Direttività delle basi idrofoniche rettilinee

Lo studio della caratteristica di direttività delle basi idrofoniche rettilinee fa parte del progetto del sonar [1] e della valutazione delle portate di scoperta.

Basi idrofoniche rettilinee

Lo studio consente la determinazione dei parametri della direttività delle basi[2] , in particolare il guadagno e la larghezza del lobo principale computati su di una banda di frequenze,

In figura esempio, non in scala, di base idrofonica rettilinea su sottomarino:

L'algoritmo di calcolo della direttività in banda di frequenze modifica

L'algoritmo di calcolo della direttività R  di una base idrofonica rettilinea, dovuto a Stenzel, [3]è riportato nella funzione:


 

Dove:

  numero degli idrofoni

 

 

  lunghezza della base in metri

  velocità del suono in m / s

 

  frequenza inferiore della banda in  

  frequenza superiore della banda in  

 

Modalità di computazione modifica

Prima dell’avvento dei computer gli sviluppi matematici necessari per il calcolo dell'andamento di   erano eseguiti per valori discreti di   con un notevole dispendio di tempo per modesti campioni della   stessa.

Oggi, grazie ai personal computer, si possono implementare particolari routine di calcolo sviluppate in linguaggio più alla mano [N 1] che, oltre ai singoli livelli numerici, consentono la costruzione grafica dell’andamento di   con innumerevoli punti di calcolo.

Il calcolo delle curve di direttività delle basi idrofoniche consente un’analisi accurata del loro comportamento tramite un'interfaccia virtuale tra operatore e software di calcolo.

Con il software si sviluppa l'algoritmo riportato in precedenza che prevede il calcolo in funzione delle variabili:

  frequenza inferiore della banda in  

  frequenza superiore della banda in  

  direzione di puntamento in gradi sessagesimali

 lunghezza della base in metri

  numero degli idrofoni

Per la valutazione rapida della bontà della caratteristica di direttività si fa spesso riferimento al valore dell'ampiezza dell'angolo   che decrementa   da ampiezza   ad ampiezza  .

Più è piccolo   migliore è la caratteristica di direttività.

Le basi idrofoniche [4]rivelano in modo ottimale una sorgente acustica quando questa è posizionata angolarmente sulla direzione dove la curva di direttività presenta il massimo.

La routine di programma consente, con processo iterativo, di ottenere il desiderato valore di   mediante la variazione di una qualsiasi delle variabile citate ferme restando il valore delle altre.

Esempi di dimensionamento modifica

Una volta studiato il software [N 2] si possono sviluppare alcuni esempi di valutazione che riguardano il calcolo della direttività;

Primo modifica

 
Funzione  

Dimensionamento [2] della direttività di una base idrofonica rettilinea [N 3] e continua [3] della lunghezza di   nella banda di frequenze   [N 4]

calcolata per:

 

 

 

 

 

Secondo modifica

 
Funzione  

 

 

 

 

 

Il calcolo rende la risposta grafica della direttività di figura:

Terzo modifica

 
Funzione  

 

 

 

 

 

Il calcolo rende, in figura, la risposta grafica della direttività:

Osservazioni modifica

E di fondamentale importanza osservare che, fissate di massima tutte le variabili, è possibile ottenere una curva di direttività desiderata modificando ad arte una delle quattro [N 5]; operazione fattibile dopo computazioni iterative,

Note modifica

Annotazioni
  1. Qualsiasi linguaggio di calcolo può essere impiegato adattando opportunamente il listato del programma.
  2. Il software impiegato per i calcoli e le presentazioni grafiche è stato sviluppato in linguaggio VB.
  3. Le basi rettilinee presentano il loro massimo per  ° e  °; l'ambiguità si risolve schermando opportunamente i sensori in modo che possano ricevere il suono soltanto nel settore angolare voluto
  4. Computata per il massimo nella direzione perpendicolare alla base:  °
  5. Non è significativa la variazione della velocità del suono che può variare in campo molto ristretto.
Fonti
  1. Del Turco,  pp. 228 - 247
  2. Pazienza,  pp. 547 - 551
  3. stenzel,  pp.290 - 308
  4. Del Turco,  pp.52 - 66

Bibliografia modifica

  • Giuseppe Pazienza, Fondamenti della localizzazione marina, La Spezia, Studio grafico Restani, 1970.
  • H&B Stenzel, Leitfaden zur berechnung von schallvorgangenh, Berlino, Julius Springer, 1939.
  • Del Turco, Sonar- Principi - Tecnologie – Applicazioni, Tip. Moderna La Spezia, 1992.


Collegamenti esterni modifica

N° FASCI Selenia

Sonar FALCON

Schemi sonar FALCON

Testo discorsivo sul sonar

Testo tecnico sulla Correlazione