Brevet FR2709909A1 — publié le 19950317

Antenne acoustique hydraulique à support sphérique La présente invention concerne l'acoustique sous-marine et plus particulièrement les antennes sphériques, c'est-à-dire des antennes acoustiques faites d'un support sphérique recouvert de plaques sur lesquelles sont disposés des hydrophones. Ces antennes sont, le plus souvent, placées sur la coque d'un navire et comportent une ouverture percée dans la sphère; cette ouverture, dont le bord est relié à la coque, constitue, bien entendu, une partie de la sphère dépourvue de plaques. De même deux calottes disposées autour des extrémités d'un diamètre de la sphère situé dans un plan sensiblement parallèle au plan de l'ouverture, ne sont généralement pas recouvertes de plaques; le diamètre en question est habitude le diamètre vertical. Lors de la réalisation d'une telle antenne il est souhaitable dune part de n'utiliser qu'un seul type de plaques et d'autre part que les interstices et les variations d'interstices entre les plaques soient minimaux sans, pour cela, qu'il soit permis d'avoir un recouvrement d'une plaque par une autre. Le polyèdre régulier c'est-à-dire le solide limité de toutes parts par des portions de plans identiques, qui circonscrit la sphère, peut être un tétatrède régulier, un cube, un octaèdre régulier, un icosaèdre régulier; icosaèdre régulier est le polyèdre régulier comportant le plus grand nombre de portions de plans identiques: vingt triangles équilatéraux dont les côtés valent environ 1,05 fois le diamètre de la sphère circonscrite. Avec des polyèdres réguliers il est possible de recouvrir sans interstices la sphère mais, d'une part, les polyèdres réguliers s'éloignent d'une manière non négligeable de la forme sphérique et, d'autre part, compte-tenu du fait que la sphère a souvent plus de deux mètres de diamètre, les plaques sont encombrantes et donc difficiles à manipuler; or pour des raisons liées à l'utilisation de Pantenne il est très souhaitable que cette antenne se rapproche fortement d'une sphère et, pour des raisons d'entretien du matériel, il est également souhaitable que les plaques soient amovibles et faciles à remplacer. I1 est connu de recouvrir une sphère avec beaucoup plus de vingt plaques en utilisant, par exemple, des triangles ou des carrés tous égaux entre eux. Malheureusement une sphère ainsi recouverte présente des interstices importants. La présente invention a pour but de proposer une solution à obtention d'interstices de faibles dimensions lorsqu'une sphère doit être recouverte de beaucoup plus de vingt plaques identiques. Pour cela il est proposé un certain type de plaque et une certaine façon de répartir les plaques sur la sphère. Selon l'invention, une antenne acoustique hydraulique comportant un support sphérique et des plaques recouvrant partiellement le Support, est caractérisée en ce que les plaques sont toutes identiques et ont la forme de trapèzes isocèles disposés selon n bandes jointives (n entier au moins égal à 4) de trapèzes successifs, en ce que les bandes ont leurs bords situés dans des plans parallèles à un même plan équatorial du support sphérique et sont sensiblement réparties de façon symétrique par rapport à ce plan équatorial et en ce que, quels que soient deux trapèzes successifs d'une même bande, leurs grandes bases sont disposées, pour les p (p entier supérieur à 0 et inférieur à n) bandes les plus proches du plan équatorial, respectivement sur l'un et l'autre côté de la bande et, pour les n-p autres bandes, d'un même côté de la bande. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à raide de la description ci-après et des deux figures s'y rapportant qui représentent des exemples de réalisation d'antennes selon l'invention. Sur les figures les éléments correspondants sont désignés par les mêmes repères. La figure 1 montre une antenne acoustique hydraulique, comportant un support sphérique creux, 1, recouvert partiellement de plaques telles que la plaque P. Cette antenne est prévue pour être reliée, par un dispositif de fixation 2, à la coque d'un navire; le dispositif de fixation constitue une sortie de virole, qui est solidaire du bord 12 d'une ouverture verticale, 10, percée dans le support sphérique et qui permet le passage de câbles électriques assurant des liaisons entre les plaques et des instruments de mesure situés à l'intérieur du navire; une ligne