FR2633480A1

FR2633480A1 - Submerged loudspeaker

Info

Publication number: FR2633480A1
Application number: FR8808780A
Authority: FR
Original assignee: GASIOROWSKI LADISLAS
Current assignee: GASIOROWSKI LADISLAS
Priority date: 1988-06-23
Filing date: 1988-06-23
Publication date: 1989-12-29
Anticipated expiration: 2008-06-23
Also published as: FR2633480B1

Abstract

Submerged loudspeaker capable of transmitting musical sounds within an aqueous medium. The loudspeaker includes a vibrating plate 10 fixed in a sealed manner to a chassis 12. The vibrating plate 10, integral with the coil which transforms the electrical signals into magnetic field variations is semi-rigid and can be made of a resin such as epoxy, with a thickness of about 1 mm. Its inside surface is in contact with the air inside the loudspeaker whilst its outside surface is in direct contact with the water. Such a loudspeaker is particularly useful for transmitting musical sounds to swimmers performing synchronised swimming.

Description

La présente invention concerne les haut-parleurs, et plus particulièrement un haut-parleur immergé capable de restituer les sons musicaux sous l'eau. The present invention relates to loudspeakers, and more particularly to a submerged loudspeaker capable of reproducing musical sounds underwater.

Dans certaines circonstances, il est nécessaire de restituer des sons sous l'eau de façon qu'un nageur en apnée puisse effectuer certaines opérations. insi en est-il lorsqu'il est nécessaire de transmettre des instructions a des plongeurs sous-marins. Ceci nécessite donc de disposer d'un haut-parleur capable de restituer sans trop de déformation les sons produits dans la bande de fréquence vocale. In certain circumstances, it is necessary to reproduce sounds underwater so that a swimmer in apnea can perform certain operations. The same applies when it is necessary to transmit instructions to scuba divers. This therefore requires having a loudspeaker capable of reproducing the sounds produced in the voice frequency band without too much distortion.

Mais le problème devient plus compliqué lorsqu'il s'agit de restituer sous l'eau, non pas seulement la bande de fréquence vocale, mais toute la bande de fréquence musicale (soit à peu prés de 0 à 20.000 hz). Ceci est le cas dans un sport qui fait de plus en plus d'adeptes depuis son introduction dans les compétitions admises aux jeux olympiques: la natation synchronisée. But the problem becomes more complicated when it comes to restoring underwater, not only the vocal frequency band, but the entire musical frequency band (or roughly from 0 to 20,000 Hz). This is the case in a sport which has been gaining more and more followers since its introduction into the competitions admitted to the Olympic games: synchronized swimming.

Dans la natation synchronisée, la nageuse effectue des mouvements dans l'eau en synchronisme avec un air musical qui est joue pendant le meme temps. Certains de ces mouvements s'effectuent a la surface de l'eau, alors que d'autres ont lieu en immersion. Pour assurer la continuité entre les mouvements de surface et ceux en immersion, il faut donc disposer simultanément d'un haut parleur normal situe audessus de l'eau, et d'un haut-parleur immergé. In synchronized swimming, the swimmer performs movements in the water in synchronism with a musical tune which is played during the same time. Some of these movements take place on the surface of the water, while others take place in immersion. To ensure continuity between surface movements and those in immersion, it is therefore necessary to simultaneously have a normal speaker located above the water, and a submerged speaker.

Un haut-parleur classique ne peut évidemment pas être utilise tel quel pour servir de haut-parleur immergé. Il comporte en effet une membrane en carton qui s'altérerait rapidement dans l'eau. Il est possible de recouvrir la surface de cette membrane d'un revêtement qui la rende imperméable. Mais en fait, la membrane d'un haut-parleur classique est très fine, souple, et liee au châssis du hautpar leur par une suspension très souple également. Ceci est logique puisque l'air est un fluide a faible densité et les vibrations peuvent y store communiquées par une membrane qui ne présente aucune rigidité, et d'autre part. la pression ambiante est la même de part et d'autre de la membrane, ce qui justifie sa suspension souple par rapport au châssis. A conventional loudspeaker can obviously not be used as such to serve as a submerged speaker. It indeed has a cardboard membrane which would quickly deteriorate in water. It is possible to cover the surface of this membrane with a coating which makes it waterproof. But in fact, the membrane of a classic speaker is very thin, flexible, and linked to the chassis of the speaker by their suspension also very flexible. This is logical since air is a low density fluid and vibrations can blind there communicated by a membrane which has no rigidity, and on the other hand. the ambient pressure is the same on both sides of the membrane, which justifies its flexible suspension with respect to the chassis.

