Sonar

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Para outros usos deste termo, véxase Sónar.
Sonar

O sonar (do inglés SONAR, acrónimo de Sound Navigation And Ranging, ‘navegación por son‘) é unha técnica que usa a propagación do son baixo a auga (principalmente) para navegar, comunicarse ou detectar outros buques.[1]Dous tipos de tecnoloxía comparten o nome "sonar": o sonar pasivo esencialmente escoita o son feito por outros navíos e o sonar "activo" que emite os pulsos de sons para a escoita dos ecos.

O sonar pode usarse como medio de localización acústica, funcionando de forma similar ao Radar, coa diferenza de que en lugar de emitir sinais de radio empréganse impulsos sonoros e magnéticos. De feito, a localización acústica usouse no aire antes que o radar, sendo aínda de aplicación o SODAR (exploración vertical aérea con sonar) para a investigación atmosférica.

O termo «sonar» úsase tamén para aludir ao equipo empregado para xerar e recibir o son. As frecuencias usadas nos sistemas de sonar van desde as intrasonicas ás extrasónicas (entre 20 Hz e 20 000 Hz), a capacidade do oído humano. Con todo, neste caso habería que referirse a un hidrófono e non a un sonar. O sonar ten ambas capacidades, pode ser utilizado como hidrófono ou como sonar. Existen outros sonares que non abarcan o espectro do oído humano, (cazaminas); poden comprender varias gamas de alta frecuencia, (80 kHz ó 350 kHz), por exemplo. Gañan en precisión á hora de determinar o obxecto, pero perden en alcance. O estudo do són baixo a auga coñecese como acústica submarina ou hidroacústica.

Historia[editar | editar a fonte]

Aínda que algúns animais (como golfiños e morcegos) usaron probablemente o son para a detección de obxectos durante millóns de anos, o uso por parte de humanos foi rexistrado por vez primeira por Leonardo da Vinci en 1490. Dicíase que se usaba un tubo metido na auga para detectar barcos, pondo un oído no seu extremo.[2]

No século XIX usáronse campás subacuáticas como complemento aos faros para avisar do perigo aos mariñeiros.

O uso de son para a «ecolocalización» submarina parece ser impulsado polo desastre do Titanic en 1912.
A primeira patente do mundo sobre un dispositivo deste tipo foi concedida pola Oficina Británica de Patentes ao meteorólogo inglés Lewis Richardson un mes despois do afundimento do Titanic,[3] e o físico alemán Alexander Behm obtivo outra por un resoador en 1913.

O canadense Reginald Fessenden traballando para Submarine Signal Company en Bostón comenzou a construíu un sistema experimental en 1912, un sistema que foi probado no porto de Bostón e finalmente nun cúter de Miami, U.S. Revenue (agora Garda Costas), no Gran Banco de Terranova (Canadá).[3][4] Neste test Fessenden fixo unha demostración de sondaxe, comunicouse baixo a auga mediante código Morse e medio a distancia dun eco. (Detectou un iceberg nun rango de dúas millas de distancia, aínda que era incapaz de determinar en que dirección se achaba.)[5][6]

Durante a Primeira Guerra Mundial, e debido á necesidade de detectar submarinos, realizáronse máis investigacións sobre o uso do son. Os británicos empregaron pronto micrófonos subacuáticos, mentres o físico francés Paul Langevin, xunto co enxeñeiro eléctrico ruso emigrado Constantin Chilowski, traballou no desenvolvemento de dispositivos activos de son para detectar submarinos en 1915. Aínda que os transductores piezoeléctricos e magnetostrictivos superaron máis tarde aos electrostáticos que usaron, este traballo influíu sobre o futuro dos deseños detectores. Aínda que os transductores modernos adoitan usar un material composto como parte activa entre a cabeza lixeira e a cola pesada, desenvolvéronse moitos outros deseños. Por exemplo, usáronse películas plásticas lixeiras sensibles ao son e fibra óptica en hidrófonos (transductores acústico-eléctricos para uso acuático), mentres se desenvolveron o Terfenol-D e o PMN para os proxectores. Os materiais compostos piezoeléctricos son fabricados por varias empresas, incluíndo Morgan Electro Ceramics.


ASDIC[editar | editar a fonte]

En 1916, baixo o patrocinio do Consello Británico de Invencións e Investigacións, o físico canadense Robert Boyle encargouse do proxecto do sonar activo con Albert Beaumont Wood, construíndo un prototipo para probas a mediados de 1917, mentres tanto no mesmo laboratorio Albert Beaumont Wood encargábase da mellora de sistemas de escoita pasiva.[7] Este traballo, para a División Antisubmarina da British Naval Staff, foi realizado no máis absoluto segredo, e usaba cristais de cuarzo piezoeléctricos para producir o primeiro aparello de detección subacuática de son activo do mundo.

