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Elément mural à faible réflexion de rayonnement radar
La présente invention concerne un élément mural à faible réflexion de rayonnement radar.
Suite à l'intensification du trafic aérien, on constate un besoin croissant en bâtiments et constructions sur et aux environs des aéroports. Pour le radar de surveillance d'aérodrome, ces surfaces agissent comme des réflecteurs qui dévient les rayons radar et apparaissent comme cibles fantôme sur l'écran du contrôleur aérien. Ainsi par exemple, les réflexions d'un bâtiment important proche de l'aéroport de Francfort provoquent jusqu'à 50 cibles fantôme par jour.
Pareillement, l'aéroport de Düsseldorf enregistre chaque jour jusqu'à 57 cibles fantôme de ce type. Ces fausses cibles, qui apparaissent sur l'écran radar à cause de la réflexion des bâtiments, se distinguent des cibles réelles par leur azimut et leur distance. Ce phénomène nuit à la sécurité de la navigation aérienne et à l'utilisation optimale de l'espace aérien, étant donné que ces cibles fantôme sont cause d'informations erronées et d'autres désagréments tels qu'une mauvaise qualité d'image radar, une perte partielle de cibles réelles, un taux d'interrogation plus élevé dans les transpondeurs secondaires et une diminution de la qualité de détection.
On utilise habituellement différentes méthodes pour obtenir une diminution de la réflexion
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radar sur les surfaces de bâtiments. Ainsi utilise-t-on des matériaux absorbants pour la construction de façades, sous forme de revêtements ou d'éléments muraux. Par exemple, on utilise pour ce faire des recouvrements de 5 mm réalisés en peinture ou en carrelages. Ces revêtements ou carrelages sont composés de matériaux à taux de pertes élevé sur base de carbone ou de ferrite. Mais les coûts pour ce type de recouvrements sont très élevés par rapport aux recouvrements classiques de façades.
Une autre méthode consiste à employer des matériaux de construction absorbants en béton cellulaire autoclave, à savoir du béton cellulaire autoclavé d'une densité < 0,6 kg/dm3. Etant donné que ces matériaux sont sensibles aux intempéries, ils sont normalement recouverts d'une fine couche de protection. Il faut être très attentif à l'influence de ces couches de protection sur le facteur de réflexion. De plus, on ne peut prévoir les conséquences quant à l'effet de réflexion qu'auront les surfaces humides et encrassées suite aux intempéries et aux agressions de l'environnement.
D'autre part, on connaît l'utilisation de façades"transparentes au radar". De telles façades ne réfléchissent pas l'onde radar, mais la laissent pénétrer dans le bâtiment pour qu'elle s'y réfléchisse et s'y diffuse. Il faut toutefois s'assurer, pour ce type de façades transparentes au radar, qu'il n'y a pas d'autres surfaces de réflexion à l'intérieur du bâtiment, derrière la façade protégée. On rencontre notamment ce problème avec les avions parqués dans des hangars protégés. De telles façades transparentes au radar peuvent être construites en bois ou en matériaux synthétiques. Souvent, ces matériaux ne peuvent pas être utilisés pour des raisons de protection contre l'incendie.
Etant donné que les fibres de verre ou de ciment doivent être considérées comme matériaux
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partiellement transparents et partiellement réfléchissants, ils ne peuvent être utilisés que dans certains cas. Par ailleurs, les conditions climatiques et d'environnement peuvent occasionner des dépôts sur la surface extérieure de ces matériaux et modifier ainsi leurs caractéristiques de réflexion.
On connaît également un système qui consiste à structurer les façades de façon telle qu'elles se composent d'une multitude de petites surfaces de diverses orientations, ce qui provoque des réflexions diffuses et des obscurcissements. On parvient, ainsi, à réduire la moyenne de rétrodiffusion radar. Ici aussi, l'influence des intempéries et de l'environnement peuvent modifier négativement les caractéristiques de réflexion.
De plus, ces structures limitent fortement les possibilités architecturales des façades.
Une autre solution est la construction de façades à plusieurs couches, ce qui permet une diminution de la réflexion des ondes radar selon le principe des absorbeurs de résonance. L'utilisation de ce type de façades est limitée par le fait qu'ici aussi les influences climatiques et de l'environnement, surtout l'humidité et la saleté, modifient les caractéristiques de réflexion de la couche extérieure sans toutefois modifier la seconde couche périphérique et ses effets sur les caractéristiques de réflexion du complexe.
