PROFILBARU.COM

Un sonar a profondità variabile (in inglese: Variable Depth Sonar; in sigla VDS), è un sonar impiegato dalle navi di superficie per localizzare i bersagli subacquei in particolari condizioni di propagazione del suono.

Descrizione

Raggi acustici emessi dal bersaglio colpire la nave nella situazione ideale

Questo tipo di sonar viene utilizzato quando, a seguito di variazioni termiche negli strati di mare e conseguenti variazioni della velocità del suono, le traiettorie dei raggi acustici emessi dai bersagli si piegano verso il fondo generando ampie zone d’ombra che impediscono il normale funzionamento del sonar [1] tradizionale. Se l'acqua del mare, in zone non molto profonde, fosse perfettamente omogenea e alla stessa temperatura a tutte le quote anche la velocità di propagazione del suono sarebbe costante.

Trasduttore del sonar sulla chiglia della nave

In costanza della velocità del suono i raggi acustici si propagherebbero per successive onde sferiche nei primi 1000 metri di distanza dal generatore dopo di che, a seguito riflessioni dal fondo e dalla superficie, si trasformerebbero in onde cilindriche che colpirebbero il trasduttore^[1] ricevente del sonar^[2] di una nave. Se queste condizioni ideali^[3] non si verificano, il ruolo per la ricerca dei bersagli è demandato al sonar a profondità variabile.

Utilizzo

La misura della velocità del suono

Per studiare le modalità di propagazione del suono è necessario conoscere come varia la sua velocità in funzione della temperatura alle diverse quote; questo è possibile grazie ad un bativelocigrafo^[4], dispositivo in grado di tracciare diagrammi significativi dai quali dedurre le velocità del suono conseguente alle variazioni di temperatura.

Con i dati che emergono dal bativelocigramma, il diagramma ottenuto dal bativelocigrafo inserendo in ascisse la velocità del suono nel mare in $m/s$ e in ordinate la quota del rilievo della velocità in $m$ , si possono calcolare i diagrammi di propagazione anomala.

Calcolo delle curve di propagazione anomala

Curve caratteristiche di propagazione anomala: in celeste la zona di transito dei raggi acustici, in grigio la zona d'ombra^[5]

Per impostare al meglio la strategia di scoperta del bersaglio, con l'impiego del VDS a quota ottimale, si procede al calcolo delle curve^[6] di propagazione anomala^[7] assumendo ad esempio i dati del bativelocigramma rilevati in mare prima dei calcoli, la profondità del sottomarino, la profondità messa a calcolo, l'ampiezza dell'angolo verticale^[8] di calcolo^[6], il numero delle tracce calcolate e l'intervallo angolare di calcolo tra le tracce.

Dai dati indicati si ottengono le curve caratteristiche di propagazione anomala.

Le curve sono tracciate con le distanze della sorgente ^{[N 1]} in ascisse ed in ordinate le quote di calcolo, entrambe espresse in metri; per ragioni di tracciabilità delle curve la scala delle ascisse, che indica la distanza, è compressa.

Scoperta del bersaglio

L'insieme del VDS: verricello di movimentazione e corpo avviato

Il VDS è dotato di una speciale base acustica, contenuta in un corpo avviato, che viene filata in mare con apposito cavo di comandi e collegamenti tramite attrezzatura a verricello disposta a proravia della nave, viene comandato alla quota stabilita per raggiungere la profondità richiesta per la scoperta del bersaglio.

Con l'impiego abbinato del sonar con base a scafo e il VDS la scoperta del bersaglio è possibile in quasi tutte le condizioni di propagazione anomala dopo il rilevamento del bativelocigramma del momento e il successivo calcolo^[9] del il percorso dei raggi acustici dal quale stabilire la quota di navigazione più adatta per il sonar.

Evoluzione tecnologica

Vecchia generazione

Nuova generazione

I primi VDS vennero impiegati durante la seconda guerra mondiale, e vedevano manufatti di grandi dimensioni data la tecnologia dell'epoca; con l'evoluzione delle tecniche costruttive si sono ridotte le dimensioni rendendo i VDS più maneggiabili e sicuri.

note

Annotazioni

^ In questo esempio si considera come sorgente acustica un sottomarino navigante a quota $q=-125\ m$

Fonti

^ Urick, p. 35.
^ Del Turco, pp. 13-27.
^ Del Turco, p. 194.
^ Pazienza, pp. 298-402.
^ De Dominicis, pp. 194-195.
^ ^a ^b Del Turco, p. 204.
^ Del Turco, p. 202.
^ Pazienza, p. 410.
^ Horton, p. 96.

Bibliografia

Robert J. Urick,, Principles of underwater sound, 3ª ed. Mc Graw – Hill, 1968. cap.five - six, Propagation of sound in the sea, pp. 99 - 197.
Joseph Warren Horton, Foundamentals of Sonar, Annapolis, Maryland, United States Naval Institute, 1959, pp. 73 - 120.
Aldo De Dominics Rotondi, Principi di elettroacustica subacquea , Elettronica San Giorgio-Elsag S.p.A. Genova, 1990, cap. nono, La trasmissione del suono nell'ambiente marico, pp. 165 - 224.
Giuseppe Pazienza, Fondamenti della localizzazione marina, La Spezia, Studio Grafico Restani, 1970, pp. 394 – 460.
Cesare Del Turco, Sonar- Principi - Tecnologie – Applicazioni, Tipografia Moderna La Spezia, 1992.
Lockheed Martin’s Marion, ''\Expendable Mobile Anti-Submarine Warfare (ASW) Training Targets (EMATTs),Massachusetts (dépliant vettore EMATT)