HMS Antrim primeiro barco en probar o sonar

Para 1918 tanto Francia como o Reino Unido construíran sistemas activos,[7] aínda que os británicos estaban considerablemente máis avanzados. Probaron o seu ASDIC (Allied Submarine Detection Investigation Committee, así eran coñecidos os equipos de detección activa) no HMS Antrim en 1920 e empezaron a produción de unidades en 1922. A 6ª Flotilla Destrutora tivo buques equipados con ASDIC en 1923. Un buque-escola antisubmarino, o HMS Osprey, e unha flotilla de adestramento composta por catro buques estableceuse na Illa de Pórtland en 1924. O Sonar QB estadounidense non chegou ata 1931.

Co inicio da Segunda Guerra Mundial, a Mariña Real Británica tiña cinco equipos para diferentes clases de buques de superficie e outros para submarinos, incorporados nun sistema de ataque antisubmarino completo. A efectividade dos primeiros ASDIC estaba limitada polo uso das cargas de profundidade como arma antisubmarina. Isto esixía que o buque atacante pasase sobre o contacto mergullado antes de lanzar as cargas, o que facía perder o contacto do sonar co obxecto nos momentos previos ao ataque. O ataque esixía, pois, disparar a cegas, período no que o comandante do submarino podía adoptar con éxito medidas evasivas. Esta situación remediábase usando varios buques cooperando xuntos e coa adopción de «armas de lanzamento dianteiro», como o Hedgehog e máis tarde o Squid, que lanzaban as cargas a un branco situado diante do atacante e xa que logo aínda en contacto ASDIC. Os desenvolvementos durante a guerra desembocaron nuns equipos ASDIC que usaban diferentes formas de onda, permitindo que os puntos cegos fosen cubertos continuamente. Máis tarde empregáronse torpedos acústicos.

Ao comezo da Segunda Guerra Mundial a tecnoloxía británica de sonar foi transferida aos Estados Unidos. A investigación sobre o sonar e o son submarino ampliouse enormemente, particularmente neste país. Desenvolvéronse moitos novos tipos de sonar militar, entre eles as sonoboias, o sonar sumergible e o de detección de minas. Este traballo formou a base dos desenvolvementos de posguerra destinados a contrarrestar os submarinos nucleares. O sonar seguiu desenvolvéndose en moitos países para usos tanto militares como civís. Nos últimos anos a maioría dos desenvolvementos militares estiveron centrados nos sistemas activos de baixa frecuencia.

SONAR[editar | editar a fonte]

Na Segunda Guerra Mundial Estados Unidos usou o termo SONAR para os seus sistemas, acrónimo acuñado como equivalente de RADAR. En 1948, coa formación da OTAN, a estandarización de sinais levou ao abandono do termo ASDIC en favor de SONAR.

Factores de rendemento do sonar[editar | editar a fonte]

O rendemento da detección, clasificación e localización dun sonar depende da contorna e do equipo receptor, ademais do equipo emisor nun sonar activo ou do ruído radiado polo branco nun sonar pasivo.

Propagación do son[editar | editar a fonte]

O funcionamento do sonar vese afectado polas variacións na velocidade do son, especialmente no plano vertical. O son viaxa máis lentamente no auga doce que na auga do mar. En calquera auga a velocidade do son vén dada polo módulo de elasticidade e a densidade de masa. O módulo de elasticidade vese afectado pola temperatura, as impurezas disoltas (normalmente a salinidade) e a presión, sendo menor o efecto da densidade. Segundo Mackenzie,[8] a velocidade do son, c (en m/s), na auga do mar é aproximadamente igual a:

c = 1448,96 + 4,591T - 5,304\cdot10^{-2}T^2 + 2,374\cdot10^{-4.2}T^3 + 1,430(S-35) + 1,630\cdot10^{-2}D +
1,675\cdot10^{-7}D^2 - 1,025\cdot10^{-2}T(S-35) - 7,139\cdot10^{-13}TD^3

Onde T é a temperatura (en graos Celsius, para valores entre 2 e 30 °C), S a salinidade (en partes por millón, para valores de 25 a 40) e D a profundidade en m (para valores entre 0 e 8.000 m). Esta ecuación empírica é razoablemente precisa para os rangos indicados. A temperatura do océano cambia coa profundidade, pero entre 30 e 100 m hai un cambio a miúdo notable, chamado termoclina, que divide a auga superficial máis cálida das profundas máis frías que constitúen o groso do océano. Isto pode dificultar a acción do sónar, pois un son que se orixine nun lado do termoclino tende a curvarse ou refractarse ao cruzalo. O termoclino pode estar presente en augas costeiras menos profundas, onde con todo a acción das ondas mestura a miúdo a columna de auga, eliminándoo. A presión da auga tamén afecta a propagación do son, aumentando a súa velocidade á presións maiores, o que fan que as ondas sonoras se refracten afastándose desde a zona de maior velocidade. O modelo matemático de refracción denomínase Lei de Snell.

