FR2536195A1 - Reflecteur acoustique sous-marin - Google Patents

Abstract

L'INVENTION A POUR OBJET UN REFLECTEUR ACOUSTIQUE SOUS-MARIN DESTINE A FONCTIONNER EN IMMERSION RELATIVEMENT PROFONDE. LE REFLECTEUR ACOUSTIQUE SOUS-MARIN SELON L'INVENTION COMPORTE AU MOINS UN MODULE COMPOSE DE DEUX PLAQUES 2A, 2B MINCES ET SOUPLES MAINTENUES EN POSITIONS PARALLELES PAR UNE ENVELOPPE 1 DE MANIERE A FORMER UN LOGEMENT ETANCHE DANS LEQUEL EST ENFERMEE UNE LAME D'AIR. CHAQUE MODULE CONTIENT EGALEMENT UNE PLURALITE DE RESSORTS HELICOIDAUX 3 REGULIEREMENT ET PERPENDICULAIREMENT DISPOSES ENTRE LES PLAQUES 2 SUR LESQUELS ILS PRENNENT APPUI PAR LEURS EXTREMITES DE MANIERE A S'OPPOSER AU RAPPROCHEMENT DE CES PLAQUES LORSQUE LE REFLECTEUR EST IMMERGE EN PROFONDEUR. L'INVENTION CONCERNE LES SYSTEMES ACOUSTIQUES SOUS-MARINS.

Description

Réflecteur acoustique sous-marin
La présente invention a pour objet un reflecteur acoustique sousmarin.

En acoustique sous-marine, il est classique d'associer des réflec- teurs acoustiques immerges aux antennes d'appareils emetteurs ou récep- teurs pour en augmenter les performances.

On sait en particulier mettre à profit la différence diimpédance acoustique existant entre l'eau et un matériau léger, en particulier l'air, pour assurer une réflexion des ondes acoustiques en milieu aquatique au niveau d'une surface qui sépare l'eau de l'air.

Ainsi un bon réflecteur immergé peut être constitué de modules individuels comportant chacun une lame d'air emprisonnée entre deux parois planes, toutefois il est difficile d'obtenir des réflecteurs de ce type qui soient susceptibles d'etre immerge's profondément car les parois de chaque module tendent à se plaquer l'une contre l'autre sous l'effet de la pression hydrostatique.

Ceci a conduit à des réflecteurs du type décrit dans le brevet français 2240 813 de l'état Français où dans chaque module un treillis constitué de nappes superposées de fils métalliques tresses est insere entre deux plaques légères et souples qu'il maintient ecarté de manière à conserver une couche d'air entre plaques même en immersion profonde.

Les réflecteurs d'un tel type présentent cependant l'inconvéneient de voir leurs performances diminuer fortement et non lineairement avec la profondeur d'immersion, car les fils métalliques viennent se presser les uns contre les autres sous l'effet de la pression croissante et l'impédance acoustique du réflecteur.

L'efficacité du-réflecteur diminue fortement avec la pression plus particulièrement si les fréquences acoustiques sont en partie haute de bande.

La présente invention propose donc un réMecteur acoustique sousmarin comprenant au moins un module comportant deux plaques minces et souples maintenues en positions parallèles par une enveloppe de manière à former un logement étanche pour une lame d'air.

Selon une caracteristique de l'invention, le réflecteur comporte une pluralité de ressorts belicoidaux régulièrement et perpendiculai rement disposes entre les plaques sur lesquels ils prennent appui par leurs extremités de manière à s'opposer à tout rapprochement des plaques en assurant une répartition la plus homogène possible des poussées qu'ils appliquent alors sur les plaques, lesdits ressorts étant sans contact entre eux.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les ressorts ont des spires non jointives jusqu'à immersion maximale de fonctionnement et un diamètre de fil tel que cette is,lersion maximale de fonctionnement oit atteinte avant déformation permanente des ressorts, de manière que les ressorts ne soient pas écrases avant cette immersion maximale et ne soient pas non plus atteintSde déformation permanente.

L'invention, ses caracte'ristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit, en relation avec la figure unique définie ci-dessous.

La figure unique présente un module de réflecteur acoustique sousmarin selon l'invention en perspective avec arrachement partiel.

Ainsi qu'il a été énoncé plus haut le réflecteur acoustique sousmarin selon l'invention est constitué de modules accolés bords à bords pour présenter une grande surface et pour présenter une fiabilité plus grande qu'un module unique dont la surface serait égale à la somme de leurs surfaces.

Chaque module tel que présenté en figure 1, comporte deux plaques 2A, 2B minces et souples maintenues en position parallèle par une enveloppe 1 dont elles font partie ou qui les enveloppe, de manière à former un logement etanche pour une lame d'air.

