Bativelocigrafo
Il bativelocigrafo è uno strumento in grado di registrare la velocità del suono in mare al variare della profondità; è stato studiato per l'impiego sui sottomarini.
Questo dispositivo è indispensabile per la determinazione delle traiettorie delle onde acustiche in mare che, non propagandosi in modo rettilineo secondo i raggi di una sfera[1], seguono percorsi curvilinei; questo comportamento, penalizzante per la scoperta sonar, va sotto il nome di "anomalia termica".
L'anomalia termica
modificaI raggi sonori che si propagano in mare sono suscettibili di deformazioni del loro percorso[2] quando nelle zone di mare interessate la velocità del suono in acqua varia[3] in dipendenza della profondità[4].
Il fenomeno si manifesta per quella parte dei raggi acustici emessi dalla sorgente la cui inclinazione raggiunge un particolare valore indicato come angolo limite; per angoli inferiori o superiori a detto angolo il percorso dei raggi è normale. Questa anomalia provoca attenuazioni abnormi della pressione acustica sì da creare delle zone d'ombra dove il segnale acustico non può arrivare.
Il profilo della variazione della variazione della velocità del suono, rilevato con il bativelocigrafo [6], può essere, ad esempio, costante per il primo intervallo di quota e variabile nel secondo tratto.
Un raggio acustico che si propaga normalmente in corrispondenza della costanza della velocità del suono, piega verso il basso dall'inizio dell'intervallo dove la velocità inizia a decrescere. Il raggio, giunto al punto di tangenza con la retta passante nel punto di cambiamento della velocità del suono, genera due rami: il ramo A che si propaga fino alla superficie, il ramo B che si propaga verso il fondo.
Nella zona d'ombra che si genera per la deformazione del percorso del raggio acustico, la pressione emessa dalla sorgente sarebbe praticamente nulla.
Il calcolo delle traiettorie[7] dei raggi acustici un mare è uno dei più complessi relativi alle problematiche di acustica subacquea, i primi studi risalgono all'epoca della seconda guerra mondiale, studi eseguiti con pesantissimi calcoli di tipo manuale, oggi sono disponibili software in grado di calcolare e tracciare i percorsi dei raggi acustici una volta inserita la variabile indipendente relativa alla legge di variabilità della velocità del suono in acqua.
Funzionamento di massima
modifica
Il bativelocigrafo è un dispositivo elettroacustico realizzato in un contenitore non stagno [8] da posizionare sullo scafo del sottomarino.
A grandi linee il funzionamento del bativelocigrafo si basa sul disegno a fianco: in esso si vede l'emissione di un impulso acustico [9], generato dal trasmettitore a), e il percorso dell'impulso da a) al ricevitore d).
Nota la lunghezza del percorso a-d e il tempo di transito si risale alla velocità del suono nella fase contingente di misura.
La ragione del percorso dell'impulso secondo una spezzata risiede nella necessità di minimizzazione le riflessioni all'interno del dispositivo.
Le variazioni del tempo di percorrenza alle varie profondità, elaborate da apposita circuitazione elettronica, sono inviate a un sistema di calcolo che sviluppa in tempo reale la misura della velocità del suono in mare.
Il dato di velocità del suono è inserito nel software per il tracciamento del percorso dei raggi acustci come mostrato nella prima sezione.
Note
modifica- ↑ La propagazione normale può essere sferica o per fondali dell'ordine di 1000 m può essere sferica per i primi 1000 m per trasformarsi poi in propagazione cilindrica
- ↑ Del Turco, pp. 202 - 214.
- ↑ Le variazioni della velocità del suono, secondo la legge di Snell, provocano la deviazione dei raggi acustici in corrispondenza dei punti dove la velocità del suono cambia.
- ↑ I profili della variazione della velocità del suono, rilevati con il bativelocigrafo, possono assumere innumerevoli geometrie
- ↑ Uno dei possibili casi: a tratto rosso l'andamento della velocità del suono nell'acqua in funzione della profondità, a tratto celeste il raggio limite, la zona in grigio lo spazio non percorso dai raggi acustici
- ↑ Il profilo della variazione della velocità del suono indicato è uno dei molteplici che possono verificarsi in mare.
- ↑ Horton, p. 96.
- ↑ Questa condizione consente al dispositivo di essere pieno d'acqua a temperatura del momento di misura
- ↑ Date le piccole dimensioni del dispositivo la frequenza dell'impulso è molto elevata
Bibliografia
modifica- Giuseppe Pazienza, Fondamenti della localizzazione marina, La Spezia, Studio grafico Restani, 1970.
- J.W. Horton, Foundamentals of Sonar, United States Naval Institute,Annapolis Maryland, 1959
- C. Del Turco, Sonar- Principi - Tecnologie – Applicazioni, Tip. Moderna La Spezia, 1992.