As ondas sonoras que se radian cara ao fondo do océano curvanse de volta á superficie en grandes arcos debido á presión crecente (e xa que logo maior velocidade do son) coa profundidade. O océano debe ter polo menos 1.850 m de profundidade para que as ondas sonoras devolvan o eco do fondo en lugar de refractarse de volta á superficie, reducindo a perda do fondo e o rendemento. Nas condicións adecuadas estas ondas sonoras concentraranse preto da superficie e serán refrexadas de volta ao fondo repetindo outro arco. Cada foco na superficie denomínase zona de converxencia, formando un anel no sonar. A distancia e anchura da zona de converxencia depende da temperatura e salinidade da auga. Por exemplo, no Atlántico Norte as zonas de converxencia atópanse aproximadamente cada 33 millas náuticas (61 km), dependendo da época do ano. Os sons que poden oírse desde só unhas poucas millas en liña directa poden pois ser tamén detectados centos de millas máis lonxe. Con sonares potentes a primeira, segunda e terceira zonas de converxencia son bastante útiles; máis aló delas o sinal é demasiado débil e as condicións térmicas demasiado inestables, reducindo a fiabilidade dos sinais. O sinal se atenúa naturalmente coa distancia, pero os sistemas de sonar modernos son moi sensibles, podendo detectar brancos a pesar das baixas relaciones sinal-ruído.

Se a fonte de son é profunda e as condicións adecuadas, a propagación pode ocorrer na «canle de son profundo». Este proporciona unha perda de propagación extremadamente baixa para un receptor na canle, o que se debe a que o son atrapado na canle non ten perdas nos límites. Propagacións parecidas poden ocorrer na «cinta de superficie» baixo condicións boas. Con todo neste caso hai perdas por reflexo na superficie.

En augas pouco profundas a propagación é xeralmente por reflexos repetidos na superficie e o fondo, podéndose producir perdas considerables.

A propagación do son tamén se ve afectada pola absorción da propia auga así como da superficie e o fondo. Esta absorción cambia coa frecuencia, debéndose a diferentes mecanismos na auga mariña. Por isto o sonar que necesita funcionar en distancias longas tende a usar frecuencias baixas, de forma que se minimicen os efectos da absorción.

O mar contén moitas fontes de ruído que interferen co eco ou firma do branco desexado. As principais fontes de ruído débense ás ondas e a navegación. O movemento do receptor pola auga tamén pode producir ruído de baixa frecuencia, en función da súa velocidade.

Reverberación[editar | editar a fonte]

Cando se usa un sónar activo, prodúcese dispersión polos pequenos obxectos do mar así como polo fondo e a superficie. Isto pode ser unha fonte importante de interferencias que non ocorre no sónar pasivo. Este efecto de dispersión é diferente do que sucede na reverberación dunha habitación, que é un fenómeno reflexivo. Unha analoxía é a dispersión das luces dun coche na néboa: un raio de luz dunha linterna potente pode penetrar a néboa, pero os faros son menos direccionais e producen un «borrón» no que a reverberación devolta domina. De forma similar, para superar a reverberación no auga, un sónar activo necesita emitir unha onda estreita.

Características do branco[editar | editar a fonte]

O branco dun sónar, como un submarino, ten dúas características principais que inflúen sobre o rendemento do equipo. Para o sónar activo son as súas características reflectoras, coñecidas como «forza» do branco. Para o sónar pasivo, a natureza do ruído radiado polo branco. En xeral o espectro radiado consistirá nun ruído continuo con liñas espectrais, usadas para clasificalo.

Tamén se obteñen ecos doutros obxectos mariños tales como baleas, ronseis, bancos de peixes e rochas.

Contramedidas[editar | editar a fonte]

Os submarinos atacados poden lanzar contramedidas activas para aumentar o nivel de ruído e crear un gran branco falso. As contramedidas pasivas inclúen o illamento dos dispositivos ruidosos e o recubrimento do casco dos submarinos.

Sonar activo[editar | editar a fonte]

Esquema do principio básico do sonar activo.

O sonar activo usa un emisor de son e un receptor. Cando os dous están no mesmo lugar fálase de funcionamento monoestático. Cando o emisor e o recepto están separados, de funcionamento biestático. Cando se usan máis emisores ou receptores espacialmente separados, de funcionamento multiestático. A maioría dos equipos de sonar son monoestático, usándose a misma matriz para emisión e recepción, aínda que cando a plataforma está en movemento pode ser necesario considerar que esta disposición funciona biestáticamente. Os campos de sonoboias activas poden funcionar multiestáticamente.

