C. Del Turco Posted September 23, 2023 Report Posted September 23, 2023 (edited) Per eventuali sviluppi compresi nel post: link al calcolatore SONARMATH (per la determinazione dei parametri acustci del sonar) L'idrofonia è la tecnica per la trasmissione, la ricezione e l'ascolto dei segnali acustici in acqua, si è sviluppata iniziando, nella sua evoluzione, con l'idrofono cavo (Sorta di stetoscopio adattato all'ambiente subacqueo ) del periodo precedente alla seconda guerra mondiale, a seguire con gli apparati idrofonici della Ditta SAFAR, successivamente i sonar per i sottomarini classi Toti e Sauro e agli apparati di ultima generazione installati sui sottomarini U212 in servizio nel XXI secolo. Gli apparati italiani per l'idrofonia erano nominati ''Impianti idrofonici'' o ''ecoidrofonici'' in base al tipo di localizzazione, o tramite il rumore emesso dal bersaglio i primi o tramite l'eco riflesso da questi il secondo. La dizione ''sonar'' viene introdotta nel gergo soltanto dopo la fine della seconda guerra mondiale. Le prime applicazioni Si ha notizia, dopo la fine della seconda guerra mondiale, delle prime applicazione dell'idrofonia in Italia, con i reperti presenti nel Museo Navale di La Spezia: il ricevitore idrofonico direzionale evoluzione del ricevitore idrofonico rivelatore. Ricevitore idrofonico rivelatore Il ricevitore idrofonico rivelatore era formato da una sfera cava di gomma collegata ad un tubo di metallo che terminava con un leggero condotto di gomma da applicare all’orecchio dell’operatore. La sfera di gomma veniva immersa in mare alla profondità di qualche metro, le onde sonore che ne colpivano la superficie provocavano delle vibrazioni che si trasmettevano direttamente all’aria in essa contenuta e da questa, tramite il tubo metallico ed il condotto di gomma venivano convogliate all'orecchio dell’operatore che scopriva, se presente, il rumore di un semovente in mare navigante su qualsiasi possibile angolazione dell’orizzonte. Si concretizzava quindi la scoperta, ma non la localizzazione del semovente. Ricevitore idrofonico direzionale L’operazione di scoperta della direzione del semovente si è realizzata con un dispositivo simile al precedente, ma dotato di due sfere cave. L’ascolto avveniva in modo stereofonico, con i contributi acustici delle due sfere, una per ciascun orecchio, e si puntava la sorgente acustica ruotando manualmente il supporto, così come nell'ascoltare un rumore in aria si ruota la testa per individuarne il settore di provenienza. Questo sistema di scoperta direzionale presentava ambiguità dato che quando la coppia di sfere individuava il bersaglio questo poteva essere tanto da un lato quanto dal lato opposto. Primi passi dell'evoluzione Elementi idrofonici elettroacustici Con la costruzione di elementi idrofonici in grado di trasformare le vibrazioni acustiche in tensioni elettriche ( Idrofoni realizzati con materiali piezoelettrici) le sfere cave venivano sostituite da insiemi di quest'ultimi, basi acustiche ruotanti, da movimentare in mare per la scoperta dei bersagli. Isolando acusticamente un lato dell'insieme si consentiva l'ascolto soltanto nella direzione voluta senza ambiguità; la scoperta era fattibile per bersagli relativamente vicini. L'evoluzione con valvole termoioniche Con l'impiego delle valvole termoioniche vengono sviluppati i primi apparati in grado di scoprire i bersagli a notevoli distanze. Il principio di rivelazione dei bersagli resta sempre quello indicato come base ruotante. L'operatore nel locale dedicato ruota con un volantino la base esterna al sommergibile e con l'ascolto in cuffia cerca i bersagli per determinarne, su apposito indicatore numerico, la posizione angolare rispetto all'asse del battello. Apparati idrofonici particolari Nel periodo della seconda guerra mondiale, la ditta SAFAR ha prodotto due apparati idrofonici a valvole termoioniche quali: Impianto di segnalazione subacquea per sommergibili (1939) L’impianto di segnalazione acustica subacquea è un complesso di dispositivi che permettono la trasmissione e la ricezione di segnali acustici telegrafici che si propagano in mare. A mezzo di apposito trasmettitore, con trasduttore annesso che opera anche come ricevitore, vengono prodotte onde acustiche di frequenza determinata di durata e ritmo variabili a comando manuale. Un impianto analogo riceve i segnali acustici tramite il proprio trasduttore e li rende udibili con cuffia telefonica all'operatore. Si tratta di un dispositivo di comunicazioni tra mezzi navali descritto nel fascicolo monografico originale della SAFAR- Fonoscandaglio tipo R (1940) Il fonoscandaglio Safar tipo R è un apparecchio che, installato a bordo di unità subacquea o di superficie, permette di scandagliare il fondo del