EP0657868B1 - Procédé d'émission d'ondes acoustiques très basses fréquences à forte puissance et transducteurs correspondants - Google Patents
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- G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
- G10K9/121—Flextensional transducers
Definitions
- the present invention as defined in the claims relates to a method of transmitting waves high power very low frequency acoustics, and transducers correspondents.
- the technical sector of the invention is that of production electro-acoustic transducers for the emission of waves acoustic immersion in a liquid.
- Document EP-A-0 363 032 discloses such a device.
- the main application of the invention is the possibility to emit very low frequency and high acoustic waves power, regardless of the depth of immersion.
- electro-acoustic transducers so-called flextensional submersibles, which include one or more electro-acoustic motors, generally piezo-electric motors, which are placed in the same plane inside or in peripheral crown of a flexible shell or shell. It's this shell placed in contact with water, which then forms the surface emission of acoustic waves.
- transducers convert the oscillations of the hull generated in the plane where the electro-acoustic motors are located, and due to the effects of their expansion-compression, in oscillations perpendicular to this plane and therefore of flexion of the shell, hence their name of flextensional transducers. They amplify as well the amplitude of the motor oscillations by a factor of 3 and even 4 and thus obtaining very low frequencies.
- the present invention relates more particularly, but not exclusively, flextensional transducers of classes IV and V above.
- All flextensional transducers have many advantages, for the emission of low and very low frequency waves, but they also have certain drawbacks, including that of require that the hulls or envelopes are either closed and waterproof, either open and not waterproof, but then with devices individuals who to date limit the effects of this non sealing.
- the acoustic waves that we want to emit in bass frequencies should only be caused by shell vibrations external waves, and no other waves caused by internal vibrations shell and electro-acoustic motors must not escape from inside it so as not to disturb said low emission frequency.
- this shell can be closed and full of gas: it must then withstand the pressure immersion; this however limits the use of such transducers to shallow depths, because if we want to increase the resistance of the shell to withstand the pressure from great depths, we lose elasticity and therefore possible emission; for not having to increase this resistance and keep this elasticity, devices specific ones were then developed and some were even the subject various patents.
- the objective of the present invention is to be able indeed emit very low frequency acoustic waves in a liquid, without being bothered by the depth, without complicating the realization of transducers which for these frequency ranges are flextensional type and while allowing high emissions powers.
- the objective of the present invention is also achieved with a transducer of the same type known as that above, and in which its enclosure formed by part of said envelope comprises at minus any opening allowing said liquid to penetrate the entire interior cavity delimited by said enclosure and a baffle in Immersion pressure resistant foam material occupying the most of the volume of the cavity, the external surface of which is a constant distance from that of the vibrating envelope, and which is integral with the assembly device of electro-acoustic motors.
- said material alveolar has an acoustic impedance of less than 0.7 times that of water, for example a cellular plastic type material to base of P.V.C. (polyvinyl chloride) and with closed porosities.
- the envelope In an application to the class V transducers described previously, in which the envelope is of shape and type ellipsoid, it consists of two discs placed opposite from each other, convex, and connected at their periphery by at least a torus-shaped piece, such that these two discs are just supported and immobilized at their periphery, each in a groove of said toric piece.
- the total immersion of all the parts of the transducer and in particular of the cavity allows a better cooling of electro-acoustic motors by diffusion calorific facilitated by the presence of the external fluid which is water, whereas in air-filled systems, this cooling is good on more difficult.
- Figure 1 is a perspective view of a transducer flextensional class IV as it can exist to date.
- Figure 2 is a sectional view of a transducer flextensional class V and produced according to the present invention.
- the transducers shown are therefore as an example for FIG. 1 a type IV transducer, and for Figure 2 a type V transducer: they include, in a way known. one or more electro-acoustic motors 1, placed according to the same plane defined by the axes xx '/ yy', inside which relates to FIG. 1 and in the peripheral crown as regards the Figure 2 of a flexible envelope 5, which they are integral with less at one of their ends by any assembly device either in FIG.
- the type IV transducer shown has a flexible casing 5 in the form of an elongated cylinder, the cross section of which straight cut has the shape of an ellipse, and electro-acoustic motors 1 represented in number of three in this example, are parallel to each other, along an axis yy 'and their axes are placed in transverse planes perpendicular to the generatrices of the cylinder along the axis xx 'of the envelope 5.
