EP1157751A1 - Transducteur électrodynamique pour acoustique sous-marine - Google Patents

Transducteur électrodynamique pour acoustique sous-marine Download PDF

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EP1157751A1
EP1157751A1 EP01401347A EP01401347A EP1157751A1 EP 1157751 A1 EP1157751 A1 EP 1157751A1 EP 01401347 A EP01401347 A EP 01401347A EP 01401347 A EP01401347 A EP 01401347A EP 1157751 A1 EP1157751 A1 EP 1157751A1
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EP
European Patent Office
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transducer
pole pieces
heat
air
winding
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EP01401347A
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German (de)
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EP1157751B1 (fr
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Vito Thomson-CSF Prop. Int. Dept. Brevets Suppa
M. Thomson-CSF Prop. Int. Dept. Brevets Letiche
M. Thomson-CSF Prop. Int. Dept. Brevets Lattard
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Thales Underwater Systems SAS
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Thales Underwater Systems SAS
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    • 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
    • G10K11/004—Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device
    • G10K11/006—Transducer mounting in underwater equipment, e.g. sonobuoys
    • 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
    • B06B1/04—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 to emit within the sea acoustic waves, more particularly sound waves. These transducers are particularly useful in sonar technique.
  • transducers in this case. electrodynamic type, which include a pavilion driven by a voice coil located in an air gap. These transducers of this type are quite similar to the well-known speakers in musical acoustics.
  • This transducer according to the prior art, represented on the Figures 1 and 2 attached, includes a body formed by a base 101 onto which a shirt 102 is fitted, topped with a cup 103. These different pieces fit together in the others so as to delimit cylindrical cavities of revolution around the axis of the transducer, into which the other parts forming this transducer.
  • a first cylindrical cavity delimited between the base and the jacket makes it possible to maintain a magnetic circuit formed by a first and second pole pieces 104 and 105 in the form of crowns centered on the axis of the transducer.
  • the first room polar 104 is L-shaped with the inner branch of L which comes overflow inside the central transducer chamber.
  • the second pole piece 105 is in the form of a flat washer. All two are kept separate by a set of magnets 106 on which they are tightened by adjusting the shirt 102 in the base 101. In this way a magnetic circuit is obtained 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 of the pole piece 104.
  • the lower part of the nucleus head substantially hemispherical in shape, rests on the upper part of the same 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 very solid, very light and very rigid, it is for example formed by a carbon fiber fabric embedded in a resin matrix.
  • the upper surface of dome 109 is covered with a piece 110 of which the upper surface is substantially flat and which forms the pavilion 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. These two pieces, and more particularly pavilion 110, are made so as to present an extremely small adjustment clearance, of the order of 0.2 mm per 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 bathes the pavilion.
  • the upper part of the space center of the transducer body is filled with a fluid, an oil per example, suitable both for this protection and for the propagation of acoustic waves.
  • a fluid an oil per example, suitable both for this protection and for 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 to the part where is located this oil is filled with air.
  • another waterproofing membrane 115 is used, rubber for example, much more flexible than the membrane 112 and which is on the one hand fixed to the external lateral wall of the pavilion 110 and on the other hand on the inner side wall of the dish 103. This fixing is effected by pinching between this cup 103 and shirt 102.
  • the outer side surface of the roof is machined at this level to have a setback from nozzle 111, which presents clearance reduced described above, and form a free space for the membrane 115.
  • this assembly is stiffened using a set of radial ribs 116 which are distributed on the inner periphery of the dome 109 and come join in a star below the lower part of the stem of the mushroom forming the core 108. These ribs slide in grooves 117 formed in the core 108 and in the first pole piece 104. These grooves are relatively wide at the core level and are narrower at the pole piece to minimize the loss of magnetic flux, which can be reduced to a very low value of 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 to stiffen the assembly and ensure its vertical centering with respect to to the axis of the transducer.
  • the axis is fixed by its lower part to the center of a flat spring 119 itself circumferentially fixed in the lower part of base 101.
  • This spring of the type known under the name of "flector”, is formed of a flexible and elastic washer carrying openings circumferential allowing air to pass freely into the lower part of the central space of the transducer, between the two parts delimited by the plan of this spring. This spring ensures no only the centering, but it avoids the rotational movements of the moving crew who would 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 acoustic waves, is obtained by the interaction between the field magnetic which circulates between the pole pieces and that delivered by a coil 120 wound on the lateral sides of the cylindrical part dome 109 lower.
