FR3149540A1 - Panneau acoustique - Google Patents

Abstract

L’invention porte sur un panneau acoustique (1) perfectionné comprenant des alvéoles (2) ayant au moins deux chambres (11, 12) disposées en série selon un axe (X2) s’étendant selon l’épaisseur (E1) du panneau et séparées entre elles pas un diaphragme (10). De préférence, chacune des alvéoles est réalisée par pliage d’une seule feuille sur elle-même. Figure pour l’abrégé : figure 2

Description

Panneau acoustique

La présente invention concerne le domaine des panneaux acoustique, notamment destinés à insonoriser des moteurs.

Un tel panneau doit pourvoir atténuer des fréquences comprises entre 500 et 3000 Hertz. Il doit aussi pourvoir supporter des températures comprises entre -55°C et 135°C, résister à de nombreux produits chimiques et à la corrosion dans un milieu humide et chaud. En outre, il doit pouvoir être réalisé avec une courbure simple ou double.

Aussi, un tel panneau doit pourvoir être réalisé à des fréquences industrielles soutenues.

On connait notamment de tels panneaux par le document FR 3 098 143 et par le document WO 2021/260286.

Un but de l'invention est de proposer un panneau acoustique répondant aux exigences ci-dessus.

Selon un premier objet de l’invention une cellule pour un panneau acoustique s’étend selon un axe de cellule et comprend au moins deux chambres disposées en série selon cet axe et un diaphragme sensiblement transversal à cet axe qui sépare les deux chambres l’une de l’autre.

Avantageusement une telle cellule est formée d’une seule feuille repliée sur elle-même. La feuille peut comprendre un premier rang de plis pour former des flancs d’une première chambre parmi les deux chambres, un deuxième rang de plis pour former le diaphragme, et, un troisième rang de plis pour former la deuxième chambre, le deuxième rang de plis étant séparé de chacun des autres rangs par un pli transversal respectif, les plis du deuxième rang formant un motif adapté pour former ledit diaphragme en rabattant la feuille sur elle-même. Le motif du deuxième rang est de préférence du type « Kresling » ou de type « Chicken wire tessellation ».

La cellule a de préférence une section transversale polygonale formant de préférence un hexagone régulier. Les chambres peuvent avoir des hauteurs différentes, ces hauteurs étant mesurées axialement.

De préférence, le diaphragme forme une ouverture de diaphragme qui fait communiquer les deux chambres entre elles.

Selon un deuxième objet de l’invention, un panneau acoustique comprend plusieurs cellules selon l’invention, disposées côte à côte et dont l’axe s’étend sensiblement selon une direction locale de l’épaisseur du panneau. Un tel panneau comprend de préférence une paroi acoustique pour y coller un bord libre d’une première chambre de chacune des cellules, la paroi comprenant des perforations pour faire communiquer l’intérieur de la chambre avec un milieu extérieur du panneau. Aussi, le panneau peut comprendre une paroi d’habillage pour y coller un bord libre d’une autre chambre axialement opposée à la première de chacune des cellules, le bord comprenant des découpes formant, avec la paroi, des drains.

Brève description des figures

Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :

est une vue schématique, en élévation, en perspective éclatée selon son épaisseur, d’un panneau acoustique selon l’invention ;

est une vue isolée, schématique, en coupe et en élévation d’une cellule d’un premier type présent sur le panneau de la , selon le plan de coupe II-II indiqué à la ;

est une vue axiale et en perspective, de la cellule de la , selon la direction II indiquée à la ;

est une vue par-dessous et en perspective, d’une cellule similaire à la cellule de la ;

est une vue développée d’une feuille pour la réalisation de la cellule des figures 2 à 4 ;

est une vue schématique, en élévation et en perspective d’un panneau acoustique d’un groupe de trois cellules selon l’invention assemblées sur une paroi d’habillage ;

est une vue schématique axiale d’un groupe de trois cellules selon l’invention assemblées entre elles par un attelage ;

est une vue schématique en élévation et en perspective, du groupe de de la , ainsi attelées.

est une vue schématique en perspective de l’attelage des figures 7 et 8 ; et,

est une vue schématique illustrant plusieurs inserts pouvant être utilisés pour garnir une cellule selon l’invention, chaque insert y étant représenté à la fois en perspective et en vue axiale.

