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Patent 2150169 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent Application: (11) CA 2150169
(54) English Title: ELECTRO-ACOUSTIC TRANSDUCER FOR OPEN SONAR ARRAYS
(54) French Title: TRANSDUCTEUR ELECTRO-ACOUSTIQUE ANTENNE SONAR OUVERTS
Status: Dead
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • B06B 3/04 (2006.01)
  • B06B 1/06 (2006.01)
(72) Inventors :
  • GARCIN, JACKY (France)
  • RIPOLL, YVES (France)
(73) Owners :
  • ETAT FRANCAIS REPRESENTE PAR LE DELEGUE GENERAL POUR L'ARMEMENT (France)
(71) Applicants :
(74) Agent: ROBIC
(74) Associate agent:
(45) Issued:
(22) Filed Date: 1995-05-25
(41) Open to Public Inspection: 1995-11-27
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): No

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
94 06 406 France 1994-05-26
94 06 407 France 1994-05-26
94 06 408 France 1994-05-26
94 06 409 France 1994-05-26

Abstracts

French Abstract






PRECIS DE LA DIVULGATION:

La présente invention est relative à un perfec-
tionnement apporté aux antennes sonar. Une antenne sonar
comporte une pluralité d'ensembles sensiblement identiques
comportant un moteur piézoélectrique et un pavillon fixés
à une contre masse commune de forme générale cylindrique
d'axe ZZ1; les ensembles s'étendent selon des axes longi-
tudinaux coplanaires et radiaux, et sont revêtus sur leur
face externe d'un revêtement électriquement isolant et
étanche. Le domaine technique de l'invention est celui de
la fabrication de transducteurs acoustiques sous-marins.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


12

Les réalisations de l'invention, au sujet
desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège
est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Antenne sonar (1) comportant une pluralité
d'ensembles (2) sensiblement identiques comportant chacun
un moteur piézoélectrique et un pavillon, fixés à une
contre masse (9) commune de forme générale cylindrique
d'axe (ZZ1), lesquels ensembles s'étendent selon des axes
longitudinaux YY1, YY2, YY3... coplanaires et sensiblement
radiaux, caractérisée en ce que chacun des ensembles est
revêtu sur sa face externe d'un revêtement (5) électri-
quement isolant et étanche.

2. Antenne selon la revendication 1, caracté-
risée en ce que le revêtement (5) comporte du caoutchouc
surmoulé sur le pavillon et l'empilement.

3. Antenne selon la revendication 1 ou 2,
caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de
traitement acoustique des cavités (13) situées entre les
transducteurs et/ou entre les ensembles moteur/pavillon.

4. Antenne selon la revendication 3, caracté-
risée en ce que les moyens de traitement acoustique
comportent pour chacun des ensembles, un baffle (10)
entourant l'empilement ou le moteur et comportant une
partie située à proximité immédiate de la face arrière du
pavillon (3).

5. Antenne selon la revendication 4, caracté-
risée en ce que le baffle est réalisé dans un matériau
alvéolaire léger et en ce que le baffle a une forme
générale tronconique ayant pour axe, l'axe longitudinal de
l'ensemble/pavillon.

13

6. Antenne selon la revendication 4 ou 5,
caractérisée en ce que le baffle comporte deux demi
coquilles sensiblement identiques (151, 152) qui peuvent
être fixées sur l'ensemble par des moyens de cerclage tels
que des colliers (17).

7. Antenne selon la revendication 4 ou 5,
caractérisée en ce que des moyens de passage d'eau (37,
56) sont prévus entre le baffle et l'empilement d'éléments
piézoélectrique d'une part, et entre le baffle et la face
arrière du pavillon d'autre part.

8. Antenne selon la revendication 7, carac-
térisée en ce que les baffles sont percés de plusieurs
canaux radiaux (14) permettant le passage d'eau entre la
face interne sensiblement cylindrique du baffle et la face
externe sensiblement tronconique du baffle et permettant
ainsi de faciliter le passage d'eau et le refroidissement
de l'ensemble moteur/pavillon.

9. Antenne selon la revendication 1, 2, 4, 5 ou
8, caractérisée en ce que le revêtement (5) comporte des
protubérances (19) qui peuvent coopérer avec des moyens
complémentaires prévus sur la face sensiblement
cylindrique interne des baffles afin de permettre le
positionnement longitudinal des baffles par rapport à
l'ensemble moteur/pavillon.

10. Antenne selon la revendication 3, caracté-
risée en ce que les moyens de traitement acoustique
comportent des tubes compliants (38) sensiblement
parallèles à l'axe (ZZ1), lesquels tubes compliants sont
de longueur voisine de la longueur de la contre masse.

14

11. Antenne selon la revendication 10, carac-
térisée en ce qu'elle comporte plusieurs modules trans-
ducteurs (57) superposés comportant chacun un nombre
identique d'ensembles, les ensembles étant superposés de
manière à ce que leurs axes longitudinaux soient tous
compris dans des plans radiaux ayant pour intersection
commune l'axe longitudinal ZZ1, et en ce qu'elle comporte,
s'étendant dans les espaces laissés libres entre les
ensembles dont les axes sont dans deux plans voisins, au
moins un tube compliant.

