Brevet FR2544576A1 — publié le 19841019

Transducteur électro-acoustique du type "TONPILZ" soumis à des pressions hydrostatiques L'invention concerne les transducteurs électro-acoustiques du type "TONPILZ" sousmis à des pressions hydrostatiques. Un transducteur électro-acoustique comporte généralement une contre-masse, un moteur constitué par un empilage de disques piézoélectriques, un pavillon, et enfin, pour solidariser le tout et créer une précontrainte initiale de l'empilage, une tige centrale appelée tige de précontrainte. Lorsque l'on immerge un tel transducteur classique, on peut le mettre dans un carter étanche et résistant ; seule la face avant du pavillon entre un contact avec l'eau, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une peau de caoutchouc ou de résine polyuréthane, afin de transmettre les vibrations électo-acoustiques. Ceci est valable pour des immersions à faible profondeur, quelques dizaines de mètres, pour lesquelles la pression hydrostatique est faible. Pour des immersions à plus grande profondeur la pression hydrostatique croit ; cette pression extérieure est amplifiée par l'effet du pavillon et se caractérise par une contrainte de compression dans les disques égale à dans laquelle p est la pression hydrostatique, S est la surface du pavillon sur laquelle la pression p s'exerce, s est la surface de l'empilage de disques piézoélectriques en contact avec le pavillon. I1 est bien connu que les caractéristiques des disques piézoélectriques varient de manière importante dans le cas de contrainte importante, les disques pouvant même se dépolariser pour des contraintes supérieures à 500 da N/cm2 environ. D'autre part, les forces importantes mise en jeu, dues à la pression hydrostatique, créent un couplage avec le carter et une partie importante de l'énergie délivrée par le transducteur est rayonnée dans des directions erratiques. Afin de remédier à cet inconvénient des solutions ont été développées. Pour cela on peut créer une équipression dans le carter, par exemple en le remplissant d'un liquide non conducteur tel que de l'huile, ce qui permet de reculer un peu le problème. En effet la contrainte dans les disques piézoélectriques en fonction de la pression extérieure devient e= p.s. Cependant la présence de liquide crée un couplage entre le bottier et le moteur ce qui engendre des ondes stationnaires qui pertubent les caractéristiques électro-acoutiques du transducteur. Une autre solution décrite dans le brevet français 2 085 545 "Transducteur électro-acoustique de grande puissance connu pour de fortes pressions hydrostatiques", consiste à créer une mince couche de gaz autour du moteur du transducteur à l'aide d'une membrane souple qui fait office de bottier. Cette solution présente le même inconvénient que la solution indiquée précédemment à savoir que la contrainte e = p.s est proportionnelle à la pression. Cependant cette solution supprime les ondes stationnaires. Une autre solution consiste à interposer une rondelle élastique entre la contre-masse et l'écrou de la tige de précontrainte. Sous l'effet de la pression hydrostatique la contrainte dans les disques piézoélectriques n'est plus produite par la tige de précontrainte, mais par la rondelle élastique sur laquelle s'exerce la pression par l'intermédiaire du pavillon, de l'empilage de disques piézoélectriques et de la contre-masse. Cette solution a l'inconvénient de limiter la plage d'immersion possible. L'invention a pour but de palier les inconvénients des solutions connues et de rendre le transducteur insensible à la pression hydrostatique en supprimant l'effet de celle-ci sur les disques piézoélectriques. L'invention a pour objet un transducteur électro-acoustique du type "TONPILZ" soumis à des pressions hydrostatiques, comportant dans un carter, un pavillon, un moteur constitué par un empilage de disques piézoélectriques, et une contre-masse située à une extrémité de l'empi- lage opposée au pavillon, un canal central étant ménagé dans l'empilage de disques et la contre-masse, caractérisé par le fait qu'il comporte un tube de contrainte à l'intérieur du canal central, le tube de contrainte étant fixé au pavillon par une extrémité, un écrou de serrage qui se visse sur une autre extrémité du tube de