Description détaillée

Dans la présente description, notamment les termes « haut », « bas », « supérieur » et « inférieur », « horizontal » et « vertical » et d’autres termes du même type peuvent être arbitrairement utilisés dans la présente description et se réfèrent généralement aux positions illustrées aux figures.

La illustre très schématiquement et partiellement un panneau acoustique 1 selon l’invention. Un tel panneau acoustique est destiné à atténuer ou étouffer un son produit par un émetteur dans un premier environnement E1 pour en protéger un deuxième environnement E2. Un tel émetteur n’est pas représenté aux figures ; il peut être un moteur, par exemple un moteur d’avion, un orchestre ou tout autre émetteur de son.

Dans l’exemple illustré, le panneau comprend une couche 200 de cellules 2 fonctionnant comme des pièges pour le son ; la couche 200 de cellules est prise en sandwich entre deux parois 3, 4. Une première paroi 3 parmi ces parois, ci-après dite « paroi phonique », est destinée à être positionné entre l’émetteur du son et la couche de cellules. Une deuxième paroi, ci-après dite « habillage », est alors disposée au-delà de la couche de cellules par rapport à l’émetteur. Chaque cellule 2 s’étend entre les parois, sensiblement selon une direction DE localement perpendiculaire aux parois sensiblement selon une épaisseur locale du panneau 1.

Chaque paroi comprend un feuillet 5 structurel, c’est à dire qui participe à donner une forme et une raideur au panneau, et un film adhésif 6 qui assure la cohésion de la paroi avec la couche de cellules. La paroi phonique 3 comprend des perforations 8, formée à la fois dans le feuillet et le film, de façon correspondante de sorte que ces perforations 8 mettent en communication fluidique et vibratoire un intérieur N de chaque cellule avec le premier environnement E1 dans lequel se situe l’émetteur. L’habillage ne comprend pas de perforations.

A la , trois cellules sont illustrées. Bien entendu, un panneau comprend généralement de très nombreuses cellules, par exemple plusieurs centaines ou plusieurs milliers de cellules. Ici, chacune des cellules est d’un type différent ; l’une est d’un premier type 21, une autre d’un deuxième type 22, et la troisième d’un troisième type 23.

On va maintenant décrire la cellule du premier type 21, en référence aux figures 2 à 5. A la , les parois 3, 4 sont partiellement représentées. La cellule 2 s’étend sensiblement autour d’un axe X2 parallèle à la direction locale DE de l’épaisseur E1 du panneau 1.

Dans ce premier type 21, la cellule comprend deux chambres 11, 12 séparées entre elle par un diaphragme 10. Dans l’exemple illustré, une première chambre 11, parmi les deux, a une hauteur H11 plus grande que la hauteur H12 de la deuxième chambre 12. Le diaphragme 10 a une hauteur H10. Ainsi, la hauteur H2 de la cellule 2 est égale à la somme H11+H12+H10 de ces hauteurs. L’épaisseur totale du panneau E1=H2+E3+E4 comprend en outre les épaisseurs respectives E3, E4 des parois 3, 4.

Comme particulièrement illustré à la , la cellule 2 a une section transversale hexagonale régulière. Un bord libre 15 de la première chambre, opposé au diaphragme 10, forme une ouverture obturée par la paroi phonique 3. Un bord libre 16 de la deuxième chambre forme une ouverture obturée par l’habillage 4.

Le diaphragme 10 présente une ouverture 18, qui fait communiquer fluidiquement les chambres 11, 12 entre elles. En vue axiale, l’ouverture 18 du diaphragme 10 est elle-même hexagonale.

