Brevet FR2968463A1 — publié le 20120608

RADOME BALISTIQUE DE PROTECTION POUR ANTENNE SATELLITE L'invention concerne les radômes pour antennes et notamment un radôme d'antenne de télécommunications pour liaison mobiles par satellite 5 présentant un haut niveau de protection balistique. Une antenne satellite pour liaison mobile comporte un équipement électronique associé à une antenne de réception/émission orientable vers le satellite. L'antenne satellite est posée, par exemple, sur le toit d'un véhicule 10 blindé pouvant manceuvrer sur un théâtre de bataille. La figure 1 montre une antenne satellite 10, de type antenne électronique, de l'état de l'art pour liaisons mobiles. L'antenne satellite 10 comporte un module électronique 12 associé à un panneau d'émission/réception 14 comportant une pluralité de dipôles. L'antenne, 15 montée sur un support rotatif 16 d'axe de rotation OZ perpendiculaire à un plan H horizontal, est orientée à 45° par rapport audit plan horizontal H. Son lobe principal 18 de rayonnement peut être orienté angulairement de façon électronique entre l'axe vertical OZ et un axe horizontal OX d'un trièdre de référence OXYZ. Le contrôle de la position angulaire du lobe l'antenne 20 satellite dans le plan vertical et le contrôle mécanique dans le plan horizontal permet d'orienter le lobe principal de l'antenne vers le satellite quelle que soit la position du véhicule. L'antenne satellite est protégée du milieu ambiant par un radôme conventionnel 20 en forme de coupole d'axe de révolution OZ. Le radôme 25 conventionnel 20 protège l'antenne satellite contre les éléments atmosphérique tels que, pluie, vent humidité, ou contre la poussière. Ce radôme conventionnel est de faible épaisseur pour limiter les pertes radioélectriques pénalisant les performances de l'antenne. L'antenne satellite 10 permet le maintient en liaison d'un véhicule 30 de combat alors que des moyens radio VHF sont hors de portée. Il est donc important de protéger plus efficacement ce lien. Pour cela il faut que l'antenne équipée de son radome conventionnel puisse résister, entre autre, aux impacts : - des munitions calibre 7.62mm d'armes de type AK47 et Dragunov, - des munitions OTAN calibre 5.5mm, - des munitions en version perforantes, - des éclats d'obus d'au moins 80gr à une vitesse de 600m/s. L'inconvénient du de radome conventionnel de protection est qu'il ne présente pas une résistance suffisante pour protéger l'antenne satellite contre de tels impacts. Habituellement pour obtenir une protection contre les impacts un blindage métallique peut être utilisé mais ce type de blindage n'est pas compatible avec le passage des ondes radioélectrique ce qui affecte considérablement les performances de l'antenne satellite. Pour palier les inconvénients des antennes satellites protégées par un radôme conventionnel, l'invention propose un radôme balistique de protection pour antenne satellite, ladite antenne satellite pouvant tourner au tour d'un axe de rotation OZ, caractérisé en ce qu'il comporte : - un support circulaire en forme de couronne, d'axe de révolution RR', destiné à être confondu avec l'axe de rotation OZ de l'antenne satellite, le support circulaire ayant une base inférieure et une partie supérieure dans des plans parallèles respectifs perpendiculaires à l'axe RR', une rainure annulaire, d'axe de révolution confondu avec l'axe RR', débouchant sur la partie supérieure du support circulaire, - un ensemble de n parois P1, P2,....Pi,...Pn contiguës ayant des extrémités supérieures et des extrémités inférieures dans des plans parallèles respectifs perpendiculaires à l'axe RR', i étant le rang de la paroi, n étant un nombre supérieur à 1, les n parois étant insérées par leurs extrémités inférieures dans la rainure annulaire du support circulaire pour former une paroi balistique en forme de tube de section circulaire, de même axe de révolution RR', autour de la dite antenne satellite. Avantageusement, le radôme balistique est fermé, du côte des extrémités