en traits interrompus, 11, indique le pourtour qu'aurait la sphère si elle ne comportait pas Pouverture 10. Les plaques, telles que P, sont des hydrophones qui ne se distinguent des hydrophones classiques utilisés dans les antennes acoustiques hydrauliques que par leur forme; en effet alors que, vus de dessus, les hydrophones classiques ont généralement la forme d'un cercle, d'un triangle équilatéral ou d'un carré, dans le cas de la réalisation selon la figure 1 ils ont la forme de trapèzes isocèles. Tous ces trapèzes isocèles sont identiques et sont disposés selon huit bandes jointives R1-R4, Rl'-R4', réparties de façon sensiblement symétrique par rapport au plan équatorial, horizontal, non représenté, de la sphère. Les bords de ces bandes sont délimités par les bases des trapèzes et sont situés dans des plans parallèles au plan équatorial horizontal. Afin de réduire au mieux les interstices entre les plaques, dans les quatre bandes, RI, R2, RI', R2', les plus proches du plan équatorial horizontal les plaques successives sont alternées c'est-à-dire que, quelles que soient deux plaques successives d'une de ces bandes, la grande base de rune est sur le même côté de la bande que la petite base de vautre toujours pour réduire les interstices, dans les quatre bandes R3, R4, R3', R4', les plus éloignées du plan équatorial horizontal, les trapèzes sont tous disposés de la même façon: avec leur grande base du côté de la bande le plus proche du plan équatorial. Les huit rangées de plaques laissent libres deux calottes polaires dont rune, C, apparaît sur la face visible de la sphère 1 et dont l'autre, située à l'oppose, n'est pas visible. Dans l'exemple selon la figure 1 la sphère creuse, 1, a un diamètre extérieur de 2,55 mètres et est réalisée en acier. L'ouverture 10 a un diamètre de 2 mètres. Quant aux plaques leurs faces, en forme de trapèzes isocèles, ont une hauteur X1 de 353 mm, une petite base X2 de 276 mm et une grande base de 420 mm. Les bandes R1 et R1' comportent 15 plaques, les bandes R2 et R2' 13 plaques, les bandes R3 et R3'11 plaques et les bandes R4 et R4' 10 plaques, ce qui fait un total de 98 plaques. Il est à noter que, dans l'exemple selon la figure 1 le coefficient de recouvrement c'est-à-dire le rapport de la surface couverte par les plaques telles que P, à la surface de la sphère 1 diminuée de la surface des deux calottes polaires telles que C et de la partie ceinturée par le dispositif de fixation 2, est de 90 > 4 c'est-à-dire que les interstices ont 100 une surface totale inférieure à dix pour cent de la surface à couvrir. En comparaison, dans les antennes classiques, la surface totale des interstices représente de l'ordre de 20 pour cent de la surface à couvrir. La figure 2 représente une deuxième antenne acoustique hydraulique selon l'invention. Cette antenne comporte une ouverture, 10, et un dispositif de fixation, 2, semblables à ceux de la figure 1, mais cette antenne diffère de l'antenne selon la figure 1, par sa taille et par le nombre de plaques recouvertes d'hydrophones. La sphère 1 qui constitue le support de cette antenne a un diamètre de 3,55 mètres et l'ouverture 10 a un diamètre de 3 mètres. Les plaques, toutes identiques, qui recouvrent la sphère ont la forme de trapèzes isocèles dont la hauteur X1 est de 254 mm, la petite base X2 de 233 mm et la grande base de 277 mm. Ces plaques sont réparties en 17 bandes RO-R8, R1'-R8', entre deux calottes polaires opposées dont l'une, C, apparaît sur la figure 2. La bande RO est la plus proche du plan équatorial horizontal, non représenté, en fait elle est même coupée en son milieu par ce plan; elle comporte 28 plaques alternées, c'est-à-dire placées de telle manière que quelles que soient deux plaques successives de la bande, la grande base de l'une et la petite base de l'autre sont sur un même côté de la bande. Les autres bandes, dont l'énumération ci-après commence des bandes Rl,Rl', qui entourent la bande RO, pour aller vers les calottes sphériques, comportent: pour les bandes RI,RI' 28 plaques alternées, pour les bandes R2,R2' 27 plaques alternées, pour les bandes R3,R3' 25 plaques alternées, pour les bandes R4,R4' 24 plaques non alternées, pour les bandes R5,R5' 22 plaques non alternées, pour les bandes R6,R6' 21 plaques non alternées, pour les bandes R7,R7' 18 plaques non alternées et pour les bandes R8,R8' 15 plaques non alternées. Au total la