FABRICATION.

La présente invention concerne un dispositif d'isolation acoustique à au moins deux panneaux équipés de résonateurs destinés à isoler acoustiquement deux milieux extérieurs à ces panneaux, et un procédé de fabrication de ce dispositif. L'invention s'applique notamment à l'atténuation aux basses et moyennes fréquences pour des dispositifs à double paroi ou à double cloison, par exemple à panneaux de parement de véhicules {e.g. à deux panneaux respectivement de fuselage et d'habillage dans le domaine aéronautique) ou à deux panneaux de double vitrage dans le bâtiment, à titre non limitatif.

Les dispositifs d'isolation acoustique à au moins deux panneaux de parement présentent usuellement un creux d'atténuation acoustique à une fréquence donnée, à laquelle le dispositif atténue le moins le bruit, qui est couramment appelé « fréquence de respiration » et se calcule par la formule suivante pour une double paroi : où :

p ₀ est la densité de l'air ;

psi et ps2 sont les densités surfaciques respectives des panneaux de parement ;

c est la vitesse du son dans l'air ; et

d est la distance entre les deux panneaux de parement. En général cette fréquence se situe entre 80 Hz et 800 Hz, en fonctions des écartements des panneaux et de leurs densités surfaciques.

Pour limiter dans une certaine mesure ce creux d'atténuation, il est connu d'incorporer des matériaux de remplissage de type fibreux où cellulaires (i.e. des mousses), mais il s'avère que la perte d'atténuation reste néanmoins élevée car l'effet de ces matériaux de remplissage peut être négligeable aux basses fréquences. Le document WO-A2-2009/144404 au nom de la Demanderesse enseigne notamment d'utiliser des résonateurs acoustiques constitués d'ouvertures d'atténuation qui sont formées à travers l'un ou les deux panneaux de parement et qui sont respectivement positionnées en regard de trous traversants constituant des mailles vides d'une structure de liaison maillée reliant les panneaux entre eux. Ces résonateurs permettent ainsi d'absorber une ou plusieurs longueurs d'ondes déterminées correspondant avantageusement à ia fréquence de respiration précitée.

Un but de la présente invention est de proposer un nouveau dispositif d'isolation acoustique comprenant deux panneaux, une structure de liaison reliant ces panneaux entre eux et des résonateurs acoustiques destinés à isoler acoustiquement l'un de l'autre deux milieux extérieurs à ces panneaux, ces résonateurs comprenant des résonateurs de Helmhoitz comportant chacun une chambre close qui est munie d'au moins un col et qui présente une paroi de chambre rapportée sur au moins un support défini par l'un au moins des panneaux et/ou par la structure de liaison, qui permette d'améliorer encore l'atténuation acoustique obtenue par rapport aux dispositifs existants notamment aux basses et moyennes fréquences incluant les fréquences de respiration de ces panneaux, et qui soit utilisable en relation avec une structure de liaison pleine de type fibreuse ou cellulaire dépourvu de trous traversants {Le. s'étendant d'un panneau à l'autre).

A cet effet, un dispositif d'isolation acoustique selon l'invention est tel que la paroi de chambre de chaque résonateur de Helmhoitz est extrinsèque aux panneaux et à la structure de liaison, tout ou partie des résonateurs de Helmhoitz étant rapportés par collage, accrochage ou encastrement de leurs parois de chambres sur ledit au moins un support qui est constitué par l'un et/ou l'autre desdits panneaux.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit au moins un col de chaque résonateur de Helmhoitz peut présenter une paroi de col s'étendant hors du plan de ces panneaux.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention, ledit au moins un support est constitué par l'un et/ou l'autre des panneaux, sur le(s)quei(s) tout ou partie desdits résonateurs de Helmhoitz sont rapportés.

Selon un exemple de réalisation de l'invention, i'un des panneaux supportant iesdits résonateurs de Helmhoitz est constitué d'un mateias souple de textiie enduit, ces résonateurs étant collés ou accrochés sur une face interne dudit ou de chaque mateias tournée vers l'autre panneau, étant par exemple cousus ou clipés sur ce matelas (étant entendu que d'autres modes d'accrochage mécanique peuvent être utilisés, comme par exemple l'accrochage par un lien).

