Fasci preformati per il sonar
# Fasci preformati per il sonar

I fasci preformati per il sonar consentono al localizzatore subacqueo la scoperta simultanea dei bersagli che si trovino in tutto l'arco dell'orizzonte relativo al sottomarino nel quale sono installati.

## Storia

Agli inizi della seconda guerra mondiale per scoprire i bersagli con il sonar, nell'arco di tutto l'orizzonte, si faceva ruotare meccanicamente una piccola base acustica, e con essa la sua caratteristica di direttività nell'arco dei $360$°; in un secondo tempo, con un particolare sistema detto compensatore si ruotava artificialmente il fascio di direttività della base lasciando la stessa ferma.

Queste operazioni richiedevano molto tempo nella ricerca su tutto l'arco dell'orizzonte, consentivano però ottime caratteristiche di precisione di rilevamento angolare dell'ordine di $0.1$°.

Con lo sviluppo dell'elettronica nasce l'idea dei fasci acustici preformati, con essi tutto l'orizzonte subacqueo viene esplorato in modo istantaneo per tutti i $360^{\circ }$.

Un sistema a fasci preformati in hardware è stato studiato per la prima volta in Italia nel 1960 per i sonar installati a bordo dei sottomarini Cl. Toti.

## Esplorazione simultanea dello spazio subacqueo

L'esplorazione simultanea dello spazio subacqueo è un processo tecnologico in grado di aumentare le capacità operative del sonar consentendogli la scoperta e la localizzazione dei bersagli in tutto l'arco dell'orizzonte nello stesso tempo d'osservazione.

Il sistema tecnologico si basa su di una molteplicità di elaboratori hardware o software opportunamente implementati nelle strutture del sonar; gli elaboratori hanno la funzione di generare molteplici fasci acustici dal cui numero dipende la precisione di rilevamento e la capacità di scoperta.

### Numero dei fasci

Un singolo fascio preformato consente la visualizzazione dei segnali acustici emessi dai semoventi navali in una determinata direzione; $72$ fasci, ad esempio, indirizzati per le direzioni $0^{\circ }\ ;\ 5^{\circ }\ ;\ 10^{\circ }\ ;\ 15^{\circ }.....355$° permettono la scoperta dei bersagli su tutto l'arco dell'orizzonte.

Il numero dei fasci preformati dipende dalla precisione di localizzazione imposta in fase di progetto.

Le strutture a fasci preformati hardware possono essere realizzate sia con rivelatori d'inviluppo che con correlatori.

### Struttura hardware a fasci preformati

Un sistema a fasci preformati hardware è formato da un insieme di strutture elettroniche, uguali tra loro, in numero pari al numero dei fasci voluti.

Una struttura a fasci preformati, di tipo analogico-digitale, vede la circuitazione relativa composta dai seguenti dispositivi:

* Due gruppi d'idrofoni facenti parte della base idrofonica installata sul sottomarino.
* Un blocco di tante unità di ritardo temporale quanti sono gli idrofoni impiegati
* Due blocchi elettronici per le somme, destra e sinistra, delle tensioni fornite dai due gruppi d'idrofoni.
* Un dispositivo per la misura della coerenza tra le due tensioni di somma.

**Dettagli della struttura**

Ciascun fascio esegue la rimessa in coerenza dei segnali idrofonici per compensare i diversi tempi di percorrenza del suono in mare, seguono due sommatori e il ricevitore in correlazione con integratore analogico.

Per un corretto funzionamento del sistema la caratteristica di direttività di ciascun fascio deve sovrapporsi alle adiacenti a circa $-3\ dB$ (decibel) rispetto al massimo.

Le diverse tensioni dei blocchi di formazione fasci sono esplorate, ciclicamente nel tempo, da un circuito serializzatore elettronico e da questo inviate al sistema di presentazione video di tipo panoramico.

## Evoluzione dei sonar a fasci preformati

Sonar a fasci preformati sviluppati in Italia nel periodo 1960-2002

### Sonar per sottomarini Cl. Toti -1960-

Caratteristiche:

* Presentazione video in coordinate polari
* Sonar a 36 fasci preformati in alta frequenza ( uno ogni $10$° ) impiegato prevalentemente alla scoperta dei bersagli con il metodo dell'eco
* Arco d'orizzonte esplorato: $0-360$°
* Intensità d'illuminazione delle tracce dipendente dalle ampiezze dei segnali generate dai fasci preformati.

