Brevet FR2505096A1 — publié le 19821105

La présente invention concerne les antennes et plus particulièrement les antennes du type comportant des réflecteurs relativement grands Des antennes de ce type sont couramment utilisées dans des radars pour la marine par exemple et sont à balayage conventionnel. En raison de leur taille et du fait qu'elles doivent être montées de par leur fonction en une position exposée (au sommet d'un mat dans le cas d'une antenne de radar pour la marine par exemple), ces antennes posent le problème de la charge résultant du vent La résistance que l'antenne oppose au vent la rend sujette à des dommages mécaniques provoqués par des contraintes dues au vent. Il est connu de réduire les efforts dus au vent et de réduire en même temps le poids de l'antenne en réalisant le réflecteur non pas d'une feuille pleine de matériau réfléchissant mais en forme de squelette, en utilisant un certain nombre de barres ou de lames conductrices. Une antenne typique de la sorte qui vient d'être décrite est représentée très schématiquement sur la figure 1 des dessins annexés. Cette figure montre une antenne de radar pour la marine, qui est montée rotative au sommet d'un mat 1 de façon à balayer 3600 en gisement, comme indiqué par la double flèche 2 Une partie essentielle de l'antenne est le réflecteur 3, lequel est dans ce cas un réflecteur parabolique à simple courbure Le réflecteur 3 comporte un cadre 4 monté sur une structure porteuse 5 Le cadre 4 porte une série de lames horizontales 6, formées chacune d'un tube d'aluminium de section rectangulaire, comme le montre la figure 2. Les efforts exercés par le vent sur l'antenne sont fortement réduits en raison des intervalles entre les lames formant ensemble la surface réfléchissante La conception électrique d'un tel réflecteur est maintenant bien connue; son pouvoir réfléchissant dépend de la grandeur des intervalles entre les lames 6, de la profondeur des lames, des propriétés électriques du matériau des lames et de la direction relative des lames 6 Le réflecteur formé par les lames 6 est alimenté par une rangée droite de cornets 7 qui tournent avec le réflecteur Les lames 6 sont normalement faites de tubes au lieu de barres pleines pour réduire le poids L'emploi de tubes d'aluminium par exemple a cependant un inconvénient sérieux la résistance à la déformation est relativement faible et l'ensemble du réflecteur est assez fragile, même lorsqu'il est pourvu d'une forte structure de soutien. L'invention vise à apporter une antenne perfectionnée du type indiqué, avec laquelle les difficultés mentionnées ci-dessus soient atténuées sinon supprimées. Selon l'invention, une antenne possédant un réflecteur d'une surface relativement grande et formé de lames conductrices séparées par des intervalles d'air est essentiellement caractérisée en ce que les lames sont faites de matière plastique renforcée aux fibres de carbone. De préférence, le réflecteur est un réflecteur para- bolique à simple courbure et les lames sont droites et sont orientées axialement. L'invention est applicable en particulier aux antennes de radar pour la marine, conçues pour un balayage et pour être montées au sommet d'un m 2 t. Il s'est avéré non seulement que les propriétés réfléchissantes du réflecteur d'une antenne selon l'invention sont satisfaisantes mais aussi que l'épaisseur des lames de plastique renforcé aux fibres de carbone peut être diminuée considérablement par rapport à un réflecteur équivalent de forme connue utilisant des lames d'aluminium pleines ou tubulaires, ce qui se traduit par une nouvelle diminution appréciable de la résistance au vent Compara- tivement à des lames de tubes d'aluminium ou même d'aluminium massif, les lames selon l'invention ont une résistance mécanique considéra- blement plus élevée. Selon une autre caractéristique de l'invention, un cadre de support et de conformation, sur lequel sont montées les lames, est également fait de matière plastique renforcée aux fibres de carbone. Ce cadre comporte de préférence des plaques d'appui dorsal profilées disposées transversalement aux lames et présentant des surfaces, auxquelles sont attachées les lames, qui sont conformées suivant la forme désirée du réflecteur. Les plaques d'appui profilées sont de préférence accouplées mécaniquement entre elles, indépendamment des lames, par au moins deux membrures orientées dans la même direction que les lames et fixées à chacune des plaques d'appui. De préférence, les membrures sont tubulaires et traversent au moins-des plaques d'appui intermédiaires. Le réflecteur avec son cadre de support et de confor- mation est de préférence monté sur une structure porteuse d'aluminium, faisant partie d'une monture pour l'antenne, avec interposition d'un matériau (du titane ou de l'acier inoxydable par exemple) qui réduit les effets d'une corrosion électrolytique risquant de se produire en cas de liaison directe entre la matière plastique renforcée aux fibres de carbone du cadre de support et de conformation et la structure porteuse d'aluminium. Il est préférable qu'un certain nombre de plaques d'appui se prolongent au-delà des lames