EP0684085A1 - Antenne sonar ouverte comportant des transducteurs électro-acoustiques - Google Patents

Antenne sonar ouverte comportant des transducteurs électro-acoustiques Download PDF

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EP0684085A1
EP0684085A1 EP95401230A EP95401230A EP0684085A1 EP 0684085 A1 EP0684085 A1 EP 0684085A1 EP 95401230 A EP95401230 A EP 95401230A EP 95401230 A EP95401230 A EP 95401230A EP 0684085 A1 EP0684085 A1 EP 0684085A1
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EP
European Patent Office
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antenna according
assemblies
antenna
baffle
axis
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP95401230A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jacky Garcin
Yves Ripoll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Direction General pour lArmement DGA
Etat Francais
Original Assignee
Direction General pour lArmement DGA
Etat Francais
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Publication date
Priority claimed from FR9406406A external-priority patent/FR2720585B1/fr
Priority claimed from FR9406409A external-priority patent/FR2720588B1/fr
Priority claimed from FR9406408A external-priority patent/FR2720587B1/fr
Priority claimed from FR9406407A external-priority patent/FR2720586B1/fr
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0611—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile
    • B06B1/0618—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile of piezo- and non-piezoelectric elements, e.g. 'Tonpilz'

Definitions

  • the present invention relates to an improvement made to sonar antennas.
  • the technical field of the invention is that of the manufacture of underwater acoustic transducers.
  • Sonar antennas are used in particular to emit sound waves in the marine or underwater environment, for example isotropically in a plane.
  • sonar antennas are usually used comprising one or more piezoelectric assemblies (or heads), for example of the "Tonpilz” type, essentially composed of a stack of piezoelectric ceramic discs and electrodes which is kept in compression by a prestressing rod, between a mobile horn intended to transmit acoustic waves to the underwater environment and a counter-mass, generally decoupled from this environment.
  • piezoelectric assemblies or heads
  • Nonpilz essentially composed of a stack of piezoelectric ceramic discs and electrodes which is kept in compression by a prestressing rod, between a mobile horn intended to transmit acoustic waves to the underwater environment and a counter-mass, generally decoupled from this environment.
  • a sonar antenna comprising a rigid cylindrical envelope against the inner wall of which are arranged radially piezoelectric motors fixed on a central part serving as common counter mass;
  • the sonar antenna which comprises the cylindrical envelope which can constitute a hoop, comprises two lateral covers assembled in a sealed manner with the rigid cylindrical envelope, so as to constitute a closed enclosure which can be filled with a dielectric liquid and can communicate with a deformable container immersed in water, so as to put the liquid in equilibrium with water.
  • This type of antenna has several disadvantages, in fact the rigid cylindrical envelope which can be produced for example in a material such as carbon is very expensive; moreover, the precautions to be taken to guarantee sealing require great precision in machining and assembly and, consequently, high costs.
  • this type of sonar antenna is difficult to implement using such large diameter cylindrical envelopes, which is made necessary in order to achieve high powers and a high bandwidth, especially at low frequency.
  • this type of antenna can hardly be dismantled, and does not allow control of the electrical connection of the transducers, nor easy replacement of one of them.
  • a sonar antenna comprising a gas-tight envelope, at least one piezoelectric transducer situated inside the envelope which comprises in the space between the transducer and the inner wall of the envelope a solid material separated from the vibrating wall of the envelope by a small clearance filled with gas in equilibrium with the outside; according to this document, the antenna comprises a cylindrical channel in which a piston slides and which communicates by one end with the exterior of the envelope and by the other end with the interior of the envelope.
  • the sonar antenna described in this document also has the drawbacks cited for that of the previous document; moreover, this type of sonar antenna comprising a movable piston and corresponding sealing means is more complex and therefore more expensive and less reliable.
  • sonar antennas of known type have two major additional drawbacks: when the antenna is sealed at the level of the pavilions where the displacement is maximum, this causes rapid wear of the seals; moreover, the mounting of the transducers inside a casing makes it very difficult, if not impossible, to standardize the mechanical stresses in the ceramic pillars which would be necessary to effectively use in power applications, the performances of these stacks of ceramic.
  • the problem is to overcome the drawbacks of known antennas, by providing large diameter sonar antennas that can be obtained at low cost, capable of being immersed at great depth to emit sound waves, equipped with high power piezoelectric transducers.
  • a sonar antenna comprising one or more so-called "multi-head" cylindrical transducers, each of the transducers comprising a plurality (at least 4) of substantially identical sets each comprising a horn and a piezoelectric motor, (each of the motors comprising at least one stack of piezoelectric elements alternating with electrodes, which stack is compressed and / or prestressed by at least one prestressing rod), which assemblies are fixed by the prestressing rod to a counter-mass common to all motors of the transducer, of generally cylindrical shape with an axis ZZ1, which sets extend along axes YY1, YY2, YY3 ...
  • each of the pavilions and / or each of the stacks is coated on its external face with an electrically insulating and waterproof coating, so that the antenna can be "open", that is to say that it is not contained in a sealed box and / or inside a sealed cylindrical envelope.
  • the waterproof insulating coating comprises rubber overmolded on the roof and the engine stack.
  • the antenna comprises means for acoustic treatment and / or for adapting the acoustic impedance of the cavities, and / or the interstices situated between the motor / horn assemblies and between the superimposed transducers.
  • the acoustic treatment means comprise, either for each of the engine / horn assemblies, a baffle partially surrounding at least the stack and comprising a part situated in the immediate vicinity of the rear face of the horn of the engine / horn assembly, or compliant tubes substantially parallel to the axis ZZ1; which compliant tubes are preferably of similar length (or height), for example at least equal to the length (or height) of the counter mass.
  • the baffle is made of a light cellular material, for example with a closed structure, and it has a generally frustoconical shape having as axis the longitudinal axis of the transducer.
  • the baffle comprises two substantially identical half shells which can be fixed to the engine / roof assembly by strapping means such as collars.
  • water passage means such as tubular and conical channels, are provided between the baffle and the stack of piezoelectric elements on the one hand, and between the baffle and the rear face of the roof of on the other hand, thereby allowing convection cooling of the submerged motor / horn assembly.
  • the baffles are pierced with several radial channels allowing the passage of water between their substantially cylindrical internal face of the baffle and their substantially frustoconical external face thus making it possible to facilitate the passage of water and the cooling of the engine / horn assembly.
  • the waterproof insulating coating has protuberances which can cooperate with complementary means, such as grooves, provided on the substantially cylindrical internal face of the baffles in order to allow the longitudinal positioning, along the longitudinal axis of the assembly, of the baffles. with respect to the engine / roof assembly.
  • the second type of acoustic treatment means namely the system of compliant tubes
  • the spaces left free inside the antenna that is to say located between the engine / horn assemblies, in a cylindrical tubular zone comprised between the external wall of the counter mass and a fictitious cylinder surrounding the antenna (having for axis the axis ZZ1 and for diameter that of a circle centered on the axis ZZ1 and surrounding the pavilions of the transducers) , as resonant cavities (or Helmoltz cavities), and the passages left free between the pavilions are used as "vents", so as to constitute a phase-shifting system; preferably, the acoustic elasticity of the free spaces is increased (adjusted) by placing compiling tubes, depending on the performance required and the acoustic "resistance" of the "vents” which is a function of the spacing between the assemblies (particularly between their pavilions).
