Brevet FR2611990A1 — publié le 19880909

DISPOSITIF DE PROTECTION CONTRE LA FOUDRE D'UNE ANTENNE RADAR MOBILE La présente invention concerne un dispositif de protection contre la foudre d'une antenne radar mobile, ce dispositif ne perturbant pas le fonctionnement de l'antenne par sa présence dans le secteur d'émission ou de réception de cette antenne. Les antennes radar comportent des parties très vulnérables vis-à-vis de la foudre: ce sont les éléments rayonnants et les composants électroniques situés derrière ces éléments rayonnants. Les antennes à un ou plusieurs réflecteurs sont beaucoup moins fragiles que les antennes à balayage électronique. En effet, un réflecteur est une pièce métallique, en général un grillage, insensible à la foudre, conducteur d'électricité et relié électriquement au sol - Il protège partiellement les éléments rayonnants et les composants électroniques visà-vis de la foudre, autrement dit 1i joue le rôle d'un paratonnerre. Aucune partie d'une antenne à balayage électronique ne peut assumer un tel rôle. Les antennes à balayage électronique, qui sont par ailleurs très coûteuses, doivent donc être impérativement protégées contre la foudre. La protection d'un objet contre la foudre est ordinairement assurée par un paratonnerre, constitué d'une ou plusieurs tiges métalliques fixes, situées à proximité de l'objet à protéger, surplombant celui-ci, et reliées électriquement au sol qui permet d'évacuer des charges électriques importantes. Malheureusement, un tel dispositif est mal adapté à la protection contre la foudre d'une antenne radar. En effet, celle-ci émet ou reçoit de l'énergie dans plusieurs secteurs de l'espace; certaines antennes explorent en particulier toutes les directions du plan de gisement (plan horizontal). Or un paratonnerre ordinaire comporte au moins une tige métallique fixe qui surplombe l'antenne à protéger et qui est reliée électriquement au sol par au moins un élément conducteur d'électricité généralement lui aussi métallique. L'ensemble constitué de cet élément et de la tige se trouve donc inévitablement à un moment donné dans le secteur d'émission ou de réception de l'antenne, et sa présence dans ce secteur perturbe fortement le fonctionnement de l'antenne. L'art antérieur comporte des paratonnerres escamotables que l'on fait disparaître par beau temps, et que l'on érige lorsqu'il y a menace d'orage. L'érection du paratonnerre est commandée par un détecteur d'forage, qui mesure le champ électrique et le champ magnétique de l'atmosphère environnante. Une antenne protégée par un paratonnerre de ce type fonctionne normalement par beau temps, et n'est perturbée que pendant la durée de la menace orageuse, supposée faible devant la durée du beau temps. Un paratonnerre escamotable présente néanmoins des inconvénients; tout d'abord, c'est un dispositif coûteux: il nécessite l'utilisation de détecteurs d'orage qui sont onéreux, ensuite, c'est un dispositif qui ne résout pas les problèmes posés par le paratonnerre fixe dans une région à fort niveau Véronique, c'est-à-dire o la fréquence des orages est élevée, comme par exemple dans une zone tropicale. L'objet de la présente invention est un dispositif de protection contre la foudre d'une antenne radar mobile, autrement dit un paratonnerre d'antenne radar, qui permet d'éviter les Inconvénients précédents par le fait qu'il est, d'une part disposé hors du secteur d'émission ou de réception de l'antenne, c'est-à-dire derrière cette antenne, et d'autre part qu'il est animé d'un mouvement solidaire de celui de l'antenne mobile. Il reste ainsi constamment hors du secteur d'émission ou de réception de l'antenne. L'invention a plus précisément pour objet un dispositif de protection contre la foudre d'une antenne radar mobile comportant au moins une tige conductrice d'électricité, située à 261199C proximité de l'antenne, surplombant celle-ci, isolée électriquement de celle-ci, et connectée électriquement à des moyens d'évacuation de charge, caractérisé en ce qu'il est disposé hors du secteur d'émission ou de réception de l'antenne, qu'il est animé d'un mouvement solidaire de celui de l'antenne mobile, et qu'il reste ainsi constamment hors du secteur d'émission ou de réception de l'antenne. Des précisions et particularltés de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, à l'aide des figures qui représentent: - la figure 1, une vue de profil d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, comportant une seule tige; - la figure 2, une vue de profil d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, comportant trois tiges; - la figure 3, une vue de dessus de la figure précédente. Sur ces différentes figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments. L'invention concerne un dispositif de protection contre la foudre, autrement dit un paratonnerre, d'une antenne radar mobile. Un paratonnerre ordinaire d'une antenne radar mobile est fixe, et se trouve périodiquement dans le secteur d'émission ou de réception de l'antenne. Sa présence dans ce secteur perturbe le fonctionnement de l'antenne, en modifiant son diagramme de rayonnement: le rapport de la surface du lobe principal sur celle des lobes secondaires diminue, autrement dit la directivité de l'antenne se détériore; ce phénomène est d'autant plus important que le paratonnerre est plus au centre du champ rayonné par l'antenne. Selon l'invention on pallie cet inconvénient en faisant en sorte que le paratonnerre reste constamment hors du secteur d'émission ou de réception de l'antenne, c'est-à-dire derrière cette antenne. Le principe de l'invention consiste donc à disposer le paratonnerre en arrière de l'antenne, et à l'animer d'un mouvement solidaire de celui de l'antenne. 261 1990 La figure 1 représente un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Sur cette figure est représentée une antenne 1 comportant des éléments rayonnants 2. L'antenne 1 est supportée par une tourelle 3 montée sur un socle 22. A titre d'exemple, cette antenne 1 est à balayage électronique dans le plan de site (vertical), et explore le plan de gisement (horizontal) grâce à une rotation mécanique autour d'un axe sensiblement vertical. Le dispositif de protection contre la foudre selon l'invention et protégeant l'antenne 1 mobile, comporte les éléments suivants: - une tige 4 conductrice d'électricité, située derrière l'antenne 1, à proximité de celle-ci et surplombant celle-ci; cette tige a une section de forme quelconque; en pratique, la forme de la section de cette tige est choisie selon des critères de résistance mécanique d'une part, et de facilité d'usinage d'autre part; à titre d'exemple, cette tige est un tube cylindrique; - une descente de foudre 6 conductrice d'électricité, de préférence rigide, cette rigidité la rendant plus solide; - un câble de liaison 9 conducteur d'électricité, connectant électriquement la tige 4 et la descente de foudre 6 - un patin 7 conducteur d'électricité; - une tresse de liaison 10 connectant électriquement la descente de foudre 6 et le patin 7; - un rail circulaire 8 conducteur d'électricité - une tige 11 conductrice d'électricité, s'enfonçant dans le sol, et constituant des moyens d'évacuation de charges électriques importantes, lors d'un coup de foudre, de tels moyens étant connus de l'homme de l'art. Ces moyens d'évacuation de charge peuvent être constitués de plusieurs tiges 11. Sur la figure 1, pour simplifier, on a représenté une seule tige 11. La tige 4, la descente de foudre 6, le câble de liaison 9, le patin 7, et la tresse de liaison 10, sont mobiles et sont animés d'un mouvement solidaire de celui de l'antenne 1.Un 2 6 1 1 9 9-0 support 5 isolant électriquement, et rigide assure une liaison mécanique entre l'antenne et les cinq éléments mobiles précédemment cités. Ce support assure ainsi cette solidarité. Le rail circulaire 8, et la tige 11, sont, eux, fixes. Le patin 7 frotte sur le rail circulaire 8, ce qui assure un contact électrique permanent entre les éléments mobiles, et les éléments fixes. Le patin 7 comporte: - une bande de frottement 31, conductrice d'électricité, par exemple en graphite, qui minimise les risques de soudure entre ledit patin 7 et le rail circulaire 8, une telle soudure risquant de se produire à cause d'un échauffement lors d'un coup de foudre; - un système de ressort 30 assurant un bon contact entre le patin 7 et le rail circulaire 8. Pour éviter des claquages lors d'un coup de foudre, la tige 4 est séparée de l'antenne 1 par une distance D1 suffisamment grande. L'évaluation de cette distance D1 est accessible à l'homme de l'art. Pour la même raison la descente de foudre 6 et la tourelle 3 sont séparées d'une distance D3, estimée, elle aussi, au vu de l'art de