1) Introduzione
Con il presente intervento si fa il punto in merito alle valutazioni sul rumore elettronico degli apparati idrofonici a bordo dei sommergibili operativi; ciò nella speranza di contribuire a fare un po' di chiarezza su di un argomento tanto discusso e contestato.

2) Sul rumore elettronico di un apparato idrofonico
Per definizione, ormai consolidata nella letteratura tecnica, si considera come rumore elettronico di un apparato l'energia dovuta all'agitazione termica che si manifesta nei componenti resistivi e semiconduttori costituenti i canali di amplificazione dell'apparato stesso.
Questa energia che si evidenzia prevalentemente sotto forma di tensione ad andamento casuale, tanto in ampiezza che in polarità, è calcolabile con discreta approssimazione in modo che il progettista del sonar possa dimensionare i guadagni dei canali di amplificazione si da soddisfare, per quanto lo stato della tecnologia lo consenta, i dati imposti dalle Specifiche Tecniche di apparato.
I valori delle tensioni di rumore in gioco agli ingressi dei canali di amplificazione sono dell'ordine di alcuni nanovolt/Hz e pertanto non sono rilevabili direttamente sugli ingressi dei canali stessi; il rumore d'ingresso deve essere dedotto mediante misure delle tensioni di rumore all'uscita dei canali calcolando poi, in base al guadagno di questi, il corrispondente valore d'ingresso.
Durante la fase di collaudo di un apparato idrofonico in laboratorio infatti, prese le dovute precauzioni per rendere l'ambiente di misura non influenzato da interferenze esterne, si verifica che i livelli di rumore elettronico misurati all'uscita dei canali di amplificazione siano contenuti nei limiti impostati dal progetto. Questa condizione viene sempre rispettata dato che il rumore elettronico, così come gli altri parametri dell'apparato, essendo precalcolato deve avere un corretti riscontro fisico nelle misure di laboratorio.

3) Sul rumore complessivo degli apparati idrofonici
Anni di esperienze hanno mostrato che quando un apparato idrofonico è installato a bordo di un sommergibile ben difficilmente si riescono a riprodurre, a beneficio del "rumore elettronico", le condizioni di laboratorio; infatti la tensione di rumore che si misura all'uscita della catena di amplificazione è data sempre dalla somma delle potenze del rumore elettronico e delle potenze dovute alle interferenze indotte sull'apparato dalle molteplici apparecchiature necessarie per l'operatività del sommergibile.
Si deve pertanto, in termini chiari e definitivi, non attribuire più ai livelli di rumore d'uscita la natura di "rumore elettronico" essendo questo soltanto una parte del fenomeno rilevato; ciò per dare il giusto rilievo alle caratteristiche fondamentali del sonar che come sempre sono conformi a quanto richiesto dalle Specifiche Tecniche.

4) Le cause delle interferenze
Rilievi sul campo hanno mostrato, senza ombra di dubbio, che le interferenze indotte si sommano al "rumore elettronico" del sonar portando in alcuni casi, per fortuna individuati ed eliminati, le interferenze a surclassare nettamente il rumore elettronico dei canali di amplificazione.
Le cause di queste anomalie sono imputabili a diverse situazioni che si verificano nella rete cavi del sommergibile; alcune situazioni paiono evidenti, altre non sono chiare e richiedono lunghe ed accurate indagini per stabilirne la natura.
Ricordiamo sempre che il rumore elettronico all'ingresso dell'apparato è dell'ordine di pochi nanovolt ( cioè 1/1000 microvolt ), si può intuire ad esempio che i numerosi cavi schermati che portano i segnali idrofonici dalla base ricevente fino all'apparato, correndo per circa 25 metri lungo la struttura del battello, possano essere influenzati dai conduttori di alimentazione di rete od altro che sono disposti nelle vicinanze dei cavi idrofonici.
Dato che le interferenze possono avvenire sia per via capacitiva che induttiva è difficile stabilire quanto possa essere immune dai disturbi, in bassa frequenza, un cavo schermato portante i deboli segali idrofonici, tanto più che tutte le valutazioni in merito agli effetti schermanti si scontrano con l'incognita dell'intensità delle correnti che scorrono lungo i conduttori interferenti.
Qualsiasi tipo di schermatura provoca infatti una attenuazione del livello del disturbo indotto, ma questa attenuazione può risultare insufficiente se il livello del campo interferente risulta sempre critico per l'apparato idrofonico.
Prove eseguite per schermare ulteriormente i cavi idrofonici con l'impiego delle ZIP-TUBE hanno mostrato scarsa efficacia dato che questi manufatti sona adatti a schermature a radio frequenza e hanno poco effetto nei confronti dei campi interferenti a bassa frequenza quali sono quelli che incidono nelle bande di lavoro degli apparati idrofonici.
Altre interferenze indotte nel campo delle basse frequenze possono essere captate da organi sensibili dell'apparato idrofonico anche se il cofano è dotato guarnizioni speciali, ciò perché tali guarnizioni hanno lo scopo di proteggere i cofani dalle interferenze in alta frequenza.
Altre cause d'interferenza possono essere attribuite a correnti di dispersione lungo la struttura del battello che rendono "caldi" i ritorni di massa.
Diverse fonti di interferenze, che non si è compreso come agiscano, sono state individuate nei convertitori statici principali del battello; da prove fatte a bordo di un sommergibile abbiamo potuto osservare quale influenza avessero sull'apparato idrofonico i convertitori statici principali; il rumore complessivo in uscita dall'apparato variava in dipendenza del numero dei convertitori in funzione e dalla loro dislocazione (a prua o a poppa), in tutti i casi le nterferenze indotte provocano una alterazione dello spettro del rumore elettronico con la comparsa di numerose righe distribuite nelle bande di lavoro del sonar, queste righe sono, il più delle volte, armoniche delle frequenze di rete dovute alle irregolarità delle forme d'onda delle frequenze stesse.

5) Migliorie sugli apparati per la riduzione del rumore globale
Sugli apparati idrofonici di recente produzione, grazie alle possibilità offerte dalle nuove tecnologie, è stato possibile ridurre il rumore elettronico nell'intento di migliorare le capacità di scoperta degli apparati stessi.
E' evidente che i miglioramenti ottenuti sul rumore elettronico portano ad un abbassamento del livello del rumore d'ingresso dell'apparato che senz'altro ben si evidenzia durante i collaudi di laboratorio, ma che deve essere a maggior ragione salvaguardato dalle interferenze di bordo.
A questo scopo sono state studiate e realizzate per questi nuovi apparati schermature magnetiche in Mumetal per l'abbattimento delle interferenze indotte negli organi sensibili del sistema a compensatore e dei preamplificatori idrofonici, ottenendo livelli di attenuazione superiori a 29 dB.
I risultati complessivi in termini di livello globale di rumore dipendono sempre e comunque dall'intensità delle interferenze che soltanto se fossero nulle consentirebbero di verificare all'uscita dell'apparato installato a bordo lo stesso livello di rumore misurato in laboratorio.
Purtroppo la presenza delle interferenze porta sempre ad una situazione diversa che deve essere affrontata per ricondurre l'apparato il più vicino possibile alle condizioni imposte dal nuovo progetto.