12. Antenne selon la revendication 10 ou 11,
caractérisée en ce que les tubes compliants ont une
section sensiblement rectangulaire ovalisée, c'est-à-dire
dont les angles sont arrondis, laquelle section comporte
par exemple deux parties sensiblement rectilignes,
sensiblement parallèles entres elles et reliées entre
elles par leurs extrémités par deux parties semi-

circulaires.

13. Antenne selon la revendication 1, 2, 4, 5,8, 10 ou 11, caractérisée en ce que chacun des ensembles
est muni de moyens réversibles de connexion électrique
bipolaire.

14. Antenne selon la revendication 13,
caractérisée en ce que chacun des ensembles peut être
électriquement connecté et déconnecté par un mouvement de
translation selon l'axe longitudinal de l'ensemble, grâce
à une fiche femelle (31) au moins susceptible de coopérer
avec une fiche mâle (32) au moins.

15. Antenne selon la revendication 13, caracté-
risée en ce que chacun des ensembles comporte à sa base
une pièce d'appui (25) électriquement conductrice, reliée



à des électrodes de masse (8a) de l'empilement par un fil
(21) conducteur, et mise en contact électrique avec la
contre masse commune.

16. Antenne selon la revendication 15, caracté-
risée en ce qu'un joint d'étanchéité (29) est prévu entre
la pièce ou bride d'appui et la face d'appui correspon-
dante de la contre masse.

17. Antenne selon la revendication 13, 15 ou
16, caractérisée en ce que chacun des ensembles est fixé
de manière réversible sur la contre masse par une deuxième
extrémité filetée (4a) de la tige 4 de précontrainte,
laquelle tige est filetée à sa première extrémité de
manière à recevoir un écrou (20) prenant appui sur le
pavillon.

18. Antenne selon la revendication 13, 15 ou
16, caractérisée en ce qu'elle comporte pour chacun des
ensembles, un pion (26) de calage angulaire de l'ensemble
par rapport à la contre masse.

19. Antenne selon la revendication 1, 2, 4, 5,
8, 10, 11, 14, 15 ou 16, caractérisée en ce que la contre
masse est munie d'un évidemment (11) sensiblement central,
s'étendant selon l'axe ZZ1, et en ce que la contre masse
est reliée électriquement aux électrodes de masse (8a) des
moteurs des ensembles.

20. Antenne selon la revendication 19, caracté-
risée en ce que la contre masse commune comporte plusieurs
tronçons (43, 44) de forme générale sensiblement cylindri-
que d'axe (ZZ1) qui sont superposés et qui comportent
chacun un évidement central (11a, 11b), et comporte des
moyens d'étanchéité et des moyens de calage angulaire


16

entre chaque paire de tronçons successifs.

21. Antenne selon la revendication 20, caracté-
risée en ce que les tronçons sont assemblés par des
tirants (45) s'étendant selon l'axe (ZZ1), à l'extérieur
des tronçons, prenant appui sur des plaques (39, 40)
d'extrémités de la contre masse.

22. Antenne selon la revendication 20 ou 21,
caractérisée en ce que chaque contre masse unitaire en
forme de bride (43) recevant sur sa face externe plusieurs
des ensembles piézoélectriques, comporte, dans l'évidement
ou cavité (11b), des moyens de liaison ou raccordement
électriques permettant le regroupement des fils (22)
conducteurs d'alimentation des ensembles piézoélectriques,
et permettant le raccordement des modules transducteurs
(57) à des câbles externes (60) d'alimentation de
l'antenne.

23. Antenne selon la revendication 14, caracté-
risée en ce que chacun des ensembles comporte à sa base
une pièce d'appui (25) électriquement conductrice, reliée
à des électrodes de masse (8a) de l'empilement par un fil
(21) conducteur, et mise en contact électrique avec la
contre masse commune.

24. Antenne selon la revendication 23, caracté-
risée en ce qu'un joint d'étanchéité (29) est prévu entre
la pièce ou bride d'appui et la face d'appui correspon-
dante de la contre masse.

25. Antenne selon la revendication 23 ou 24,
caractérisée en ce que chacun des ensembles est fixé de
manière réversible sur la contre masse par une deuxième
extrémité filetée (4a) de la tige 4 de précontrainte,


17

laquelle tige est filetée à sa première extrémité de
manière à recevoir un écrou (20) prenant appui sur le
pavillon.

26. Antenne selon la revendication 25, caracté-
risée en ce qu'elle comporte pour chacun des ensembles, un
pion (26) de calage angulaire de l'ensemble par rapport à
la contre masse.

27. Antenne selon la revendication 23, 24 ou
26, caractérisée en ce que la contre masse est munie d'un
évidemment (11) sensiblement central, s'étendant selon
l'axe ZZ1, et en ce que la contre masse est reliée
électriquement aux électrodes de masse (8a) des moteurs
des ensembles.

28. Antenne selon la revendication 27, caracté-
risée en ce que la contre masse commune comporte plusieurs
tronçons (43, 44) de forme générale sensiblement cylindri-
que d'axe (ZZ1) qui sont superposés et qui comportent
chacun un évidement central (11a, 11b), et comporte des
moyens d'étanchéité et des moyens de calage angulaire
entre chaque paire de tronçons successifs.

