Brevet FR2633480A1 — publié le 19891229

La présente invention concerne les haut-parleurs, et plus particulièrement un haut-parleur immergé capable de restituer les sons musicaux sous l'eau. Dans certaines circonstances, il est nécessaire de restituer des sons sous l'eau de façon qu'un nageur en apnée puisse effectuer certaines opérations. insi en est-il lorsqu'il est nécessaire de transmettre des instructions a des plongeurs sous-marins. Ceci nécessite donc de disposer d'un haut-parleur capable de restituer sans trop de déformation les sons produits dans la bande de fréquence vocale. Mais le problème devient plus compliqué lorsqu'il s'agit de restituer sous l'eau, non pas seulement la bande de fréquence vocale, mais toute la bande de fréquence musicale (soit à peu prés de 0 à 20.000 hz). Ceci est le cas dans un sport qui fait de plus en plus d'adeptes depuis son introduction dans les compétitions admises aux jeux olympiques: la natation synchronisée. Dans la natation synchronisée, la nageuse effectue des mouvements dans l'eau en synchronisme avec un air musical qui est joue pendant le meme temps. Certains de ces mouvements s'effectuent a la surface de l'eau, alors que d'autres ont lieu en immersion. Pour assurer la continuité entre les mouvements de surface et ceux en immersion, il faut donc disposer simultanément d'un haut parleur normal situe audessus de l'eau, et d'un haut-parleur immergé. Un haut-parleur classique ne peut évidemment pas être utilise tel quel pour servir de haut-parleur immergé. Il comporte en effet une membrane en carton qui s'altérerait rapidement dans l'eau. Il est possible de recouvrir la surface de cette membrane d'un revêtement qui la rende imperméable. Mais en fait, la membrane d'un haut-parleur classique est très fine, souple, et liee au châssis du hautpar leur par une suspension très souple également. Ceci est logique puisque l'air est un fluide a faible densité et les vibrations peuvent y store communiquées par une membrane qui ne présente aucune rigidité, et d'autre part. la pression ambiante est la même de part et d'autre de la membrane, ce qui justifie sa suspension souple par rapport au châssis. Mais il est clair qu'une telle membrane ( rendue imperméable) serait trop souple pour communiquer les vibrations au milieu aqueux. Mais surtout le haut-parleur etant plongé dans l'eau à 1 ou 2 mètres de profondeur, une pression plus élevée que la pression atmosphérique ( 1/10 à 2/10 d'atmosphère en plus) s'exercerait sur la surface en contact avec l'eau, et la pression atmosphérique normale s'exercerait sur la surface en contact avec 1-air intérieur au haut-parleur, ce qui résulterait en une quasi-impossibilité de se déformer sous l'action des variations de champ magnétique de la bobine et entrainerait sans doute une déformation de la suspension souple de la membrane rendant le haut parleur inutilisable. Cependant, il a été proposé des haut-parleurs capables de fonctionner sous l'eau. Ainsi, le brevet français 82-04380 décrit un haut-parleur adaPte pour pouvoir fonctionner dans l'eau. Dans une de ses réalisations, ce brevet propose de placer le haut-parleur dans une enceinte étanche, avec la membrane vibrante ce forme plane en contact direct avec l'eau.Mais il est prévu que le côté interne de la membrane, c'est à dire l'intérieur du haut-parleur, s trouve en contact avec un produit neutre liquide en équilibre de pression avec l'eau, Un tel haut-parleur suppose donc que le haut-parleur doit contenir le liquide neutre et qu'un mécanisme doit permettre d'établir l'équilibre de pression avec le milieu aqueJ', e moins qu une certaine surpression soit maintenue a l'intérieur du haut-parleur, ce qui oblige a le placer à une profondeur déterminée. L'objet de la présente invention est donc un hautparleur cavable de transmettre les sons de la barde musicale dans le milieu aqueux, un tel haut-parleur comportant une membrane vibrante directement en contact, crté intérieur, avec l'air intérieur au haut-parleur et en contact cOte extérieur, avec le milieu aqueux. Le haut-parleur, objet de la présente invention comporte une bobine dont les extrémités sont connectées aux bornes d'entrées des signaux électriques devant store transformés en sons, et une plaque vibrante, solidaire de la bobine est