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"PERFECTIONNEMENTS AUX VIBRATEURS EMETTANT DES SIGNAUX SONORES
AERIENS"
La présente invention a pour objet de libérer la techni- que des vibrateurs pour signaux sonores aériens de l'emploi des membranes comme organes élastiques en les remplaçant dans ce rôle par dès tubes affaiblis par des incisions et d'atili- ser les méthodes de résonances par propagation analogue à celles qui ont été introduites par Oudin dans la technique des courants alternatifa de haute fréquence,, afin de porter aumnaximum l'amplitude de vibrations au contact de l'air.
A simple titre d'exemples non limitatifs, divers modes de réalisation incorporant l'invention se trouvent schématisés sur les dessins annexés dans lesquels: @
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Fig. 1 représente le principe de l'électro-aimant à ré- sonance dont l'élasticité est fournie par des tubes à incisions par exemple sous forme de sillons hélicoïdaux.
Fig. 2 donne un détail d'un tel tube à un seul sillon.
Fig. 3 et 4 sont des variantes de la Fig. 2.
Fig. 5 et 6 servent à rappeler le principe du résonateur de Oudin pour la haute fréquence et le phénomène de résonance des lignes électriques vibrantes en quart d'onde.
Fig. 7 représente l'application des principes précédents à la construction d'un appareil à signal sonore à un seul pa- villon, muni éventuellement d'une caisse de résonance.
Fig. 8 est une vue en coupe suivant la ligne 8-8 de Fig. 7 dans le cas où les tubes élastiques sont au nombre de cinq, ce nombre pouvant d'ailleurs être quelconque.
Fig. 9 est une variante de la Fig. 7 dans laquelle le pis- ton de résonance porté par des tige de résonance est rempla- cé par une plaque fixée en son centre à une armature mobile, cette plaque vibrant du centre au bord à peu près en quart d'onde, la caisse de résonance étant munie de plusieurs cloi- sons de compartimentage concentrique destinées à égaliser dans le plan de l'entrée du pavillon, les amplitudes de vibration des différentes tranches d'air auxquelles la plaque imprime des mouvements d'amplitudes inégales.
Fig. 10 représente la combinaison de deux vibrateurs sy- métriques du genre de ceux de la Fig. 7 agissant sur les colon- nes d'air de deux pavillons disposés symétriquement. Il est avantageux que la distance entre les axes de leurs orifices de sortie soit égale à une demi longueur d'onde pour que l'effet d'interférence concentre le son dans la direction parallèle à ces deux axes.
On peut également doubler le dispositif de la Fig. 9 de telle sorte qu'il produise un ensemble symétrique.
Les Fig. Il et 12 sont des variantes de la Fig. 7.
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Dans ces Figures les chiffres et les '-lettres ont les si- gnifications suivantes : A alternateur, B bobine de choc, T transformateur, S le sol ou la terre, E un éclateur, C un con- densateur, L, LO1, L2 bobines de self induction, r, r résistances fictives équivalentes à l'effet des pertes- par effluves, # longueur d'onde sonore dans l'air.
1 culasse d'un électro-aimant de forme quelconque.
2 armature d'électro-aimant également de forme quelconque.
3 tube élastique à compressibilité augmentée par des ail- lons ou des incisions équivalentes.
4 sillons hélicoïdaux tracés en nombre quelconque et plus ou moins profondément (pouvant aller jusqu'à l'épaisseur tota- le du tube) dans le tube élastique 3.
4' exemples d'incisions remplaçant les sillons.
5 pièce fixe supportant une culasse 1 et éventuellement les tubes élastiques 3.
6 croisillon solidaire d'une armature 2 avec les tubes 3, et avee des tiges ou tubes 7 à redans ciculaires destinées à résonner au bout libre ; tige ou tube lesté présentant des masses 7' distribuées en forme de bagues ou redans augmentant l'inertie par unité de longueur.
8 piston rigide léger formé d'une plaque munie de nervu- res et provoquant les vibrations de l'air dans une eaisse de résonance 9 ou dans un pavillon 10.
9' et 10' variantes des formes de 9 et 10, tracées en 'pointillé.
11 pièce d'attache réunissant le croisillon 6 au centre d'une plaque flexible 12 dont les bords oscillant librement en résonance.
13 cloisonnement, droit ou courbe, de révolution autour de l'axe d'une chambre de résonance, produisant une concentration différente des ondes sonores suivant la région de la plaque 12 qui les excite.
