EP0881001A1 - Transducteur électrodynamique pour acoustique sous-marine - Google Patents
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- EP0881001A1 EP0881001A1 EP98401205A EP98401205A EP0881001A1 EP 0881001 A1 EP0881001 A1 EP 0881001A1 EP 98401205 A EP98401205 A EP 98401205A EP 98401205 A EP98401205 A EP 98401205A EP 0881001 A1 EP0881001 A1 EP 0881001A1
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- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
- B06B1/045—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism using vibrating magnet, armature or coil system
Definitions
- the present invention relates to transducers of the type electrodynamics which allow waves to be emitted within the sea acoustic, more particularly sound waves. These transducers are particularly useful in sonar technique.
- transducers of the type electrodynamics which include a horn driven by a coil mobile located in an air gap. These transducers of this type are quite similar to the well-known loudspeakers in musical acoustics.
- the transducer can withstand the explosions that sometimes occur in applications particular.
- the effect of such an underwater explosion results in applying a hydrostatic pressure step to the transducer and acceleration. This level is easily destructive at the level of roof and the waterproofing membrane between the roof and the housing transducer.
- a technique known to resist such explosions consists of placing a dome over the roof of such a transducer pierced with holes and itself covered with a membrane. Each of these holes therefore forms a valve which allows the corresponding vibrations to pass to acoustic signals emitted by the transducer and does not let through pressure peaks from possible explosions.
- Such system has the disadvantage of increasing the volume and mass of the transducer, and decrease the noise level it can issue.
- the invention proposes a electrodynamic transducer for underwater acoustics, of the type comprising a body provided with pole pieces defining an air gap, a mobile equipment provided with a dome extended by a cylinder supporting a sliding winding in this air gap, and a flexible membrane ensuring the seal between the moving part and the body, mainly characterized in that it further comprises a pavilion surmounting said dome and sliding in said body, forming a nozzle therewith whose play value is fixed so as to protect said clearance shock wave membrane from external explosions to the transducer by laminating these shock waves in said nozzle.
- the mobile assembly comprises in in addition to a set of radial ribs fixed on one side to the wall interior of this moving assembly and joined on the other side in a star shape to increase the stiffness of this mobile equipment and its resistance to said shock wave.
- the transducer comprises in besides a spring fixed on its periphery to the lower part of the body and connected in its center to the center of the star formed by the union of the said ribs, this spring making it possible to center the following moving assembly the vertical axis.
- it further comprises a peripheral cavity formed in the body and connected to the external environment by at least one perforation and a toric and elastic air chamber contained in this peripheral cavity connected to the lower cavity defined by the body and the moving crew to compensate for the effects of the hydrostatic pressure due to immersion; the height difference between the roof and this air chamber used to hold the crew mobile in a neutral position.
- the transducer according to the invention shown in the two appended figures includes a body formed by a base 101 on which fits a 102 shirt surmounted by a cup 103. These different pieces fit into each other of so as to define cylindrical cavities of revolution around the axis of the transducer, into which the other parts are inserted forming this transducer.
- a first cylindrical cavity delimited between the base and the shirt allows to maintain a magnetic circuit formed of a first and second pole pieces 104 and 105 in the form of crowns centered on the axis of the transducer.
- the first pole piece 104 is L-shaped with the inner branch of the L protruding inside the central chamber of the transducer.
- the second room polar 105 is in the shape of a flat washer. Both are maintained separated by a set of magnets 106 on which they are clamped by the fitting of the shirt 102 in the base 101. This is obtained way a magnetic circuit which is only interrupted by a thin air gap 107 having the shape of a cylinder centered on the axis of the transducer and coming close to the inner side surface of the dish 103.
- the central space of the transducer body forms a second cylindrical cavity in which a core 108, in the form of mushroom, comes to be embedded by its central rod in the opening central circular piece of the pole piece 104.
- the movable element of the transducer is formed by a part hollow 109 having the shape of a dome covering a cylindrical part which comes to engage in the air gap 107. So that this part is at the same time very solid, very light and very rigid, it is for example formed by a carbon fiber fabric embedded in a resin matrix. According to the invention, the upper surface of the dome 109 is covered with a part 110 whose upper surface is substantially flat and which forms the radiative horn of the transducer. It is realized, to be itself very light, for example in syntactic foam.
