Brevet FR2662565A1 — publié le 19911129

BASE ACOUSTIQUE POUR SONAR UTILISANT L'EFFET DOPPLER L'invention se rapporte aux sonars Doppler et plus particulièrement à une base acoustique pour sonar utilisant l'effet Doppler. Ce type de sonar est généralement utilisé dans les navires militaires et marchands et est particulièrement utile pour les navires manoeuvrant à faible vitesse, par exemple lors d'un accostage, d'une chasse aux mines, d'un positionnement dynamique,..., ou dans des zones de navigation éloignées ou malsaines, telles que par exemple la navigation dans les glaces ou le dragage des ports. Les sonars Doppler sont des moyens de positionnement précis et totalement autonomes. Ils permettent de déterminer la vitesse de déplacement d'un navire par rapport à la surface du fond sous-marin en mesurant la "fréquence Doppler", c 'est-à-dire la différence f entre la fréquence à laquelle une onde acoustique est émise en direction de la surface du fond sous-marin, avec une inclinaison A par rapport à la verticale, et la fréquence à laquelle est reçue cette même onde acoustique rétrodiffusée par la surface du fond sous-marin suivant notamment le sens inverse de celui de l'onde incidente.La valeur de cette fréquence Doppler dépend de la fréquence fl d'émission, de la célérité c de l'onde acoustique dans le milieu de propagation, de l'inclinaison A du faisceau d'émission-réception et d'une composante V de la vitesse du navire, selon la relation (1). (i) f = fl x 4V x sm A c La distance parcourue par le navire est obtenue en intégrant les vitesses. Pour mesurer simultanément les deux composantes longitudinale et transversale de la vitesse du navire et réduire l'influence des mouvements de tangage et de roulis sur la précision de la mesure, il est connu d'utiliser une base acoustique comportant 4 transducteurs acoustiques émettant et recevant suivant 4 faisceaux d'émission - réception. Classiquement, les transducteurs de la base acoustique sont enfermés dans une enveloppe de caoutchouc néoprène contenant un fluide de compensation, par exemple de l'huile de ricin, ce qui permet à la fois de réaliser l'adaptation des transducteurs à l'eau de mer et de maintenir le rapport sin A/c constant pour s'affranchir des variations de la célérité du son dans l'eau. Cependant, ces transducteurs sont fragiles, l'enveloppe en caoutchouc est souvent crevée, et leur remplacement est une opération onéreuse. L'objet de l'invention est de réaliser une base acoustique robuste ayant des performances similaires à celles obtenues avec une base acoustique connue afin de pouvoir utiliser les sonars Doppler dans des conditions d'environnement difficiles et de permettre notamment leur intégration sur des navires brise-glace. Pour cela la base acoustique sous-marine pour sonar utilisant l'effet Doppler, selon l'invention, comportant au moins deux transducteurs électro-acoustiques d'émission et de réception couplés à des circuits électroniques les alimentant à l'émission et effectuant le traitement des ondes acoustiques rétrodiffusées par le fond sous-marin, les transducteurs étant enfermés dans une cuve étanche et ayant leurs axes de rayonnement respectifs orientés vers un dôme formant un couvercle de la cuve, est caractérisée en ce que le dôme est réalisé dans un matériau métallique d'épaisseur calculée pour que ce dôme soit transparent aux ondes acoustiques, et en ce que l'intérieur de la base acoustique, à l'amère et sur les côtés des transducteurs, est tapissé avec des petites billes adhérant entre elles et aux parois de la cuve par flocage. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard de la figure unique annexée qui représente une vue en coupe d'une base acoustique, selon l'invention. La base acoustique représentée sur la figure unique comporte deux transducteurs électro-acoustiques 1, bi-directionnels, inclinés d'un angle A par rapport à la verticale et enfermés dans une cuve, 2, remplie d'un fluide 3, choisi de façon à ce que la célérité des ondes acoustiques dans ce fluide soit voisine de celle de ces ondes dans l'eau de mer, tel que par exemple de l'huile de ricin. La cuve, 2, est étanche et est de révolution autour d'un axe vertical. Elle est fixée rigidement sous la coque d'un navire, non représenté. Les axes de rayonnement des transducteurs sont orientés vers un dôme 4, formant un couvercle de la cuve, ce dôme étant transparent aux ondes acoustiques.La base acoustique est couplée à des circuits électroniques, non représentés, alimentant les transducteurs, 1, à l'émission et effectuant le traitement électronique des ondes acoustiques rétrodiffusées par la surface du fond sous-marin. Un axe fileté, 5, permet de visser un câble de liaison pour raccorder la base acoustique aux circuits électroniques. Un circuit imprimé, 6, supporte des transformateurs, 7, d'accord permettant d'accorder l'impédance des transducteurs, 1. L'étanchéité entre la cuve, 2, et le dôme, 4, est réalisée par des joints toriques 9. Pour obtenir une base acoustique robuste, le dôme en caoutchouc des bases classiques est remplacé par un dôme, 4, métallique qui se présente sous la forme d'un couvercle de la cuve. Le matériau constituant ce dôme, 4, est avantageusement réalisé dans le même matériau que celui de la cuve. L'épaisseur du dôme est calculée de façon à ce qu'il soit transparent aux ondes acoustiques, c'est-à-dire tel que la distance parcourue par les ondes acoustiques à travers le dôme soit égale à un nombre entier de demi longueurs ondes, la longueur tonde x correspondant à la longueur d'onde des ondes acoustiques dans le dôme. De préférence la distance parcourue dans le dôme métallique est choisie égale à A /2, suivant la direction de traversée des ondes acoustiques. Si la direction d'émission des ondes acoustiques fait un angle A avec la normale au dôme métallique, l'épaisseur e du dôme métallique doit être égale à (2) e = 2 x cos A 2 Par exemple, pour un dôme métallique réalisé en cupro-aluminium de formule chimique (Cu Al Ni5 Fe4), l'épaisseur du dôme e est égale à 7,3 millimètres pour un angle A égal à 300 et une fréquence d'émission égale à 300 KHz. Cependant, le remplacement du dôme en caoutchouc par un dôme métallique sans autre précaution, provoque des rebondissements acoustiques après la fin de l'émission acoustique. Pour limiter ces rebondissements acoustiques, l'intérieur de la base acoustique à l'arrière et sur les côtés des transducteurs, est tapissé avec des billes, 8, telles que par exemple des grains de verre soufflé (marque EXPANVER). Ces petites billes adhèrent entre elles et aux parois de la cuve par flocage. REVENDICATIONS 1. Base acoustique sous-marine pour sonar utilisant l'effet Doppler comportant au moins deux transducteurs électro-acoustiques (1) d'émission et de réception couplés à des circuits électroniques les alimentant à l'émission et effectuant le traitement des ondes acoustiques rétrodiffusées par le fond sous-marin, les transducteurs (1) étant enfermés dans une cuve (2) étanche et ayant leurs axes de rayonnement respectifs orientés vers un dôme (4) formant couvercle de la cuve (2), caractérisée en ce que le dôme (4) est réaIisé dans un matériau métallique d'épaisseur calculée pour que ce dôme (4) soit transparent aux ondes acoustiques, et en ce que l'intérieur de la base acoustique, à l'arrière et sur les côtés des transducteurs, est tapissé avec des billes (8) adhérant entre elles et aux parois de la cuve par flocage. 2. Base acoustique sous-marine selon la revendication 1 caractérisée en ce que le matériau métallique constituant le dôme (4) est du cupro-ahlminium, et en ce que les billes (8) tapissant l'intérieur de la base acoustique sont des billes de verre soufflé. 3. Base acoustique sous-marine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'épaisseur du dôme (4) suivant la direction de traversée des ondes acollstiques de longueur d'onde A dans le dôme, est égale à une demi-longueur d'onde.