Brevet FR2471646A1 — publié le 19810619

La présente invention est relative à un instru- ment de musique à vent, et particulièrement à un orgue Plus particulièrement, l'invention se rapporte à des tuyaux sonores décrits, dans le cas de l'orgue, sous le nom de tuyaux à bouche et à d'autres instruments analogues tels que les flûtes à bec. On sait qu'un orgue classique se compose essentiellement d'un certain nombre de tuyaux d'orgue supportés par un buffet qui comporte des "sommiers", ou bottes à air pourvues de trous dans lesquels sont placées les extrémités des tuyaux. Parmi les tuyaux d'orgue, les uns sont dits à anche, et il n'en sera pas question ici, les autres à bouche. Dans ces derniers, le son est produit comme dans une flûte à bec, c'est-à-dire que le tuyau se compose d'un "pied" normalement de forme conique, dont l'extrémité la plus mince est placée dans le trou du sommier. L'autre extrémité du pied se raccorde au corps du tuyau de section constante sur prativ quement toute sa longueur. A la jonction du pied et du corps, la paroi de celui-ci présente un orifice, ou "bouche" de forme rectangulaire.Une cloison transversale, ou "biseau" obtus re presque complètement le tuyau au meme endroit, en ne lais sangs qu'une fente étroite à proximité immédiate du bord, ou "lèvre" inférieure de la bouche. L'air pénétrant dans le pied à partir du sommier prend de la vitesse à la traversée de cette fente, et vient frapper la lèvre supérieure, mettant alors en vibration l'air contenu à l'intérieur du corps du tuyau. La hauteur du son résulte de la longueur du corps du tuyau, le son émis par un tuyau fermé correspondant à celui d'un tuyau ouvert deux fois plus long. La section du corps du tuyau appelée "diapa- son" ou "taille" ou plus exactement son rapport à la longueur du tuyau, détermine le volume et la qualité du son, un diamètre plus grand donne un son plus plein, un diamètre plus petit, un son plus grêle. L'accord d'un orgue , dans le eas des tuyaux fermés ou "bourdons" peut se faire assez facilement par dé placement du bouchon qui obstrue l'extrémité du tube opposé à la bouche. Elle est, on le conçoit bien plus difficile, sinon impossible, pour un tuyau ouvert ou "flute". En outre, il est possible d'agir sur la sonorité en créant des harmoniques par déformation des lèvres et/ou du biseau, travail d'une extrême délicatesse ot une maladresse peut causer des dégâts irrémédiables. -Les tuyaux d'orgue sont parfois en bois, et à section rectangulaire, plus souvent ils sont en métal, en particulier en alliage étain-plomb dit "étoffe". Dans tous les cas la fabrication d'un tuyau est une opération délicate, et qui exige une main d'oeuvre extrêmement qualifiée. En particulier, la forme et la taille de la bouche sont d'une grande importance. Celle-ci peut occuper une partie plus ou moins grande de la périphérie du tuyau, et cela à des répercussions sur la sonorité. En général, au voisinage de la bouche, le tuyau est aplati, si bien que la bouche a la forme d'une fenêtre plane. Cette disposition fait que le tuyau n' est pas parfaitement symétrique. Par suite, les ondes sonores qui s > y propagent ont, elles aussi, une forme qui n'est pas parfaitement symétrique, et il en résulte de faibles variations parasites, qui sont en principe supprimées ou réduites par l'amortissement interne de la matière du tuyau, ce qui explique l'importance apportée par les facteurs d'orgues à la composition de celle-ci. L'écart à la symétrie est d'autant plus grand que la bouche est plus large, car alors 11 aplatissement est plus accusé, ce qui limite la largeur de la bouche qui,de toute façon ne peut dépasser le diamètre du tuyau.Pour surmonter cette difficulté, on a construit parfois des tuyaux à deux bouches diamétralement opposées, ce qui améliore la symétrie, mais au prix d'une fabrication encore plus délicate.On a aussi proposé-de supprimer l'aplatissement du tuyau, et de donner à la bouche, vue parallèlement à l'axe du tuyau,-une forme d'arc de cercle, ou même de cercle complet. On obtient ainsi une sonorité très agréable, due à la suppression des vibrations parasites dont on a parlé plus haut, mais la fabrication n'est pas simplifiée, car alors le tube est coupé en trois parties sans aucun contact entre elles, le pied, le corps du tuyau et le biseau, il faut fixer séparément le pied et le corps