Sonar

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Principio di funzionamento del sonar attivo

Il sonar, termine che nasce come acronimo dell'espressione inglese sound navigation and ranging, è una tecnica che utilizza la propagazione del suono (sott'acqua in genere) per la navigazione, comunicazione o per rilevare la presenza e la posizione di imbarcazioni. Si distinguono sonar attivi e sonar passivi. Il sonar può essere usato come mezzo di localizzazione acustica. Quest'ultima è stata impiegata anche in aria in passato, prima dell'introduzione del radar, e viene tuttora utilizzata per la navigazione dei robot mentre il SODAR (un sonar aereo rivolto dal basso verso l'alto) trova applicazione nelle indagini atmosferiche. Il termine sonar indica anche lo strumento usato per generare e ricevere i segnali acustici. La banda delle frequenze usate dai sistemi sonar va dagli infrasuoni agli ultrasuoni. Lo studio della propagazione del suono sottacqua è noto come acustica subacquea o idroacustica.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Venne inventato da Paul Langevin nel 1917[1]. La marina inglese e quella tedesca considerarono, nel periodo tra le due guerre, il sottomarino un'arma superata, soprattutto dopo l'avvento del dispositivo di rilevazione acustica detto "ASDIC" (Anti-Submarine Detection Investigation Committee), noto oggi come sonar[2]; furono i britannici i primi a sviluppare una tecnologia che permettesse di rilevare un oggetto attraverso il suono[3] e la scoperta del propagarsi delle onde sonore in acqua non era avvenuta durante la prima guerra mondiale e, per il rilevamento dei sommergibili, erano utilizzati dei semplici idrofoni)[2]. Il sistema ASDIC era composto da un trasduttore, contenuto in una cupola sotto la nave, che inviava onde acustiche che tornavano all'origine se riflesse da un oggetto sommerso, posto ad una distanza massima di circa 2700 m. La cupola poteva essere fissa, come nell'apparato Type 123 installato sulle corvette della classe Flower o retrattile come in alcune navi[4], quali il cacciatorpediniere HMS Campbeltown, dotato di un ASDIC Type 124[4]. Dall'eco veniva ricavata la direzione e la distanza dell'oggetto ma falsi segnali potevano essere generati dalle differenze di temperatura dell'acqua, correnti, branchi di pesci, ed inoltre l'ASDIC era efficace solo a velocità inferiori ai 15 nodi (28 km/h), poiché a velocità superiori il rumore della nave avrebbe coperto gli echi; un ulteriore limite era rappresentato dal brandeggio del trasduttore, solo in senso orizzontale, con la conseguenza che il contatto veniva perso quando il bersaglio passava sotto la nave cacciatrice[5].

La procedura di utilizzo consisteva nell'uso dell'ASDIC in un arco da un lato all'altro della nave, fermando il trasduttore a distanze di pochi gradi per inviare un segnale, e le ricerche in gruppi di navi prevedevano l'allineamento delle navi a distanza compresa tra il miglio ed il miglio e mezzo; se veniva captata un'eco identificabile come sottomarino la nave avrebbe puntato verso il bersaglio e si sarebbe avvicinata a media velocità fino a trovarsi ad una distanza inferiore alle 1000 yard (910 m) e, nel frattempo, tramite il plotter veniva tracciata la direzione e la distanza, in modo da ricavare la rotta del sottomarino e la sua velocità. L'attacco veniva portato passando davanti al sottomarino per scaricare le bombe di profondità, lanciandole ad intervalli, seguendo uno schema tale da intrappolare il sottomarino. Per essere efficaci tuttavia, le bombe dovevano esplodere ad una distanza inferiore ai 6 metri ed i primi sistemi ASDIC non erano in grado di determinare la profondità con sufficiente precisione; per questo motivo lo schema di sganciamento delle bombe prevedeva anche l'esplosione delle stesse a diverse profondità[6].

Il sistema ASDIC soffriva di alcuni limiti: gli U-Boot potevano scendere a profondità maggiori rispetto a quelli britannici e statunitensi, oltre i 700 ft, pari a 210 m, oltre le capacità delle bombe di profondità britanniche, che potevano raggiungere i 350 ft, circa 100 m, e l'esplosione di una bomba di profondità disturbava l'acqua, rendendo molto difficile la riacquisizione del contatto nemico se falliva il primo attacco; è da rilevare inoltre che il sistema non godeva della fiducia delle marine alleate e la Royal Navy iniziò la guerra con un numero insufficiente di cacciatorpediniere e di ufficiali esperti in armi antisommergibile[7]. La situazione nel comando costiero della Royal Air Force era ancora più grave, poiché gli aerei da ricognizione non possedevano adeguata autonomia per il pattugliamento e non erano ancora state valutate le conseguenze che la scoperta del radar avrebbe avuto nella guerra sul mare[7].