Dans l’exemple illustré aux figures, chaque cellule 2 est réalisée à partir d’une feuille repliée sur elle-même. Une telle feuille 25, adaptée à former une cellule du premier type 21 est illustrée à la , à plat.

La feuille comprend une multitude de plis définissant trois rang. Un premier pli transversal PA sépare un premier rang R1 d’un deuxième rang R2 ; un deuxième pli transversal PA sépare un deuxième rang R2 d’un troisième rang R3.

Le premier rang R1, est formé de premiers rectangles séparés entre eux par de premiers plis verticaux PV de longueur H11 ; chacun des premiers rectangles correspond à un des six flancs 26 de la première chambre 11. De la même façon, le troisième rang est formé de deuxièmes rectangles séparés entre eux par des deuxièmes plis verticaux PV de longueur H12 ; chacun des rectangles correspond à un des six flancs 26 de la deuxième chambre 12.

Le deuxième rang comprend des plis A, B et C, formant un motif de type connu sous le nom de « motif Kresling ». Ce motif est formé de parallélépipèdes non rectangles dont deux côtés opposés horizontaux A, de longueur LA, forment ensemble les plis horizontaux PA ; Les deux autres côtés en sont formés par des premiers plis biais B, de longueur LB, parallèles entre eux et reliant les plis horizontaux PA entre eux. Le motif comprend en outre des plis diagonaux C, de longueur LC s’étendant chacun selon la grande diagonale de chacun des parallélépipèdes non rectangles.

Un bord longitudinal libre du premier rang R1, parallèle aux plis horizontaux PA forme le bord libre 15 de la première chambre. Un bord longitudinal libre du troisième rang R3, parallèle aux plis horizontaux PA forme le bord libre 16 de la deuxième chambre.

Le deuxième rang R2, parce qu’il est d’un motif Kresling, est apte à de replier sur lui-même de sorte qu’une fois ainsi replié il forme le diaphragme. Du fait qu’il est constitué de plusieurs replis superposés, le diaphragme maintient entre les deux chambres 11, 12 un espacement d’une hauteur H10 ; ainsi, les chambres ne sont pas collées entre elles ; elles peuvent vibrer de façon indépendante l’une de l’autre.

Les dimensions de l’ouverture 18 du diaphragme et son épaisseur H10 dépendent du rapport des dimensions LA, LB, LC des plis A, B et C du deuxième rang R2.

Typiquement, pour LB = 2 x LA, on peut totalement fermer le diaphragme, c’est-à-dire que son ouverture18 a une section nulle. Pour obtenir une ouverture de section voulue, par exemple de section voisine de celle d’une perforation 8 correspondante, on peut poinçonner un tel diaphragme. Lors de la mise en forme de la cellule, on peut aussi replier le diaphragme autour d’une tige servant de gabarit ; on peut encore jouer sur un repliement plus ou moins grand du diaphragme sur lui-même, c’est-à-dire, sur sa hauteur H10.

Des découpes D16 dans le bord libre 16 de la deuxième chambre forment, avec l’habillage 4, des drains 27. Cette disposition est particulièrement visible aux figures 2 et 6. De tels drains sont utiles pour faire circuler les fluides, notamment les fluides de condensation susceptibles de se former dans le panneau 1.

Si la cellule du premier type 21 précédemment décrite comprend deux chambres 11, 12 séparées pas un diaphragme 10, les cellules du deuxième type et du troisième type comprennent une troisième chambre 13 séparée de la deuxième par un deuxième diaphragme 10. Dans le deuxième type 22, la deuxième chambre est haute, alors que les première et troisième sont de hauteur réduite. Dans le troisième type 23, les première et deuxième chambres sont d’une hauteur intermédiaire, alors la troisième est de hauteur réduite.