du tuyau, le biseau étant nécessairement pourvu de moyens de supports distincts, placés à l'intérieur du pied. En outre, la confection précise de surfaces cylindriques pose d'autres probl & mes que celle d'une bouche dans une surface plane. Pour ces raisons, cette technique n'est pas dé- veloppée. On connalt par ailleurs un appareil acoustique dit "Sifflet de Galton" qui comprend une sorte de bouche en forme de cercle complet (cf. 7'Vibrations mécaniques, acoustiques de P. Fleney et J.P. Mathieu, Eyrolles, Paris 1955). Il s'agit d'un dispositif destiné à produire des sons de fréquence réglable, et qui comprend un ajutage annulaire par lequel on envoie de l'air comprimé frapper l'extrémité d'un tube cylindrique coaxial à l'ajutage; un piston réglable en position dans le tube permet de faire varier la fréquence du son produit, celle-ci dépendant aussi de la pression de l'air comprimé.Il n'a pas été indiqué que les sons produits, situés particulièrement dans les fré- quences élevées, puissent présenter les sonorités agréables nécessaires i un instrument de musique. C' est- pourtant en partant du mee principe qu'on est arrivé à la présente invention. Le but de celle-ci est en effet de fournir un instrument de musique pourvu de tuyaux dans lesquels les ondes sonores se propagent avec une symétrie par rapport à l'axe sensiblement parfait, cet instrument de musique étant cependant d'une construction beaucoup plus simple et plus facile que ceux de type classique. La présente invention fournit un instrument de musique à vent, comprenant au moins un tube à section constante se terminant par une extrémité plane perpendiculaire à son axe, un ajutage coaxial au tube et comportant une fente en forme de cercle ou d'arc de cercle, disposée pour envoyer un jet d'air annulaire sur au moins une partie de l'extrémité du tube, et dans lequel ledit ajutage est constitué par un bloc constituant une partie de la paroi d'une boîte à vent dont le volume est calculé pour amortir les variations de pression de l'air d'alimentation. Selon une application particulièrement avantageuse de l'invention, l'instrument de musique est un orgue, c'est-à-dire qu'il comporte une pluralité de tubes disposés verticalement au-dessus d'Un ou plusieurs sommiers, comprenant des bottes à vent/présentent à leur partie supérieure des trous correspondant chacun à un tube et sont pour vat de soupapes de liaison à une source d'air~sous pression. Dans cet orgue,les trous des bottes à vent sont plus larges quele tite correspondant et sont obturés p2ebloc qui constitue l'ajutage Comme dans un orgue traditionnel, les tuyaux sont généralement circulaires et il en est alors de meme pour la fente annulaire, mais si l'on utilisait untuyau à section carrée, en bois par exemple, la fente aurait la même forme que celui-ci. Ainsi le pied est supprimé, et il en est de meme de la partie aplatie portant la bouche. De ce fait, le tube peut être constitué d'un simple tube, forme qu'il est facile d'obtenir avec une excellente précision par des moyens industriels modernes, à faible prix de revient. Une autre facilité provient du fait que, grâce à la forme annulaire de la bouche, l'amortissement interne du tuyau a beaucoup moins d'importance, et on peut etre beaucoup moins exigeant sur le choix de la matière utilisée. Une partie des difficultés est, il est vrai,reportée sur l'ouverture annulaire, qui est évidemment moins facile à réaliser qu'un trou à section circulaire.Toutefois, comme on le verra dans l'exemple, cette partie de l'instrument peut être réalisée en un bloc de faible hauteur et de section totale peu supérieure à celle du tuyau, qu'on place sur un trou delà paroi du sommier, trou qui n'obéit pas alors à des spécifications rigoureuses. Ce bloc exige un faible volume de matière, et est donc faci le à confectionner. Il peut même etre obtenu par moulage à des prix peu élevés, une fois amorti l'investissementini- tical des moules, ce qui facilite le remplacement éventuel. On va maintenant décrire à titre d'exemple non limitatif, une partie d'orgue, correspondant à un seul tubes en s'aidant de la figure jointe, qui est une vue en coupe parallèle à l'axe. On voit sur la figure un tube cylindrique 1 en métal, disposé verticalement et soutenu par un support 2 dans lequel il peut coulisser et etre immobilisé à une hauteur choisie grâce