A titre de textiles utilisables pour constituer ce matelas souple, on peut par exemple citer des fibres d'un polyester, d'un polyamide aliphatique ou d'un polyamide aromatique, tel que l'aramide, et leurs mélanges. A titre de matériaux d'enduction de ces textiles, on peut par exemple citer, à titre non limitatif, des élastomères par exemple de type fluorés ou bien des polyéthylènes chlorosulfonés.

En variante et que !e ou chaque panneau supportant iesdits résonateurs de Helmhoitz soit constitué d'un tel matelas souple ou non, ces résonateurs peuvent être rapportés sur le panneau par collage de leurs parois de chambres respectives sur la face interne de ce panneau tournée vers l'autre panneau, les cols de ces résonateurs étant dirigés vers ledit autre panneau en étant de préférence orientés vers le bas.

Selon un autre exemple de ce premier mode de l'invention, iesdits résonateurs de Helmhoitz supportés par le ou par chaque panneau y sont directement intégrés par encastrement de leurs parois de chambres respectives dans des cellules vides de ce(s) panneau(x), les cols de ces résonateurs étant dirigés vers l'autre panneau et/ou à l'opposé.

Selon un second mode de réalisation de l'invention, ledit au moins un support comprend un cadre d'entretoise que comprend ladite structure de liaison et qui est destiné à définir l'espacement entre les panneaux.

Conformément à ce second mode, tout ou partie desdits résonateurs de Helmhoitz peuvent être rapportés sur ledit cadre par leurs parois de chambres respectives, ce cadre pouvant s'étendre dans une direction sensiblement perpendiculaire aux plans des panneaux et ces résonateurs ayant leurs cols qui s'étendent de préférence parallèlement à ces panneaux.

Selon un autre aspect de l'invention commun aux deux modes précités, la structure de liaison peut comprendre au moins un matériau de remplissage de l'espace entre les panneaux, tel qu'un matériau isolant thermique et/ou acoustique (ce matériau isolant peut être choisi parmi la mousse mélamine, le polyuréthanne, la laine de verre, les poiyimides et les matériaux fibreux, à titre non limitatif).

Selon une autre caractéristique de l'invention, dans le cas où tout ou partie desdits résonateurs de Helmhoitz ont leurs cols qui débouchent sur ledit au moins un matériau de remplissage, celui-ci s'étend alors continûment en regard desdits cols et est avantageusement séparé de ces derniers par une grille de protection qui est solidaire dudit au moins un support en entourant ces résonateurs et qui est apte à ménager un espace d'air interstitiel entre ces cols et ce matériau, de sorte à protéger les ouvertures respectives des cols d'un contact avec ce matériau.

On notera que cette grille de protection est nécessaire lorsque l'espace entre les panneaux est rempli de matériaux susceptibles d'altérer par contact le fonctionnement des résonateurs au niveau de leurs cols, dans le cas où ces derniers débouchent dans ces matériaux.

Avantageusement, cette grille intercalaire de protection est utilisée en combinaison avec le collage ou l'accrochage précités des résonateurs de Helmhoitz sur leur support, pour la préservation dudit espace d'air en regard des cols de ces résonateurs.

Encore plus avantageusement, ladite grille peut être entourée d'une membrane perméable à l'air et imperméable à l'eau qui est également solidaire dudit au moins un support, de sorte à éviter l'accumulation d'eau dans les chambres desdits résonateurs de Helmhoitz.

Selon une autre caractéristique de l'invention également commune aux deux modes précités, tout ou partie des résonateurs de Helmhoitz peuvent comporter en leurs fonds respectifs de parois de chambres des orifices de drainage destinés à éviter l'accumulation d'eau dans Ses chambres de ces résonateurs.