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14 pièce de support d'un vibrateur a deux pavillons qui supporte à la fois l'enveloppe 15 et les pièces 16 fixées au milieu des tiges 17 auxquelles sont fixées les deux armatures d'un électro-aimant 18.
19 enroulement d'un électro-aimant, qui peut être relié à un support fixe tel que 14.
20 tubes creux fixés à la pièce support 6 de l'armature 2 et à des bagues ou douilles 21 reliant les dits tubes aux tiges
3 et 7.
22 rupteur de courant ajouté éventuellement et actionné par une tige 23 (figurée en pointillé) solidaire de l'armature
2 ou de toute autre pièce des systèmes vibrants.
Dans les Fig. 7 à 11 on n'a pas représenté le contact mo- bile de la Fig. 1. Pour le cas d'excitation par courant inter- rompu, on ajoutera un tel rupteur de courant en un point quelconque des organes vibrants en imitant les dispositifs bien connus dans la technique des klaxons.
Comme montré en Fig. 1 les appareils vibrateurs compor- tent un élactro-aimant disposé suivant les procédés bien con- nus, c'est-à-dire, comprenant en général une culasse fixe 1 et une armature mobile 2, dont on chercha à compenser l'inertie par l'élasticité d'une membrane.
Selon l'invention cette dernière est remplacée par des tubes élastiques 3, dont les extrémités sont solidaires res- pectivement, de la culasse et de l'armature. Ces tubes élas- tiques sont constitués en un métal le plus élastique possible présentant le minimum d'amortissement, et sont comme le mon- tre la Fig. 2 ou la Fig. 3 découpés sur une partie de leur lon- gueur par dessillons hélicoïdaux plus ou moins profonds dispo- sés comme les filets d'une vis à un ou plusieurs filets a pas plus ou moins allongé, ou par des incisions.
Ces tubes à sillons ou incisions présentent, pour un même effort, un allongement ou un raccourcissement plus grand qu'un tube plein. On pourra régler l'élasticité d'un certain nombre
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de tubes semblables à ceux supportant les pièces de la Fig. 1, de façon que la fréquence d'oscillation propre du système soit en résonance avec la fréquence de pulsation ou d'alter- nance des courants d'excitation de l'électro-aimant. Le cou- rant peut être un courant alternatif produit par un alterna- teur, ou un courant continu interrompu par un vibrateur à con tact tel que par exemple 22, suivant un quelconque des types connus employés dans les klaxons électriques à armature vibran- te.
Dans les deux cas un autre enroulement parcouru par un courant continu produit par une batterie peut être ajouté pour polariser l'électro-aimant ou pour augmenter le degré de satu- ration de noyaux.
Les parties 1 et 2 en fer feuilleté peuvent être solidi- fiées sur une partie de leur surface par de la soudure autogè- ne de même que leur liaison avec les tiges élastiques 3.
Les sillons hélicoïdaux étant un cas particulier d'inci- sions faites dans les tubes pour les affaiblir, afin de pouvoir réduire leur force élastique et par suite réduire leur lon- gueur ; on peut prévoir l'emploi de tout autre mode d'incision équivalent. Par exemple comme le montre la Fig. 3, le tube peut être fendu transversalement de loin en loin par des fen- tes 4' régulièrement distribuées n'occupant chacune qu'une partie de la circonférence et disposées symétriquement. De telles fentes évitent les effets de tors ions spontanées provo- quées par les compressions et extensions des tubes de la Fig.2.
Pour ces derniers, on aura soin d'employer simultanément et en nombre égal, dans chaque appareil vibrateur, des tubes à hélice "dextrorsum" et à hélice "sinistrorsum", afin qu'il y ait compensation des torsions.
Dans les Fig. 7 à 12, tous les tubes marqués 3 seront des tubes à incisions d'un type ou d'un autre. Les tiges 7 pour- ront être éventuellement aussi de tels tubes, mais en général ce seront plutôt des tiges ou tubes métalliques à lest répar- ti, ayant la forme figurée en Fig. 4, c'est-à-dire une tige
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ou tube cylindrique portant de distance en'distance* des bagues
7* rapportées ou des protubérances ménagées par tournage d'une tige ou tubede plus forte épaisseur.
Ces tiges ou tubes lestés par ces masses additionnelles présentent ainsi une succession de parties légères très élas" tiques et de parties lourdes plus rigides, et présentent pour les vibrations longitudinales une vitesse de propagation et par conséquent une longueur d'onde plus faible que celle d'un tube ou tige de section uniforme.
