première à la nième couche. Le liant peut etre un matériau visqueux non polymérisé, qui est polymérisé après introduction des charges ; par exemple : polyuréthannes, silicones, résines, epoxy, polyesters, etc. Le liant peut également être un matériau solide thermoplastique ou un élastomère : par exemple : polyéthylêne, propylène, polyolefines chlorées, fluorées, sulfochlorées, copolymères ou terpolymères, éthylène/propyléne, copolymères éthylène/acétate de vinyl, copolymère ethylenelacide acrylique, copolymères chlorure de vinyle/acétate de vinyle, copolymères chlorure de vinyle/chlorure de vinylidène, caoutchouc naturel, caoutchoucs synthétiques tels que polybutadiène, polyisobutylêne polybutadiène - polystyroline, polybutadiène nitrile acrylique, polychlorofrène, silicones etc-...Ces matériaux peuvent être plastifiés et peuvent renfermer des adjuvants classiques stabilisants, antioxydants, etc La charge peut être choisie parmi les metaux de densité élevée tels que le fer, plomb, molybdène, tungstène, etc ... ou parmi leurs alliages. Cette charge est sous la forme de poudre, de paillettes, de fibres; de billes etc... La présente invention sera mieux comprise en se reportant aux drivers exemples qui vont suivre. La mesure des propriétés absorbantes des matériaux sera effectuée de la manière suivante : on calculera le rapport entre la tension VR' enregistrée par un hydrophone placé à une certaine distance de la plaque absorbante préalablement collée sur une plaque métallique réfléchissante et recevant l'onde refléchie par l'ensemble plaque absorbante, plaque métallique et la tension VR enregistrée par ce même hydrophone recevant l'onde réfléchie par la plaque métallique seule. La mesure que nous appellerons coefficient anéchoique sera exprimée en V'R décibels et sera égale à 20 fois log VR Exemple 1 : Le matériau comporte 2 couches superposées : une couche de polyuréthanne, et une couche de polyuréthanne comportant des fibres de plomb. On coule dans un moule carré de 300 x 300 mm, profond de 30 mm, une résine de polyuréthanne liquide parfaitement débullée jusqu'à une hauteur de 5 mm. On laissepolymériser cette lame et lorsqu'elle a durci, on dispose à sa surface 500 grammes de fibres de plomb uniformément répartis. On remplit le moule de résine de polyuréthane débullée et on la fait polymériser. La plaque ainsi obtenue présente, entre 5 et 15 kHz, un coefficient anéchoique allant de -10 a -15 dB. Le coefficient d'absorption est donc correct. Exemple 2 Le matériau comporte 2 couches superposées de même composition polyuréthanne mélangé à la même orpportion de billes de plomb. On coule comme dans l'exemple 1 une lame de résine de 5 mm d'épaisseur. On la fait polymériser puis on dispose à la surface 2 kg de billes de plomb de 2 mm de diamètre. On coule ensuite de la résine de polyuréthanne qui emplit les interstices laissés entre les billes puis recouvre celles-ci. Lorsque l'ensemble atteint une hauteur totale de 18 mm on fait polymériser la résine. On dispose à la surface 2 kg de billes de plomb de 2 mm de diamètre et on achève le remplissage du moule en coulant de a résine de polyuréthanne. Après polymérisation, la plaque obtenue présente un coefficient anéchoique allant de - 1 dB å - 6 dB entre 6 et 15 kHz et voisin de -6 à -7 dB entre 15 et 20 kHz. Les densités de charge étant identiques, il est normal que le coefficient d'absorbtion soit faible. Exemple 3 Le matériau comporte deux couches superposées : une couche comportant 1,5 kg de billes de plomb dispersées dans du polyuréthanne et une couche comportant 2,5 kg de billes de plomb dispersées dans du polyuréthanne. On prépare un échantillon analogue à celui qui est décrit dans l'exemple 2 mais en répartissant différemment les 4 kg de billes de plomb. On en dispose d'abord 2,5 kg sur la lame de 5 mm coulée au fond du moule et polymérisée puis 1,5 kg sur le plan situé'à 18 mm du fond. La plaque ainsi obtenue présente un coefficient anéchoïque compris entre -10 dB et -15dB entre 5 et 15 kHz. Le coefficient d'absorption est bon, car les densités de charges vont en croissant. Exemple 4 Le matériau comporte deux couches de polyuréthanne superposées, une contenant de la poudre de plomb et une contenant une plus forte densité de poudre de tungstène. On coule comme dans les exemples précédents une lame de résine de 5 mm d'épaisseur. On disperse 1,5 kg de poudre de plomb ( moyen = 10 microns) dans 900 grammes de résine de polyuréthanne. Lorsque la résine a une viscosité suffisante on homogénéise bien le mélange et on le coule. Après polymérisation, on coule à la surface une dispersion de 800 grammes de poudre de tungstène dans 200 grammes de résine de polyuréthanne. Après polymérisation, on achève le remplissage du moule en coulant de la résine de polyuréthanne. Après polymérisation la plaque obtenue présente un coefficient anéchoique compris entre - 10 et - 15 dB entre 5 et 10 kHz. Le coefficient d'absorption est bon car les densités des charges vont en croissant. Exemple 5 Le matériau comporte 4 couches d'élastomère comprenant chacun des proportions croissantes de poudre de plomb. On prépare sur mélangeur externe des dispersions de poudre de plomb dans un mélange classique. d'élastomère, à base de polychloroprène. Les dispersions renferment respectivement 12, 20, 30 et 45 % de poudre de plomb et on les calandre aux épaisseurs suivantes - 15 mm pour la dispersion à 12 % ~ 10 n n n ws n 20 6J 6 n n n n n 30 " - 4,4 - n n ,, n 45 On assemble les feuilles calandrées préalablement avivées dans l'ordre indiqué ci-dessus et on vulcanise l'ensemble par compression entre les plateaux d'une presse dans un moule d'acier conventionnel. Le coefficient anéchoique d'une plaque de ce matériau est compris entre -12 et -16dB entre 5 et 20 kHz. Le coefficient d'absorption est excellent en raison du nombre de couches superposées comportant des charges dont les proportions dans les différentes couches vont en croissant. REVENDICATIONS 1/ Matériaux absorbant les vibrations acoustiques se propageant dans l'eau, caractérisés en ce qu'ils sont constitués de n couches superposées (n entier supérieur à 1) de liant dont au moins (n-1) comportent du métal dispersé dans le liant dans une proportion qui va en croissant de la première à la nième couche. 2/ Matériaux selon la revendication 1, caractérisés en ce que le liant est un matériau plastique polymérisable. 3/ Matériaux selon la revendication 1, caractérisés en ce que le liant est un élastomère. 4/ Matériaux selon l'une des revendications précédentes caractérisés en ce que le métal est de densité élevée.