Structure gonflable avec ouverture

Abstract

 Structure gonflable avec une ouverture, comportant une partie fixe et une partie mobile.
Cette structure est la combinaison d'une paroi gonflable (2) et d'une pluralité de tubes cylindriques gonflables (5), les tubes étant fixés à la paroi par une génératrice, le long de méridiens, répartis sur la partie fixe (3) de la structure de façon que dans la partie basse, les tubes sont séparés, ne se rejoignant qu'à une certaine hauteur le long d'un parallèle (6) situé près du sommet (S) de la structure, lesdits tubes se prolongeant au-delà de ce parallèle en s'appuyant les uns sur les autres de façon à conserver une hauteur égale à leur diamètre dans la partie basse.
Application aux radômes d'antennes radioélectriques.

Description

[0001] La présente invention concerne une structure gonflable avec ouverture connue également sous le nom de radome gonflable ouvrant. Par définition une telle structure, avec ou sans ouverture, est destinée à protéger des installations radar et plus particulièrement leurs antennes, souvent de grandes dimensions, contre les atteintes atmosphériques et climatiques. De fait on a été très tôt amené à envisager la protection des antennes de radar contre la pluie, le gel, la neige, le soleil, l'humidité, les vents, le sable ... suivant l'endroit d'implantation de l'antenne et du système radar associé. Cependant, un radome n'est pas uniquement destiné à protéger un radar ou son antenne, et bien qu'ayant conservé son nom d'origine où le terme radar apparaît, le radome est destiné à assurer la protection de tout équipement au-dessus duquel il est érigé. Toutefois quand le radome est destiné à protéger une antenne de radar par exemple, il doit exercer ce rôle sans avoir d'influence, qui serait généralement préjudiciable, sur les performances électriques de l'antenne.

[0002] Les radomes ont fait l'objet de nombreuses études qui ont été publiées. On pourra citer au titre de l'état de l'art le chapitre 14 consacré aux radomes dans le livre de Merril I. Skolnik "Radar Handbook" édité en 1970 par McGraw-Hill Inc.

[0003] L'invention a trait à un radome gonflable ouvrant constitué généralement par une structure faite en un tissu solide, léger, sans matériau métallique, à simple ou double paroi sous laquelle règne une certaine pression, utilisée d'une part pour ériger le radome sur le site où est implantée l'antenne à protéger et d'autre part pour contribuer à assurer son maintien une fois érigé.

[0004] Cette structure gonflable peut être renforcée par une structure gonflée disposée sur la première. Utilisée pour de nombreux usages y compris pour la protection d'antennes de radar, une telle structure qui présente ainsi que cela a été dit, des qualités de légèreté, d'économie et d'espace intérieur important sans support, présente toutefois un inconvénient lié à la nécessité de maintenir son étanchéité entraînant l'utilisation d'un sas pour son accès. Dans le cas où une telle structure gonflable est utilisée pour couvrir une antenne de télétransmission ou de radar, le faisceau de rayonnement aura à traverser l'épaisseur du tissu en lequel elle est faite, et pour certaines mesures précises qu'il est nécessaire de faire certaines perturbations peuvent se faire jour qu'il faut éviter. Dans ces conditions, pour effectuer de telles mesures, il faut pouvoir supprimer la partie de la structure gonflable située devant l'antenne. Dans ce but, les fabricants de radomes ont été amenés à "ouvrir une fenêtre" dans la structure et à disposer un "rideau" amovible sur le trajet des ondes.

[0005] L'ouverture d'une fenêtre ayant pour résultat de tendre à l'équilibre des pressions extérieure et intérieure, entraîne une modification de la stabilité mécanique du radome et on a été conduit à rendre plus rigide la partie non ouvrable du radome par une structure en double paroi.

[0006] Cependant un tel renforcement n'est pas suffisant pour assurer la stabilité du radome par grand vent si bien que son efficacité est limitée et que les essais de mesures précises ne peuvent être entrepris que par vent nul ou relativement faible.

