EP1399273B1 - Transducteur acoustique a anneau precontraint - Google Patents

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EP1399273B1
EP1399273B1 EP02748930A EP02748930A EP1399273B1 EP 1399273 B1 EP1399273 B1 EP 1399273B1 EP 02748930 A EP02748930 A EP 02748930A EP 02748930 A EP02748930 A EP 02748930A EP 1399273 B1 EP1399273 B1 EP 1399273B1
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plate
screws
sectors
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Gérard Thales Intellectual Property ROUX
Gilles Thales Intellectual Property LUBRANO
Vito Thales Intellectual Property SUPPA
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Thales SA
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Thales SA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0655—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element of cylindrical shape

Definitions

  • the present invention relates to acoustic transducers which comprise a ceramic ring formed of a set of segments put in prestressing. These transducers allow in particular to emit low frequency acoustic signals with a strong power. They are mainly used in the field of tracking underwater acoustics.
  • the electric wires supply segments ceramic piezoelectric devices are arranged in front of and between the heads of these screw. In case of deterioration of the sheath of these wires, it is possible to obtain inconvenient and dangerous short circuits.
  • the invention proposes a prestressed ring acoustic transducer, of the type comprising a set of sectors separated by prestressing wedges with screws to radially slide corners between sectors for ensure said prestressing, mainly characterized in that these screws are hexagonal, and in that it further comprises a flat piece positioned on the face of the corner from which the heads of the screws come out and comprising recesses whose diameter "d" is slightly less than the width between ridges "d" of the screw heads, so that when setting up this plate said screw heads are housed in these recesses and so that the edges of these heads come to anchor on the perimeter of the recess to lock the rotating screws.
  • the said plate comprises a top edge and a bottom lip giving it a U shape for be able to clip it on the corner on which it is mounted.
  • the wafer comprises transverse channels dug in its thickness intended to pass the power leads of the piezoelectric sectors.
  • the transducer comprises only the two extreme tightening screws; the middle screw having been removed after obtaining the prestressing.
  • said plate (107) is made of insulating material.
  • a transducer ring such as described in the patent application cited above includes sectors piezoelectric such as 100 and 101, separated by corners such as 102 and by wedges such as 103 and 104.
  • Three radial holes 105 allow to accommodate screws 106, one of which is shown enlarged in the angle of the drawing in relation to the hole in which it is placed. By screwing these screws, they come to press a shaping ring (not shown) in which is placed the set. Under this effect the wedge moves to the center of the ring and squeezes the segments.
  • this plate On the inner side of this plate, it was arranged opposite the inner face of the corner two recesses 108 whose diameter is slightly smaller than the distance d between the opposite edges of the heads of In this way, when the plate 107 is put into position, force the screw heads to fit into the recesses and ridges of these heads "bite" on the circumference of the recesses 108, which on the one hand completes the holding in place of the plate 107 and on the other hand prevents the subsequent unscrewing of the screws under the effect of vibrations by anchoring the heads in the recesses.
  • the piece 107 according to the invention simultaneously makes it possible block the screws 106 to prevent them from unscrewing with the vibrations, maintain the power wires of the sectors and isolate them at electric point of view in relation to their environment.

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  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
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Description