La présente invention a pour objectif de créer un élément mural pour la construction de façades ou autres, qui permette d'une part d'éviter sûrement la réflexion de rayons radar sur l'élément mural et qui, d'autre part, soit insensible aux conséquences des intempéries et de l'environnement, tout en permettant la conception diversifiée de façades de bâtiments.
Cet objectif, selon l'invention, est
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atteint par un élément mural a faible réflexion de rayonnement radar, composé d'au moins n=2 ou de multiples pairs de n surfaces partielles, dont les mesures (longueur et largeur) sont plus grandes que la longueur d'onde du rayonnement radar, dont la moyenne de rétrodiffusion radar est de même grandeur, dont l'agencement géométrique des éléments est tel et/ou dont le matériau constituant est de caractéristiques telles, que la somme des émissions de signaux radar réfléchies par ces surfaces partielles après un certain temps d'une suite calculée d'impulsions, se supprime ou, du moins, reste en-dessous d'une valeur limite par interférence des rayons radar réfléchis.
La pauvreté de réflexion ou l'absence de réflexion de cet élément mural selon l'invention ou d'une surface de façade construite à l'aide de l'élément mural selon l'invention se base sur le principe des interférences, selon lequel les réflexions de deux surfaces partielles voisines ou de deux segments de surface s'annulent ou s'appauvrissent pour tomber en-dessous d'une valeur limite, qui serait autrement visible en tant que cible fantôme sur l'écran radar. Les intempéries et l'environnement n'ont pas d'influence étant donné qu'ils ont des effets semblables sur tous les éléments partiels.
Il sera utile de monter les surfaces réfléchissantes des surfaces partielles ou segments en niveaux parallèles avec un déport en profondeur, celui-ci dépendant d'une part de la longueur d'onde du rayonnement radar et d'autre part du cosinus de l'angle d'incidence du rayonnement radar au niveau horizontal. Il est ainsi possible de calculer le déport des surfaces partielles individuelles antiradar par une division géométrique de l'ensemble de la façade du bâtiment selon l'angle d'incidence des rayons d'un radar stationnaire. En prenant un rayonnement radar de longueur d'onde = 30 cm et d'un angle d'incidence (b de 00, on
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obtient un déport en profondeur des surfaces partielles de réflexion parallèles de t = 7,5 cm.
La règle, selon l'invention, se base ici sur les conditions secondaires suivantes : 1. La distance entre la façade réfléchissante et l'unité radar, ou la cible radar, est grande par rapport aux dimensions du bâtiment et les dimensions des surfaces partielles.
2. L'incidence sur la façade est horizontale.
3. L'onde radar est polarisée verticalement.
4. Les amplitudes des intensités des champs électrique et magnétique sont indépendantes de la situation au niveau de la façade.
Les versions idéales de l'invention sont reprises dans les revendications subordonnées.
L'invention est expliquée en détails sur base des exemples d'application repris dans les schémas en annexe.
On y trouve : Fig. 1 un schéma de principe d'un premier élément mural selon l'invention, Fig. 2 un schéma de principe d'une autre version d'un élément mural selon l'invention, Fig. 3 un schéma de principe d'une surface de façade construite avec des éléments muraux selon
Fig. 1.
Fig. 4 à 6 vues ou coupes d'exemples d'applications de l'invention.
Comme on le voit à la Fig. 1, un élément mural à faible réflexion 1 est composé de deux surfaces partielles 2,3, dont les surfaces forment des surfaces de réflexion pour un signal radar, soit un rayonnement radar incident. De ce fait, l'élément mural 1 forme une ligne de réflexion. Les deux surfaces partielles 2,3, et donc les surfaces de réflexion, se trouvent sur des niveaux parallèles et sont décalées en
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profondeur de t. l'une par rapport à l'autre.
