Brevet FR2498867A1 — publié le 19820730

Transducteur électroacoustique de puissance conçu pour les immersions à grande profondeur Un transducteur électroacoustique comporte généralement, dans un bottier une contremasse, un "moteur" constitué par un empilage de disques piézoélectriques, un pavillon et un axe de précontrainte. I1 est connu que les caractéristiques des disques piézoélectriques qui constituent le moteur du transducteur électroacoustique varient de manière importante dans le cas d'utilisation en immersion à grande profondeur. En effet les forces dues à la pression hydrostatique croissent linéairement avec la profondeur, et les disques piézoélectriques sont soumis à des forces non isotropes. D'autre part ces forces importantes ne permettent pas un découplage convenable du "moteur" par rapport au bottier du transducteur, de sorte qu'une partie importante de l'énergie délivrée par le transducteur est rayonnée dans des directions indésirables. Une solution connue pour remédier à ces inconvénients consiste à créer une équipression à l'aide d'un liquide non conducteur, généralement de l'huile, emprisonnée dans le bottier ; cette solution n'est cependant pas totalement satisfaisante car lthuile crée un couplage entre le bottier et le moteur, ce qui engendre des ondes stationnaires à l'intérieur du bottier qui modifient les caractéristiques électroacoustiques du transducteur. Une autre solution consiste à créer une mince couche de gaz, ou d'air au moins autour du moteur du transducteur, ledit moteur étant isolé du milieu ambiant par la couche de gaz et une enveloppe souple, faisant office de bottier. Une telle solution est décrite dans le brevet français nO 2 085 545 "Transducteur électroacoustique de grande puissance conçu pour les fortes pressions hydrostatiques". Dans ce brevet le transducteur est constitué de plusieurs pièces mécaniques qui en font un transducteur mécaniquement compliqué et d'un prix de revient élevé. De plus, pour ce type de matériel qui doit être très fiable, l'étanchéité pour le gaz enfermé dans le transducteur est réalisé par collage de pièces mécaniques l'accrochage au niveau du pavillon est compliqué et l'on est obligé de prévoir des pièces rapportées qui peuvent amener des perturbations dans la fonction de vibration du pavillon. Lorsque l'enveloppe est usée, l'interchangeabilité se fait très difficilement. Pour remédier à ces inconvénients, on utilise une enveloppe à deux parois ménageant entre elles une chambre à gaz munie d'un raccord de remplissage. De toute manière, que l'enveloppe ait une paroi simple ou une double paroi, il est nécessaire d'utiliser un carter autour du transducteur car l'enveloppe a simple paroi, ou la paroi externe de l'enveloppe à deux parois ne résiste pas d'elle même lorsque le gaz est enfermé sous une certaine pression initiale. Le carter limite donc la dilatation de l'enveloppe qui stappuie sur le carter. Lorsque le transducteur est immergé à grande profondeur l'eau pénétre entre le carter et l'enveloppe et entrain avec elle des corps étrangers (microorganismes, algues, poussières, sel marin, etc...) et ces corps ne sont pas tous expulsés lorsque le transducteur est remonté, de sorte que la présence de ces corps entre le carter et l'enveloppe entratne une usure prématurée de l'enveloppe. Le carter est d'autre part encombrant et relativement lourd. La présente invention a pour but de supprimer ces inconvénients. L'invention a pour objet un transducteur électroacoustique de puissance conçu pour les immersions à grande profondeur, comportant un pavillon, un moteur, une contremasse et un axe de précontrainte à l'intérieur d'une enveloppe souple traversée par l'axe de contrainte et raccordée du côté d'une face avant du pavillon à une membrane avant, le moteur au moins étant isolé du milieu ambiant par une couche de gaz et l'enveloppe, caractérisé par le fait que l'enveloppe comporte une paroi interne et une paroi externe délimitant entre elles une chambre à gaz, que la paroi externe est constituée par une couche intérieure en même matériau souple que la paroi interne et une couche extérieure, extensible, imperméable, armée de fils résistants non extensibles et non tendus, et que ladite enveloppe comporte un raccord de remplissage communiquant avec la chambre à gaz. L'invention va être décrite à l'aide d'un exemple de réalisation illustré par les figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente, en coupe partielle un transducteur de l'invention, - la figure 2 représente en coupe longitudinale partielle la couche extérieure de l'enveloppe du transducteur de la figure 1, - la figure 3 est une vue à grande échelle d'un détail III de la figure 1, - la figure 4 représente en coupe partielle le transducteur de la figure 1 prêt à l'immersion. Dans les figures 1, 2 et 3 qui représentent un transducteur de l'invention, 1 est une contremasse, 2 un empilage de disques piézoélectriques, 3 un pavillon , 4 un axe de précontrainte, 5 une enveloppe constituée par une paroi interne 6 et une paroi externe 7 elle même constituée par une couche intérieure 8 et une couche extérieure 9 armée de fibres synthétiques. La couche intérieure 8 est en même matériau souple, du caoutchouc vulcanisé par exemple, que la paroi interne 6. La paroi interne 6 et la couche intérieure 8 délimitent entre elles une chambre à gaz 10.La paroi interne 6 et la couche intérieure 8 sont réunies, d'une part au-delà d'une extrémité 11 de la chambre à gaz 10 située près de la face