- each motor is mechanically and acoustically coupled by the connecting pieces 2 with the cylindrical shell 5, but in other cases, in particular when it comes to class II transducers in the form of the hull thereof, said motors 1 may be integral only at one of their ends, the other being able to bear on a central pillar acting as a counterweight.
- one of said end flanges 3 has at least one opening 6, the dimensions according to existing systems to date, associated with the characteristics of the envelope 5, are determined in such a way that by coupling the elasticity of this envelope with the mass of the liquid 4 located in said opening 6, the Helmholtz frequency of the cavity 7 is close to the fundamental frequency of the vibrations of the assembly constituted by said electro-acoustic motors 1 and of any element associated with them, such as the connecting parts 2.
- such a type IV transducer according to FIG. 1 could be equipped according to the present invention with an internal cabinet 15, as shown in the example in FIG. 2, and connected to the central part, for example electro-acoustic motors 1, since it is not necessary that such a cabinet can be driven by the outer envelope 5 and can vibrate with it.
- this includes a motor ring 13 formed of a crown of several pillars of ceramic or electro-acoustic motors 1 in number for example of eight, and associated with counterweights 9, connected by various screws assembly 8 allowing the continuity of the peripheral crown 13.
- 18 central rods ensure the prestressing of the ceramic pillars 1.
- the envelope 5 forming said shell vibrator is composed of two convex discs connected to their periphery by at least one part 10 in the shape of a torus, so that these two convex discs 5 are just supported and immobilized at their periphery each in a groove 17 of the part 10.
- the two convex discs can both be turned outwards, but also and possibly both inwards or one outward and the other inward, but preferably, we will choose the orientation of the convexity of the two discs towards the exterior as shown in the figure.
- Each of the grooves 17 is in fact carried by elements arranged in a crown, and constituting the pieces 10, independent of from each other for each of the two opposite and convex discs, and linked two by two, on either side of the plane in which locate the acoustic motors 1, by any means 11 of adjustment in relative distance; which crowns of pieces 10 have each a conical surface 12, cooperating with a surface of the same shape, carried by another continuous outer crown 13 peripheral, so that the action of bringing together elements of the part 10 by the means 11, decreases the length of the circumference of grooves 17 by pinching effect and ensures disc preload 5.
- the enclosure comprising the envelope 5, thus constituted comprises any opening, not shown in this figure cut, but being able to let said liquid 4 penetrate into the entire cavity 7 interior delimited by the envelope, such as for example a opening between two motors 1 in the outer ring 13.
- This assembly can be produced by elastic studs 16 spaced on the rear structure transducers 1, such as that constituted by the supports and the counter-masses 9 over the entire periphery of this ring 13 outside.
- the elastic material constituting said pads 16 is of elastic characteristics such as its radial speed of displacement in compression is less than ten times that of the motors electro-acoustic.
- said distance 14 separating the surfaces of the cabinet 15 from the casing 5 and filled with liquid 4 is between 3 to 6 mm.
- the acoustic and specific impedance again called characteristic impedance of the material which constitutes it, and defined by the product of its density rm and the speed Cm of wave propagation in the material, such that: (rm x Cm) of material ⁇ 0.7 of (ro x Co) of water.
Description
La présente invention telle que définie dans les revendications a pour objet un procédé d'émission d'ondes
acoustiques très basses fréquences à forte puissance, et transducteurs
correspondants.
Le secteur technique de l'invention est celui de la réalisation
de transducteurs électro-acoustiques pour l'émission d'ondes
acoustiques en immersion dans un liquide. Le document EP-A-0 363 032 divulgue un tel dispositif.
L'application principale de l'invention est la possibilité
d'émettre des ondes acoustiques de très basses fréquences et à forte
puissance, quelle que soit la profondeur d'immersion.
On connaít en particulier, pour de telles émissions basses
fréquences et en immersion, des transducteurs électro-acoustiques
immergeables dits flextensionnels, qui comportent un ou plusieurs
moteurs électro-acoustiques, généralement des moteurs piézo-électriques,
qui sont placés suivant un même plan à l'intérieur ou en
couronne périphérique d'une enveloppe ou coque flexible. C'est cette
coque placée au contact de l'eau, qui constitue alors la surface
d'émission des ondes acoustiques.
Ces transducteurs convertissent les oscillations de la coque
générées dans le plan où se situent les moteurs électro-acoustiques,
et dues aux effets de leur dilatation-compression, en oscillations
perpendiculaires à ce plan et donc de flexion de la coque, d'où leur
nom de transducteurs flextensionnels. Ils permettent d'amplifier ainsi
l'amplitude des oscillations des moteurs d'un facteur 3 et même 4 et
d'obtenir ainsi de très basses fréquences.
