Brevet FR2938599A1 — publié le 20100521

DISPOSITIF DE VITRAGE ACOUSTIQUEMENT ISOLANT NOTAMMENT POUR AERONEF ET PROCEDE D'ISOLATION ACOUSTIQUE POUR VITRAGE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne un dispositif de vitrage acoustiquement isolant et un procédé d'isolation acoustique pour vitrage. Le dispositif et le procédé peuvent être utilisés dans divers domaines tels que le vitrage pour aéronefs, véhicules de transport terrestre (voitures, bus ou camions, wagons ou voitures pour trains, tramways ou métro, etc), ou maritime, pour bâtiments, ou autres. Dans le cas des aéronefs, le procédé et le dispositif sont plus particulièrement adaptés pour le vitrage du poste de pilotage d'un avion. L'invention est aussi relative à un aéronef comportant un tel dispositif. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Pour diminuer le bruit transmis par un vitrage, deux stratégies sont connues. Tout d'abord, un dimensionnement adéquat de la structure même de la vitre, qui peut être composée de plusieurs couches, auquel est intégré un matériau amortissant de bruit et de vibrations. Une définition adaptée du joint périphérique assure l'étanchéité entre la vitre et le reste de la structure. La seconde approche consiste à optimiser les propriétés mécaniques du joint, comme par exemple sa rigidité et /ou son facteur de perte par amortissement et sa 25 géométrie. Toutes ces solutions atteignent rapidement des limites physiques et ne satisfont plus les exigences actuelles, en particulier dans le secteur de l'aéronautique. En outre, le dimensionnement d'un vitrage multicouche pour inclure des critères 30 acoustiques s'avère particulièrement délicat dans le cas de vitres complexes, épaisses, et initialement multicouches comme celles du poste de pilotage d'un avion. Ces vitres doivent satisfaire des contraintes multidisciplinaires : résistance à l'impact d'oiseaux, résistance à la foudre, bonne transparence optique, masse réduite, etc. Elles sont également soumises à un gradient de température particulièrement élevé (-40°C à l'extérieur de l'avion, +20°C à l'intérieur). Quant au dimensionnement spécifique du joint pour des critères acoustiques, les applications ont concerné des vitrages minces de type automobile essentiellement. Une condition nécessaire à l'efficacité acoustique de ce dispositif est que le montage de l'ensemble vitre / joint au reste de la structure permette au joint de travailler et de dissiper de l'énergie selon le mode de fonctionnement pour lequel il a été dimensionné. Sa rigidité et son facteur de perte par amortissement Zo doivent être peu modifiés par le reste de la structure. Or le montage actuel des vitres du poste de pilotage ne permet pas de satisfaire cette condition : celles-ci sont insérées dans un cadre, flambent sous l'effet de la pressurisation en vol, les conditions aux limites sont ainsi modifiées en périphérie. Par ailleurs, dans le cas du poste de pilotage, le gradient de température (-40°C à l'extérieur de l'avion, 15 +20°C à l'intérieur) impose un choix de matériau constitutif du joint neutre vis-à-vis de la température, ce qui limite fortement les matériaux utilisables. EXPOSE DE L'INVENTION 20 Pour éviter ces différents inconvénients, l'invention prévoit un dispositif de vitrage acoustiquement isolant, notamment pour aéronef, comprenant un vitrage, un joint d'étanchéité de forme et dimension sensiblement correspondante au pourtour du vitrage et prévu pour montage sur ledit pourtour. 25 Selon l'invention, ledit dispositif de vitrage comprend également un isolant acoustique, constitué d'au moins deux matériaux, un premier matériau de type résilient et un second matériau dont la résilience est sensiblement plus faible que le premier, l'isolant acoustique étant disposé contre le champ dudit vitrage, entre le vitrage et le joint d'étanchéité. 