Brevet FR2730467A1 — publié le 19960814

La présente invention concerne le domaine technique des moyens mis en oeuvre pour assurer la discrétion, le masquage acoustique et la réduction interne des bruits et vibrations d'une structure immergée au sens général, telle que la coque d'un navire ou d'un bateau. Pour éviter qu'une structure immergée transmette des ondes acoustiques dans le fluide environnant, l'art antérieur a proposé principalement deux types de solutions selon les gammes de fréquences concernées. Le premier type de solution relève d'une approche mécanique visant à réduire les vibrations engendrées intrinsèquement par les divers appareils montés à l'intérieur de la structure, tels que par exemple des compresseurs d'air ou des machines tournantes. Les vibrations mécaniques résiduelles transmises à la structure par ces appareils peuvent être amorties par l'intermédiaire, notamment, de matériaux d'amortissement rapportés sur la paroi interne de la structure immergée. Un second type de solution se rapporte à des techniques acoustiques préconisant d'interposer, entre la structure et le fluide propagatif environnant, un écran de masquage destiné à constituer une zone de rupture d'impédance entre la structure et le milieu fluide. Un exemple type est un matériau plastique cellulaire dont les faibles densités et célérités permettent d'approcher au mieux le modèle physique idéal de la lame d'air ou du vide. 11 apparaît toutefois que les solutions techniques connues ne donnent pas pleinement satisfaction en pratique. Des résonances, décelées tardivement lors de l'implantation de divers équipements, ne peuvent pas être traitées par les deux types de solutions évoquées ci-dessus. En effet, de telles solutions techniques imposent leur intégration dès le début du processus de fabrication et d'armement du navire. n semble ainsi nécessaire de disposer de moyens d'amortissement des vibrations qui puissent être mis en oeuvre non nécessairement dès le début de la construction du navire. Par ailleurs, il doit être considéré que la coque d'un navire constitue une structure relativement complexe, ce qui augmente les difficultés pour assurer son masquage acoustique.Dans ces conditions, la Déposante a confirmé que les couples de la coque d'un navire pouvaient transmettre et amplifier des vibrations à une fréquence relativement basse. L'objet de l'invention vise donc à proposer un procédé permettant d'amortir les vibrations transmises par les couples d'un navire au sens général, un tel procédé présentant l'avantage de pouvoir être mis en oeuvre à tous les stades de fabrication du navire et, notamment, en fin du processus d'armement du navire. Conformément à l'invention, le procédé consiste - à effectuer, pour chacun des couples à amortir, une analyse vibratoire pour déterminer les pics de vibrations, - à définir, pour les pics de vibrations à traiter, les caractéristiques d'au moins une entretoise d'amortissement composée d'au moins deux armatures reliées entre elles par un matériau dissipant l'énergie vibratoire, l'entretoise présentant une raideur et un amortissement donnés pour assurer le déplacement en fréquence et la réduction de la surtension du pic préalablement détecté, - et à fixer les deux armatures de l'entretoise, respectivement sur l'aile du couple correspondant et sur un point rigide de la structure formée par les couples et la coque. Un autre objet de l'invention vise à proposer une entretoise d'amortissement pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, comportant: - une première et une deuxième armatures rigides aménagées chacune pour comporter des moyens de montage, - et au moins un matériau dissipatif de l'énergie, interposé entre les deux armatures rigides. Selon une réalisation particulièrement avantageuse de l'entretoise selon l'invention, chaque armature rigide présente une forme générale en U dont chaque partie terminale des branches d'une armature coopère avec une partie terminale des branches de l'autre armature par l'intermédiaire d'un matériau dissipatif de l'énergie. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue en élévation montrant un exemple de réalisation d'une entretoise d'amortissement conforme à l'invention. La fig. 2 est une vue en coupe prise sensiblement selon les lignes II-II de la fig. 1. La fig. 3 est un graphique de souplesse dynamique X/F en m/N en fonction de la fréquence f en Hertz, illustrant le procédé d'amortissement selon l'invention. La fig. 4 est une vue en élévation montrant un autre exemple de réalisation d'une entretoise conforme à l'invention. La fig. 5 est une vue de côté prise sensiblement selon les lignes V-V de la fig. 4. Tel que cela ressort des fig. 1 et 2, une entretoise 1 selon l'invention est conçue pour assurer l'atténuation des niveaux vibratoires correspondant à une résonance d'une structure. D'une manière avantageuse, une entretoise 1 est destinée à permettre l'amortissement des vibrations amplifiées par un couple 2 d'un navire dont la coque 3 a été représentée à titre schématique. Classiquement, chaque couple 2 comporte une âme 21 fixée à la coque 3 par les moyens appropriés et une aile de renfort 22. L'entretoise 1 est montée entre l'aile de renfort 22 et un point rigide de la structure ainsi consituée par les couples 2 et la coque 3. Par point rigide de fixation, il doit être compris un point proche de la liaison âme 21-coque 3 du couple considéré ou d'un couple voisin. Dans ce dernier cas, l'entretoise 1 se trouve adaptée entre l'aile 22 d'un couple et l'âme d'un couple voisin. Dans l'exemple de réalisation illustré aux fig. 1 et 2, l'entretoise 1 comporte une première et une deuxième armatures rigides 4 et 5 présentant chacune une forme générale en U ou en épingle. Chaque armature rigide 4, 5 comporte deux branches 41-42 et 5,-52, reliées entre-elles par une partie centrale de liaison 43, 53. Les armatures 4, 5 sont montées, en opposition, avec les branches imbriquées entreelles, de manière que chacune des branches d'une armature se trouve sur une partie de sa longueur en vis-à-vis de l'une des branches de l'autre armature. Ainsi, chaque partie terminale des branches 41, 42 de l'armature 4 se trouve en regard avec une partie terminale respectivement des branches 51, 52 de l'autre armature 5.Comme illustré sur les fig. 1 et 2, une couche d'un matériau 6 ayant une capacité à amortir les vibrations par dissipation d'énergie, à savoir par friction ou cisaillement, se trouve interposée entre les deux faces transversales en regard des branches 41, 51 et 42, 52. Chaque armature rigide est aménagée pour permettre sa fixation ou son montage sur la structure à traiter. Dans l'exemple illustré aux fig. 1 et 2, les armatures rigides 5, 4 sont fixées par les parties centrales 53, 43 des armatures, respectivement, par exemple, sur l'aile 22 et sur l'âme 21 d'un couple, en un point proche de la liaison âme 21-coque 3. La fixation de l'entretoise 1 sur les couples est réalisée par tous moyens appropriés, tels que par collage, vissage ou soudage. Avantageusement, les parties centrales de montage 43, 5, sont aménagées pour s'étendre sensiblement perpendiculairement entre-elles pour permettre le montage de l'entretoise sur deux surfaces normales l'une à l'autre, présentées par l'âme et l'aile des couples. Dans l'exemple illustré, chaque armature rigide 4, 5 est réalisée en un matériau composite permettant d'optimiser le compromis raideur/poids. Les armatures rigides 4, 5 présentent, par rapport au matériau de dissipation 6, un fort contraste de raideur dynamique garantissant l'efficacité de l'amortissement apporté par l'entretoise. Par exemple, un rapport 8 à 10, entre raideur des armatures et raideur du matériau dissipatif 6, apparaît comme un minimum. De préférence, le matériau de dissipation 6 est un matériau viscoélastique à fort amortissement intrinsèque dans le domaine de températures et de fréquences à traiter. L'entretoise 1 selon l'invention est utilisée pour assurer avantageusement l'amortissement des vibrations basses fréquences transmises et amplifiées par les couples 2 d'un navire. Pour atteindre un tel objectif, l'invention propose un procédé consistant à effectuer, pour chacun des couples 2 à amortir, une analyse vibratoire en vue de déterminer les pics de vibration ou les surtensions que présente la structure et les dimensions optimales à donner à l'entretoise en fonction des caractéristiques modales relevées (fréquence, masse apparente, raideur apparente, amortissement modal). Les caractéristiques du mode à traiter permettent d'assimiler la structure à un système à un degré de liberté (masse + ressort). A ce système est adjoint, en parallèle, une raideur dynamique complexe. L'efficacité recherchée pour le nouveau système, ainsi constitué, permet de déterminer, soit les dimensions à donner à l'entretoise, soit le nombre d'entretoises, de caractéristiques déterminées préalablement, à mettre en place. La fig. 3 illustre, à titre d'exemple, une courbe A représentative des vibrations d'un couple et présentant un pic de résonance Al. Afin d'atténuer un tel niveau vibratoire correspondant à une résonance, le procédé selon l'invention consiste à mettre en place, pour le pic à traiter, entre le point rigide de la structure et l'aile 22 du couple, au moins une entretoise 1, telle que définie