  • the antenna comprises several superimposed transducer modules each comprising an identical number of assemblies, these assemblies being superimposed so that their longitudinal axes are all included in radial planes having for common intersection the longitudinal axis ZZ1, and it comprises, at least one (for example three) compliant tube. extending in the spaces left free between the assemblies whose axes are in two neighboring planes (or consecutive).
  • the compliant tubes have a substantially rectangular ovalized section, that is to say with rounded angles, which section comprises, for example, two substantially rectilinear parts, substantially parallel to each other and connected at their ends by two semi- circular.
  • each of the piezoelectric horn-motor assemblies is provided (preferably at its base, that is to say at the longitudinal end opposite the flag) of reversible bipolar electrical connection means (a first pole corresponding to the ground, a second pole corresponding to the "hot spot"), which can cooperate with complementary connection (or plug-in) means provided in the counter-mass.
  • each of the assemblies can be electrically connected and disconnected by a translational movement of the assembly relative to the counterweight, along the longitudinal axis of the engine and / or of the assembly, preferably thanks to at least one female plug capable of cooperating with at least one male plug.
  • each of the assemblies has at its base a piece, or support flange, electrically conductive, connected to electrodes mass of the stack by a conductive wire, and electrical contact with the common counter mass.
  • a seal is provided between the support part or flange and the corresponding support phase of the counterweight.
  • each of the assemblies is fixed in a reversible or removable manner on the counterweight by a second threaded end of the prestressed rod, which rod is threaded at its first end so as to receive a nut bearing on the flag.
  • the antenna comprises for each of the assemblies an angular locating (or wedging) pin of the assembly with respect to the counter-mass.
  • the counterweight is provided with a recess, or well or bore, substantially central, extending along the axis ZZ1, which can be filled with a gas under pressure and, the counterweight is electrically connected to the electrodes of mass of the stack of piezoelectric elements of the motors, so as to constitute a common ground electrode for all the motors and / or transducers.
  • the transducers are assembled by their respective counter-masses using flanges or spacers of generally cylindrical shape, of axis ZZ1, which are superimposed; the various parts forming the counter-mass and the connecting flanges or spacers each comprise a central recess, sealing means and angular setting means between each pair of successive sections (countermasses or flanges or spacers).
  • the sections are assembled by tie rods extending along the axis ZZ1, outside the sections, bearing on the end plates of the counter-mass.
  • each of the sections or flanges receiving on its external face several motor / horn assemblies comprises, in the recess or cavity, means of connection or electrical connection such as a terminal block allowing the grouping of the conductive wires supplying the motors , and allowing the connection of modules to external antenna power cables.
  • the transducers and sonar antennas according to the invention it is possible to obtain a bandwidth very much greater than that of known antennas, of the order of twice as wide, and the invention makes it possible to provide sonar antennas of high power, mass and reduced cost.
  • the sealed central recess which can be filled with a gas, it is also possible to use internal means of electrical connection (wires, terminal blocks, etc.) that are not waterproof.
  • a sonar antenna 1 comprises several modules or transducers superimposed along an axis ZZ1, each module or transducer comprising a plurality (10 in FIGS. 1 and 4) of piezoelectric horn / motor assemblies marked 2 1 , 2 2 , .. 2, o, which are identical; the assemblies extend along respective longitudinal axes YY1, YY2, ... YY10 which are uniformly distributed in the plane of FIGS. 1 and 4, according to an advantageously constant angular distance 12.
  • Each of the assemblies comprises a prestressing rod 4 1 , a stack 7, of pie elements zoelectric in the form of a crown, constituting a piezoelectric motor, extending along the longitudinal axis YY1 of said motor as well as the prestressing rod.
  • the prestressing rod mechanically connects the roof 3, of the assembly to the common counter mass 9 of the sonar antenna and / or of the corresponding transducer module.
  • each of the assemblies is provided, in the space situated around the stack of piezoelectric elements and at the rear of the roof, with a cabinet respectively 10 1 , 10 2 , .. 10 10 of general shape of revolution, having a frustoconical external face; it can also be seen in this figure that interstices 13 or cavities remain inside the transducer, which cavities are filled with water when the transducer module and / or the antenna is immersed.
  • the antenna 1 comprises two modules or transducers 57, as shown in FIG. 1, which are superimposed along the axis ZZ1 of general symmetry of the antenna, each of the transducers comprising a plurality of piezoelectric pavilion-motor assemblies 2, the longitudinal axes of which extend in a plane P (with regard to the module 57 located to the right of FIG. 2) and are coplanar and concurrent at a point on the axis ZZ1 of the antenna.
  • This figure also shows the interstices or cavities 13 left free inside the antenna and which are filled with water when the latter is immersed.
  • each of said piezoelectric pavilion-motor assemblies is equipped with a baffle 10 which may essentially consist of two half shells 15 1 , 15 2 a lightweight foam material such as, for example, polyvinyl chloride foam.
  • the assembly essentially comprises a pavilion 3 which will be able to move under the effect of the vibrations generated by the stack 7 of piezoelectric elements 6 superimposed and alternated with electrodes 8 which electrodes are, for some, marked 8a , connected to an electric ground wire 21 which can advantageously be electrically linked to an electrically conductive support flange 25 and to the common counter ground 9, and, for others, marked 8b, and alternated with the first , connected to an electrically conductive wire 22 constituting the "hot spot" by which the piezoelectric elements can be excited.
  • An adjustment shim 27 is also provided between one end of the stack of piezoelectric elements and the pavilion 3; the stack can be prestressed and / or compressed by a prestressing rod 4 bearing via the support face 20a of a nut 20, on the corresponding support face 3a of the pavilion 3, which rod is screwed into the common counter mass 9 at its second end.
  • the assembly constituted by the pavilion 3, the rod 4, the stack of piezoelectric elements alternating with the electrodes 8 can be covered with an electrically insulating and waterproof coating 5 which comprises a part 5a covering the front face of the pavilion, a part 5b covering the rear face of the roof, a part 5c covering the external face of the stack and a part 5d partially covering at least the support flange 25.
  • the part 5a of the covering has a central zone 5e which can be cut (removed) to allow disassembly of the assembly; for this purpose, following the removal of the central zone 5e, it is then possible, by means of a threaded bore 4b provided at the first end of the rod, using a tool (not shown) screwed into the threaded bore and bearing on the front face 3b of the roof, exert a longitudinal traction (directed downwards, with reference to FIG. 3) making it possible to compensate for the prestressing forces, and thus making it possible to unscrew the nut 20, for example thanks to cavities 20b provided in the external face of the nut, in which a tool (not shown) can bear.
  • the covering 5 has in the part 5c protrusions 19 which can cooperate with circular or circumferential grooves 18 provided on the cylindrical internal face of the baffle in order to allow the longitudinal positioning of the baffle relative to the assembly.
