ESERCIZIO SULLE VARIABILI DEL SONAR PASSIVO

1) Generalità

Utilizzando le variabili impiegate a suo tempo per lo studio delle portate di scoperta di un sonar passivo (si veda p42) proponiamo un'insolita procedura per lo svolgimento di un semplice esercizio che, pur se non indirizzato al calcolo delle portate nel modo classico, coinvolge tutte le citate variabili per la soluzione di un particolare problema suggerito da Urick: calcolare la massima distanza "R" per la distruzione di mine acustiche subacquee ad opera di un cacciamine secondo la cinematica di seguito illustrata.
Si ricorda che una mina acustica è un congegno d'offesa che esplode quando il campo acustico dell'ambiente circostante supera un determinato valore di pressione sonora quale quella che può essere generata da semoventi navali in prossimità della mina.

2) La cinematica per la distruzione delle mine acustiche

Per la distruzione delle mine subacquee, tramite innesco ed esplosione, una cinematica tipica può essere quella riportata in figura 1 nella quale si individuano i seguenti mezzi:
1) Nave cacciamine
2) Corpo trainato
3) Mina acustica immersa
4) Cavo comando e controllo corpo tr.

figura 1

Quando dal cacciamine 1), tramite il cavo di comando e controllo 4), si attiva l'emissione di rumore bianco da parte del corpo trainato 2) il rumore emesso s'irradia nel mezzo fino a colpire, dopo aver percorso una distanza "R", la mina 3) che, se le condizioni al contorno, che esamineremo, lo consentiranno esploderà liberando il mare dall'insidia così come illustrato in figura 2.

figura 2

3) Caratteristiche indicative di una mina acustica

In via del tutto indicativa si possono definire le caratteristiche di una mina acustica secondo i seguenti valori:

a) banda di ricezione dei segnali in mare: da 100 a 300 Hz (fo = 173 Hz).

b) direttività base ricevente mina DI = 0 ( dato che la mina deve ricevere il segnale in modo omnidirezionale )

c) si stabilisce il rumore del mare nell'ambiente operativo, non in funzione dello stato del mare come in p42 che utilizzava valori compresi tra SS=0 e SS=6, ma in dipendenza della velocità del vento secondo la figura 3 che riporta condizioni di rumore più severe; le curve, alla frequenza centrale della banda fo =173 Hz, per vento alla velocità di circa 40 nodi mostrano un livello spettrale di rumore di circa + 84 dB/μPa/Hz

figura 3

d) sensibilità all'innesco ( esplosione ): + 40 dB sopra al rumore del mare, quindi:
Livello d'innesco esplosione: LI = + 84 dB + 40 dB = + 124 dB μPa/Hz

4)Il centro del problema

Assumendo le caratteristiche di emissione del corpo trainato nell'ordine di + 150 dB/μPa/Hz ci si pone il quesito: a quale distanza "R" dal corpo trainato esploderà la mina?
La soluzione si ottiene con l'impiego delle seguenti equazioni che considerano la mina come sonar passivo del quale si vuole calcolare la portata:

1) calcolo della pressione (SL) emessa dal corpo trainato in banda di ricezione della mina:
SL = + 150 dB/μPa/Hz + 10 log (300-100) = 150 + 23 = 173 dB/μPa/in banda

2)l'attenuazione TL del segnale emesso dal corpo trainato in funzione della distanza "R" considerando la propagazione di tipo sferico:
TL = 20 Log R + αR
in questa equazione il coefficiente d'attenuazione per assorbimento α è uguale a zero dato il campo di frequenze estremamente basso.

3) l'attenuazione massima TL affinché il valore di SL possa raggiungere e superare il livello d'innesco LI della mina:
TL = SL - LI + DI = 173 dB/μPa - 124 dB/μPa + 0 = 49 dB
in questa equazione non compare il valore "d", relativo ad una coppia di Pfa e Priv, dato che il livello d'innesco della mina deve essere una cosa certa e non un evento probabilistico,

4) soluzione del problema posto tramite un sistema trascendente:
TL = 20 Log R
TL = 49
R = 10 ^ (49/20) = 282 metri
Il valore di R ora calcolato risolve infine il problema che ci siamo posti.

5) Osservazione sulla sicurezza dell'operazione:
Se sommiamo al valore di R = 282 m la lunghezza del cavo di governo del corpo rimorchiato, dell'ordine di alcune centinaia di metri, l'innesco della mina può avvenire a notevole distanza dal cacciamine.





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