[0007] On connaît une réalisation antérieure d'un radome gonflable ouvrant qui a utilisé le système des doubles parois. La liaison entre les deux parois est assurée par des entretoises qui sont disposées dans des méridiens, dans toute la partie basse jusqu'à environ 30° du sommet du radome. Dans cette zone, la structure a une forme côtelée, et les côtes étant adjacentes sont pressées les unes contre les autres, et ce d'autant plus que l'on se rapproche du sommet du radome. Dans la partie haute, les entretoises sont concentriques à l'axe vertical de la structure, donnant l'apparence d'une succession de tores concentriques dont le diamètre va en diminuant au fur et à mesure que l'on s'approche du sommet.

[0008] Cependant la réalisatiôn d'une telle structure pose des problèmes de fabrication complexes et le travail des coutures ou soudures aux jonctions entre les entretoises, nécessaires pour pouvoir fixer les côtes les unes aux autres, et entre les entretoises et les parois ne se fait pas dans des conditions satisfaisantes. Ainsi, les jonctions font travailler les liaisons à l'arrachement et non pas tangentiellement comme il est habituel de faire travailler les liaisons de tissus.

[0009] L'invention vise alors à la réalisation d'un radome à structure gonflable avec une ouverture, du type décrit ci-dessus mais dans lequel les inconvénients rappelés à propos de la structure de l'art antérieur sont évités.

[0010] Suivant l'invention, la structure gonflable dont la forme est sensiblement sphérique et qui comporte une partie fixe et une partie mobile ou rideau résulte de la combinaison d'une paroi ou peau gonflable et d'une pluralité d'éléments ou tubes sensiblement cylindriques formant poutre et également gonflables, fixés à la peau par leur génératrice inférieure le long de méridiens situés autour de la partie fixe de la structure et disposés de façon que les tubes, séparés les uns des autres dans la partie basse se rejoignent à la hauteur d'un parallèle situé vers le sommet de la structure délimitant sensiblement le haut du rideau mobile, parallèle à partir duquel les tubes dont la hauteur est maintenue égale à leur diamètre dans la partie basse, s'appuient les uns sur les autres, développant des forces à la fois radiales et tangentielles reprises par la paroi à laquelle ils sont fixés.

[0011] Suivant un autre aspect de l'invention, la partie supérieure de la structure à partir du parallèle où les tubes deviennent adjacents les uns aux autres est recouverte d'une seconde paroi, formant calotte, fixée aux tubes suivant leur génératrice supérieure, constituant un second moyen de reprise des forces radiales et tangentielles développées et de cohésion de l'ensemble de la structure vers son sommet, ou tête de la structure.

[0012] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci comporte un certain nombre de sangles fixées d'une part aux tubes dans la partie supérieure de la structure et d'autre part à un anneau central de la structure, lesdites sangles exerçant une force centripète sur les tubes et constituant un troisième moyen de reprise des forces radiales et tangentielles développées ainsi que de cohésion de la tête de la structure.

[0013] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à l'aide des figures qui représentent :

- la figure 1, une structure gonflable ouvrante suivant l'invention, vue en plan

- la figure 2, la structure gonflable, fermée vue de profil ;

- la figure 3, la structure gonflable, vue de face, rideau baissé ;

- la figure 4, la structure gonflable, vue de face, rideau levé ;

- la figure 5, une représentation schématique d'un tube gonflable complet ;

- la figure 6, une représentation schématique de la fixation des tubes au sommet de la structure ;

- la figure 7, une représentation schématique du dispositif de fixation du rideau et

- la figure 8, une représentation schématique d'un dispositif de gonflage des tubes.

[0014] La figure 1 représente une structure gonflable ouvrante, suivant l'invention, vue en plan.

[0015] Lorsqu'elle est érigée, cette structure étant sensiblement une demi-sphère apparaît sur la figure comme circulaire. Le cercle de base 1 représente la projection du support auquel le radome est fixé. La fixation de la structure gonflable au sol ou à un support ne faisant appel à aucun moyen particulier qui ne soit déjà décrit par ailleurs, ne fait l'objet d'aucun développement particulier dans la description.