  • This coil is therefore immersed in the air gap between the two pole pieces, which achieves the classic diagram of an electrodynamic transducer, This coil is supplied by means not shown in the figure and which are known in the art.
  • the ribs 116 also serve as a heat sink over the entire height of the coil 120, to dissipate the heat given off level by directing it towards 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 membrane 115 is filled with air to allow the travel of the moving part, as seen 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 by modifying the respective positions of the coil and the parts polar,
  • 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 inner tube is toroidal in shape and is located in another cylindrical cavity internal 123 which is delimited inside the transducer by the walls of the shirt 102 and of the cup 103. This cavity is therefore itself toroidal and closed and it surrounds the location of the pavilion 110.
  • openings 124 which allow seawater to enter cavity 123 and to compress the inner tube, In this way the inner tube is protected against mechanical external aggressions by the walls of the cavity where it is located.
  • the diameter of the openings 124 is planned for shock waves from an explosion possible external is attenuated in passing through these openings, so that there is no danger of overpressure at the air chamber.
  • These openings being round, their diameter may be greater than the thickness of nozzle 111.
  • Such a transducer works perfectly, and resists by example with the explosion of a ton of TNT located 30m from it.
  • the large current which then flows in the coil 120 causes a strong local heating which can no longer be dissipated correctly by the means provided to date, in particularly by the fins 116.
  • the invention provides a transducer electrodynamics for underwater acoustics, of the type comprising a body provided with pole pieces defining an air gap, a crew mobile provided with a dome extended by a cylinder supporting a sliding winding in this air gap, a flexible membrane ensuring the seal between the moving part and the body in determining an internal part filled with air, and a pavilion surmounting said dome and sliding in said body forming therewith a nozzle whose play value is fixed so as to allow protect said membrane against shock waves from explosions outside the transducer by laminating these waves of shock in said nozzle, mainly characterized in that one of said pole pieces is provided with at least one opening allowing air circulation inside the internal part to effectively cooling said coil.
  • it further comprises a heat conducting mass located between said pole pieces to drain the heat released by the winding.
  • it further comprises a set of magnets placed between the pole pieces, characterized by what it further includes a set of conductive masses of the heat interposed between the magnets.
  • said masses heat conductors are made of aluminum.
  • the invention therefore proposes to remove the air confinement in this part 130 where is plunged the lower part of the coil 120 by making holes 131 in the magnetic circuit 104.
  • These holes which in this example are substantially vertical realization, therefore put in communication the part 130 of the cavity 114 with the part 126 of this same cavity, located at the bottom of the transducer under the core 108.
  • the additional communication thus created between part 125 of the cavity 114, located above this core 108 and this part 126, allows air circulation.
  • the latter having heated up on contact of the coil 120 comes back up in the part 125, cools by contact with the various massive parts of the transducer, then returns to part 126 of cavity 114, descending through different holes located in the central part of the transducer.
  • the invention proposes, in the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, to machine the lower part of the housing 101, inside of it at level of the part 126 of the cavity 114, by milling the interior of the latter so as to release a circular shoulder 132 so that the holes 131 can themselves be machined vertically while opening into part 126 of cavity 114.
  • the invention proposes, to improve heat transfer between the interior of the transducer, plus particularly from the volume of air flowing at the part 130 of the cavity 114, to place between the magnets 106 135 metallic masses which form thermal drains between the inside of the transducer and the outside environment, through the shirt 102.
  • These metallic masses are machined to offer a maximum thermal path to the heat released when occupying as much space as possible between the magnets. They are made in a material that is as heat conductive as possible while remaining light enough not to weigh down the mass of the transducer. Among the materials most suitable for this use, we will cite aluminum. They are maintained, for example by gluing, on the pole piece 104, or possibly by pinching between the pole pieces 104 and 105 in the same manner as the magnets 106.
  • a transducer produced from this way can withstand a current that can be at least 4 times higher than the admissible current in a transducer according to art known, without the need to make any changes to the rest of the transducer, especially to the coil, and by getting identical performance, without any degradation.