29. Antenne selon la revendication 28, caracté-
risée en ce que les tronçons sont assemblés par des
tirants (45) s'étendant selon l'axe (ZZ1), à l'extérieur
des tronçons prenant appui sur des plaques (39, 40)
d'extrémités de la contre masse.

30. Antenne selon la revendication 28 ou 29,
caractérisée en ce que chaque contre masse unitaire en
forme de bride (43) recevant sur sa face externe plusieurs
des ensembles piézoélectriques, comporte, dans l'évidement


18

ou cavité (11b), des moyens de liaison ou raccordement
électriques permettant le regroupement des fils (22)
conducteurs d'alimentation des ensembles piézoélectriques,
et permettant le raccordement des modules transducteurs
(57) à des câbles externes (60) d'alimentation de
l'antenne.

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


21 50169

La présente invention est relative à un perfectionnement apporté aux
anlenrles sonar
Le domaine technique de l'invention est celui de la fabrication cle
lransdllcteurs acoustiqu~s seus-maril1s
Les antenr1es sonar sont utilisées notamment pour érneltre des
ondes ~onores dans le milieu marin ou sous-marin par exemple de rnanibre
isolrope clans un plan
Pour ce faire on uliiise habituellement ~es antenries sonar
comportant un ou plusieurs ensembles (ou tetes) piézoélectriques, par exernple
de type "Tonpilz", essentiellement composés d'un empilement de disques de
céramique piézoélectrique et d'électrodes qui est mainlenu en celnpressir~n ,oarune tlge de précontrainte, entre un pavillon mobile destine à transmettre au milieu
sous-marin des ondes acousliques et u ne contre masse, en géneral décou,l~lée cle
ce milieu
On connaît, nolamment par la der11ande de brevet F~ ~ 302 655
(ETAT FRANCAIS), une antenne sonar comportanl une enveloppe cylindrique
rigide contre la paroi intérieure de laquelle sont clisposes radialernent des
moleurs piézoéleclriques fixés sur une pièce oelllrale servanl de conlre masse
commune; selon ce documenl, I'antenne sonar qui con~porte l'enveloppe
cylindrique pouvanl conslituer une frette, cornporte deux couvercles laléraux
assemblés de manière étanche avec l'enveloppe cylindrique rigide, de maniele à
constituer une enceinte fermée qui peut être remplie d'un liquide diéle(;trique et
peul communiquer avec un récipient deformable plonyé dans l'eau, de n1aniere à
mettre le liquide en equipression avec l'eau
Ce lype d'antenne comporte plusieurs inconvénienls, Ql l effet
l'enveloppe cylindrique rigide qui peut être réalisée par exemple dans un mal~riau
tel que du carbone est lrès coûteuse; par ailleurs, les précautions à prendre pour
garantir l'étanchéile nécessite de grandes précisions d'usir1age et de rrlol1tage el,
par conséquerll, des coûls éleves
Par ailleurs, ce type d'antenne sonar est difficile à rr~etlre en oeuvre
en utilisant de lelles enveloppes cylindriques de ~rand diam~tre, ce qui esl renclu
necessaire afin d'atteindre de fortes puissances et une bande passante elevee,
notalnn1ent en basse frequence
De plus, de par sa construction, ce type d'antenne peut ditficilement
être démontée, et ne permel ni un contrôle du raccordemerlt électrique des
transducteurs, ni un remplacernerlt facile de l'un d'entre eux
On connalt également, par la demande de brevet FR 2 :3~1 033, une
antenne sonar comportant une enveloppe étanc~le au gaz, au moins un
transducteur piézoélectrique situé à l'intérieur de l'enveloppe qui corrlporte dans

21~0169




I'espace compris entre le transducteur et la paroi interne de l'enveloppe un
matériau solide séparé de la paroi vibrante de l'enveloppe par un faible jeu rempli
en gaz en équipression avec l'extérieur; selon ce document1 I'antenne comporte
un canal cylindrique dans tequel coulisse un piston et qui communique par une
extrémité avec l'extérieur de l'enveloppe et par l'autre extremité avec l'intérieur de
I'enveloppe.
L'antenne sonar décrite dans ce document comporte ~galement les
inconvénients cites pour celle du document précédent; par ailleurs ce type
d'antenne sonar comportant un piston mobile et des moyens d'~tanchéité
correspondants est plus complexe et donc plus couteux et moins fiable.