- the pavilion 110 therefore behaves like a piston whose lateral outer surface is cylindrical. This piston slides in a cylinder formed by the lateral interior surface of the cup 103, itself substantially cylindrical. According to the invention, these two parts, and more particularly the pavilion 110, are made so as to have an extremely small adjustment clearance, of the order of 0.2 mm for example. We thus form a mechanical filter which slows the propagation shock wave that can come from an external explosion possible, by laminating in this interstice the fluid in which the flag.
- the upper part of the space center of the transducer body is filled, in a known manner, with a fluid, an oil for example, suitable for both this protection and the propagation of acoustic waves.
- a fluid an oil for example, suitable for both this protection and the propagation of acoustic waves.
- the space 113 is closed at its upper part by a membrane 112, which is fixed on the periphery of the cup 103.
- the lower part of the central space, opposite the part where this is located oil is filled with air.
- the lateral surface exterior of the pavilion is machined at this level to provide a recess compared to nozzle 111, which presents the reduced clearance described more high, and form a free space for the membrane 115.
- the invention proposes to stiffen this set using a set of radial ribs 116 which are distributed over the inner periphery of the dome 109 and come to join in a star below the lower part of the stem of the mushroom forming the core 108. These ribs come slide in grooves 117 made in the core 116 and in the first pole piece 104. These grooves are relatively wide at the level of the core and are narrower at the pole piece level for minimize loss of magnetic flux, which can be reduced to a value very low by a few percent.
- An axis 118 joins the center of the upper part of the dome 109 in the center of the star formed by the union of the ribs 116, in below the underside of the core 108.
- This axis allows both stiffen the assembly and ensure its vertical centering with respect to the axis of the transducer.
- the axis is fixed by its lower part in the center of a flat spring 119 itself fixed circumferentially in the lower part of the base 101.
- This spring of the type known as the "flector” is formed of a flexible and elastic washer with circumferential openings allowing free passage of air in the lower part of the central space of the transducer, between the two parts delimited by the plan of this spring. This spring not only ensures centering, but it avoids the rotational movements of the moving part which would come rub the ribs against the walls of the grooves in which they slide.
- the driving action that makes the whole move dome / flag along the axis of the transducer, to emit the waves acoustic, is obtained by the interaction between the magnetic field which circulates between the pole pieces and that delivered by a coil 120 wound on the lateral sides of the lower cylindrical part of the dome 109.
- This coil is therefore immersed in the air gap existing between the two pole pieces, which achieves the classic pattern of a electrodynamic transducer.
- This coil is powered by means not shown in the figure and which are known in the art.
- the ribs 116 also serve as a full-length heat sink of the coil 120, to dissipate the heat given off at this level by pointing to the other parts of the transducer.
- the internal part 114 delimited by the dome 109, the base 101 with the bottom closed, the jacket 102 and the waterproofing membrane 115 is filled with air to allow the movement of the moving part, as we saw above.
- the moving part sinks towards the bottom of the base 101 by compressing the spring 119 and the volume of air included in this part 114. This movement naturally tends to modify the electroacoustic characteristics of the transducer, in particular modifying the respective positions of the coil and the pole pieces.
- a compensation tank, or air chamber, 121 formed of a pocket flexible, in rubber for example, subject to environmental pressure marine and communicating with Part 114 through a conduit 122.
- this is toroidal in shape and is located in another cavity internal cylindrical 123 which is delimited inside the transducer by the walls of the jacket 102 and the cup 103. This cavity is so itself toroidal and closed and it surrounds the location of the pavilion 110.
- the transducers of this type being generally intended for operate in such a way as to emit the acoustic waves downwards, therefore in the opposite position to that shown in FIG. 1, the movement of the moving part towards the bottom of the body 101 under the effect hydrostatic pressure is then thwarted simultaneously by the action of the spring 119, the action of gravity on the whole of the moving part, and the action of the hydrostatic pressure on the chamber air 121.