On rappelle que les transducteurs flextensionnels connus peuvent
être regroupés en cinq classes selon leur forme générale de coque :
- la classe I regroupe les transducteurs ayant une coque en ellipsoïde de révolution autour d'un axe et un seul moteur électroacoustique, qui peut être piézoélectrique ou magnétostrictif, qui est coaxial avec l'axe de révolution de la coque, et qui est couplé mécaniquement et acoustiquement par ses deux extrémités avec les deux portions de surfaces de la coque situées sur l'axe de révolution.
- la classe II regroupe les transducteurs ayant une coque en forme de disque ou de tore de révolution autour de l'axe du disque ou du tore. Ces transducteurs comportent plusieurs moteurs piézoélectriques, disposés radialement autour de l'axe de révolution de la coque et couplés mécaniquement et acoustiquement avec celle-ci, soit par une de leurs extrémités dans le cas de forme en disque, et l'autre extrémité s'appuyant sur un pilier central, soit par leurs deux extrémités dans le cas de forme en tore;
- la classe III regroupe les transducteurs ayant une coque qui comporte deux renflements à ses deux extrémités et qui a une forme générale de type os ou diabolo;
- la classe IV regroupe les transducteurs dont la coque est un cylindre allongé, dont la section en coupe droite a la forme d'une ellipse ou d'une courbe fermée présentant un étranglement dans sa partie centrale. Les transducteurs de cette classe comportent plusieurs moteurs électro-acoustiques qui sont parallèles entre eux et dont les axes sont placés dans des plans transversaux perpendiculaires aux génératrices du cylindre et suivant la direction du plus grand axe de la section : les deux extrémités de chaque moteur sont couplées mécaniquement et acoustiquement avec la coque cylindrique;
- la classe V regroupe les transducteurs dont la coque est une combinaison de la forme de ceux de la classe I avec ceux de la classe IV, ou ceux de la classe II, et que l'on peut qualifier de forme en "huítre" : il s'agit en fait d'une forme de type ellipsoïde, éventuellement de révolution, mais aplatie et non allongée comme dans la classe I, ou sphéroïde très aplatie, ou encore torique engendrée par une circonférence comportant un côté rectiligne autour duquel elle tourne et qui constitue son axe.
La présente invention concerne plus particulièrement, mais non
exclusivement, des transducteurs flextensionnels des classes IV et V
ci-dessus.
Tous les transducteurs flextensionnels présentent de nombreux
avantages, pour l'émission d'ondes basses et très basses fréquences,
mais ils présentent aussi certains inconvénients, dont celui de
nécessiter que les coques ou enveloppes sont soit fermées et étanches,
soit ouvertes et non étanches, mais alors avec des dispositifs
particuliers qui limitent à ce jour les effets de cette non
étanchéité.
En effet, les ondes acoustiques que l'on veut émettre en basses
fréquences, ne doivent être provoquées que par les vibrations de coque
externes, et aucune autre onde provoquée par les vibrations internes
de coque et des moteurs électro-acoustiques ne doit s'échapper de
l'intérieur de celle-ci pour ne pas perturber ladite émission basse
fréquence. Pour cela, une première solution est que cette coque peut
être fermée et pleine de gaz : elle doit alors résister à la pression
d'immersion; ceci limite cependant l'usage de tels transducteurs à de
faibles profondeurs, car si on veut augmenter la résistance de la
coque pour résister à la pression des grandes profondeurs, on perd en
élasticité et donc en possibilité d'émission; pour ne pas avoir à
augmenter cette résistance et garder cette élasticité, des dispositifs
spécifiques ont été alors développés et certains ont même fait l'objet
de divers brevets.