[0016] La structure comporte une partie fixe 2 s'étendant sur un secteur angulaire de l'ordre de 240" par exemple, limité par les rayons OA et OB et une partie mobile ou rideau d'ouverture de l'ordre de 120°. La partie fixe comporte, ici situés à l'extérieur de la paroi gonflable de la structure, un certain nombre d'éléments ou tubes 5, gonflés après la mise en place du radome, qui forment un réseau de poutres pneumatiques de renfort et qui sont réparties dans des méridiens de façon telle qu'à la base, c'est-à-dire vers le sol ils sont nettement séparés et ne deviennent adjacents les uns aux autres qu'à une certaine hauteur au-dessus du sol ou du support, suivant le parallèle 6. A partir de ce parallèle, la structure de base, avec les tubes qui se rejoignent et s'appuient les uns sur les autres de plus en plus au fur et à mesure qu'ils se rapprochent du sommet, est recouverte par une paroi supplémentaire, constituant une calotte sphérique qui laisse apparaître un anneau central 8 auquel sont attachées des sangles non visibles sur la figure 1, fixées par une autre extrémité aux tubes. Les rayons 9 visibles sur la calotte 7 représentent les lignes de soudure des tubes à la calotte, le long de leur génératrice supérieure.

[0017] La figure 2 représente la structure gonflable ouvrante suivant l'invention, fermée, vue de profil. On notera sur cette figure que les tubes débouchant sur la partie mobile 3 de la structure sont arrêtés au niveau du parallèle 6 et fermés, formant une visière 10 de protection de cette partie mobile.

[0018] La figure 3 représente la structure suivant l'invention avec son rideau baissé, vue de face et la figure 4 la structure vue de face avec le rideau levé.

[0019] Sur les figures 2, 3 et 4, on constate que les tubes 5 épousent la forme sphérique de la structure. Lorsque le radome est de grande dimension, c'est-à-dire que son sommet se trouve à plus de 8 à 10 mètres au-dessus du sol ou du support sur lequel il est fixé, il est difficile sinon impossible de réaliser les tubes d'un seul tenant. Une fois gonflé un tube de grande longueur embrasse difficilement une courbe et s'il est fixé à la sphère, il a tendance soit à se casser, soit à s'arracher de la paroi à laquelle il est fixé. Suivant l'invention on définit alors des tubes de longueur plus restreinte, de l'ordre par exemple de lm,50 à 2m que l'on fixe les uns aux autres par leurs extrémités. Ces extrémités ont une section elliptique, intersection d'un cylindre et d'un plan oblique. La figure 5 montre schématiquement comment est réalisé de la sorte un tube complet somme de plusieurs tubes de longueur restreinte. Ceux-ci 11, 12, 13, 14 sont de même longueur et de même diamètre, fonction de la pression de gonflage. Les sections de raccordement sont représentées par 15, 16, 17 et sont déterminables avec suffisamment de précision dans les plans diamétraux de la sphère dans lesquelles elles se trouvent pour que le tube résultant complet épouse la forme de la paroi sur laquelle il est fixé sans qu'il s'exerce des contraintes préjudiciables au niveau des coutures et/ou des soudures.

[0020] Au-delà du parallèle 6 où les tubes 5 gonflés deviennent adjacents, leur diamètre ne reste pas constant, seule est maintenue constante et égale au diamètre des tubes dans la partie basse de la structure, la dimension radiale des tubes qui correspond d'ailleurs à l'épaisseur de la structure ; la largeur des éléments, étant donné les pressions de plus en plus grandes qu'ils exercent les uns sur les autres au fur et à mesure qu'ils se rapprochent du sommet de la structure où les méridiens, sur lesquels ils sont disposés, se rejoignent, diminue. Il en résulte des forces radiales et tangentielles qui ne provoquent pas de désordre dans la structure comme le feraient des jonctions travaillant à l'arrachement. Dans ces conditions, les liaisons des tubes entre eux et à la paroi intérieure de la structure sur laquelle ils sont placés, n'étant pas sollicitées par des forces destructives ne subissent pas d'efforts dangereux et l'ensemble présente une bonne tenue mécanique qui n'est pas altérée par l'ouverture d'une fenêtre.