Mais il est clair qu'une telle membrane ( rendue imperméable) serait trop souple pour communiquer les vibrations au milieu aqueux. Mais surtout le haut-parleur etant plongé dans l'eau à 1 ou 2 mètres de profondeur, une pression plus élevée que la pression atmosphérique ( 1/10 à 2/10 d'atmosphère en plus) s'exercerait sur la surface en contact avec l'eau, et la pression atmosphérique normale s'exercerait sur la surface en contact avec 1-air intérieur au haut-parleur, ce qui résulterait en une quasi-impossibilité de se déformer sous l'action des variations de champ magnétique de la bobine et entrainerait sans doute une déformation de la suspension souple de la membrane rendant le haut parleur inutilisable.But it is clear that such a membrane (made waterproof) would be too flexible to communicate the vibrations to the aqueous medium. But especially the speaker being immersed in water to 1 or 2 meters deep, a pressure higher than atmospheric pressure (1/10 to 2/10 more atmosphere) would be exerted on the surface in contact with water, and normal atmospheric pressure would be exerted on the surface in contact with the air inside the loudspeaker, which would result in an almost impossibility of deformation under the action of the variations of magnetic field of the coil and would undoubtedly cause a deformation of the flexible suspension of the membrane making the speaker unusable.

Cependant, il a été proposé des haut-parleurs capables de fonctionner sous l'eau. Ainsi, le brevet français 82-04380 décrit un haut-parleur adaPte pour pouvoir fonctionner dans l'eau. Dans une de ses réalisations, ce brevet propose de placer le haut-parleur dans une enceinte étanche, avec la membrane vibrante ce forme plane en contact direct avec l'eau.Mais il est prévu que le côté interne de la membrane, c'est à dire l'intérieur du haut-parleur, s trouve en contact avec un produit neutre liquide en équilibre de pression avec l'eau, Un tel haut-parleur suppose donc que le haut-parleur doit contenir le liquide neutre et qu'un mécanisme doit permettre d'établir l'équilibre de pression avec le milieu aqueJ', e moins qu une certaine surpression soit maintenue a l'intérieur du haut-parleur, ce qui oblige a le placer à une profondeur déterminée. However, loudspeakers capable of operating underwater have been proposed. Thus, French patent 82-04380 describes a loudspeaker suitable for being able to operate in water. In one of its embodiments, this patent proposes to place the loudspeaker in a sealed enclosure, with the vibrating membrane this planar shape in direct contact with water. But it is intended that the internal side of the membrane is ie the interior of the loudspeaker, s is in contact with a neutral liquid product in pressure balance with water, Such a loudspeaker therefore supposes that the loudspeaker must contain the neutral liquid and that a mechanism must make it possible to establish the pressure equilibrium with the medium aqueJ ', unless a certain overpressure is maintained inside the loudspeaker, which obliges to place it at a determined depth.

L'objet de la présente invention est donc un hautparleur cavable de transmettre les sons de la barde musicale dans le milieu aqueux, un tel haut-parleur comportant une membrane vibrante directement en contact, crté intérieur, avec l'air intérieur au haut-parleur et en contact cOte extérieur, avec le milieu aqueux. The object of the present invention is therefore a cavable loudspeaker to transmit the sounds of the musical bard in the aqueous medium, such a loudspeaker comprising a vibrating membrane directly in contact, inside crested, with the air inside the loudspeaker. and in external contact, with the aqueous medium.

