EP0897176B1 - Absorbeur acoustique sous-marin - Google Patents

Absorbeur acoustique sous-marin Download PDF

Info

Publication number
EP0897176B1
EP0897176B1 EP19980401927 EP98401927A EP0897176B1 EP 0897176 B1 EP0897176 B1 EP 0897176B1 EP 19980401927 EP19980401927 EP 19980401927 EP 98401927 A EP98401927 A EP 98401927A EP 0897176 B1 EP0897176 B1 EP 0897176B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cells
absorber
assembly
membrane
compliant material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP19980401927
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0897176A1 (fr
Inventor
Daniel Andreis
Michel Lagier
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.)
Thales Underwater Systems SAS
Original Assignee
Thales Underwater Systems SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales Underwater Systems SAS filed Critical Thales Underwater Systems SAS
Publication of EP0897176A1 publication Critical patent/EP0897176A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0897176B1 publication Critical patent/EP0897176B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/172—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects

Definitions

  • the present invention relates to sound absorbers submarines which absorb the acoustic waves emitted by example by sonar. By placing such absorbers in front of an object, a submarine for example, which one wishes to protect against the sonar detection, this is removed, or at least attenuated strongly, sonar echoes from this submarine.
  • the frequency of the signals received must be lower to a value which is inversely proportional to the cross section of ducts forming the honeycomb cells.
  • a sound absorber can be submerged at depths of the order of 200 to 300 meters, corresponding to pressures of 20 to 30 bars, and successive of absorbing acoustic waves significantly in a wide low band frequency, typically between 0.5 Khz and 5 Khz.
  • the invention provides an absorber underwater acoustics, of the type comprising a first set of first adjoining cells, a viscous fluid filling these cells, a compliant material placed at one end of the cells, and a elastic membrane placed at the other end of these cells, mainly characterized in that it further comprises at least one second set of second contiguous cells, of larger diameter larger than that of the cells of the first set, filled with viscous fluid and located between said other end of the first cells and said elastic membrane.
  • the diameter of the first cells allows under the effect of the acoustic waves to be absorbed to make circulate the viscous fluid inside of them in a regime of Poiseuille at high frequency, and the diameter of the second cells support the elastic membrane without it stiffness which disrupts the operation of the absorber.
  • the compliant material constitutes a layer placed against said end from outside cells of it.
  • the compliant material is placed inside the cells.
  • the first set of first cells is divided into subsets each arranged at the interior of one of the second cells of the second set and the compliant material is placed inside said second cells in leaving a free space between the sub-assemblies and itself.
  • the second cells of the second set are made separately with their sub sets and their compliant materials to be then assembled together to form the second set.
  • a honeycomb structure comprising a set of cells contiguous 102 oriented towards the direction from which the acoustic waves arrive to absorb. Inside each cell is filled with a viscous liquid 103 resting on a compressible volume 104 generally composed of a compliant material such as plastic foam.
  • This compliant material itself rests on the support 101 in ensuring the connection with the structure 102.
  • the front face directed towards the arrival of the acoustic waves is closed by a flexible membrane 105 which isolates the cells from the contact of the water .
  • the acoustic wave attenuation performance of such device can be characterized from the modulus of the coefficient of reflection R as a function of frequency.
  • each cell represents a mass / spring system whose mass is constituted by that of the viscous fluid and the spring by the compliant material and whose reaction to the acoustic wave is considered to be being pure stiffness.
  • S is the section of the cell l is the height of the fluid
  • M is the plate module of the compliant material
  • e is the thickness of this compliant material
  • ⁇ is the viscosity of the fluid
  • ⁇ is the density of the fluid
  • ⁇ is the pulsation of the acoustic wave to be absorbed.
  • the first solution can hardly be applied, except in very specific cases, since the low cut-off frequency fc from which the anechoic phenomenon appears is proportional to the stiffness, while the resonance frequency f r is proportional to the square root of this stiffness. By thus increasing the value of the stiffness, one would shift the low threshold of the useful band more towards the high frequencies than its high ceiling and one would decrease the useful bandwidth.
  • the minimum allowable radius for cells, below which the effect of the closing membrane is too important, is of the order of 2 mm, which corresponds to the example of realization described above.
  • the invention proposes to use a structure such as that shown in Figure 3.
  • the absorber which rests on a support rigid 201, comprises, as known in the prior art, a set of honeycomb cells 202 perpendicular to the support 201. These cells are filled with a suitable viscous liquid 203 and are based on a layer of compressible foam 204 located between the nest structure and the support 201.
  • the fact that the foam 204 forms a layer continuous instead of being inserted into the bottom of the cells is a variant known in itself and which facilitates the construction of the device without deteriorate its performance.
  • the dimensions of the cells are chosen to obtain the desired frequency results, for example using the calculation method described above.
  • the fluid that fills the cells usually an oil relatively thick, although viscous is sufficiently fluid to flow outside of these cells if not retained by a means adequate.
  • the invention proposes to use a second honeycomb structure formed of significantly larger 206 cells larger than cells 202 and which is superimposed on the first structure.
  • These cells are filled with the same fluid 203 as that which filled cells 202 and they are closed by an elastic membrane 205 located at the front and which isolates them from the liquid medium in which the absorber is immersed.
  • the size of these 206 cells can be significantly larger larger than that of cells 202, since they only serve to support the membrane 205 by preventing it from coming under pressure apply against the exterior opening of these cells 202.
  • the stiffness provided by the membrane 205 can be overlooked.
  • the acoustic waves then pass through it and set the liquid in motion in cells 206, producing a some absorption of these waves for very low frequencies.
  • the movement of the liquid inside the 206 cells is then communicated to the liquid inside cells 202 and most of the desired absorption occurs inside these same cells.
  • FIG. 5 we uses a basic honeycomb structure formed from cells 506 to large section which rest directly on the rigid support 501 and are closed by a 505 membrane.
  • the absorbent structure itself is a honeycomb structure formed from subsets of cells 502 of small section which are inserted inside the cells 506.
  • a layer of compressible foam 504 is placed at the bottom of cells 506, leaving an empty space between cells 502 and itself.
  • Cells 502, and the empty spaces in cells 506 in before and behind these, are filled with a viscous liquid 503.
  • S 1 is the surface of the cross section of a cell. classical, l f its length, and e m1 the thickness of the compressible layer.
  • S2 is the surface of the cross section of the large cell, l 1 its thickness, Sc the surface of the cross section of small cells, l 2 its length, l 3 the distance between the base of the small cells and the front side of the foam layer, and e m2 the thickness of the layer 12.
  • n c is the number of cells 502 which is less than ⁇ because of the filling rate.
  • l 1 in the structure according to the invention l 1 must be dimensioned so as to allow the static deformation of the closing membrane when the coating is pressurized.
  • the ratio between the resonance frequencies f r according to (6) is equal to: l f l 1 + l 3 + ⁇ ⁇ l f
  • the ratio between the frequencies f p according to (7) is equal to: ⁇ ⁇
  • FIG. 6 shows the absorption curves in frequency function, on the one hand from the example of the realization according to the art known described above, which is identical to that of Figure 2, and other part of the embodiment of the invention, in order to compare the results of these two exemplary embodiments.
  • the large size of the cells on the front allows the membrane to be fixed thereon, for example by gluing, easier and more reliable way. Furthermore the decline in this membrane under the effect of static pressure is done on a larger length, so it's not critical.
  • the cell bottom material either a structural foam of the polyurethane type for example, or a composite material consisting for example of a dispersion of inclusions of air bubbles in an elastomeric matrix, of polyurethane type microinclusive for example.
  • the acoustic absorber according to the invention can also function as an acoustic barrier, that is to say in attenuating noise from the carrier vehicle on the support side rigid.
  • the absorber according to the invention exhibits particularly significant and interesting improvements over a known absorber, with regard to anechoic performance and also the behavior under pressure and the manufacturing facilities.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Combined Devices Of Dampers And Springs (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Description