Ce déport t., est dépendant de la longueur d'onde' d'un premier émetteur radar non représenté et dont le rayonnement rencontre les surfaces 2,3 sous un angle d'incidence déterminé $1. Le déport t, selon l'invention, est choisi de sorte que les rayons radar qui se réfléchissent sur les deux surfaces partielles 2,3 s'annulent suite à des interférences ou du moins s'affaiblissent à un tel point que le signal réfléchi reste en-dessous d'une valeur limite, celle-ci étant déterminée de façon à ce que le signal résiduel réfléchi ne crée pas de cibles fantôme nuisibles ou qu'il puisse être éliminé par le récepteur radar.
En supposant que, pour une direction verticale du rayonnement radar, voir Fig. 3, dans laquelle les coordonnées et angles d'incidence sont donnés, le rayonnement radar ait une incidence verticale, le déport en profondeur t. dépendrait d'une part de la longueur d'onde n, de l'émetteur radar et d'autre part du cosinus de l'angle d'incidence $. au niveau horizontal, à savoir :
EMI6.1
Les deux surfaces partielles 1 et 2 seront de préférence fixées de façon à ce qu'elles soient isolées électriquement l'une de l'autre.
La couche réfléchissante des surfaces partielles 1,2 sera de préférence composée d'un matériau métallique. Les surfaces partielles 1,2, selon l'invention, peuvent être enduites de métal ou recouvertes d'un film métallique. Cela est également possible lorsque les surfaces partielles sont entièrement constituées d'une plaque en métal. Cela est également possible, selon l'invention, lorsque la surface réfléchissante des surfaces partielles 1,2 est composée d'un grillage métallique ou d'une structure à mailles
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métalliques, les interstices de grille ou la grandeur de maille étant : 5 1/lu. Selon l'invention, la ligne de réflexion 1 permet ainsi, par le choix approprié du déport de profondeur t, de renvoyer les réflexions au départ de ou vers une direction déterminée.
Le cadre de l'invention prévoit aussi que le choix de la largeur de chaque élément de surface 2,3 permettra également d'autres directions de rayonnement, par exemple celles émanant d'un second émetteur radar qui, par rapport au premier émetteur radar, atteindrait l'élément mural selon l'invention sous un autre angle d'incidence.
La Fig. 2 présente un segment de réflexion 4, un autre élément mural à faible réflexion selon l'invention. Ce segment de réflexion 4 est composé de deux lignes de réflexion 1, comme décrites à la Fig. l, qui sont superposées de façon telle que les deux lignes de réflexion 1 soient décalées l'une par rapport à l'autre d'un déport en profondeur t des surfaces partielles 2,2 et 3, 3 de ces lignes de réflexion 1, où le déport en profondeur t2 est calculé selon la longueur d'onde du rayonnement d'un second émetteur radar, non illustré, et selon l'angle d'incidence par rapport à l'horizontale du rayonnement du second émetteur radar sur les surfaces partielles 2,3.
Ainsi, cette version d'un élément mural, selon l'invention, permet de neutraliser les rayonnements provenant de deux émetteurs radars différents, ou du moins de les affaiblir de telle façon qu'ils ne dépassent pas une valeur limite déterminée. La construction et la disposition des surfaces partielles individuelles 2,3 seront réalisées de façon appropriée comme décrit dans le Fig. l.
La Fig. 3 décrit le principe d'une surface murale composée des éléments muraux selon l'invention comme décrit à la Fig. 1 et à la Fig. 2. Dans
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ce cas, il est possible d'agrandir la surface murale dans toutes les directions. De plus, on reconnaît à la Fig. 3 le niveau horizontal X-Y et l'angle d'incidence par rapport à l'horizontale D ainsi que le niveau vertical YZ avec l'angle d'incidence 6.
La Fig. 4 représente une section de façade qui est également divisée en surfaces partielles, conformément à la composition d'une ligne de réflexion comme décrite à la Fig. 1, à savoir en surfaces partielles 2 et 3. Ces surfaces partielles 2 et 3 ont, comme on le voit à la Fig. 5, un déport t. Les surfaces partielles 3 forment la section de façade en murage, si bien que cette partie est complètement fermée. Les surfaces partielles 2 forment la section de façade en fenêtres. Pour donner aux surfaces partielles 2,3 les caractéristiques de réflexion souhaitées, on choisit la construction idéale représentée à la Fig. 5.