30 Selon divers modes de réalisation avantageux, le premier matériau est au moins 30% plus résilient que le second, et de préférence au moins 50% plus résilient, et encore plus préférentiellement au moins 100% plus résilient. Ledit vitrage peut être monocouche ou multicouche selon le type d'application concerné. Le dispositif et le procédé selon l'invention permettent d'améliorer significativement l'isolation acoustique de vitrages. L'ensemble bi-matériaux s'insère en périphérie de la vitre, entre le vitrage et le joint, assurant l'étanchéité du montage de la vitre au reste de la structure. Ce dispositif est particulièrement avantageux dans le cas des vitres du poste de pilotage d'un avion, mais le dispositif pourra tout aussi bien s'adapter à des vitrages de cabine d'avion, Zo d'automobile, de trains, navires ou des vitrages de bâtiments. L'invention permet d'une part de s'affranchir de la difficulté de définir un vitrage multicouches devant satisfaire des critères non acoustiques, et d'autre part de la contrainte d'un montage vitre / structure ne modifiant pas le comportement 15 dynamique du joint. Selon un premier mode de réalisation, le premier et le second matériau sont agencés sous forme de couches disposées côte à côte, le premier matériau étant disposé contre la tranche du vitrage, et le second matériau étant disposé du côté 20 externe au vitrage, contre joint d'étanchéité. Dans un exemple de réalisation, le second matériau est métallique. Il peut s'agir par exemple d'un alliage d'aluminium, de titane, d'acier ou autre. 25 Selon un exemple d'application du premier mode de réalisation, ledit vitrage est un vitrage multicouches comportant une couche externe, prévue pour positionnement du côté extérieur d'un aéronef, et une couche interne, chaque couche étant surmontée d'un isolant acoustique qui lui est propre et dont les caractéristiques de comportement mécanique en fonction de la température sont distinctes, l'isolant 30 de la couche externe ayant des propriétés mécaniques adaptées à des températures sensiblement plus basses que l'isolant interne. Selon une variante de réalisation, le premier matériau diffère selon les zones du vitrage. Dans un second mode de réalisation, le premier matériau forme une matrice logeant une pluralité d'inclusions du second matériau, ladite matrice étant logée dans une enveloppe fermée. Le premier matériau est avantageusement sélectionné dans la liste comprenant les gels, les polymères, les mélanges caoutchoutiques. Selon une variante de réalisation, le premier matériau est de type granulaire. Le premier matériau est alors avantageusement sélectionné dans la liste comprenant les gels de silicate et le polystyrène. Dans une autre variante, l'isolant acoustique est agencé de façon discontinue le long de la tranche du vitrage. L'invention prévoit également un procédé d'isolation acoustique pour vitrage, notamment d'aéronef, surmonté d'un joint d'étanchéité, comportant les étapes consistant à : - fournir un premier matériau, de type résilient ; - fournir un second matériau, de résilience sensiblement plus faible que le premier matériau ; - constituer, avec le premier et second matériau une bande acoustiquement isolante ; - disposer ladite bande entre la tranche du vitrage et le joint d'étanchéité. Selon divers modes de réalisation avantageux, le premier matériau est au moins 30% plus résilient que le second, et de préférence au moins 50% plus résilient, et encore plus préférentiellement au moins 100% plus résilient. Un premier mode de réalisation du procédé prévoit que la bande isolante comporte deux couches distinctes constituées par les premiers et seconds matériaux disposés sensiblement côte à côte. Un second mode de réalisation du procédé prévoit que la bande isolante comporte une seule couche, constituée par une matrice du premier matériau, dans lequel des inclusions du second matériau sont agencés. L'invention prévoit enfin un aéronef comprenant un dispositif de vitrage tel que préalablement décrit. Le dispositif est alors utilisé de préférence pour le poste de pilotage. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures annexées, présentées à titre non limitatif, dans lesquelles : 10 -la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de vitrage acoustiquement isolant conforme à l'invention ; - la figure 2 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de vitrage acoustiquement isolant conforme à l'invention ; - les figures 3 et 4 illustrent un mode de réalisation spécifiquement prévu pour le 15 poste de pilotage d'un avion ; - la figure 5 est une représentation schématique d'un autre mode de réalisation d'un isolant acoustique pour le dispositif de vitrage acoustiquement isolant conforme à l'invention ; - la figure 6 est une représentation schématique d'encore un autre mode de 20 réalisation d'un isolant acoustique d'un dispositif