La présente invention se rapporte aux absorbeurs acoustiques sous-marins qui permettent d'absorber les ondes acoustiques émises par exemple par un sonar. En plaçant ainsi de tels absorbeurs devant un objet, un sous-marin par exemple, que l'on souhaite protéger vis-à-vis de la détection par sonar, on supprime ainsi, ou tout au moins on atténue fortement, les échos sonars provenant de ce sous-marin.
Il est connu du brevet EP 0 161 458 (FR 2 562 699) un absorbeur acoustique destiné à fonctionner dans l'eau à des fréquences de l'ordre de 1 à 2 Khz. Ce dispositif comporte essentiellement des cellules en forme de nid d'abeilles dont l'ouverture est dirigée vers les signaux acoustiques à absorber. Ces cellules sont remplies avec un fluide visqueux dont le déplacement dans celles-ci entraíne l'absorption des signaux acoustiques reçus par dissipation thermique dans le liquide, lorsque les mouvements de celui-ci correspondent à un écoulement de type Poiseuille. Il est muni d'une couche arrière compliante (ou compressible).
Pour que le déplacement de ce liquide s'effectue bien dans un régime de type Poiseuille, la fréquence des signaux reçus doit être inférieure à une valeur qui est inversement proportionnelle à la section droite des conduits formant les cellules du nid d'abeilles. Pour pouvoir absorber des signaux dont la fréquence est relativement haute, bien qu'elle se situe toujours dans le domaine des basses fréquences sonar, il est donc nécessaire de diminuer la section de ces conduits. Cette diminution présente en outre l'avantage d'élargir la bande d'absorption du dispositif.
Toutefois, comme l'on est amené à obturer l'ouverture avant de ces conduits avec une membrane élastique destinée à séparer le liquide visqueux intérieur de l'eau de mer extérieure, on introduit de ce fait une raideur parasite qui vient diminuer l'efficacité de l'absorption. Cet effet peut être négligé pour des sections relativement grandes, et donc pour des fréquences absorbées relativement basses, mais cela limite beaucoup l'intérêt du dispositif. En outre la valeur de cette raideur parasite augmente avec la pression statique appliquée à l'absorbeur, et donc avec la profondeur d'immersion à laquelle on utilise cet absorbeur.
Pour pouvoir donc utiliser le dispositif à des fréquences qui restent opérationnellement intéressantes, on est alors obligé de limiter la profondeur d'immersion à laquelle on peut utiliser l'absorbeur.
On connaít par ailleurs d'une demande de brevet français n° 89 17 311 déposée le 28 décembre 1989 par la Société THOMSON-CSF et publiée le 5 juillet 1991 sous le n° 2 656 718, un absorbeur acoustique sous-marin comportant lui aussi un liquide visqueux dans des conduits en nid d'abeilles. Toutefois, cet absorbeur est prévu pour absorber essentiellement les hautes fréquences, autour de 10 Khz, et pour cela il ne comporte pas de couche arrière compressible.
On souhaite maintenant réaliser un absorbeur acoustique pouvant être immergé à des profondeurs de l'ordre de 200 à 300 mètres, correspondant à des pressions de 20 à 30 bars, et successible d'absorber les ondes acoustiques de manière importante dans une large bande basse fréquence, typiquement entre 0,5 Khz et 5 Khz.
Pour obtenir ces résultats, l'invention propose un absorbeur acoustique sous-marin, du type comprenant un premier ensemble de premières cellules contiguës, un fluide visqueux remplissant ces cellules, un matériau compliant placé à l'une des extrémités des cellules, et une membrane élastique placée à l'autre extrémité de ces cellules, principalement caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un deuxième ensemble de deuxièmes cellules contiguës, de diamètre plus grand que celui des cellules du premier ensemble, rempli de fluide visqueux et situé entre ladite autre extrémité des premières cellules et ladite membrane élastique.
Selon une autre caractéristique, le diamètre des premières cellules permet sous l'effet des ondes acoustiques à absorber de faire circuler le fluide visqueux à l'intérieur de celles-ci dans un régime de Poiseuille à haute fréquence, et le diamètre des deuxièmes cellules permettent de soutenir la membrane élastique sans que celle-ci amène une raideur qui perturbe le fonctionnement de l'absorbeur.
Selon une autre caractéristique, le matériau compliant constitue une couche placée contre ladite extrémité dès cellules à l'extérieur de celle-ci.
Selon une autre caractéristique, le matériau compliant est placé à l'intérieur des cellules.
Selon une autre caractéristique, le premier ensemble de premières cellules est divisé en sous-ensembles disposés chacun à l'intérieur de l'une des deuxièmes cellules du deuxième ensemble et le matériau compliant est placé à l'intérieur desdites deuxièmes cellules en ménageant un espace libre entre les sous-ensembles et lui même.
Selon une autre caractéristique, les deuxièmes cellules du deuxième ensemble sont fabriquées de manière distincte avec leurs sous ensembles et leurs matériaux compliants pour être ensuite assemblés ensemble pour former le deuxième ensemble .
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaítront clairement dans la description suivante, présentée à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent :
  • la figure 1, une vue en coupe d'un absorbeur selon l'art connu ;
  • la figure 2, une courbe d'absorption de cet absorbeur;