sphère selon la figure 2 est recouverte de 388 plaques et le coefficient de recouvrement est de 90,7. D'autres antennes selon l'invention ont été étudiées, le diamètre, D, de leur sphère-support, les dimensions X1, X2, X3 (voir figures 1 et 2), le nombre N de plaques, le nombre de plaques par bande et le coefficient de recouvrement, Q, sont donnés ci-après pour six de ces antennes numérotées de 1 à 6; dans le cas où le nombre de bandes est pair les deux premières bandes à partir du plan équatorial sont appelées R1 et R1', comme dans le cas de la figure 1, tandis que, lorsque le nombre de bandes est impair, la bande située au niveau du plan équatorial est appelée RO de plus, dans les exemples ci-après, pour simplifier récriture, il est simplement indiqué par exemple RO = 15 a pour une bande RO comportant 15 plaques alternées, ou R3 = R3' = 11 n.a pour des bandes R3 et R3' comportant chacune 11 plaques non alternées. Antenne n 1 : fi = 2,55 m, Xl = 313 mm, X2 = 281 mm, X3 = 412 mm, N = 111, RO = 15 a, RI = RI' = 14 a, R2 = R2' = 13 a, R3 = R3' = 11 n.a, R4 = R4' = 10 n.a, Q = 90,4. Antenne n 2 : fi = 2,55 m, X1 = 280 mm, X2 = 236 mm, X3 = 335 mm, N = 150, R1 = R1' = 18 a, R2 = R2' = 17 a, R3 = R3' = 15 a, R4 = R4' = 13 n.a, R5 = R5' = 12 n.a, Q= 90. Antenne n 3 : fi = 2,55 m, X1 = 254 mm, X2 = 240 mm, X3 = 331 mm, N = 166, RO = 18 a, R1 = R1' = 18 a, R2 = R2' = 16 a, R3 = R3' = 15 a, R4 = R4' = 13 n.a, R5 = R5' = 12 n.a, Q = 90.4. Antenne n 4 : fi = 3,55 m, X1 = 270 mm, X2 = 223 mm, X3 = 285 mm, N = 364, R1 = R1' = 28 a, R2 = R2' = 27 a, R3 = R3' = 26 a, R4 = R4' = 24 a, R5 = R5' = 22 n.a, R6 = R6' = 20 n.a, R7 = R7' = 19 n.a, R8 = R8' = 16 n.a, Q = 90,1. Antenne n 5 : fi = 3,55 m, X1 = 270 mm, X2 = 204 mm, X3 = 292 mm N = 376, R1 = R1' = 29 a, R2 = R2' = 28 a, R3 = R3' = 27 a, R4 = R4' = 25 a, R5 = R5' = 23 a, R6 = R6' = 20 n.a, R7 = R7' = 18 n.a, R8 = R8' = 18 n.a, Q = 90,9. Antenne n 6 : fi = 3,55 m, X1 = 254 mm, X2 = 204 mm, X3 = 286 mm, N = 404, RO = 30 a, R1 = R1' = 29 a, R2 = R2' = 28a, R3 = R3' = 27 a, R4 = R4' = 25 a, R5 = R5' = 22 a, R6 = R6' = 20 n.a, R7 = R7' = 18 n.a, R8 = R8' = 18 n.a, Q = 90,8. La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits ou mentionnés. En particulier, tout en gardant le même nombre et la même disposition de plaques que dans ces exemples, il est possible de déterminer rapidement des antennes dont les dimensions des divers éléments seraient k fois plus grandes (k: nombre réel supérieur à zéro). I1 est également possible de réaliser des antennes dont le nombre de plaques et/ou le nombre de bandes seraient différents de ceux des antennes dont il a été question. Par ailleurs, dans l'utilisation de ces antennes, il n'est pas obligatoire que le plan équatorial, qui sert à définir la position des différentes bandes de plaques, soit horizontal comme dans le cas des figures 1 et 2 ; il peut être, par exemple, vertical et il faut alors, dans le cas des figures 1 et 2, faire pivoter le dessin de Pantenne de 900 pour avoir une vue de l'antenne en position de travail. D'une façon générale l'invention s'applique à la réalisation de toute antenne acoustique hydraulique sur laquelle il est désiré d'avoir un nombre de plaques, toutes identiques, supérieur à une vingtaine car dans ce dernier cas une réalisation du type icosaèdre régulier conviendrait parfaitement comme il a été vu au début de ce texte; l'invention s'applique donc à la réalisation d'antennes nécessitant un nombre de bandes au moins égal à 4. REVENDICATION 1. Antenne acoustique hydraulique comportant un support sphérique (1) et des plaques (P) recouvrant partiellement le support, caractérisée en ce que les plaques (P) sont toutes identiques et ont la forme de trapèzes isocèles disposés selon n bandes jointives (n entier au moins égal à 4) (R1-R4, R1'-R4') de trapèzes successifs, en ce que les bandes ont leurs bords situés dans des plans parallèles à un même plan équatorial du support sphérique et sont sensiblement réparties de façon symétrique par rapport à ce plan équatorial et en ce que, quels que soient deux trapèzes successifs d'une même bande, leurs grandes bases (X3) sont disposées, pour les p (p entier supérieur à 0 et inférieur à n) bandes les plus proches du plan équatorial (R1, R2, R1', R2'), respectivement sur Pun et l'autre côté de la bande et, pour les n-p autres bandes (R3, R4, R3', R4'), d'un même côté de la bande.