Direttività delle basi idrofoniche rettilinee

Basi idrofoniche rettilinee

Lo studio della caratteristica di direttività delle basi idrofoniche rettilinee $R(\alpha )$ fa parte del progetto del sonar e della valutazione delle portate di scoperta.

Lo studio consente la determinazione dei parametri della direttività delle basi , 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

L'algoritmo di calcolo della direttività R$(\alpha )$ di una base idrofonica rettilinea, dovuto a Stenzel, è riportato nella funzione:

$R(\alpha )=\sqrt[]{(1/n)+(2/n^2)\cdot \sum _{m=1}^j\{(n-m)\cdot [\sin (m\cdot p\cdot x)/(m\cdot p\cdot x)]\cdot \cos [(p+2)\cdot m\cdot x]\}}$

Dove:

$n=$ numero degli idrofoni

$j=n-1$

$d=L/(n-1)$

$L=$ lunghezza della base in metri

$c=$ velocità del suono in m / s

$x=(\pi \cdot d\cdot f_1/c)\cdot \sin (\alpha )$

$f_1=$ frequenza inferiore della banda in $Hz$

$f_2=$ frequenza superiore della banda in $Hz$

$p=(f_2-f_1)/f_1$

Modalità di computazione

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

Oggi, grazie ai personal computer, si possono implementare particolari routine di calcolo sviluppate in linguaggio più alla mano che, oltre ai singoli livelli numerici, consentono la costruzione grafica dell’andamento di $R(\alpha )$ 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:

$f_1=$ frequenza inferiore della banda in $Hz$

$f_2=$ frequenza superiore della banda in $Hz$

$\alpha =$ direzione di puntamento in gradi sessagesimali

$L=$lunghezza della base in metri

$n=$ numero degli idrofoni

Per la valutazione rapida della bontà della caratteristica di direttività si fa spesso riferimento al valore dell'ampiezza dell'angolo ${\alpha }^{\prime }$ che decrementa $R(\alpha )$ da ampiezza $1$ ad ampiezza $0,7$.

Più è piccolo ${\alpha }^{\prime }$ migliore è la caratteristica di direttività.

Le basi idrofoniche 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 ${\alpha }^{\prime }$ mediante la variazione di una qualsiasi delle variabile citate ferme restando il valore delle altre.

Esempi di dimensionamento

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

Primo

Funzione $R(\alpha )$

Dimensionamento [2] della direttività di una base idrofonica rettilinea e continua [3] della lunghezza di $1m$ nella banda di frequenze $6000Hz;12000Hz$

calcolata per:

$f_1=6000Hz$

$f_2=12000Hz$

$L=1m$

$n=10$

$c=1530m/s$ Template:Clear

Secondo

Funzione $R(\alpha )$

$f_1=1000Hz$

$f_2=6000Hz$

$L=0.5m$

$n=12$

$c=1530m/s$

Il calcolo rende la risposta grafica della direttività di figura: Template:Clear

Terzo

Funzione $R(\alpha )$

$f_1=2000Hz$

$f_2=5400Hz$

$L=1m$

$n=18$

$c=1530m/s$

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

Osservazioni

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 ; operazione fattibile dopo computazioni iterative,

Note

Annotazioni

Fonti

Bibliografia

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Collegamenti esterni

N° FASCI Selenia

Sonar FALCON

Schemi sonar FALCON

Testo discorsivo sul sonar

Testo tecnico sulla Correlazione