O sonar activo crea un pulso de son, chamado a miúdo un «ping», e entón oe a reflexión (eco) do mesmo. Este pulso de son adoita crearse electrónicamente usando un proxecto sonar formando por un xerador de sinal, un amplificador de potencia e un transductor ou matriz electroacústico, posiblemente un conformador de haces. Con todo, pode crearse por outros medios, por exemplo químicamente, usando explosivos, ou térmicamente mediante fontes de calor.

Para calcular a distancia a un obxecto mídese o tempo desde a emisión do pulso á recepción do seu eco e convértese a unha lonxitude coñecendo a velocidade do son. Para medir o rumbo úsanse varios hidrófonos, medindo o conxunto o tempo de chegada relativo a cada un, ou ben unha matriz de hidrófonos, medindo a amplitude relativa dos haces formados mediante un proceso chamado conformación de haz. O uso dunha matriz reduce a resposta espacial de forma que para lograr unha ampla cobertura empréganse sistemas multihaces. O sinal do branco (si existe) xunto co ruído sométese entón a un procesado de sinal, que para os equipos simples pode ser só unha medida da potencia. Preséntase entón o resultado a algún tipo de dispositivo de decisión que cualifica a saída como sinal ou ruído. Este dispositivo pode ser un operador con auriculares ou unha pantalla, nos equipos máis sofisticado un software específico. Poden realizarse operacións adicionais para clasificar o branco e localizalo, así como para medir a súa velocidade.

O pulso pode ser de frecuencia constante ou un pulso de frecuencia modulada (chirp) para permitir a compresión de pulso na recepción. Os equipos simples adoitan usar o primeiro cun filtro o suficientemente ancho como para cubrir posibles cambios Doppler debidos ao movemento do branco, mentres os máis complexos adoitan usar a segunda técnica. Actualmente a compresión de pulso adoita lograrse usando técnicas de correlación dixital. Os equipos militares adoitan ter múltiples haces para lograr unha cobertura completa mentres os máis simples só cobren un arco estreito. Orixinalmente usábase un único haz realizando o escaneo perimetral mecánicamente, pero isto era un proceso lento.

Especialmente cando se usan transmisións dunha soa frecuencia, o efecto Doppler pode usarse para medir a velocidade radial do branco. A diferenza de frecuencia entre a sinal emitida e a recibida mídese e tradúcese a velocidade. Dado que os desprazamentos Doppler poden deberse ao movemento do receptor ou do branco, debe terse a primeira en conta para lograr un valor preciso.

O sonar activo úsase tamén para medir a distancia no auga entre dous transductores (emisores-receptores) de sonar ou unha combinación de hidrófono e proxector. Cando un equipo recibe un sinal de interrogación, emite á súa vez un sinal de resposta. Para medir a distancia, un equipo emite un sinal de interrogación e mide o tempo entre esta transmisión e a recepción da resposta. A diferenza de tempo permite calcular a distancia entre dous equipos. Esta técnica, usada con múltiples equipos, pode calcular as posicións relativas de obxectos estáticos ou en movemento.

En época de guerra, a emisión dun pulso activo era tan comprometida para o camuflaxe dun submarino que se consideraba unha brecha severa das operacións.

Sonar e fauna mariña[editar | editar a fonte]

Efectos adversos na fauna mariña[editar | editar a fonte]

Os emisores de sonar de alta potencia poden afectar á fauna mariña, aínda que non se sabe exactamente como. Algúns animais mariños como baleas e golfiños usan sistemas de ecolocalización parecidos aos do sonar activos para detectar a predadores e presas. Témese que os emisores de sonar poidan confundir a estes animais.

Suxeriuse que o sonar militar infunde pánico ás baleas, facéndolles emerxer tan rapidamente como para sufrir algún tipo de síndrome de descompresión. Esta hipótese foi exposta por ver primeira nun ensaio publicado na revista Nature en 2003, que informaba de lesións agudas por burbullas de gas (indicativas de síndrome de descompresión) en baleas encalladas pouco despois do inicio de manobras militares xunto ás Illas Canarias en setembro de 2002.[9]

En 2000 na Bahamas un ensaio da Armada dos Estados Unidos de transmisións sonar provocou o encallamento de dezasete baleas, sete das cales foron achadas mortas. A Armada asumiu a súa responsabilidade nun informe que achou que as baleas mortas sufriran hemorraxias inducidas acusticamente nos oídos.[10] A desorientación resultante probablemente levou ao encallamento.