De plus, les antennes son~r d~ type connu présentent deux
inconvenients supplémentaires majeurs: lorsque l'étanchéité de l'antenne est
réalisé au niveau des pavillons où .e déplacement est maxirnal, cela provoque
une usure rapide des joints d'étancheité; de plus, le montage des transducteurs à
l'intérieur d'une enveloppe rend très difficile, sinon impossible, I'uniformisation
des contraintes mécaniques dans les piliers de céramique qui serait nécessaire
pour utilise efficacement dans des applications de puissance, les performances
de ces empilements de c~ramique
Le problème posé est de rem~dier aux inconvénients des antennes
connues, en procurant des antennes sonar de grand diametre pouvant être
obtenues à moindre coût, susceptibles d'être immergees à grande profondeul
pour émettre des ondes sonores, équipées de transducteurs piézoélectriques de
forte puissance
La so,ution au problème posé consiste à procurer une antenne
sonar comportant un ou plusieurs transducteurs cylindriques dits "multitêtes",
chacun des transducteurs comportant une pluralité (au moins 4) d'ensembles
sensiblement identiques comportant chacun un pavillon et un rnoteur
piézoélectrique, (chacun des moteurs comportant au moins un empilement
d'éléments piézoélectriques alternant avec des électrodes, lequel empilerr,ent esl
comprimé eVou précontraint par au moins une tige de précontrainte), Issquels
ensembles sont fixés par la tige de précontrainte à une contre masse commune à
tous les moteurs du transducteur, de forme générale cylindrique d`axe Z1,
lesquels ensembles s'étendent selon des axes W1, W2, W3... coplanaires,
c'est-à-dire sont contenus dans un plan ou dans plusieurs plàns parallèles entreeux et perpendiculaires à l'axe Z1, et sensiblement radiaux (concourants);
chacun des pavillons et/ou Ghacun des empilements est rev~tu sur sa fac~
externe d'un revêtement électriquement isolant et etanche, de sorte que l'antenne

~150169



peut etre "ouverte", c'est-à-dire qu'elle n'est pas contenue dans un caisson
étanche ettou à l'interieur d'une enveloppe cylindrique étanche.
Avantageusement, le revêtement isolant étanche comporte du
caoutchouc surmoulé sur le pavillon et l'empilement du moleur.
Avantageusement, I'antenne comporte des moyens de traitemerlt
acoustique eVou d'adaptation d'impédance acoustique des ca\/ités, et/ou des
interstices situées entre les ensembles moteur/pavillon et entre les transducteurs
superposés.
Avantageusement, les moyens de traitement acoustique comporterlt,
1~ soit pour chacun des ensembles moteur/pavillon un baffle entourant en partie au
moins l'empilement et comportant une partie situee à proximité immédiate de la
face arri~re du pavillon de l'ensemble moteur/pavillon, soit des tubes compliants
sensiblement parallèles à l'axe ZZ1; lesquels tubes compliants sont de préférence
de longueur (ou hauteur) voisine, par exemple au moins egale à la longueur (ou
hauteur) de la contre masse.
Avantageusement, dans le premier type de moyens de traitement,
acoustique, le baffle est réalise dans un matériau alvéolaire léger, par exemple à
structure fermée, et il a une forme générale tronconique ayant pour axe l'axe
longitudinal du transducteur.
Avantageusement, le baffle comporte deux demi coquilles
sensiblement identiques qui peuvent ~tre fixées sur l'ensemble moteurlpavillon
par des moyens de cerclage tels que des colliers.
Avantageusement, des moyens de passage d'eau, tels que des
canaux tubulaires et coniques, sont prévus entre le baffle et l'empilement
d'éléments piézo-électriques d'une part, et entre le baffle et la face arrière du
pavillon d'autre part, ce qui permet ainsi le refroidissement par convection de
l'ensemble moteur/pavillon immer~é.
Avantageusement, les baffles sont percés de plusieur~ canaux
radiaux permettant le passage d'eau entre Isur face interne sensiblement
cy,indrique du baffle et ,eur face externe sensiblement tronconique permettant
ainsi de faciliter le passage d'eau et le refroidissement de l'ensemble
moteur/pavillon.
Avantageusement, le revêtement isolant étanche comporte des
protubérances qui peuvent coopérer avec des moyens complémentaires, tels que
des gorges, prévus sur la face sensiblement cylindrique internes des baffles afin
de permettre le positionnement longitudinal, selon l'axe lonyitudinal de
l'ensemble, des baffles par rapport a 1' ensemble moteur/pavillon.
Selon le deuxième type de moyens de traitement acoustique, à
savoir le système de tubes compliants, on peut utiliser les espaces laissés libres

- 21501~9



à l'intérieur de l'antenne, c'est-à-dire situés entre les ensembles moteur/pavillon,
dans une zone tubulaire cylindrique comprise entre la paroi externe de la contremasse et un cylindre fictif entourant l'antenne (ayant pour axe l'axe ZZ1 et pour
diamètre celui d'un cercle centre sur l'axe Z1 et entouranl 18s pavillons des
lransducteurs), comme cavités resonnantes (ou cavités d'Helmoltz), et on utiliseles passages laissés libres entre les pavillons comme "évents", de manière a
constituer un système déphaseur; de préférence, on augmente (on ajuste)
I'élasticité acoustique des espaces libres en plaçant des tubes compilants, en
fonction des performances demand~es et de la "résistance" acoustique des
10 "évents" qui est fonction de l'écartement entre les ensembles (particulièrement
entre leurs pavillons)
On peut ainsi régler la fréquence de resonance ~iu syslème
cavité/évent au dessous de la frequence des ensembles afin d'~largir, en basse
fréquence, la bande passante de l'anlenne.
Avantageusement, I'antenne comporte plusieurs modules
transducteurs superposés comportant chacun un nombre identique d'ensembles,
ces ensembles étant superposés de manière à ce que leurs axes lon~itudinaux
soient tous compris dans des plans tadiaux ayant pour intersection commune
l'axe longitudinal ZZ1, et elle comporte, au moins un (par exemple trois) tube
20 compliant. s'etendant dans les espaces laissés libres entre les ensembles dont
les axes sont dans deux plans voisins (ou consecutifs).
Avanlageusement, les tubes compliants ont une section
sensiblement rectangulaire ovalisée, c'est-à-dire avec des angles arrondis,
laquelle section comporte, par exemple, deux parties sensiblement rectilignes,
sensiblement parallèles entres elles et reliees par leurs extrémités par deux
parties semi-circulaires.
Avantageusement, que le moyen de traitement acoustique soit le
systeme de baffles ou le systeme de tubes compliants, chacun des ensembles
paYillon-moleur piézoélectrique est muni (de préférence à sa ~ase, c'est-à-dire à
30 I'extrémité longitudinale opposée au pavillon) de moyens reversibles de
connexion électrique bipolaire (un premier pole correspondant à la masse, un
deuxième pôle correspondant au "point chaud"), qui peuvent coopérer avec des
moyens complémentaires de connexion (ou d'enfichage) prévus dans la contre
masse.
Avantageusement, chacun des ensembles (ou têtes) peut etre
électriquement connecté et déconnect~ par un mouYement de translation de
I'ensembie par rapport à la contre mass~, selon l'axe longitudinal du moteur et/ou
de l'ensemble, de préférence grâce à une fiche femelle, au moins, susceptible decoopérer avec une fiche mâle au moins.