Le haut-parleur, objet de la présente invention comporte une bobine dont les extrémités sont connectées aux bornes d'entrées des signaux électriques devant store transformés en sons, et une plaque vibrante, solidaire de la bobine est formée d'un matériau délimité par une surface intérieure en contact avec l'air et fixée à la bobine, et une surface exterieure directement en contact avec le milieu aqueux ces ceux surfaces étant situées de part et d'autre d'un meme plan.Le bord extérieur de la plaque est fixé de faÇon étanche au chassis du haut-parleur, et l'épaisseur de la plaque est suffisante pour permettre aux déplacements de la plaque provoqués par les variations du champ magnétique de la bobine sous l'action des signaux électriques reçus, de 5E répercuter dans le milieu aqueux sous forme d'ondes de mSme fréquence que les signaux électriques reçus par la bobine. The loudspeaker, object of the present invention comprises a coil whose ends are connected to the input terminals of the electrical signals in front of the blind transformed into sounds, and a vibrating plate, integral with the coil, is formed of a material delimited by a inner surface in contact with air and attached to the coil, and an outer surface directly in contact with the aqueous medium, these surfaces being located on either side of the same plane. The outer edge of the plate is fixed tightly to the chassis of the loudspeaker, and the thickness of the plate is sufficient to allow the displacements of the plate caused by the variations of the magnetic field of the coil under the action of the electrical signals received, to be reflected in the aqueous medium in the form of waves of the same frequency as the electrical signals received by the coil.

Une description détaillée de l'invention est donnée ciaprès, en référence aux figures suivantes:
La figure 1 représente une vue en perspective du hautparleur immergé selon l'invention.A detailed description of the invention is given below, with reference to the following figures:
Figure 1 shows a perspective view of the submerged speaker according to the invention.

La figure 2 est une vue en coupe du haut-parleur montrant en détail toutes ses caractéristiques
La figure 3 est une vue en coupe montrant la liaison entre le noyau d'aimant, la bobine et la plaque du hautparleur.Figure 2 is a sectional view of the speaker showing in detail all of its features
Figure 3 is a sectional view showing the connection between the magnet core, the coil and the speaker plate.

La figure 1 est une vue en perspective du haut-parleur immerge selon l'invention montrant la plaque vibrante 10 directement en contact avec l'eau, le chassies 12 auquel est fixée la plaque 10 de façon étanche , la courroie 14 de suspension permettant le transport du haut-parleur et son accrochage par exemple au bord immergé de la piscine,et le cordon 16 d'alimentation des signaux électriques. FIG. 1 is a perspective view of the immersed loudspeaker according to the invention showing the vibrating plate 10 directly in contact with the water, the casings 12 to which the plate 10 is fixed in leaktight fashion, the suspension belt 14 allowing the transport of the loudspeaker and its attachment, for example to the submerged edge of the swimming pool, and the cord 16 for supplying electrical signals.

La figure 2 est une coupe du haut-parleu- montrant ses caractéristiques principales. La plaQue vibrante 10 peut-etre fixée sur le chassies 12 par un joint 20 en silicone ou tout autre moyen assurant une étanchéité parfaite et empêchant l'eau dans laquelle se trouve plongé le haut-parleur de pouvoir pénétrer à l'intérieur de ce dernier. Figure 2 is a section of the loudspeaker showing its main characteristics. The vibrating plate 10 can be fixed on the casings 12 by a silicone seal 20 or any other means ensuring a perfect seal and preventing the water in which the speaker is immersed from being able to penetrate inside the latter .

Le châssis 12 est de préférence en résine moulée, par exemple en époxy, mais pourrait être en métal. La résine est préférable au metal du fait qu'elle n'est pas sujette à corrosion. The frame 12 is preferably made of molded resin, for example epoxy, but could be made of metal. Resin is preferable to metal because it is not subject to corrosion.

La structure d'aimant permanent est constituée de l'aimant 22, du noyau central 24 et des plaques de champ 26. The permanent magnet structure consists of the magnet 22, the central core 24 and the field plates 26.

Nlors que l'aimant 22 est en ferrite, le noyau 24 et les plaques de champ 26 sont en acier. La bobine et son support sont seulement représentés de flacon schématique par les traits pleins 28 reliés e la plaque vibrante 1C, le détail en étant électriques de la bobine, pénètre dans le châssis 12 au moyen du manchon étanche 32. While the magnet 22 is made of ferrite, the core 24 and the field plates 26 are made of steel. The coil and its support are only represented by a schematic bottle by the solid lines 28 connected to the vibrating plate 1C, the detail being electrical of the coil, penetrates into the chassis 12 by means of the waterproof sleeve 32.