Avantageusement, lesdits résonateurs de Helmholtz seion l'un ou l'autre des deux modes précités peuvent être chacun moulés par injection de ladite chambre et/ou dudit col, ces résonateurs moulés étant rapportés de préférence par collage ou accrochage sur ledit au moins un support. En variante, l'ensemble desdits résonateurs de Helmholtz peut être thermoformé par thermoformage desdites chambres et/ou desdits cols, cet ensemble étant rapporté de préférence par collage ou accrochage sur ledit au moins un support.

Selon une autre variante de l'invention, l'ensemble desdits résonateurs de Helmhoitz peut être thermoformé d'un seul tenant avec le ou chaque panneau formant ledit au moins un support.

D'une manière générale, les deux panneaux d'un dispositif d'isolation acoustique selon l'invention peuvent être des panneaux de parement formant une double paroi ou double cloison de séparation d'un véhicule choisi dans le groupe constitué par les véhicules terrestres (civils ou militaires, e.g. les véhicules automobiles et industriels), ferroviaires, marins (e.g. des yachts), sous-marins, aériens (i.e. des aéronefs tels que des avions ou des hélicoptères) et spatiaux. Tout ou partie desdits résonateurs de Helmholtz peuvent alors être rapportés sur ledit au moins un support de préférence par collage ou accrochage, sous forme de réseaux de résonateurs juxtaposés de manière matricielle sur une pluralité de zones adjacentes de ce support. Dans ce cas, les deux panneaux peuvent être respectivement un panneau externe de fuselage et un panneau interne d'habillage d'un véhicule aérien ou spatial (ou des panneaux de plafond ou de cloison d'hélicoptère), ce panneau d'habillage étant de type composite en nid d'abeilles (ou à structure quadrillée par exemple) ou thermoformé ou bien formé d'un matelas souple de textile enduit. Le matériau de ces panneaux peut être choisi parmi les textiles enduits précités, le verre-époxy, le verre phénolique, le poiychloroprène, le carbone-époxy, l'aluminium, le caoutchouc et les siiicones, à titre non limitatif. En variante, îes deux panneaux d'un dispositif d'isolation acoustique selon l'invention peuvent former une double paroi, tel qu'un double ou triple vitrage, iesdits résonateurs de Helmhoitz pouvant être rapportés entre et à la périphérie des panneaux de telle sorte que leurs cois soient contenus dans l'espace interne en regard de ces panneaux. Ces résonateurs de Helmhoitz peuvent par exemple être supportés par ou intégrés dans un joint d'étanchéité appliqué à ladite périphérie de ces panneaux.

D'une manière générale et en référence à tout ce qui vient d'être décrit, on notera que les résonateurs de Helmhoitz d'un dispositif selon l'invention peuvent être calés à des fréquences autres que la fréquence de respiration précitée, afin de traiter certaines émergences dans les niveaux de bruits comme par exemple une raie moteur, une fréquence de passage de pales de rotor, leurs harmoniques, etc.

On notera en outre que ces résonateurs d'un dispositif selon l'invention peuvent permettre de traiter une pluralité de fréquences sonores avec un calage approprié d'une partie de ces résonateurs pour les fréquences visées, étant précisé qu'il est préférable de limiter ce nombre de fréquences à quatre au maximum pour conserver une certaine efficacité d'atténuation.

Quant à la forme de la paroi de chambre de chaque résonateur de Helmhoitz utilisé dans un dispositif de l'invention, elle peut être parallélépipédique, sphérique, hémisphérique ou ovoïde, à titre non limitatif.

Un procédé de fabrication d'un dispositif d'isolation acoustique tel que défini ci-dessus comprend un façonnage des résonateurs de Helmhoitz via un moulage par injection ou un thermoformage d'au moins leurs chambres respectives, leurs cois étant façonnés en même temps que leurs chambres et d'un seul tenant, ou bien séparément en étant dans ce cas rapportés sur ces dernières.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ce procédé peut comprendre suite à ce façonnage un montage rapporté desdits résonateurs de Helmhoitz sur ledit au moins un support, réalisé de préférence par collage ou accrochage sur l'un au moins des panneaux par exemple formé(s) dans ce cas d'un matelas souple de textile enduit, ou bien par encastrement dans des celiuies de ce(s) dernier(s).