` - 21~1 69



Avantageusement, chacun des ensernbles comporte a sa base une
pi~ce, ou bride d'appui, électriquement conductrice, reliée à des électrodes de
masse de 1' empilement par un fil conducteur, et mise en contact éleotrique avecla contre masse commune.
Avantageusement, un joint d'etanchéité est prévu entre la pièce ou
bride d'appui et la phase d'appui correspondante de la contre masse.
Avanlageusement, chacun des ensembles (ou l~tes ) est fixé de
maniere réversible, ou amovible, sur la contre masse par une deuxième extrémi~e
filetée de la tige précontrainte, laquelle tige est filetée à sa première extrémilé de
manière à recevoir un écrou prenant appui sur le pavillon.
Avantageusement, I'antenne comporte pour chacun des ensembles
un pion de repérage (ou calage) angulaire de l'ensernble par rapport a la contremasse,
Avanta~eusement, la contre masse est munie d'un évidement, ou
puit ou alésage, sensiblement central, s'étendant selon l'axe Z1, qui peut être
rempli d'un gaz sous pression et, la contre masse est reliée electriquement aux
electrodes de masse de l'empilement d'éléments piezoélectri4ues des moteurs,
de manière à constituer une electrode commune de masse pour tous les moteurs
eUou transducteurs.
Avantageusement, les transducteurs sont assemblés par leurs
contre masses respectives à l'aide de brides ou d'enlretoises de forme en
géneral, sensiblement cylindrique, d'axe Z1, qui sont superposées; les
différentes pièces formant la contre masse et les brides ou entretoises de liaison
comportent chacune un evidement central, des moyens d'étanchéité et des
moyens de calage angulaire entre chaque paire de tronçons (contremasses ou
brides ou entretoises) successifs.
Avantageusement, les tronçons sont assemblés pdr des tirants
s'étendant selon l'axe Z1, à l'extérieur des tronçons, prenant appui sur des
plaques d'extrémité de la contre masse.
Avantageusement, chacun des ~ronçons ou brides recevant sur s~3
face externe plusieurs ensembles moteur/pavillon, comporte, dans l'évidemment
ou cavit~, des moyens de liaison ou raccordement électrique tels qu'un bornier
permettant le regroupement des fils conducteurs d'alimentation des moteurs et
permettant le raccordement des modules à des câbles externes d'alimentation de
l'antenne.
Grace au caracteristlques particulières des transducteurs et
antennes sonar selon l'invention, on peut obtenir une bande passante très
nettement supérieure a celles des antennes connues, de l'ordre de deux fois plus

~150~69



étendue, et l'invention permet de procurer des antennes sonar de forte puissance,
de rnasse et de coût reduits.
Grâce à la structure particulière des moyens de connexion
électriques el des moyens de fixation des têtes, on peut aisémenl démonter,
contrôler et remplacer chacunes des tetes et/ou leur connexions electriques.
Grâce à la structure modulaire de l'antenne, le cblage electrique, le
corltrôle et la maintenance de l'antenno sont facilités.
Grâce à l'evidement central étanche, qui peut être rempli d'un gaz,
on peut également utiliser des moyens internes de connexion electrique (fils,
10 borniers...) non étanches.
I..es nombreux avantages procures par l'invention seront mieux
compris à l'aide de la descriplion suivante qui se réfère aux dessins annexes,
illustrant, sans aucun caractère limitatif, des modes particuliers de réalisation
d'anlennes sonar selon l'invention.
La figùre 1 est une vue de dessus (en plan) d'un premier mode
particulier de réalisation des transducteurs de l'antenne sonar selon l'invention, et
est une vue selon l-l de la figure 2.
La figure 2 est une vue d'ensemble d'un premier mode particulier de
réalisation d'une antenne sonar selon l'invention.
La figure 3 illustre un premier mode préférentiel de réalisation des
moyens d'adaptation acoustique des pavillons d'une antenne sonar selon
l'invention et des moyens de fixation des ensembles pavillon/rnoteur
piézoélectrique à la contre masse commune.
La figure 4 est une vue de dessus (en plan) d'un deuxième mode
particulier de réalisation d'une antenne sonar selon l'invention.
La figure 5 est une vue de dessus de l'antenne sonar de la figure 4,
dans laquelle un quart seulement a été representé, compte tenu de la symétrie derévolution de ce mode de réalisation
La figure 6 illustre, à une échelle agrandie, un détail de la figure 3
montrant un mode particulier de connection électrique entre un moleur et la
contre masse d'un des transducleurs de l'antenne.
La figure 7 illustre, en vue longitudinale ledit premier mode d~
réalisation d'une antenne sonar modulaire.
La figure 8 illustre, en vue longitudinale ledit deuxième mode de
réalisation d'une antenne sonar modulaire.
Par référence aux figures 1 et 4 une an~enne sonar 1 cornporte
plusieurs modules ou transducteurs superposés selon un axe ZZ1, chaque
module ou transducteur comportant une pluralité (10 sur les figures 1 et 4)
d'ensembles pavillon/moteur piézoelectrique repérés 21, 22,. 21o qui sont