avant du pavillon 3, et d'autre part autour de l'axe de précontrainte 4, de manière à ne former qu'une paroi.Une membrane avant 12 située sur la face avant du pavillon 3 est raccordée à l'enveloppe 5 près de la face avant du pavillon, la paroi interne 6 et la couche intérieure 8 ne formant à cet endroit qu'une paroi, le raccordement 13 étant situé à la périphérie du pavillon. Un raccord de remplissage 14 solidaire de la paroi externe et plus particulièrement de la couche intérieure 8 permet le remplissage de la chambre à gaz sous une pression déterminée. La couche extérieure 9 est en caoutchouc vulcanisé ; elle est imperméable et extensible et comporte dans sa masse deux nappes 15 et 16, de fils en fibres synthétiques, ces nappes étant situées dans deux plans différents séparés par du caoutchouc. Chaque nappe est constituée de fils non tendus parallèles entre eux, les tilts des deux nappes étant disposés selon les directions non parallèles entre elles, ces directions étant de préférence perpendiculaires. Dans chaque nappe les fils sont de préférence disposés selon une sinusoïde, d'amplitude crête à crête "a" et de pas "d" ; l'amplitude et le pas des sinusoïdes peuvent bien entendu être différents d'une nappe à l'autre ; de même l'amplitude et le pas peuvent varier le long d'un fil ; enfin dans une nappe l'amplitude et le pas peuvent varier d'un fil à un autre, de même que l'on peut avoir même amplitude et meme pas pour une série de fils, l'amplitude et le pas étant différents d'une série de fils à une autre. La figure 4 représente le transducteur de la figure 1 prêt à être immergé, la chambre à gaz 10 étant remplie de gaz sous pression. La paroi externe 7, constituée de la couche intérieure 8 et de la couche extérieure 9, est dilatée par la pression ; la couche extérieure 9 se dilate jusqu'à ce que les fils des nappes soient tendus ; comme ces fils sont très résistants et ne sont pas extensibles, la dilatation est bloquée lorsque les fils sont tendus et la déformation maximale de la couche extérieure est alors obtenue. Pour des raisons pratiques, la dilatation du caoutchouc vulcanisé de la couche extérieure est limitée, le coefficient de dilatation maximal admissible étant au plus égal à 3 et de préférence inférieure à cette valeur.La dilatation maximale étant obtenue lorsque les fils des nappes sont tendus il en résulte que l'amplitude de la sinusoïde des fils au repos doit être telle que deux points du fils distants d'un pas d au repos, deviennent distants au maximum de kd, k étant le coefficient de dilatation choisi, inférieur à 3 ; autrement dit la longeur du fil entre deux points distants d'un pas est inférieure à trois fois ce pas. I1 a été indiqué que l'amplitude et le pas des fils pouvaient varier dans une nappe ou encore d'une nappe à l'autre ; ceci permet de donner à la couche extérieure toute forme souhaitée lorsqu'elle est dilatée, et d'avoir ou non une forme de révolution autour de l'axe du transducteur. Dans le transducteur de l'invention, l'enveloppe, qui résiste à la pression du gaz, permet donc la suppression du carter de maintien habituellement utilisé pour bloquer la dilatation de l'enveloppe, ce qui supprime toute usure prématurée de l'enveloppe par introduction de corps étrangers entre le carter et l'enveloppe. De plus la structure immergée, est plus légère et moins encombrante puisque le transducteur ne nécessite plus de carter de maintien. Autre avantage important, le couplage acoustique entre le transducteur et le carter de maintien est supprimé. REVENDICATIONS 1/ Transducteur électroacoustique de puissance conçu pour les immersions à grande profondeur ; comportant un pavillon, un moteur, une contremasse et un axe de précontrainte à l'intérieur d'une enveloppe souple traversée par l'axe de contrainte et raccordée du côté d'une face avant du pavillon à une membrane avant, le moteur au moins étant isolé du milieu ambiant par une couche de gaz et l'enveloppe, caractérisé par le fait que l'enveloppe (5) comporte une paroi interne (6) et une paroi externe (7) délimitant entre elles une chambre à gaz (10), que la paroi externe (7) est constituée par une couche intérieure (8) en même matériau souple que la paroi interne (6) et une couche extérieure (9) extensible, imperméable, armée de fils résistants non extensibles et non tendus, et que ladite enveloppe comporte un raccord de remplissage (14) communiquant avec la chambre à gaz. 2/ Transducteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les fils sont en fibres synthétiques. 3/ Transducteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche extérieure (9) comporte au moins deux nappes (15, 16) de fils, séparées entre elles et noyées dans la couche extérieure, que chaque nappe est constituée de fils parallèles disposés en sinusodes, et que les fils de deux nappes sont perpendiculaires. 4/ Transducteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche extérieure (9) est en caoutchouc vulcanisé. 5/ Transducteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que dans une nappe les sinusoïdes des fils ont une amplitude crête à crête (a) et un pas (d) qui varie d'un fil à l'autre. 6/ Transducteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que -les sinusoIdes des fils ont une amplitude crête à crête (a) et un pas (d) différent d'une nappe à l'autre. 7/ Transducteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'entre deux points d'un fil distants d'un pas (d) le fil a une longueur inférieure à trois fois le pas (d).