  • the baffle which is here in the form of a revolution comprises a frustoconical external surface 23 of axis YY1 which constitutes the general longitudinal axis of the assembly and a cylindrical internal surface 24a extended by a frustoconical internal surface 24b; the internal surfaces 24a and 24b of the baffle which are situated respectively opposite the external face of the covering 5c of the stack and the external face of the covering 5b of the rear face of the roof, delimit a free space comprising substantially a channel 37 substantially tubular, and a channel 56, substantially frustoconical, which channels 37 and 56 will be filled with water when the antenna is submerged, which water can circulate in order to facilitate the cooling of the assembly.
  • the circulation of water along the external walls of the covering of the assembly can be advantageous. sement facilitated by channels 14 provided in the cabinet which communicate the internal face 24 and the external face 23 of the cabinet; advantageously the baffle can be maintained around the assembly by means of collars 17 wedged in grooves 16 provided on the external face 23 of the baffle.
  • the antenna is provided, in each of the spaces located between the counterweight and the rear of the pavilions, with three compliant tubes 38 substantially parallel to the axis ZZ1; it can also be seen in this figure that interstices 13, or cavities, remain inside the module, which cavities are filled with water when the module and / or the antenna is immersed .
  • the antenna which extends along the general axis of symmetry ZZ1 and of which only a quarter has been shown, comprises the common counter mass 9 whose cross section, in a plane perpendicular to l axis ZZ1, is a regular polygon and comprises the bearing or fixing faces of each of the motor / horn assembly of the antenna, which sets extend radially along the longitudinal axes YV 1 , YY 2 , advantageously uniformly angularly distributed according to the angular difference 12.
  • a flat plate or sheet 50 in which cutouts have been arranged in order to allow the plane to pass through. the plate 50 by the compliant tubes 38.
  • the compliant tubes are advantageously of "rounded rectangular” section, extending along axes perpendicular to the plane of FIG. 5 and parallel to the axis ZZ1 of the antenna.
  • the compliant tubes 38 which partially occupy the cavities or free spaces 13 located between the engine / horn assemblies are three in number between each group of vertically superimposed assemblies and are held in position in the upper part of the antenna by lugs 53 of wedging of the compliant tubes, which legs are fixed on the flat plate 50.
  • end 4a of the prestressing rod 4 is advantageously threaded so as to be screwed into a tapped bore 28 provided in the common counter mass 9.
  • the assembly constituted by the flag, the rod, the stack of piezoelectric elements alternating with the electrodes is supported by the flange 25 bearing against the common counter mass 9, and is angularly positioned by means of a wedge pin 26 angular cooperating with a bore 30 2 provided in the common counter mass, the pin partially extending in a corresponding bore 30, provided in the support flange 25.
  • the support flange 25 which is partially externally covered with the part 5d of the electrically insulating waterproof covering, comprises a conduit 58 in which the end of the conductive wire 22 can be accommodated allowing the connection of the hot spot piezoelectric elements to an excitation source (not shown).
  • the electrical connection of the end of the wire or cable 22 can be made by a connector comprising a female plug 31 electrically connected to the end of the conductor 22 which can come to fit around a male plug 32 mechanically linked to the common counter mass but electrically insulated therefrom by insulating means 35,34 and electrically connected to a conductor 36 making it possible to connect the piezoelectric elements of the assembly to the excitation source (not shown).
  • the part of the connector located in said support flange 25 also comprises an insulating element 33 which is substantially cylindrical and which serves as an interface between the socket 31.35 and the support sole 25.
  • the sole 25 comprises a groove in which is housed a seal 29 in order to prevent water from being able to penetrate inside the counter mass 9.
  • each of the transducer modules, 57 superimposed along the axis ZZ1 of general symmetry of the antenna, comprises several sets 2 piezoelectric motor horn coated externally with the electrically insulating and waterproof coating 5.
  • Each of the assemblies 2 is fixed on a flange forming a unitary counterweight 43 forming part of the common counterweight 9.
  • a spacer 44 is interposed between two successive transducer modules 57 and more precisely between the respective countermasses 43 of two successive superimposed modules 57.
  • the assembly 9 forming the common counter mass is hollow and is provided with a central recess 11 comprising a substantially cylindrical recess 11 provided in each of the flanges or against unit mass 43 and a cylindrical recess 11 provided in the spacer 44 and likely to communicate on recesses 11 b.
  • the common counter mass comprises, in addition to the spacer and the unitary countermuffs in the form of flanges 43, an upper plate 39 closing the channel or obviously, provided in the upper part of the counter mass, and a lower plate 40 playing the same role d 'sealing and closing of course; seals 41 and angular setting pins 42 are provided between each of the parts 39, 43, 44, 43, 40 respectively.
  • the assembly of the common counter mass constituted by the end plates 39 and 40, the respective unit counter masses 43 of the transducers and the spacer 44, is held mechanically linked by means of tie rods 45 which bear on the part circumferential of each of the plates 39 and 40 and which are threaded, at least in part, and stopped by known systems (of the nut type for example) so as to tighten the elements forming the common counter-mass against each other;
  • the lower plate 40 may be provided with a plug 59 making it possible to facilitate access to the electrical connections of the transducers on a connector or terminal block or electrical connection means 52 provided in the cavity, 11b arranged inside the flange 43, located in the lower part of the antenna.
  • electrical connectors 46 make it possible to connect, via cables 60, the antenna to a generator (not shown). They are sealed, fixed to the upper plate 39 and thus allow the connection of all the transducers of the antenna by means of the electrical connection means 52 provided in the recesses 11b of each of the flanges 43 forming the transducer support. .
  • the antenna can be fixed to a bracket 51 by means of an upper connecting means 49 in the form of a stirrup and of a plate 50, which stirrup is linked to the upper plate 39 in order to allow the support of the antenna by the gallows 51.
  • a lower connecting means 48 also in the form of a jumper, makes it possible to mechanically and rigidly connect the lower plate 40 forming part of the counterweight 9 of the antenna to a plate 47 of general shape flat and serving as support.
  • the plate 47 of generally planar shape, serving as a support also serves as a means of attachment to compliant hollow tubes 38 extending parallel to the axis ZZ1 of antenna symmetry, which compliant tubes are provided in the cavities left free between the antenna transducer assemblies and thus allow the impedance of the cavities to be adjusted in order to limit the interference between the acoustic radiation from the front face of the pavilion sets and the acoustic radiation from the rear face of the pavilion.

Abstract

La présente invention est relative à un perfectionnement apporté aux antennes sonar.
Une antenne sonar 1 comporte une pluralité d'ensembles 2 sensiblement identiques comportant un moteur piézoélectrique et un pavillon fixés à une contre masse 9 commune de forme générale cylindrique d' axe ZZ1 ; les ensembles s'étendent selon des axes longitudinaux coplanaires et radiaux, et sont revêtus sur leur face externe d'un revêtement 5 électriquement isolant et étanche.
Le domaine technique de l'invention est celui de la fabrication de transducteurs acoustiques sous-marins.

