LA SCIA DEI SEMOVENTI

Effetti nella localizzazione sonar
Traduzione libera e sintetica da HNSA

1)Generalità
Tutti i semoventi navali negli spostamenti in mare creano, in direzione opposta alla loro rotta, una scia, sempre visibile sul mare per i mezzi di superficie, si veda figura 1a, difficilmente visibile, se non dall'alto, per i sommergibili, si veda figura 1b.



La freccia in figura 1b indica la direzione di spostamento di un sommergibile.
Nella fase di ricerca sonar in attivo, durante l'emissione degli impulsi, la principale generatrice di falsi echi è la scia di una nave o di un sommergibile.
Sulla natura e sugli effetti della scia che può penalizzare la localizzazione con il sonar si tratta nei paragrafi seguenti.

2)Caratteristiche della scia
La turbolenza della scia si diffonde rapidamente per una frazione della lunghezza della nave, e si allarga leggermente in seguito.
La divergenza è stata misurata per varie scie ed è risultata variare da 0,5 ° a 5 °.
La schiuma, che la rende visibile da lontano, gradualmente scompare, ma solo molto tempo dopo che la nave è passata.
La scia visibile di una nave ad alta velocità si estende, a poppa, da 20 a un massimo di 50 lunghezze della nave.
Le proprietà acustiche della scia dipendono dalla presenza di bolle d'aria. Fotografie aeree mostrano che un gran numero di bolle rimangono nella scia per diversi minuti.
E 'probabile che alcune rimangono sospese nell'acqua anche dopo che la schiuma visibile sia scomparsa.

3)Effetto della scia sulla scoperta dei bersagli
Una ricerca sperimentale è stata condotta impiegando un sonar che emette impulsi alla scoperta di una sfera bersaglio; tra il sonar ed il bersaglio si è creata una scia con il passaggio di una nave di superficie.
I risultati della ricerca possono essere così sintetizzati:
1)l'eco spurio dovuto alla scia di una nave si allunga gradualmente e decresce d'intensità presumibilmente a causa della diffusione della scia e la graduale scomparsa delle bolle nel tempo.
Questa caratteristica dell'aspetto lo rende sufficientemente discriminabile rispetto all'eco di un bersaglio.
2)la scia crea una sorta di schermo acustico tra il bersaglio ed il sonar producendo sensibile attenuazione dell'eco della sfera.
3)la scia investita dall'impulso del sonar crea una sensibile riverberazione che dipende, sia dalla distanza tra sonar e scia, sia dalle dimensioni delle bolle che la formano.
Indagini simili alla precedente sono state sviluppate, con molte difficoltà, sulla scia di un sommergibile ottenendo risultati non sempre concordanti.

4)La "forza" della scia e il riverbero
Similmente alla definizione della forza di un bersaglio TS, espresso in dB, ( si veda p8 ed altri ) è stato attribuito alla scia, in base alle proprie caratteristiche riflettenti, il nome di "forza della scia" con il simbolo TSw (dove w per wake ), anche il TSw è espresso in dB.
Il valore del TSw è legato a variabili difficilmente quantizzabili secondo la funzione:

TSw = 10 Log N δ va / (12.56)

dove:
N = densità delle bolle
δ = la sezione media di diffusione della singola bolla
va = quella parte del volume della scia che genera il riverbero
La formula, di difficile applicazione, è sostituita prevalentemente da grafici o tabelle frutto di rilievi sperimentali; ad esempio la seguente per la scia di sommergibili:


oppure la tabella relativa al TSw di diversi tipi di navi rilevato a tre frequenze:

Il TSw si esaurisce nel tempo, con il dissolversi della scia, fino ad annullarsi; questo particolare fenomeno è illustrato in figura 2 nella quale si mostra la sola variazione della forza della scia in un arco di tempo di circa 15 minuti dall'inizio del fenomeno; in questo caso il TSw decresce di 32 dB.



La valutazione del riverbero dovuto alla scia colpita dall'impulso del sonar è sintetizzato dall'espressione:

RLw = SL - 40 Log R + Sw + 10 Log va

dove:
-SL - indica il livello di pressione acustica generato durante l'emissione dell'impulso da parte del sonar; caratteristica dell'apparato espressa in dB/microPa

-R - è la variabile indipendente che indica la lunghezza del percorso dei raggi acustici in mare; la distanza tra il sonar e la scia

-Sw - è il coefficiente di diffusione della scia espresso in dB

-va - è quella parte del volume della scia che genera il riverbero

Questa funzione è di complessa applicabilità pratica, di gran unga più di quanto non siano le funzioni relative alla riverberazione di volume, superficie, fondo trattate rispettivamente in p86, p88, p90; l'elaborazione della formula è spesso sostituita da grafici sperimentali.

5)I meccanismi che generano la scia
I meccanismi che generano le bolle della scia sono da individuarsi principalmente nella cavitazione delle eliche; fenomeno dovuto a movimenti di corpi in acqua che aggregano, in piccole bolle, i gas che si trovano disciolti naturalmente nei liquidi.
La scia è tanto più consistente quanto è elevata la velocità di rotazione delle eliche, dipende inoltre dal loro profilo e dalla temperatura dell'acqua. Una fotografie di questo fenomeno è riportata in figura 3:



Le eliche non sono l'unica fonte di bolle di cavitazione; la nave nel suo complesso si muove attraverso l'acqua e la cavitazione può verificarsi in altre parti dello scafo tanto più le dimensioni di queste siano piccole.

6)Osservazioni conclusive
Come abbiamo brevemente accennato il fenomeno della scia è subordinato da innumerevoli variabili difficilmente determinabili durante la navigazione ordinaria di un sommergibile in fase di scoperta sonar.
Uno degli aspetti più significativi degli echi da scia è dovuto alla sua caratteristica di decadenza nel tempo che lo rende distinguibile dagli echi dei bersagli veri.
La scia gioca un ruolo anche nella fase di scoperta sonar indirizzata alla localizzazione di bersagli attivi; il rumore emesso da questi può essere mascherato dall'effetto schermante della scia di altra unità navale.






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