de vitrage acoustiquement isolant conforme à l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 25 Le concept général du dispositif de vitrage proposé est illustré à la figure 1, et consiste à inclure en périphérie du vitrage 20 un ensemble bi-matériaux 10. Cet ensemble comprend un matériau résilient 11, c'est-à-dire sensiblement souple et amortissant, associé à un matériau moins résilient 12, ou un matériau dense, tel que présenté à la figure 2. Cet ensemble bi-matériaux 10 fonctionne en étouffeur 30 dynamique de vibrations. Il est inséré entre le joint d'étanchéité 30 et la vitre 20, sur la tranche de celle-ci. De manière à maximiser son efficacité, le dispositif de vitrage est constitué d'un ensemble d'éléments de matériaux de tailles et / ou masses adaptées en fonction des applications et des contraintes.5 Dans un premier mode de réalisation, présenté à la figure 2, le dispositif consiste à coller en périphérie sur la tranche du vitrage 20 des bandes de couches de matériau dense 12 associé à un matériau résilient 11 souple et amortissant, tel que présenté sur la figure. Ces bandes sont constituées de différents matériaux et épaisseurs pour maximiser l'efficacité acoustique. Elles peuvent aussi avoir des formes géométriques variées, couvrir ou non toute la tranche de la vitre. La configuration précise de ces bandes dépend du vitrage à traiter d'un point de vue acoustique et de la gamme de fréquences où l'on souhaite diminuer le bruit. Dans le cas particulier d'une vitre de poste de pilotage, le dispositif périphérique d'amélioration d'isolation acoustique est adapté dans son premier mode de réalisation, en bandes multicouches amortissantes, tel que présenté à la figure 3. La vitre est une structure composée de plusieurs couches de verre 21 et de matériaux intercalaires viscoélastiques de type polyvinyle butyral (PVB) 23 ou polyuréthane (PU) 22. Un film chauffant 40 est disposé au niveau de l'une des couches pour éviter les problèmes de désembuage / dégivrage en vol. Le dispositif consiste en : - une première bande bicouche (matériau dense 12 par exemple de type métallique tel qu'un alliage d"aluminium ou de titane associé à un matériau viscoélastique 11 adapté aux basses températures au niveau des plis extérieurs de verre et polyuréthane ; - une deuxième bande bicouche (matériau dense 12 par exemple de type métallique tel qu'un alliage d"aluminium ou de titane associé à un matériau viscoélastique 11 adapté aux températures plus élevées au niveau des plis de verre intérieurs et du polyvinyle butyral. De manière à maximiser l'efficacité, deux types de définition de bandes bicouches sont considérés, de préférence de manière symétrique selon les bords, tel que montré sur les coupes A-A, A'-A', et B-B, B'-B', de la figure 4. Dans un deuxième mode de réalisation, les deux couches sont remplacées par des éléments constitués de volume de matériau résilient 11 avec des inclusions 12 de masse variable, tel que présenté à la figure 5. À titre indicatif, le matériau résilient peut être un gel, un polymère, un mélange caoutchoutique, etc, sans que ce soit limitatif. Dans un troisième mode de réalisation, les éléments périphériques sont des volumes de matériau granulaire 11 avec des inclusions de matériau dense, tel que montré à la figure 6. À titre indicatif, le matériau granulaire peut être un gel de silicate, du polystyrène, etc, sans que ce soit limitatif. Comme dans le premier mode de réalisation, les volumes du deuxième et Zo troisième mode de réalisation ont des formes et des matériaux constitutifs variés, dépendant du cas à traiter. Une enveloppe 13 permet d'assurer le maintient et la cohésion de l'ensemble. Les Figures et leurs descriptions faites ci-dessus illustrent l'invention plutôt 15 qu'elles ne la limitent. En particulier, l'invention et ses différentes variantes viennent d'être décrites en relation avec des exemples particuliers de matériaux de type résilient, granuleux, ou moins résilients. Néanmoins, il est évident pour un homme du métier que l'invention peut être étendue à d'autres exemples de matériaux ayant des propriétés comparables. L'invention et ses différentes 20 variantes viennent d'être décrites en relation avec des exemples du domaine aéronautique. Néanmoins, il est évident pour un homme du métier que l'invention peut être étendue à d'autres domaines