Comme il est montré sur la figure 3, la bobine 40 est montée sur un support 42 en aluminium ou autre étal dont le but est de dissiper la chaleur dégagée par l'effet joule dans la bobine. Le support 42, ainsi que la bobine 40 par l'intermédiaire de sa dernière spire 40-1, sont montés solidaires de la plaque 10 de faÇon e transmettre les déplacements provoqués à ladite bobine par les variations de champ induits par les signaux électriques. Ces signaux électriques sont fournis à ia bobine par les fils d'alimentation 44 en provenance de l'extérieur. As shown in Figure 3, the coil 40 is mounted on a support 42 of aluminum or other stall whose purpose is to dissipate the heat released by the Joule effect in the coil. The support 42, as well as the coil 40 by means of its last turn 40-1, are mounted integral with the plate 10 so as to transmit the movements caused to said coil by the field variations induced by the electrical signals. These electrical signals are supplied to the coil by the supply wires 44 coming from the outside.

Toujours en référence à la figure 3, le noyau central de l'aimant 2; se trouve placé a l'intérieur du support de bobine 42. et se trouve séparé ce celui-ci par un remplissage 46 en ferro-fluide qi est un fluide visqueux contenant des particules ferromagnétiques destiné a améliorer les qualités magnétiques de l'ensemble et permettre une meilleure évacuation de la chaleur. Still with reference to FIG. 3, the central core of the magnet 2; is placed inside the coil support 42. and is separated therefrom by a filling 46 of ferro-fluid qi is a viscous fluid containing ferromagnetic particles intended to improve the magnetic qualities of the assembly and allow better heat dissipation.

L'élément essentiel de l'invention est la plaque vibrante. Les demandeurs cnt découvert que l'utilisation d'une plaque de te semi-rigide transmettait parfaitement les vibrations provoquées par la bobine, sans qu'il soit besoin d'effectuer un écuilibrage de pression de part et d'autre de la pique. Une telle plaque est de façon générale en resine et ae preference en résine époxy comportant les caractéristiques mécaniques suivantes::
résistance G la flexion 350 N/mm2
résistance e la traction 220 N/mm2
résistance G la compréssion 200 N/mm2
cisaillage 3000 N
module d'élasticité 18000 N/mm2
(N signifie Newtons )
Mais il est évident que la plaque peut-etre en toute autre résine ou matière G condition que ses caractéristiques mécaniques soient approximativement celles données ci-dessus.The essential element of the invention is the vibrating plate. Applicants have discovered that the use of a semi-rigid te plate perfectly transmits the vibrations caused by the coil, without the need for pressure balancing on either side of the spike. Such a plate is generally made of resin and preferably of epoxy resin having the following mechanical characteristics:
flexural strength 350 N / mm2
tensile strength 220 N / mm2
resistance G compression 200 N / mm2
shearing 3000 N
modulus of elasticity 18000 N / mm2
(N stands for Newtons)
However, it is obvious that the plate may be made of any other resin or material G provided that its mechanical characteristics are approximately those given above.

De façcn å pouvoir trarismettre correctement les vibrations dans l'eau malgré la différence de pressior de part et d'autre de la place. et malgré la densité de l'eau qui OppOse un effet d'inetie, la claque en plus des caractéristiques mécaniques ci-dessus, doit avoir une forme relativement plane et une épaisseur adéquate. Rinsi, bien que dans la réalisation préferée, la plaque est d'épaisseur constante et délimitée par deux plans, il est possible d'utiliser une plaque dont l'épaisseur varie, de telle sorte qu'elle soit délimitée par deux surfaces se trouvant de part et d'autre d'un plan.Ces surfaces peuvent évidemment être symétriques par rapport à un plan central. Dans la réalisation préférée de l'invention, l'épaisseur de la plaque a éte choisie à 0,Bmm. Cependant des résultats satisfaisants sont obtenus pour une épaisseur de plaque (constante ou non) comprise entre 0,4 mm et 2mm. So as to be able to correctly trismise the vibrations in the water despite the difference in pressure on both sides of the place. and in spite of the density of the water which opposes an effect of inertia, the slap in addition to the mechanical characteristics above, must have a relatively flat shape and an adequate thickness. Thus, although in the preferred embodiment, the plate is of constant thickness and delimited by two planes, it is possible to use a plate whose thickness varies, so that it is delimited by two surfaces being of on either side of a plane. These surfaces can obviously be symmetrical with respect to a central plane. In the preferred embodiment of the invention, the thickness of the plate has been chosen at 0, Bmm. However, satisfactory results are obtained for a plate thickness (constant or not) of between 0.4 mm and 2 mm.

