Brevet FR2874150A1 — publié le 20060210

TRANSDUCTEUR ACOUSTIQUE ET SON APPLICATION A LA REALISATION D'ANTENNES ACOUSTIQUES La présente invention se rapporte aux transducteurs acoustiques pour immersion profonde fonctionnant à des fréquences de quelques KHz. Elle concerne notamment des transducteurs d'émission devant fonctionner en milieu marin à des profondeurs importantes. Actuellement il est connu de réaliser des transducteurs acoustiques fonctionnant en immersion profonde, au moyen de techniques variées. Notamment, il existe des transducteurs de type "Tonpilz" par exemple décrit dans le brevet français n 74 37073 au nom de la demanderesse, qui peuvent fonctionner à des pressions hydrostatiques élevées. Ils sont enfermés dans une enveloppe formant filtre mécanique permettant d'obtenir un découplage de la face parlante vis-à-vis de l'ensemble du transducteur. Cependant, avec l'augmentation des puissances électriques appliquées au transducteur, la répétition des immersions et l'abaissement de la fréquence d'emploi, ce type de transducteur "filtre" se trouve en limite de fonctionnement, par le fait d'une élasticité insuffisante, d'une fiabilité déficiente et d'une sensibilité aux paramètres extérieurs tels que la pression, la température, l'humidité. Par ailleurs, l'utilisation de matériaux différents pour les différents éléments constituant le transducteur rend difficile la réalisation des jointures. L'invention a pour objet un transducteur acoustique, particulièrement adapté aux profondeurs importantes et aux fréquences basses qui remédie aux inconvénients des transducteurs de même type connus. Le transducteur acoustique, selon l'invention, pour 30 immersion profonde, comprenant une masse avant munie d'une 2874150 2 face parlante ou pavillon, une contre masse arrière, une partie active formée d'un empilement de pastilles piézoélectriques disposées entre ces masses avant et arrière, une enveloppe, ou carter, entourant la partie active et laissant libre le pavillon quasiment en dehors de l'enceinte ainsi obtenue, est caractérisé en ce que le pavillon, est découplé de la partie arrière du transducteur par au moins un compensateur métallique placé entre le pavillon et le carter. L'invention a également pour objet l'application à la réalisation d'antennes comportant de tels transducteurs. D'autres particularités et avantages de l'invention appraîtront clairement dans la description suivante faite en regard des figures annexées qui représentent: - la figure 1: une vue en coupe d'un transducteur, selon l'art antérieur; - la figure 2: une vue en coupe d'un transducteur comportant un compensateur métallique, selon l'invention; - la figure 3: une vue en coupe d'un transducteur comportant deux compensateurs métalliques, selon l'invention. La figure 1 représente un transducteur acoustique de forme cylindrique pour immersion profonde, selon l'art antérieur, comportant une masse avant munie d'une face parlante ou pavillon, 1, et comportant au centre de la face opposée, une tige d'assemblage 2 sur laquelle sont empilées des céramiques piézoélectriques 3 constituant la partie active. L'extrémité opposée de cette tige traverse une contre masse arrière 4 en son centre puis est serrée par un écrou 5 qui assure la précontrainte des céramiques 3. Ce transducteur acoustique est enfermé dans une enveloppe cylindrique ou carter 6 formant filtre mécanique de découplage de la face parlante vis-à-vis de l'ensemble du transducteur. Cette enveloppe laisse libre la face parlante qui est quasiment hors enceinte. Le centrage de la masse arrière dans le carter est obtenu par au moins une pièce élastique, le plus souvent en caoutchouc, de forme torique 9. L'enveloppe est constituée d'un bobinage de fibres à haute 2874150 3 résistance mécanique, comme le verre filé ou des fibres aramides ou des fibres de carbone, ce qui permet d'avoir une élasticité en compression axiale et une résistance radiale à la rupture très grande. Ce type de transducteur peut ainsi fonctionner à des pressions hydrostatiques élevées. Cependant, comme indiqué ci-dessus, avec l'augmentation des puissances électriques appliquées au transducteur, la répétition des immersions et l'abaissement de la fréquence d'emploi, ce type de transducteur "filtre" se trouve en limite de fonctionnement. L'élasticité du transducteur est limitée à la raideur du matériau d'enrobage des fibres qui est, en général, de la résine époxy. De plus, cette résine