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Abstract

L'invention concerne les transducteurs électrodynamiques destinés à émettre des ondes acoustiques dans le milieu marin tout en pouvant résister aux explosions extérieures.
Elle consiste à percer la pièce polaire inférieure (104) d'un tel transducteur avec des trous verticaux qui permettent de faire circuler l'air à l'intérieur du transducteur afin de refroidir efficacement le bobinage (120) qui le fait fonctionner. Des masses métalliques (135) légères et bonnes conductrices de la chaleur, rajoutées entre les aimants (106) qui excitent les pièces polaires (104,105), permettent en outre de drainer la chaleur vers l'extérieur du transducteur.
Elle permet d'augmenter l'efficacité d'un tel transducteur d'un facteur au moins égal à 4.

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 entraíné par une bobine mobile située dans un entrefer. Ces transducteurs de ce type sont tout à fait semblables aux haut-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.
La demanderesse a décrit et revendiqué dans un brevet français déposé le 27 mai 1997 sous le n° 97 06457, publié le 04 décembre 1998 sous le n° 2 764 160 et délivré le 27 août 1999, un transducteur électrodynamique de ce type qui permet de délivrer une puissance acoustique importante en présentant un volume et une masse raisonnable, tout en étant particulièrement conçu pour résister aux explosions sous-marines qui se produisent parfois à proximité de tels transducteurs.
Ce transducteur selon l'art antérieur, représenté sur les figures 1 et 2 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. 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. 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 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 se 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. 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.
En outre, pour que le jeu de l'ajutage 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, cet ensemble est rigidifié 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 108 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-cent.
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 communicant avec la partie 114 par l'intermédiaire d'un conduit 122. 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.
Un tel transducteur fonctionne parfaitement, et résiste par exemple à l'explosion d'une tonne de TNT située à 30m de celui-ci.
Toutefois, en raison de l'évolution constante des techniques, on est amené à augmenter de plus en plus la puissance acoustique délivrée dans les transducteur de ce type, ce qui se heurte à des limites technologiques provenant plus particulièrement des capacités de dissipation thermique de la chaleur dégagée dans le bobinage de commande de l'équipage mobile.
En effet, le courant important qui circule alors dans la bobine 120 entraíne un fort échauffement local qui ne peut plus être dissipé correctement par les moyens prévus jusqu'à ce jour, en particulier par les ailettes 116.
Cet échauffement fini par entraíner une détérioration de la bobine, en particulier au niveau de sa base, c'est à dire du côté opposé au pavillon. Cette détérioration est irréversible et nécessite, lorsqu'elle se produit, une réparation coûteuse.
Pour augmenter la dissipation thermique à ce niveau, et éviter ainsi cette détérioration, 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, une membrane flexible assurant l'étanchéité entre l'équipage mobile et le corps en déterminant une partie interne emplie d'air, et 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, principalement caractérisé en ce que l'une des dites pièces polaires est muni d'au moins une ouverture permettant la circulation de l'air à l'intérieur de la partie interne pour refroidir efficacement ledit bobinage.
Selon une autre caractéristique, il comprend en outre une masse conductrice de la chaleur située entre les dites pièces polaires pour drainer vers l'extérieur du transducteur la chaleur dégagée par le bobinage.
Selon une autre caractéristique, il comprend en outre un ensemble d'aimants placés entre les pièces polaires, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ensemble de masses conductrices de la chaleur intercalées entre les aimants.
Selon une autre caractéristique, lesdites masses conductrices de la chaleur sont réalisées en aluminium.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaítront clairement dans la description suivante, présenté à titre d'exemple non limitatif au regard des figures annexées qui représentent :
  • les figures 1 et 2, des vues en coupe d'un transducteur selon l'art antérieur; et
  • les figures 3 et 4 des vues en coupe selon les mêmes conditions d'un transducteur du même type modifié selon l'invention.