à un système de blocage symbolisé par une vis 3. On a représenté au sommet du tube 1 un bouchon 4. On sait que la présence ou l'absence d'un tel bouchon décale le son d'une octave. La partie inférieure de la figure montre le som- mier. Celui-ci comporte, de façon classique, un canal d'ame- née d'air sous pression, ou "laie" 5 qui amène l'air dans les boites pavent 6 relatives aux divers tubes par l'intermédiai- re d'une soupape 7 dont les moyens de commande n'ont pas été représentés La paroi supérieure de la botte Avent 6 présen- te un trou 8 coaxial au tube 1, et d'un diamètre nettement supérieur à celui du tube.Ce trou 8 est partiellement obturé par un bloc 9, en matière plastique moulée d'une seule pièces qui comporte un support annulaire 10, qui est fixé sur la paroi supérieure de la boite à vent par des vis (non représen- tées), et dont une partie tubulaire pénétre dans le trou 8. La paroi intérieure du support annulaire est, dans sa partie inférieure, conique et s'élargissant vers le bas, alors que sa partie supérieure est cylindrique avec un diamètre très lé- gèrement supérieur au diamètre extérieur du tube 1 Pour fi xer les idées, et à titre non limitatif, avec un tube de diamètre extérieur de 35 mm et de diamètre intérieur de 33 mm, le diamètre intérieur minimal du support annulaire est de 35,5 mm. La face supérieure du support annulaire est plane et horizontale. A l'intérieur du support annulaire, le bloc comporte une partie centrale 11, massive, coaxiale au support. Cette partie présente une face supérieure plane, située dans le plan de la face supérieure du support annulaire. Sa paroi latérale est, à sa partie inférieure, conique, son diamètre diminuant vers le bas, alors qu'elle est cylindrique à sa partie supérieure avec un diamètre tel qu'elle définit, avec le support, une fente annulaire de largeur sensiblement égale à l'épaisseur du tube. Dans l'exemple ci-dessus, le diamètre maximal de la partie centrale est donc de 33,5 mm.La partie centrale 11 est reliée au support annulaire 10 par des ponts 12.Ces ponts sont situés à la partie inférieure du bloc, c'est-à-dire dans une région où le passage de l'air est élargi du fait des conicités opposées du support annulaire et de la partie centrale, et à une distance de la face supérieure du bloc telle que l'effet perturbateur de ces ponts sur l'écoulement de l'air est négligeable. La forme et le nombre de ces ponts sont par ailleurs calculés pour réduire encore cet effet perturbateur, tout en assurant une fixation rigide de la partie centrale, empêchant en particulier que celle-ci puisse se mettre en vibration. La surface supérieure du support annulaire 10 et de la partie centrale 11 est généralement' plane, toutefois au voisinage de la fente annulaire elle se relève vers le haut et forme deux lèvres à bord aigu dirigé vers le haut. Ces lèvres 13,14 ont un flanc vertical cylindrique du côté qui forme la paroi de la fente annulaire et du côté opposé, un flanc concave qui vient se raccorder à la surface supérieure horizontale du support annulaire ou de la partie centrale. On obtient ainsi uneréduction notable des turbulences parasites au moment où le jet d'air sort de la fente annulaire, et une augmentation delta force de ce jet. Par ailleurs, un petit trou axial 15 fait communiquer la boite à ventavec la face supérieure de la partie centrale. I1 a pour effet d'égaliser les pressions entre l'intérieur et l'extérieur du jet d'air tubulaire. I1 a été observé expérimentalement une particularité intéressante du dispositif de l'invention, qui est la possibilité de régler l'intensité sonore. Si, dans l'ex- emple ci-dessus, on place le tube 1 de façon que son extrémité inférieure soit séparée de la face supérieure du bloc 9 par une hauteur H égale à 1 à 2 mm, on obtient un son pour des pressions d'air très faibles, comprises par exemple entre 1 et quelques centimètres d'eau, aucun son n'étant produit pour des pressions plus fortes ou plus faibles. Si on place le tube 1 à une hauteur H plus grande, par exemple 6 à 8 mm, la bande des pressions d'air efficaces pour produire un son est décalée vers le haut, par exemple un à quelques décimètres d'eau. On obtient alors la meme note sonore9 mais avec une intensité beaucoup plus grande. Pour des hauteurs H plus grandes ou plus petites que celles indiquXes,il est impossible