formée d'un matériau délimité par une surface intérieure en contact avec l'air et fixée à la bobine, et une surface exterieure directement en contact avec le milieu aqueux ces ceux surfaces étant situées de part et d'autre d'un meme plan.Le bord extérieur de la plaque est fixé de faÇon étanche au chassis du haut-parleur, et l'épaisseur de la plaque est suffisante pour permettre aux déplacements de la plaque provoqués par les variations du champ magnétique de la bobine sous l'action des signaux électriques reçus, de 5E répercuter dans le milieu aqueux sous forme d'ondes de mSme fréquence que les signaux électriques reçus par la bobine. Une description détaillée de l'invention est donnée ciaprès, en référence aux figures suivantes: La figure 1 représente une vue en perspective du hautparleur immergé selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe du haut-parleur montrant en détail toutes ses caractéristiques La figure 3 est une vue en coupe montrant la liaison entre le noyau d'aimant, la bobine et la plaque du hautparleur. La figure 1 est une vue en perspective du haut-parleur immerge selon l'invention montrant la plaque vibrante 10 directement en contact avec l'eau, le chassies 12 auquel est fixée la plaque 10 de façon étanche , la courroie 14 de suspension permettant le transport du haut-parleur et son accrochage par exemple au bord immergé de la piscine,et le cordon 16 d'alimentation des signaux électriques. La figure 2 est une coupe du haut-parleu- montrant ses caractéristiques principales. La plaQue vibrante 10 peut-etre fixée sur le chassies 12 par un joint 20 en silicone ou tout autre moyen assurant une étanchéité parfaite et empêchant l'eau dans laquelle se trouve plongé le haut-parleur de pouvoir pénétrer à l'intérieur de ce dernier. Le châssis 12 est de préférence en résine moulée, par exemple en époxy, mais pourrait être en métal. La résine est préférable au metal du fait qu'elle n'est pas sujette à corrosion. La structure d'aimant permanent est constituée de l'aimant 22, du noyau central 24 et des plaques de champ 26. Nlors que l'aimant 22 est en ferrite, le noyau 24 et les plaques de champ 26 sont en acier. La bobine et son support sont seulement représentés de flacon schématique par les traits pleins 28 reliés e la plaque vibrante 1C, le détail en étant électriques de la bobine, pénètre dans le châssis 12 au moyen du manchon étanche 32. Comme il est montré sur la figure 3, la bobine 40 est montée sur un support 42 en aluminium ou autre étal dont le but est de dissiper la chaleur dégagée par l'effet joule dans la bobine. Le support 42, ainsi que la bobine 40 par l'intermédiaire de sa dernière spire 40-1, sont montés solidaires de la plaque 10 de faÇon e transmettre les déplacements provoqués à ladite bobine par les variations de champ induits par les signaux électriques. Ces signaux électriques sont fournis à ia bobine par les fils d'alimentation 44 en provenance de l'extérieur. Toujours en référence à la figure 3, le noyau central de l'aimant 2; se trouve placé a l'intérieur du support de bobine 42. et se trouve séparé ce celui-ci par un remplissage 46 en ferro-fluide qi est un fluide visqueux contenant des particules ferromagnétiques destiné a améliorer les qualités magnétiques de l'ensemble et permettre une meilleure évacuation de la chaleur. L'élément essentiel de l'invention est la plaque vibrante. Les demandeurs cnt découvert que l'utilisation d'une plaque de te semi-rigide transmettait parfaitement les vibrations provoquées par la bobine, sans qu'il soit besoin d'effectuer un écuilibrage de pression de part et d'autre de la pique. Une telle plaque est de façon générale en resine et ae preference en résine époxy comportant les caractéristiques mécaniques suivantes:: résistance G la flexion 350 N/mm2 résistance e la traction 220 N/mm2 résistance G la compréssion 200 N/mm2 cisaillage 3000 N module d'élasticité 18000 N/mm2 (N signifie Newtons ) Mais il est évident que la plaque peut-etre en toute autre résine ou matière G condition que ses caractéristiques mécaniques soient approximativement celles données ci-dessus. De façcn å pouvoir trarismettre correctement les vibrations dans l'eau malgré la différence de pressior de part et d'autre de la place. et malgré la densité de l'eau qui