Dimensionamento delle basi idrofoniche rettilinee

Il dimensionamento delle basi idrofoniche rettilinee è fondamentale nel progetto del sonar e nella valutazione delle portate di scoperta.

Detta operazione, sviluppata in Visual Basic, consente la determinazione dei parametri della direttività delle basi, in particolare il guadagno $DI$ e la larghezza $\Delta \alpha$ del lobo principale con annesso grafico.

Il pannello virtuale di controllo del sistema di elaborazione, vedi figura 1, consente il calcolo veloce delle variabili che caratterizzano le basi riceventi del sonar.

Le aree funzionali sul pannello sono:

• due Textbox (Impostazione dati) per l'inserzione della frequenza di lavoro e della lunghezza della base idrofonica.
• un pulsante ( Command1 ) per l'avvio del calcolo
• tre label ( L3;L9;L10 ) per la risposta numerica del calcolo
• un tracciato cartesiano, che si sviluppa all'avvio del software, per la presentazione delle curve di direttività calcolate

figura 1 - Pannello di controllo per l'esecuzione dei calcoli

I risultati del calcolo sono:

• guadagno di direttività $DI$ della base idrofonica in deciBel
• Larghezza $\Delta \alpha$ del lobo principale, in gradi, al livello di $-3\ dB\quad$ sotto il massimo
• larghezza $\Delta \alpha$ del lobo principale, in gradi, al livello di $-6\ dB\quad$ sotto il massimo
• grafico della curva di direttività; ascisse in gradi sessagesimali; ordinate normalizzate a $\pm 1$

Impostazione del software

In ambiente di sviluppo Visual Basic inserimento degli oggetti nel Form come indicato in figura rispettando la numerazione evidenziata in rosso per gli oggetti attivi; i label indicativi sono liberi..

Azione di copia e incolla del programma:

Private Sub Form_Paint()
For xi = 0 To 6440 Step 322
For yi = 0 To 4480 Step 28
PSet (500 + xi, 500 + yi)
Next yi
Next xi
For yi = 0 To 4480 Step 224
For xi = 0 To 6440 Step 42
PSet (500 + xi, 500 + yi)
Next xi
Next yi
Line (500, 500 + 2240)-(500 + 6440 + 160, 500 + 2240)
Line (500, 500)-(500, 500 + 4480)
End Sub

Private Sub text1_KeyPress(KeyAscii As Integer)
If InStr("-+.0123456789" + Chr(&H8), Chr(KeyAscii)) _ 
= 0 Then  KeyAscii = 0
End Sub

Private Sub text2_KeyPress(KeyAscii As Integer)
If InStr("-+.0123456789" + Chr(&H8), Chr(KeyAscii)) _
= 0 Then KeyAscii = 0
End Sub

Sub dircalc()
Cls
For xi = 0 To 6440 Step 322
For yi = 0 To 4480 Step 28
PSet (500 + xi, 500 + yi)
Next yi
Next xi
For yi = 0 To 4480 Step 224
For xi = 0 To 6440 Step 42
PSet (500 + xi, 500 + yi)
Next xi
Next yi
Line (500, 500 + 2240)-(500 + 6440 + 160, 500 + 2240)
Line (500, 500)-(500, 500 + 4480) 
d = Val(Text2.Text)
F = Val(Text1.Text)
For beta = 0.1 To 100 Step 0.1
If F = 0 Then GoTo fine
landa = 1.53 / F  'f in KHz
If d = 0 Then GoTo fine
num = Sin((3.14159 * d / landa) * Sin(beta * (3.14159 / 180)))
denom = (3.14159 * d / landa) * Sin(beta * (3.14159 / 180))
Dr = num / denom
If Dr < 0.707 And Dr > 0.68 Then beta1 = beta
If Dr < 0.5 And Dr > 0.48 Then beta2 = beta
PSet (500 + 64.4 * beta, 500 + 2240 - 2240 * Dr), &HFF0000
Next beta
Label3.Caption = Format(2 * beta1, "###.0")
Label9.Caption = Format(2 * beta2, "###.0")
Ndi = (10 * Log(2 * d / (landa)) / Log(10))
Label10.Caption = Format(Ndi, "###.#")
fine:
End Sub

Private Sub Command1_Click()
dircalc
End Sub

Esempio di dimensionamento

Calcolo della direttività di una base idrofonica lineare e continua della lunghezza di $1\ m$ alla frequenza di $10\ kHz$ :

• iserzione nel textbox di sinistra del valore della frequenza di calcolo ( In $kHz$ ) : nell'esempio $10\ kHz$
• iserzione nel textbox di destra del valore della lunghezza della base ( in $m$etri ) : nell'esempio $1\ m$
• azione sul pulsante Command1.

Il risultato del calcolo e il grafico della curva di direttività sono mostrati in figura 2: :

figura 2 -Tracciato della direttività calcolata

I valori numerici risultanti dal calcolo sono:

• ampiezza totale del lobo di direttività a $-3\ dB$: $\Delta \alpha =8$°
• ampiezza totale del lobo di direttività a $-6\ dB$: $\Delta \alpha =10.8$°
• guadagno della base: $DI=11.2\ dB$

Disponibile il file di calcolo in formato eseguibile

Il file eseguibile è scaricabile su: Direttività base lineare ad una sola frequenza

Bibliografia

• F. Balena, Visual Basic-il linguaggio-, Mondadori Informatica, 2008

• G.Frantz, Programmare con Visual Basic, Apogeo 1996

• M.Padovani, Visual Basic flash, Apogeo, 1997

• D. Inmann B. Albrecht Programmare in Quik Basic,McGraw-Hill, Marzo 1991

• C. Del Turco, La matematica con il personal computer- Metodi matematici e grafici in QBasic, Editrice MODERNA La Spezia, 1998

• Raytehon, Sonar Performance Calculator Submarine Signal Division, Portsmouth

• G. Pazienza, Fondamenti della localizzazione marina, La Spezia, Studio grafico Restani, 1970