Brevet FR2664783A1 — publié le 19920117

i La présente invention concerne un détecteur de sonar du type connu sous le nom de "balise acoustique". Les figures l A et 1 B représentent un type connu de balise acoustique La balise acoustique comporte une lourde masse 2 d'inertie ayant des ailettes planes 4 dépassant de côtés opposés de la masse 2 Des bandes piézoélectriques 6 sont collées aux parties externes des ailettes 4. L'ensemble est enrobé dans une composition très souple de polyuréthanne 8 Lors de l'utilisation, en présence d'ondes de sonar provenant d'un objet placé sous l'eau, l'ensemble de la balise est soumise aux ondes de pression du sonar, et comme ces ondes sont de type longitudinal, un gradient de pression est créé sur la dimension de la balise Ainsi, la pression d'un premier côté de la balise est différente de la pression de l'autre côté de la balise, et il apparaît ainsi une force qui agit sur les ailettes 4 (l'amplitude de cette force dépend évidemment de la direction et de l'amplitude du gradient de pression) et provoque un dépla- cement ou une flexion des ailettes 4 par rapport à la masse d'inertie 2 Cette flexion est détectée par les bandes piézoélectriques 6 et le signal de sortie des bandes 6 est traité électriquement afin qu'un signal représentatif des ondes de pression de sonar parvenant sur la balise acous- tique soit dérivé La sensibilité de la balise acoustique aux ondes incidentes de sonar est déterminée par la dispo- sition des ailettes dans l'enrobage de caoutchouc mou 8. L'avantage d'un tel hydrophone est que sa réponse dipolaire peut être combinée à une réponse d'hydrophone à amplitude de pression omnidirectionnelle destinée à donner des diagrammes de faisceaux directionnels pour des ondes de sonar à très basse fréquence qui sont difficiles à obtenir par d'autres dispositifs dans un boîtier instrumental peu encombrant. L'invention qui a principalement pour objet la réduction du coût total des balises acoustiques, concerne une balise acoustique comprenant un dispositif à ailette couplé à un organe central, l'organe central ayant une masse d'inertie importante par rapport à celle du dispo- sitif à ailette et comprenant un enroulement qui comporte des spires d'une fibre optique, le dispositif à ailette étant couplé mécaniquement à l'enroulement de fibre optique si bien que des gradients de pression créés au niveau de la balise acoustique par des ondes de sonar provoquent une flexion du dispositif à ailette par rapport à l'organe central et créent ainsi une contrainte dans la fibre optique de l'enroulement avec modification de la distance du trajet optique dans l'enroulement de fibre. Ainsi, l'invention concerne un dispositif de mesure des ondes de sonar à l'aide d'une balise acoustique mettant en oeuvre le principe connu selon lequel une fibre optique exposée à une contrainte mécanique modifie la distance de son trajet optique Ce changement de la distance du trajet optique peut être mesuré de préférence par un ensemble interférométrique dans lequel par exemple des impulsions lumineuses sont transmises par l'enroulement à plusieurs spires et sont comparées en phase aux impulsions lumineuses qui ont été transmises dans une bobine de référence qui n'a pas été exposée à la contrainte mécanique Un procédé préféré de détection interférométrique est décrit dans le brevet britannique N O 2 126 820. Les avantages de l'utilisation de la technique mettant en oeuvrre une fibre optique sont la possibilité du multiplexage d'un certain nombre d'hydrophones d'une manière économique sur une seule fibre à distance du trai- tement électronique si bien qu'une réduction de coût est possible. On peut utiliser tout procédé commode de préférence pour la fixation du dispositif à ailette à l'enroulement de fibre, mais dans une disposition préférée, le dispositif à ailette comporte un organe sous forme d'une feuille plane de matière plastique armée, la feuille étant fixée à un matériau d'enrobage de l'enroulement à plusieurs spires La feuille de matière plastique est couplée au matériau d'enrobage par une liaison ferme de manière que les forces appliquées à la feuille soient transmises par les tiges métalliques au matériau d'enrobage et créent ainsi des déformations de l'enroulement à plusieurs spires à l'inté- rieur du matériau d'enrobage L'armature peut comprend par exemple des tiges métalliques rigides; dans une variante de procédé de fixation de la feuille à l'enroulement, les tiges métalliques peuvent dépasser dans le matériau d'enro- bage et peuvent le cas échéant être fixées à la fibre optique elle-même. Dans une autre disposition, la fibre optique de l'enroulement est utilisée afin qu'elle fasse partie des ailettes, c'est-à-dire qu'elle forme plusieurs boucles externes qui constituent un réseau à l'intérieur des ailettes. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, fait en référence aux dessins annexés sur lesquels: les figures l A et 1 B sont respectivement des vues schématiques en élévation frontale et en élévation latérale d'un type connu de balise acoustique; et les figures 2 A et 2 B sont respectivement des vues en élévation frontale et en élévation latérale d'une balise acoustique selon l'invention. On se réfère aux figures 2 A et 2 B qui représentent un balise acoustique selon l'invention, comportant un organe central rectangulaire 12 d'un matériau métallique relativement lourd, par exemple de laiton L'organe est creux et contient un enroulement 14 de fibre optique à plusieurs spires, enrobé dans une matière plastique conve- nable ou une résine époxyde et fermement fixé à l'organe 12 La longueur de l'enroulement de fibre est par exemple de 50 à 200 m Une fente 16 est formée sur les côtés de l'organe 12 afin qu'un dispositif à ailette 18 puisse être fermement fixé par un adhésif à l'enroulement 14 de fibre. Le dispositif 18 à ailette comporte une feuille rectangu- laire 20 dépassant de la masse d'inertie et dans laquelle sont enrobés des organes sous forme de tiges métalliques longitudinales qui sont indiquées en traits interrompus et repérées par la référence 24 (ou d'autres organes de ren- forcement) L'ensemble est enrobé dans un matériau consti- tué d'un caoutchouc très mou, portant la référence 26. Ainsi, lors du fonctionnement, lorsque la balise acoustique est placée sous l'eau et subit le rayonnement sonar incident, une pression différentielle est créée au niveau de la balise et provoque l'application de forces aux ailettes, si bien que les ailettes fléchissent par rapport à la masse d'inertie 12 Cette flexion est transmise à l'enroulement de fibre optique et la contrainte appliquée aux fibres optiques crée un changement de longueur de tra- jet optique Ce changement de longueur de trajet optique peut être détecté par un procédé interférométrique tel que décrit dans le brevet britannique N O 2 126 820 La mesure du déphasage dans une fibre optique peut être précise et peut descendre jusqu'à quelques microradians Il est ainsi possible d'obtenir une disposition suffisamment sensible pour que le rayonnement sonar parvenant sur la balise soit mesuré. Ainsi, comme représenté sur les figures 2 A et 2 B, les ailettes utilisées sont sous forme d'une feuille fixée à un enroulement de fibre optique et convenablement enro- bée Cet enroulement est aussi fixé à une masse d'inertie. Les gradients de pression au niveau des ailettes provoquent une flexion de la feuille, l'amplitude et la nature de cette flexion étant déterminées par la construction et le matériau de l'enroulement et par la nature de la connexion entre l'enroulement et la feuille Cette flexion de la feuille provoque une déformation de l'enroulement de fibre, dans une direction déterminée par la direction du gradient de pression Lorsque de la lumière cohérente est transmise par la fibre, la phase optique change et présente une rela- tion linéaire avec la déformation et elle représente donc une indication du gradient de pression Ce changement de phase peut être détecté par toute variante de dispositif bien connu. La nature essentielle du dispositif est la présence d'un capteur mécanique d'un gradient de pression (les ailettes) qui provoque une déformation de la fibre optique. Il faut noter que de nombreux modes de réalisation de dis-5 positifs entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Balise acoustique, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif à ailette ( 20) couplé à un organe central ( 18), cet organe central ayant une masse d'inertie notable par rapport au dispositif à ailette et comprenant un enroulement ( 14) comprenant plusieurs spires d'une fibre optique, le dispositif à ailette étant couplé mécaniquement à l'enroulement de fibre optique de manière que les gra- dients de pression créés au niveau de la balise acoustique par des ondes de sonar provoquent une flexion du dispositif à ailette par rapport à l'organe central et ils créent ainsi une contrainte dans la fibre optique de l'enroulement et modifient la distance du trajet optique formé dans l'en- roulement de fibre. 2 Balise acoustique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif à ailette ( 20) et l'organe central ( 18) sont enrobés dans une matière relati- vement molle d'enrobage ( 26). 3 Balise acoustique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif à ailette comporte une ou plusieurs feuilles ( 20). 4 Balise acoustique selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque feuille ( 20) est formée de matière plastique ayant une armature interne formée de verre ou de métal. Balise acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'organe central ( 18) est creux et contient l'enroulement ( 14) qui est fermement fixé à l'intérieur. 6 Balise acoustique selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'enroulement ( 14) est enrobé dans une matière plastique ( 26), et le dispositif à ailette lui est fermement fixé.