Description

  • La présente invention est relative à un perfectionnement apporté aux antennes sonar.
  • Le domaine technique de l'invention est celui de la fabrication de transducteurs acoustiques sous-marins.
  • Les antennes sonar sont utilisées notamment pour émettre des ondes sonores dans le milieu marin ou sous-marin par exemple de manière isotrope dans un plan.
  • Pour ce faire, on utilise habituellement des antennes sonar comportant un ou plusieurs ensembles (ou têtes) piézoélectriques, par exemple de type "Tonpilz", essentiellement composés d'un empilement de disques de céramique piézoélectrique et d'électrodes qui est maintenu en compression par une tige de précontrainte, entre un pavillon mobile destiné à transmettre au milieu sous-marin des ondes acoustiques et une contre masse, en général découplée de ce milieu.
  • On connaît, notamment par la demande de brevet FR 2 302 655 (ETAT FRANCAIS), une antenne sonar comportant une enveloppe cylindrique rigide contre la paroi intérieure de laquelle sont disposés radialement des moteurs piézoélectriques fixés sur une pièce centrale servant de contre masse commune; selon ce document, l'antenne sonar qui comporte l'enveloppe cylindrique pouvant constituer une frette, comporte deux couvercles latéraux assemblés de manière étanche avec l'enveloppe cylindrique rigide, de manière à constituer une enceinte fermée qui peut être remplie d'un liquide diélectrique et peut communiquer avec un récipient déformable plongé dans l'eau, de manière à mettre le liquide en équipression avec l'eau.
  • Ce type d'antenne comporte plusieurs inconvénients, en effet l'enveloppe cylindrique rigide qui peut être réalisée par exemple dans un matériau tel que du carbone est très coûteuse; par ailleurs, les précautions à prendre pour garantir l'étanchéité nécessite de grandes précisions d'usinage et de montage et, par conséquent, des coûts élevés.
  • Par ailleurs, ce type d'antenne sonar est difficile à mettre en oeuvre en utilisant de telles enveloppes cylindriques de grand diamètre, ce qui est rendu nécessaire afin d'atteindre de fortes puissances et une bande passante élevée, notamment en basse fréquence.
  • De plus, de par sa construction, ce type d'antenne peut difficilement être démontée, et ne permet ni un contrôle du raccordement électrique des transducteurs, ni un remplacement facile de l'un d'entre eux.
  • On connaît également, par la demande de brevet FR 2 361 033, une antenne sonar comportant une enveloppe étanche au gaz, au moins un transducteur piézoélectrique situé à l'intérieur de l'enveloppe qui comporte dans l'espace compris entre le transducteur et la paroi interne de l'enveloppe un matériau solide séparé de la paroi vibrante de l'enveloppe par un faible jeu rempli en gaz en équipression avec l'extérieur; selon ce document, l'antenne comporte un canal cylindrique dans lequel coulisse un piston et qui communique par une extrémité avec l'extérieur de l'enveloppe et par l'autre extrémité avec l'intérieur de l'enveloppe.
  • L'antenne sonar décrite dans ce document comporte également les inconvénients cités pour celle du document précédent; par ailleurs ce type d'antenne sonar comportant un piston mobile et des moyens d'étanchéité correspondants est plus complexe et donc plus coûteux et moins fiable.
  • De plus, les antennes sonar de type connu présentent deux inconvénients supplémentaires majeurs : lorsque l'étanchéité de l'antenne est réalisé au niveau des pavillons où le déplacement est maximal, cela provoque une usure rapide des joints d'étanchéité; de plus, le montage des transducteurs à l'intérieur d'une enveloppe rend très difficile, sinon impossible, l'uniformisation des contraintes mécaniques dans les piliers de céramique qui serait nécessaire pour utilise efficacement dans des applications de puissance, les performances de ces empilements de céramique.
  • Le problème posé est de remédier aux inconvénients des antennes connues, en procurant des antennes sonar de grand diamètre pouvant être obtenues à moindre coût, susceptibles d'être immergées à grande profondeur pour émettre des ondes sonores, équipées de transducteurs piézoélectriques de forte puissance.
  • La solution au problème posé consiste à procurer une antenne sonar comportant un ou plusieurs transducteurs cylindriques dits "multitêtes", chacun des transducteurs comportant une pluralité (au moins 4) d'ensembles sensiblement identiques comportant chacun un pavillon et un moteur piézoélectrique, (chacun des moteurs comportant au moins un empilement d'éléments piézoélectriques alternant avec des électrodes, lequel empilement est comprimé et/ou précontraint par au moins une tige de précontrainte), lesquels ensembles sont fixés par la tige de précontrainte à une contre masse commune à tous les moteurs du transducteur, de forme générale cylindrique d'axe ZZ1, lesquels ensembles s'étendent selon des axes YY1, YY2, YY3... coplanaires, c'est-à-dire sont contenus dans un plan ou dans plusieurs plans parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe ZZ1, et sensiblement radiaux (concourants); chacun des pavillons et/ou chacun des empilements est revêtu sur sa face externe d'un revêtement électriquement isolant et étanche, de sorte que l'antenne peut être "ouverte", c'est-à-dire qu'elle n'est pas contenue dans un caisson étanche et/ou à l'intérieur d'une enveloppe cylindrique étanche.
  • Avantageusement, le revêtement isolant étanche comporte du caoutchouc surmoulé sur le pavillon et l'empilement du moteur.
  • Avantageusement, l'antenne comporte des moyens de traitement acoustique et/ou d'adaptation d'impédance acoustique des cavités, et/ou des interstices situées entre les ensembles moteur/pavillon et entre les transducteurs superposés.
  • Avantageusement, les moyens de traitement acoustique comportent, soit pour chacun des ensembles moteur/pavillon un baffle entourant en partie au moins l'empilement et comportant une partie située à proximité immédiate de la face arrière du pavillon de l'ensemble moteur/pavillon, soit des tubes compliants sensiblement parallèles à l'axe ZZ1; lesquels tubes compliants sont de préférence de longueur (ou hauteur) voisine, par exemple au moins égale à la longueur (ou hauteur) de la contre masse.
  • Avantageusement, dans le premier type de moyens de traitement, acoustique, le baffle est réalisé dans un matériau alvéolaire léger, par exemple à structure fermée, et il a une forme générale tronconique ayant pour axe l'axe longitudinal du transducteur.
  • Avantageusement, le baffle comporte deux demi coquilles sensiblement identiques qui peuvent être fixées sur l'ensemble moteur/pavillon par des moyens de cerclage tels que des colliers.
  • Avantageusement, des moyens de passage d'eau, tels que des canaux tubulaires et coniques, sont prévus entre le baffle et l'empilement d'éléments piézo-électriques d'une part, et entre le baffle et la face arrière du pavillon d'autre part, ce qui permet ainsi le refroidissement par convection de l'ensemble moteur/pavillon immergé.
  • Avantageusement, les baffles sont percés de plusieurs canaux radiaux permettant le passage d'eau entre leur face interne sensiblement cylindrique du baffle et leur face externe sensiblement tronconique permettant ainsi de faciliter le passage d'eau et le refroidissement de l'ensemble moteur/pavillon.
