CA1280503C - Dome pour sonar - Google Patents
Dome pour sonarInfo
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Abstract
Dôme pour sonar Un dôme pour sonar, selon l'invention, comporte une paroi (3) comportant une couche centrale (7) formée de plusieurs nappes tissées en fibres de verre, imprégnées d'une résine, et de deux couches périphériques (6, 8), situées de part et d'autre de la couche centrale (7), et formées de plusieurs nappes tissées en fibres de carbone, imprégnées d'une résine. Application aux sonars. FIGURE 2
Description
lX80503 Dôme pour sonar L'invention concerne un dôme pour sonar, c'est-à-dire un dôme pour protéger les antennes d'un sonar de coque ou d'un sonar remorqué.
Les antennes des systèmes sonar doivent être protégees mécani-quement contre les chocs, les bruits d'écoulement, la corrosion, etc...
5 Cette protection est assurée par un dame creux ou massif qui doit donc être constitué d'un matériau très résistant mécaniquement et transparent acoustiquement, au moins dans la bande des fréquences utilisées. Les matériaux transparents acoustiquement sont ceux dont la masse volumi-que est proche de celle de l'eau et où la vitesse de propagation des ondes 10 sonores est sensiblement égale à celle dans l'eau. Le coefficient de transmission est alors proche de 1.
Il est connu, notamment par la demande de brevet français n 2 069 875, déposée par la Demanderesse, de réaliser des d8mes massifs en polyuréthane thermodurci. Ce matériau étant mou, il oblige à réaliser 15 des d8mes massifs qul conviennent mal lorsqu'il s'agit d'enrober des antennes de forme ellipsoîdale ou sphérique car alors ces antennes ne sont plus accessibles. De plus, au voisinage de 0 Celsius, le coefficient de transmission acoustique de ce matériau devient mauvais. Ce phénomène est gênant car il faut parfois plusieurs heures pour que la masse du 20 matériau reprenne la température de l'eau. Pour la protection d'antennes dont les transducteurs sont disposés à la surface d'une coque de navire, il est connu de réaliser un d8me en forme de coque, en un matériau composite constitué de nappes tissées de fibres de verre, imprégnées par une résine polyester. Ce matériau a un module d'élasticité (défini par le 25 rapport entre la contrainte appliquée et la déformation résultante) de valeur telle qu'il conduit à des épaisseurs de coque relativement grande, entraînant une mauvaise transmission.
On connait par ailleurs un matériau composite constitué de fibres de carbone imprégnées d'une résine, dont le module d'élasticité est plus 30 élevé, mais on ne réalise pas de d8mes entièrement avec ce matériau parce qu'il est plus co~teux. Par contre, on réalise des d8mes en fibres de verre et résine de polyester dans lesquels sont ménagées des fenêtres 1280~;03 acoustiques en fibres de carbone pour améliorer la transmission. Ces fenêtres sont constituées de fibres de carbone imprégnées de résine polyester remplaçant une partie de l'épaisseur de la coque en fibres de verre et résine de polyester, du caté intérieur de la coque. Cependant 5 cette structure garde l'inconvénient d'être lourde, et est délicate à
construire.
Le but de l'invention est de réaliser ~m dôme ayant un faible poids et une bonne transmission acoustique, tout en étant facile à construire.
L'objet de l'invention est un d6me en matériau composite de type lO sandwich comportant une couche de fibres de verre et deux couches de fibres de carbone, imprégnées d'une résine, combinées de façon à éviter les inconvénients des dômes de types connus.
Selon l'invention, un dôme pour sonar est caractérisé en ce qu'il comporte une paroi comportant une couche centrale formée de plusieurs 15 nappes tissées en fibres de verre, imprégnées d'une résine, et de deux couches périphériques, situées de part et d'autre de la couche centrale, et formées de plusieurs nappes tissées en fibres de carbone, imprégnées d'une résine.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails apparaîtront à
I'aide de la description ci-dessous et des figures s'y rapportant:
- la figure l montre en coupe un exemple de d8me de sonar selon l'invention;
- la figure 2 montre, en l'agrandissant, une coupe de la paroi de cet exemple de réalisation;
- la figure 3 montre le tissage d'une des nappes de fibres de carbone que comporte cet exemple de réalisation.
Sur la figure l, le d8me a une forme de coque dont la paroi 3 est réalisée en une seule pièce, boulonnée sur son pourtour à la coque l d'un navire. Une antenne de sonar, 2, fixée à la coque l du navire, est située dans le creux du d8me et baigne dans de l'eau 4, retenue par le d8me.
La figure 2 montre, en l'agrandissant, une coupe de la paroi 3. Elle est composée d'un sandwich formé de trois couches:
- deux couches périphériques 6 et g, constituées de trois nappes tissées, appelées "plis", formées de fibres de carbone;
- une couche centrale 7 constituée de huit plis de fibres de verre.