- the invention proposes to size these different parts in such a way that there is a difference ⁇ h between the plane of the exterior surface of the roof and the average position of the air chamber; this distance being such that the difference in hydrostatic pressure between this surface and the air chamber, due to the difference in immersions, balances the weight of the moving assembly.
- This formula allows, for a given construction, to obtain the maximum value of the immersion, and for a maximum value desired immersion, to obtain the volume value of the chamber to air, and therefore its sizing as well as that of the parts which contain.
- a transducer to be immersed at a depth of 30 m must have an air chamber whose volume is substantially equal to 3 times the volume of air in the rest of the transducer.
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Abstract
L'invention concerne les transducteurs électrodynamiques destinés à émettre des ondes acoustiques dans le milieu marin. Elle consiste à munir le dôme (109) d'un tel transducteur d'un pavillon (110) coulissant dans le corps (103) du transducteur avec un ajutage (111) dont le jeu est extrêmement réduit. Ceci permet de réduire les effets d'une onde de choc provenant d'une explosion extérieure éventuelle, afin de ne pas déchirer la membrane d'étanchéité (115) entre le pavillon et le corps. Des nervures radiales (116) augmentent la rigidité de cet équipage mobile. Une chambre à air torique et élastique (121) permet de compenser les effets sur l'équipage mobile de la pression hydrostatique et ceux de la pesanteur. Elle permet d'obtenir des transducteurs résistants aux explosions extérieures. <IMAGE>
Description
La présente invention se rapporte aux transducteurs du type
électrodynamique qui permettent d'émettre au sein de la mer des ondes
acoustiques, plus particulièrement des ondes sonores. Ces transducteurs
sont particulièrement utiles en technique sonar.
On utilise en acoustique sous-marine des poissons remorqués
comportant des appareils électroniques et des transducteurs divers
pouvant fonctionner en émission, en réception et éventuellement dans
les deux modes.
On sait qu'en basse fréquence, typiquement entre 10 Hz et
1kHz, pour pouvoir émettre une puissance acoustique suffisante il faut
déplacer des masses d'eau importantes, ce qui nécessite un
déplacement lui-même important de la face active du transducteur. Ceci
amène à utiliser dans ce cas généralement des transducteurs du type
électrodynamique, qui comprennent un pavillon entrainé par une bobine
mobile située dans un entrefer. Ces transducteurs de ce type sont tout à
fait semblables aux hauts-parleurs bien connus en acoustique musicale.
Pour pouvoir obtenir la puissance acoustique fréquemment
requise dans certaines applications, compte tenu du niveau sonore à
atteindre, qui peut atteindre 150 dB à 10 Hz, on est amené à utiliser des
transducteurs présentant des dimensions relativement importantes. Ceci
entraíne des contraintes, tant en volume qu'en poids, parce que le
transducteur doit être immergé dans la mer en étant placé dans un
poisson qui doit naviguer à une immersion prédéterminée.
En outre, il est fréquemment requis que le transducteur puisse
résister aux explosions qui se produisent parfois dans des applications
particulières. L'effet d'une telle explosion sous-marine se traduit par
l'application sur le transducteur d'un échelon de pression hydrostatique
et d'accélération. Cet échelon est facilement destructeur au niveau du
pavillon et de la membrane d'étanchéité entre le pavillon et le boítier du
transducteur.
On connaít plus particulièrement du brevet US 4 466 083 un
transducteur électrodynamique pour acoustique sous-marine qui permet
effectivement de délivrer une puissance acoustique importante, mais qui
est essentiellement conçu pour éviter les problèmes dus à la dissipation
thermique correspondant aux pertes de conversion électrique/
acoustique. La structure de ce transducteur ne lui permet pas de résister
aux explosions sous-marine. Le cas échéant, celles-ci le rendrait
rapidement inutilisable en déchirant sa membrane, en écrasant son dôme
et en détériorant ses ressorts de rappel.
Une technique connue pour résister à de telles explosions
consiste à placer par dessus le pavillon d'un tel transducteur un dôme
percé de trous et lui-même recouvert d'une membrane . Chacun de ces
trous forme donc un clapet qui laisse passer les vibrations correspondant
aux signaux acoustiques émis par le transducteur et ne laisse pas passer
les pics de pression provenant des explosions éventuelles. Un tel
système présente toutefois le désavantage d'augmenter le volume et la
masse du transducteur, et de diminuer le niveau sonore qu'il peut
délivrer.
Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose un
transducteur électrodynamique pour acoustique sous-marine, du type
comprenant un corps muni de pièces polaires définissant un entrefer, un
équipage mobile muni d'un dôme prolongé par un cylindre supportant un
bobinage coulissant dans cet entrefer, et une membrane flexible
assurant l'étanchéité entre l'équipage mobile et le corps, principalement
caractérisé en ce qu'il comprend en outre un pavillon surmontant ledit
dôme et coulissant dans ledit corps en formant avec celui-ci un ajutage
dont la valeur du jeu est fixée de manière à permettre de protéger ladite
membrane contre les ondes de choc provenant d'explosions extérieures
au transducteur en laminant ces ondes de choc dans ledit ajutage.
Selon une autre caractéristique, l'équipage mobile comporte en
outre un ensemble de nervures radiales fixées d'un côté sur la paroi
intérieure de cet équipage mobile et réunies de l'autre côté en étoile pour
augmenter la raideur de cet équipage mobile et sa résistance aux dites
onde de choc.
Selon une autre caractéristique, le transducteur comporte en
outre un ressort fixé sur sa périphérie à la partie inférieure du corps et
relié en son centre au centre de l'étoile formée par la réunion des dites
nervures, ce ressort permettant de centrer l'équipage mobile suivant
l'axe vertical.
Selon une autre caractéristique, il comprend en outre une
cavité périphérique ménagée dans le corps et reliée au milieu extérieur
par au moins une perforation et une chambre à air torique et élastique
contenue dans cette cavité périphérique reliée à la cavité inférieure
définie par le corps et l'équipage mobile pour compenser les effets de la
pression hydrostatique due à l'immersion; la différence de hauteur entre
le pavillon et cette chambre à air permettant de maintenir l'équipage
mobile dans une position neutre.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaítront
clairement dans la description suivante, faite à titre d'exemple non
limitatif en regard des figures annexées qui représentent :
- la figure 1, une vue en coupe verticale de la moitié d'un transducteur selon l'invention; et
- la figure 2, une vue horizontale selon le plan AA du transducteur de la figure 1.
Le transducteur selon l'invention représenté sur les deux
figures annexées comprend un corps formé d'une embase 101 sur
laquelle vient s'emmancher une chemise 102 surmontée d'une coupelle
103. Ces différentes pièces s'emboítent les unes dans les autres de
manière à délimiter des cavités cylindriques de révolution autour de l'axe
du transducteur, dans lesquelles viennent s'insérer les autres pièces
formant ce transducteur.
Une première cavité cylindrique délimitée entre l'embase et la
chemise permet de maintenir un circuit magnétique formé d'une
première et d'une deuxième pièces polaires 104 et 105 en forme de
couronnes centrées sur l'axe du transducteur. La première pièce polaire
104 est en forme de L avec la branche intérieure du L qui vient déborder
à l'intérieur de la chambre centrale du transducteur. La deuxième pièce
polaire 105 est en forme de rondelle plate. Toutes deux sont maintenues
séparées par un jeu d'aimants 106 sur lesquels elles sont serrées par
l'ajustement de la chemise 102 dans l'embase 101. On obtient de cette
manière un circuit magnétique qui est seulement interrompu par un
entrefer mince 107 présentant la forme d'un cylindre centré sur l'axe du
transducteur et venant au ras de la surface latérale intérieure de la
coupelle 103.
L'espace central du corps du transducteur forme une
deuxième cavité cylindrique dans laquelle un noyau 108, en forme de
champignon, vient s'encastrer par sa tige centrale dans l'ouverture
circulaire centrale de la pièce polaire 104. La partie inférieure de la tête
du noyau, de forme sensiblement hémisphérique, s'appuie sur la partie
supérieure de cette même pièce polaire 104.
