Le basi idrofoniche I dati esposti nella pagina si riferiscono alla base conforme del sottomarino Sauro . sono la componente essenziale che consente al sonar la scoperta dei bersagli. Queste strutture sono un insieme d'idrofoni (sensori elettroacustici) fissati sullo scafo.La lunghezza totale della base per alcuni sottomarini supera i 20 m.
La tipologia di basi conformi utilizzata dai sottomarini, ma anche dalle navi, secondo questo modello, è anche comunemente definita col nome di sonar a scafo.
Maggiore è l'estensione della base idrofonica migliore sarà la capacità del sonar nella scoperta di semoventi navali lontani.
Prima dell'impiego delle particolari basi idrofoniche trainate la soluzione tecnica più fattibile per ottenere basi estese era la messa in opera di strutture idrofoniche di tipo conforme.
La dizione basi idrofoniche conformi indica basi idrofoniche che seguono la forma del settore prodiero del sottomarino. Nelle navi è possibile installare le basi idrofoniche nel bulbo prodiero oppure al centro della nave sotto la chiglia.
Caratteristiche
Generali in chiaro Direttività La direttività delle basi idrofoniche caratterizza le capacità del sonar nella discriminazione angolare tra la posizione di più bersagli che emettono rumore in mare.
La direttività della base conforme, ottenuta sommando i contributi di tensione generati dai singoli idrofoni, opportunamente ritardati, è governata da leggi matematiche che consentono di calcolare l'andamento della loro somma in funzione di diverse variabili; il calcolo porta al tracciamento delle caratteristiche di direttività.
Guadagno Il guadagno di ricezione Il guadagno di una base idrofonica indica di quanto viene attenuato, in ricezione, il rumore del mare rispetto al rumore emesso dal bersaglio.della base conforme al traverso è massimo, diminuisce molto rapidamente con il variare della direzione.
Meccaniche Vista in pianta
In figura la composizione in pianta Il diametro dei sensori non è in scala con le dimensioni del sottomarino, se lo fosse apparirebbero dei punti. del sistema acustico ricevente. , disposto secondo il profilo dello scafo del sottomarino; trattasi, in questo modello, di un gruppo di stecche idrofoniche. Nella figura il numero delle stecche idrofoniche è indicativo
La base è dimensionata per consentire l'ascolto nella banda
Il guadagno di direttività della base, nel piano orizzontale, varia in dipendenza della direzione di puntamento.
Stecche idrofoniche
Le stecche idrofoniche che costituiscono la base sono formate da cilindretti piezoelettrici, hanno una lunghezza utile di .
La stecca è dotata di un modesto guadagno di direttività nel piano verticale: .
Disposizione a scafo
La disposizione delle stecche idrofoniche, nel contesto dello scafo del sottomarino, è visibile secondo la prospettiva.
Le stecche idrofoniche sono fissate al falso scafo del sottomarino secondo i criteri di progetto, sono coperte da finestre acustiche trasparenti al suono, sagomate per creare una struttura idrodinamica ad evitare fenomeni di cavitazione durante lo spostamento del battello.
Acustiche Guadagno di direttività
Il guadagno di direttività . Il guadagno di direttività è la misura quantitativa dell'attenuazione del rumore del mare rispetto al rumore emesso dal bersaglio nel piano orizzontale della base conforme è massimo al traverso, medio a proravia, scarso a poppavia.
Le variazioni del guadagno dipendono dalle diverse estensioni della base, prospiciente alla sorgente acustica, che nel settore al traverso offre di lunghezza, che si riducono nel settore di prua a La misura si riferisce alla proiezione dell'arco di parabola sulla perpendicolare all'asse del battello e nel settore di poppa nel quale sono utilizzati idrofoni quasi disposti in fila.
Il grafico dell'andamento del guadagno di direttività della base conforme è tracciabile come funzione dove è l'angolo rispetto all'asse del sottomarino.