~80~;03 Les trois couches 6, 7, et 8 sont imprégnées d'une résine époxyde thermodurcissable. Pendant le durcissement de la résine, ces trois couches sont pressées fortement entre elles et polymérisées, dans une étuve, avec une élévation de température et de pression adaptées à la résine utilisée 5et dont le choix est à la portée de l'homme de l'art.
La couche centrale a une épaisseur de 5 mm. 1 es deux couches périphériques ont une épaisseur identique: 1,5 mm, afin d'obtenir une stabilité du matériau d'un point de vue mécanique et thermique, c'est-à-dire éviter des déformations dues aux contraintes mécaniques ou ther-10miques.
Le d8me selon l'invention a une bonne transmission acoustique et une grande résistance à la flexion grâce aux fibres de carbone qui se trouvent éloignées de l'axe neutre.
La figure 3 représente un exemple de tissage d'un des plis de 15fibres de carbone constituant les couches 6 et 8. Des mèches de fibres de carbone sont croisées avec un pas identique, par exemple 3, dans le sens transversal et un pas de 3 dans le sens longitudinal en raison de la raideur des fibres de carbone. Le tissage des plis de fibres de verre, qui n'est pas représenté, est réalisé avec un rapport de 1/1.
20La paroi ainsi réalisée a un module d'élasticité en traction de 28 Gigapascals avec un coefficient de transmission acoustique de 98%. Si le dôme avait été fabriqué entièrement en fibres de verre et en résine de polyester, I'épaisseur nécessaire pour obtenir la même résistance aurait - été de 16 mm et aurait donné un coefficient de transmission voisin de 2592%. De plus le gain en poids est dans un rapport 2.
L'invention n'est pas limitée à cet exemple de réalisation. Il est à
la portée de l'homme de l'art d'utiliser un type de résine autre que les résines époxydes, par exemple une résine thermoplastique.
Il est possible aussi d'utiliser une résine différente dans chaque 30couche. Par exemple, une résine particulièrement appropriée pour les fibres de carbone peut être utilisée dans les deux couches périphériques et une autre résine, particulièrement appropriée pour les fibres de verre, peut etre utilisée pour la couche centrale.
Suivant une variante, la paroi du dôme selon l'invention peut 35comporter des couches supplémentaires de matériaux ayant une bonne ~80503 transparence acoustique, par exemple une couche externe en fibres aramides imprégnées de résine époxyde, pour obtenir une résistance aux chocs particulièrement élevée.
Les antennes des systèmes sonar doivent être protégees mécani-quement contre les chocs, les bruits d'écoulement, la corrosion, etc...
5 Cette protection est assurée par un dame creux ou massif qui doit donc être constitué d'un matériau très résistant mécaniquement et transparent acoustiquement, au moins dans la bande des fréquences utilisées. Les matériaux transparents acoustiquement sont ceux dont la masse volumi-que est proche de celle de l'eau et où la vitesse de propagation des ondes 10 sonores est sensiblement égale à celle dans l'eau. Le coefficient de transmission est alors proche de 1.
Il est connu, notamment par la demande de brevet français n 2 069 875, déposée par la Demanderesse, de réaliser des d8mes massifs en polyuréthane thermodurci. Ce matériau étant mou, il oblige à réaliser 15 des d8mes massifs qul conviennent mal lorsqu'il s'agit d'enrober des antennes de forme ellipsoîdale ou sphérique car alors ces antennes ne sont plus accessibles. De plus, au voisinage de 0 Celsius, le coefficient de transmission acoustique de ce matériau devient mauvais. Ce phénomène est gênant car il faut parfois plusieurs heures pour que la masse du 20 matériau reprenne la température de l'eau. Pour la protection d'antennes dont les transducteurs sont disposés à la surface d'une coque de navire, il est connu de réaliser un d8me en forme de coque, en un matériau composite constitué de nappes tissées de fibres de verre, imprégnées par une résine polyester. Ce matériau a un module d'élasticité (défini par le 25 rapport entre la contrainte appliquée et la déformation résultante) de valeur telle qu'il conduit à des épaisseurs de coque relativement grande, entraînant une mauvaise transmission.
On connait par ailleurs un matériau composite constitué de fibres de carbone imprégnées d'une résine, dont le module d'élasticité est plus 30 élevé, mais on ne réalise pas de d8mes entièrement avec ce matériau parce qu'il est plus co~teux. Par contre, on réalise des d8mes en fibres de verre et résine de polyester dans lesquels sont ménagées des fenêtres 1280~;03 acoustiques en fibres de carbone pour améliorer la transmission. Ces fenêtres sont constituées de fibres de carbone imprégnées de résine polyester remplaçant une partie de l'épaisseur de la coque en fibres de verre et résine de polyester, du caté intérieur de la coque. Cependant 5 cette structure garde l'inconvénient d'être lourde, et est délicate à
construire.
Le but de l'invention est de réaliser ~m dôme ayant un faible poids et une bonne transmission acoustique, tout en étant facile à construire.