mare, cioè di misurare la profondità nel punto in cui si trova il semovente navale Lo scandaglio, descritto nel fascicolo monografico], è formato da due trasduttori, di ricezione e trasmissione, da un cofano con l'amplificatore e il rivelatore dei segnali, da un trasmettitore e da un indicatore numerico della profondità. Idrofonia con basi d'ascolto fisse Con l'impiego dei tubi a raggi catodici , e particolari basi idrofoniche fisse, si sviluppano i primi apparati ecoidrofonici nei quali sullo schermo dei tubi catodici si evidenziano, con marche luminose, le posizioni angolari dei bersagli. I bersagli localizzabili con questi tipi di apparati erano visualizzati all'operatore al sonar su di una consolle di presentazione e controllo dotata di schermo circolare video. Se un sottomarino in fase di scoperta si trova in immersione in una zona di mare, tra coste ed isole, nella quale sono presenti due navi in movimento può esplorare l'ambiente nell'intento di localizzare tanto i bersagli fissi quanto in movimento. Dato che tutti i rilievi angolari del sonar sono effettuati facendo riferimento al sottomarino, esso diventa il centro della geometria della zona. Tracciato un cerchio ideale facendo centro sul sottomarino, tutto ciò che in esso è compreso sarà visualizzato sullo schermo circolare di presentazione con riferimento al punto centrale. Immagini della geometria e presentazione video dei bersagli apparato ecoidrofonico Nello schermo del sonar compaiono tracce diverse in dipendenza del suo modo operativo. Se si lavora in attivo gli echi di tutti i bersagli compaiono sullo schermo sotto forma di piccoli segmenti luminosi che delineano la topografia della zona circostante il battello, questo compare come un punto luminoso al centro. Un raggio luminoso è fatto ruotare dall'operatore per collimare i bersagli. Se il sonar lavora in passivo, i rumori irradiati dai bersagli compaiono sullo schermo sotto forma di tracce radiali che indicano la direzione di provenienza del suono rispetto al battello che compare come un punto luminoso al centro. Anche in questo caso è presente l’indice luminoso per collimare i bersagli. L'idrofonia dopo la seconda guerra mondiale Gli studi sull'idrofonia riprendono in USEA (La Spezia) nel 1951, sono indirizzati alla costruzione dei primi apparati ecoidrofonici del dopoguerra per navi di superficie e sottomarini Impianto ecoidrofonico P51 Si trattava di un impianto ecoidrofonico sperimentale per navi di superficie; progettato e realizzato nel 1951 dalla Soc. Usea in Lerici (SP). Impianto ecoidrofonico IP60/64 È il primo apparato ecoidrofonico per sottomarini costruito in Italia; realizzato nel 1960 dalla Soc. Usea in Lerici (SP) per i battelli Classe Toti. Caratteristiche: *Presentazione video in coordinate polari, indicata come PPI ( acronimo inglese per Plan-Position Indicator) *Ricezione con 36 fasci preformati in alta frequenza in banda di ricezione 8000 - 10000 Hz (uno ogni 10 ° ) impiegato prevalentemente alla scoperta dei bersagli con il metodo dell'eco. Per la scoperta si impiegava la base idrofonica cilindrica a proravia del sottomarino. *Arco d'orizzonte esplorato: 0 - 360° *Intensità d'illuminazione delle tracce dipendente dalle ampiezze dei segnali generate dai fasci preformati. Tecnologia *Trasduttori magnetostrittivi per l'emissione degli impulsi. *Idrofoni piezoelettrici per la ricezione degli echi e/o del rumore emesso dai bersagli. *Valvole termoioniche per la generazione degli impulsi acustici. *Semiconduttori per l'elettronica di conduzione e di processo. Impianto ecoidrofonico IP70 È il secondo apparato ecoidrofonico per sottomarini costruito in Italia; realizzato nel 1970 dalla Soc. Usea in Lerici (SP) per i battelli Classe Sauro. Caratteristiche: *Presentazione video in coordinate polari (Indicata come PPI) *Ascolto in bassa frequenza con 70 fasci preformati in banda di ricezione 200 - 3000 Hz (uno ogni 5 °per una copertura di +/- 175 °) Per la scoperta in bassa frequenza si impiegava la base idrofonica conforme che nel settore prodiero, coperta dallo scafo, non consentiva un'esplorazione totale di +/- 180 °). In alta frequenza 36 fasci preformati Banda di ricezione 8000 - 16000 Hz (uno ogni 10 °). Per la scoperta in alta frequenza si impiegava la base idrofonica cilindrica a proravia del sottomarino. *Due posti operativi *Arco d'orizzonte esplorato:0 - 360° *Intensità d'illuminazione delle tracce dipendente dalle ampiezze dei segnali generate dai fasci preformati. Tecnologia: *Trasduttori piezoelettrici per l'emissione degli impulsi. *Idrofoni piezoelettrici per la ricezione degli echi e/o del rumore emesso dai bersagli. *Valvole termoioniche per la generazione degli impulsi acustici. *Valvole termoioniche per la presentazione