supérieures des parois P1, P2,..,Pi,...Pn, par un couvercle circulaire pour protéger complètement l'antenne satellite.35 Dans une réalisation du radôme balistique, chacune des parois P1, P2,...Pi,... Pn en forme de portion de paroi de tube comporte un empilage de trois couches, une couche centrale en fils tressés de polyéthylène prise en sandwich entre deux autres couches en mousse polyuréthane, une couche interne et une couche externe. Dans une autre réalisation, comme les parois P1, P2,..,Pi,...Pn, le couvercle circulaire comporte un empilage de trois couches, une couche centrale en polyéthylène comportant des fils tressés, prise en sandwich entre deux autres couches en mousse polyuréthane. Dans une autre réalisation, les dimensions de la couche interne et de la couche externe en mousse polyuréthane sont déterminées pour assurer une adaptation en fréquence de l'interface air/couche centrale. Dans une autre réalisation, la couche centrale en polyéthylène est de permittivité diélectrique E=2.2 fabriquée par la société de désignation commerciale DYNEEMA ou, par la société de désignation commerciale SPECTRA, la mousse polyuréthane des parois interne et externe est de permittivité Er= 1.7 de densité 400Kg/m3 d'épaisseur 8 mm. Dans une autre réalisation, le radôme balistique comporte quatre parois P1, P2, P3, P4, n étant égal à 4, chacune des parois étant comprise dans une portion de tube de section circulaire d'axe de révolution RR' entre deux plans passant par ledit axe RR' faisant un angle a de 36074 soit 90° Dans une autre réalisation, les parois P1, P2, P3, P4 et le couvercle circulaire sont rendus solidaires du support circulaire par au moins deux sangles en polyéthylène accrochées par leurs extrémités respectives sur le support circulaire de part et d'autre de l'axe RR'. Dans une autre réalisation, le radôme balistique est équipé d'une bâche de protection le recouvrant, en polyéthylène. Dans une autre réalisation, le radôme balistique comporte une pièce en polyéthylène insérée dans l'axe RR' entre le couvercle circulaire et la bâche pour obtenir une forme arrondie de la partie supérieure de la bâche et ainsi éviter une stagnation d'eau de pluie. Un principal but du radôme balistique selon l'invention est d'obtenir une plus grande protection contre des impacts, d'une antenne satellite pour liaisons mobiles, tout en assurant une même transparence radioélectrique. Un autre but est d'obtenir une facilité et une rapidité de réparation du radôme balistique en cas d'impact endommageant sa paroi de protection. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple de réalisation d'un radôme balistique selon l'invention en référence aux figures 15 indexées dans lesquelles : - la figure 1, déjà décrite, montre une antenne satellite, de type antenne électronique, de l'état de l'art pour liaisons mobiles ; - la figure 2 montre une réalisation d'un radome balistique selon l'invention pour l'antenne satellite de la figure 1 ; 20 - la figure 3 montre une vue en coupe simplifiée du support circulaire du radôme balistique de la figure 2 ; - la figure 4 montre une vue en perspective d'une paroi du radôme balistique de la figure 2 ; - la figure 5 montre une étape du montage du radôme balistique 25 de la figure 2 ; - la figure 6 montre une vue de dessus simplifié du radôme de la figure 2 comportant deux sangles de serrage et ; - la figure 7 montre un dessin simplifié en coupe du radôme balistique de la figure 2 protégé par une bâche. 