Tous ces dispositifs consistent en fait à utiliser la
possibilité de compenser la pression externe par une augmentation de
la pression interne, et cela de différentes façons suivant les
inventions, afin de ne pas faire supporter à un boítier étanche les
efforts de résistance à la pression externe. On peut citer par
exemple :
- la demande de brevet No. FR. 2.634.292 de Monsieur Gilles GROSSO et intitulée "procédé et dispositif pour maintenir le gaz contenu dans une enceinte immergée en équilibre de pression avec l'extérieur", publiée le 19 Janvier 1990, qui consiste à associer à ladite enceinte immergée telle que le boítier d'un transducteur piézo-électrique, plusieurs bouteilles contenant chacune une poche déformable, prégonflées à des pressions différentes, et permettant ainsi de compenser la pression hydrostatique à différentes profondeurs d'immersion;
- la demande de brevet FR. 2.665.814 déposée le 10 Août 1990 par la société THOMSON sur des "transducteurs électro-acoustiques destinés à être immergés" et comportant un système de compensation automatique de la pression d'immersion grâce à des chambres remplies de gaz et de volumes réduits, de manière à ne compenser que les efforts axiaux s'exerçant sur le pilier central de céramiques du transducteur.
On pourrait citer d'autres demandes de brevets utilisant des
systèmes pneumatiques de compensation de la pression extérieure
d'immersion, mais comprenant toutes des moyens mécaniques et/ou
d'alimentation de gaz ou de stockage assez volumineux et/ou
compliqués.
Une autre solution connue est alors d'avoir une coque non
étanche, en la remplissant de liquide pour éviter les dispositifs de
compensation ci-dessus :
- soit en utilisant un fluide différent du milieu ambiant et en disposant une membrane de séparation faisant office également de diaphragme flexible compensant les différences de volume interne dues à la compressibilité du fluide intérieur, en général de l'huile, ceci est utilisé dans la demande de brevet FR. 2.671.927 publiée le 24 Juillet 1992 et déposée par l'Etat Français, sur des "transducteurs électro-acoustiques directifs et procédés et dispositifs de fabrication"; mais dans la présente application aux transducteurs très basses fréquences de type flextensionnel, on ne peut pas supprimer alors les ondes dues aux vibrations internes, ce qui est en dehors du but recherché;
- soit en utilisant le liquide du milieu ambiant : la présente invention se situe dans cette dernière catégorie, dans laquelle à ce jour pour répondre à la fois au problème de tenue en immersion, et à celui des ondes internes, on réalise dans la coque du transducteur des ouvertures de communication, ayant des dimensions données pour que la fréquence fondamentale des vibrations de l'ensemble soit voisine de la fréquence de Helmholtz de la cavité et, de plus, on rajoute suivant le cas, divers dispositifs dans ces dites ouvertures et/ou dans la cavité formée par la coque pour ajuster les deux dites fréquences et obtenir l'effet recherché.
Cependant, même en ce cas, on perturbe l'émission, surtout dans
la gamme des très basses fréquences et de plus, contrairement aux
objectifs de la présente application, on baisse le niveau d'émission,
ce qui limite la possibilité d'émettre à forte puissance.
L'objectif de la présente invention est de pouvoir en effet
émettre des ondes acoustiques de très basses fréquences dans un
liquide, sans être gêné par la profondeur, sans compliquer la
réalisation des transducteurs qui pour ces gammes de fréquence sont de
type flextensionnels et tout en permettant des émissions de fortes
puissances.
On atteint cet objectif par un procédé pour émettre de telles
ondes acoustiques de très basses fréquences dans un liquide, au moyen
d'un transducteur de type connu comportant un ou plusieurs moteurs
électro-acoustiques placés suivant un même plan à l'intérieur ou en
couronne périphérique d'une enveloppe flexible, dont ils sont
solidaires au moins à une de leurs extrémités par tout dispositif
d'assemblage, à laquelle ils transmettent leurs vibrations pour que ce
soit celle-ci qui au contact dudit liquide constitue la surface
d'émission des ondes acoustiques dans celui-ci, et qui est d'une forme
telle que l'amplitude de ces vibrations soit amplifiée, et que celles-ci
soient de basses fréquences; suivant le procédé de l'invention :
- on laisse pénétrer ledit liquide dans toute la cavité intérieure délimitée par cette enveloppe grâce à toute ouverture communicante sur l'extérieur;
- on dispose dans la cavité un baffle en matériau alvéolaire résistant à la pression d'immersion, qui occupe la majeure partie du volume de la cavité et dont la surface extérieure est à une distance constante de celle de l'enveloppe;
- on solidarise ledit baffle au dispositif d'assemblage des moteurs acoustiques;
- on sollicite lesdits moteurs pour émettre lesdites ondes acoustiques de très basses fréquences et à forte puissance.