video. *Semiconduttori per l'elettronica di conduzione e di processo. Impianto ecoidrofonico IP74 È il terzo apparato ecoidrofonico per sottomarini costruito in Italia; realizzato nel 1974 dalla Soc. Usea in Lerici (SP) per i battelli Classe Sauro. *Questo apparato consentiva, con i fasci preformati, la scoperta veloce dei bersagli che, una volta individuati, potevano essere localizzati con notevole precisione da un compensatore meccanico ausiliario indirizzabile velocemente nella direzione voluta. Caratteristiche: *Presentazione video a cascata in coordinate angolo - tempo. *Ascolto in bassa frequenza a 70 fasci preformati in banda di ricezione 200 - 3000 Hz (uno ogni 5° per una copertura di +/-175 °) "Per la scoperta in bassa frequenza si impiegava la base idrofonica conforme che nel settore prodiero, coperta dallo scafo, non consentiva un'esplorazione totale di +/- 180 °) in alta frequenza 36 fasci preformai in banda di ricezione 8000 - 16000 Hz (uno ogni 10 °) Per la scoperta in alta frequenza si impiegava la base idrofonica cilindrica a proravia del sottomarino. *In ascisse l'arco d'orizzonte esplorato: - 175° + 175° *In ordinate il tempo trascorso con le tracce delle evoluzioni dei bersagli per memoria tattica. *Intensità d'illuminazione delle tracce dipendente dalle ampiezze dei segnali generate dai fasci preformati. *Questo apparato consentiva la localizzazione di precisione con un compensatore ausiliario così come nell'impianto ecoidrofonico IP70. Tecnologia: *Trasduttori piezoelettrici per l'emissione degli impulsi. *Idrofoni piezoelettrici per la ricezione degli echi e/o del rumore emesso dai bersagli. *Valvole termoioniche per la generazione degli impulsi acustici. *Circuiti integrati per la presentazione video. *Semiconduttori per l'elettronica di conduzione e di processo. *Computer ESA24 - ELSAG (Ge) per l'elaborazione dati, presentazione video, conduzione dell'impianto. Impianto idrofonico FALCON Pannello di comando, controllo,scoperta. Si tratta del terzo apparato, di tipo esclusivamente idrofonico progettato e costruito in Italia in via prototipica, presso l'Arsenale Militare di La Spezia nel 2000 come apparato d'emergenza per i sottomarini classe Sauro. Caratteristiche: Questo apparato è stato studiato e realizzato presso L'Arsenale Militare di La Spezia come localizzatore d'emergenza. *Presentazione della traccia dei bersagli secondo coordinate cartesiane Indicata con la sigla tipo A *Sonar d'emergenza a 36 fasci preformati in bassa frequenza. Banda di ricezione 1000 - 3000 Hz (uno ogni 10°), studiato per i sottomarini Classi Toti e Sauro, da impiegare con la base idrofonica cilindrica a proravia del sottomarino: In ascisse l'arco d'orizzonte esplorato: - 180° a + 180° In ordinate le ampiezze dei segnali generate dai fasci preformati. Tecnologia: *Base acustica ricevente del sottomarino ospitante. *Circuiti integrati per l'elettronica di amplificazione e interfaccia con il P.C. *Computer portatile di serie per l'elaborazione dei segnali idrofonici, formazione dei fasci di scoperta, presentazione dei dati e puntamento del bersaglio. Edited June 26, 2024 by C. Del Turco Quote
Bob Napp* Posted September 25, 2023 Report Posted September 25, 2023 On 23/9/2023 at 11:16, C. Del Turco said: Primi passi dell'evoluzione Elementi idrofonici elettroacustici Con la costruzione di elementi idrofonici in grado di trasformare le vibrazioni acustiche in tensioni elettriche ( Idrofoni realizzati con materiali piezoelettrici) le sfere cave venivano sostituite da insiemi di quest'ultimi, basi acustiche ruotanti, da movimentare in mare per la scoperta dei bersagli. Isolando acusticamente un lato dell'insieme si consentiva l'ascolto soltanto nella direzione voluta senza ambiguità; la scoperta era fattibile per bersagli relativamente vicini. L'evoluzione con valvole termoioniche Con l'impiego delle valvole termoioniche vengono sviluppati i primi apparati in grado di scoprire i bersagli a notevoli distanze. Il principio di rivelazione dei bersagli resta sempre quello indicato come base ruotante. L'operatore nel locale dedicato ruota con un volantino la base esterna al sommergibile e con l'ascolto in cuffia cerca i bersagli per determinarne, su apposito indicatore numerico, la posizione angolare rispetto all'asse del battello. Interessante! Questo tipo di idrofono è quello che abbiamo visto in tante immagini storiche degli U-boot. E il cui funzionamento - con l'operatore che fa ruotare a mano una manovella a soffitto del locale idrofonico - è accennato in qualche breve sequenza del film U-boot 96. Sotto: una foto dell'U 604 dove si distingue la posizione e la forma del trasduttore; a prora, tra i primi 4 uomini in piedi. Quote
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