~150169
.




identiques, les ensembles s'étendent selon des axes longitudlnaux respectifs
W1, W2, ...W10 qui sont uniformement répartis dans le plan des figures 1 et 4,
selon un écart angulaire 12 avantageusement constant.
Chacun des ensembles comporte une tige de précontrainte 41. un
empilement 71 d'~léments piézoélectriques en forme de couronne, constituant un
moteur piézo~lectrique, s'étendant selon l'axe W1 longitudinal dudit moteur de
meme que la tige de précontrainte.
La tige de pr~contrainte relie mécaniquement le pavillon 31 de
I'ensemble à la contre masse commune 9 de l'antenne sonar eVou du module
10 transducteur correspondant.
On voit également sur ces figures du revêtement 5 électriquement
isolant et étanche par exemple en caoutchouc vulcanisé, sur la face externe de
l'empilement de céramiques piézoélectriques et du pavillon ainsi que sur la faceavant de celui-ci, assure l'étanchéité du dispositif.
On voit également sur la figure 1, que chacun des ensembles est
muni, dans l'espace situé autour de l'empilement d'éléments piézoélectriques et
I'arrière du pavillon, d'un baffle respectivement 101, 102, 101o de forme
~qénérale de révolution, ayant une face externe tronconique; on voit également sur
cette figure que des interstice 13 ou cavités subsistent à l'intérieur du
20 transducteur, lesquelles cavités sont remplies d'eau lorsque le module
transducteur eUou l'antenne est immer~é
Par référence à la figure 2 on voit que l'antenne 1 comporte deux
modules ou transducteurs 57, tels que représentés à la figure 1, qui sont
superposés selon l'axe ZZ1 de symétrie genérale de l'antenne, chacun des
transducteurs comportant une pluralité d'ensembles pavillon-moteur
pi~zoélectrique 2, dont les axes longitudinaux s'étendent dans un plan P (pour ce
qui concerne le module 57 situé a droite de la figure 2) et sont coplanaires et
concourants en un point de l'axe ZZ1 de l'antenne.
On voit également sur cette figure les interstices ou cavité~ 13
30 laissés libres à l'intérieur de l'antenne et qui sont remplis d'eau lorsque celle-ci
est immergee.
On voit sur la figure 3 que, selon un mode préférentiel de réalisation
d'antenne selon l'invention, chacun desdits ensembles pavillon-moteur
piézoélectrique est équipé d'un baffle 10 qui peut être essentiellement constitué
par deux demi coquilles 151 152 d'un matériau alvéolaire léger tel que, par
exemple, une mousse de polychlorure de vinyle.
De façon connue l'ensemble comporte essentiellement un pavillon 3
qui sera susceptible de se déplacer sous l'effet des vibrations engendrées par
l'empilement 7 d'éléments piézoélectriques 6 superposés et alternés avec des