  • Avantageusement, le revêtement isolant étanche comporte des protubérances qui peuvent coopérer avec des moyens complémentaires, tels que des gorges, prévus sur la face sensiblement cylindrique internes des baffles afin de permettre le positionnement longitudinal, selon l'axe longitudinal de l'ensemble, des baffles par rapport à l' ensemble moteur/pavillon.
  • Selon le deuxième type de moyens de traitement acoustique, à savoir le système de tubes compliants, on peut utiliser les espaces laissés libres à l'intérieur de l'antenne, c'est-à-dire situés entre les ensembles moteur/pavillon, dans une zone tubulaire cylindrique comprise entre la paroi externe de la contre masse et un cylindre fictif entourant l'antenne (ayant pour axe l'axe ZZ1 et pour diamètre celui d'un cercle centré sur l'axe ZZ1 et entourant les pavillons des transducteurs), comme cavités résonnantes (ou cavités d'Hel- moltz), et on utilise les passages laissés libres entre les pavillons comme "évents", de manière à constituer un système déphaseur; de préférence, on augmente (on ajuste) l'élasticité acoustique des espaces libres en plaçant des tubes compilants, en fonction des performances demandées et de la "résistance" acoustique des "évents" qui est fonction de l'écartement entre les ensembles (particulièrement entre leurs pavillons).
  • On peut ainsi régler la fréquence de résonance du système cavité/évent au dessous de la fréquence des ensembles afin d'élargir, en basse fréquence, la bande passante de l'antenne.
  • Avantageusement, l'antenne comporte plusieurs modules transducteurs superposés comportant chacun un nombre identique d'ensembles, ces ensembles étant superposés de manière à ce que leurs axes longitudinaux soient tous compris dans des plans radiaux ayant pour intersection commune l'axe longitudinal ZZ1, et elle comporte, au moins un (par exemple trois) tube compliant. s'étendant dans les espaces laissés libres entre les ensembles dont les axes sont dans deux plans voisins (ou consécutifs).
  • Avantageusement, les tubes compliants ont une section sensiblement rectangulaire ovalisée, c'est-à-dire avec des angles arrondis, laquelle section comporte, par exemple, deux parties sensiblement rectilignes, sensiblement parallèles entres elles et reliées par leurs extrémités par deux parties semi-circulaires.
  • Avantageusement, que le moyen de traitement acoustique soit le système de baffles ou le système de tubes compliants, chacun des ensembles pavillon-moteur piézoélectrique est muni (de préférence à sa base, c'est-à-dire à l'extrémité longitudinale opposée au pavillon) de moyens réversibles de connexion électrique bipolaire (un premier pôle correspondant à la masse, un deuxième pôle correspondant au "point chaud"), qui peuvent coopérer avec des moyens complémentaires de connexion (ou d'enfichage) prévus dans la contre masse.
  • Avantageusement, chacun des ensembles (ou têtes) peut être électriquement connecté et déconnecté par un mouvement de translation de l'ensemble par rapport à la contre masse, selon l'axe longitudinal du moteur et/ou de l'ensemble, de préférence grâce à une fiche femelle, au moins, susceptible de coopérer avec une fiche mâle au moins.
  • Avantageusement, chacun des ensembles comporte à sa base une pièce, ou bride d'appui, électriquement conductrice, reliée à des électrodes de masse de l' empilement par un fil conducteur, et mise en contact électrique avec la contre masse commune.
  • Avantageusement, un joint d'étanchéité est prévu entre la pièce ou bride d'appui et la phase d'appui correspondante de la contre masse.
  • Avantageusement, chacun des ensembles (ou têtes ) est fixé de manière réversible, ou amovible, sur la contre masse par une deuxième extrémité filetée de la tige précontrainte, laquelle tige est filetée à sa première extrémité de manière à recevoir un écrou prenant appui sur le pavillon.
  • Avantageusement, l'antenne comporte pour chacun des ensembles un pion de repérage (ou calage) angulaire de l'ensemble par rapport à la contre masse.
  • Avantageusement, la contre masse est munie d'un évidement, ou puit ou alésage, sensiblement central, s'étendant selon l'axe ZZ1, qui peut être rempli d'un gaz sous pression et, la contre masse est reliée électriquement aux électrodes de masse de l'empilement d'éléments piézoélectriques des moteurs, de manière à constituer une électrode commune de masse pour tous les moteurs et/ou transducteurs.
  • Avantageusement, les transducteurs sont assemblés par leurs contre masses respectives à l'aide de brides ou d'entretoises de forme en général, sensiblement cylindrique, d'axe ZZ1, qui sont superposées; les différentes pièces formant la contre masse et les brides ou entretoises de liaison comportent chacune un évidement central, des moyens d'étanchéité et des moyens de calage angulaire entre chaque paire de tronçons (contremasses ou brides ou entretoises) successifs.
  • Avantageusement, les tronçons sont assemblés par des tirants s'étendant selon l'axe ZZ1, à l'extérieur des tronçons, prenant appui sur des plaques d'extrémité de la contre masse.
  • Avantageusement, chacun des tronçons ou brides recevant sur sa face externe plusieurs ensembles moteur/pavillon, comporte, dans l'évidemment ou cavité, des moyens de liaison ou raccordement électrique tels qu'un bornier permettant le regroupement des fils conducteurs d'alimentation des moteurs, et permettant le raccordement des modules à des câbles externes d'alimentation de l'antenne.
  • Grâce au caractéristiques particulières des transducteurs et antennes sonar selon l'invention, on peut obtenir une bande passante très nettement supérieure à celles des antennes connues, de l'ordre de deux fois plus étendue, et l'invention permet de procurer des antennes sonar de forte puissance, de masse et de coût réduits.
  • Grâce à la structure particulière des moyens de connexion électriques et des moyens de fixation des têtes, on peut aisément démonter, contrôler et remplacer chacunes des têtes et/ou leur connexions électriques.
  • Grâce à la structure modulaire de l'antenne, le câblage électrique, le contrôle et la maintenance de l'antenne sont facilités.
  • Grâce à l'évidement central étanche, qui peut être rempli d'un gaz, on peut également utiliser des moyens internes de connexion électrique (fils, borniers...) non étanches.
  • Les nombreux avantages procurés par l'invention seront mieux compris à l'aide de la description suivante qui se réfère aux dessins annexés, illustrant, sans aucun caractère limitatif, des modes particuliers de réalisation d'antennes sonar selon l'invention.
    • La figure 1 est une vue de dessus (en plan) d'un premier mode particulier de réalisation des transducteurs de l'antenne sonar selon l'invention, et est une vue selon I-I de la figure 2.
    • La figure 2 est une vue d'ensemble d'un premier mode particulier de réalisation d'une antenne sonar selon l'invention.
    • La figure 3 illustre un premier mode préférentiel de réalisation des moyens d'adaptation acoustique des pavillons d'une antenne sonar selon l'invention et des moyens de fixation des ensembles pavillon/moteur piézoélectrique à la contre masse commune.