La présente invention se rapporte aux transducteurs acoustiques qui comprennent un anneau de céramique formé d'un ensemble de segments mis en précontrainte. Ces transducteurs permettent notamment d'émettre des signaux acoustiques basse fréquence avec une forte puissance. Ils sont principalement utilisés dans le domaine du repérage acoustique sous-marin.
Il est connu du brevet français n° 2 728 755 de fabriquer un transducteur acoustique en anneau en utilisant un ensemble de segments piézoélectriques mis sous contrainte à l'aide d'un ensemble de coins de serrage dont on peut ajuster la position à l'aide de vis. Cet ajustement permet d'obtenir la précontrainte voulue en serrant plus ou moins fort les vis. La valeur de cette précontrainte est mesurée par des jauges de contraintes, ce qui permet de régler au mieux cette valeur. Pour plus de détails on se référera au texte et aux figures du brevet en question.
Ce dispositif fonctionne très bien, mais il présente toutefois quelques inconvénients.
Tout d'abord, si de manière statique les vis ne bougent pas, elles présentent une certaine tendance à se dévisser sous l'effet des vibrations lorsque le transducteur est en fonctionnement.
En outre différentes parties, dont les coins, les cales et ce fait les vis, sont portées à un potentiel électrique alternatif de forte valeur, typiquement 15 000 volts. Ceci peut entraíner des courts circuits entre les têtes de vis, qui sont réalisées en un matériau conducteur tel que l'acier, et les éléments environnants, qui sont quant à eux reliés à des potentiels électriques tout à fait différents de celui de ces pièces.
Enfin les fils électriques d'alimentation des segments piézoélectriques en céramique sont disposés devant et entre les têtes de ces vis. En cas de détérioration de la gaine de ces fils, on peut ainsi obtenir des courts circuits gênants et dangereux.
Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose un transducteur acoustique à anneau précontraint, du type comprenant un ensemble de secteurs séparés par des coins de précontrainte munis de vis permettant de faire coulisser radialement les coins entre les secteurs pour assurer la dite précontrainte, principalement caractérisé en ce que ces vis sont à tête hexagonale, et en ce qu'il comprend en outre une pièce plate positionnée sur la face du coin d'où sortent les têtes des vis et comportant des évidements dont le diamètre "d' " est légèrement inférieur à la largeur entre arêtes "d" des têtes de vis, pour que lors de la mise en place de cette plaquette les dites têtes de vis viennent se loger dans ces évidements et pour que les arêtes de ces têtes viennent s'ancrer sur le périmètre de l'évidement afin de bloquer les vis en rotation.
Selon une autre caractéristique, la dite plaquette comporte un rebord supérieur et un rebord inférieur lui donnant une forme de U pour pouvoir la clipser sur le coin sur laquelle elle est montée.
Selon une autre caractéristique, la plaquette comprend des canaux transversaux creusés dans son épaisseur destinés à faire passer les fils d'alimentation des secteurs piézoélectriques.
Selon une autre caractéristique, le transducteur ne comporte que les deux vis extrêmes de serrage; la vis médiane ayant été enlevée après l'obtention de la précontrainte.
Selon une autre caractéristique, ladite plaquette (107) est constituée en matériau isolant.
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 partielle d'un élément de transducteur selon l'art antérieur ;
  • la figure 2, une vue partielle des éléments caractéristiques d'un transducteur selon l'invention, et
  • la figure 3, un détail de l'un des éléments de la figure 2.
Comme représenté sur la figure 1, un anneau transducteur tel que décrit dans la demande de brevet citée plus haut comprend des secteurs piézoélectriques tels que 100 et 101, séparés par des coins tels que 102 et par des cales telles que 103 et 104.
Trois trous radiaux 105, percés dans les coins, permettent de loger des vis 106, dont l'une est représentée de manière agrandie dans l'angle du dessin en rapport au trou dans lequel elle est placée. En vissant ces vis, elles viennent appuyer sur un anneau conformateur (non représenté) dans lequel est placé l'ensemble. Sous cet effet le coin se déplace vers le centre de l'anneau et met en compression les segments.
Dans l'art antérieur ainsi décrit, les vis sont à tête ronde, avec un creux hexagonal au centre permettant de les visser à l'aide d'une clef dite "ALLEN".
Ce sont ces vis qui sont susceptibles de se dévisser sous l'effet des vibrations et de venir provoquer des courts-circuits.
Selon l'invention, comme représenté sur la figure 2, on utilise à la place de ces vis des vis à tête hexagonale, que l'on peut donc visser à l'aide d'une clef à tube, à pipe ou à fourche, ou encore avec une douille emmanchée sur un cliquet. Pour empêcher le dévissage de ces vis, l'invention propose alors de venir placer sur la face intérieure du coin 102, de laquelle sortent les têtes hexagonales des vis 106, une plaque 107 dont la largeur et la hauteur sont sensiblement égales à la face interne du point 102. Cette plaque se termine avantageusement par des rebords supérieur et inférieur qui permettant de l'encastrer sur la face intérieure du coin et lui donnant une forme en "U".
On a ménagé sur la face interne de cette plaque en regard avec la face intérieure du coin deux évidements 108 dont le diamètre d'est légèrement inférieur à la distance d entre les arrêtes opposées des têtes des vis 106. De cette manière, lorsque l'on met la plaque 107 en position, on force les têtes des vis à se loger dans les évidements et les arêtes de ces têtes "mordent" sur la circonférence des évidements 108, ce qui d'une part complète le maintien en place de la plaque 107 et d'autre part empêche le dévissage ultérieur des vis sous l'effet des vibrations par ancrage des têtes dans les évidements. Dans l'exemple représenté sur les figures 2 et 3, on a, après avoir réglé la précontrainte à la valeur souhaitée, dévissé et retiré la vis centrale pour ménager sensiblement au centre de cette plaquette 107 des canaux transversaux 109 qui permettent alors de faire passer les fils nécessaires à l'alimentation des segments piézoélectriques. Dans cet exemple on a représenté trois canaux permettant de faire passer les fils point chaud, point froid, et le fil de masse.
Ainsi donc, la pièce 107 selon l'invention permet simultanément de bloquer les vis 106 pour les empêcher de se dévisser avec les vibrations, de maintenir les fils électriques d'alimentation des secteurs et de les isoler au point de vue électrique par rapport à leur environnement.

Claims (5)

  1. Transducteur acoustique à anneau précontraint, du type comprenant un ensemble de secteurs (100,101) séparés par des coins de précontrainte (102) munis de vis (106) permettant de faire coulisser radialement les coins entre les secteurs pour assurer la dite précontrainte, caractérisé en ce que ces vis sont à tête hexagonale (106), et en ce qu'il comprend en outre une pièce plate (107) positionnée sur la face du coin d'où sortent les têtes des vis et comportant des évidements (108) dont le diamètre "d' " est légèrement inférieur à la largeur entre arêtes "d" des têtes de vis, pour que lors de la mise en place de cette plaquette les dites têtes de vis viennent se loger dans ces évidements et pour que les arêtes de ces têtes viennent s'ancrer sur le périmètre de l'évidement afin de bloquer les vis en rotation.
  2. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dite plaquette (107) comporte un rebord supérieur et un rebord inférieur lui donnant une forme de U pour pouvoir la clipser sur le coin (102) sur laquelle elle est montée.
  3. Transducteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la plaquette (107) comprend des canaux (109) transversaux creusés dans son épaisseur destinés à faire passer les fils d'alimentation des secteurs piézoélectriques (100,101).
  4. Transducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il ne comporte que les deux vis extrêmes de serrage (106); la vis médiane ayant été enlevée après l'obtention de la précontrainte.
  5. Transducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite plaquette (107) est constituée en matériau isolant.
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