Brevet FR2648214A1 — publié le 19901214

La présente invention concerne des balises aériennes, et plus précisément des balises ayant diverses configurations formées de lampes au néon coopérant avec l'extérieur de boules sphériques colorées constituant des condensateurs, assurant la visibilité de jour et de nuit à au moins 1200 m lorsque les lampes sont en fonctionnement. De nombreux kilomètres de lignes de transport à haute tension sont construites à une grande hauteur par rapport aux terrains environnants afin que le contact éven- tuel avec des véhicules circulant au sol soit réduit au minimum. Ces lignes ne sont pas très visibles à partir de l'air et présentent un danger pour les aéronefs volant à faible altitude. On balise habituellement ces lignes de transport à des emplacements stratégiques, les balises étant des enveloppes sphériques armées de fibres de verre, de couleur très visible afin que leur visibilité de jour soit accrue. Il est évidemment très souhaitable que la visibilité de nuit soit aussi accrue par éclairement. La technologie existante met en oeuvre un seul tube au néon logé dans un tube transparent rempli d'un fluide conducteur, une première électrode du tube au néon étant reliée à la source à haute tension et l'autre à une tige de longueur précise et considérable qui est supportée paral- lèlement à la source de haute tension. Le brevet des Etats- Unis d'Amérique n 3 124 712 décrit l'utilisation d'une source à haute tension pour la commande d'une lampe au néon, mais utilise une enceinte perméable à la lumière plutôt qu'opaque, un tube unique et un redresseur destiné à provoquer le clignotement du tube unique. La présente invention met en oeuvre un condensateur qui peut être une enveloppe sphérique ayant des tronçons conducteurs enrobés, et des lampes au néon placées à l'ex- térieur de l'enveloppe sphérique. Une première électrode de la lampe au néon est directement connectée à la source de haute tension par l'intermédiaire d'une pince. L'autre électrode de la lampe au néon est fixée aux parties conduc- trices du condensateur de l'enveloppe sphérique. Un conden- sateur sphérique de faible coût, réalisé de diverses manières, par enrobage de bandes d'un verre conducteur, d'un métal ou par un revêtement de peinture placé à l'inté- rieur de l'enveloppe de la sphère, peut être utilisé pour le support des lampes au néon à l'extérieur de l'enveloppe, si bien que la balise a une excellente visibilité. Les lampes au néon sont très proches de l'enveloppe externe du condensateur sphérique coloré et imperméable à la lumière, ayant un diamètre de 76 cm. Huit lampes de 10 mm de dia- mètre et de 69.cm de longueur, ayant une pression de néon de 10 torrs, sont fixées électriquement en parallèle et placées physiquement en parallèle avec un espacement de 13 mm sur un condensateur sphérique et donnent un éclaire- ment brillant. Divers autres gaz peuvent être choisis pour la coloration de la lampe, suivant leur application. Cette disposition donne une lampe oscillante très efficace et peut être vue à une distance de 1500 à 3000'm alors que 10 lampes de même construction, séparées par des espaces de cm, réduisent l'éclairement à une valeur telle que la visibilité est à peine notable à 900 m. Il existe de nombreuses variantes portant sur la longueur des lampes au néon, la configuration électrique de ces lampes et leurs dimensions ou sur les condensateurs qui peuvent être adaptés aux tensions différentes des sources à haute tension afin qu'ils donnent une lumière permanente ou oscillante ou alternative. La présente invention assure la disposition des lampes au néon ou à gaz très près de la source active de haute tension, si bien que les lampes au néon peuvent fonc- tionner en parallèle. Des essais de laboratoire ont montré que plusieurs lampes en parallèle devaient se trouver dans un champ à haute tension et devaient avoir une tension appliquée pour pouvoir osciller. En outre, les lampes doivent se trouver dans le champ d'un condensateur à haute tension et une tension doit être appliquée aux lampes afin que celles-ci oscillent. De plus, les lampes doivent avoir une configuration conven.ole sur une enveloppe sphérique pour que les effets de compensation de champ soient réduits et donnent l'éclairement nécessaire pour l'obtention de la visibilité déterminée par les règlements aériens. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une perspective d'un mode de réali- sation de l'invention; la figure 2 est une perspective d'une variante de l'invention; et la figure 3 est une perspective schématique d'un autre mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente un premier mode de réalisa- tion de l'invention. La source 1 de haute tension est une ligne de transport d'énergie. Deux moitiés 2 et 3 du con- densateur sphérique 20 sont représentées. La dimension, la configuration et la coloration du condensateur 20 sont celles des boules existantes constituant les balises uti- lisées pour la visibilité de jour. Le condensateur 20 peut être formé d'un matériau à base de fibres de verre ayant une couche conductrice interne ou une peinture conductrice recouvrant la plus grande partie interne mais laissant autour des dispositifs de fixation une zone suffisante pour que la couche conductrice interne soit isolée par rapport à la source de haute tension 1. L'efficacité de la présente invention a été démontrée dans une plage de tensions com- prise entre 69 et 650 kV. Les deux moitiés 2 et 3 peuvent être isolées électriquement afin qu'elles forment alors deux condensateurs. Des lampes 4 à décharge dans un gaz ou en abrégé "lampe à gaz" peuvent être utilisées sur les deux moitiés, 2 et 3, et peuvent être connectées électriquement afin qu'un condensateur et des lampes 4 à décharge dans un gaz soient utilisés uniquement sur la moitié supérieure 3 ou uniquement sur la moitié inférieure 2 ou sur les deux moitiés 2 et 3. Un ruban réfléchissant 6 peut être utilisé sous les lampes 4. Le ruban et les lampes peuvent être couverts d'un capot de matire plastique (non représenté) ou peuvent être simplement revêtus de matière plastique. Une pince simple 5 assure la fixation sur les saillies des moitiés de l'enveloppe 2 et 3. Une connexion électrique entre une pince 5 et la source 1 à haute tension élimine en fait les décharges par effluves et la défaillance corres- pondante de l'enveloppe. L'espacement des lampes 4 est tel que les lampes 4 sont couplées capacitivement et donnent un éclairement maximal. La longueur, la disposition, la conductivité du gaz, la configuration d'une lampe, le type d'électrodes, le diamètre du tube de la lampe, les dispositions électriques et physiques des lampes les unes par rapport aux autres et des considérations concernant la modification de la capa- cité du condensateur par modification du flux et des champs statiques, placés à l'extérieur du condensateur sphérique , déterminent les performances de la boule de balise comme appareil d'éclairement. Ces relations affectent fina- lement la luminance de la lampe ou des lampes 4, la fré- quence d'oscillation et la luminance ou l'intensité d'oscillation. Ces dispositions mécaniques, physiques et électriques sont destinées à donner l'éclairement maximal. Le champ créé par la circulation du courant dans les lampes 4 interagit avec le champ de l'enveloppe 20 et modi- fie la capacité efficace de l'enveloppe. La circulation de l'électricité dépend de la tension appliquée et de la résistance en circuit. La résistance, qui est normalement appelée impédance lorsqu'un condensateur est en circuit, varie avec la fréquence réelle et la dimension efficace du condensateur. de l'enveloppe. Normalement, la fréquence est de 50 Hz ou de 60 Hz, et elle ne varie pas notablement. Dans le cas de lampes de longueur suffisante, régulièrement espacées sur l'enveloppe d'une boule sphérique ou près de la source 1 de haute tension, le champ provoqué par la circulation instantanée du courant dans les lampes peut réduire en fait la capacité de l'enveloppe et peut aug- menter l'impédance du circuit si bien que les lampes ne donnent pas un éclairement suffisant. Une disposition, une dimension et un montage élec- trique convenables permettent l'obtention d'une émission lumineuse suffisante par circulation du courant, mais le même courant accroit suffisamment l'impédance du circuit pour que la circulation du courant dans les lampes soit réduite et que l'émission lumineuse diminue. Cette réduc- tion de circulation du courant dans les lampes permet une augmentation efficace instantanée de la capacité du conden- sateur sphérique si bien que l'impédance du circuit est réduite et provoque une augmentation de l'intensité du courant circulant dans les lampes; en conséquence, on a constaté qu'il était possible d'obtenir une lumière oscil- lante ou alternative. D'autres configurations de lampes permettent un éclairement continu car la variation d'impé- dance du circuit n'est pas suffisante pour que l'émission lumineuse soit affaiblie. Le diamètre de la sphère peut varier d'une petite quantité afin que la lumière émise par les tubes augmente. Par exemple, l'augmentation du diamètre de la sphère de 38 cm à 43 cm donne environ 50 % de lumière en plus pour la même ligne sous tension. Il est donc possible de faire varier le diamètre de la sphère et la configuration des tubes au néon pour obtenir un éclairement optimal sur des lignes de tension différentes. Le mode de réalisation de la figure 1 est destiné à être monté sur une ligne de transport de