Ces tiges ou tubes lestés peuvent produire ainsi dans la propagation des ondes sonores le même effet que produisent en téléphonie les lignes* électriques chargées de Pupin dans la propagation des courants électriques. On les emploiera:dans ce qui suit comme oscillateurs sonores libres vibrants en réso- nance comme vibrent, en courants électriques de haute fréquence les résonateurs de Oudin.
Le principe du résonateur de Oudin est rappélé sous lune de ses formes de réalisation usuelles par le schéma de la Fig.5
Un transformateur T protégé par des bobines de choc B char- ge à haute tension un condensateur C qui se décharge par l'é- clateur E ; le courant de haute fréquence qui traverse le cir- cuit C et L1 (bobine d'induction) met en oscillation élec- trique forcée la bobine d'induction l2 qui présente une capa- cité répartie par rapport à la terre S.
Il y a couplage par le condensateur entre le circuit S, C, 12 et le circuit L1 E C. Si la valeur de L2 est conve- nablement choisie, le premier se met en résonance avec le second, il se produit alors des battements provoquéspar le couplage, lesquels sont d'autant moins sensibles que selui-ci est plas faible. Nous acceptons que de tels battements se produisent dans nos signaux sonores lesquels ont ainsi un genre caractéristique. La bobine L2 fournit à son extrémité supé- rieure de la puissance dépensée sous forme d'effluves.
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La Fig. 6 montre un principe analogue dans les lignes ae transmission des courants alternatifs à très haute tension.
Le transformateur T charge la ligne aérienne H ouverte à son extrémité droite et qui présente de la capacité répartie par rapport au sol; cette ligne si elle a la longueur d'un quart d'onde environ vibre en résonance avec la fréquence de l'al- ternateur A, et elle dissipe cependant une puissance assez importante vers son extrémité par des effluves dites : "effetCorona" et qui consomment du éourant comme le feraient des grandes résistances réparties r, r. Si on place près du transformateur un grand condensateur C et une bobine d'induc- tion L et que le circuit T L C soit accordé à la résonance il faudra changer un peu la longueur de la ligne pour que cel- le-ci se mette également en résonance, le circuit H C S se trouve alors couplé avec le circuit L C par le condensateur C.
Ce montage comme celui de la Fig. 5 permet d'obtenir une tension plus forte au bout de la ligne qu'à la sortie de l'or- gane de couplage et de dépenser une plus grande puissance dans les effluves.
On appliquera la même méthode pour obtenir par les dispo- sitifs des Fig.7 à 12 une grande amplitude de vibration de l'organe piston 8 ou plaque 12 qui transmet les vibrations à l'air du pavillon. A cet effet on couplera avec un premier circuit de vibration formé par l'électro-aimant (inertie) et par les tiges élastiques 3 qui maintiennent ces deux parties écartée l'une de l'autre on excitera par ce cercuit fermé un circuit oscillant sonore ouvert formé soit par l'ensemble des tiges 7 avec le piston léger rigide 8 fixé à leur extrémité, (Fig. 7,8, 10,11, et 12), soit, (Fig. 9), par une palque circulaire mince 12 vibrant entre son centre excité par la pièce 11 et ses bords libres, où se produit l'amplitude de vi- bration maxima.
Dans toutes ces Fig. le 2ème circuit sonore de résonance est couplé au premier circuit (électro-aimant) par une pièce
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6 portant la partie oscillante de 1* électro-aimant et qui rend cette partie solidaire des tubes 3 lesquels forment l'organe élastique du premier circuit sonore.
Les tubes ou tiges 7 peuvent être solidaires directement ou indirectement des tubes 3; ils peuvent même être soudés bout à bout avec les tubes par soudure antogène (Fig. 12).
Dans certains cas on emploiera, si on le désire, une même es- pèce de tubes ou tiges 3 ou 7 pour tout l'ensemble des deux systèmes élastiques du premier et du deuxième circuits sonores respectivement. Ces tubes peuvent être éventuellement en tout ou en partie lisses, de type ordinaire ou bien des types 3 et 7 destinés à réduire la longueur des parties élastiques.
Par exemple en considérant la Fig. 12 on voit que la piè- ce d'ture 6 est reliée par des tubes creux 20 ordinaires ou à sillons à des points intermédiaires des tiges 3 et 7.
Cette disposition équivalente à celle de la Fig. Il$ a pour but, comme cette dernière, à la fois d'augmenter l'amplitude des vibrations de l'armature 2 et de diminuer le dégré de cou- plage entre les deux circuits sonores.