L'objectif de la présente invention est également atteint avec
un transducteur de même type connu que celui ci-dessus, et dans lequel
son enceinte constituée par partie de ladite enveloppe comporte au
moins toute ouverture laissant ledit liquide pénétrer dans toute la
cavité intérieure délimitée par ladite enceinte et un baffle en
matériau alvéolaire résistant à la pression d'immersion occupant la
majeure partie du volume de la cavité, dont la surface externe est à
une distance constante de celle de l'enveloppe vibrante, et qui est
solidaire du dispositif d'assemblage des moteurs électro-acoustiques.
Dans un mode préférentiel de réalisation, ledit matériau
alvéolaire est d'impédance acoustique inférieure à 0,7 fois celle de
l'eau, soit par exemple un matériau de type plastique cellulaire à
base de P.V.C. (Polychlorure de vinyle) et à porosités fermées.
Dans une application aux transducteurs de la classe V décrits
précédemment, dans lesquels l'enveloppe est de forme et de type
ellipsoïde, celle-ci est composée de deux disques placés en regard
l'un de l'autre, convexes, et reliés à leur périphérie par au moins
une pièce en forme de tore, tel que ces deux disques sont juste
supportés et immobilisés à leur périphérie, chacun dans une rainure de
ladite pièce torique.
Le résultat est un nouveau procédé d'émission d'ondes
acoustiques très basses fréquences et à fortes puissances, ainsi que
de nouveaux transducteurs correspondants, permettant de telles
émissions.
En effet, ces procédés et transducteurs dont les
caractéristiques indiquées ci-dessus pallient aux divers inconvénients
cités précédemment dans les transducteurs flextensionnels existant à
ce jour, répondent au problème et aux objectifs fixés; l'ouverture de
l'enceinte permettant la communication de la cavité interne avec le
liquide externe, permet en effet d'avoir en permanence un système en
équipression, ne nécessitant pas de système de compensation : il est
important de noter que la profondeur maximum d'immersion des
transducteurs suivant l'invention est du reste uniquement limitée à la
résistance à la pression de ce matériau.
La présence de ce matériau alvéolaire occupant l'intérieur de
ladite cavité, absorbe l'effet d'une part, d'un rayonnement arrière de
la coque, et d'autre part, des vibrations des moteurs électro-acoustiques
eux-mêmes qui pourraient rayonner à l'intérieur de la
cavité, comme cela est du reste utilisé dans d'autres types de
transducteurs; cependant, dans la présente invention, la présence
supplémentaire d'un film d'eau entre la masse du baffle et la coque
vibrante, augmente l'inertie de celle-ci, ce qui permet de pouvoir
émettre des fréquences encore plus basses, de l'ordre d'au moins 30%
par rapport à un système rempli d'air.
De plus, la combinaison de différentes caractéristiques
indiquées ci-dessus, permet de maintenir un niveau de puissance
d'émission à peu près constant par rapport aux systèmes connus remplis
d'air, et dont les inconvénients sont cités précédemment, ce qui n'est
pas le cas des autres transducteurs en équipression connus.
Par ailleurs, l'immersion totale de l'ensemble des pièces du
transducteur et en particulier, de la cavité, permet un
refroidissement meilleur des moteurs électro-acoustiques par diffusion
calorifique facilitée par la présence du fluide externe qui est l'eau,
alors que dans les systèmes remplis d'air, ce refroidissement est bien
sur plus difficile.
Ces avantages se retrouvent bien sûr dans les systèmes immergés
tel qu'il en existe également par ailleurs, utilisant des dispositifs
permettant de jouer sur les fréquences propres, mais qui comme indiqué
ci-dessus, diminuent la puissance d'émission puisqu'on obtient alors
un élargissement de la bande passante, ce qui n'est pas l'objectif qui
est atteint dans la présente invention.
Pour les transducteurs flextensionnels de la classe V tels
qu'indiqués ci-dessus, et pour lesquels, dans un mode particulier de
réalisation, on immobilise les deux demi-coques dans un support
torique périphérique, dans lequel celles-ci ne sont ni soudées, ni
fixées d'une façon rigide, on obtient un effet de flexion plus grand
au niveau des appuis des bords périphériques, ce qui permet un plus
grand déplacement desdites coques pour le même déplacement de
céramiques, permettant de pouvoir augmenter le niveau d'émission et
obtenir une fréquence encore plus basse.
On pourrait citer d'autres avantages de la présente invention,
mais ceux cités ci-dessus en montrent déjà suffisamment pour en
démontrer la nouveauté et l'intérêt.
