2)Modificazioni della CM in funzione delle sue variabili

La cifra di merito del sonar passivo s'incrementa, ad esempio, quando il livello della sorgente SL' cresce; infatti se la sorgente acustica emette più rumore maggiore potrà essere la perdita di trasmissione accettata dal sonar con conseguente incremento della portata di scoperta.
La CM decresce invece con il decremento dell'indice di direttività DI; ciò in conseguenza del fatto che se il DI decresce aumenta il rumore captato dalla base con la conseguenza di un peggioramento delle prestazioni di scoperta.
Analogamente un incremento del rumore NL ( sia di Nm che di Np) o un aumento voluto della soglia di rivelazione DT riducono la CM con la conseguenza di una riduzione della portata di scoperta.
Dato che un incremento non controllato del rumore proprio Np, che giunge alla base ricevente tramite il fissaggio a scafo di quest'ultima, provoca una riduzione della portata di scoperta il controllo periodico della CM è utile affinché le prestazioni del sonar non si degradino all'insaputa dell'operatore.
Il controllo della CM consente inoltre la verifica dell'integrità della base ricevente che, se alterata da guasti parziali ed imprevisti, con il conseguente decremento del DI, può a sua volta ad una riduzione delle prestazioni del sonar.

3)Il controllo della CM

Da quanto visto al para. 2) si comprende che una misura in mare aperto della CM sia cosa estremamente difficile; troppe sono infatti le variabili da monitorare sul campo; per questo tipo di misure si dovrebbe utilizzare un adatto poligono subacqueo.
Se si osserva però l'espressione della CM in 1) si comprende come due delle variabili dalle quali dipende il valore della CM, SL' e DT, pur essendo determinanti alla fine del calcolo, sono suscettibili di innumerevoli variazioni naturali e quindi non fanno parte delle variabili degradabili e non devono rientrare nel controllo delle condizioni ottimali della CM nel tempo.
Si può pertanto focalizzare l'attenzione sul binomio (NL - DI) nel quale si può alterare, sia il valore del DI (nel caso di un decremento funzionale della base ricevente), sia il valore di NL qualora accidentalmente il rumore Np della piattaforma subisca un incremento anomalo.
In entrambi i casi la CM riduce le prestazioni di scoperta.
Vedremo in seguito come analizzare (NL - DI).

4)Alcune simulazioni numeriche

PRIMO: Ipotizziamo un sonar passivo installato su di un battello ideale che non trasmetta rumore alla base ricevente; in questo caso la variabile NL sarà dovuta soltanto al rumore del mare Nm.
In tali condizioni supponiamo:
SL' = + 150 dB/microPa
DI = 20 dB
DT = 15 dB
NL = + 45 dB/microPa/Hz* (soltanto rumore del mare)

da cui: CM = SL' - (NL - DI) - DT =
= 150 - (45 - 20) - 15 = 110 dB
in queste condizioni il sonar può accettare un'attenuazione dovuta al percorso pari a 110 dB nelle condizioni di Pd e Pfa fissati da DT = 15 dB.

SECONDO: Caso analogo al primo ma con battello che genera rumore proprio, Np, equivalente
a 10 dB/microPa/Hz*, quindi:
SL' = + 150 dB/microPa
DI = 20 dB
DT = 15 dB
NL = Nm + Np = + 45 dB/microPa/Hz* + 10 dB/microbar/Hz* = ( 45 + 10 )

da cui: CM = SL' - (NL - DI) - DT =
= 150 - (55 - 20) - 15 = 100 dB
in queste condizioni il sonar può accettare un'attenuazione dovuta al percorso pari a 100 dB nelle condizioni di Pd e Pfa fissati da DT = 15 dB.

TERZO: Caso analogo al secondo ma con base ricevente con alcuni sensori in avaria
che riducono il DI da 20 dB a 18 dB, quindi:
SL' = + 150 dB/microPa
DI = 18 dB
DT = 15 dB
NL = Nm + Np = + 45 dB/microPa/Hz* + 10 dB/microbar/Hz* = ( 45 + 10 )

da cui: CM = SL' - (NL - DI) - DT =
= 150 - (55 - 18) - 15 = 98 dB
in queste condizioni il sonar può accettare un'attenuazione dovuta al percorso pari a 98 dB nelle condizioni di Pd e Pfa fissati da DT = 15 dB.

QUARTO: Caso analogo al secondo ma con rumore proprio equivalente a Np = 15 dB/microPa/Hz*
quindi:
SL' = + 150 dB/microPa
DI = 20 dB
DT = 15 dB
NL = Nm + Np = + 45 dB/microPa/Hz* + 15 dB/microbar/Hz* = ( 45 + 15 )

da cui: CM = SL' - (NL - DI) - DT =
= 150 - (60 - 20) - 15 = 95 dB
in queste condizioni il sonar può accettare un'attenuazione dovuta al percorso pari a 95 dB nelle condizioni di Pd e Pfa fissati da DT = 15 dB.

5)Le possibili cause del degrado della CM

I semplici esercizi condotti in 4) mostrano come il degrado della CM, in qualsiasi condizione ambientale, dipenda dall'alterazione di (NL - DI):
ovvero (NL - DI) = (Nm + Np - DI) = Nm + (Np - DI) quindi, in definitiva, dall'alterazione di Np e/o DI.

