Direttività artificiale di una base idrofonica del sonar

[C. Del Turco]

 

Orientamento delle caratteristiche di direttività

 

La direttività orizzontale di una base idrofonica, una volta fissate le dimensioni e la frequenza di lavoro, è centrata su di una direzione detta ‘’’direzione naturale ’’’ nella quale la base ha la massima sensibilità mentre per le altre direzioni del piano presenta sensibilità molo basse: questa condizione non soddisfa le necessità del sonar che deve poter localizzare i bersagli in qualsiasi parte dell’orizzonte.

 

 

Se consideriamo una base ricevente rettilinea  disposta come indicato in figura 1 la sua direttività naturale sarà disposta come in figura 2.

 

 

 

 

 

 

Se le condizioni illustrate fossero immutabili, il sonar potrebbe localizzare soltanto bersagli collocati intorno all’asse della base.

A questa situazione viene in aiuto il sistema di elaborazione  del sonar che, come vedremo in seguito, mediante opportuni trattamenti dei segnali idrofonici, crea nel suo interno condizioni elettriche tali da costringere il lobo principale ad assumere  orientamenti diversi  (direttività artificiale) da quello indicato in figura, ciò a spese della larghezza del lobo che diventa tanto più ampio quanto più si scosta dall’asse della base con un conseguente riduzione del guadagno.

 

L’orientamento del fascio può avvenire in due modi:

 

1) Con un’azione del operatore sul cofano di presentazione e comandi del sonar il fascio può essere fatto ruotare su tutto l’arco in cui la base riceve il suono, in modo da esplorare  una direzione dopo l’altra con continuità così come mostra figura 3;  i lobi rappresentano alcuni possibili orientamenti, questo tipo d’orientamento del fascio viene impiegato nella fase di ricerca manuale dei bersagli.

 

 

 

 

2) In modo automatico, con uno speciale sistema di elaborazione delle tensioni idrofoniche che da origine a tanti fasci ciascuno oriento in un determinato settore  dell’orizzonte, in figura 4 è mostrato l’esempio di  un sistema con 17 fasci. questo processo, detto dei fasci preformati, è impiegato per la presentazione della posizione  angolare dei bersagli sullo schermo video del sonar.

 

 

Di questa struttura si parlerà  in un post successivo che tratterà dei fasci preformati.

 

Per semplificare le figure 3 e 4 la larghezza dei lobi è tracciata ad ampiezza costante per tutte le direzioni artificiali.

 

Richiamo alla direttività naturale

 

La costruzione del fascio di direttività  naturale si sviluppa secondo la figura  5 dove si vede che tutti gli idrofoni concorrono, con le proprie tensioni coerenti, alla soma  che genera in uscita  tale caratteristica quando il bersaglio è posizionato sulla direzione indicata con A.

Le tensioni degli idrofoni sono coerenti dato che il fronte d’onda acustico li colpisce tutti agli stessi. tempi.

 

Se la direzione del bersaglio è secondo la posizione B la somma delle tensioni idrofoniche non avviene più tra tensioni coerenti dato che i tempi di percorrenza delle onde acustiche che investono gli idrofoni  non sono uguali e la tensione d’uscita non è più indicativa della direzione del bersaglio.

 

Questo è il comportamento della direttività naturale della base idrofonica.

 

 

 

Indicazioni per la direttività artificiale

 

 Per formare  la direttività artificiale si devono portare in coerenza tutte le tensioni idrofoniche  che, nel caso della direzione B, sono generate da pressioni acustiche che colpiscono la base in tempi diversi; ciò si ottiene disponendo in serie alle tensioni delle unità di ritardo elettriche (ur), vedi figura 6,  il maggior ritardo si applicherà alla tensione dell’idrofono all’estrema destra  e ritardo nullo all’idrofono di estrema sinistra in modo che la somma avvenga tra tensioni coerenti,

 

 

L’ampiezza del lobo di direttività artificiale si allarga mano a mano che il fascio si allontana dal traverso del battello; ne consegue un peggioramento del rapporto tra il segnale del bersaglio e il disturbo del mare.

 

Agendo contemporaneamente ed in modo opportuno su tutti i ritardi  (ur)  il lobo di direttività artificiale ruota per tutto l’orizzonte così come con  la macchina elettromeccanica di figura 7, organo di compensazione di rilevamento, consentiva al sonar IP74 di puntare le direzioni dei bersagli con elevata precisione.

 

fig. 7

 

Si evidenzia che oggi, con il sonar asservito al computer, le operazioni indicate sono sviluppate con routine software

 

Edited Sunday at 01:58 PM by C. Del Turco