OppOse un effet d'inetie, la claque en plus des caractéristiques mécaniques ci-dessus, doit avoir une forme relativement plane et une épaisseur adéquate. Rinsi, bien que dans la réalisation préferée, la plaque est d'épaisseur constante et délimitée par deux plans, il est possible d'utiliser une plaque dont l'épaisseur varie, de telle sorte qu'elle soit délimitée par deux surfaces se trouvant de part et d'autre d'un plan.Ces surfaces peuvent évidemment être symétriques par rapport à un plan central. Dans la réalisation préférée de l'invention, l'épaisseur de la plaque a éte choisie à 0,Bmm. Cependant des résultats satisfaisants sont obtenus pour une épaisseur de plaque (constante ou non) comprise entre 0,4 mm et 2mm. La plaque doit tre fixée de faÇon rigide au chassis (par un joint de silicone ou de la colle > et non par une suspension comme dans un haut-parleur classique. Il va de soi également que la puissance électrique exigée est plus grande que pour un haut-parleur classique du fait que les vibrations se propagent dans l'eau et non dans l'air. Une puissance minimale de 10 w est nécessaire. mais la puissance peut atteindre 50 ou 60 w. Bien que la figure 1 montre un haut-parleur de forme circulaire, la plaque vibrante pourrait avoir toute autre forme, par exemple elliptique, rectangulaire ....Cependant, c'est la forme circulaire qui donne le plus de satisfaction. insi. un haut-parleur optimal tel que celui montré sur la figure 1, a une plaque vibrante circulaire de 1 mm d'épaisseur et de 25 cm de diamètre, une impédence de 8 ohms, une puissance admissible de 30 watts, et un poids de 2.9 kg. Mais des éssais éffectués avec une plaque vibrante circulaire de seulement 18 cm de diamètre ont abouti à des résultats tout autant satisfaisants. Bien que l'invention ait été décrite en référence à une réalisation particulière, il va de soi qu'elle n'est pas limitée a cette réalisation, et que l'homme de métier saura lui apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utile, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. EVENDICATIONS 1.- Haut-parleur destiné à transmettre les sons dans le milieu aqueux, dans la bande de fréquence musicale de 0 à 20000 hz, comprenant un châssis, un aimant constitué d'un noyau central et d'un entrefer, d'une bobine entourant le noyau central et dont les extrémités sont connectées aux bornes d'entrée des signaux électriques devant strie transformés en sons, et une plaque vibrante solidaire de ladite bobine; ledit haut-parleur étant caractérisé en ce que ladite plaque vibrante est formée d'un matériau délimité par une surface dite intérieure en contact avec l'air et fiée à ladite bobine, et une surface, dite extérieure, directement en contact avec le milieu aqueux les dites surfaces étant situées de part et d'autre d'un mme plan, le bord extérieur de ladite plaque étant fixé de façon étanche audit chassies et l'épaisseur de ladite plaque étant suffisante pour permettre aux déplacements de ladite plaque provoqués par les variations de champ magnétique de la bobine sous l'action des signaux électriques reçus, de se répercuter dans le milieu aqueux sous forme d'ondes de mUme fréquence que les signaux électriques reçus par la dite bobine 2.- Haut-parleur selon la revendication 1 dans lequel ladite plaque vibrante est faite d'un matériau semi-rigide ayant les caractéristiques mécaniques suivantes où N est en newtons:: résistance à la flexion 350 N/mm2 résistance à la traction 220 N/mm2 résistance å la compression 200 NSmm2 cisaillage 3000 N module d'élasticité 18000 N/mm2 3.- Haut-parleur selon la revendication 1 ou 2 dans lequel ladite plaque vibrante est plane et d'épaisseur constante. 4.- Haut-parleur selon la revendication 3 dans lequel ladite plaque vibrante a une épaisseur comprise entre 0,4 mm et 2 mm. 5.- Haut-parleur selon la revendication 2,3 ou 4 dans lequel ladite plaque vibrante est en résine moulée. 6.- Haut-parleur selon la revendication 5 dans lequel ladite plaque vibrante est en résine epoxy. 7.- Haut-parleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, ayant une puissance électrique comprise entre 10w et 60 w. 8.- Haut-parleur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel ladite plaque vibrante est de forme circulaire d'un diamètre d'environ 18 cm.