Brevet FR2625064A1 — publié le 19890623

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE ANTENNE ACOUSTIQUE, NOTAMMENT D'UNE ANTENNE ACOUSTIQUE LINEAIRE La présente Invention se rapporte aux procédés de fabrication des antennes acoustiques, notamment des antennes acoustiques linéaires remorquées par des bâtiments navals pour recevoir et/ou émettre des ondes acoustiques permettant de détecter des objets immergés. On utilise couramment des antennes acoustiques linéaires formées d'un chapelet de capteurs répartis sur une distance pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres. Ces antennes sont par exemple remorquées par un sous-marin pour détecter les navires en surface, ou par un bâtiment de surface pour faire de la prospection pétrolière. Afin de protéger les coapteurs, ceux-ci sont placés dans un tube cylindrique souple et l'antenne se présente ainsi sous la forme d'un tuyau fermé composé de plusieurs segments raccordés les uns aux autres pour obtenir la longueur nécessaire. Pour assurer la propagation des ondes acoustiques entre le milieu extérieur, dans lequel baigne l'antenne, et les capteurs, l'intérieur du tube cylindrique souple est rempli d'un liquide qui permet l'adaptation acoustique en présentant une faible absorption et dans lequel la vitesse du son est sensiblement égale å celle dans le milieu extérieur. Pour faciliter les problèmes d'isolement des capteurs et des circuits électriques auxquels ils sont reliés, ce liquide est électriquement isolant. Pour cela on utilise généralement une huile paraffinique dont la densité, inférieure å 1, est choisie pour permettre d'obtenir une flottabilité à peu près neutre de l'ensemble de l'antenne. Ce liquide est mis en légère pressurisation pour éviter les rentrées d'eau éventuelles. Dans le cas des antenne-s de sonar placées sous la coque d'un bateau et protégées au moyen d'un dôme étanche de forme hydrodynamique, l'étanchéité est réalisée au niveau de l'antenne et lton utilise simplement dans ce cas de 1 eau pour remplir le dôme et pour assurer l'adaptation acoustique. L'utilisation d'une huile fluide dans le cas des antennes linéaires entraîne au moins deux inconvénients - Tout d'abord en cas de fuite, en particulier aux raccords qui permettent de réunir les différents tronçons, huile remonte à la surface et permet de détecter le sous-marin. Dans le cas d'une fuite importante, on assiste à une rentrée de l'eau de mer dans le tube et à une mise hors service de l'antenne. - D'autre part le liquide se déplace dans le tuyau en fonction des déformations de celui-ci, avec en particulier création d'un effet de "carène fluide" sous l'influence des efforts de traction. Le liquide en mouvement vient alors frotter sur les capteurs en donnant naissance à des signaux indésirables qui peuvent masquer les signaux utiles. Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose de remplacer le liquide de remplissage par un gel, obtenu notamment à partir d'un mélange de copolymère à base de styrène, et d'huile paraffinique. Selon que la consistance du gel est faible ou forte, on peut directement remplir le tuyau ou extruder le gel sur le chapelet capteurs pour obtenir directement une antenne linéaire solide. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif. A température ambiante les gels ont l'apparence d'un produit visqueux non liquide et qui ne s'écoule pas. Leur consistance est très variable suivant la composition, ce qui permet d'obtenir une large gamme de matériaux. Pour les produits les moins consistants, la cohésion du gel est juste suffisante pour lui permettre de conserver une forme relativement constante quand il n'est pas soumis à une force extérieure. Un tel gel ne peut donc pas être utilisé pour former une structure, mais uniquement pour servir de masse de remplissage. Pour les produits les plus consistants, la cohésion du gel est suffisante pour que sa dureté soit comprise dans les premiers degrés de l'échelle de dureté Shore A des élastomères. Un tel gel peut servir de matériau de construction pour au moins participer à la résistance structurale de l'objet dans lequel il est moulé. Pour obtenir un gel, on mélange deux composants principaux - un copolymère (ou un mélange de copolymères) thermoplastique, séquencé, susceptible de subir une réticulation physique réversible, et capable de gonfler par absorption irréversible d'une quantité importante du deuxième composant principal - un liquide (ou un mélange de liquides) compatible avec ce copolymère et capable de faire gonfler une séquence du copolymère sans détruire l'autre séquence responsable de la réticulation physique reversible de celuf-ci, afin de garder le caractère thermoplastique du matériau. En ce qui concerne le premier composant principal, on utilise généralement un copolymère tri-séquencé élastomérique, comportant une chaîne moléculaire qui est typiquement constituée de deux segments rigides reliés entre eux par un segment médiant souple de nature élastomérique. Les segments rigides sont le plus souvent du polystyrène présentant une température de transition vitreuse d'environ 1000 C. Le segment souple est généralement un polydiène, par exemple du polybutadiène, du polylsoprène ou encore du polyéthylène-butylène, dont la température de transition vitreuse est inférieure d'environ 500 C à la température ambiante. En ce qui concerne le deuxième composant principal on utilise un certain nombre de produits auxquels sont très sensibles les élastomères de polydlène. Ces produits sont essentiellement les solvants organiques, les huiles de pétrole, et certains polymères liquides de nature chimique apparentés aux polydiènes, tels que les dérivés du butylène et de ses isomères. On exploite cette sensibilité élevée pour obtenir des produits particulièrement adaptés à la fabrication des antennes acoustiques sous-marines. Quand on dissout un polydiène isolé dans un de ses solvants, on obtient une dissolution dont la viscosité varie de façon continue en fonction de