ci-dessus. Chaque entretoise 1 est adaptée pour présenter une raideur et un amortissement donnés pour assurer le déplacement en fréquence et la réduction de la surtension du pic A1 préalablement détecté pour le couple 2 correspondant. Le couple 2 considéré, équipé d'une entretoise 1 conforme à l'invention, transmet des vibrations illustrées par la courbe B.L'analyse comparative des courbes A et B permet de constater un déplacement en fréquence du pic du fait de l'importante raideur globale de l'entretoise, ainsi qu'une réduction de l'amplitude du mode vibratoire en raison de la présence du matériau dissipatif d'énergie 6. La mise en oeuvre d'une entretoise 1 conforme à l'invention permet ainsi de constituer une structure raide, amortissante et légère, particulièrement bien adaptée pour amortir, sous un faible taux de déformation, les vibrations basses fréquences typiquement inférieures à 100 Hz, transmises par les couples d'un navire. Les fig. 4 et 5 illustrent une autre variante de réalisation de l'objet de l'invention dont la première armature 4 est composée de deux plaques 10 et 11 espacées l'une de l'autre et reliées à une semelle commune 12 de montage. L'armature rigide 5 comporte une aile 13 portée par un support 14 de montage. L'aile 13 est destinée à être insérée entre les deux plaques 10, 11 et à être assemblées à ces dernières par l'intermédiaire d'un matériau dissipatif 6. L'aile 13 comporte ainsi un matériau dissipatif 6 fixé de part et d'autre de ses faces principales et en regard des plaques 10, 11 de l'armature 4. Dans cette forme de réalisation, les armatures 4, 5 sont réalisées en métal, tandis que la semelle et le support de montage sont aménagés pour comporter, notamment, des trous de passage pour des éléments de fixation. De préférence, le support et la semelle de montage sont aménagés pour s'étendre dans des plans sensiblement perpendiculaires entre-eux. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 - Procédé d'amortissement des vibrations transmises et amplifiées par les couples (2) d'un navire, formés chacun par une aile (23 et une âme (21) fixée à la coque (3), caractérisé en ce qu'il consiste - à effectuer, pour chacun des couples à amortir, une analyse vibratoire pour déterminer les pics de vibration, - à définir, pour les pics de vibrations à traiter, les caractéristiques d'au moins une entretoise d'amortissement (1) composée d'au moins deux armatures (4, 5) reliées entre elles par un matériau dissipant l'énergie vibratoire, l'entretoise présentant une raideur et un amortissement donnés pour assurer le déplacement en fréquence et la réduction de la surtension du pic préalablement détecté, - et à fixer les deux armatures (4, 5) de l'entretoise, respectivement sur l'aile du couple correspondant et sur un point rigide de la structure formée par les couples et la coque. 2 - Entretoise d'amortissement pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte - une première et une deuxième armatures rigides (4, 5) aménagées chacune pour comporter des moyens de montage, - et au moins un matériau de dissipation de l'énergie vibratoire (6), interposé entre les deux armatures rigides. 3 - Entretoise selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque armature rigide (4, 5) présente une forme générale en U, dont chaque partie terminale des branches d'une armature rigide coopère avec une partie terminale des branches de l'autre armature par l'intermédiaire d'un matériau de dissipation de l'énergie vibratoire. 4 - Entretoise selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque armature rigide est réalisée en un matériau composite. 5 - Entretoise selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les armatures rigides (4, 5) comportent des parties centrales (43, 53) aménagées pour s'étendre sensiblement perpendiculairement entre-elles et pour permettre le montage des armatures. 6 - Entretoise selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'une des armatures rigides est composée de deux plaques (10, 11) espacées l'une de l'autre et reliées à une semelle de montage (12), tandis que l'autre armature rigide comporte une aile (13) portée par un support de montage (14) et montée entre les plaques en étant reliée à ces dernières par l'intermédiaire d'un matériau (6) de dissipation de l'énergie vibratoire. 7 - Entretoise selon la revendication 6, caractérisée en ce que la semelle de montage (12) et le support de montage (14) s'étendent selon des plans sensiblement perpendiculaires entre-eux. 8 - Entretoise selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que le matériau (6) de dissipation de l'énergie vibratoire est un matériau viscoélastique.