Impedimenti al soccorso dei sottomarini sinistrati

Per la sicurezza dei sottomarini è necessario che questi siano dotati di uno o più risponditori acustici in grado di emettere impulsi sonori se opportunamente interrogati con segnali a diverse frequenze generati dai sonar dei mezzi di soccorso.

In questa voce uno tra gli impedimenti che ostacolano le ricezione degli impulsi del risponditore da parte dei sonar delle navi operative.

La propagazione del suono in mare

Immagine della propagazione del suono emesso da un sottomarino

E' noto che se l'acqua del mare, in zone non molto profonde, fosse perfettamente omogenea e alla stessa temperatura a tutte le quote, i raggi acustici si propagherebbero per successive onde sferiche nei primi $1000$ metri di distanza dal generatore dopo di che, a seguito riflessioni dal fondo e dalla superficie, si trasformerebbero in onde cilindriche come mostra la figura:

In queste condizioni ideali la trasmissione degli impulsi da parte di un risponditore acustico non sarebbe in alcun modo ostacolata e i mezzi di soccorso localizzerebbero con certezza il semovente sinistrato.

La realtà fisica del mezzo è purtroppo diversa e non segue le leggi sopra descritte ma assume le più disparate geometrie a causa della differenza di temperatura dell'acqua alle diverse quote; un esempio significativo delle condizioni critiche nelle fasi di scoperta degli impulsi del risponditore acustici è riportato nella sottosezione seguente.

Caratteristiche del modello preso ad esempio

Tabella d'esercizio

• Profondità del sotomarino sinistrato ( risponditore ) $q=780\ m$

• Direttività del trasduttore del risponditore = omnidirezionale

• Raggio di ricerca da parte nave di soccorso = $10000\ m$

• Profondità messa a calcolo: $da\ q=0\ a\ q=1000\ m$

• Ampiezza dell'angolo verticale di calcolo = $90$°

• Numero delle tracce calcolate = $9$

• Intervallo angolare di calcolo tra le tracce $m=10$°

• Tabella dei rilievi ipotetici della temperatura alle diverse quote:

Calcolo della velocità del suono in funzione della quota q; C = f( q )

Curva di sinistra t° = f(q) ; curva di destra C = f(q)

Con i dati illustrati nella tabella precedente si traccia:

$t^{\circ }=f(q)$ come mostra la curva di sinistra in figura.

Di seguito si computa la $C=f(t^{\circ })$ secondo l'equazione:

$C=1449+4.6\ t^{\circ }+0.055\ (t^{2})+1.39\ (S-35)+0.016\ q\$ in $m/s$.

dalla prima curva di sinistra e dall'equazione data si traccia la curva di destra che mostra l'andamento della $C=f(q):$

Calcolo delle traiettorie dei raggi acustici

Traiettoria dei raggi acustici

In base ai valori espressi dalla $C=f(q)$ e mettendo a calcolo i dati impostati si ottiene il diagramma riportato in figura che andiamo a commentare:

Dal lato sinistro della figura, per $q=780\ m$ , si generano i $9$ raggi che si propagano verso la superficie; il più elevato attiene all'emissione perpendicolare al fondo $(90^{\circ })$ con i successivi per $(80^{\circ })...(10^{\circ })$ tutti deviati verso il fondo a seguito della variazione della velocità del suono con la quota $q.$

Il primo raggio incide sulla superficie del mare a circa $500\ m$ dalla perpendicolare al risponditore, gli altri $8$ raggi e gli innumerevoli che stanno tra un raggio di calcolo e il successivo coprono da circa $500\ m$ in poi tutta la superficie con le attenuazioni classiche dovute alla divergenza ed all'assorbimento.

Il cono d'ombra

Cono d'ombra

La zona di mare compresa tra $0\ e\approx 500\ m$ non viene illuminata dai raggi acustici così come mostra la figura, questa situazione è mostrata con l'evidenza della creazione di un cono d'ombra con un diametro di ben $1000\ m:$

Qualsiasi mezzo di soccorso, equipaggiato soltanto con sonar di superficie che navigasse in tale zona in un raggio di circa $500\ m$ dalla perpendicolare del risponditore, non riceverebbe gli impulsi emessi da quest'ultimo. La situazione peggiorerebbe se il sommergibile sinistrato si trovasse a profondità più elevate di quella presa ad esempio.

Bibliografia

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

W. Horton, Foundamentals of Sonar, United States Naval Institute,Annapolis Maryland, 1959

C.Del Turco, Sonar-Principi-tecnologie-applicazioni , La moderna La Spezia, 1992.