L'équipage mobile du transducteur est formé par une pièce
creuse 109 ayant la forme d'un dôme coiffant une partie cylindrique qui
vient s'engager dans l'entrefer 107. Pour que cette pièce soit à la fois
très solide, très légère et très rigide, elle est par exemple formée par un
tissu de fibres de carbone noyé dans une matrice en résine. Selon
l'invention, la surface supérieure du dôme 109 est recouverte d'une
pièce 110 dont la surface supérieure est sensiblement plate et qui forme
le pavillon radiatif du transducteur. Elle est réalisée, pour être elle même
très légère, par exemple en mousse syntactique .
Le pavillon 110 se comporte donc comme un piston dont la
surface extérieure latérale est cylindrique. Ce piston coulisse dans un
cylindre formé par la surface intérieure latérale de la coupelle 103, elle-même
sensiblement cylindrique. Selon l'invention, ces deux pièces, et
plus particulièrement le pavillon 110, sont réalisées de manière à
présenter un jeu d'ajustage extrêmement réduit, de l'ordre de 0,2 mm
par exemple. On forme ainsi un filtre mécanique qui freine la propagation
de l'onde de choc pouvant provenir d'une explosion extérieure
éventuelle, en laminant dans cet interstice le fluide dans lequel baigne le
pavillon.
Pour protéger le pavillon, la partie supérieure de l'espace
central du corps du transducteur est remplie, de manière connue, d'un
fluide, une huile par exemple, adapté à la fois à cette protection et à la
propagation des ondes acoustiques. Pour éviter que cette huile ne
s'échappe, l'espace 113 est clos à sa partie supérieure par une
membrane 112, qui est fixée sur le pourtour de la coupelle 103.
Pour permettre le débattement du dôme et du pavillon, la
partie inférieure de l'espace central, opposée à la partie où ce situe cette
huile, est quant à elle remplie d'air. Pour éviter alors que l'huile contenue
dans la partie 113 ne vienne rentrer dans la partie 114 remplie d'air, on
utilise une autre membrane d'étanchéité 115, en caoutchouc par
exemple, beaucoup plus flexible que la membrane 112 et qui est d'une
part fixée sur la paroi latérale extérieure du pavillon 110 et d'autre part
sur la paroi latérale intérieure de la coupelle 103. Dans cet exemple de
réalisation, cette fixation s'effectue par pincement entre cette coupelle
103 et la chemise 102. Pour permettre un débattement libre et correct
de cette membrane entre le pavillon et la coupelle, la surface latérale
extérieure du pavillon est usinée à ce niveau pour présenter un retrait
par rapport à l'ajutage 111, lequel présente le jeu réduit décrit plus
haut, et former un espace libre pour la membrane 115.
A titre de variante, pour éviter que l'huile contenue dans la
cavité 113 ne vienne imprégner la mousse syntactique 110 en
augmentant sa masse, on peut prévoir d'étanchéifier la surface
extérieure de ce pavillon en la recouvrant d'une fine couche composée
d'un tissu de fibre de carbone noyé dans une matrice en résine.
En outre, pour que le jeu de l'ajustage 111 puisse être
maintenu en dépit des efforts de flexion appliqués sur le dôme 109 et le
pavillon 112 lors du débattement de ces pièces quand le transducteur
fonctionne avec une puissance d'émission importante, l'invention
propose de rigidifier cet ensemble en utilisant un jeu de nervures radiales
116 qui sont réparties sur la périphérie intérieure du dôme 109 et
viennent se rejoindre en étoile en dessous de la partie inférieure de la
tige du champignon formant le noyau 108. Ces nervures viennent
coulisser dans des rainures 117 ménagées dans le noyau 116 et dans la
première pièce polaire 104. Ces rainures sont relativement larges au
niveau du noyau et sont plus étroites au niveau de la pièce polaire pour
minimiser la perte de flux magnétique, qui peut être réduite à une valeur
très faible de quelques pour-cents.