  • la figure 3, une vue en coupe d'un absorbeur selon l'invention;
  • la figure 4, une vue en coupe d'une variante de réalisation de l'absorbeur de la figure 3 ;
  • la figure 5, une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'un absorbeur selon l'invention et ;
  • la figure 6, les courbes d'absorption d'un absorbeur de type connu et d'un absorbeur selon l'invention, permettant de comparer les performances de ces deux dispositifs.
La structure de base connue utilisée couramment est représentée en coupe sur la figure 1.
Elle comporte sur un support métallique rigide 101 une structure en forme de nid d'abeilles comprenant un ensemble de cellules jointives 102 orientées vers la direction d'où arrivent les ondes acoustiques à absorber. A l'intérieur chaque cellule est remplie par un liquide visqueux 103 reposant sur un volume compressible 104 généralement composé d'un matériau compliant tel que de la mousse plastique.
Ce matériau compliant repose lui-même sur le support 101 en assurant la liaison avec la structure 102.
La face avant dirigée vers l'arrivée des ondes acoustiques est fermée par une membrane souple 105 qui isole les cellules du contact de l'eau .
Les performances d'atténuation des ondes acoustiques d'un tel dispositif peuvent se caractériser à partir du module du coefficient de réflexion R en fonction de la fréquence.
Pour modéliser ces performances, on peut considérer que chaque cellule représente un système masse/ressort dont la masse est constituée par celle du fluide visqueux et le ressort par le matériau compliant et dont la réaction vis-à-vis de l'onde acoustique est considérée comme étant une raideur pure.
Dans ces conditions, l'impédance acoustique d'une cellule isolée est donnée par : Z = 8πηℓ + jωρSℓ + MSjωe    où S est la section de la cellule
   ℓ est la hauteur du fluide
   M est le module en plaque du matériau compliant
   e est l'épaisseur de ce matériau compliant
   η est la viscosité du fluide
   ρ est la masse volumique du fluide
   ω est la pulsation de l'onde acoustique à absorber.
En incidence normale, le coefficient de réflexion R est donné par: R = Z - Zo Z + Zo    où Zo=ρoCoS
De manière connue, R est minimal quand il y a adaptation d'impédance, c'est à dire quand « partie réelle (Z ) =ZO » pour tout ω , ce qui donne : ℓ = Zo 8πη
Le coefficient R s'écrit alors : R = 11 + 2Zo jS(ρℓω - Meω )
En partant de cette formule, on peut donc définir deux fréquences caractéristiques :
  • une fréquence de coupure à - 3dB : fc = 12π M2ρoCoℓ = 12π k2 Zo
  • une fréquence de résonance : fr = 12π Mρeℓ = 12π km
Dans ces formules k = MS / e est la raideur surfacique et m = ρℓS est la masse surfacique.
Pour que l'écoulement du fluide soit de type Poiseuille, la fréquence doit être en dessous d'une fréquence fp telle que : fp = 4ηρS
Dans un exemple de réalisation selon l'art connu, les paramètres sont:
  • ρ = 1,1 kg/l
  • η = 8,3 Pa.s
  • ℓ = 9 cm
  • e = 1 cm
  • S = 12,6 mm2
    • On obtient alors la courbe d'absorption représentée sur la figure 2 et sur laquelle on constate que les valeurs des fréquences caractéristiques sont:
  • fc = 265 Hz
  • fr = 1130 Hz
  • fp = 2400 Hz
    • Les formules précédentes, en particulier la formule 7, montrent que pour pouvoir faire fonctionner ce dispositif à des fréquences plus hautes, il faut en particulier augmenter la fréquence de résonance fr.
    Ceci peut se faire de deux manières, soit en augmentant la raideur, soit en diminuant la masse.
    La première solution peut difficilement être appliquée, sauf dans des cas très particuliers, puisque la fréquence de coupure basse fc à partir de laquelle apparaít le phénomène d'anéchoïsme est proportionnelle à la raideur, alors que la fréquence de résonance fr est proportionnelle à la racine carrée de cette raideur. En augmentant ainsi la valeur de la raideur, on décalerait plus vers les hautes fréquences le seuil bas de la bande utile que son plafond haut et on diminuerait la bande passante utile.
    Une telle restriction de la largeur de la bande utile serait difficilement acceptable, sauf dans des cas très particuliers.
    On est donc amené à utiliser essentiellement la deuxième solution, en réduisant la masse du fluide mis en mouvement. Comme dans la pratique p ne peut pas être inférieur à ρo, on est donc amené à agir sur les dimensions des cellules pour réduire la masse m.
    Pour augmenter la fréquence limite supérieure de fonctionnement, il faut également augmenter la fréquence fp , dont on voit sur la valeur numérique de cet exemple de réalisation qu'elle est ici relativement basse. Pour augmenter celle-ci, on est amené à diminuer la surface S, ce qui va dans le même sens que l'action entreprise pour augmenter fr.
    Toutefois au fur et à mesure que l'on diminue la section S, et donc la largeur des cellules, l'action de la membrane de fermeture 105 prend une importance telle qu'on ne peut plus la négliger.
    En effet, quand la section est trop petite le mouvement de la membrane sous l'effet des ondes acoustiques introduit une raideur parasite qui vient perturber le mouvement du fluide visqueux et s'opposer aux effets procurés par ce mouvement. En outre cette raideur parasite est d'autant plus grande que la pression statique, et donc l'immersion, sont grandes. Cet effet vient diminuer encore plus l'efficacité du dispositif aux grandes immersions.