tels que le vitrage pour véhicules de transport terrestre (voitures, bus ou camions, wagons ou voitures pour trains, tramways ou métro, etc), ou maritime, pour bâtiments, ou autres, sans caractère 25 limitatif. Les signes de références dans les revendications n'ont aucun caractère limitatif. Les verbes "comprendre" et "comporter" n'excluent pas la présence d'autres éléments que ceux listés dans les revendications. Le mot "un" précédant un 30 élément n'exclue pas la présence d'une pluralité de tels éléments. REVENDICATIONS1. Dispositif de vitrage acoustiquement isolant, notamment pour aéronef, comprenant un vitrage (20), un joint d'étanchéité (30) de forme et dimension sensiblement correspondante au pourtour du vitrage et prévu pour montage sur ledit pourtour, ledit dispositif de vitrage étant caractérisé en ce qu'il comprend également un isolant acoustique (10), constitué d'au moins deux matériaux (11, 12), un premier matériau (11) de type résilient et un second matériau (12) dont la résilience est sensiblement plus faible que le premier, l'isolant acoustique (10) étant disposé contre le champ dudit vitrage, entre le vitrage (20) et le joint Zo d'étanchéité (30). 2. Dispositif de vitrage selon la revendication 1, dans lequel le premier et le second matériau sont agencés sous forme de couches disposées côte à côte, le premier matériau (11) étant disposé contre la tranche du vitrage (20), et le second 15 matériau (12) étant disposé du côté externe au vitrage, contre joint d'étanchéité (30). 3. Dispositif de vitrage selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le second matériau (12) est métallique. 20 4. Dispositif de vitrage selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit vitrage (20) est un vitrage multicouches comportant une couche externe prévue pour positionnement du côté extérieur d'un aéronef, et une couche interne, chaque couche étant surmontée d'un isolant acoustique (10) qui lui est propre et 25 dont les caractéristiques de comportement mécanique en fonction de la température sont distinctes, l'isolant de la couche externe ayant des propriétés mécaniques adaptées à des températures sensiblement plus basses que l'isolant interne. 30 5. Dispositif de vitrage selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel au moins le premier matériau (11) diffère selon les zones du vitrage. 6. Dispositif de vitrage selon la revendication 1, dans lequel le premier matériau (11) forme une matrice logeant une pluralité d'inclusions du second matériau (12), ladite matrice étant logée dans une enveloppe fermée (13). 7. Dispositif de vitrage selon la revendication 6, dans lequel le premier matériau est sélectionné dans la liste comprenant les gels, les polymères, les mélanges caoutchoutiques. 8. Dispositif de vitrage selon la revendication 6, dans lequel le premier matériau est de type granulaire. 9. Dispositif de vitrage selon la revendication 8, dans lequel ledit premier matériau est sélectionné dans la liste comprenant les gels de silicate et le polystyrène. 10. Dispositif de vitrage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'isolant acoustique est agencé de façon discontinue le long de la tranche du vitrage. 20 11. Aéronef pourvu d'au moins un dispositif de vitrage selon l'une des revendications 1 à 10. 12. Aéronef selon la revendication 11, dans lequel ledit dispositif est utilisé pour le poste de pilotage. 25 13. Procédé d'isolation acoustique pour vitrage, notamment d'aéronef, surmonté d'un joint d'étanchéité, comportant les étapes consistant à : - fournir un premier matériau (11), de type résilient ; - fournir un second matériau (12), de résilience sensiblement plus faible que le 30 premier matériau ; - constituer, avec le premier et second matériau une bande acoustiquement isolante ; - disposer ladite bande entre la tranche du vitrage (20) et le joint d'étanchéité (30).15 14. Procédé d'isolation acoustique pour vitrage d'aéronef selon la revendication 13, dans lequel la bande isolante comporte deux couches distinctes constituées par les premiers et seconds matériaux disposés sensiblement côte à côte. 15. Procédé d'isolation acoustique pour vitrage d'aéronef selon la revendication 13, dans lequel la bande isolante comporte une seule couche, constituée par une matrice du premier matériau, dans lequel des inclusions du second matériau sont agencés. Zo