Un tipo de sonar de media frecuencia foi relacionado con mortes masivas de cetáceos en todo o mundo, e culpado polos ecoloxistas de devanditas mortes.[11] O 20 de outubro de 2005 presentouse unha demanda en Santa Mónica (California) contra a Armada de Estados Unidos por violar nas prácticas de sonar varias leis ambientais, incluíndo a National Environmental Policy Act, a Marine Mammal Protection Act e a Endangered Species Act.[12]

Sonar pasivo[editar | editar a fonte]

O sonar pasivo detecta sen emitir. Úsase a miúdo en instalacións militares, aínda que tamén ten aplicacións científicas, como detectar a ausencia ou presenza de peixes en diversas contornas acuáticas.

Identificación de fontes sonoras[editar | editar a fonte]

O sonar pasivo conta cunha ampla variedade de técnicas para identificar a fonte dun son detectado. Por exemplos, os buques estadounidenses adoitan contar con motores de corrente alterna de 60 V. Se os transformadores ou xeradores se montan sen o debido illamento da vibración respecto ao casco ou se alagan, o son de 60 kHz do motor pode ser emitido polo buque, o que pode axudar a identificar a súa nacionalidade, pois a maioría de submarinos europeos contan con sistemas a 50 gHz. As fontes de son intermitentes (como a caída dunha chave inglesa) tamén poden detectarse con equipos de sonar pasivo. Recentemente, a identificación dun sinal era realizada por un operador segundo a súa experiencia e adestramento, pero hoxe en día úsanse ordenadores para este labor.

Os sistemas de sonar pasivo poden contar cunha gran base de datos sónica, aínda que a clasificación final adoita ser realizada manualmente polo operador de sonar. Un sistema informático usa a miúdo esta base de datos para identificar clases de barcos, accións (por exemplo, a velocidade dun buque, ou o tipo de arma disparada), e ata barcos particulares. A Oficina de Intelixencia Naval estadounidense publica e actualiza constantemente clasificacións de sons.

Limitacións por ruido[editar | editar a fonte]

O sonar pasivo adoita ter severas limitacións por culpa do ruído xerado polos motores e a hélice. Por este motivo moitos submarinos son impulsados por reactores nucleares que poden refrixerarse sen bombas, usando sistemas de convección silenciosos, ou por pila de combustible ou baterías, que tamén son silenciosas. Os propulsores dos submarinos tamén se deseñan e constrúen de forma que emitan o menor ruído posible. A propulsión a alta velocidade adoita crear diminutas burbullas de aire, fenómeno que se coñece como cavitación e ten un son característico.

Os hidrófonos do sonar poden remolcarse detrás do barco ou submarino para reducir o efecto do ruído xerado pola propia auga. As unidades remolcadas tamén combaten a termoclina, xa que pode axustarse a súa altura para evitar quedar nesta zona.

A maioría dos sonars pasivos usaban unha representación bidimensional. A dirección horizontal da mesma era a marcación e a vertical a frecuencia, ou ás veces o tempo. Outra técnica de representación era codificar con cores a información frecuencia-tempo da marcación. As pantallas máis recentes son xeradas por computadores e imitan as típicas pantallas indicadoras de posición dos radars.

Aplicacións militares[editar | editar a fonte]

A guerra naval fai un uso extensivo do sonar. Úsanse os dous tipos descritos anteriormente, desde varias plataformas: buques de superficie, aeronaves e instalacións fixas. A utilidade dos sonars activos e pasivos depende das características do ruído radiado polo branco, xeralmente un submarino. Aínda que na Segunda Guerra Mundial usouse principalmente o sonar activo, excepto por parte dos submarinos, coa chegada dos ruidosos submarinos nucleares preferiuse o sonar pasivo para a detección inicial. A medida que os submarinos facíanse máis silenciosos foise usando máis o sonar activo.

O sonar activo é extremadamente útil dado que proporciona a posición exacta dun obxecto. O seu uso é con todo algo perigoso, dado que non permite identificar o branco e calquera buque próximo ao sinal emitido detectaraa. Iso permite identificar facilmente o tipo de sonar (normalmente pola súa frecuencia) e a súa posición (pola potencia da onda sonora). Máis aínda, o sonar activo permite ao usuario detectar obxectos dentro nun determinado alcance, pero tamén permite que outras plataformas detecten o sonar activo desde unha distancia moito maior.

Debido a que o sonar activo non permite unha identificación exacta e é moi ruidoso, este tipo de detección úsase desde plataformas rápidas (avións e helicópteros) ou ruidosas (a maioría de buques de superficies), pero de cando en cando desde submarinos. Cando un sonar activo se usa en superficie, adoita activarse moi brevemente en períodos intermitentes, para reducir o risco de detección polo sonar pasivo dun inimigo. Así, o sonar activo adoita considerarse un apoio do pasivo. Nas aeronaves o sonar activo úsase en sonoboias rexeitables que se lanzan sobre a zona a patrullar ou preto dos contactos dun posible inimigo.

