Portata di scoperta del sonar

La portata di scoperta di un sonar indica in generale la probabile distanza alla quale un sonar può scoprire un bersaglio. La portata di scoperta non è un dato certo ma una previsione a carattere probabilistico.

Questa lezione illustra le caratteristiche dei computi relativi alla previsioni della portata di scoperta delle componenti passive del sonar installati sui sottomarini.

Validità dei calcoli di portata

Le equazioni che regolano la stima della portata hanno valore soltanto se il bersaglio, e/o il sottomarino, non sono nella zona d’ombra di figura 1.

figura 1 Tracciato propagazione anomala

Calcolo della portata di un sonar passivo

Il calcolo della portata massima per propagazione sferica per la componente passiva si ottiene dalla soluzione del seguente sistema trascendente in $R$:

${\begin{cases}TL=60+20\cdot \log _{10}{R}+\alpha \cdot R\\TL=SL+DI-NL-DT+10\cdot \log _{10}{BW}\end{cases}}$

dove:

-nella prima equazione:

$TL=$ attenuazione, espressa in deciBel ($dB$), dipendente da:

• $R$ distanza espressa in $km$

• $\alpha$ coefficiente d'assorbimento del suono in mare in $dB/km$

-nella seconda equazione:

$TL=$ attenuazione, espressa in deciBel ($dB$) , dipendente da:

• $BW=$ banda delle frequenze di ricezione del sonar in $Hz.$
• $SL=$ rumore "spettrale" irradiato dal bersaglio in $dB/\mu Pa$ $/{\sqrt {Hz}}/1\ m$.
• $NL=$ rumore "spettrale" del mare in $dB/\mu Pa$ $/{\sqrt {Hz}}$.
• $DI=$ guadagno di direttività della base idrofonica ricevente in $dB$.
• $DT=$ soglia di rivelazione in correlazione in $dB$ a sua volta dipendente da:
• $d$ = parametro probabilistico dipendente da: $BW$ ( banda del ricevitore) e $RC$ (costante d'integrazione del rivelatore.)

Metodi di calcolo della portata di scoperta

Esistono due metodologie fondamentali di calcolo:

1. grafica , usata nel 1960 per lo studio dei sonar IP60/64 per i sottomarini della Classe Toti
2. automatica, risoluzione del sistema trascendente tramite computer

Esempio di calcolo con il metodo grafico

Significativa la soluzione grafica del sistema trascendente con le variabili:

• $\alpha =0.09\ dB/km$
• $SL=140\ dB/\mu Pa$ $/{\sqrt {Hz}}/1\ m$
• $NL=58\ dB/\mu Pa$ $/{\sqrt {Hz}}$
• $DI=10\ dB$
• $DT$ si calcola con i seguenti valori:
• $BW=2000\ Hz$
• $RC=0.1\ s$
• $d=9$ Il parametro $d$ presuppone: $(Priv=90\%;Pfa=5\%)$

Con questi dati si ottiene il grafico di figura 2:

figura 2

in cui:

• la curva blu rappresenta la prima equazione del sistema
• la retta rossa rappresenta la seconda equazione del sistema
• l'ascissa del loro punto d'intersezione indica la portata calcolata, nell'esempio: $R=56\ km$

Bibliografia

• (EN) Robert J. Urick, Principles of underwater sound, 3ª ed., Mc Graw – Hill, 1968.
• Aldo De Dominicis Rotondi, Principi di elettroacustica subacquea, Genova, Elettronica San Giorgio-Elsag S.p.A., 1990.
• Cesare Del Turco, Sonar Principi Tecnologie Applicazioni , edizione Accademia Navale - 3º Gruppo Insegnamento Armi Subacquee - Abilitazione Smg-Agg, .Prof. EA/ST, Livorno, 1992.