Une analyse poussée du fonctionnement des transducteurs selon l'art antérieur a montré que le mauvais refroidissement de la bobine 120, surtout dans sa partie inférieure, provenait d'une part de ce que la conduction thermique vers le haut de la bobine était insuffisante, et d'autre part qu'il y avait très peu de dissipation locale dans le bas de la bobine par conduction à ce niveau. En effet, la base de la bobine est placée dans une partie 130 de la cavité interne 114, qui est étroite et confinée. De cette manière la masse d'air emprisonnée à ce niveau ne peut pas se renouveler pour permettre un refroidissement efficace par convection, elle est trop faible pour absorber elle-même une quantité suffisante de chaleur, et les dimensions latérales sont néanmoins trop grandes pour permettre une évacuation de la chaleur vers les pièces polaires par conduction directe à travers cette masse d'air. L'invention propose donc de supprimer le confinement de l'air dans cette partie 130 où est plongée la partie inférieure de la bobine 120 en pratiquant des trous 131 dans le circuit magnétique 104. Ces trous, qui sont dans cet exemple de réalisation sensiblement verticaux, mettent donc en communication la partie 130 de la cavité 114 avec la partie 126 de cette même cavité, située en bas du transducteur sous le noyau 108. La communication supplémentaire créée ainsi entre la partie 125 de la cavité 114, située au-dessus de ce noyau 108 et cette partie 126, permet une circulation de l'air. Celui-ci s'étant échauffé au contact de la bobine 120 vient remonter dans la partie 125, se refroidit par contact avec les différentes pièces massives du transducteur, puis revient dans la partie 126 de la cavité 114 en redescendant par les différents orifices situés dans la partie centrale du transducteur.
Pour faciliter la réalisation de ces ouvertures 131, l'invention propose, dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, d'usiner la partie inférieure du boítier 101, à l'intérieur de celui-ci au niveau de la partie 126 de la cavité 114, en fraisant l'intérieur de celle-ci de manière à dégager un épaulement circulaire 132 afin que les trous 131 puissent être eux-mêmes usinés verticalement tout en débouchant dans la partie 126 de la cavité 114.
Comme en définitive la chaleur dégagée finit par se dissiper dans l'eau de mer qui entoure le transducteur, tout au moins après un certain temps de fonctionnement, l'invention propose, pour améliorer le transfert de la chaleur entre l'intérieur du transducteur, plus particulièrement depuis le volume d'air qui circule au niveau de la partie 130 de la cavité 114, de placer entre les aimants 106 des masses métalliques 135 qui forment des drains thermiques entre l'intérieur du transducteur et le milieu extérieur, par l'intermédiaire de la chemise 102. Ces masses métalliques sont usinées pour offrir un maximum de chemin thermique à la chaleur dégagée en occupant le plus de place possible entre les aimants. Elles sont fabriquées dans un matériau qui soit le plus possible conducteur de la chaleur tout en restant suffisamment léger pour ne pas alourdir la masse du transducteur. Parmi les matériaux les plus convenable à cet usage, on citera l'aluminium. Elles sont maintenues, par exemple par collage, sur la pièce polaire 104, ou éventuellement par pincement entre les pièces polaires 104 et 105 de la même manière que les aimants 106.
L'expérience a montré qu'un transducteur réalisé de cette manière peut supporter un courant pouvant être au moins 4 fois supérieur au courant admissible dans un transducteur selon l'art connu, sans qu'il soit nécessaire d'apporter aucune modification au reste du transducteur, en particulier à la bobine, et en obtenant des performances identiques, sans aucune dégradation.

Claims (4)

  1. 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, une membrane flexible (115) assurant l'étanchéité entre l'équipage mobile et le corps en déterminant une partie interne (114) remplie d'air, et 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, caractérisé en ce que l'une des dites pièces polaires (104) est muni d'au moins une ouverture (131) permettant la circulation de l'air à l'intérieur de la partie interne (114) pour refroidir efficacement ledit bobinage.
  2. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une masse conductrice de la chaleur (135) située entre les dites pièces polaires (104,105) pour drainer vers l'extérieur du transducteur la chaleur dégagée par le bobinage (120).
  3. Transducteur selon la revendication 2, qui comprend un ensemble d'aimants (106) placés entre les pièces polaires (104-105), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ensemble de masses conductrices de la chaleur (135) intercalées entre les aimants.
  4. Transducteur selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdites masses conductrices de la chaleur (135) sont réalisées en aluminium.
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