### Sonar per sottomarini Cl. Sauro -1970-

Caratteristiche:

* Presentazione video in coordinate polari
* Sonar in bassa frequenza con $70$ fasci preformati( uno ogni $5$° per una copertura di $\pm 175$°), in alta frequenza 36 fasci preformati (uno ogni $10$°)
* Due posti di osservazione
* Arco d'orizzonte esplorato: $0-360$°
* Intensità d'illuminazione delle tracce dipendente dalle ampiezze dei segnali generate dai fasci preformati.
* 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.

### Sonar per sottomarini Cl. Sauro -1974-

Caratteristiche:

* Presentazione video a cascata in coordinate angolo - tempo.
* Sonar in bassa frequenza a $70$ fasci preformati( uno ogni $5$° per una copertura di $\pm 175$°), in alta frequenza $36$ fasci preformati (uno ogni $10$°)
* In ascisse l'arco d'orizzonte esplorato: $-\ 175^{\circ }\ +\ 175$°
* 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 nel sonar IP70.

### Sonar sperimentale FALCON -2002-

Caratteristiche:

* Presentazione della traccia dei bersagli secondo coordinate cartesiane
* Sonar d'emergenza a $36$ fasci preformati in bassa frequenza (uno ogni $10^{\circ }$), 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: $-\ 180^{\circ }\ +\ 180$°

In ordinate le ampiezze dei segnali generate dai fasci preformati.

## note

### Annotazioni

* ↑ Il compensatore era un organo elettro meccanico che ruotava, a comando dell'operatore al sonar mediante SYNCRO DI COPPIA ( Dispositivi per la trasmissione e posizionamento angolare di macchine ruotanti).
* ↑ Si tratta del localizzatore subacqueo IP60 della Soc. Usea
* ↑ https://it.wikiversity.org/wiki/Introduzione_ai_sistemi_riceventi_in_correlazione
* ↑ Nel disegno non sono indicati gli amplificatori idrofonici
* ↑ La base ricevente può essere o cilindrica o conforme
* ↑ L'operazione di rimessa in coerenza consiste nel ritardare opportunamente i segnali idrofonici affinché tutti abbiano lo stesso tempo di percorrenza
* ↑ È definita presentazione tipo A quella basata sulle coordinate cartesiane; è indicata invece presentazione tipo PPI quella in coordinate polari.
* ↑ Indicata come PPI, acronimo inglese per Plan-Position Indicator)
* ↑ Banda di ricezione $8000-10000\ Hz$
* ↑ Per la scoperta si impiegava la base idrofonica cilindrica a proravia del sottomarino.
* ↑ Indicata come PPI, acronimo inglese per Plan-Position Indicator)
* ↑ Banda di ricezione $200-3000\ Hz$
* ↑ 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 $\pm 180$°)
* ↑ Banda di ricezione $8000-16000\ Hz$
* ↑ Per la scoperta in alta frequenza si impiegava la base idrofonica cilindrica a proravia del sottomarino.
* ↑ Banda di ricezione $200-3000\ Hz$
* ↑ 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 $\pm 180$°)
* ↑ Banda di ricezione $8000-16000\ Hz$
* ↑ Per la scoperta in alta frequenza si impiegava la base idrofonica cilindrica a proravia del sottomarino.
* ↑ Questo sonar è stato studiato e realizzato presso L'Arsenale Militare di La Spezia come localizzatore d'emergenza.
* ↑ Indicata con la sigla tipo A
* ↑ Banda di ricezione $1000-3000\ Hz$

### Fonti

* ↑ Del Turco: Sonar-principi-tecnologie-applicazioni, pp. 13 - 29.
* ↑ Del Turco Sonar-principi-tecnologie-applicazioni, pp. 76 - 82.
* ↑ Pridham and R.A. Mucci,, pp. 425 - 435.
* ↑ Cesare Del Turco, Sul calcolo del minimo numero di fasci preformati per il sonar, pp. 39 - 54.
* ↑ https://it.wikiversity.org/wiki/Selettore_di_canali_controllato_da_comandi_digitali
* ↑ Del Turco Cesare, Sistema di Fasci Acustici per Localizzazione a Coerenza d'Onda Naturale.