Comme on le voit sur cette figure, pour la composition de la surface partielle, le murage 7, qui peut lui-même être recouvert par exemple d'une isolation thermique 8, est précédé d'un parement 9 qui forme la surface partielle 3 en tant que surface de réflexion. Ce parement 9 peut être constitué d'une plaque enduite de métal, ou aussi d'une plaque de verre métallisée sur sa surface intérieure. Dans l'exemple d'application illustré, les fenêtres 10 sont composées de doubles-vitrages, la vitre extérieure 11 étant métallisée sur sa surface intérieure.
Le parement 9 est déporté par rapport à la vitre 11 de la fenêtre 10 du déport de profondeur t correspondant nécessaire pour obtenir la dissipation de réflexion voulue, et déterminé selon l'angle d'incidence du rayonnement radar ainsi que selon la longueur d'onde du rayonnement radar.
Dans la Fig. 5, les surfaces partielles 3 de même nom sont disposées horizontalement côte à côte, et les surfaces partielles 2 sont également
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disposées horizontalement les unes à côté des autres. Le cadre de l'invention prévoit également la possibilité de disposer les unes en-dessous ou au-dessus des autres les surfaces partielles 3 de même nom et les surfaces partielles 2 de même nom, en une suite verticale. Il est également possible de prévoir une disposition en damier des surfaces 2 et 3 entre elles.
La Fig. 6 présente un autre exemple d'application, à savoir contre une façade composée d'un support 12, et prévoyant des sections de fenêtre 13 et des sections fermées 14.
Selon l'invention, les surfaces 13, 14 constituent à leur tour les surfaces partielles 2,3 d'une ligne de réflexion selon l'invention. Pour ce faire, la section de fenêtre 13 est fermée par une fenêtre double, la vitre extérieure 16 présentant un recouvrement intérieur 17 composé d'une couche métallique et possédant les caractéristiques nécessaires à la réflexion du rayonnement radar incident. La section de fenêtre fermée 14 est composée d'un parement avant 18 et d'un remplissage 19 en matériau d'isolation derrière le parement 18 et d'un élément coquille arrière 20. Cet élément coquille 20 est muni, sur sa face avant, d'un recouvrement réfléchissant 21 qui présente les caractéristiques nécessaires à la réflexion du rayonnement radar.
Le recouvrement intérieur 17 de la vitre 16 de fenêtre ainsi que le recouvrement 21 de la coquille 20 sont disposés l'un à l'autre avec un déport en profondeur t1 tel que nécessaire pour obtenir une suppression du rayonnement radar selon le principe décrit à la Fig. 1.
Pour les façades courantes, avec des hauteurs d'étage courantes, il est utile que les surfaces partielles 2,3 aient par exemple une hauteur d'environ 1, 50 m et une largeur de 3 m.
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Le principe d'invention décrit cidessus est destiné à réfléchir le signal radar réfléchi sur la façade par un objet volant, par exemple un avion, de façon telle que ce signal résulte en une suppression par interférence dans la direction de réflexion.
Selon l'invention, il est aussi possible de prévoir un élément mural composé des surfaces partielles 2,3 selon l'invention avec un déport en profondeur t des surfaces partielles 2,3 de façon qu'il n'y ait pas de suppression d'un signal radar réfléchi par les surfaces partielles, mais bien une déviation dans une direction non préjudiciable. Dans ce cas, le signal radar émis par l'émetteur radar et réfléchi par l'élément mural, à savoir par la façade construite avec l'élément mural 1 selon l'invention, est dévié de façon telle qu'il ne soit pas réfléchi sur les objets volants dans la zone de la façade, mais qu'il soit réfléchi dans une direction en dehors du couloir aérien d'entrée de l'objet volant.
Le déport de profondeur des surfaces partielles 2,3 est ici dépendant de la longueur d'onde du signal radar ainsi que de l'angle d'incidence du rayonnement radar réfléchi aux surfaces partielles déportées en profondeur. Dans cette disposition et application selon l'invention, on empêche ainsi que la réflexion du rayonnement de l'émetteur radar provoquée par une façade de bâtiment puisse atteindre des avions en approche, de façon à ce que ces avions ne puissent réfléchir des rayonnements radar provoquant une distorsion de l'image de réflexion.
Cette invention n'est pas limitée aux exemples d'application décrits, mais ces exemples d'application peuvent aussi être combinés entre eux, si bien que ces exemples d'application ne sont pas une limitation de l'invention.