    L'expérience montre que le rayon minimal admissible pour les cellules, en deçà duquel l'effet de la membrane de fermeture est trop important, est de l'ordre de 2 mm, ce qui correspond à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus.
    Afin de pouvoir continuer à obtenir un écoulement visqueux dissipatif dans des conduits de faible section sans que l'effet de la membrane de fermeture ne vienne perturber cet écoulement, l'invention propose d'utiliser une structure telle que celle représentée sur la figure 3.
    Dans cette structure, l'absorbeur, qui repose sur un support rigide 201, comprend, comme connu dans l'art antérieur, un ensemble de cellules en nid d'abeilles 202 perpendiculaires au support 201. Ces cellules sont remplies d'un liquide visqueux adéquat 203 et reposent sur une couche de mousse compressible 204 située entre la structure en nid d'abeilles et le support 201. Le fait que la mousse 204 forme une couche continue au lieu d'être insérée dans le fond des alvéoles est une variante connue en elle-même et qui facilite la construction du dispositif sans détériorer ses performances.
    Les dimensions des cellules sont choisies pour obtenir les résultats en fréquence voulus, par exemple en utilisant la méthode de calcul décrite plus haut.
    Le fluide qui rempli les cellules, généralement une huile relativement épaisse, bien qu'étant visqueux est suffisamment fluide pour s'écouler à l'extérieur de ces cellules s'il n'y est pas retenu par un moyen adéquat.
    Comme on ne peut pas utiliser pour le retenir une membrane élastique, ainsi qu'on l'a montré plus haut, l'invention propose d'utiliser une deuxième structure en nid d'abeille formée de cellules 206 nettement plus grande que les cellules 202 et qui est superposée à la première structure.
    Ces cellules sont remplies par le même fluide 203 que celui qui rempli les cellules 202 et elles sont fermées par une membrane élastique 205 située en partie frontale et qui les isole du milieu liquide dans lequel l'absorbeur est plongé. La taille de ces cellules 206 peut être nettement plus grande que celle des cellules 202, puisqu'elles ne servent qu'à supporter la membrane 205 en évitant que celle-ci sous l'effet de la pression ne viennent s'appliquer contre l'ouverture extérieure de ces cellules 202.
    Dans ces conditions, la raideur apportée par la membrane 205 peut être négligée. Les ondes acoustiques traversent alors celle-ci et mettent en mouvement le liquide dans les cellules 206 en produisant une certaine absorption de ces ondes pour des fréquences très basses. Le mouvement du liquide à l'intérieur des cellules 206 est alors communiqué au liquide à l'intérieur des cellules 202 et l'essentiel de l'absorption souhaitée se produit à l'intérieur de ces mêmes cellules.
    On obtient donc l'effet d'amortissement voulu, tout en gardant l'isolement entre le fluide visqueux amortisseur et le milieu extérieur et sans que la membrane d'isolement utilisée à cet effet n'intervienne de manière parasite.
    Selon une première variante de réalisation, représenté en figure 4, on remplace la couche de mousse 204 par des volumes compressibles 214 placés au fond de chacune des cellules 202.
    Dans un autre mode de réalisation, représenté en figure 5, on utilise une structure de base en nid d'abeilles formée de cellules 506 à grande section qui reposent directement sur le support rigide 501 et sont fermées par une membrane 505. La structure absorbante proprement dite est une structure en nid d'abeilles formée de sous-ensembles de cellules 502 de petite section qui sont insérés à l'intérieur des cellules 506. Une couche de mousse compressible 504 est placée au fond des cellules 506, en laissant un espace vide entre les cellules 502 et elle-même.
    Les cellules 502, et les espaces vides dans les cellules 506 en avant et en arrière de celles-ci, sont remplies d'un liquide visqueux 503.
    Le fonctionnement du dispositif selon cette variante est tout à fait semblable à celui des modes de réalisation décrits précédemment. Cette structure présente l'avantage d'être très modulaire. On peut ainsi fabriquer séparément des cellules absorbantes 506 complètes et les assembler ensuite pour obtenir à la demande des dispositifs amortisseurs de tailles et de formes diverses.
    Pour pouvoir comparer les performances d'un dispositif classique et d'un dispositif selon l'invention, on utilisera les paramètres définis sur la figure 1 et sur la figure 5, dans lesquels S1 est la surface de la section droite d'une cellule classique, ℓf sa longueur, et em1 l'épaisseur de la couche compressible.
    Pour le dispositif selon l'invention, S2 est la surface de la section droite de la grande cellule, ℓ1 son épaisseur, Sc la surface de la section droite des petites cellules, ℓ2 sa longueur, ℓ3 la distance entre la base des petites cellules et la face avant de la couche de mousse, et em2 l'épaisseur de la couche 12.
    Pour que la comparaison soit bien représentative, on considère que les caractéristiques intrinsèques du fluide de remplissage (η,ρ) et de la mousse de fond de cellule (M) sont identiques dans les deux configurations. De même on imposera que la compressibilité statique du revêtement corresponde dans chacun des cas envisagés à un volume déplacé de 1 litre par mètre carré de revêtement sous 50 bars. Cette dernière condition implique que em2 = em1