courant à haute tension de la même manière que les balises aériennes actuelles. Une enveloppe sphérique fendue 20 armée de fibres de verre et colorée, ayant des saillies sur chaque moitié de l'enveloppe, est destinée à être utilisée pour le serrage de l'enveloppe sur la ligne. Un autre dispositif de raccor- dement peut être constitué par une tige de fixation de l'enveloppe à la ligne. Des bornes conductrices peuvent être enrobées dans l'enveloppe 20 et peuvent couvrir la plus grande partie de l'intérieur de l'enveloppe (on peut avantageusement utiliser un produit disponible dans le commerce sous forme d'un feutre de fibres conductrices, appelé "Romoglas"); cependant, des tiges ou grilles métalliques, enrobées ou montées intimement contre l'enveloppe peuvent aussi être utilisées, de même qu'un revêtement de peinture conduc- trice. Les conducteurs métalliques placés dans la sphère sont eux-mêmes connectés mais sont isolés par rapport à la source de haute tension; l'opération peut avantageusement être réalisée par la configuration formée à l'intérieur de la sphère. Un ou plusieurs jeux de lampes 4 au néon sont fixés à l'extérieur de la moitié supérieure de l'enveloppe 20, chaque jeu entourant presque l'enveloppe. Chaque tube du jeu est monté électriquement en série. Les jeux sont alors montés électriquement en parallèle, un côté de la connexion parallèle étant connecté électriquement à la source à haute tension 1 et l'autre côté étant connecté à la -zone conduc- trice formée dans l'enveloppe, avec une oscillation résul- tante de l'éclairement des lampes. Lorsque les jeux sont connectés électriquement en série, l'éclairement obtenu est continu. Toutes les connexions peuvent être formées dans l'enveloppe, les ouvertures destinées au passage des connecteurs étant fermées par une matière plastique d'étanchéité. Des tubes au néon de 69 cm, en nombre pouvant atteindre huit, peuvent être montés en série dans chacun des différents jeux, et les jeux peuvent alors être connec- tés en parallèle et donnent un éclairement continu avec une lumière qui oscille constamment ou qui alterne, lors d'une utilisation sur un condensateur sphérique de 76 cm de dia- mètre pour une source de haute tension de 345 kVA (entre phases) (à 60 Hz). Sur un condensateur sphérique de 91 cm de diamètre, deux jeux de lampes ont été disposés par utilisation d'une lampe continue de 3 à 3,6 m de longueur, placée sous forme sinueuse afin qu'elle constitue cinq branches ayant chacune environ 61 à 74 cm de longueur, avec un espacement d'environ 13 mm entre les branches. La figure 2 représente une variante 30 dans laquelle les moitiés 8 et 9, qui ont une forme un peu différente de celle qui est représentée sur la figure 1, sont serrées sur un conducteur 15 par des organes 5 de fixation. Des lampes 4 à décharge dans un gaz sont montées sur un ruban réflé- chissant 6, de la manière représentée sur la figure 1. Le ruban réfléchissant 6 peut être remplacé par une peinture réfléchissante. Une pince ou un crochet 12 est fixé à la source à haute tension 1 et est serré en place. Une extré- mité taraudée 16 du conducteur 15 est utilisée lorsque l'ensemble est suspendu à une source à haute tension 1 qui est sous tension, avec un isolateur convenable. Un déflec- teur 13 de pluie associé à l'organe supérieur 5 de fixation et une saillie nervurée 14 empêchant l'écoulement de l'eau sur les connexions électriques au niveau de l'autre organe de fixation, sont représentés sur la figure 2. Le mode de réalisation de la figure 2 est très sem- blable à celui de la figure 1, les deux moitiés 8 et 9 de l'enveloppe 30 étant serrées autour d'un conducteur métal- lique, avec un support en bec de canard destiné à fixer l'enveloppe sur la source à haute tension (fil métallique) à une extrémité et un embout femelle destiné à assurer le raccordement à un isolateur de montage à l'autre extrémité. Dans le mode de réalisation de la figure 2, les lampes au néon ont été placées à la partie supérieure de chaque moitié afin qu'elles donnent une visibilité maximale par- dessus. La sphère peut comprendre au moins deux segments isolés électriquement l'un par rapport à l'autre afin qu'ils forment des condensateurs séparés. On a constaté que les lampes peuvent faiblir par forte pluie. Ceci est évité par l'une quelconque de plu- sieurs variantes destinées à protéger contre la pluie les connexions électriques et la zone d'isolement électrique formée entre la source à haute tension et la partie métal- lique conductrice du condensateur. Toutes les connexions des lampes au néon peuvent être formées à l'intérieur du condensateur sphérique, les ouvertures de la matière plas- tique externe étant fermées de manière étanche. Une lèvre d'égouttage ou un prolongement analogue