Sonar di emergenza

L’esigenza di un sonar d'emergenza nasce nel caso in cui il sonar operativo del sottomarino sia in avaria, ciò per consentire l'emersione in sicurezza del battello^{[N 1]}.

Caratteristiche del sonar

Le caratteristiche fondamentali di un sonar d'emergenza, per realizzare un sistema semplice e per conseguenza affidabile, sono:

Trattamento numerico dei segnali senza l’impiego di conversione analogico-digitale.
Rimessa in coerenza dei segnali video in tempo reale senza l’impiego di strutture di ritardo.
Algoritmi per la formazione fasci preformati in correlazione estremamente semplici^[1].
Software in grado di lavorare con personal computer di serie.
Interfacciabilità immediata con le basi acustiche del sonar siano esse circolari che di tipo conforme.

Storia

Sottomarino Cl. Toti

Sottomarino Cl Sauro

Nell'anno 2000 la Marina Militare Italiana ha progettato e costruito il primo sonar d'emergenza nell'ottica di utilizzarlo nei sottomarini classi Toti e Sauro.

A cura delle Officine di Elettroacustica dell'Arsenale Militare di la Spezia è stato collaudato il sonar di emergenza nominato FALCON, acronimo di Fasci Acustici per Localizzazione a Coerenza d’Onda Naturale.

Descrizione tecnica

Schema a blocchi

La metodologia di trattamento dei segnali idrofonici è in correlazione a due stati^[2], ed in linea di principio, estremamente semplice^[3]:

Schema a blocchi del sonar FALCON

Selezionata la base acustica^{[N 2]}, circolare o conforme, si amplificano, si filtrano nella banda prescelta^{[N 3]}^[4] $(f1-f2)$ e si limitano a due stati gli $n$ segnali idrofonici che, indicati dopo limitazione, con $(L1\ -\ Ln)$ .

L’insieme degli stati logici istantanei del gruppo $(L1\ -\ Ln)$ può essere visto come un numero binario costituito da una stringa contenente, ad esempio, gli $n$ valori $(0-1-1-0-1-1-0-1)$ .

La stringa ad $n$ bit è inserita nel computer al ritmo superiore a due volte la frequenza massima della banda; questa stringa, avente il corrispondente valore numerico $Y$ , contiene tutte le informazioni necessarie all’elaborazione.

Il software dispone di $m$ matrici di conversione che secondo la filosofia FALCON, computano gli $m$ altrettanti fasci preformati.

Visualizzazione dei bersagli

I bersagli sono visualizzati sullo schermo del computer secondo presentazione tipo A^{[N 4]}:

Sonar d'emergenza: presentazione video

Nella presentazione video compaiono campane luminose aventi ampiezza diversa a seguito della corrispondente ampiezza dei segnali generati dai bersagli.
Un indice luminoso verticale è posizionabile per la collimazione angolare dei bersagli.^{[N 5]}^{[N 6]}

Il prototipo di laboratorio

Vista prototipo Sonar FALCON per prove di laboratorio:fase di scoperta di un bersaglio.

Italia

-Arsenale Marina Militare

-La Spezia

-Inizio costruzione = 2000

-Fine costruzione = 2001

Il prototipo del sonar FALCON, per le prove di laboratorio, è stato assiemato in un minitower collegato ad un P.C. portatile, la struttura nel suo insieme è stata collegata direttamente ad una base idrofonica senza organi di preamplificazione.

L'autonomia del prototipo assicurava un'autonomia di navigazione dell'ordine delle 2 ore.

Note

Annotazioni

^ Il sottomarino che deve riemergere utilizza il sonar per controllare che nell'arco dell'orizzonte non ci siano ostacoli che possano pregiudicare la sicurezza di manovra.
^ La base viene selezionata in sede di progetto e determina le caratteristiche dell'elettronica e del software.
^ La banda è selezionata sulla base delle caratteristiche dei rumori emessi dai bersagli
^ Si tratta di sistema grafico in coordinate cartesiane: (ascisse: direzione $\pm \ 180$ °) (ordinate: ampiezza dei segnali ricevuti)
^ La direzione misurata con il FALCON è riferita all'asse longitudinale del sottomarino.
^ Il valore della direzione collimata è indicato in apposito label.

Fonti

^ C. Del Turco, pp. 3 - 6.
^ Faran, pp. 58 - 69.
^ C.Del Turco, pp. 3 - 4.
^ Urick, pp. 328 - 351.

Bibliografia

(EN) James J. Faran Jr; Robert Hills Jr, Office of Naval Research (contract n5 ori-76 project order x technical memorandum no. 27). Correlators for signal reception (PDF), Cambridge, Massachusetts, Acoustics Research Laboratory Division of Applied Science Harvard University, 1952.
(EN) Robert J. Urick, Principles of underwater sound, 3ª ed., Mc Graw – Hill, 1968.
C. Del Turco, La correlazione, Tip. Moderna La Spezia, 1992.
C. Del Turco, Studio di un sistema di fasci acustici per localizzazione a coerenza d'onda naturale Archivio Direzione Arsenale M.M. La Spezia, 2000.

Collegamenti esterni

N° FASCI Selenia

Sonar FALCON

Schemi sonar FALCON

Testo discorsivo sul sonar

testo tecnico sulla Correlazione

[1] Il sottomarino che deve riemergere utilizza il sonar per controllare che nell'arco dell'orizzonte non ci siano ostacoli che possano pregiudicare la sicurezza di manovra.

[5] La base viene selezionata in sede di progetto e determina le caratteristiche dell'elettronica e del software.

[6] La banda è selezionata sulla base delle caratteristiche dei rumori emessi dai bersagli

[8] Si tratta di sistema grafico in coordinate cartesiane: (ascisse: direzione $\pm \ 180$ °) (ordinate: ampiezza dei segnali ricevuti)

[9] La direzione misurata con il FALCON è riferita all'asse longitudinale del sottomarino.

[10] Il valore della direzione collimata è indicato in apposito label.

[2] C. Del Turco, pp. 3 - 6.

[3] Faran, pp. 58 - 69.

[4] C.Del Turco, pp. 3 - 4.

[7] Urick, pp. 328 - 351.

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