0169




electrodes 8 lesquelles électrodes sont, pour certaines, repérées 8a, reliées à un
fil électrique 21 de mise à la masse qui peut être avantageusement lié
électriquement à une bride d'appui 25 électriquetnent conductrice et à la contremasse commune 9, et, pour d'autres, repérées 8b, et alternées avec les
premi~res, reliées à un fil électriquement conducteur 22 constituant le "point
chaud" par lequel les éléments piézoélectriques peuvent etre excités.
Une cale d'ajustement 27 est e~alement prévue entre une extrémité
de l'empilement d'éléments piézoelectriques et le pavillon 3; I'empilement peut
être précontraint eUou comprimé par une tige 4 de précontrainte prenant appui
par l'interm~diaire de la face d'appui 20a d'un écrou 20, sur la face d'appui 3acorrespondante du pavillon 3, laquelle tige est vissée dans la contre masse
commune 9 à sa deuxieme extrérnité.
L'ensemble constitué par Ie pavillon 3, la tige 4, I'empilement
d'éléments piézoélectriques alternés avec les électrodes 8 peut être recouvett
d'un revêtement 5 électriquement isolant et étanche qui comporte une partie 5a
recouvrant ta face avant du pavillon, une partie 5b recouvrant la face arrière ~u
pavillon, une partie 5c recouvrant la face externe de l'empilement et une partie 5d
recouvrant partiellement au moins la bride d'appui 25.
La partie 5a du revëtement comporte une zone centrale 5e qui peut
20 atre découpée (ôtée) pour permettre le démontage de l'ensemble; à cet effet,
consécutivement a l'enlèvement de ia zone centrale 5e, on peu~ ensuite, grace à
un alésage fileté 4b prévu à la première extrémité de la tige, à l'aide d'un outil
(non repr~senté) vissé dans l'alésage fileté et prenant appui sur la face avant 3b
du pavillon, exercer une traction longitudinale (dirigée vers le bas, par référence à
la figure 3) permettant de compenser les effotts de précontrainte, et permettantainsi de dévisser l'écrou 20, par exemple grâce à des cavités 20b prévues dans la
face externe de l'écrou, dans lesquelles peut prendre appui un outil (non
représenté).
On voit que le revêtement 5 comporte dans la partie 5c des
30 protubérances 19 pouvant coopérer avec des gorges circulaires ou
circonférencielles 18 prévues sur la face interne cylindrique du baffle afin de
permettre le positionnement longitudinal du baffle par rapport à 1' ensemble.
Le baffle qui est ici de forme de revolution comporte une suriace
externe 23 tronconique d~axe YY1 qui constitue l~axe longitudinal général de
l'ensemble et une surface interne 24a cylindrique prolongée par une surface
interne 24b tronconique; les surfaces 24a et 24b internes du baffle qui sont
situées en regard tespectivement de la face externe du revêtèment 5c de
l'empilement 8t de la face externe du revetement 5b de la face arrière du pavillon,
délimitent un espace libre comportant sensiblement un canal 37 sensiblement

21~01 ~9

,



tubulaire, et un canal 56, sensiblement tronconique, lesquels canaux 37 et 56
seront remplis d'eau lorsque l'antenne sera immergée, laquelle eau pourra
circuler afin de faciliter le refroidissement de l'ensemble.
La circulation d'eau le long des parois externe du revetement de
l'ensemble peut être avantageusement facilitée grâce à des canaux 14 prévus
dans le baffle qui mettent en communication la facè interne 24 et la face externe
23 du baffle; avantageusemen~ le baffle peut être maintenu autour de l'ensemble
grâce a des colliers 17 calés dans des gorges 16 prevues sur la face externe 23
du baffle.
Par réference ~ la figure 4, on voit que l'antenne est munie, dans
chacun des espaces situés entre la contre masse et l'arrière des pavillons, de
trois tubes compliants 38 sensiblement paralleles à l'axe Z1; on voit également
sur cette figure que des interstices 13, ou cavités, subsistent a l'intérieur dumodule, lesquelles cavités sont remplies d'eau lorsque le module eVou l'antenne
est immergé.
Par référence à la fi9ure 5, on voit que l'antenne qui s'etend selon
I'axe de symétrie générale ZZ1 et dont seulement un quart a été représenté,
comporte la contre masse commune 9 dont la section, selon un plan
perpendiculaire a l'axe ZZ1, est un polygone ré~3ulier et compol1e les faces
20 d'appui ou de fixation de chacun des ensembles moteur/pavillon de l'antenne,
lesquels ensembles s'étendent radialement selon les axes longitudinaux
W1 W2 avantageusement uniformement angulairement répartis selon l'écart
angulaire 12.
On voit que dans la partie supérieure de l'antenne, qui peut être
tenue au fin de stockage ou de manipulation par une potence 51, est prévue une
plaque plane ou tôle ~0 dans laquelle des découpes ont été aménagées afin de
laisser traverser le plan de la plaque 50 par les tubes compliants 38.
Les tubes compliants sont avantageusement de section
"rectangulaire arrondie", s'étendant selon des axes perpendiculaires au plan de la
30 figure 5 et parallèles à 1' axe ZZ1 de l'antenne.
Les tubes compliants 38 qui occupent partiellement les cavités ou
espaces libres 13 situes entre les ensembles moteur/pavillon sont au nombre de
trois entre chaque ~roupe des ensembles verticalement superposés et sont
maintenus en position dans la partie supérieure de l'antenne par des pattes 53 de
calage des tubes compliants, lesquelles pattes sont fixées sur la plaque plane 50.
Par référence a la figure 6 on voit qu'avantageusement l'extrémité 4a
de la tige 4 de précontrainte est filetée de manière à venir se visser dans un
alésa~e 28 taraude prévu dans la contre masse commune 9.