d'obtenir un son2 quel- le que soit la pression. Cette particularité est mise à profit par un dispositif de réglage qui comprend,outre les moyens qui permettent de faire coulisser le tube 1 sur son support et de ltmmmobiliser par rapport à celui ci, tels que la vis 3, des moyens pour régler simultanément la pression d'air admise dans le tube, par exemple en agissant sur la course de la soupape 7. Cette particularité est d'une grande importance pratique, car elle permet d'obtenir à volonté par simple ré glage de hauteur et de pression et sans changer ni les tubes ni la structure d'ensemble, soit un organe "humble" utilisable dans un salon, soit un organe "puissant", capable de remplir les voûtes d'une église. Pour faciliter le maintien du bon alignement des axes du tube et de la fente annulaire lors d'un réglage de hauteur, il est prévu sur le bloc des cales 16 constituées par des lames verticales minces, qui portent par la partie centrale et qui pénètrent dans le tube 1 sans le toucher Les cales sont au nombre de 4 dans l'exemple décrit Dans ce qui précède, on a essentiellement fait allusion à un orgue. Il est cependant clair que l'invention n'est pas limitée à ce type d'instrument de musique, mais qu'elle est applicable à un grand nombre d'instruments à vent, par exemple à tous ceux dont la tube comporte des moyens tels que des trous judicieusement disposés pour faire varier le son émis. Le tube peut également avoir une forme non cylindrique, par exemple une forme curviligne, dès lors que le jet d'air annulaire vient en frapper une extrémité qui constitue une section droite. Dans l'exemple, on a décrit un ajutage disposé pour créer un jet d'air tubulaire fermé, et dans ce but, les ponts 12sont situés le plus loin possible en amont de la fente. moins Il est possible d'obtenir des résultats peut être/parfaits mais encore acceptables en constituant la fente de plusieurs secteurs annulaires non jointifs, les ponts étant alors à la partie supérieure du bloc. La fabrication est simplifiée, et il n'est pas nécessaire de prévoir de moyens particuliers pour égaliser les pressions entre. l'inté- rieur et l'extérieur du jet. REVENDICATIONS 1. Instrument de musique à vent, comprenant au moins un tube à section constante se terminant par une ex trémie plane perpendiculaire à son axe, un ajutage, coaxial au tube et comportant une fente enforme de cercle ou d'arc de cercle2 disposée pour envoyer un jet d'air annulaire sur au moins une partie de l'extrémité du tube, caractérisé en ce que ledit ajutage est constitué par un bloc constituant une partie de la paroi d'une boite à vent dont le volume est calculé pour amortir les variations de pression de l'air dia= limentation. 2. Instrument selon la revendication 1 et cons tituant un orgue, cet instrument comportant une pluralité de tubes disposés verticalement au dessus d'un ou plusieurs sommiers comprenant des bottes à vent qui présentent à leur partie supérieure des trous correspondant chacun à un tube et sont pourvues de soupapes de liaison à une source d'air sous pression, caractérisé en ce que lesdits trous des bottes à vent sont plus larges que le tube correspondant et sont obturés par le bloc qui constitue l'aJutage. 3. Instrument selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le bloc comporte un support annu- laire et une partie centrale2 délimitant entre eux la fente annulaire, et reliésrunà l'autre par des ponts situés à leur partie inférieure. 4. Instrument selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bloc est en matière plastique moulée d'une seule pièce. 5. Instrument selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la lèvre interne de la fente pré- sente,comme la lèvre externe2 un bord aigu dirigé vers le haut. 6. Instrument selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la fente annulaire a une largeur sensiblement égale à celle de la paroi du tube, et en ce que le diamètre moyen de cette fente est compris entre le diamètre moyen dudit tube et son diamètre extérieur. 7. Instrument selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour régler la hauteur du tube au dessus de la fente et des moyens pour régler la pression dans la boite à air. 8. Instrument selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bloc porte des guides pour le centrage du tube par rapport à l'ajutage.