O sonar pasivo escoita os ruídos polo que ten vantaxes evidentes sobre o activo. Xeralmente ten un alcance moito maior que o activo e permite a identificación do branco. Dado que calquera vehículo de motor fai algo de ruído, terminará sendo detectado, dependendo só da cantidade de ruído emitido e do presente na zona, así como a tecnoloxía usada. Nun submarino, o sonar pasivo montado a proa detecta nuns 270º respecto ao centro do buque, a matriz montada no casco, uns 160º a cada lado, e a matriz da torreta nos 360º. As zonas cegas débense á propia interferencia do buque. Cando se detecta un sinal en certa dirección (o que significa que algo fai ruído en devandita dirección, ao que se chama detección de banda ancha) é posible enfocar e analizar o sinal recibida (análise de banda estreita). Isto adóitase facer usando unha aplicación matematica chamada transformada de Fourier que sirve para mostrar as diferentes frecuencias que forman o son. Dado que cada motor fai un ruído específico, é fácil identificar o obxecto.

Outro uso do sonar pasivo é determinar a traxectoria do branco. Este proceso chámase Análise do Movemento do Branco (TMA, Target Motion Analysis), e permite calcular o alcance, curso e velocidade do branco. O TMA realízase marcando desde que dirección procede o son en momentos diferentes, e comparando o movemento co do buque do propio operador. Os cambios no movemento relativo analízanse usando técnicas xeométricas estándar xunto con algunhas asuncións respecto dos casos límite.

O sonar pasivo é furtivo e moi útil, pero require compoñentes moi sofisticados e caros (filtros de paso de banda, receptores, ordenadores, software de análise, etcétera). Adoita equiparse en barcos caros para mellorar a detección. Os buques de superficie úsano eficazmente, pero é ata mellor usado en submarinos e tamén se emprega en avións e helicópteros.

Sonar antisubmarino[editar | editar a fonte]

As fragatas francesa de tipo F70 (na imaxe, La Motte-Picquet) incorporan un sonar de profundidade variable (VDS) de tipo DUBV43 ou DUBV43C.

Ata hai pouco, os sonars en barcos de superficie adoitaban montarse sobre o casco, aos lados ou na proa. Pronto se determinou tras os seus primeiros usos que se necesitaba un medio de reducir o ruído da navegación. Primeiro usouse lenzo montado nun marco, e logo proteccións de aceiro. Actualmente os domos adoitan facerse de plástico reforzado ou goma presurizada. Estes sonars son principalmente activos, por exemplo o SQS-56.

Debido aos problemas do ruído dos barcos tamén se empregan sonars remolcados. Estes tamén teñen a vantaxe de poder situarse a maior profundidade. Con todo, existen limitacións ao seu uso en augas pouco profundas. Un problema é que os cabestrantes necesarios para lanzar e recuperar estes sonars son grandes e caros.

Un exemplo deste tipo de sonares é o Sonar 2087 fabricado por Thales Underwater Systems.

Torpedo sonar[editar | editar a fonte]

Os torpedos modernos adoitan incluír un sonar activo/pasivo, que pode usarse para localizar directamente o branco, pero tamén para seguir ronseis. Un exemplo pioneiro deste tipo de torpedos é o Mark 37.

Mina sonar[editar | editar a fonte]

As minas poden incorporar un sonar para detectar, localizar e recoñecer o seu branco. Un exemplo é a mina CAPTOR.

Sonar antiminas[editar | editar a fonte]

O sonar antiminas (MCM, Mine Countermeasure) é un tipo especializado de sonar usado para detectar obxectos pequenos. A maioría deles móntanse no casco, sendo un exemplo o Tipo 2093

Sonar submarino[editar | editar a fonte]

Os submarinos confían no sonar moito máis que os barcos de superficie, que non poden usalo a gran profundidade. Estes equipos poden montarse no caso ou ser remolcados.

Sonar aéreo[editar | editar a fonte]

Sonar sumergible AN/AQS-13 lanzado desde un H-3 Sexa King.

Os helicópteros poden usarse para a loita antisubmarina despregando campos de sonoboias activas/pasivas ou empregado un sonar sumergible, como o AQS-13. Os avións convencionais tamén poden lanzar sonoboias, tendo máis autonomía e capacidade para iso. O proceso dos datos recollidos por estes equipos pode realizarse na aeronave ou nun barco. Os helicópteros tamén se usaron en misións de contramedidas fronte ás minas, usando sonars remolcados como o AQS-20A.

Contramedidas[editar | editar a fonte]

Poden ser remolcados ou independentes. Un exemplo pioneiro foi o Sieglinde alemán.

Comunicacións subacuáticas[editar | editar a fonte]

Os barcos e submarinos van equipados con sonars especiais para a comunicación submarina. Un estándar OTAN permite que os diferentes tipos interactúen. Un exemplo destes equipos é o Sonar 2008.