Anche altre marine iniziarono a sperimentare i primi modelli di ASDIC quando alcune unità, corvette ma anche pescherecci armati[8], vennero equipaggiati con personale non inglese, o apparati vennero installati su navi alleate, come il cacciatorpediniere olandese Isaac Sweers[8].

Funzionamento[modifica | modifica wikitesto]

Il sonar (SOund Navigation And Ranging) è l'unico apparato utilizzabile da un sottomarino, quando è immerso sotto la quota periscopica, per scoprire gli ostacoli che lo circondano, in altre parole per individuare navi di superficie, sottomarini, animali marini o anche asperità del fondale o mine. Su un sommergibile troviamo entrambi i tipi di sonar, quello passivo e quello attivo. Quello passivo, denominato sistema idrofonico è costituito da uno o più sensori, che captano i suoni trasmessi dagli oggetti sommersi e permette di localizzarne la direzione di provenienza e individuare la fonte in base alle caratteristiche del suono captato. È composto da una serie di trasduttori e può essere utilizzato solamente per "ascoltare". In condizioni ottimali, un sonar passivo moderno può "sentire" navi da molte miglia nautiche di distanza, permettendo così al sottomarino di scoprire potenziali minacce prima di entrare nella portata dei loro sensori.

Il migliore vantaggio di questa soluzione è la silenziosità, unita alla possibilità di scoprire le caratteristiche della fonte di emissione del rumore. È inoltre possibile, grazie alla trigonometria e avendo almeno tre sensori disposti sulla lunghezza del battello (denominato Misuratori Passivi di Distanza), ottenere con sufficiente approssimazione la distanza della fonte.

Il sonar attivo invece opera secondo il principio del radar e permette la localizzazione dei corpi sommersi tramite la rivelazione degli echi relativi a impulsi sonori o ultrasonori emessi per mezzo di un trasduttore piezoelettrico o magnetostrittivo. Il trasduttore emette un segnale ad alta energia acustica, o ping (fino a 200 dB); gli oggetti presenti nell'area riflettono il suono e l'onda riflessa (eco) viene raccolta dai sensori del sottomarino. Il tempo trascorso tra il momento dell'emissione del segnale acustico e quello in cui l'onda riflessa di questo raggiunge l'emettitore, fornisce la distanza dell'obiettivo con estrema precisione.

Il vantaggio del sonar attivo è quello di fornire informazioni immediate sulla distanza. Lo svantaggio è che la trasmissione può essere ricevuta da sottomarini e/o navi nemiche e usata per localizzare il sottomarino che trasmette. Analogamente ai Radar, il Sonar attivo fornisce un'informazione accurata della posizione del battello emettitore, dato che la densità di potenza acustica è maggiore nel tratto emettitore-riflettore che riflettore-emettitore (che riflette, naturalmente, solo una piccola frazione dell'energia acustica emessa; in particolare la potenza riflessa dal riflettore è data, in condizioni di cammino diretto, dalla moltiplicazione dell'area efficace del bersaglio per la densità di potenza acustica). A causa di questo rischio, viene utilizzato solamente come ultima risorsa per determinare distanza e posizione esatta di un obiettivo.

Si tratta di apparecchiature attualmente insostituibili per qualsiasi marina militare. Il loro spegnimento provocherebbe la fine del monitoraggio di qualsiasi attività sottomarina, consentirebbe a chiunque di entrare ed uscire dalle acque territoriali dei singoli paesi ed esporrebbe ogni unità navale al sabotaggio ad opera di sommozzatori (come ai tempi della seconda guerra mondiale).

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ cronologia del xx secolo, grandi manuali newton
  2. ^ a b Boyne 1997, p. 168
  3. ^ (EN) Fighting the U-boats - Weapons and Technologies - Asdic / Sonar- su Uboat.net in uboat.net. URL consultato il 4 gennaio 2010.
  4. ^ a b (EN) Asdic in netherlandsnavy.nl. URL consultato il 3 gennaio 2010.
  5. ^ (EN) Richard Harding, The Royal Navy, 1930-2000: innovation and defence in books.google.it. URL consultato il 3 gennaio 2010.
  6. ^ (EN) Tactics, Training, Technology and the RCN's Summer of Success, July-September 1942 in navalhistory.ca. URL consultato l'8 febbraio 2010. Il sito navalhistory.ca riporta un esempio di schemi di caccia adottati dalla Royal Canadian Navy con le corvette classe Flower.
  7. ^ a b Boyne 1997, p. 169
  8. ^ a b (EN) Anatomy of an Asdic Trawler in bbc.co.uk. URL consultato il 6 gennaio 2010.

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