l'antérieur. Le dispositif, objet de la présente invention, possède une flexibilité lui permettant de ne pas être endommagé à cause du vent. Des moyens mécaniques 20 et 21, permettent à l'ensemble constitué de l'antenne 1 comportant les éléments rayonnants 2, de la tourelle 3, de la tige 4, de la descente de foudre 6, du câble de liaison 9, du patin 7, et de la tresse de liaison 10, ainsi que du support isolant 5, d'osciller légèrement sous l'effet du vent, alors que le rail circulaire 8, la tige 11 et le socle 22 de l'antenne 1 restent fixes. Cette flexibilité est schématisée sur la figure 1 par un angle e entre la direction verticale et l'axe de la tourelle 3 supportant l'antenne 1. N'importe quels moyens mécaniques 20 et 21 assurant cette flexibilité, et appartenant à l'art antérieur, peuvent être utilisés dans le dispositif objet de l'invention. En outre, le cable de liaison 9 est de préférence flexible. Le dispositif de protection contre la foudre d'une antenne radar mobile, schématisé sur la figure 1, ne comporte qu'une tige 4 de hauteur arbitraire. Le nombre et la hauteur des tiges 4 du dispositif objet de la présente invention sont par exemple déterminés au moyen d'un modèle dit "modèle électrogéométrique", décrit dans l'article de M. Claude GARY, intitulé "Les principes physiques guidant la protection des bâtiments contre la foudre", et publié dans la revue R.G.E., dans le tome 89, n 5, en mal 1980. Le nombre n des descentes de foudre 6, bien évidemment Identique A celui des cables de liaison 9, à celui des patins 7, ainsi qu'à celui des tresses de liaison 10, est inférieur ou égal au nombre N des tiges 4. Dans le cas o n est strictement inférieur à N, plusieurs tiges 4 sont connectées électriquement entre elles. Un mode de réalisation d'une telle configuration est décrit dans ce qui suit et Illustré par la figure 2. La figure 2 schématise un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, vu de profil, comportant trois tiges 4, et une seule descente de foudre 6. Ces nombres de tiges 4, et de descentes de foudre 6, sont choisis à titre d'exemple. Si l'antenne 1 à protéger fait partie, par exemple, d'un radar de poursuite et non d'un radar de veille, il est important que l'inertie du dispositif de protection contre la foudre de cette antenne 1 ne soit pas trop élevée. C'est pour cela que l'on peut, de préférence, choisir un nombre de descentes de foudre 6 strictement inférieur au nombre de tiges 4. Néanmoins il faut que chaque tige 4 soit connectée électriquement à une descente de foudre 6. Sur la figure 2, une des tiges 4 est connectée électriquement à une descente de foudre 6 au moyen d'un cable de liaison 9, et les deux autres tiges 4, l'une cachant l'autre sur cette vue de profil, sont connectées à la première au moyen de câbles de liaison 12 conducteurs d'électricité, et de préférence flexibles. Les autres éléments représentés sur la figure 2 sont analogues à ceux représentés sur la figure 1. La figure 3 représente les mêmes éléments que ceux dessinés sur la figure 2, mais vus de dessus et non de profil. Pour simplifier cette figure l'angle 8 a été choisi égal à zéro. Cette vue de dessus permet de mettre en évidence la forme circulaire du rail 8, ainsi que la position des trois tiges 4 situées derrière l'antenne. Les deux modes de réalisation du dispositif selon l'invention, Illustrés respectivement par les figures 1, et par les figures 2 et 3, ne comportent qu'un rail circulaire 8 conducteur d'électricité. Un dispositif selon l'invention peut comporter plusieurs rails 8 concentriques connectés électriquement entre eux, afin d'éviter des claquages lors d'un coup de foudre. Un tel mode de réalisation du dispositif selon l'invention n'a pas été Illustré par une figure; en effet, un dispositif selon l'invention comportant plusieurs rails 8, comporte nécessairement plus de descentes de foudre 6, qu'un dispositif selon l'invention ne comportant qu'un seul rail 8; de ce fait son inertie est plus grande, ce qui constitue un inconvénient, comme cela a été expliqué précédemment. REVENDICATION S 1. Dispositif de protection contre la foudre d'une antenne radar mobile (1) comportant au moins une tige (4) conductrice d'électricité, située à proximité de l'antenne (1), surplombant celle-ci, isolée électriquement de celle-ci, et connectée électriquement à des moyens d'évacuation de charge (11), caractérisé en ce qu'il est disposé hors du secteur d'émission ou de réception de l'antenne, qu'il est animé d'un mouvement solidaire de celui de l'antenne mobile (1), et qu'il reste ainsi constamment hors du secteur d'émission ou de réception de l'antenne (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige (4) est connectée électriquement aux moyens d'évacuation de charge (11) à l'aide: - d'un câble de liaison (9) conducteur d'électricité, et possédant un mouvement solidaire de celui de l'antenne (1); - d'une descente de foudre (6) conductrice d'électricité, et possédant un mouvement solidaire de celui de l'antenne (1); - d'une tresse de liaison (10) conductrice d'électricité, et possédant un mouvement solidaire de celui de l'antenne (1); - d'un patin (7) conducteur d'électricité, et possédant un mouvement solidaire de celui de l'antenne (1); - d'un rail circulaire (8) conducteur d'électricité, fixe, et connecté électriquement aux moyens d'évacuation de charges (11); le patin (7) mobile frottant sur le rail circulaire (8) fixe. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractéAsé en ce qu'il comporte plusieurs tiges (4) dont certaines sont connectées électriquement entre elles au moyen de cables de liaison (12) conducteurs d'électricité, constituant ainsi au moins un groupe de tiges (4) reliées électriquement entre elles, 261 1 9 9 ce groupe étant connecté électriquement aux moyens d'évacuation de charge (11) A l'aide: - d'un cable de liaison (9) conducteur d'électricité, et possédant un mouvement solidaire de celui de l'antenne (1); - d'une descente de foudre (6) conductrice d'électricité, et possédant un mouvement solidaire de celui de l'antenne (1); - d'une tresse de liaison (10) conductrice d'électricité, et possédant un mouvement solidaire de celui de l'antenne (1); - d'un patin (7) conducteur d'électricité, et possédant un mouvement solidaire de celui de l'antenne (1); - d'un rail circulaire (8) conducteur d'électricité, fixe, et connecté électriquement aux moyens d'évacuation de charges (11); le patin (7) mobile frottant sur le rail circulaire (8) fixe. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système de ressorts (30) maintenant le patin (7) en contact électrique, avec le rail circulaire (8). 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le patin (7) comporte une bande de frottement (31) en graphite minimisant le risque de soudure, due à un échauffement lors d'un coup de foudre, entre ledit patin (7) mobile et le rail circulaire (8) fixe. 6. Dispositif selon l'une des revendications 2, 4 ou 5, 2 5 caractérisé en ce qu'il comporte un support (5) rigide et isolant électriquement: - assurant une liaison mécanique entre l'antenne (1) et l'ensemble des éléments du paratonnerre constitué: de la tige (4), du cable de liaison (9), de la descente de foudre (6), de la tresse de liaison (10), et du patin (7); - assurant ainsi à cet ensemble d'éléments du paratonnerre un mouvement solidaire de celui de l'antenne (1). 7. Dispositif selon l'une des revendications 3, 4 ou 5, caractérisé en ee qu'il comporte un support (5) rigide et isolant électriquement: - assurant une liaison mécanique entre l'antenne (1) et l'ensemble des éléments du paratonnerre constitué: du groupe de tiges (4), du cable de liaison (9), de la descente de foudre (6), de la tresse de liaison (10), et du patin (7); - assurant ainsi à cet ensemble d'éléments du paratonnerre un mouvement solidaire de celui de l'antenne (1). 0 8. Dispositif selon l'une des revendications 2, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que l'ensemble des éléments mobiles du dispositif, à savoir la tige (4), chaque câble de liaison (9), la descente de foudre (6) , la tresse de liaison (10), le patin (7), et le support (5), ainsi que l'antenne (1) et une tourelle (3) supportant cette antenne, peuvent osciller légèrement sous l'effet du vent, grâce à des moyens mécaniques (20, 21). 9. Dispositif selon l'une des revendications 3, 4, S ou 7, caractérisé en ce que l'ensemble des éléments mobiles du dispositif, à savoir le groupe de tiges (4), le câble de liaison (9), la descente de foudre (6), la tresse de liaison (10), le patin (7), et le support (5), ainsi que l'antenne (1) et une tourelle (3) supportant cette antenne, peuvent osciller légèrement sous l'effet du vent, grâce à des moyens mécaniques (20, 21).