[0021] Suivant l'invention toutefois et pour éviter toute contrainte qui pourrait néanmoins se faire jour, on prévoit un renforcement du radome dans sa partie supérieure au-delà du parallèle 6, visible figure 2.

[0022] Entre le sommet du radome et le parallèle 6 c'est-à-dire dans la partie de la structure où les tubes se rejoignent et subissent des efforts plus grands on dispose une paroi supplémentaire formant calotte à laquelle les tubes 5 sont fixés par soudure généralement le long de leur génératrice supérieure, qui est référencée par le chiffre 9 sur la figure 1. Ainsi, les tubes 5 sont d'une part fixés par soudure à la paroi inférieure 2 de la structure dans sa partie fixe, par leur génératrice inférieure, et d'autre part à la paroi supplémentaire 7 par leur génératrice supérieure.

[0023] Cette calotte sphérique constitue ainsi un second moyen de reprise des forces radiales et tangentielles développées et de renfort de l'ensemble de la structure.

[0024] Comme cela a été noté, on remarque sur la figure 2, qu'au niveau du parallèle 6 dans le secteur correspondant à la partie mobile 3, ou rideau, les tubes groupés 5 sont interrompus et fermés par un fond de tissu permettant de les maintenir gonflés. Dans un exemple de réalisation, ces tubes sont au nombre d'une dizaine et ils forment une sorte de visière assurant une fonction de protection.

[0025] Suivant l'invention encore, la rigidité de l'ensemble de la structure peut être accrue.

[0026] La figure 6 représente ce qui constitue un troisième moyen de reprise des forces développées et de renfort.

[0027] Sur cette figure on a représenté des tubes 5 situés de part et d'autre du sommet S de la structure, les tubes 50, 51, 52 et 53, les tubes 50 et 51, et 52, 53 étant symétriques les uns des autres par rapport au sommet S. Sur les parois latérales des tubes, qui à ce niveau ne sont plus cylindriques pour des raisons qui ont été données dans la description, on fixe par soudure en des points 17, 170 pour le tube 50, des sangles 16, 160 qui se continuent par des câbles fins 18, fixés à un anneau 8 proche du sommet S. Un même dispositif est visible pour le tube 51 symétrique du tube 50 où les sangles 19, 190 sont fixées aux parois latérales du tube 51 en des points 20, 200 où seul le point 20 est visible. Ces sangles 19, 190 peuvent également être fixées à des câbles fin 21, fixés eux à l'anneau 8. Un tel dispositif élémentaire est répété pour tous les tubes aboutissant près du sommet de la structure, dont l'ensemble constitue un troisième moyen de reprise des forces développées et de renfort, les sangles exerçant une force centripète sur les tubes.

[0028] Il est bien entendu que chacun des moyens décrits est suffisant pour assurer la stabilité et la rigidité de l'ensemble du radome. Il est non moins clair qu'une structure comprenant la totalité des moyens décrits présente une stabilité accrue et une rigidité supérieure à celle d'une structure suivant l'invention ne comportant qu'un ou deux de ces moyens.

[0029] Le rideau 3 de la structure qui masque l'ouverture qui y est ménagée et qui relevé permet de faire les mesures précises nécessaires à l'air libre, est fait d'un tissu souple découpé en fuseaux, tel que cela apparaît par exemple sur la figure 3, fuseaux dont la largeur se réduit vers le sommet.

[0030] La figure 7 montre de façon schématique comment ce rideau est fixé et peut être manoeuvré. Le rideau est fixé à un arceau semi-circulaire 22 mobile autour d'un diamètre 23 situé dans le plan équatorial E, les points fixes de la rotation étant les extrémités 24 et 25 du diamètre 23. Cet arceau est relié à des câbles légers en nylon par exemple, qui sont enroulés autour du tambour d'un petit treuil électrique par exemple, qui permet de lever le rideau quand l'arceau est tiré vers le haut. Un câble intermédiaire peut être prévu qui au cours du levage permet au rideau de se plier complètement et sans qu'il ne retombe en partie dans l'ouverture qu'il démasque.

[0031] La figure 8 représente de façon schématique un exemple d'installation de gonflage utilisé avec le radome suivant l'invention.

