Brevet FR2532141A1 — publié le 19840224

Transducteur électroacoustique immergé L'invention est relative à un transducteur électroacoustique pour immersion profonde, du type TONPILZ, comprenant un pavillon, un empilage de disques piézoélectriques, et une contre masse, l'ensemble entant solidarisé par un axe de précontrainte. L'ensemble est en outre entour d'une enveloppe souple ayant une paroi interne et une paroi externe de manière à définir une chambre remplie d'un gaz. Un carter, destiné à limiter l'amplitude de l'expansion de l'enveloppe, entoure le dispositif. Un tel transducteur a-ééé décrit dans la demande de brevet fran çais nO 81 01439, déposée le 27 janvier 1981 au nom de la Demanderesse. La figure 1 représente très schématiquement un transducteur du type précité. On distingue l'ensemble moteur 1 (comprenant disques piézoélec- triques, pavillon, contremasse et axe de solidarisation), entouré d'une enveloppe 2 ayant une paroi ou membrane interne 21 et une paroi ou membrane externe 2E. Un carter 3 complète le dispositif Dans la figure 1, l'intérieur de l'enveloppe est à la pression atmosphérique et l'espace el entre la paroi interne et la paroi externe est choisie la plus faible possible, par exemple 9 millimètre. Lorsqu'on gonfle l'enveloppe à une pression Po, (par exemple de l'ordre de 10 bars), la paroi externe se colle contre le carter (figure 2). Lorsqu'on immerge l'appareil, la pression extérieure (figurée par les flèches) qui s'exerce sur la paroi externe tend à donner à l'enveloppe une forme intermédiaire entre celles des figures 1 et 2, comme celle qui est représentée dans la figure 3. L'immersion maximale possible est celle pour laquelle l'enveloppe retrouve la forme de la figure 1, et cela, pour les raisons exposées ci-arpès. Si on désigne par PO la pression de remplissage de l'enveloppe à l'air libre et V le volume correspondant de l'enveloppe, par Vi le o i volume de l'enveloppe dans la configuration de la figure 1 et par PMAX la pression extérieure correspondant à l'immersion maximale, on a la relation Po Vo = PMAX Vi soit Pour obtenir la valeur la plus grande de PMAX, il faut augmenter p0, mais sa valeur est limitée par la tenue mécanique de l'enveloppe et du carter ; on peut aussi augmenter VO, mais sa valeur est limitée pour des raisons d'encombrement et de la proximité des autres transducteurs. On a donc intérêt à diminuer V. le plus possible. La paroi externe doit donc épouser au maximum la forme du transducteur. On a observé qu'en raison des formes du moteur et du carter, l'allongement demandé à l'en- veloppe est différent selon les diverses portions. La figure 4 montre la seule paroi externe 2E dans la position d'origine 2E1 et lorsque l'enve- loppe est gonflée à P , en 2E2. La ligne XX est l'axe de révolution du transducteur. Pour une pression donnée, dans la zone X1 X'1 la membrane est déjà plaquée sur le carter et aura un diamètre D1, alors que dans la section X2 X2, la membrane aura un diamètre compris entre D2 et D21. Le résultat est que l'on obtient des plis, tel que p aux endroits où l'on demande à la membrane de grands allongements. Un but de la présente invention est de définir une enveloppe qui ne présente pas cet inconvénient : les plis en effet ne peuvent être tolérées, car ils constituent des accumulations de contrainte qui entrainent un vieillissement prématuré de l'enveloppe. L'invention a pour objet un transducteur électroaeoustique de puissance pour immersion profonde, du type TONPILZ, comprenant un pavillon, un empilage de disques piézoélectrique et une contremasse, cet ensemble étant solidarisé au moyen d'un axe de précontrainte, ledit ensemble étant entouré d'une enveloppe comportant une paroi interne et une paroi externe élastique délimitant une chambre remplie de gaz, ledit transducteur étant en outre muni d'un carter destiné à limiter l'expan- sion de la paroi externe de l'enveloppe, caractérisé en ce que la paroi externe est rendue partiellement inélastique de telle manière que pour chaque tranche de cette paroi supposée découpée perpendiculairement audit axe de précontrainte, la somme des portions de périmètre de cette paroi restant élastiques soit proportionnelle à l'allongement maximal que subit cette tranche. En pratique on rend la membrane inélastique partiellement par incorporation de fibres inélastiques telles que des fibres textiles, en divers endroits de la section de membrane. La figure 5 représente une section de la membrane externe, d'un diamètre D à l'immersion maximale et de diamètre DMAX hors immersion avec gonflage. Si dx est la longueur unitaire d'un élément de membrane comptée le long du périmètre et N le nombre d'unités armées (-rendues inélastiques), la relation ci-après doit être vérifiée : # - N dx = k (# DMAX - #) (1) k est un facteur de proportionnalité. On pourra prendre pour la valeur Do de D correspondant à la partie centrale du transducteur (voir figure .4), un nombre N égal à zero, ce qui donnera pour cette zone # Do = k (# Do MAX - # # Do) d'où on tirera le coefficient de proportionnalité k. On observe, dans la figure 5, que les portions qui restent élas tique se dilatent de dy à dyMAX, les portions dx restant de longueur invariable. La relation (I)-, vérifiée dans toutes les sections de l'enveloppe, permettra d'obtenir le but recherché, En pratique, la formule ne sera qu'approximativement vérifie, car on prendra des tranches assez hautes, de manière à simplifier la construction. La figure 6 représente en section par un plan passant par l'axe du transducteur, une demi-enveloppe dans laquelle, selon ltinventions la paroi externe 2E est partiellement rendue inélastique Les tirets 7 représentent les zones armées. En variante, au lieu d'armer une membrane avec des fibres, on pourra incorporer à la membrane des éléments en une autre gomme, moins élastique ou, en variante, plus molle. REVENDICATIONS 1/ Transducteur électroacoustique de puissance pour immersion profonde, du type TONPILZ, comprenant un pavillon, un empilage de disques piézoélectrique et une contremasse, cet ensemble étant solidarisé au moyen d'un axe de précontrainte, ledit ensemble étant entouré d'une enveloppe (2) comportant une paroi interne (21) et une paroi externe élastique (2E) délimitant une chambre remplie de gaz, ledit transducteur étant en outre muni d'un carter (3) destiné à limiter l'expansion de la paroi externe de l'enveloppe, caractérisé en ce que la paroi externe (2E) est rendue-partiellement inélastique de telle manière que pour chaque tranche de cette paroi supposée découpée perpendiculairement audit axe de précontrainte, la somme des portions de périmètre de cette paroi restant élastiques soit proportionnelle à l'allongement maximal que subit cette tranche. 2/ Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tranches sont rendues partiellement inélastiques par incorporation au sein du matériau de l'enveloppe de fibres de textile (7). 3/ Transducteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les tranches sont rendues partiellement inélastiques par incorporation au sein du matériau de l'enveloppe d'éléments en gomme d'élasticité différente de celle du matériau de l'enveloppe.