En variante, ce façonnage peut mettre en uvre un thermoformage du ou des panneau(x) et en même temps de ces résonateurs.

En d'autres termes, on peut par exemple fabriquer un dispositif selon ['invention comme suit :

- en réalisant ces résonateurs de manière individuelle en une passe par injection (i.e. chambre et coi du résonateur d'un seul tenant), puis en ies collant ou en les accrochant (par exemple par couture, par un lien ou par clipage) sur le support adéquat, tel qu'un panneau de fuselage et/ou un panneau d'habillage et/ou un cadre de liaison dans le cas d'un aéronef, étant précisé que ce support peut notamment être réalisé en un matériau composite (e.g. en nid d'abeilles) ou être thermoformé ; ou

- en réalisant ces résonateurs de manière individuelle en deux passes par injection, chaque col injecté étant rapporté par la suite via un perçage et un collage sur la chambre également injectée, étant précisé que l'adaptation en fréquence se fait par modification géométrique du col (pour une chambre de même volume donné) ; ou bien

- en réalisant ces résonateurs par thermoformage d'un réseau de résonateurs (incorporant chacun sa chambre et son col formés d'un seul tenant) et couvrant toute une surface donnée, puis en les rapportant sur le support souhaité ; ou encore

- en réalisant ces résonateurs par thermoformage de leurs chambres, avec leurs cois façonnés séparément e.g. par injection ou un autre mode de façonnage, puis rapportés sur les chambres par perçage et collage.

D'autres caractéristiques, avantages et détails de la présente invention ressortiront à la lecture de la description suivante de plusieurs exemples de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif, ladite description étant réalisée en référence avec les dessins joints, parmi lesquels ;

la figure 1 est une vue schématique en section transversale d'un dispositif d'isolation acoustique selon un exemple de l'invention, Sa structure de liaison entre les deux panneaux n'étant pas représentée, les figures 2 à 8 sont des vues schématiques en section transversale de dispositifs d'isolation acoustique selon des variantes de la figure 1 conformes à l'invention (la structure de liaison n'y étant pas représentée),

les figures 9 et 10 sont des vues schématiques en section transversale de dispositifs d'isolation acoustique préférentiels selon deux autres variantes de la figure 1 conformes à l'invention, la structure de liaison y étant représentée sous la forme d'un matériau de remplissage isolant,

les figures 1 1 et 12 sont des vues schématiques en section transversale de dispositifs d'isolation acoustique selon deux autres variantes de la figure 1 conformes à l'invention (la structure de liaison n'y étant pas représentée),

la figure 13 est une vue schématique en section transversale d'un dispositif d'isolation acoustique selon un autre exemple de l'invention, dans lequel les panneaux sont des panneaux vitrés d'un double vitrage,

la figure 14 est un graphique de perte de transmission (PT, en dB) en fonction de la fréquence en bande étroite (Hz), illustrant pour deux panneaux de fuselage et d'habillage d'un avion deux courbes de pertes de transmission respectivement pour un dispositif d'isolation « témoin » et pour le dispositif d'isolation selon l'invention en partie visible à la figure 15 et tel que schématisé à la figure 9, et

la figure 15 est une photographie de la face externe d'un panneau d'habillage composite pour fuselage d'avion qui est revêtue de réseaux de résonateurs selon l'invention et que l'on assemble à un panneau de fuselage de l'avion via une structure de liaison pour l'obtention d'un dispositif selon la figure 9.