    On définira alors les paramètres suivants : α = S2 S1 β = S2 Sc
    Dans la structure selon l'invention, on supposera que S2 est suffisamment grande pour que la dissipation visqueuse de type Poiseuill se fasse uniquement dans le réseau de petites cellules 502. Dans cette structure, la condition d'adaptation apériodique s'écrit alors : β2 nc 8πηℓ2 = ρo Co S2
    nc est le nombre de cellules 502 qui est inférieur à β à cause du taux de remplissage.
    Or, dans la structure connue, la relation d'adaptation apériodique est donnée par : 8πηℓf=ρo Co S1
    Donc on obtient la relation suivante liant ℓ1 et ℓf: ℓ2 =α ηc β2 ℓf
    D'autre part, dans la structure selon l'invention ℓ1 doit être dimensionnée de façon à permettre la déformation statique de la membrane de fermeture lors de la mise en pression du revêtement.
    Les compressibilités statiques k des deux revêtements étant identiques, les fréquences fc sont égales selon (5).
    Le rapport entre les fréquences de résonance fr selon (6) est égal à : ℓf ℓ1 + ℓ3 + αβ ℓf
    Le rapport entre les fréquences fp selon (7) est égal à : βα
    Dans un exemple de réalisation de l'invention, les paramètres sont :
  • ρ = 1100 kg/m3
  • η = 8,3 Pa.s
  • α = 20
  • β = 200
  • ηc = 160
  • ℓ1 = 2 mm
  • ℓ2 = 7,2 mm
  • ℓ3 = 1 mm
    • Les performances respectives des deux exemples de réalisation sont résumées dans le tableau ci-dessous :
    Structure connue Invention
    épaisseur (mm) 100 20,2
    compressibilité statique sous 50 bars (l/m2) 1 1
    fc (Hz) 265 265
    fr (Hz) 1.130 5.560
    fp (Hz) 2.400 24.000
    rayon des cellules en face avant (mm) 2 9
    On a représenté sur la figure 6 les courbes d'absorption en fonction de la fréquence, d'une part de l'exemple de la réalisation selon l'art connu décrite plus haut, qui est identique à celle de la figure 2, et d'autre part de l'exemple de réalisation de l'invention, afin de comparer les résultats de ces deux exemples de réalisation.
    Ce tableau et ces courbes montrent que, pour une compressibilité statique identique et une densité qui est semblable, le revêtement selon l'invention présente les avantages suivants par rapport à un revêtement connu dans l'art :
    • une épaisseur près de 5 fois plus faible car ℓf = 90 mm et ℓ2 = 7,2 mm selon (13);
    • un rayon des cellules en face avant 4,5 fois supérieure, ce qui permet une mise en place très facile de la membrane de fermeture et un très bon fonctionnement de celle-ci;
    • une bande utile d'anéchoïsme (R inférieur à - 10 dB) s'étendant de puissance Hz à plus de 10 KHz au lieu de 800 Hz à 2150 Hz ;
    • une fréquence de résonance nettement repoussée en haute fréquence ;
    • un fonctionnement en mode dissipatif en mode de type Poiseuille jusqu'à 24 KHz au lieu de 2,4 KHz ;
    • une protection importante de la membrane de fermeture vis à vis des suppressions statiques ou transitoires (chocs, explosions) parce qu'on peut dimensionner le dispositif de telle manière que sous une telle surpression la membrane vienne s'appuyer sur la face avant de la structure 502 en nid d'abeilles de faible diamètre, qui est alors à même de soutenir cette membrane à la manière d'une grille de protection.
    En outre la grande dimension des alvéoles en face avant permet de fixer la membrane sur celle-ci, par collage par exemple, de manière plus facile et plus fiable. En outre le fléchissement de cette membrane sous l'effet de la pression statique se fait sur une plus grande longueur, et il n'est donc pas critique.
    On peut utiliser pour réaliser le matériau de fond de cellule, soit une mousse structurale de type polyuréthanne par exemple, soit un matériau composite constitué par exemple d'une dispersion d'inclusions de bulles d'air dans une matrice élastomère, de type polyuréthanne microinclusionnaire par exemple.
    Le fluide visqueux quant à lui doit répondre aux caractéristiques suivantes :
    • présenter une viscosité dynamique voisine de 1 Pa.s à 1kHz sous 12°C .
    • assurer la discrétion du navire ou de l'engin porteur du dispositif anachronisme en cas d'avarie sur le revêtement, en ne révélant pas sa présence dans l'eau aux observateurs extérieurs, ce qui peut s'obtenir en utilisant soit un liquide de densité supérieur à 1, soit un liquide miscible avec l'eau ;
    • présenter une dépendance de la viscosité dynamique vis à vis de la température et de la fréquence la plus faible possible.
    On utilisera par exemple pour répondre à ces critères de préférence une huile synthétique polyalkylène-glycol.
    Si l'on accepte d'utiliser un liquide de densité inférieure à l'unité , on pourra alors utiliser une huile de type silicone dont la stabilité de la viscosité vis à vis de la température et de la fréquence est particulièrement intéressante.
    On peut enfin noter que l'absorbeur acoustique selon l'invention peut fonctionner aussi en barrière acoustique, c'est à dire en atténuant les bruits provenant depuis le véhicule porteur du côté support rigide.
    En conclusion l'absorbeur selon l'invention présente des améliorations particulièrement importantes et intéressantes par rapport à un absorbeur connu, en ce qui concerne les performances anéchoïques et également le comportement sous pression et les facilités de fabrication.