21~0~ 59




L'ensemble constitué par le pavillon, la tige, I'empilement d'éléments
piézoélectriques alternés avec les électr~des s'appuie par la bride 25 d'appui
contre la contre masse commune 9, et est positionne angulairement gr~ce à un
pion 26 de calage angulaire coopérant avec un alésage 302 prévu dans la contre
masse commune, le pion s'étendant partiellement dans un alésage correspondant
31 prévu dans la bride d'appui 25.
On voit sur la figure 6 que la bride d'appui 25 qui est partieliement
extérieurement recouverte de la partie 5d du recouvrement étanche
électriquement isolan~, comporte un conduit 58 dans lequel peut ê~l e logé
I'extrémité du fil conducteur 22 permettant le raccordement du point chaud des
éléments piézoelectriques à une source d'excitation (non représentée).
Avantageusement, le raccordement électrique de l'extrémité du fil ou
câble ~2 peut se faire par un connecteur comportant une fiche femelle 31
électriquement raccordée à l'extrémité du conducteur 22 qui peut venir s'emboîter
autour d'une fiche mâle 32 liee mécaniquement à la contre masse commune mais
isolée électriquement de celle-ci par des moyens isolants 35,34 et reliée
électriquement b un conducteur 36 permettant de relier les éléments
piézoelectriques de l'ensemble a la source d'excitation (non représentée)
On voit é~alement sur cette figure que la partie du connecteur située
dans ladite bride d'appui 25 comporte également un élément isolant 33
sensiblement cylindrique qui sert d'interface entre la prise 31,35 et la semelled'appui 25. La semelle 25 comporte une gorge dans laquelle est logé un joint 29
d'étanchéité afin d'éviter que l'eau ne puisse pénétrer à l'intérieur de la contre
masse 9.
Dans les modes de réalisation représentés aux figures 7 et 8,
chacun des modules transducteurs, 57 superpos~ selon l'axe Z1 de symétrie
gén~rale de l'antenne, comporte plusieurs ensembles 2 pavillon-moteur
piézoélectrique revetus extérieurement du revêtement 5 électriquement isolant etbtanche.
Chacun des ensembles 2 est fixé sur une bride formant une contre
masse unitaire 43 faisant partie de la contre masse commune 9.
Une entretoise 44, est intercalée entre deux modules transducteurs
successifs 57 et plus precisément entre les contremasses 43 respectives de deux
modules successifs superposés 57.
On volt que l'ensemble 9 formant la contre masse commune est
creux et est muni d'un evidemment central 11 comportant un évidemment
sensiblement cylindrique 11b prevu dans chacune des brides ou contre masse
unitaire 43 et un évidemment cylindrique 11 a prévu dans l'entretoise 44 et
susceptible de communiquer sur les évidements 11 b.

` ~t~Q~69



La contre masse comrnune comporte, outre l'entretoise et ies
con~remasses unitaires en forme de brides 43, une plaque supérieure 39 obturant
le canal ou évidemment, prévue dans la partie supérieure de la contre masse, et
une plaque inferieure 40 jouant le m~me r~le d'étanchéité et de fermeture de
l'évidemment; des joints 41 et des pions de calage angulaire 42 sont prévus entre
chacune des pièces respectivement 39, 43, 44, 43, 40.
L'ensemble de la contre masse commune constitue par les plaques
d'extrémité 39 et 40, les contre masses unitaires respectives 43 des transducteurs
et l'entretoise 44, est maintenu mécaniquement lié par l'intermédiaire de tirants 45
10 qui prennent appui sur la partie circonférentielle de chacune des plaques 39 et 40
et qui sont filtetés, en partie au moins, et arrêtés par des systèmes connus (detype écrou par exemple) de manière à serrer les éléments formant la contre
masse commune les uns contre les autres; la plaque inférieure 40 peut être munie de bouchon 59 permettant de faciliter un acces aux liaisons électriques des
transducteurs sur un connecteur ou bornier ou moyen de liaison électrique 52
prévu dans la cavité, 11b amenagée à l'intérieur de la bride ~3, située dans la
partie inférieure de l'antenne.
Dans la partie supérieure de l'antenne, des connecteurs électriques
46 permettent de raccorder, par l'intermédiaire de cables 60, I'antenne a un
20 générateur (non représenté). Ils sont etanches, fixés sur la plaque supérieure 39
et permettent ainsi le raccordement de l'ensemble des transducteurs de l'antennepar l'intermédiaire des moyens de liaison élec~rique 52 prévus dans les
évidemment 11b de chacune des brides 43 formant support de transductellr
L'antenne peut être fixée à une potence S1 par l'intefmédiaire d'un
moyen de liaison supérieur 49 en forme d'étrier et d'une plaque 50, iequel etrier
est lié à la plaque supérieure 39 afin de permettre le support de l'antenne par la
potence 51.
Dans la partie inférieure de l'antenne, un moyen de liaison inférieur
48, également en forme de cavalier, permet de relier mécaniquement et
30 rigidement la plaque inférieure 40 faisant partie de la contre masse 9 de l'antenne
à une plaque 47 de forme génerale plane et servant de support.
On voit, de plus, dans le mode de réalisation représenté à la figure
8 ~ue la plaque 47 de forme générale plane, servant de support, sert aussi de
moyen de fixation à des tubes compliants 38 creux s'étendant parallèlement à
l'axe ZZ1 de symétrie de l'antenne, lesquels tubes compliants sont prevus dans
les cavités laissées libres entre les ensembles des transducteurs de l'antenne et
permettent ainsi d'adapter l'impédance des cavités afin de limi~er les interférences
entre le rayonnement acoustique de la face avant du pavillon ensembles et le
rayonnernent acoustique de la tace arriere du pavillon.

Representative Drawing
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(yyyy-mm-dd) 
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Office Letter 1995-12-12 1 8
Cover Page 1996-03-13 1 19
Abstract 1995-11-27 1 17
Description 1995-11-27 11 673
Claims 1995-11-27 7 251
Drawings 1995-11-27 8 341
Representative Drawing 1998-06-13 1 45