la teneur en polymère et en fonction de la température. Le produit obtenu est en pratique toujours un liquide plus ou moins visqueux. Par contre, lorsqu'on disssout un polydiène, non plus isolé comme précédemment, mais copolymérisé à du styrène, on obtient un produit qui coagule à une température située en-dessous de la température de transition vitreuse du polystyrène. Le produit obtenu à la suite de cette coagulation est un gel, et ce mécanisme se produit même lorsque la dilution du polymère dans son milieu solvant est très importante. Le gel ainsi formé contient trois phases - une phase continue polydiénique élastomérique - une phase liquide continue retenue dans le réseau moléculaire du polydiène ; et - une phase discontinue, à segments rigides thermoplastiques, liée chimiquement à la phase élastomérique et assurant la gélification de l'ensemble. Pour fabriquer un tel gel, on commence par mélanger dans les proportions prévues les deux composants principaux, en ajoutant éventuellement les composants secondaires utiles. On porte ensuite progressivement l'ensemble à une température supérieure à 1000 C, tout en brassant le mélange, pendant la durée nécessaire à la dissolution complète du premier composant dans le second. On procède ensuite à un débullage du produit obtenu, en le laissant reposer, soit à la pression ambiante, soit de préférence sous un vide primaire. Après refroidissement on obtient le gel thermoplastique désiré pour fabriquer des antennes acoustiques. Dans un premier mode de réalisation, on utilise ce gel pour remplacer purement et simplement le liquide de remplissage d'une antenne acoustique linéaire, en effectuant cette opération de remplissage de l'antenne assemblée soit par coulée, soit par un injection. Pour cela il faut que la consistance du gel soit relativement faible. Un gel de consistance adéquate correspond par exemple à la formulation suivante Composant nO 1- 1 part Copolymère styrène-isoprène-styrène avec 15% de teneur en styrène. Composant nO 2 - 10 parts Huile paraffinique-naphténique de viscosité à 200 C sensiblement égale à 250 cSt. Les caractéristiques du gel ainsi obtenu sont les suivantes - dureté Shore A : non mesurable - célérité acoustique 1520 m/s - absorption : 3 dB/cm à 3 MHz - densité : 0,9 - excellente adhérence sur tous les matériaux. Dans un deuxième mode de réalisation, on utilise un gel de consistance forte, permettant de supporter au moins une partie des efforts appliqués à l'antenne. Ceci ne permet pas de remplir le tuyau par coulage et on enrobe alors avec ce gel la chaîne formée par les capteurs, et éventuellement les circuits d'adaptation et d'amplification, reliés par les fils ' de connexion, en surmoulant le gel sur cette chaîne. Pour cela, on utilise une boudineuse à vis munie d'une filière en T dans laquelle la chaîne rentre d'un côté pour sortir de l'autre revêtue du gel. On pourrait, dans des cas très particuliers, songer à utiliser directement l'antenne ainsi obtenue, mais elle serait alors très fragile. Dans le cas général, on recouvre cette antenne d'une gaine protectrice jouant le rôle du tube décrit plus haut.Cette gaine protectrice est mise en place par exemple par boudinage sur le boudin de gel obtenu précédemment, dont la consistance est suffisamment forte pour pouvoir pénétrer dans la tête de la boudineuse. Un gel de consistance adéquate pour ce. deuxième mode - de réalisation correspond par exemple à la formulation suivante Composant nO 1 - 1 part Copolymère- styrène -éthylène - butylène - styrène avec 30% de teneur en styrène. Composant nO 2 - 2 parts Huile paraffinique-naphténique de viscosité à 200 C sensiblement égale à 100 cSt. Les caractéristiques du gel ainsi obtenu sont les suivantes - dureté Shore A : 16 - célérité acoustique : 1500 m/s - absorption : 3,3 dB/cm à 3 MHz - densité : : 0, 9 . L'invention s'étend également aux gels de consistances intermédiaires entre celle de ces deux exemples, qui peuvent être obtenus en jouant sur les proportions respectives des deux composants principaux. Ces gels peuvent être utilisés pour le remplissage des enveloppes protectrices de tous les types de sonars, en prenant celui dont la consistance s'adapte le mieux au remplissage de l'enveloppe. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication pour antenne acoustique, notamment pour antenne acoustique linéaire, dans lequel on utilise un matériau pour remplir l'espace compris entre une enveloppe de protection de cette antenne et les éléments actifs de celle-ci, caractérisé en ce que l'on remplace ce liquide par un gel comportant un premier composant formé d'un copolymère - styrène -polydiène et un deuxième composant principal formé d'un solvant de polydiène. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier composant est un copolymère-styrène isoprène-styrène ayant une teneur en styrène sensiblement égale à 15%, que le deuxième composant est une huile paraffinique-naphténique dont la viscosité à 20e C est d'environ 250 cSt, et que l'on mélange une part du premier composant avec dix parts du deuxième composant. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, l'antenne acoustique étant une antenne linéaire comportant une chaine de capteurs situés dans un tuyau souple, on injecte le gel à l'intérieur de ce tuyau. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier composant du gel est un copolymère styrène éthylène-butylène-styrène dont la teneur en styrène est sensiblement égale à 30%, que le deuxième composant principal est une huile paraffinique-naphténique dont la viscosité à 200 C est sensiblement égale à 100 cSt, et que l'on mélange une part du premier composant avec deux parts du deuxieme composant. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, l'antenne acoustique étant une antenne linéaire portant une chaîne allongée de capteurs reunis par des fils de connexion, on boudine le gel sur le chaîne de capteur pour obtenir un cylindre allongé de gel dans lequel est incluse la chaîne de capteurs.