Curve di direttività
Le curve di direttività delle basi idrofoniche caratterizzano le capacità del sonar nella discriminazione angolare tra la posizione di più bersagli che emettono rumore in mare.
Le curve di direttività della base conforme presa a modello sono state calcolate, con apposito software, inserendo nella routine di elaborazione le coordinate delle posizioni sul piano dei singoli secondo la planimetria quotata.
Una serie di curve di direttività calcolate nella banda di frequenze compresa tra e riportano, a tratto continuo, i risultati dei computi teorici e con punti i valori numerici riscontrati in fase di simulazioni Con opportuni sistemi elettronici si riproduce il campo acustico in mare nel quale deve lavorare la base. fisiche di laboratorio, nell'ordine:
gruppo d'idrofoni simmetrici rispetto all'asse del battello, dal numero al numero si computa la direttività per ° è la direzione del bersaglio rispetto all'asse longitudinale del sottomarino
gruppo d'idrofoni non simmetrici rispetto all'asse del battello, dal numero al numero si computa la direttività per ° .
gruppo d'idrofoni non simmetrici, dal numero al numero si computa la direttività per °
gruppo d'idrofoni non simmetrici, dal numero al numero si computa la direttività per °
Le curve mostrano come la larghezza del lobo di direttività, misurata a del massimo, risentano della lunghezza della base; il lobo per la direzione al traverso °, dove la proiezione dell'estensione è maggiore, è di °.
Ad estensione maggiore corrisponde migliore potere di discriminazione angolare tra bersagli, per la direzione ° dove la proiezione dell'estensione è minore si ha una larghezza del lobo di °.
Calcolo approssimato Prima dei calcoli complessi che necessitano delle coordinate degli idrofoni della base conforme si può avere un'indicazione del risultato atteso utilizzando l'algoritmo di Stenzel ., assimilando, nel settore di prua ad esempio, che la base conforme possa essere rappresentata dalla sua proiezione sul segmento che unisce gli idrofoni e Stenzel prevede idrofoni equidistanti, il fatto invece che la loro proiezione su di un segmento di retta non lo consenta introduce un piccolo errore di calcolo.
Questo tipo di computazioni d'approssimazione si avvale di una semplice routine di calcolo.
Secondo Stenzel l'andamento della curva di direttività di una base rettilinea per segnali in banda è dato dall'algoritmo:
in cui:
numero degli idrofoni
lunghezza della base in metri
velocità del suono in m / s
frequenza inferiore della banda
frequenza superiore della banda
Con i dati d'esempio della base conforme del Sauro, da mettere a calcolo, si ha:
Il risultato del calcolo, tradotto in grafico, si traccia in coordinate cartesiane:
l'andamento della direttività della base secondo Stenzel a tratto continuo, una serie di punti rossi ricavati per il confronto dai valori calcolati mediante le coordinate degli idrofoni per la direzione .
La quasi sovrapponibilità del tratto continuo con i punti mostra la buona attendibilità del metodo approssimativo di calcolo.
Definizione di sonar a scafo
Si definisce come sonar a scafo quel tipo in cui il trasduttore o l'idrofono è fissato allo scafo della nave o del sottomarino. A volte può essere chiamato anche sonar di chiglia nel caso sia montato in quella posizione. Spesso viene installato anche nel bulbo prodiero di molte navi militari. Invece nei sottomarini è usuale montarlo nella sezione anteriore della prua, e perfino nelle parti laterali del battello.
Per la realizzazione di un sonar a scafo si possono utilizzare anche basi idrofoniche conformi che hanno un aspetto e una forma adatta a questo impiego. In tal caso le basi idrofoniche seguono e si adattano alla forma dello scafo, e ciò è fondamentale per i sottomarini che non devono avere troppe parti sporgenti.
Note Annotazioni
Fonti
Bibliografia
Collegamenti esterni
N° FASCI Selenia
Sonar FALCON
Schemi sonar FALCON
Testo discorsivo sul sonar
testo tecnico sulla Correlazione
Categoria:Sonar