L'objet de l'invention est un d6me en matériau composite de type lO sandwich comportant une couche de fibres de verre et deux couches de fibres de carbone, imprégnées d'une résine, combinées de façon à éviter les inconvénients des dômes de types connus.
Selon l'invention, un dôme pour sonar est caractérisé en ce qu'il comporte une paroi comportant une couche centrale formée de plusieurs 15 nappes tissées en fibres de verre, imprégnées d'une résine, et de deux couches périphériques, situées de part et d'autre de la couche centrale, et formées de plusieurs nappes tissées en fibres de carbone, imprégnées d'une résine.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails apparaîtront à
I'aide de la description ci-dessous et des figures s'y rapportant:
- la figure l montre en coupe un exemple de d8me de sonar selon l'invention;
- la figure 2 montre, en l'agrandissant, une coupe de la paroi de cet exemple de réalisation;
- la figure 3 montre le tissage d'une des nappes de fibres de carbone que comporte cet exemple de réalisation.
Sur la figure l, le d8me a une forme de coque dont la paroi 3 est réalisée en une seule pièce, boulonnée sur son pourtour à la coque l d'un navire. Une antenne de sonar, 2, fixée à la coque l du navire, est située dans le creux du d8me et baigne dans de l'eau 4, retenue par le d8me.
La figure 2 montre, en l'agrandissant, une coupe de la paroi 3. Elle est composée d'un sandwich formé de trois couches:
- deux couches périphériques 6 et g, constituées de trois nappes tissées, appelées "plis", formées de fibres de carbone;
- une couche centrale 7 constituée de huit plis de fibres de verre.
~80~;03 Les trois couches 6, 7, et 8 sont imprégnées d'une résine époxyde thermodurcissable. Pendant le durcissement de la résine, ces trois couches sont pressées fortement entre elles et polymérisées, dans une étuve, avec une élévation de température et de pression adaptées à la résine utilisée 5et dont le choix est à la portée de l'homme de l'art.
La couche centrale a une épaisseur de 5 mm. 1 es deux couches périphériques ont une épaisseur identique: 1,5 mm, afin d'obtenir une stabilité du matériau d'un point de vue mécanique et thermique, c'est-à-dire éviter des déformations dues aux contraintes mécaniques ou ther-10miques.
Le d8me selon l'invention a une bonne transmission acoustique et une grande résistance à la flexion grâce aux fibres de carbone qui se trouvent éloignées de l'axe neutre.
La figure 3 représente un exemple de tissage d'un des plis de 15fibres de carbone constituant les couches 6 et 8. Des mèches de fibres de carbone sont croisées avec un pas identique, par exemple 3, dans le sens transversal et un pas de 3 dans le sens longitudinal en raison de la raideur des fibres de carbone. Le tissage des plis de fibres de verre, qui n'est pas représenté, est réalisé avec un rapport de 1/1.
20La paroi ainsi réalisée a un module d'élasticité en traction de 28 Gigapascals avec un coefficient de transmission acoustique de 98%. Si le dôme avait été fabriqué entièrement en fibres de verre et en résine de polyester, I'épaisseur nécessaire pour obtenir la même résistance aurait - été de 16 mm et aurait donné un coefficient de transmission voisin de 2592%. De plus le gain en poids est dans un rapport 2.
L'invention n'est pas limitée à cet exemple de réalisation. Il est à
la portée de l'homme de l'art d'utiliser un type de résine autre que les résines époxydes, par exemple une résine thermoplastique.
Il est possible aussi d'utiliser une résine différente dans chaque 30couche. Par exemple, une résine particulièrement appropriée pour les fibres de carbone peut être utilisée dans les deux couches périphériques et une autre résine, particulièrement appropriée pour les fibres de verre, peut etre utilisée pour la couche centrale.
Suivant une variante, la paroi du dôme selon l'invention peut 35comporter des couches supplémentaires de matériaux ayant une bonne ~80503 transparence acoustique, par exemple une couche externe en fibres aramides imprégnées de résine époxyde, pour obtenir une résistance aux chocs particulièrement élevée.
Claims (4)
1. Dôme pour sonar caractérisé en ce qu'il comporte une paroi (3) comportant une couche centrale (7) formée de plusieurs nappes tissées en fibres de verre, imprégnées d'une résine, et de deux couches périphériques (6, 8), situées de part et d'autre de la couche centrale (7), et formées de plusieurs nappes tissées en fibres de carbone, imprégnées d'une résine.
2. Dôme selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux couches périphériques (6 et 8) ont une épaisseur identique.
3. Dôme selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trois couches (6, 7, 8) sont imprégnées d'une même résine, de type époxyde.
4. Dame selon la revendication 3, caractérisé en ce que les trois couches (6, 7, 8) sont soumises à une compression et à une élévation de température pendant le durcissement de la résine.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR8514767 | 1985-10-04 | ||
| FR8514767A FR2588408B1 (fr) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | Dome pour sonar |
Publications (1)
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Country Status (7)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKLA | Lapsed |