    • La figure 4 est une vue de dessus (en plan) d'un deuxième mode particulier de réalisation d'une antenne sonar selon l'invention.
    • La figure 5 est une vue de dessus de l'antenne sonar de la figure 4, dans laquelle un quart seulement a été représenté, compte tenu de la symétrie de révolution de ce mode de réalisation.
    • La figure 6 illustre, à une échelle agrandie, un détail de la figure 3 montrant un mode particulier de connection électrique entre un moteur et la contre masse d'un des transducteurs de l'antenne.
    • La figure 7 illustre, en vue longitudinale ledit premier mode de réalisation d'une antenne sonar modulaire.
    • La figure 8 illustre, en vue longitudinale ledit deuxième mode de réalisation d'une antenne sonar modulaire.
  • Par référence aux figures 1 et 4 une antenne sonar 1 comporte plusieurs modules ou transducteurs superposés selon un axe ZZ1, chaque module ou transducteur comportant une pluralité (10 sur les figures 1 et 4) d'ensembles pavillon/moteur piézoélectrique repérés 21, 22,..2,o, qui sont identiques; les ensembles s'étendent selon des axes longitudinaux respectifs YY1, YY2, ... YY10 qui sont uniformément répartis dans le plan des figures 1 et 4, selon un écart angulaire 12 avantageusement constant.
  • Chacun des ensembles comporte une tige de précontrainte 41, un empilement 7, d'éléments piézoélectriques en forme de couronne, constituant un moteur piézoélectrique, s'étendant selon l'axe YY1 longitudinal dudit moteur de même que la tige de précontrainte.
  • La tige de précontrainte relie mécaniquement le pavillon 3, de l'ensemble à la contre masse commune 9 de l'antenne sonar et/ou du module transducteur correspondant.
  • On voit également sur ces figures du revêtement 5 électriquement isolant et étanche par exemple en caoutchouc vulcanisé, sur la face externe de l'empilement de céramiques piézoélectriques et du pavillon ainsi que sur la face avant de celui-ci, assure l'étanchéité du dispositif.
  • On voit également sur la figure 1, que chacun des ensembles est muni, dans l'espace situé autour de l'empilement d'éléments piézoélectriques et à l'arrière du pavillon, d'un baffle respectivement 101, 102, ... 1010 de forme générale de révolution, ayant une face externe tronconique; on voit également sur cette figure que des interstice 13 ou cavités subsistent à l'intérieur du transducteur, lesquelles cavités sont remplies d'eau lorsque le module transducteur et/ou l'antenne est immergé.
  • Par référence à la figure 2 on voit que l'antenne 1 comporte deux modules ou transducteurs 57, tels que représentés à la figure 1, qui sont superposés selon l'axe ZZ1 de symétrie générale de l'antenne, chacun des transducteurs comportant une pluralité d'ensembles pavillon-moteur piézoélectrique 2, dont les axes longitudinaux s'étendent dans un plan P (pour ce qui concerne le module 57 situé à droite de la figure 2) et sont coplanaires et concourants en un point de l'axe ZZ1 de l'antenne.
  • On voit également sur cette figure les interstices ou cavités 13 laissés libres à l'intérieur de l'antenne et qui sont remplis d'eau lorsque celle-ci est immergée.
  • On voit sur la figure 3 que, selon un mode préférentiel de réalisation d'antenne selon l'invention, chacun desdits ensembles pavillon-moteur piézoélectrique est équipé d'un baffle 10 qui peut être essentiellement constitué par deux demi coquilles 151, 152 d'un matériau alvéolaire léger tel que, par exemple, une mousse de polychlorure de vinyle.
  • De façon connue l'ensemble comporte essentiellement un pavillon 3 qui sera susceptible de se déplacer sous l'effet des vibrations engendrées par l'empilement 7 d'éléments piézoélectriques 6 superposés et alternés avec des électrodes 8 lesquelles électrodes sont, pour certaines, repérées 8a, reliées à un fil électrique 21 de mise à la masse qui peut être avantageusement lié électriquement à une bride d'appui 25 électriquement conductrice et à la contre masse commune 9, et, pour d'autres, repérées 8b, et alternées avec les premières, reliées à un fil électriquement conducteur 22 constituant le "point chaud" par lequel les éléments piézoélectriques peuvent être excités.
  • Une cale d'ajustement 27 est également prévue entre une extrémité de l'empilement d'éléments piézoélectriques et le pavillon 3; l'empilement peut être précontraint et/ou comprimé par une tige 4 de précontrainte prenant appui par l'intermédiaire de la face d'appui 20a d'un écrou 20, sur la face d'appui 3a correspondante du pavillon 3, laquelle tige est vissée dans la contre masse commune 9 à sa deuxième extrémité.
  • L'ensemble constitué par le pavillon 3, la tige 4, l'empilement d'éléments piézoélectriques alternés avec les électrodes 8 peut être recouvert d'un revêtement 5 électriquement isolant et étanche qui comporte une partie 5a recouvrant la face avant du pavillon, une partie 5b recouvrant la face arrière du pavillon, une partie 5c recouvrant la face externe de l'empilement et une partie 5d recouvrant partiellement au moins la bride d'appui 25.
  • La partie 5a du revêtement comporte une zone centrale 5e qui peut être découpée (ôtée) pour permettre le démontage de l'ensemble; à cet effet, consécutivement à l'enlèvement de la zone centrale 5e, on peut ensuite, grâce à un alésage fileté 4b prévu à la première extrémité de la tige, à l'aide d'un outil (non représenté) vissé dans l'alésage fileté et prenant appui sur la face avant 3b du pavillon, exercer une traction longitudinale (dirigée vers le bas, par référence à la figure 3) permettant de compenser les efforts de précontrainte, et permettant ainsi de dévisser l'écrou 20, par exemple grâce à des cavités 20b prévues dans la face externe de l'écrou, dans lesquelles peut prendre appui un outil (non représenté).
  • On voit que le revêtement 5 comporte dans la partie 5c des protubérances 19 pouvant coopérer avec des gorges circulaires ou circonférencielles 18 prévues sur la face interne cylindrique du baffle afin de permettre le positionnement longitudinal du baffle par rapport à l' ensemble.
  • Le baffle qui est ici de forme de révolution comporte une surface externe 23 tronconique d'axe YY1 qui constitue l'axe longitudinal général de l'ensemble et une surface interne 24a cylindrique prolongée par une surface interne 24b tronconique; les surfaces 24a et 24b internes du baffle qui sont situées en regard respectivement de la face externe du revêtement 5c de l'empilement et de la face externe du revêtement 5b de la face arrière du pavillon, délimitent un espace libre comportant sensiblement un canal 37 sensiblement tubulaire, et un canal 56, sensiblement tronconique, lesquels canaux 37 et 56 seront remplis d'eau lorsque l'antenne sera immergée, laquelle eau pourra circuler afin de faciliter le refroidissement de l'ensemble.