    Claims (6)

    1. Absorbeur acoustique sous-marin, du type comprenant un premier ensemble de premières cellules contiguës (202), un fluide visqueux (203) remplissant ces cellules, un matériau compliant (204) placé à l'une des extrémités des cellules, et une membrane élastique (205) placée à l'autre extrémité de ces cellules, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un deuxième ensemble de deuxièmes cellules contiguës (206), de diamètre plus grand que celui des cellules du premier ensemble, rempli de fluide visqueux et situé entre ladite autre extrémité des premières cellules et ladite membrane élastique.
    2. Absorbeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre des premières cellules (202) permet sous l'effet des ondes acoustiques à absorber de faire circuler le fluide visqueux (203) à l'intérieur de celles-ci dans un régime de Poiseuille à haute fréquence, et que le diamètre des deuxièmes cellules (206) permettent de soutenir la membrane élastique (205) sans que celle-ci amène une raideur qui perturbe le fonctionnement de l'absorbeur.
    3. Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau compliant (204) constitue une couche placée contre ladite extrémité des cellules à l'extérieur de celle-ci.
    4. Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau compliant (214) est placé à l'intérieur des cellules.
    5. Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le premier ensemble de premières cellules est divisé en sous-ensembles (502) disposés chacun à l'intérieur de l'une des deuxièmes cellules du deuxième ensemble et en ce que le matériau compliant (504) est placé à l'intérieur desdites deuxièmes cellules en ménageant un espace libre (503) entre les sous-ensembles et lui même.
    6. Absorbeur selon la revendication 5, caractérisé en ce les deuxièmes cellules du deuxième ensemble sont fabriquées de manière distincte avec leurs sous ensembles et leurs matériaux compliants (504) pour être ensuite assemblés ensemble pour former le deuxième ensemble .
    EP19980401927 1997-08-14 1998-07-28 Absorbeur acoustique sous-marin Expired - Lifetime EP0897176B1 (fr)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    FR9710377A FR2767410B1 (fr) 1997-08-14 1997-08-14 Absorbeur acoustique sous-marin
    FR9710377 1997-08-14

