Brevet FR2588408A1 — publié le 19870410

Dôme pour sonar L'invention concerne un dôme pour sonar, c'est-à-dire un dôme pour protéger les antennes d'un sonar de coque ou d'un sonar remorqué. Les antennes des systèmes sonar doivent être protégées mécani- quement contre les chocs, les bruits d'écoulement, la corrosion, etc... Cette protection est assurée par un dôme creux ou massif qui doit donc être constitué d'un matériau très résistant mécaniquement et transparent acoustiquement, au moins dans la bande des fréquences utilisées. Les matériaux transparents acoustiquement sont ceux dont la masse volumi- que est proche de celle de l'eau et o la vitesse de propagation des ondes sonores est sensiblement égale à celle dans l'eau. Le coefficient de transmission est alors proche de 1. Il est connu, notamment par la demande de brevet français n 2 069 875, déposée par la Demanderesse, de réaliser des dômes massifs en polyuréthane thermodurci. Ce matériau étant mou, il oblige à réaliser des dômes massifs qui conviennent mal lorsqu'il s'agit d'enrober des antennes de forme ellipsoîdale ou sphérique car alors ces antennes ne sont plus accessibles. De plus, au voisinage de 0 Celsius, le coefficient de transmission acoustique de ce matériau devient mauvais. Ce phénomène est gênant car il faut parfois plusieurs heures pour que la masse du matériau reprenne la température de l'eau. Pour la protection d'antennes dont les transducteurs sont disposés à la surface d'une coque de navire, il est connu de réaliser un dôme en forme de coque, en un matériau composite constitué de nappes tissées de fibres de verre, imprégnées par une résine polyester. Ce matériau a un module d'élasticité (défini par le rapport entre la contrainte appliquée et la déformation résultante) de valeur telle qu'il conduit à des épaisseurs de coque relativement grande, entraînant une mauvaise transmission. On connait par ailleurs un matériau composite constitué de fibres de carbone imprégnées d'une résine, dont le module d'élasticité est plus élevé, mais on ne réalise pas de dômes entièrement avec ce matériau parce qu'il est plus coûteux. Par contre, on réalise des dômes en fibres de verre et résine de polyester dans lesquels sont ménagées des fenêtres acoustiques en fibres de carbone pour améliorer la transmission. Ces fenêtres sont constituées de fibres de carbone imprégnées de résine polyester remplaçant une partie de l'épaisseur de la coque en fibres de verre et résine de polyester, du côté intérieur de la coque. Cependant cette structure garde l'inconvénient d'être lourde, et est délicate à construire. Le but de l'invention est de réaliser un dôme ayant un faible poids et une bonne transmission acoustique, tout en étant facile à construire. L'objet de l'invention est un dôme en matériau composite de type sandwich comportant une couche de fibres de verre et deux couches de fibres de carbone, imprégnées d'une résine, combinées de façon à éviter les inconvénients des dômes de types connus. Selon l'invention, un dôme pour sonar est caractérisé en ce qu'il comporte une paroi comportant une couche centrale formée de plusieurs nappes tissées en fibres de verre, imprégnées d'une résine, et de deux couches périphériques, situées de part et d'autre de la couche centrale, et formées de plusieurs nappes tissées en fibres de carbone, imprégnées Pd'une résine. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails apparaîtront à l'aide de la description ci-dessous et des figures s'y rapportant: - la figure 1 montre en coupe un exemple de dôme de sonar selon l'invention; - la figure 2 montre, en l'agrandissant, une coupe de la paroi de cet exemple de réalisation; - la figure 3 montre le tissage d'une des nappes de fibres de carbone que comporte cet exemple de réalisation. Sur la figure 1, le dôme a une forme de coque dont la paroi 3 est réalisée en une seule pièce, boulonnée sur son pourtour à la coque I d'un navire. Une antenne de sonar, 2, fixée à la coque I du navire, est située dans le creux du dôme et baigne dans de l'eau 4, retenue par le dôme. La figure 2 montre, en l'agrandissant, une coupe de la paroi 3. Elle est composée d'un sandwich formé de trois couches: - deux couches périphériques 6 et 8, constituées de trois nappes tissées, appelées "plis", formées de fibres de carbone; - une couche centrale 7 constituée de huit plis de fibres de verre. Les trois couches 6, 7, et 8 sont imprégnées d'une résine époxyde thermodurcissable. Pendant le durcissement de la résine, ces trois couches sont pressées fortement entre elles et polymérisées, dans une étuve, avec une élévation de température et de pression adaptées à la résine utilisée et dont le choix est à la portée de l'homme de l'art. La couche centrale a une épaisseur de 5 mm. Les deux couches périphériques ont une épaisseur identique: 1,5 mm, afin d'obtenir une stabilité du matériau d'un point de vue mécanique et thermique, c'est-à- dire éviter des déformations dues aux contraintes mécaniques ou ther- miques. Le dôme selon l'invention a une bonne transmission acoustique et une grande résistance à la flexion grâce aux fibres de carbone qui se trouvent éloignées de l'axe neutre. La figure 3 représente un exemple de tissage d'un des plis de fibres de carbone constituant les couches 6 et 8. Des mèches de fibres de carbone sont croisées avec un pas identique, par exemple 3, dans le sens transversal et un pas de 3 dans le sens longitudinal en raison de la raideur des fibres de carbone. Le tissage des plis de fibres de verre, qui n'est pas représenté, est réalisé avec un rapport de 1/1. La paroi ainsi réalisée a un module d'élasticité en traction de 28 Gigapascals avec un coefficient de transmission acoustique de 98%. Si le dôme avait été fabriqué entièrement en fibres de verre et en résine de polyester, l'épaisseur nécessaire pour obtenir la même résistance aurait été de 16 mm et aurait donné un coefficient de transmission voisin de 92%. De plus le gain en poids est dans un rapport 2. L'invention n'est pas limitée à cet exemple de réalisation. Il est à la portée de l'homme de l'art d'utiliser un type de résine autre que les résines époxydes, par exemple une résine thermoplastique. Il est possible aussi d'utiliser une résine différente dans chaque couche. Par exemple, une résine particulièrement appropriée pour les fibres de carbone peut être utilisée dans les deux couches périphériques et une autre résine, particulièrement appropriée pour les fibres de verre, peut être utilisée pour la couche centrale. Suivant une variante, la paroi du dôme selon l'invention peut comporter des couches supplémentaires de matériaux ayant une bonne transparence acoustique, par exemple une couche externe en fibres aramides imprégnées de résine époxyde, pour obtenir une résistance aux chocs particulièrement élevée. REVENDICATIONS 1. Dôme pour sonar caractérisé en ce qu'il comporte une paroi (3) comportant une couche centrale (7) formée de plusieurs nappes tissées en fibres de verre, imprégnées d'une résine, et de deux couches périphériques (6, 8), situées de part et d'autre de la couche centrale (7) , et formées de plusieurs nappes tissées en fibres de carbone, imprégnées d'une résine. 2. Dôme selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux couches périphériques (6 et 8) ont une épaisseur identique. 3. Dôme selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trois couches (6, 7, 8) sont imprégnées d'une même résine, de type époxyde. 4. Dôme selon la revendication 3, caractérisé en ce que les trois couches (6, 7, 8) sont soumises à une compression et à une élévation de température pendant le durcissement de la résine.