  • La circulation d'eau le long des parois externe du revêtement de l'ensemble peut être avantageusement facilitée grâce à des canaux 14 prévus dans le baffle qui mettent en communication la face interne 24 et la face externe 23 du baffle; avantageusement le baffle peut être maintenu autour de l'ensemble grâce à des colliers 17 calés dans des gorges 16 prévues sur la face externe 23 du baffle.
  • Par référence à la figure 4, on voit que l'antenne est munie, dans chacun des espaces situés entre la contre masse et l'arrière des pavillons, de trois tubes compliants 38 sensiblement parallèles à l'axe ZZ1; on voit également sur cette figure que des interstices 13, ou cavités, subsistent à l'intérieur du module, lesquelles cavités sont remplies d'eau lorsque le module et/ou l'antenne est immer- gé.
  • Par référence à la figure 5, on voit que l'antenne qui s'étend selon l'axe de symétrie générale ZZ1 et dont seulement un quart a été représenté, comporte la contre masse commune 9 dont la section, selon un plan perpendiculaire à l'axe ZZ1, est un polygone régulier et comporte les faces d'appui ou de fixation de chacun des ensembles moteur/pavillon de l'antenne, lesquels ensembles s'étendent radialement selon les axes longitudinaux YV1, YY2,, avantageusement uniformément angulairement répartis selon l'écart angulaire 12.
  • On voit que dans la partie supérieure de l'antenne, qui peut être tenue au fin de stockage ou de manipulation par une potence 51, est prévue une plaque plane ou tôle 50 dans laquelle des découpes ont été aménagées afin de laisser traverser le plan de la plaque 50 par les tubes compliants 38.
  • Les tubes compliants sont avantageusement de section "rectangulaire arrondie", s'étendant selon des axes perpendiculaires au plan de la figure 5 et parallèles à l' axe ZZ1 de l'antenne.
  • Les tubes compliants 38 qui occupent partiellement les cavités ou espaces libres 13 situés entre les ensembles moteur/pavillon sont au nombre de trois entre chaque groupe des ensembles verticalement superposés et sont maintenus en position dans la partie supérieure de l'antenne par des pattes 53 de calage des tubes compliants, lesquelles pattes sont fixées sur la plaque plane 50.
  • Par référence à la figure 6 on voit qu'avantageusement l'extrémité 4a de la tige 4 de précontrainte est filetée de manière à venir se visser dans un alésage 28 taraudé prévu dans la contre masse commune 9.
  • L'ensemble constitué par le pavillon, la tige, l'empilement d'éléments piézoélectriques alternés avec les électrodes s'appuie par la bride 25 d'appui contre la contre masse commune 9, et est positionné angulairement grâce à un pion 26 de calage angulaire coopérant avec un alésage 302 prévu dans la contre masse commune, le pion s'étendant partiellement dans un alésage correspondant 30, prévu dans la bride d'appui 25.
  • On voit sur la figure 6 que la bride d'appui 25 qui est partiellement extérieurement recouverte de la partie 5d du recouvrement étanche électriquement isolant, comporte un conduit 58 dans lequel peut être logé l'extrémité du fil conducteur 22 permettant le raccordement du point chaud des éléments piézoélectriques à une source d'excitation (non représentée).
  • Avantageusement, le raccordement électrique de l'extrémité du fil ou câble 22 peut se faire par un connecteur comportant une fiche femelle 31 électriquement raccordée à l'extrémité du conducteur 22 qui peut venir s'emboîter autour d'une fiche mâle 32 liée mécaniquement à la contre masse commune mais isolée électriquement de celle-ci par des moyens isolants 35,34 et reliée électriquement à un conducteur 36 permettant de relier les éléments piézoélectriques de l'ensemble à la source d'excitation (non représentée).
  • On voit également sur cette figure que la partie du connecteur située dans ladite bride d'appui 25 comporte également un élément isolant 33 sensiblement cylindrique qui sert d'interface entre la prise 31,35 et la semelle d'appui 25. La semelle 25 comporte une gorge dans laquelle est logé un joint 29 d'étanchéité afin d'éviter que l'eau ne puisse pénétrer à l'intérieur de la contre masse 9.
  • Dans les modes de réalisation représentés aux figures 7 et 8, chacun des modules transducteurs, 57 superposés selon l'axe ZZ1 de symétrie générale de l'antenne, comporte plusieurs ensembles 2 pavillon-moteur piézoélectrique revêtus extérieurement du revêtement 5 électriquement isolant et étanche.
  • Chacun des ensembles 2 est fixé sur une bride formant une contre masse unitaire 43 faisant partie de la contre masse commune 9.
  • Une entretoise 44, est intercalée entre deux modules transducteurs successifs 57 et plus précisément entre les contremasses 43 respectives de deux modules successifs superposés 57.
  • On voit que l'ensemble 9 formant la contre masse commune est creux et est muni d'un évidemment central 11 comportant un évidemment sensiblement cylindrique 11 prévu dans chacune des brides ou contre masse unitaire 43 et un évidemment cylindrique 11 a prévu dans l'entretoise 44 et susceptible de communiquer sur les évidements 11 b.
  • La contre masse commune comporte, outre l'entretoise et les contremasses unitaires en forme de brides 43, une plaque supérieure 39 obturant le canal ou évidemment, prévue dans la partie supérieure de la contre masse, et une plaque inférieure 40 jouant le même rôle d'étanchéité et de fermeture de l'évidemment; des joints 41 et des pions de calage angulaire 42 sont prévus entre chacune des pièces respectivement 39, 43, 44, 43, 40.
  • L'ensemble de la contre masse commune constitué par les plaques d'extrémité 39 et 40, les contre masses unitaires respectives 43 des transducteurs et l'entretoise 44, est maintenu mécaniquement lié par l'intermédiaire de tirants 45 qui prennent appui sur la partie circonférentielle de chacune des plaques 39 et 40 et qui sont filtetés, en partie au moins, et arrêtés par des systèmes connus (de type écrou par exemple) de manière à serrer les éléments formant la contre masse commune les uns contre les autres; la plaque inférieure 40 peut être munie de bouchon 59 permettant de faciliter un accès aux liaisons électriques des transducteurs sur un connecteur ou bornier ou moyen de liaison électrique 52 prévu dans la cavité, 11 b aménagée à l'intérieur de la bride 43, située dans la partie inférieure de l'antenne.
  • Dans la partie supérieure de l'antenne, des connecteurs électriques 46 permettent de raccorder, par l'intermédiaire de câbles 60, l'antenne à un générateur (non représenté). Ils sont étanches, fixés sur la plaque supérieure 39 et permettent ainsi le raccordement de l'ensemble des transducteurs de l'antenne par l'intermédiaire des moyens de liaison électrique 52 prévus dans les évidemment 11 b de chacune des brides 43 formant support de transducteur.
  • L'antenne peut être fixée à une potence 51 par l'intermédiaire d'un moyen de liaison supérieur 49 en forme d'étrier et d'une plaque 50, lequel étrier est lié à la plaque supérieure 39 afin de permettre le support de l'antenne par la potence 51.