30 La figure 2 montre une réalisation d'un radome balistique selon l'invention pour l'antenne satellite de la figure 1. L'antenne satellite telle que représentée à la figure 1 équipée du radôme conventionnel 20 est représentée en pointillé dans la figure 2 montrant sa position dans un radôme balistique de protection selon l'invention. Le radôme balistique selon l'invention comporte un support circulaire 44 en forme de couronne d'axe de révolution RR' destiné à être confondu avec l'axe de rotation OZ de l'antenne satellite 10, un ensemble de quatre parois P1, P2, P3, P4, contiguës inscrites dans une surface cylindrique circulaire d'axe de révolution confondu avec l'axe RR'. Les parois comportent des extrémités supérieures 50 et des extrémités inférieures 52 opposées dans des plans perpendiculaires à l'axe RR', des bords 53 parallèles à l'axe RR'. Les quatre parois sont maintenues dans la surface cylindrique circulaire par le support circulaire 44 pour former une paroi balistique 54 en forme de tube de section circulaire. La paroi balistique 54 est fermée, du côte des extrémités supérieures 50 des parois P1, P2, P3, P4 par un couvercle 60 de forme 15 circulaire. La figure 3 montre une vue en coupe simplifiée du support circulaire du radôme balistique de la figure 2. Le support circulaire 44 en forme de couronne d'axe de révolution confondu avec l'axe RR' comporte une base inférieure 70 et une partie 20 supérieure 72 dans des plans parallèles H1, H2 respectifs. Le support circulaire 44 comporte une rainure annulaire 76 débouchant sur la partie supérieure 72 pour l'insertion des extrémités inférieures 52 des parois P1, P2, P3, P4 contiguës du radôme balistique. 25 La figure 4 montre une vue en perspective d'une paroi du radôme balistique de la figure 2. Chacune des parois P1, P2, P3, P4 en forme de portion de paroi de tube comporte un empilage de trois couches, une couche centrale Cc réalisée en fils tressés de polyéthylène très résistante à la pénétration, 30 semblable à la couche de protection des gilets pare-balles. La couche centrale est prise en sandwich entre deux autres couches, une couche interne Ci et une couche externe Ce en mousse polyuréthane de forte densité. Le couvercle de fermeture 60 a une même structure en sandwich utilisant les mêmes matériaux que les parois P1, P2, P3, P4 mais de forme circulaire. La couche interne Ci et la couche externe Ce en mousse polyuréthane assurent une adaptation en fréquence de l'interface air/couche centrale Cc. L'épaisseur des couches interne Ci et externe Ce est calculée et réalisée de façon à obtenir une adaptation d'impédance de la paroi 54 et du couvercle circulaire 60 du radôme balistique aux fréquences de fonctionnement de la liaison mobile. Dans cette réalisation, la fréquence des signaux reçue ou émis par l'antenne est de 8GHz, la couche centrale Cc en polyéthylène est de permittivité diélectrique E= 2.2 fabriquée, soit par la société de désignation commerciale DYNEEMA, soit par la société de désignation commerciale SPECTRA, la mousse polyuréthane des parois interne Ci et externe Ce est de permittivité Er= 1.7 de densité 400Kg/m3 d'épaisseur 8 mm. La forme en portion de paroi de tube des couches interne Ci et externe Ce est obtenue, du faite de la forte densité de la mousse, par exemple, par fraisage d'un bloc de mousse polyuréthane. Dans chacune des parois P1, P2, P3, P4, la couche externe Ce est légèrement décalée, selon l'axe RR', par rapport aux couches interne Ci et centrale Cc pour créer du côté des extrémités supérieures 50 des parois P1, P2, P3, P4 un logement 80 pour l'insertion du couvercle 60 de fermeture du radôme balistique de la figure 2. Du côté des extrémités inférieures 52 des parois, un bord 82 de la paroi interne Ci dépasse des bords des parois interne Ci et externe Ce. Ce bord 82 de la paroi interne est destiné à être inséré dans la rainure annulaire 76 du support circulaire 44. Dans cette réalisation comportant quatre parois P1, P2, P3, P4 chacune des parois est inscrite dans une portion de surface cylindrique entre 30 deux plans passant par l'axe RR' faisant un angle a de 36074 soit 90°. Par la suite est décrite sont décrites les étapes de montage du radôme balistique de protection de l'antenne satellite. Le radôme balistique se présente sous forme d'un kit de montage 35 comportant essentiellement le support circulaire 60 en forme de couronne, les quatre parois P1, P2, P3, P4, le couvercle 60 circulaire, des sangles de serrage pour le maintient des dits éléments du kit. Une première