Le dispositif d'isolation acoustique 1 de la figure 1 est essentiellement tel qu'il comporte un arrangement par exemple matriciel de résonateurs de Helmhoîtz 10 qui sont rapportés de préférence par collage ou accrochage sur la face d'un panneau d'habillage interne 20 pour fuselage d'avion qui est tournée vers Se panneau de fuselage externe 30 de cet avion (ces panneaux 20 et 30 se situant ainsi respectivement du côté de l'émission et de ia réception des ondes sonores dues aux réacteurs de l'avion). Chaque résonateur 10 présente une chambre close 1 1 dont la paroi est globalement paralléîépipédique dans cet exemple de réalisation et est solidaire par son fond du panneau d'habillage 20, et qui se termine à l'opposé de ce fond par un col étroit 12 ouvert en direction de l'autre panneau 30 pour le passage de l'air. Quant à la structure de liaison entre les deux panneaux 20 et 30, elle peut par exemple comprendre un matériau isolant thermique et/ou acoustique, tel que de l'air et/ou un matériau de remplissage, ainsi qu'un cadre formant entretoise entre ces deux panneaux, comme expliqué ci-après.

Le dispositif d'isolation acoustique 101 de la figure 2 se distingue uniquement de celui de la figure 1 , en ce que les résonateurs de Helmhoitz 10 qu'if incorpore sont rapportés, de préférence par collage ou accrochage, sur la face du panneau de fuselage 30 qui est tournée vers le panneau d'habillage 20, de sorte que les cols 12 de ces résonateurs 10 soient dirigés vers ce panneau d'habillage 20.

Le dispositif d'isolation acoustique 201 de la figure 3 combine (es arrangements respectifs des figures 1 et 2, avec les résonateurs de Helmhoitz 10 qu'il incorpore qui sont rapportés, de préférence par collage ou accrochage, sur les faces en regard respectives des panneaux de fuselage 30 et d'habillage 20, de sorte que les cols 12 de ces deux réseaux de résonateurs 10 soient dirigés les uns vers les autres.

Le dispositif d'isolation acoustique 301 de la figure 4 se distingue de ceux des figures 1 à 3, en ce que les résonateurs de Helmhoitz 10 qu'il incorpore sont montés sur un cadre 40 qui forme entretoise de la structure de liaison et qui s'étend perpendiculairement aux plans des panneaux 20 et 30. Plus précisément, chaque résonateur 10 y est rapporté par le fond de sa paroi de chambre 1 , de telle sorte que ces résonateurs 0 ont leurs cols 12 qui s'étendent parallèlement à ces panneaux 20 et 30.

Le dispositif d'isolation acoustique 401 de la figure 5 combine les arrangements respectifs des figures 3 et 4, avec les résonateurs de Helmhoitz 10 qu'il incorpore qui sont rapportés, d'une part, sur les faces en regard l'une de l'autre des deux panneaux 20 et 30 et, d'autre part, sur le cadre de liaison 40 intercalaire.

Le dispositif d'isolation acoustique 501 de la figure 6 se distingue uniquement de celui de la figure 1 , en ce que les résonateurs de Heîmholtz 10 qu'il incorpore sont directement intégrés au panneau d'habillage (non visible dans ce plan de coupe très schématique), par exemple par encastrement dans des cellules ou mailles vides (par exemple en nid d'abeilles) de ce panneau, de sorte que les cols 12 de ces résonateurs 10 soient dirigés vers l'autre panneau de fuselage 30. En variante, les cols des résonateurs peuvent être simplement obtenus par des trous ménagés dans l'épaisseur du panneau, ou bien être rapportés dans des orifices de ce dernier.

Le dispositif d'isolation acoustique 601 de la figure 7 se distingue uniquement de celui de la figure 6, en ce que les résonateurs de Heîmholtz 10 qu'il incorpore ont leurs cols respectifs 12 dirigés à l'opposé du panneau de fuselage 30 (i.e. vers l'intérieur de la cabine de l'avion).

Le dispositif d'isolation acoustique 701 de la figure 8 combine les arrangements des figures 6 et 7, avec les résonateurs de Heîmholtz 10 qu'il incorpore qui ont leurs cols 12 dirigés en alternance vers et à l'opposé du panneau de fuselage 30 (i.e. vers l'extérieur et vers l'intérieur de Sa cabine), ce qui permet respectivement d'améliorer l'atténuation et l'absorption acoustiques.