  • Dans la partie inférieure de l'antenne, un moyen de liaison inférieur 48, également en forme de cavalier, permet de relier mécaniquement et rigidement la plaque inférieure 40 faisant partie de la contre masse 9 de l'antenne à une plaque 47 de forme générale plane et servant de support.
  • On voit, de plus, dans le mode de réalisation représenté à la figure 8 que la plaque 47 de forme générale plane, servant de support, sert aussi de moyen de fixation à des tubes compliants 38 creux s'étendant parallèlement à l'axe ZZ1 de symétrie de l'antenne, lesquels tubes compliants sont prévus dans les cavités laissées libres entre les ensembles des transducteurs de l'antenne et permettent ainsi d'adapter l'impédance des cavités afin de limiter les interférences entre le rayonnement acoustique de la face avant du pavillon ensembles et le rayonnement acoustique de la face arrière du pavillon.

Claims (22)

1. Antenne sonar (1) comportant une pluralité d'ensembles (2) sensiblement identiques comportant chacun un moteur piézoélectrique et un pavillon, fixés à une contre masse (9) commune de forme générale cylindrique d'axe (ZZ1), lesquels ensembles s'étendent selon des axes longitudinaux YY1, YY2, YY3... coplanaires et sensiblement radiaux, caractérisée en ce que chacun des ensembles est revêtu sur sa face externe d'un revêtement (5) électriquement isolant et étanche.
2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement (5) comporte du caoutchouc surmoulé sur le pavillon et l'empilement.
3. Antenne selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de traitement acoustique des cavités (13) situées entre les transducteurs et/ou entre les ensembles moteur/pavillon.
4. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de traitement acoustique comportent pour chacun des ensembles, un baffle (10) entourant l'empilement ou le moteur et comportant une partie située à proximité immédiate de la face arrière du pavillon (3).
5. Antenne selon la revendication 4, caractérisée en ce que le baffle est réalisé dans un matériau alvéolaire léger et en ce que le baffle a une forme générale tronconique ayant pour axe, l'axe longitudinal de l'ensemble/pavillon.
6. Antenne selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisée en ce que le baffle comporte deux demi coquilles sensiblement identiques (151, 152) qui peuvent être fixées sur l'ensemble par des moyens de cerclage tels que des colliers (17).
7. Antenne selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que des moyens de passage d'eau (37, 56) sont prévus entre le baffle et l'empilement d'éléments piézoélectrique d'une part, et entre le baffle et la face arrière du pavillon d'autre part.
8. Antenne selon la revendication 7, caractérisée en ce que les baffles sont percés de plusieurs canaux radiaux (14) permettant le passage d'eau entre la face interne sensiblement cylindrique du baffle et la face externe sensiblement tronconique du baffle et permettant ainsi de faciliter le passage d'eau et le refroidissement de l'ensemble moteur/pavillon.
9. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le revêtement (5) comporte des protubérances (19) qui peuvent coopérer avec des moyens complémentaires tels que des gorges (18) prévus sur la face sensiblement cylindrique interne des baffles afin de permettre le positionnement longitudinal des baffles par rapport à l'ensemble moteur/pavillon.
10. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de traitement acoustique comportent des tubes compliants (38) sensiblement parallèles à l'axe (ZZ1), lesquels tubes compliants sont de préférence de longueur voisine de la longueur de la contre masse.
11. Antenne selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs modules transducteurs (57) superposés comportant chacun un nombre identique d'ensembles, les ensembles étant superposés de manière à ce que leurs axes longitudinaux soient tous compris dans des plans radiaux ayant pour intersection commune l'axe longitudinal ZZ1, et en ce qu'elle comporte, s'étendant dans les espaces laissés libres entre les ensembles dont les axes sont dans deux plans voisins, au moins un tube compliant.
12. Antenne selon l'une quelconque des revendications 10 à 11, caractérisée en ce que les tubes compliants ont une section sensiblement rectangulaire ovalisée, c'est-à-dire dont les angles sont arrondis, laquelle section comporte par exemple deux parties sensiblement rectilignes, sensiblement parallèles entres elles et reliées entre elles par leurs extrémités par deux parties semi-circulaires.
13. Antenne selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que chacun des ensembles est muni de moyens réversibles de connexion électrique bipolaire.
14. Antenne selon la revendication 13, caractérisée en ce que chacun des ensembles peut être électriquement connecté et déconnecté par un mouvement de translation selon l'axe longitudinal de l'ensemble, de préférence grâce à une fiche femelle (31) au moins susceptible de coopérer avec une fiche mâle (32) au moins.
15. Antenne selon l'une quelconque des revendications 13 à 14, caractérisée en ce que chacun des ensembles comporte à sa base une pièce d'appui (25) électriquement conductrice, reliée à des électrodes de masse (8a) de l'empilement par un fil (21) conducteur, et mise en contact électrique avec la contre masse commune.
16. Antenne selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'un joint d'étanchéité (29) est prévu entre la pièce ou bride d'appui et la face d'appui correspondante de la contre masse.
17. Antenne selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisée en ce que chacun des ensembles est fixé de manière réversible sur la contre masse par une deuxième extrémité filetée (4a) de la tige 4 de précontrainte, laquelle tige est filetée à sa première extrémité de manière à recevoir un écrou (20) prenant appui sur le pavillon.
18. Antenne selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, caractérisée en ce qu'elle comporte pour chacun des ensembles, un pion (26) de calage angulaire de l'ensemble par rapport à la contre masse.
19. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisée en ce que la contre masse est munie d'un évidemment (11) sensiblement central, s'étendant selon l'axe ZZ1, et en ce que la contre masse est reliée électriquement aux électrodes de masse (8a) des moteurs des ensembles.
20. Antenne selon la revendication 19, caractérisée en ce que la contre masse commune comporte plusieurs tronçons (43, 44) de forme générale sensiblement cylindrique d'axe (ZZ1) qui sont superposés et qui comportent chacun un évidement central (11 a, 11b), et comporte des moyens d'étanchéité et des moyens de calage angulaire entre chaque paire de tronçons successifs.
21. Antenne selon la revendication 20, caractérisée en ce que les tronçons sont assemblés par des tirants (45) s'étendant selon l'axe (ZZ1), à à l'extérieur des tronçons, prenant appui sur des plaques (39, 40) d'extrémités de la contre masse.
22. Antenne selon l'une quelconque des revendications 20 à 21, caractérisée en ce que chaque contre masse unitaire en forme de bride (43) recevant sur sa face externe plusieurs des ensembles piézoélectriques, comporte, dans l'évidement ou cavité (11b), des moyens de liaison ou raccordement électriques tels qu'un bornier (52) permettant le regroupement des fils (22) conducteurs d'alimentation des ensembles piézoélectriques, et permettant le raccordement des modules transducteurs (57) à des câbles externes (60) d'alimentation de l'antenne.
EP95401230A 1994-05-26 1995-05-26 Antenne sonar ouverte comportant des transducteurs électro-acoustiques Withdrawn EP0684085A1 (fr)

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FR9406408A FR2720587B1 (fr) 1994-05-26 1994-05-26 Perfectionnement aux antennes sonar munies d'une contre masse commune.
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