La description et une des figures ci-après représentent un
exemple de réalisation de l'invention, mais n'ont aucun caractère
limitatif : d'autres réalisations sont possibles dans le cadre de la
portée et de l'étendue de l'invention, en particulier, en changeant la
forme de base de la coque flexible et la disposition des moteurs
électro-acoustiques, comme dans les différentes classes indiquées
précédemment.
La figure 1 est une vue en perspective d'un transducteur
flextensionnel de classe IV tel qu'il peut exister à ce jour.
La figure 2 est une vue en coupe d'un transducteur
flextensionnel de classe V et réalisé suivant la présente invention.
Dans ces figures, les transducteurs représentés sont donc à
titre d'exemple pour la figure 1 un transducteur de type IV, et pour
la figure 2 un transducteur de type V : ils comportent, d'une manière
connue. un ou plusieurs moteurs électro-acoustiques 1, placé suivant
un même plan défini par les axes xx'/yy', à l'intérieur en ce qui
concerne la figure 1 et en couronne périphérique en ce qui concerne la
figure 2 d'une enveloppe flexible 5, dont ils sont solidaires, au
moins à une de leurs extrémités par tout dispositif d'assemblage
soit sur la figure 1 pour les pièces ou masses de liaison 2, et sur la
figure 2 pour des pièces périphériques 10 de fixation et de liaison
avec les contre-masses 9 et les moteurs électro-acoustiques 1 reliés
entre eux par des vis d'assemblage 8; lesdits moteurs électro-acoustiques
1 et leurs contre-masses 9 transmettent leurs vibrations à
ladite enveloppe flexible 5 qui est en contact avec ledit liquide
extérieur 4, constituant la surface d'émission des ondes acoustiques;
ladite forme en ellipsoïde aplatie de ladite surface permet
d'amplifier l'amplitude des vibrations et d'obtenir une gamme d'ondes
de très basses fréquences.
Sur la figure 1, le transducteur, de type IV représenté, a une
enveloppe flexible 5 de forme en cylindre allongé, dont la section en
coupe droite a la forme d'une ellipse, et les moteurs électro-acoustiques
1 figurés en nombre de trois dans cet exemple, sont
parallèles entre eux, suivant un axe yy' et leurs axes sont placés
dans des plans transversaux perpendiculaires aux génératrices du
cylindre suivant l'axe xx' de l'enveloppe 5.
Dans cette figure 1, les deux extrémités de chaque moteur sont
accouplées mécaniquement et acoustiquement par les pièces de liaison 2
avec la coque cylindrique 5, mais dans d'autres cas, en particulier
quand il s'agit de transducteurs de la classe II suivant la forme de
la coque de celui-ci, lesdits moteurs 1 peuvent être solidaires
uniquement à une de leurs extrémités, l'autre pouvant prendre appui
sur un pilier central faisant office de contre-masse.
Les extrémités de l'enveloppe cylindrique 5 sont fermées par des
flasques 3 qui ne participent donc pas directement à l'amplification
des vibrations de la coque 5 provoquées par celles des moteurs
électro-acoustiques 1 : pour permettre l'équipression et la
pénétration du liquide à l'intérieur de la cavité 7, un desdits
flasques d'extrémité 3 comporte au moins une ouverture 6, dont les
dimensions suivant les systèmes existants à ce jour, associées avec
les caractéristiques de l'enveloppe 5, sont déterminées de telle façon
que par couplage de l'élasticité de cette enveloppe avec la masse du
liquide 4 située dans ladite ouverture 6, la fréquence d'Helmholtz de
la cavité 7 soit voisine de la fréquence fondamentale des vibrations
de l'ensemble constitué par lesdits moteurs électro-acoustiques 1 et
de tout élément associé à ceux-ci, tels que les pièces de liaison 2.
Compte tenu des inconvénients cités précédemment dans ce mode de
réalisation, un tel transducteur de type IV suivant la figure 1
pourrait être équipé suivant la présente invention d'un baffle interne
15, tel que représenté dans l'exemple de la figure 2, et relié à la
partie centrale par exemple des moteurs électro-acoustiques 1,
puisqu'il ne faut pas qu'un tel baffle puisse être entraíné par
l'enveloppe extérieure 5 et puisse vibrer avec elle.
Dans la représentation en coupe de la figure 2 suivant le plan
xx'/zz' radiale au transducteur de type V retenu, celui-ci comporte un
anneau moteur 13 formé d'une couronne de plusieurs piliers de
céramiques ou moteurs électro-acoustiques 1 en nombre par exemple de
huit, et associés à des contre-masses 9, reliées par diverses vis
d'assemblage 8 permettant, la continuité de la couronne périphérique
motrice 13. D'autre part des tiges 18 centrales assurent la
précontrainte des piliers de céramique 1.