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0897176A1 EP0897176A1 (fr) 1999-02-17
    EP0897176B1 true EP0897176B1 (fr) 2003-11-05

    Family

    ID=9510307

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP19980401927 Expired - Lifetime EP0897176B1 (fr) 1997-08-14 1998-07-28 Absorbeur acoustique sous-marin

    Country Status (3)

    Country Link
    EP (1) EP0897176B1 (fr)
    DE (1) DE69819426T2 (fr)
    FR (1) FR2767410B1 (fr)

    Families Citing this family (3)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    FR2818421B1 (fr) * 2000-12-20 2003-03-28 Eads Airbus Sa Panneau acoustique sandwich a plusieurs degres de liberte
    CN112164382A (zh) * 2020-09-07 2021-01-01 西安交通大学 一种曲折隔板填充粘弹性材料水下吸声结构
    US12449398B2 (en) 2022-12-23 2025-10-21 Raytheon Company Resonator array panel

    Family Cites Families (7)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    US3439774A (en) * 1966-01-21 1969-04-22 Boeing Co Sound energy absorbing apparatus
    FR2562699B1 (fr) * 1984-04-09 1986-12-05 Alsthom Atlantique Revetement de paroi absorbant les ondes acoustiques
    FR2586849B2 (fr) * 1985-05-31 1989-01-20 Vibrasonic Dispositif destine a absorber les ondes sonores.
    FR2615994B1 (fr) * 1987-05-25 1989-07-28 Alsthom Revetement de paroi absorbant les ondes acoustiques en milieu liquide
    US5041323A (en) * 1989-10-26 1991-08-20 Rohr Industries, Inc. Honeycomb noise attenuation structure
    FR2656718A1 (fr) * 1989-12-28 1991-07-05 Thomson Csf Absorbeur acoustique pour milieu fluide, notamment pour milieu marin.
    FR2750527B1 (fr) * 1996-06-28 1998-08-21 Bertin & Cie Structures d'absorption de bruit et parois constituees de ces structures