La plaque doit tre fixée de faÇon rigide au chassis (par un joint de silicone ou de la colle > et non par une suspension comme dans un haut-parleur classique. The plate must be rigidly fixed to the chassis (by a silicone joint or glue> and not by a suspension as in a conventional loudspeaker.

Il va de soi également que la puissance électrique exigée est plus grande que pour un haut-parleur classique du fait que les vibrations se propagent dans l'eau et non dans l'air. It goes without saying also that the electrical power required is greater than for a conventional loudspeaker because the vibrations propagate in water and not in air.

Une puissance minimale de 10 w est nécessaire. mais la puissance peut atteindre 50 ou 60 w.A minimum power of 10 w is required. but the power can reach 50 or 60 w.

Bien que la figure 1 montre un haut-parleur de forme circulaire, la plaque vibrante pourrait avoir toute autre forme, par exemple elliptique, rectangulaire ....Cependant, c'est la forme circulaire qui donne le plus de satisfaction. Although FIG. 1 shows a loudspeaker of circular shape, the vibrating plate could have any other shape, for example elliptical, rectangular .... However, it is the circular shape which gives the most satisfaction.

insi. un haut-parleur optimal tel que celui montré sur la figure 1, a une plaque vibrante circulaire de 1 mm d'épaisseur et de 25 cm de diamètre, une impédence de 8 ohms, une puissance admissible de 30 watts, et un poids de 2.9 kg. insi. an optimal loudspeaker such as that shown in Figure 1, has a circular vibrating plate 1 mm thick and 25 cm in diameter, an impedance of 8 ohms, an admissible power of 30 watts, and a weight of 2.9 kg.

Mais des éssais éffectués avec une plaque vibrante circulaire de seulement 18 cm de diamètre ont abouti à des résultats tout autant satisfaisants.But tests carried out with a circular vibrating plate of only 18 cm in diameter have led to equally satisfactory results.

Bien que l'invention ait été décrite en référence à une réalisation particulière, il va de soi qu'elle n'est pas limitée a cette réalisation, et que l'homme de métier saura lui apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utile, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. Although the invention has been described with reference to a particular embodiment, it goes without saying that it is not limited to this embodiment, and that the person skilled in the art will be able to make any modifications to it in form or in detail that he considers it useful, without going beyond the ambit of said invention.

Claims

EVENDICATIONS

1.- Loudspeaker intended to transmit sounds in the aqueous medium, in the musical frequency band from 0 to 20,000 Hz, comprising a chassis, a magnet consisting of a central core and an air gap, a coil surrounding the central core and the ends of which are connected to the input terminals of the electrical signals in front of a streak transformed into sounds, and a vibrating plate secured to said coil; said loudspeaker being characterized in that said vibrating plate is formed of a material delimited by a so-called interior surface in contact with air and connected to said coil, and a surface, said exterior, directly in contact with the aqueous medium said surfaces being located on either side of the same plane, the outer edge of said plate being fixed in a sealed manner to said chases and the thickness of said plate being sufficient to allow the displacements of said plate caused by variations magnetic field of the coil under the action of the electrical signals received, to be reflected in the aqueous medium in the form of waves of the same frequency as the electrical signals received by said coil 2.- A loudspeaker according to claim 1 in which said vibrating plate is made of a semi-rigid material having the following mechanical characteristics where N is in newtons:

flexural strength 350 N / mm2

tensile strength 220 N / mm2

compressive strength 200 NSmm2

shearing 3000 N

elasticity module 18000 N / mm2 3.- A loudspeaker according to claim 1 or 2 in which said vibrating plate is flat and of constant thickness.

4. Speaker according to claim 3 wherein said vibrating plate has a thickness between 0.4 mm and 2 mm.

5. A loudspeaker according to claim 2,3 or 4 wherein said vibrating plate is made of molded resin.

6. A loudspeaker according to claim 5 wherein said vibrating plate is made of epoxy resin.

7.- loudspeaker according to any one of the preceding claims, having an electric power of between 10w and 60w.

8. A loudspeaker according to any one of the preceding claims wherein said vibrating plate is of circular shape with a diameter of about 18 cm.