vers la structure porteuse et que cette structure comporte autant de montants alignés avec et dirigés vers ces plaques d'appui prolongées, les montants et ces plaques étant assemblés par des éclisses faites dudit matériau inter- médiaire. Dans ce dernier cas, les extrémités adjacentes des plaques d'appui et des montants peuvent être simplement séparées, mais il est préférable de placer une pièce intercalaire de ce matériau, agissant comme une barrière, entre chaque extrémité d'une plaque d'appui et l'extrémité correspondante d'un montant. Normalement, le réflecteur est agencé pour pouvoir être alimenté par une rangée de cornets radio s'étendant parallèlement à et à proximité d'un bord longitudinal voisin du réflecteur, auquel cas il est préférable qu'une série de lames supplémentaires de longueurs progressivement décroissantes s'étende à partir de ce bord longitudinal pour former une jupe destinée à constituer un écran fermant l'espace entre la rangée de cornets et ledit bord longitudinal du réflecteur, de manière à réduire les radiations parasites disper- sées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des figures 3, 4 a et 4 b des dessins annexés, dont la figure 3 montre une partie d'une lame de plastique renforcé aux fibres de carbone, qui est utilisée selon l'invention à la place des lames tubulaires d'alu- minium 6 de l'antenne de la figure 1, et dont les figures 4 a et 4 b sont des vues en élévation latérale respectivement en bout d'une antenne réalisée selon l'invention. Pour ce qui concerne l'utilisation des lames selon l'invention, comme celle représentée sur la figure 3, la conception du réflecteur sur le plan électrique reste conventionnelle et son pouvoir réflecteur dépend toujours de l'intervalle entre les lames, de la profondeur des lames, des caractéristiques électriques du matériau constitutif des lames et de la direction de réflexion des lames Cependant, la demanderesse a constaté que, pour les memes caractéristiques électriques qu'un réflecteur formé de lames d'alu- minium, les lames de plastique renforcé aux fibres de carbone selon l'invention peuvent être beaucoup plus minces que les lames d'alu- minium correspondantes (tubulaires ou massives), de sorte que l'utilisation des lames selon l'invention permet d'obtenir non seulement une résistance mécanique plus grande et un faible poids mais aussi une diminution considérable de la résistance opposée au vent en raison de la diminution de l'épaisseur des lames. Des essais effectués dans différentes ambiances ont montré que les lames de plastique renforcé aux fibres de carbone utilisées pour la mise en oeuvre de l'invention ont une résistance satisfaisante aux conditions climatiques et aux gaz de cheminée typiques d'un navire. Bien que différents plastiques renforcés aux fibres de carbone que l'on trouve sur le marché puissent être utilisés, le matériau constitutif des lames selon l'invention comme celle représentée sur la figure 3 est produit par Courtaulds sous la marque "Grafil Pultrusions". Le réflecteur 3 représenté sur les figure 4 a et 4 b est formé de lames 6 comme celle de la figure 3, donc en plastique renforcé aux fibres de carbone Le réflecteur 3 est alimenté par une rangée droite de cornets, comme ceux désignés par 7, s'étendant devant le réflecteur 3 Les cornets 7 sont eux-mêmes alimentés par un guide d'onde d'alimentation commun 8 qui est agencé, de façon en soi connue, de manière que l'alimentation assurée par les cornets 7 soit une alimentation "sans angle d'erreur". La moitié droite du réflecteur que montre la figure 4 a est représentée sans les lames 6, les cornets 7 et le guide d'onde d'alimentation commun 8, ce qui permet de voir plus clairement le cadre de support et de conformation 4 du réflecteur. Le cadre 4 comporte un certain nombre (dans ce cas 14) de plaques d'appui dorsal profilées 9, 9 ', auxquelles sont attachées les lames 6 Les plaques d'appui 9, 9 ' ont un profil tel qu'elles confèrent au réflecteur 3 la forme parabolique à simple courbure voulue. A travers les plaques d'appui 9, 9 ' s'étendent, longitudinalement, deux membrures tubulaires 10 qui sont assemblées aux plaques 9, 9 ' et forment avec elles une structure rigide. Les quatre plaques d'appui désignées par 9 ' sont plus épaisses que celles désignées par 9 et se prolongent vers le bas en vue du montage du réflecteur 3 sur la structure porteuse 5. La structure porteuse 5 est en aluminium, tandis que tout le réflecteur 3 formé des lames 6, des plaques d'appui 9 (et 9 ') et des membrures tubulaires 10 est en plastique renforcé aux fibres de carbone Comme représenté, la structure porteuse d'aluminium 5 comporte quatre montants 11 qui sont alignés avec les plaques d'appui 9 ' prolongées vers le bas et qui ont sensiblement la même épaisseur que ces plaques La fixation des plaques d'appui 9 ' sur les montants 11 est représentée pour l'une de ces plaques par le détail encerclé 12 à plus grande échelle de la figure 4 a Comme on peut le voir, chaque plaque d'appui 9 ' est fixée sur son montant correspondant 11 par deux éclisses 13, lesquelles sont en titane Les extrémités des plaques d'appui 9 ' et des montants 