Supponiamo di poter misurare in acqua il livello del rumore del mare : Nm
Supponiamo altresì di poter misurare in acqua il valore del binomio: (NL - DI)
computando la differenza k = Nm - (NL - DI) = Nm - (Nm + Np - DI) = DI - Np si ottiene il valore K in dB.
Se K sarà entro +/- 1 dB rispetto ad un valore detto "normale" la capacità di scoperta consentita dalla CM sarà la massima possibile, altrimenti se ne avrà una riduzione.

Vediamo come determinare il valore "normale" di K nel caso di battello nuovo:
dopo messa a punto integrale sia: (piattaforma e sonar con: Np = 10 dB/microPa/Hz* e DI = 20 dB).
Si misura Nm in adatta zona bagnata della piattaforma trovando ad esempio:
Nm = + 45 dB/microPa/Hz*
e in modo appropriato si rileva (NL - DI) = ( Nm + Np - DI) = (45 + 10 - 20) = 35 dB .
Si computa la differenza K tra i due valori:
K = Nm - (NL - DI) = 45 dB - 35 dB = 10 dB; K indica il valore costante "normale" che deve essere monitorato con una certa programmazione per avere la certezza che la CM, nella sua totalità, consentirà sempre la capacità di scoperta massima.
Supponiamo ora che il battello sia controllato periodicamente e che, durante un controllo, con mare a livello Nm = + 55 dB/microPa/Hz*, a causa di un'anomalia alla base ricevente il DI sia sceso da 20 dB a 18 dB, risulti:

(NL - DI) = ( Nm + Np - DI) = (55 + 10 - 18) = 47 dB
con K = Nm - (NL - DI) = 55 - 47 = 8 dB

In questo caso il controllo ha messo in evidenza che K ha subito un decremento di 2 dB, è quindi fuori dalla tolleranza di +/- 1 dB rispetto al valore "normale"; ciò andrebbe a ridurre la portata di scoperta dipendente dalla CM.
Il controllo eseguito non individua se il decadimento di K dipende dal DI o da un incremento anomalo di Np, in ogni caso pone il problema di una verifica accurata su entrambi i valori.

6)Il sistema di misura di Nm e (NL - DI) e calcolo di K

Abbiamo visto come con le misure di Nm e (NL - DI) e il successivo calcolo di K sia possibile avere un riscontro sulla costanza delle prestazioni offerte dalla CM.
Iniziamo ora l'illustrazione del metodo adottato per la misura, sulla piattaforma, delle variabili citate facendo riferimento alla figura 1:





Il rilievo di Nm si esegue tramite il trasduttore omnidirezionale trCm fissato allo scafo tramite idoneo ammortizzatore in grado di tagliare tutte le vibrazioni provocate dalla piattaforma.
I segnali ricevuti da trCm sono applicati all'amplificatore con filtro di banda Am1 e da questo all'elaboratore Elb.
All'uscita di un fascio direttivo del sonar, sia preformato che a collimazione manuale, viene prelevato il segnale (NL - DI) da inviare a sua volta all'elaboratore Elb, il risultato è la restituzione del valore di K di cui abbiamo trattato in 5).
Con maggior dettaglio esaminiamo la procedura:

Misura di Nm
Con il battello in una zona priva di sorgenti idrofoniche il trasduttore trCm capta il rumore del mare che viene trasformato in segnale elettrico e successivamente amplificato e filtrato nella banda stabilita per le misure.
Il segnale S1 generato da Nm è applicato all'elaboratore che, a seguito conversione A/D, lo pone a calcolo per la determinazione di K.

Misura di (NL - DI)
Contemporaneamente e nelle condizioni di cui alla misura precedente, l'operatore dirige il fascio direttivo d'ascolto verso un arco di mare privo di segnali acustici; questa operazione porta il sonar a captare il rumore del mare Nm è il rumore proprio Np ridotti d'ampiezza secondo il guadagno di direttività DI che compete al fascio.
In apposita uscita del sonar si può disporre del segnale S2 generato da
(NL - DI) = (Ne + Np - DI), detto segnale è inviato all'elaboratore che, tramite conversione A/D lo pone acalcolo.

Calcolo di K = (Np - DI)
Il calcolo di K è preceduto da una regolazione automatica dei livelli dei segnali S1 e S2 per compensare le differenze di guadagno insite nei due sensori; i calcoli vengono eseguiti in termini logaritmici in modo da fornire il valore K in dB.

7)Conclusioni

Abbiamo mostrato come si possa tenere sotto controllo la parte degradabile della CM di un sonar passivo affinché la CM stessa garantisca sempre la massima portata di scoperta in base alle condizioni ambientali e tattiche del momento.
La sorveglianza della stabilità nel tempo del valore di K iniziale (sommergibile e sonar a punto) è la garanzia di possibili e rapidi interventi, in porto, volti a ripristinare i dati originali sul campo.
Il sistema illustrato in questa pagina è simile a quello progettato e successivamente costruito dalla Soc. USEA con la sigla CM10.
Il CM10 esegue gli stessi rilievi acustici che hanno condotto al calcolo di K in questa pagina.
Il piccolo apparato ha dato prova di essere un sistema "robusto" e fondamentalmente semplice, in grado di assicurare, in mare, le prestazioni di targa imposte dalla MMI.

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