Le dispositif d'isolation acoustique 801 de la figure 9 se distingue essentiellement de celui de la figure 1 , en ce que les résonateurs de Heîmholtz 10 qu'il incorpore sont étroitement entourés d'une grille de protection 50 fixée au panneau d'habillage 20, pour ménager un mince volume d'air autour de leurs cols 12 et ainsi éviter le contact entre ces cols 12 et le matériau de remplissage isolant 60 (tel que de la laine de verre, par exemple) de Sa structure de liaison qui remplit ici l'espace entre Ses deux panneaux 20 et 30.

Le dispositif d'isolation acoustique 901 de la figure 10 se distingue uniquement de celui de la figure 9, en ce que cette grille 50 est eSIe- même étroitement entourée d'une membrane 70 perméable à l'air et imperméable à l'eau qui est également fixée au panneau d'habillage 20, de sorte à éviter l'accumulation d'eau dans les chambres 1 1 des résonateurs 10.

On notera que cette grille de protection 50, qui est nécessaire lorsque la structure de liaison entre les panneaux 20 et 30 est remplie d'un matériau isolant 60 susceptible d'altérer par contact le fonctionnement des cols 12 adjacents des résonateurs 10, pourrait en variante entourer des résonateurs de Helmhoitz 10 rapportés en outre ou à la place sur le panneau de fuselage 30, et/ou sur un cadre d'entretoise 40 tel que celui recevant les résonateurs aux figures 4 et 5.

Le dispositif d'isolation acoustique 1001 de la figure 11 se distingue uniquement de celui de la figure 1 , en ce que les résonateurs de Helmhoitz 10a qu'il incorpore sur la face de son panneau d'habillage 20 faisant face au panneau de fuselage 30 ont leurs chambres 1 1 a sensiblement en forme de calottes hémisphériques se terminant respectivement en leurs parties basses par des cols 12a recourbés dirigés à la fois vers le bas et vers ce panneau de fuselage 30, pour éviter l'accumulation d'eau dans ces chambres 11a.

Le dispositif d'isolation acoustique 1 101 de la figure 12 se distingue uniquement de celui de la figure 1 , en ce que les résonateurs de Hefmholtz 10b qu'il incorpore sur la face de son panneau d'habillage 20 faisant face au panneau de fuselage 30 ont leurs chambres 11 b munies en leurs fonds respectifs de petits orifices ou conduits ouverts de drainage 13, toujours pour éviter cette accumulation d'eau, en plus de leurs cois horizontaux 12b analogues aux cols 12 de la figure 1 .

Le dispositif d'isolation acoustique 1201 de la figure 13 est notamment adapté à un double vitrage, avec des alignements de résonateurs de Helmhoitz 10c rapportés à intervalles réguliers sur la périphérie des deux panneaux de vitrage 1220 et 1230, de sorte que leurs cols 12c prolongeant leurs chambres 1 1 c vers l'intérieur (voir les pointillés utilisés pour ces cols 12c, qui sont ici représentés en transparence) soient contenus dans l'espace interne en regard de ces panneaux 1220 et 1230. Ces résonateurs 10c sont par exemple incorporés au joint d'étanchéité appliqué en cette périphérie, ce joint faisant ainsi office de support pour ces résonateurs.

Le graphique de la figure 14, qui rend compte d'essais réalisés entre un panneau de fuselage en aluminium de 1 mm d'épaisseur qui est séparé par environ 00 mm d'air d'un panneau d'habillage composite de 10 mm d'épaisseur, montre qu'un collage selon l'invention de résonateurs de Helmholtz 10 arrangés en réseaux matriciels sur îa face de ce panneau d'habillage 20 tournée vers ie panneau de fuselage 30 (voir figure 15), permet d'améliorer de manière très significative la perte de transmission des ondes sonores entre 150 Hz et 300 Hz environ, par rapport aux panneaux « témoin » dépourvus de tels résonateurs 10.

Ces résultats améliorés en termes d'atténuation acoustique notamment aux basses et moyennes fréquences ont été confirmés par des essais en vol également réalisés par la Demanderesse.