11 ne se touchent pas mais sont séparées dans chaque cas par un intercalaire de titane désigné par 14 dans le détail mentionné ci-dessus. Le but de ce montage du réflecteur en plastique renforcé aux fibres de carbone est d'éviter le contact entre l'alu- minium de la structure porteuse 5 et le plastique renforcé du réflecteur 3 car ce contact pourrait donner lieu à une corrosion électrolytique. De plus, grâce au montage du réflecteur 3 par quatre montants 11, on obtient un certain degré de flexibilité latérale, ce qui permet un mouvement élastique limité du réflecteur 3 dans la direction longitudinale par rapport à la structure porteuse 5. La monture 15 qui porte la structure porteuse 5 ne sera pas décrite en détail, bien qu'elle soit représentée de façon assez détaillée, car sa nature n'a pas d'importance pour la mise en oeuvre de l'invention Dans ce cas particulier, la monture permet la rotation azimutale de la structure porteuse 5 du réflecteur 3, ainsi que sa stabilisation. Comme on peut le voir sur la partie droite de la figure 4 a, une série de lames supplémentaires 6 ' est prévue à partir du bord longitudinal inférieur du réflecteur formé par la lame 6 " - pour former une jupe ou écran sous les cornets 7 et entre les cornets et le réflecteur 3, ceci afin de réduire les radiations parasites dispersées On voit que les longueurs des lames 6 " diminuent progres- sivement vers le bas et sur les deux côtés, de manière que le bord inférieur de la jupe possède la plus faible longueur et se trouve sensiblement au milieu. R E V E N D I C A T I O N S 1 Antenne possédant un réflecteur d'une surface rela- tivement grande et formé de lames conductrices séparées par des intervalles d'air, caractérisée en ce que les lames sont faites de matière plastique renforcée aux fibres de carbone. 2 Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le réflecteur est un réflecteur parabolique à simple courbure et les lames sont droites et s'étendent axialement. 3 Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est une antenne de radar pour la marine, conçue pour un balayage et pour être montée au sommet d'un mlt. 4 Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un cadre de support et de conformation, sur lequel sont montées les lames, qui est également formé d'une matière plastique renforcée aux fibres de carbone. Antenne selon la revendication 4, caractérisée en ce que le cadre comporte des plaques d'appui dorsal profilées disposées transversalement aux lames et présentant des surfaces, auxquelles sont attachées les lames, qui sont conformées suivant la forme désirée du réflecteur. 6 Antenne selon la revendication 5, caractérisée en ce que les plaques d'appui profilées sont accouplées mécaniquement entre elles, indépendamment des lames, par au moins deux membrures orientées dans la même direction que les lames et fixées à chacune des plaques d'appui. 7 Antenne selon la revendication 6, caractérisée en ce que les membrures sont tubulaires et traversent au moins des plaques d'appui intermédiaires. 8 Antenne selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le réflecteur avec son cadre de support et de conformation est monté sur une structure porteuse d'aluminium, faisant partie d'une monture pour l'antenne, avec interposition d'un matériau qui réduit les effets d'une corrosion électrolytique qui risque de se produire en cas de liaison directe entre la matière plastique renforcée aux fibres de carbone du cadre de support et de conforma- tion et la structure porteuse d'aluminium. 9 Antenne selon la revendication 8, caractérisée en ce que le matériau intermédiaire est du titane. Antenne selon la revendication 8, caractérisée en ce que le matériau intermédiaire est de l'acier inoxydable. 11 Antenne selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisée en ce qu'un certain nombre de plaques d'appui se pro- longent au-delà des lames vers la structure porteuse et cette structure comporte autant de montants alignés avec et dirigés vers ces plaques d'appui prolongées, les montants et ces plaques étant assemblés par des éclisses faites dudit matériau intermédiaire. 12 Antenne selon la revendication 11, caractérisée en ce que les extrémités adjacentes des plaques d'appui et des montants sont simplement séparées les unes des autres. 13 Antenne selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'une pièce intercalaire dudit matériau intermédiaire, agissant comme une barrière, est placée entre chaque extrémité d'une plaque d'appui et l'extrémité correspondante d'un montant. 14 Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réflecteur est agencé pour pouvoir Otre alimenté par une rangée de cornets s'étendant paral- lèlement à et à proximité d'un bord longitudinal voisin du réflec- teur. Antenne selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'une série de lames supplémentaires de longueurs progressivement décroissantes s'étend à partir dudit bord longitudinal du réflecteur pour former une jupe destinée à constituer un écran fermant l'espace entre la rangée de cornets et ledit bord longitudinal, de manière à réduire les radiations parasites dispersées.