La description de cet élément moteur en couronne n'est pas
précisée davantage dans le cadre de la présente description, puisqu'il
ne s'agit par de l'objet de l'invention, et il existe déjà à ce jour
différents systèmes de transducteurs utilisant une telle disposition.
Suivant cette figure 2, l'enveloppe 5 formant ladite coque
vibrante est composée de deux disques convexes reliés à leur
périphérie par au moins une pièce 10 en forme de tore, de telle façon
que ces deux disques convexes 5 sont juste supportés et immobilisés à
leur périphérie chacun dans une rainure 17 de la pièce 10. Les deux
disques convexes peuvent être tournés tous les deux vers l'extérieur,
mais également et éventuellement tous les deux vers l'intérieur ou
l'un vers l'extérieur et l'autre vers l'intérieur, mais de préférence,
on choisira l'orientation de la convexité des deux disques vers
l'extérieur comme représenté sur la figure.
Chacune des rainures 17 est en fait portée par des éléments
disposés en couronne, et constituant les pièces 10, indépendants les
uns des autres pour chacun des deux disques opposés et convexes, et
reliés deux par deux, de part et d'autre du plan dans lequel se
situent les moteurs acoustiques 1, par tout moyen 11 de réglage en
distance relative; lesquelles couronnes de pièces 10 comportent
chacune une surface 12 conique, coopérant avec une surface de même
forme, portée par une autre couronne 13 extérieure continue
périphérique, de telle façon que l'action de rapprochement d'éléments
de la pièce 10 par les moyens 11, diminue la longueur de la
circonférence des rainures 17 par effet de pincement et assure une
précontrainte des disques 5.
Ce choix technique de solution de mise en précontrainte de
chaque partie de coque, permet de supprimer les points de fixation qui
serait complexes et coûteux, ainsi que tout appareillage qui
apporterait des difficultés de fabrication. De plus, cela permet un
démontage facile des coques bombées et une maintenance nettement
améliorée du transducteur.
L'enceinte comportant l'enveloppe 5, ainsi constituée comporte
toute ouverture, non représentée sur cette coupe de figure, mais
pouvant laisser ledit liquide 4 pénétrer dans toute la cavité 7
intérieure délimitée par l'enveloppe, telle que par exemple une
ouverture entre deux moteurs 1 dans la couronne extérieure 13.
Un baffle 15 en matériau alvéolaire résistant à la pression
d'immersion, occupe la majeure partie du volume de la cavité 7, dont
la surface externe est à une distance constante 14 de celle de
l'enveloppe 5, et qui est solidaire du dispositif d'assemblage 8 des
moteurs électro-acoustiques 1 en couronne 13. Cet assemblage peut être
réalisé par des plots élastiques 16 espacés sur la structure arrière
des transducteurs 1, telle que celle constituée par les supports et
les contre-masses 9 sur toute la périphérie de cette couronne 13
extérieure.
De préférence, le matériau élastique constituant lesdits plots
16 est de caractéristiques élastiques telles que sa vitesse radiale de
déplacement en compression est inférieure à dix fois celle des moteurs
électro-acoustiques.
Pour obtenir un effet d'inertie supplémentaire, tout en
permettant l'absorption des émissions d'ondes arrière, ladite distance
14 séparant les surfaces du baffle 15 de l'enveloppe 5 et remplie de
liquide 4 est comprise entre 3 à 6 mm.
Pour que ledit baffle permette d'obtenir l'effet maximum
recherché, il faut que l'impédance acoustique et spécifique, encore
appelée impédance caractéristique du matériau qui le constitue, et
définie par le produit de sa masse volumique rm et de la vitesse Cm de
propagation des ondes dans le matériau, soit telle que : (rm x Cm) du
matériau < 0,7 de (ro x Co) de l'eau.
Ceci est obtenu par exemple et de préférence, avec un plastique
cellulaire à base de P.V.C (polychlorure de vinyle) et à porosité
fermées, qui permet de plus, pour certaines qualités de ces mousses,
de résister à des profondeurs allant jusqu'à 1.000 mètres.
