Errori nella misura della quota dei bersagli dovuti alla propagazione anomala

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Questa lezione è dedicata ad un argomento poco conosciuto; la misura della quota dei bersagli e gli errori generati dalla propagazione anomala.

La misura della quota interessa, prevalentemente, le azioni operative di attacco nelle quali la distanza del bersaglio è contenuta in alcune migliaia di metri.

Vediamo quindi sotto questo aspetto come si sviluppa la procedura di misura e come si valutano gli errori conseguenti alle modalità di propagazione del suono.

Il processo del misuratore di quota

La misura della quota di un bersaglio è affidata al rilevamento, nel piano verticale, delle variabili R e β; così come mostra la figura 1:

figura 1

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La quota Hqv (virtuale) è calcolata in funzione di R e β; secondo le espressioni:

Hqv=R⋅sen⁡β    1)

oppure:

Hqv=Ro⋅tan⁡β    2)


valida soltanto in condizioni di propagazione ideale [1]; le due variabili R e β possono essere rilevate come segue:

La distanza R può essere calcolata, o con il metodo dell'eco o con un misuratore passivo della distanza.

L'angolo β può essere rilevato da un sistema a fasci preformati collegato ad una base sferica, vedi figura 2; con i fasci che si sviluppano nel piano verticale:

figura 2

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Una curva di propagazione anomala del suono

Per affrontare questo argomento prendiamo, ad esempio, il modello di propagazione mostrato nella 4^ lezione di questa materia e di seguito riportato in figura 3:

figura 3

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Le variabili utilizzate nel grafico sono espresse con unità di misura anglosassoni:

Temperature: (°F ) in gradi Fahrenheit ( °F = °C x 9/5 + 32)

Profondità: (ft) in feet ( ft = mt x 3.281 )

Distanze: (yd) in yard (yd = m x 1.094 )


Nel diagramma di sinistra è mostrato un batitermogramma tipico nel quale si ha temperatura costante da quota 0 a quota 64 ft e temperatura decrescente in modo lineare da 64 ft in poi; come è noto a questo corrisponde il diagramma relativo alla velocità del suono (il bativelocigramma).

Nel diagramma di destra è tracciato un raggio acustico che si propaga dall'origine fino ad una distanza Ro≈2800 yd ; nel tratto compreso tra la sorgente e quota 64 ft il raggio curva leggermente dato il modesto gradiente della velocità del suono dovuto alla pressione, sotto quota 64 ft il raggio piega vistosamente a causa del sensibile gradiente della velocità del suono a seguito della variazione di temperatura per le quote oltre i 64 ft.

Nel calcolo della curva l'angolo di radenza del primo tratto del raggio è di 0.012 rad.

Valutazione della quota secondo la propagazione anomala

Se sulla curva di figura 3 ipotizziamo ad esempio un bersaglio alla distanza Ro=2200 yd visto sotto un angolo β=0.012 rad possiamo valutare a quale profondità reale si rileva il bersaglio; dalla figura 4 risulta :  Hq=120 ft

figura 4

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Queste considerazioni sono state possibili grazie all'osservazione del tracciato della curva computato a priori.

Valutazione della quota secondo la propagazione ideale

Supponiamo ora di non disporre della curva di figura 4 e che, durante un rilievo fisico indirizzato ala misura della quota di un bersaglio, si siano misurati sia l'angolo β=0.012 rad, sia la distanza Ro=2200 yd, in tal caso la quota virtuale è calcolabile soltanto con la 2):

Hqv=2200⋅tan⁡(0.012 rad)=26.4 yd=79.2 ft.

Se tracciamo quest'ordinata nel diagramma di figura 4, all'ascissa Ro=2200 yd , e la congiungiamo con l'origine abbiamo la figura 5 nella quale si confronta il percorso di un raggio acustico in ambiente ideale a velocità del suono costante con un raggio in ambiente anomalo che parte con lo stesso angolo di radenza β.

figura 5

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Dalla figura si vede la differenza tra la quota virtuale Hqv pari a 79.2 ft, ottenuta dal calcolo, e la quota reale Hq di 120 ft dovuta al percorso anomalo del raggio; questo esempio mostra un errore di quota di ≈−39% rispetto alla quota reale.

Diverso sarebbe il caso in cui con β=0.012 rad fosse Ro=1800 yd:

Secondo la 2) si avrebbe :

quota virtuale: Hqv=1800 yd ⋅tan⁡(0.012 rad)=21.26 yd=63.78 ft.

e secondo il grafico di figura 4 : quota reale:  Hq=50 ft

in questo caso l'errore sarebbe positivo: ≈+27% rispetto alla quota reale.

note

  1. ↑ Si ha propagazione ideale quando le onde acustiche si propagano secondo i raggi di una sfera od un cilindro; generalmente la propagazione del suono in mare non è tale e si definisce come anomala.

Bibliografia

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

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