Vixilancia mariña[editar | editar a fonte]

Durante moitos anos os Estados Unidos tivo operativo un gran conxunto de matrices de sonar pasivo en varios puntos dos océanos do mundo, chamado colectivamente SOSUS (Sound Surveillance System, sistema de vixilancia sonora) e máis tarde IUSS (Integrated Undersea Surveillance System, sistema integrado de vixilancia submarina). Crese que un sistema parecido foi operado pola Unión Soviética.

Ao ser utilizadas matrices montadas permanentemente no fondo do océano, situábanse en lugares moi silenciosos para lograr grandes alcances. O procesamento de sinais realizábase utilizando grandes computadores en terra. Co final da Guerra Fría unha matriz SOSUS foi destinada a uso científico.

Seguridade submarina[editar | editar a fonte]

O sonar pode usarse para detectar homes-ra e outros mergulladores. Isto pode ser necesario ao redor de barcos ou nas entradas dos portos. O sonar activo tamén pode usarse como mecanismo disuasorio. Un exemplo destes equipos é o Cerberus.

Sonar de interceptación[editar | editar a fonte]

Este sonar deséñase para detectar e localizar as transmisións de sonars hostís. Un exemplo é o Tipo 2082 equipado nos submarinos de clase Vanguard.

Aplicacións civís[editar | editar a fonte]

Aplicacións pesqueiras[editar | editar a fonte]

Pantalla dun sonar de localización pesqueira.

A pesca é unha importante industria suxeita a unha demanda crecente, pero o volume de capturas mundial cae como resultado dunha maior escaseza de recursos. A industria enfróntase a un futuro de consolidación mundial continua ata que poda alcanzar un punto de sustentabilidade. Con todo, a consolidación das flotas pesqueiras carrexou unha crecente demanda de sofisticados equipos electrónicos de localización pesqueira tales como sensores, emisores e sonars. Historicamente, os pescadores usaron moitas técnicas diferentes para localizar bancos de peixes. Con todo, a tecnoloxía acústica foi unha das forzas máis importantes tras o desenvolvemento dos pesqueiros comerciais modernos.

As ondas sonoras viaxan de forma diferente a través dos peixes que por augas limpas debido a que a vexiga natatoria rechea de aire destes ten unha densidade diferente á da auga mariña. Esta diferenza de densidade permite a detección de bancos de peixes usando o son reflectido. Actualmente, os pesqueiros comerciais dependen case completamente dos equipos acústicos para detectar peixes.

Compañías como Marport Canada, Wesmar, Furuno, Krupp e Simrad fabrican sonars e instrumentos acústicos para a industria pesqueira. Por exemplo, os sensores de redes toman varias medidas baixo a auga e transmiten a información ata un receptor a bordo. Cada sensor vai equipado cun ou máis transductores acústicos dependendo da súa función concreta. Os datos transmítense usando telemetría acústica e recíbense nun hidrófono montado no casco. Os sinais procésanse e mostranse nun monitor de alta resolución.

Cálculo de profundidade[editar | editar a fonte]

Emitindo ondas sonoras directamente cara ao fondo e rexistrando o eco de retorno é posible calcular a profundidade, dado que a velocidade do son na auga é máis ou menos estable nun rango de profundidades pequeno.

Localización de redes[editar | editar a fonte]

Empréganse equipos acústicos montados sobre as redes, que transmiten a información rexistrada por cable ou telemetría acústica ao buque pesqueiro. Así se sabe con exactitude a distancia da rede ao fondo e a superficie, a cantidade de peixe dentro da mesma, e outros datos relevantes.

Cálculo da velocidade do buque[editar | editar a fonte]

Desenvolvéronse sonars para medir a velocidade do barco relativa ao auga e ao fondo mariño.

Sonars ROV/UUV[editar | editar a fonte]

Equipáronse pequenos sonars en ROVs e UUVs para permitir o seu funcionamento en condicións de baixa visibilidade. Estes sonars úsanse para explorar por diante do vehículo.

Localización de aeronaves[editar | editar a fonte]

As aeronaves equípanse con sonars que funcionan como boias para permitir a súa localización en caso dun accidente no mar.

Aplicacións científicas[editar | editar a fonte]

Estimación da biomasa[editar | editar a fonte]

Poden usarse sonars para estimar a biomasa presente nunha rexión acuática, en función do reflexo sonoro devolto por esta. A principal diferenza cos equipos de localización pesqueira é que o análise hidroacústico cuantitativo require que as medidas se realicen cun equipo o suficientemente sensible e ben calibrado como para obter medidas fiables.

Os equipos hidroacústicos provén un método repetible e non invasivo de recoller datos continuos e de alta resolución (por baixo do metro) en seccións tridimensionais, o que permite medir a abundancia e distribución dos recursos pesqueiros.