contrainte et vient au contact de la contre-masse, la contrainte des disques étant obtenue par vissage de l'écrou de serrage, et, à l'intérieur du tube de contrainte, une tige d'appui solidaire d'une part avec le pavillon et d'autre part avec un fond du carter, ladite tige d'appui ayant une longueur supérieure à celle du tube de contrainte et supportant une force de compression due à la pression hydrostatique. L'invention va être décrite à l'aide d'un exemple non limitatif de réalisation, illustré par la figure annexée représentant un transducteur de l'invention. Dans cette figure le transducteur comporte un pavillon 1, un empilage de disques piézoélectriques 2, une contre-masse 3. Les disques piézoélectriques et la contre-masse présentant un canal central 8, comme cela est classique. A l'intérieur du canal central, un tube de contrainte'4 est fixé par une extrémité au pavillon 1 ; l'autre extrémité du tube de contrainte est filetée et reçoit un écrou de serrage 5. Lorsque l'on visse l'écrou de serrage celui vient presser la contre-masse, ce qui permet d'exercer une contrainte sur l'empilage de disques piézoélectriques. Dans l'exemple illustré, l'écrou de serrage est logé dans la contre masse 3, mais il peut bien entendu être extérieur à celle-ci et venir presser contre la face terminale de la contre-masse. A l'intérieur du tube de contrainte 4 est logé une tige d'appui 6 dont la longueur est plus grande que celle du tube de contrainte ; la tige d'appui est solidaire par une extrémité du pavillon 1 ; une autre extrémité de la tige d'appui est solidaire du fond 9 d'un carter 7. La tige d'appui comporte des anneaux de centrage 10 dont le diamètre est pratiquement égal au diamètre intérieur du tube de contrainte, ce qui permet un centrage de la tige d'appui et du tube de contrainte. La face avant du pavillon est revêtue d'une peau 11 en caoutchouc ou en résine polyuréthane par exemple, la peau étant fixée au carter 7 de manière à le rendre étanche. Lorsque le transducteur est immergé, la face avant du pavillon est soumise à la pression hydrostatique p, et la force p.S exercée sur le pavillon, S étant la surface du pavillon, est transmise par la tige d'appui 6 au fond 9 du carter 7. Le carter étant prévu pour résister à la pression hydrostatique, la tige d'appui 6 doit résister à la force de compression exercée sur elle ; à cet effet elle est réalisée en tout matériau ayant des caractéristiques mécaniques élevées. La contre-masse 3 n'ayant pas de contact avec le carter, l'empilage de disques piézoélectriques ne subit aucune contrainte supplémentaire lors de l'immersion puisque la contre-masse n'est pas au contact du carter et que tout l'effort est supporté par la tige d'appui 6. Les caractéristiques électro-acoustiques du transducteur ne sont donc pas affectées par l'immersion, le transducteur étant grâce à l'invention insensible à la pression. REVENDICATIONS 1/ Transducteur électro-acoustique du type "TONPILZ" soumis à des pression hydrostatiques, comportant, dans un carter (7), un pavillon (1), un moteur constitué par un empilage de disques piézoélectriques (2), et une contre-masse (3) située à une extrémité de l'empilage opposée au pavillon, un canal central (8) étant ménagé dans l'empilage de disques et la contre-masse, caractérisé par le fait qu'il comporte un tube de contrainte (4) à l'intérieur du canal central, le tube de contrainte étant fixé au pavillon par une extrémité, un écrou de serrage (5) qui se visse sur une autre extrémité du tube de contrainte et vient au contact de la contre-masse, la contrainte des disques étant obtenue par vissage de l'écrou de serrage, et, à l'intérieur du tube de contrainte (4), une tige d'appui (6) solidaire d'une part avec le pavillon et d'autre part avec un fond (9) du carter (7) ladite tige d'appui ayant une longueur supérieure à celle du tube de contrainte et supportant une force de compression due à la pression hydrostatique. 2/ Transducteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tige d'appui (6) est vissée dans le pavillon (1) et dans le fond (9)du carter (7). 3/ Transducteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tige d'appui comporte des anneaux de centrage (10) permettant de la centrer dans le tube de contrainte (4).