Brevet FR2818081A1 — publié le 20020614

La présente invention se rapporte aux sonars actifs qui sont montés sur la coque d'un bâtiment naval, notamment sur celle d'un bateau de surface. Selon l'art antérieur, ce type de sonar est constitué, comme représenté sur la figure 1, d'une antenne cylindrique formée d'un support 10 sur lequel sont montées des colonnes de transducteurs 11. Généralement les transducteurs sont du type"Tonpilz"et assurent à la fois l'émission et la réception. L'antenne est fixée sur la coque par l'intermédiaire d'une pièce 12 dans laquelle ont été pratiqués des trous taraudés 120. Pour des fréquences émises supérieures à plusieurs KHz, typiquement 5 kHz, une telle antenne reste de dimensions et de poids raisonnables, Pour des fréquences plus basses, entre 1 et 2 KHz par exemple, l'antenne devient trop lourde. De plus le facteur de qualité Q des transducteurs limite alors la bande de fréquence. Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose un sonar de coque pour bâtiment naval comprenant une antenne d'émission basse fréquence directive en site formée d'un empilement d'anneaux piézoélectriques principalement caractérisé en ce qu'il comprend en outre une antenne de réception transparente et volumique formée d'au moins deux ensembles d'hydrophones omnidirectionnels répartis sur deux surfaces cylindriques concentriques et coaxiale à l'antenne d'émission. Selon une autre caractéristique, les hydrophones sont à large bande. Selon une autre caractéristique, il comprend un ensemble d'ensembles d'hydrophones sur un même nombre de surfaces cylindriques concentriques et coaxiales à l'antenne d'émission. Selon une autre caractéristique, la répartition des hydrophones sur les surfaces cylindriques est aléatoire. Selon une autre caractéristique, la répartition des hydrophones sur les surfaces cylindriques est lacunaire. Selon une autre caractéristique, l'antenne d'émission est suspendue de manière à rester verticale pour s'affranchir des mouvements de roulis et de tangage du bâtiment porteur. Selon une autre caractéristique, le lobe d'émission de l'antenne d'émission est stabilisé de manière électronique. Selon une autre caractéristique, les signaux de réception des hydrophones sont traités électroniquement de manière à former des voies en réception présentant les caractéristiques de directivité d'une antenne bafflée. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent : - la figure 1 ; une vue ou perspective cavalière d'un sonar connu ; - la figure 2 ; une vue en coupe d'un sonar selon l'invention ; et - la figure 3 ; un schéma de répartition des hydrophones, selon l'invention. Selon l'invention, on combine une antenne spécifique d'émission formée d'anneaux piézoélectriques précontraints et une antenne spécifique de réception formée d'hydrophones omnidirectionnels placés sur une structure légère. Ainsi, il est possible d'émettre des fréquences plus basses dans un volume et avec un poids moindre et de s'affranchir de l'influence du facteur qualité Q pour obtenir une large bande en réception. On a représenté sur la figure 2, une réalisation préférée d'une antenne sonar selon l'invention. L'antenne d'émission 20 est formée d'un empilement d'anneaux piézoélectriques 201 dont le diamètre est adapté à la fréquence émise. On trouvera la description d'une antenne d'émission fabriquée selon cette technique dans le brevet français déposé par la demanderesse le 10. 03.1998 sous le no 98 02912, publié le 17.09. 1999 sous le numéro 2 776 161, et délivré le 26. 05.2000. Chaque anneau est commandé séparément au moyen d'un amplificateur de puissance de manière à réaliser un lobe d'émission en site vers le bas. Pour cela les anneaux sont découplés acoustiquement, comme décrit par exemple dans le brevet français déposé par la demanderesse le 14.10. 1994 sous le no 94 12285, publié le 19. 04. 1996 sous le numéro 2 725 868, et délivré le 03.01. 1997. Dans un exemple de réalisation, la fréquence d'émission est égale à 2,5 kHz et on empile 10 anneaux de 250 mm de hauteur. La largeur du lobe en site est alors d'environ 15 degrés et de manière à assurer la verticalité de l'antenne malgré les mouvements du bateau, celle-ci est reliée au bateau au moyen d'un axe articulé 202. On obtient de la sorte un mouvement pendulaire de l'antenne suivant le tangage et le roulis. Suivant une variante de réalisation, le lobe d'émission est stabilisé électriquement de manière connue par variation des phases des signaux de commande des anneaux. L'antenne de réception 21 est placée de manière coaxiale à celle d'émission. Suivant une réalisation préférée, les hydrophones 210 sont fixés sur une structure 211 transparente aux ondes acoustiques dans la bande de fréquence utilisée. Cette structure est faite de 2 cylindres concentriques sur lesquels les hydrophones sont fixés en colonnes et en quinconces, comme représenté par exemple sur la figure 3 où les cercles noirs correspondent aux hydrophones du cylindre extérieur et les cercles blancs aux hydrophones du cylindre intérieur. Avantageusement, les hydrophones seront à large bande pour que le sonar aussi puisse fonctionner en passif (réception de sources extérieures) ou en multistatique (réception d'autres émetteurs). De manière connue, les signaux des hydrophones sont traités pour former des voies dont les caractéristiques de directivité sont celles d'une antenne bafflée. Notamment, en traitant des doublets d'hydrophones situés sur un même rayon, on forme des voies présentant une directivité cardioïde, comme décrit dans le brevet français déposé par la demanderesse le 26. 09. 86 sous le no 86 13485, publié le 01. 04. 1988 sous le numéro 2 604 530, et délivré le 28. 11. 1988. Selon une variante de réalisation, la disposition des hydrophones sur les 2 supports cylindriques peut être aléatoire et/ou lacunaire (distance de plusieurs X, à la fréquence d'émission, entre les hydrophones). Suivant une autre variante de réalisation, on peut utiliser plus de deux cylindres, pour former ainsi une antenne volumique. Enfin un traitement adaptatif des signaux d'hydrophones peut être mis en oeuvre de manière à rejeter le bruit du bateau. REVENDICATIONS 1-Sonar de coque pour bâtiment naval comprenant une antenne d'émission (20) basse fréquence directive en site formée d'un empilement d'anneaux piézoélectriques (201) carctérlsé en ce qu'il comprend en outre une antenne de réception transparente et volumique formée d'au moins deux ensembles d'hydrophones omnidirectionnels (210) répartis sur deux surfaces cylindriques concentriques et coaxiale à l'antenne d'émission. 2-Sonar selon la revendication 1, caractérisé en ce que les hydrophones (210) sont à large bande. 3-Sonar selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble d'ensembles d'hydrophones (210) sur un même nombre de surfaces cylindriques concentriques et coaxiales à l'antenne d'émission. 4-Sonar selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la répartition des hydrophones (210) sur les surfaces cylindriques est aléatoire. 5-Sonar selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la répartition des hydrophones (210) sur les surfaces cylindriques est lacunaire. 6-Sonar selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'antenne d'émission (202) est suspendue de manière à rester verticale pour s'affranchir des mouvements de roulis et de tangage du bâtiment porteur. 7-Sonar selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le lobe d'émission de l'antenne d'émission (202) est stabilisé de manière électronique. 8-Sonar selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les signaux de réception des hydrophones (202) sont traités électroniquement de manière à former des voies en réception présentant les caractéristiques de directivité d'une antenne bafflée.