Un axe 118 réunit le centre de la partie supérieure du dôme
109 au centre de l'étoile formée par la réunion des nervures 116, en
dessous de la face inférieure du noyau 108. Cet axe permet à la fois de
rigidifier l'ensemble et d'assurer son centrage vertical par rapport à l'axe
du transducteur. Pour assurer cette deuxième fonction, l'axe est fixé par
sa partie inférieure au centre d'un ressort plat 119 lui-même fixé
circonférenciellement dans la partie inférieure de l'embase 101. Ce
ressort, du type connu sous le nom de « flector », est formé d'une
rondelle souple et élastique portant des ouvertures circonférentielles
permettant de laisser passer l'air librement dans la partie inférieure de
l'espace central du transducteur, entre les deux parties délimitées par le
plan de ce ressort. Ce ressort assure non seulement le centrage, mais il
évite les mouvements de rotation de l'équipage mobile qui viendraient
faire frotter les nervures contre les parois des rainures dans lesquelles
elles coulissent.
L'action motrice qui permet de faire mouvoir l'ensemble
dôme/pavillon le long de l'axe du transducteur, pour émettre les ondes
acoustiques, est obtenue par l'interaction entre le champ magnétique qui
circule entre les pièces polaires et celui délivré par une bobine 120
bobinée sur les flancs latéraux de la partie cylindrique inférieure du dôme
109. Cette bobine est donc plongée dans l'entrefer existant entre les
deux pièces polaires, ce qui réalise le schéma classique d'un
transducteur électrodynamique. Cette bobine est alimentée par des
moyens non représentés sur la figure et qui sont connus dans l'art.
Outre la fonction de rigidification de l'équipage mobile, les
nervures 116 servent également de drain thermique sur toute la hauteur
de la bobine 120, pour dissiper la chaleur dégagée à ce niveau en la
dirigeant vers les autres parties du transducteur.
La partie 114 interne délimitée par le dôme 109, l'embase 101
dont le fond est fermé, la chemise 102 et la membrane d'étanchéité 115
est remplie d'air pour permettre le débattement de l'équipage mobile,
comme on l'a vu plus haut.
Lorsque l'on immerge le transducteur, sous l'effet de la
pression hydrostatique l'équipage mobile s'enfonce vers le fond de
l'embase 101 en comprimant le ressort 119 et le volume d'air compris
dans cette partie 114. Ce mouvement tend bien entendu à modifier les
caractéristiques électroacoustiques du transducteur, en particulier en
modifiant les positions respectives de la bobine et des pièces polaires.
Pour compenser, au moins en partie, cet effet, on utilise un
réservoir de compensation, ou chambre à air, 121 formé d'une poche
flexible, en caoutchouc par exemple, soumise à la pression du milieu
marin et communiquant avec la partie 114 par l'intermédiaire d'un
conduit 122. Selon l'invention, pour protéger cette chambre à air de
l'action des explosions éventuelles se produisant dans le milieu marin,
celle-ci est de forme toroïdale et est située dans une autre cavité
cylindrique interne 123 qui est délimitée à l'intérieur du transducteur par
les parois de la chemise 102 et de la coupelle 103. Cette cavité est
donc elle-même toroïdale et fermée et elle entoure l'emplacement du
pavillon 110. Pour pouvoir soumettre à la pression marine la chambre à
air placée dans cette cavité, on a ménagé sur la paroi extérieure latérale
de la chemise 102 des petites ouvertures 124 qui permettent à l'eau de
mer de pénétrer dans la cavité 123 et de venir comprimer la chambre à
air. De cette manière la chambre à air est protégée contre les agressions
extérieures mécaniques par les parois de la cavité où elle est située. En
outre le diamètre des ouvertures 124 est prévu pour que les ondes de
chocs provenant d'une explosion extérieure éventuelle soit atténuées au
passage par ces ouvertures, de manière à ce qu'elles ne présentent
aucun danger de surpression au niveau de la chambre à air. Ces
ouvertures étant rondes, leur diamètre peut être plus important que
l'épaisseur de l'ajutage 111.
Les transducteurs de ce type étant généralement prévu pour
fonctionner de manière à émettre les ondes acoustiques vers le bas,
donc dans la position inverse de celle représentée sur la figure 1, le
mouvement de l'équipage mobile vers le fond du corps 101 sous l'effet
de la pression hydrostatique est alors contrarié simultanément par
l'action du ressort 119, l'action de la pesanteur sur l'ensemble de
l'équipage mobile, et l'action de la pression hydrostatique sur la chambre
à air 121.