[0032] Sur le socle auquel est fixé le radome on dispose d'un surpresseur 28 connecté à une rampe 26 de forme circulaire limitée toutefois à l'angle du secteur de la structure fixe, soit dans l'exemple choisi 240⁰. Cette rampe 26 comporte des points d'alimentation 27 en nombre égal au nombre des tubes fixés à la paroi interne de la structure. Dans l'exemple décrit il y a une vingtaine de tubes. Aux points d'alimentation 27 sont prévues des vannes à trois voies permettant le gonflage des tubes de façon indépendante et évitant des ennuis lorsqu'un ou plusieurs tubes ont des fuites ou sont simplement crevés.

[0033] On notera que les tubes formant la visière 7 sont gonflés de façon indépendante.

[0034] On a ainsi décrit une structure gonflable avec ouverture.

Revendications

1. Structure gonflable constituée par une paroi gonflable (2) et des tubes (5) également gonflables suivant des méridiens, avec ouver ture, de forme sensiblement sphérique et comportant une partie fixe et une partie mobile ou rideau (3), caractérisée par le fait qu'elle résulte de la combinaison d'une paroi gonflable (2) et d'une pluralité de tubes (5) également gonflables, sensiblement cylindriques formant poutre, fixés à la paroi par leur génératrice inférieure le long de méridiens situés autour de la partie fixe (2) de la structure et disposés de façon que les tubes (5), séparés les uns des autres dans la partie basse de la structure se rejoignent à la hauteur d'un parallèle (6) situé vers le sommet (5) de la structure, délimitant sensiblement le haut du rideau (3), parallèle (6) à partir duquel les tubes dont la hauteur est maintenue constante, égale à leur diamètre dans la partie basse, s'appuient les uns sur les autres, développant des forces à la fois radiales et tangentielles, reprises par la paroi à laquelle ils sont fixés.

2. Structure gonflable suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que la partie supérieure de la structure à partir du parallèle (6) où les tubes (5) deviennent adjacents les uns aux autres, est recouverte d'une seconde paroi (7) formant calotte, fixée aux tubes suivant leur génératrice supérieure, constituant un second moyen de reprise des forces radiales et tangentielles développées.

3. Structure gonflable suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte un certain nombre de sangles (16, 160, 19, 190) fixées par paires en des points (17, 170) des parois latérales des tubes (5) dans la partie supérieure de la structure par une-de leurs extrémités, l'autre extrémité étant fixée soit directement, soit par l'intermédiaire d'un câble fin (21) à un anneau central (8) situé proche du sommet (S) de la structure, l'ensemble de ces dispositifs sangles-anneaux constituant un troisième moyen de reprise des forces radiales et tangentielles déve-- loppées.

4. Structure gonflable suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les tubes (5) sont de dimension relativement restreinte formant un tube élémentaire, un tube complet le long d'un méridien de la structure étant constitué par un ensemble de plusieurs tubes élémentaires (11, 12, 13, 14) soudés les uns aux autres suivant une section elliptique, de sorte que le tube complet épouse la forme de la paroi à laquelle il est fixé, lorsque la structure et les tubes sont gonflés.

5. Structure gonflable suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée par le fait que, dans la partie supérieure de la structure, les tubes (5) sont arrêtés au niveau du parallèle (6) délimitant la hauteur de l'ouverture ménagée dans la structure, et fermés de façon qu'ils conservent leur pression, l'ensemble de ces tubes constituant une visière (10) protégeant l'ouverture.

6. Structure gonflable suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le rideau mobile (3) est fixé à sa base à un arceau (22) semi-circulaire mobile autour d'un diamètre (23), dans le plan équatorial (E), les points fixes de rotation étant les extrémités (24, 25) du diamètre (23), le relevage de l'arceau entraînant celui du rideau étant assuré par des câbles enroulés sur le tambour d'un treuil électrique.

7. Structure gonflable suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'une rampe (26) de forme circulaire limitée à l'angle du secteur de la structure fixe (2) est connectée à un surpresseur (28) et comporte des points d'alimentation, constitués par des vannes à trois voies, en nombre égal aux tubes (5) fixés à la paroi interne de la structure.

Dessins