Claims (10)
- Procédé pour émettre des ondes acoustiques de très basses fréquences dans un liquide (4) au moyen d'un transducteur de type connu comportant un ou plusieurs moteurs (1) électro-acoustiques placés suivant un même plan à l'intérieur ou en couronne périphérique d'une enveloppe (5) flexible, dont ils sont solidaires au moins à une de leurs extrémités par tout dispositif d'assemblage (8, 2), à laquelle ils transmettent leurs vibrations pour que ce soit celle-ci qui au contact dudit liquide (4) constitue la surface d'émission des ondes acoustiques dans celui-ci, et qui est d'une forme telle que l'amplitude de ces vibrations soit amplifiée, et que celles-ci soient de basses fréquences, caractérisé en ce que :on laisse pénétrer ledit liquide (4) dans toute la cavité intérieure (7) délimitée par cette enveloppe (5) grâce à toute ouverture (6) communiquant sur l'extérieur;on dispose dans la cavité (7) un baffle (15) en matériau alvéolaire résistant à la pression d'immersion, qui occupe la majeure partie du volume de la cavité (7) et dont la surface extérieure est à une distance constante de celle de l'enveloppe (5);on solidarise ledit baffle (15) au dispositif d'assemblage (2, 8) des moteurs acoustiques (1);on sollicite lesdits moteurs (1) pour émettre lesdites ondes acoustiques de très basses fréquences et à forte puissance.
- Transducteur destiné à émettre des ondes acoustiques dans un liquide comportant un ou plusieurs moteurs électro-acoustiques (1) placés suivant un même plan, à l'intérieur ou en couronne périphérique d'une enveloppe flexible (5), dont ils sont solidaires au moins à leurs extrémités par tout dispositif d'assemblage (2, 8) et à laquelle ils transmettent leurs vibrations, laquelle enveloppe flexible est au contact avec ledit liquide (4) constituant la surface d'émission des ondes acoustiques, et d'une forme telle que l'amplitude de ces vibrations soit amplifiée dans une gamme de très basses fréquences. caractérisé en ce que l'enceinte constituée pour partie de ladite enveloppe (5) comporte au moins toute ouverture (6) laissant ledit liquide (4) pénétrer dans toute la cavité (7) intérieure délimitée par cette enceinte et un baffle (15) en matériau alvéolaire résistant à la pression d'immersion occupant la majeure partie du volume de la cavité (7), dont la surface externe est à une distance constante (14) de celle de l'enveloppe (5), et qui est solidaire du dispositif d'assemblage (2, 8) des moteurs acoustiques (1).
- Transducteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ladite distance (14) séparant les surfaces du baffle (15) de l'enveloppe (5) et remplie de liquide (4) est comprise entre 3 à 6 mm.
- Transducteur suivant l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit matériau alvéolaire est d'impédance acoustique inférieure à 0,7 fois celle de l'eau.
- Transducteur suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit matériau alvéolaire est un plastique cellulaire à base de P.V.C. (Polychlorure de vinyle) et à porosités fermées.
- Transducteur suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ledit baffle (15) est relié au dispositif d'assemblage (8) des moteurs (1) par des plots élastiques (16).
- Transducteur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau élastique constituant lesdits plots (16) est de caractéristiques élastiques telles que sa vitesse radiale de déplacement en compression est inférieure à dix fois celle des moteurs acoustiques (1).
- Transducteur suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, et tel que son enveloppe extérieure (5) est de forme, de type ellipsoïde, composée de deux disques placés en regard l'un de l'autre, convexes et reliés à leur périphérie par au moins une pièce (10) en forme de tore, caractérisé en ce que les deux disques (5) sont juste supportés et immobilisés à leur périphérie, chacun dans une rainure (17) de la pièce (10).
- Transducteur suivant la revendication 8, caractérisé en ce que chacune des rainures (17) est réalisée dans des éléments disposés en deux couronnes et constituant la pièce (10), reliés deux par deux, de part et d'autre du plan dans lequel se situent les moteurs acoustiques (1) par tout moyen (11) de réglage en distance relative, lesquelles couronnes de la pièce (10) comportant chacune une surface (12) conique, coopérant avec une surface de même forme, portée par une autre couronne (13) extérieure continue périphérique, de telle façon que l'action du rapprochement des éléments de pièce (10) par les moyens (11), diminue la longueur des rainures (17) et assure une précontrainte des disques (5).
- Transducteur suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que lesdits moteurs électro-acoustiques (1) et leurs contre-masses associées (9) sont disposés à l'intérieur de ladite couronne extérieure périphérique (13).
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