Dans un exemple non limitatif de réalisation l'enveloppe 1 qui est en résine synthétique se présente sous forme d'un boîtier parallélépi- pédique rectangle de faible épaisseur dont les grandes faces carrées, sont parallèles aux plaques 2, qui sont par exemple en résine synthétique stratifiée renforcée à l'aide de fibres de verre. Toutefois comme indiqué ci-dessus les plaques 2 peuvent également être partie intégrante du boîtier parallélépipédique rectangle 1.

Bien entendu, chaque plaque peut avoir toute autre forme regu- lière, par exemple hexagonale à-partir du moment où la forme choisie permet aisément un assemblage convenable des modules bords à bords pour former un réflecteur de dimensions convenables.

L'espacement des plaques 2 est déterminé par l'action de ressorts hélicoidaux 3 travaillant en compression, qui sont disposés entre les plaques 2 normalement à ces plaques.

Les ressorts 3 sont préférablement assujettis à au moins l'une des plaques par exemple par collage sur une plaque de manière à conserver leurs positions respectives et à ne pas entrer en contact les uns avec les autres en raison de leur répartition géographique.

Dans la mesure où les pressions hydrostatiques engendrées par l'immersion d'un réflecteur s'appliquent.uniforme'ment sur ce réflecteur ou s'arrange pour assurer une répartition la plus homogène possible des poussées appliquées par les ressorts 3 sur les plaques en réaction aux pressions par une distribution la plus régulière des points d'appui des extrémités des ressorts sur les plaques, de manière à éviter que les plaques crèvent sous l'effet de la pression.

Dans le cas de plaques carrées, on choisit préférablement une répartition matricielle, la plus dense possible, tout en évitant les contacts entre ressorts voisins pour nue pas modifier l'impédance acou- tique de réflecteur d'une manière incontrôlée.

A partir du moment où l'on prend en compte les caractéristiques relatives au comportement acoustique combiné d'un ressort hélicoïdal et d'une lame d'air, ainsi qu'au comportement acoustique des parois enfermant cette lame d'air et les ressorts, on obtient par calcul un certain nombre d'indications relatives aux choix des ressorts et au coefficient de réflexion obtenu, sachant que le but recherché est un bon réfleeteuP acoustique sous-marin présentant une impédance négligeable devant celle de l'eau.

L'immersion maximale de fonctionnement Zmf sVobtient par application de la formule

dans laquelle Kp est la raideur d'un ressort rapportée au pas L de ee p ressort, d est le diamètre du fil constituant le ressort et S la surface d'appui du ressort sur une paroi, qui est bien entendu liée au diamètre de ce ressort, et où P est la masse volumique de l'eau et g l'accélération de la pesanteur.

On voit donc que cette immersion maximale est fonction de la qualité du matériau des ressorts par l'intermédiaire du terme Kp des deux diamètres d et D des ressorts et du pas Lp de ces ressorts.

De même on peut définir l'immersion maximale d'élasticité Zme correspondant à la limite à partir de laquelle le réflecteur sera soumis à une déformation permanente nuisant à sa fidélité par application de la formule

où R est le taux de fatigue maximal autorisé par le matériau choisi pour constituer les ressorts.

Bien entendu la valeur de cette immersion maximale d'élasticité Zme doit être la plus élevée possible, ce qui conduit à augmenter le plus possible le diamètre du fil constituant le ressort tout en réduisant le diamètre du ressort.

De la meme manière pour augmenter les performances en immersion, et en particulier la profondeur maximale de fonctionnement il faut pour un diamètre de fil donné augmenter le pas L du ressort en diminuant le
p diamètre du ressort, ce qui amène à augmenter la raideur.

On choisira par exemple un fil d'acier présentant un taux de fatigue maximum de 8.108 Newton/m2 et un diamètre de l'ordre du millimètre enroulé avec un diamètre et un pas de l'ordre de cinq millimètres l'un et l'autre, pour une longueur de l'ordre d'un à deux centimètres.

En ce qui concerne les conditions de réflexion, il faut que le réflecteur possède un minimum de pertes à la réflexion en incidence normale et sous incidence rasante, ainsi qu'un minimum de fenêtres de transparence, ces dernières correspondant à la résonance du réflecteur et aux harmoniques.

Claims (2)

REVENDICATIONS

1/ Réflecteur acoustique sous-marin comprenant au moins un module comportant deux plaques (2A, 2B) minces et souples maintenues en positions parallèles par une enveloppe (1) de manière à former un logement étanche dans lequel est enfermé une lame d'air, caractérisé en ce que le module comporte également une pluralité de ressorts hélicoidaux (3) régulièrement et perpendiculairement disposés entre les plaques (2) sur lesquels ils prennent appui par leurs extrémités de manière à s'opposer à tout rapprochement des plaques en assurant une répartition la plus homogène possible des poussées qu'ils appliquent sur ces plaques, sans entrer en contact entre eux.

2/ Réflecteur acoustique sous-marin selon la revendication 1s caractérisé en ce que les ressorts (3) ont des spires non jointives jusqu'à une immersion maximale de fonctionnement (Zmf) et un diamètre de fil tel que cette immersion maximale soit atteinte avant déformation permanente des ressorts.