    Also Published As

    Publication number Publication date
    DE69819426D1 (de) 2003-12-11
    FR2767410B1 (fr) 1999-10-29
    FR2767410A1 (fr) 1999-02-19
    EP0897176A1 (fr) 1999-02-17
    DE69819426T2 (de) 2004-09-09

    Similar Documents

    Publication Publication Date Title
    EP3039672B1 (fr) Panneau acoustique
    EP0161458A1 (fr) Revetement de paroi absorbant les ondes acoustiques
    FR2740599A1 (fr) Dispositif d'attenuation acoustique active destine a etre dispose a l'interieur d'un conduit, en particulier pour l'insonorisation de reseau de ventilation et/ou de climatisation
    WO2020128103A1 (fr) Panneau acoustiquement isolant
    EP3411874A1 (fr) Resonateur acoustique de faible epaisseur de type mille-feuille perfore pour l'absorption ou le rayonnement acoustique tres basses frequences
    EP0317380A1 (fr) Revêtement anéchoique pour ondes acoustiques
    EP0684084B1 (fr) Procédé et transducteur pour émettre des ondes acoustiques à larges bandes et basses fréquences en profondeur d'immersion illimitée
    EP3198586B1 (fr) Antenne omnidirectionnelle
    EP0897176A1 (fr) Absorbeur acoustique sous-marin
    EP0292877B1 (fr) Revêtement de paroi absorbant les ondes acoustiques en milieu liquide
    EP3677051B1 (fr) Enceinte acoustique aquatique
    EP0728535B1 (fr) Procédé et dispositif pour diminuer la fréquence de résonance des cavités des transducteurs immergeables
    EP1374220A1 (fr) Enveloppes ou parois presentant des proprietes ajustables d'isolement et/ou d'absorption acoustique
    EP0114764B1 (fr) Dispositif à interface réflectrice d'ondes acoustiques
    FR2504520A1 (fr) Materiau formable d'isolation et d'absorption acoustiques et son procede de formage
    EP0657868B1 (fr) Procédé d'émission d'ondes acoustiques très basses fréquences à forte puissance et transducteurs correspondants
    CA2306678A1 (fr) Hydrophone pour la reception des ondes acoustiques ou sismiques
    CA2109466C (fr) Procede et transducteurs pour emettre des ondes acoustiques basse frequence dans un liquide en immersion illimitee
    EP3167170A2 (fr) Dispositif et méthode d'atténuation du son
    WO2014140036A1 (fr) Amortisseur de vibrations mecaniques et de chocs et procede de fabrication associe
    FR2656718A1 (fr) Absorbeur acoustique pour milieu fluide, notamment pour milieu marin.
    FR2730335A1 (fr) Dispositif anti bruit notamment pour accoustique sous-marine
    FR2524029A1 (fr) Protection de parois en contact avec des liquides contre des fluctuations de pression rapides
    FR3119857A1 (fr) Vitrage avec résonateurs
    FR2715244A1 (fr) Procédé et dispositif d'absorption de l'énergie d'ondes acoustiques.

    Legal Events

    Date Code Title Description
    PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: A1

    Designated state(s): DE GB IT

    AX Request for extension of the european patent

    Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

    17P Request for examination filed

    Effective date: 19990510

    AKX Designation fees paid

    Free format text: DE GB IT

    GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

    GRAS Grant fee paid

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

    RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

    Owner name: THALES UNDERWATER SYSTEMS SAS

    GRAA (expected) grant

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: B1

    Designated state(s): DE GB IT

    REG Reference to a national code

    Ref country code: GB

    Ref legal event code: FG4D

    Free format text: NOT ENGLISH

    REF Corresponds to:

    Ref document number: 69819426

    Country of ref document: DE

    Date of ref document: 20031211

    Kind code of ref document: P

    GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

    Effective date: 20040202

    PLBE No opposition filed within time limit

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

    STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

    Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

    26N No opposition filed

    Effective date: 20040806

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: IT

    Payment date: 20120720

    Year of fee payment: 15

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: IT

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20130728

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: DE

    Payment date: 20140724

    Year of fee payment: 17

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: GB

    Payment date: 20140723

    Year of fee payment: 17

    REG Reference to a national code

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R119

    Ref document number: 69819426

    Country of ref document: DE

    GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

    Effective date: 20150728

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: DE

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20160202

    Ref country code: GB

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20150728