phase consiste à monter l'antenne satellite 10 représentée à la figure 1 sur le toit de l'équipement mobile, par exemple un véhicule blindé. L'antenne satellite 10 comporte un support mécanique 90 de radôme conventionnel 20 autour de l'antenne satellite. Le support mécanique 90 du radôme conventionnel 20 comporte sur sa périphérie un ensemble de p supports mécaniques s1, s2, ...sp destinés à la fixation du support ~o circulaire 60 du radôme balistique selon l'invention. Dans une deuxième phase est effectué le montage du radôme balistique selon l'invention. La figure 5 montre une étape du montage du radôme balistique de la figure 2 autour de l'antenne satellite qui comporte au moins les étapes suivantes : 15 - dans une première étape : montage du support circulaire 44 sur le p supports mécanique mécaniques s1, s2, ...sp du support mécanique 90 du radôme conventionnel 20. Cette opération assure la solidarité du radôme balistique avec l'antenne satellite et l'alignement des axes RR' du radôme balistique et celui de l'antenne OZ qui seront confondus. 20 - dans une deuxième étape : montage des parois P1, P2, P3, P4 par insertion, du côté de leurs extrémités inférieures 52, du respectif bord 82 de la paroi centrale Ci dans la rainure annulaire 76 du support circulaire 60. Les parois P1, P2, P3, P4 sont insérées dans la rainure annulaire 76 de façon à ce qu'elles soient contiguës, en contact par leurs bords 53 parallèles 25 à l'axe RR', formant la paroi de protection 54 en forme de tube autour du radôme conventionnel 20. La figure 3 montre en particulier, une vue partielle en coupe d'une des parois P2 insérée, du côté de son extrémité inférieure 52, par le bord 82 de la paroi centrale Ci dans la rainure annulaire 76 du support circulaire 44. 30 - dans une troisième étape : fermeture du radôme balistique par le couvercle 60 circulaire s'insérant dans les logements 80 circulaires aux extrémités supérieures 50 des parois P1, P2, P3, P4. La figure 2 montre le radôme balistique en fin de cette troisième étape. Le couvercle 60 est simplement emboîté dans les logements 80 pour permettre au matériau des parois P1, P2, P3, P4 de se déformer sans contraintes lors d'un impact. Le couvercle 60 comporte des trous 100 servant à l'évacuation 5 d'eau stagnante et deux poignées 102 en nylon à proximité du bord du couvercle 60 pour faciliter son démontage. Les quatre parois P1, P2, P3, P4 et le couvercle 60 sont rendus solidaires du support circulaire 44 par deux sangles perpendiculaires g1, g2 en polyéthylène accrochées par leurs extrémités respectives sur le support 10 circulaire 60 de part et d'autre de l'axe RR'. Les calculs et simulations montrent que ce type de fixation des parois et du couvercle est plus solide qu'une fixation par pièces mécanique rigides tels que cornières et vis époxy qui explosent lors d'un impact, en outre, les pertes radiofréquences engendrées par ce type de fixation sont négligeables. 15 La figure 6 montre une vue de dessus simplifié du radôme de la figure 2 comportant deux sangles de serrage. Le radôme balistique peut être équipé d'une bâche 90 de protection contre la pluie en polyéthylène et assurer aussi son camouflage. 20 Les pertes radiofréquences de la bâche en polyéthylène sont aussi minimes. Une pièce 92 aussi en polyéthylène peut être insérée dans l'axe RR' entre le couvercle 60 et la bâche 90 pour obtenir une forme arrondie de la partie supérieure de la bâche et ainsi éviter la stagnation d'eau de pluie. La figure 7 montre un dessin simplifié en coupe du radôme 25 balistique de la figure 2 protégé par une bâche. Les principaux avantages du radôme balistique selon l'invention, résident dans sa très grande résistances aux impacts et dans sa grande transparence radioélectrique du fait qu'aucun matériau époxy est utilisé pour 30 la réalisation des parois, couvercle et fixations ce qui permet de maintenir les performances radiofréquences de l'antenne satellite ainsi protégée. Un autre avantage réside dans la facilité de