est sensible aux paramètres extérieurs tels que la pression, la température et l'humidité. La fiabilité est moins grande à cause du vieillissement du composite fibres-résine. Par ailleurs, les transducteurs devenant plus gros, le bobinage devient moins reproductible et les inconvénients précités augmentent. Enfin, l'utilisation de matériaux différents, métal pour le pavillon et la tige de précontrainte et composite pour le carter, rend difficile la réalisation des jointures. L'invention consiste à remplacer le filtre en matériau composite bobiné 6 présent dans les tranducteurs de l'art antérieur, par au moins un compensateur métallique 7 placé entre le pavillon 1 et le carter 10 comme indiqué sur la figure 2 où les mêmes éléments que sur la figure 1 ont été désignés par les mêmes repères. Ce compensateur métallique 7 est en matériau inoxydable, par exemple l'acier inoxydable, et se présente comme un tube de forme ondulée. Il peut être à simple paroi ou à double paroi. Deux couronnes de maintien métalliques 8 sont soudées sur le compensateur 7. Le métal qui les constitue est choisi avantageusement identique à celui du compensateur. Ces couronnes de maintien 8 sont fixées rigidement par vis au niveau du pavillon 1 et au niveau du carter 10. Le centrage de la masse arrière dans le carter est obtenu par au moins une pièce élastique de forme torique 9. Le compensateur métallique est 2874150 4 plus court que le filtre en matériau composite; un transducteur acoustique à compensateur métallique a donc un carter plus long qu'un transducteur acoustique à filtre mécanique ayant un pavillon de même dimension. Par ce fait, il est possible de réduire le diamètre d'un tel transducteur comme le montre la comparaison entre les figures 1 et 2. L'application d'un tel transducteur à la réalisation d'antennes acoustiques comportant un ensemble de plusieurs transducteurs montés têtebêche sur un bâti commun permet de monter les transducteurs plus imbriqués. Suivant une variante représentée sur le figure 3, où les éléments semblables à ceux des figures précédentes ont été désignés par les mêmes repères, un deuxième compensateur métallique 11 est placé entre la paroi interne du carter 10 et la base de la masse arrière 4. La raideur axiale du premier compensateur est alors réduite par rapport à la réalisation précédente comportant un seul compensateur, et le transducteur se trouve entièrement suspendu dans son carter. REVENDICATIONS 1. Transducteur acoustique pour immersion profonde comprenant un transducteur comportant une masse avant munie d'une face parlante ou pavillon (1), une contre-masse arrière (4), une partie active formée d'un empilement de pastilles piézo-électriques (3) disposé entre ces masses avant et arrière, une enveloppe ou carter (10) entourant la partie active et laissant libre le pavillon (1) quasiment hors enceinte ainsi obtenue, caractérisé en ce que le pavillon (1) est découplé de la partie arrière du transducteur par au moins un compensateur métallique (7) placé entre le pavillon (1) et le carter (10). 2. Transducteur acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compensateur métallique (7) est un tube de forme ondulée. 3. Transducteur acoustique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tube de forme ondulée est à simple paroi ou à double paroi. 4. Transducteur acoustique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le compensateur (7) est en matériau inoxydable. 5. Transducteur acoustique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le compensateur (7) est maintenu en place par deux couronnes métalliques (8) soudées sur ce compensateur (7). 6. Transducteur acoustique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les couronnes métalliques (8) sont constituées du même métal que celui du compensateur (7). 7. Transducteur acoustique selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les couronnes métalliques (8) sont fixées rigidement au niveau du pavillon (1) et au niveau du carter (10). 8. Transducteur acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième compensateur 2874150 6 métallique (11) placé entre la paroi interne du carter (10) et la base de la masse arrière (4). 9. Application du transducteur acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, à la réalisation d'une antenne acoustique, caractérisée en ce que cette antenne comprend un ensemble de plusieurs transducteurs montés tête-bêche sur un bâti commun.