Bien entendu, on peut utiliser d’autres types de cellules. Par exemple, on peut utiliser des cellules ne comprenant qu’une seule chambre, ou un nombre de chambres supérieur à 3.

Il apparait, pour une plus grande dimension transversale donnée de la cellule, c’est-à-dire le diamètre D du cercle circonscrit à la section hexagonale de la cellule, la bande de fréquences du son qui est absorbée varie avec la hauteur H, H11, H12 de la chambre. Ainsi, une même cellule comprenant plusieurs chambres de hauteurs différentes peut absorber autant de bandes de fréquences que de hauteur différente. Aussi, un panneau comprenant un calepinage convenable de cellules de types différents peut absorber une très large bande de fréquences composée des bandes de fréquences plus étroites absorbées par les différentes chambres qui composent ce panneau. En outre, un panneau peut être conçu pour absorber différentes fréquences à différents endroits du panneau ; c’est notamment utile pour un panneau utilisé dans le carénage d’un moteur d’avion par lequel les fréquences émises varient de l’avant à l’arrière du moteur.

Ainsi, avec un diamètre D = 35 millimètres, pour les différentes hauteur H suivantes :

• si H = 25 mm, une chambre absorbe des fréquences voisines de 500 Hz
• si H = 15 mm, une chambre absorbe des fréquences voisines de 700 Hz
• si H = 7 mm, une chambre absorbe des fréquences voisines de 1000 Hz ;
• si H = 3 mm une chambre absorbe des fréquences voisines de 1500 Hz ; et,
• si H = 1 mm une chambre absorbe des fréquences voisines de 2500 Hz.

De préférence le diamètre D est supérieur à 27 millimètres, de préférence compris entre 32 et 40 millimètres.

Typiquement, les cellules peuvent être formées à partir de feuilles 25 de papier d’aramide, par exemple connu sous la marque Nomex®, dans des épaisseurs comprises entre 0,13 millimètres et 0,58 millimètres. Une imprégnation en est ensuite avantageusement réalisée, après mise en forme des cellules.

Les figures 1 à 6 illustrent des cellules juxtaposées entre elles, qui peuvent être collées entre elles.

Les figures 7 à 9 illustrent un autre mode de réalisation dans lequel les cellules 2 sont maintenues à distance l’une de l’autre par un attelage 30. L’attelage forme des alvéoles 32, dont chacune peut recevoir une cellule 2 correspondante. Dans l’exemple illustré l’attelage ne comprend que deux alvéoles ; bien entendu, dans une réalité industrielle, un attelage comprend avantageusement plusieurs centaines ou plusieurs milliers d’alvéoles.

Ici, l’attelage 31 est prévue de maintenir en vis-à-vis deux flancs 26 de deux cellules voisines à une distance D30. L’attelage a une hauteur constante H30. Aux figures, la hauteur H30 en est nettement inférieure à la hauteur H2 des cellules 2. Il peut aussi être prévu un attelage ayant une hauteur voisine ou égale à celle des cellules.

Un tel attelage est utile, par exemple pour compenser des décalages angulaires entre différentes chambres 11, 12 d’une même cellule 2 autour de son axe X2. Il permet aussi de réaliser des panneaux avec des parois courbes à simple ou double courbure.

En référence à la , on va maintenant décrire cinq inserts différents utilisables avec une cellule 2 selon l’invention, par exemple du premier type 21 précédemment décrit. Une première rangée illustre des vues en perspective de chacun des cinq inserts. Une deuxième rangée illustre des vues axiales de ces mêmes inserts.

Un premier insert 41 est prévu pour obturer l’ouverture 18 d’un diaphragme, sauf en ce qu’il comprend un passage d’air cylindrique axial 48, de section sensiblement égale à celle de la perforation 8 correspondante ; ce passage 48 permet faire correspondre deux chambre voisine. L’insert 41 est en une matière pleine, par exemple une mousse ou du liège, et d’épaisseur E41 constante.