réparation du radôme balistique. En cas d'impact détruisant une ou plusieurs parois, celles-ci peuvent être remplacées très rapidement en retirant simplement les sangles 35 de serrage puis en effectuant le remplacement de la ou les parois 9 endommagées par simple insertion des nouvelles parois dans la rainure du support circulaire du radôme. Le radôme conventionnel de l'antenne, toujours en place, permet de protéger l'antenne contre des éventuels débris dus aux impacts sur les parois du radôme balistique 10 REVENDICATIONS1. Radôme balistique de protection pour antenne satellite (10), ladite antenne satellite pouvant tourner au tour d'un axe de rotation OZ, 5 caractérisé en ce qu'il comporte : - un support circulaire (44) en forme de couronne, d'axe de révolution RR', destiné à être confondu avec l'axe de rotation OZ de l'antenne satellite, le support circulaire ayant une base inférieure (70) et une partie supérieure (72) dans des plans parallèles respectifs perpendiculaires à 10 l'axe RR', une rainure annulaire (76), d'axe de révolution confondu avec l'axe RR', débouchant sur la partie supérieure (72) du support circulaire (44), - un ensemble de n parois P1, P2,....Pi,...Pn contiguës ayant des extrémités supérieures (50) et des extrémités inférieures (52) dans des plans parallèles respectifs perpendiculaires à l'axe RR', i étant le rang de la paroi, n 15 étant un nombre supérieur à 1, les n parois étant insérées par leurs extrémités inférieures (52) dans la rainure annulaire (76) du support circulaire (44) pour former une paroi balistique (54) en forme de tube de section circulaire, de même axe de révolution RR', autour de la dite antenne satellite. 20 2. Radôme selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est fermé, du côte des extrémités supérieures des parois P1, P2,..,Pi,...Pn, par un couvercle (60) circulaire pour protéger complètement l'antenne satellite (10). 25 3. Radôme selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chacune des parois P1, P2,...Pi,... Pn en forme de portion de paroi de tube comporte un empilage de trois couches, une couche centrale (Cc) en fils tressés de polyéthylène prise en sandwich entre deux autres couches en 30 mousse polyuréthane, une couche interne (Ci) et une couche externe (Ce). 4. Radôme selon la revendication 3, caractérisé en ce que, comme les parois P1, P2,..,Pi,...Pn, le couvercle circulaire (60) comporte un empilage de trois couches, une couche centrale (Cc) en polyéthylènecomportant des fils tressés, prise en sandwich entre deux autres couches (Ci, Ce) en mousse polyuréthane. 5. Radôme selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la couche centrale (Cc) en polyéthylène est de permittivité diélectrique E= 2.2 fabriquée par la société de désignation commerciale DYNEEMA ou, par la société de désignation commerciale SPECTRA, la mousse polyuréthane des parois interne (Ci) et externe (Ce) est de permittivité Er= 1.7 de densité 400Kg/m3 d'épaisseur 8 mm. 6. Radôme selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte quatre parois P1, P2, P3, P4, n étant égal à 4, chacune des parois étant comprise dans une portion de tube de section circulaire d'axe de révolution RR' entre deux plans passant par ledit axe RR' faisant un angle a de 36074 soit 90°. 7. Radôme selon la revendication 6, caractérisé en ce que les parois P1, P2, P3, P4, et le couvercle circulaire (60) sont rendus solidaires du support circulaire (44) par au moins deux sangles (g1, g2) en polyéthylène accrochées par leurs extrémités respectives sur le support circulaire (60) de part et d'autre de l'axe RR'. 8. Radôme selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est équipé d'une bâche (90) de protection le recouvrant, en polyéthylène 9. Radôme selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce (92) en polyéthylène insérée dans l'axe RR' entre le couvercle circulaire (60) et la bâche (90) pour obtenir une forme arrondie de la partie supérieure de la bâche et ainsi éviter une stagnation de pluie.