Etiquetas acústicas[editar | editar a fonte]

Para seguir os movementos de peixes, baleas, etcétera pode axustarse a un animal un dispositivo acústico que emita pulsos a certos intervalos, posiblemente codificando, por exemplo, a profundidade.

Medida de ondas[editar | editar a fonte]

Un transductor acústico vertical montado no fondo mariño ou sobre unha plataforma pode usarse para realizar medidas do ton e as moléculas das ondas. Disto poden derivarse estatísticas das condicións na superficie dunha localización dada.

Medida da velocidade da auga[editar | editar a fonte]

Desenvolvéronse sonars de curto alcance especiais para permitir a medida da velocidade da auga, ao baleiro.

Determinación do tipo de fondo[editar | editar a fonte]

Desenvolvéronse sonars que poden usarse para caracterizar o fondo mariño: lodo, area, grava,limos, etcétera. Isto adoita lograrse comparando os retornos directos e reflectidos polo fondo.

Cálculo da topografía do fondo[editar | editar a fonte]

Artigo principal: Sonar de varrido lateral.

Os sonars de varrido lateral poden usarse para confeccionar datos da topografía dunha zona. Sonars de baixa frecuencia como GLORIA foron usados na exploración da plataforma continental mentres os de maior frecuencia empréganse para exploracións detalladas de zonas máis pequenas.

Caracterización do subsolo mariño[editar | editar a fonte]

Desenvolvéronse potentes sonars de baixa frecuencia (maiores de 58 gHz) para permitir a caracterización das capas superficiais do fondo mariño.

Sonar de apertura sintética[editar | editar a fonte]

Artigo principal: Sonar de apertura sintética.

Diversos sonars de apertura sintética foron construídos en laboratorio e algúns chegaron a usarse en sistemas de procura e eliminación de minas de grafito.

Arqueoloxía subacuática[editar | editar a fonte]

Detección de pecios e xacementos subacuáticos e a súa localización no fondo mariño.

Notas[editar | editar a fonte]

  1. http://www.edu.xunta.es/diccionarios/BuscaTermo.jsp sonar
  2. Fundamentals of noise and vibration. John Gerard Walker. Taylor & Francis. 1998. ISBN 0-419-24180-9. 
  3. 3,0 3,1 Hill, M. N. (1962). Physical Oceanography. Allan R. Robinson. Harvard University Press. pp. 498. 
  4. Seitz, Frederick (1999). The cosmic inventor: Reginald Aubrey Fessenden (1866-1932). 89. American Philosophical Society. pp. 41–46. ISBN 0-87169-896-X. 
  5. Hendrick, Burton J. (agosto 1914). Wireless Under The Water: A Remarkable Device That Enables A Ship's Captain To Determine The Exact Location Of Another Ship Even In The Densest Fog. XLIV. pp. 431–434. http://books.google.com/?id=zegeQtMn9JsC&pg=PA431. 
  6. (en inglés) Report of Captain J.H. Quinan of the U.S.R.C Miami on the Echo Fringe Method of Detecting Icebergs and Taking Continuous Soundings.. U.S. Coast and Geodetic Survey. 1914-05-13.  (quoted in a NOAA transcript by Central Library staff April, 2002.
  7. 7,0 7,1 Michael A. Ainslie, Principles of Sonar Performance Modeling (Springer, 2010, en inglés)
  8. "Underwater Acoustics: Technical Guides - Speed of Sound in Sea". National Physical Laboratory. http://www.npl.co.uk/acoustics/techguides/soundseawater/speedsw.pdf. Consultado o 3 de xuño de 2007. 
  9. P. D. Jepson et ao. (9 de outubro de 2003). "Gas-bubble lesions in stranded cetaceans". Nature (425): 575. 
  10. "Joint Interim Report - Bahamas Marine Mammal Stranding". http://www.nmfs.noaa.gov/pr/pdfs/acoustics/bahamas_stranding.pdf. Consultado o 12 de setembro de 2011. 
  11. "LFAS / Active Sonar In the News". ANON.org. http://www.anon.org/lfas_news.jsp. Consultado o 12 de setembro de 2011. 
  12. "Texto completo da denuncia". ANON.org. http://www.anon.org/documents/lawsuit_051019.pdf. Consultado o 12 de setembro de 2011. 

Bibliografía[editar | editar a fonte]

  • Hackmann, Willem D. Seek & Strike: Sonar, Anti-submarine Warfare, and the Royal Navy, 1914-54. (Londres: HMSO, 1984)
  • Hackmann, Willem D. «Sonar Research and Naval Warfare 1914-1954: A Case Study of a Twentieth-Century Science.» Historical Studies in the Physical and Biological Sciences’’ 16#1 (1986) 83-110

Véxase tamén[editar | editar a fonte]