à une gouttière peut évacuer l'eau à distance des zones d'isolement placées entre la source à haute tension et le condensateur. La figure 3 représente la souplesse et la commodité d'application données par l'invention. Des lampes à décharge dans un gaz sont placées dans des enceintes trans- parentes 17 et 18 et ont une configuration différente et peuvent avoir aussi une longueur différente de celle des lampes 4 à décharge dans un gaz. Dans un mode de réalisa- tion de l'invention, des lampes au néon à une pression de torrs, ayant un diamètre de 10 mm et une longueur de 3,6 mm, ont été enroulées en hélice dans chaque enceinte. Le montage de l'enceinte, à une distance d'environ 30 cm des moitiés 2 et 3 de condensateurs sphériques, donne une lumière qui n'oscille pas. Il faut noter qu'une électrode placée à une première extrémité de chaque lampe à décharge dans un gaz placée dans les enceintes 17 et 18 est reliée électriquement à la source à haute tension 1, mais chaque électrode de l'autre extrémité des lampes à décharge dans un gaz est connectée électriquement à la zone conductrice formée dans les moitiés 2 et 3. Les lampes à décharge dans un gaz, placées dans les enceintes 17 et 18, sont montées dans le champ de la source à haute tension 1 en étant sépa- rées du condensateur sphérique 40 mais placées très près de lui. De nombreux autres modes de réalisation sont pos- sibles. L'éclairement maximal peut être obtenu par varia- tion de la longueur des tubes au néon montés en série, du nombre de tubes montés en parallèle et de la dimension du condensateur. Une configuration sphérique n'est pas néces- saire à un bon éclairement mais elle est préférable d'après les règlements et donne un condensateur de valeur maximale pour le volume occupé. On a constaté que, dans le cas d'un condensateur sphérique de 76 cm, une source de tension de 138 kVA, de dix tubes de 60 cm de longueur séparés par une distance de 10 cm, placés sur la moitié supérieure du con- densateur et lorsque tous les tubes sont connectés en parallèle, la quantité de lumière émise est très faible étant donné l'effet de compensation du champ. Cependant, les dix mêmes tubes, placés à 13 mm les uns des autres, connectés électriquement en parallèle sur le condensateur de mêmes dimensions et sur la même ligne de transport de 138 kVA, donnent une lumière oscillante brillante. Dans une telle installation, les différents tubes permettent une émission lumineuse permanente même si certains des tubes tombent en panne, en particulier se cassent. REVENDICATIONS 1. Balise aérienne lumineuse destinée à être uti- lisée sur une source de haute tension, caractérisée en ce qu'elle comprend: une enveloppe sphérique opaque et isolante (2, 3) destinée à être fixée à la source de haute tension, i'enve- loppe ayant un organe conducteur placé à l'intérieur si bien qu'elle forme un condensateur sphérique, et plusieurs lampes (4) à décharge dans un gaz, montées très prés de l'extérieur du condensateur sphérique, les lampes étant reliées électriquement, à une première extré- mité, à la source à haute tension et étant reliées électri- quement, à l'autre extrémité, à l'organe conducteur placé dans l'enveloppe, les lampes ayant un espacement et une dimension telles qu'elles assurent un éclairement continu donnant une visibilité de nuit à au moins 1200 m lorsque les lampes sont activées. 2. Balise selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une partie des lampes (4) donne un éclairement inter- mittent. 3. Balise selon la revendication 1, caractérisée en ce que les lampes sont connectées électriquement en série avec la source à haute tension et l'organe conducteur. 4. Balise selon la revendication 1, caractérisée en ce que les lampes (4) sont reliées électriquement en paral- lèle avec la source à haute tension et l'organe conducteur. 5. Balise selon la revendication 4, caractérisée en ce que les lampes (4) sont reliées électriquement en paral- lèle avec la source à haute tension et avec l'organe con- ducteur, et sont connectées électriquement en série les unes avec les autres. 6. Balise selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe conducteur est un revêtement conducteur déposé à la surface interne de l'enveloppe (2, 3). 7. Balise selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe conducteur est un feutre de fibres de verre rendu solidaire de l'enveloppe. ?648214 8. Balise selon la revendication 1, caractérisée en ce que les lampes sont disposées dans les cavités formées à l'extérieur de l'enveloppe (2, 3) et recouvertes d'un maté- riau transparent. - 5 9. Balise selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un organe d'imperméabilisation protégeant l'intérieur de l'enveloppe et les connexions électriques externes.