Pour équilibrer dans cette position l'équipage mobile dans une
position telle que le ressort 119 soit dans sa position de repos, la
pression sur la surface du pavillon équilibrant alors la pression sur la
chambre à air, l'invention propose de dimensionner ces différentes
pièces de telle manière qu'il y ait une différence Δh entre le plan de la
surface extérieure du pavillon et la position moyenne de la chambre à
air; cette distance étant telle que la différence de pression hydrostatique
entre cette surface et la chambre à air, dûe à la différence des
immersions, équilibre le poids de l'équipage mobile. Le calcul montre
qu'avec une valeur M pour la masse de l'équipage mobile, une surface S
pour la surface émissive du pavillon et une masse volumique ρ pour le
milieu marin, cette différence d'altitude est donnée par :
Δh = M/Sρ
En prenant des valeurs, courantes pour un tel pavillon, de 200
mm de diamètre et de 1,5 kilos, la différence d'altitude est alors égale à
48 mm.
Au fur et à mesure que l'on immerge le transducteur, la
position de l'équipage mobile reste alors sensiblement fixe alors que la
chambre à air se rétracte. Ce phénomène se déroule jusqu'à ce que la
chambre à air soit totalement rétractée. On est alors à une immersion
maximale à partir de laquelle il ne peut plus y avoir de compensation de
la pression hydrostatique. En posant VT = le volume d'air dans le
transducteur, Vc = le volume d'air dans la chambre, pmax la pression à
l'immersion maximale et ρmin celle à l'immersion minimale, la relation
entre ces valeurs est données par :
pmax VT = ρmin (VT + VC)
Cette formule permet, pour une construction donnée, d'obtenir
la valeur maximale de l'immersion, et pour une valeur maximale
d'immersion souhaitée, d'obtenir la valeur du volume de la chambre à
air, et donc son dimensionnement ainsi que celui des pièces qui la
contiennent.
Ainsi par exemple un transducteur devant être immergé à une
profondeur de 30 m devra avoir une chambre à air dont le volume est
sensiblement égal à 3 fois le volume d'air dans le reste du transducteur.
On remarque ainsi l'intérêt du noyau 118 qui permet de minimiser le
volume interne du transducteur, et donc d'augmenter la profondeur
d'immersion toutes choses étant égales par ailleurs.
Claims (4)
- Transducteur électrodynamique pour acoustique sous-marine, du type comprenant un corps (101-103) muni de pièces polaires (104,105) définissant un entrefer (107), un équipage mobile muni d'un dôme (109) prolongé par un cylindre supportant un bobinage (120) coulissant dans cet entrefer, et une membrane flexible (115) assurant l'étanchéité entre l'équipage mobile et le corps, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un pavillon (110) surmontant ledit dôme (109) et coulissant dans ledit corps en formant avec celui-ci un ajutage dont la valeur du jeu (111) est fixée de manière à permettre de protéger ladite membrane contre les ondes de choc provenant d'explosions extérieures au transducteur en laminant ces ondes de choc dans ledit ajutage.
- Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipage mobile comporte en outre un ensemble de nervures radiales (116) fixées d'un côté sur la paroi intérieure de cet équipage mobile et réunies de l'autre côté en étoile pour augmenter la raideur de cet équipage mobile et sa résistance aux dites onde de choc.
- Transducteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ressort (119) fixé sur sa périphérie à la partie inférieure du corps (101) et relié en son centre au centre de l'étoile formée par la réunion des dites nervures radiales (116); ce ressort permettant de centrer l'équipage mobile suivant l'axe vertical.
- Transducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une cavité périphérique (123) ménagée dans le corps et reliée au milieu extérieur par au moins une perforation (124) et une chambre à air torique et élastique (121) contenue dans cette cavité périphérique reliée à la cavité inférieure définie par le corps et l'équipage mobile pour compenser les effets de la pression hydrostatique due à l'immersion; la différence de hauteur entre le pavillon (110) et cette chambre à air permettant de maintenir l'équipage mobile dans une position neutre.
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