Un deuxième insert 42 diffère du premier en ce qu’il est en un plastique rigide et comprend des évidements 51, séparés par des nervures, qui permettent d’alléger cet insert 42.

Un troisième insert 43 diffère du deuxième insert 42 en ce qu’il est prévu pour venir s’ajuster dans une chambre et ne comporte pas de passage d’air.

Un quatrième insert 44 a la forme d’un anneau hexagonal ; il est prévu pour venir s’ajuster dans une chambre, contre les flancs 26 de cette chambre.

Le cinquième insert 45 diffère du deuxième insert 42 en ce qu’il est prévu pour venir s’ajuster dans une chambre et ne comporte pas de passage d’air.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. Au contraire, l'invention est définie par les revendications qui suivent.

Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Ainsi, d’autres motifs de pliages peuvent être utilisés pour former un diaphragme. On peut par exemple utiliser un motif connu sous le nom de « Chicken wire tessellation ».

Au lieu d’une section hexagonale, une cellule peut être réalisée sur la base d’un polygone, de préférence régulier, comprenant un nombre de côtés différent de six, par exemple il peut en comprendre huit.

Un attelage peut être prévu, non pas pour isoler individuellement des cellules, mais des groupes de cellule. Par exemple un alvéole d’un tel attelage peut être prévu pour recevoir un groupe de trois cellules collées entre elles.

Un panneau réalisé selon l’invention est particulièrement avantageux. Il est facile à industrialiser. En outre, il permet d’absorber un plus grand spectre de fréquences avec une masse réduite par rapport aux panneaux de l’art antérieur.

Claims (10)

1. Cellule (2) pour un panneau acoustique (1), caractérisée en ce qu’elle s’étend selon un axe de cellule (X2) et comprend au moins deux chambres (11, 12) disposées en série selon ledit axe et un diaphragme (10) sensiblement transversal audit axe qui sépare lesdites deux chambres l’une de l’autre.
2. Cellule selon la revendication 1, caractérisée en qu’elle est formée d’une seule feuille (25) repliée sur elle-même.
3. Cellule selon la revendication 2, caractérisée en ce que la feuille comprend un premier rang (R1) de plis pour former des flancs (26) d’une première chambre (11) parmi les deux chambres, un deuxième rang de plis (R2) pour former le diaphragme, et, un troisième rang de plis (R3) pour former la deuxième chambre (12), le deuxième rang de plis étant séparé de chacun des autres rangs par un pli transversal (PA) respectif, les plis (A, B, C) dudit deuxième rang formant un motif adapté pour former ledit diaphragme en rabattant la feuille sur elle-même.
4. Cellule selon la revendication 3, caractérisée en ce que le motif du deuxième rang est du type « Kresling » ou de type « Chicken wire tessellation ».
5. Cellule selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu’elle a une section transversale polygonale formant de préférence un hexagone régulier.
6. Cellule selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les chambres ont des hauteurs (H11, H12) différentes, lesdites hauteurs étant mesurées axialement.
7. Cellule selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée en que le diaphragme forme une ouverture de diaphragme (18) qui fait communiquer les deux chambres entre elles.
8. Panneau acoustique (1), caractérisé en ce qu’il comprend plusieurs cellules selon l’une des revendications précédentes disposées côte à côte et dont l’axe s’étend sensiblement selon une direction (DE) locale de l’épaisseur dudit panneau.
9. Panneau acoustique (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’il comprend une paroi acoustique (3) pour y coller un bord libre (15) d’une première chambre (11) de chacune des cellules, ladite paroi comprenant des perforations (8) pour faire communiquer l’intérieur de ladite chambre avec un milieu extérieur (E1) dudit panneau.
10. Panneau acoustique (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend une paroi d’habillage (4) pour y coller un bord libre (16) d’une autre chambre (12) axialement opposée à la première de chacune des cellules, ledit bord (16) comprenant des découpes (D16) formant, avec ladite paroi (4), des drains (27).