Sonar per sottomarini classe Toti
I Sonar per la classe TOTI, apparati studiati e prodotti, in piccola serie, negli anni 60, nei laboratori della Soc. USEA in San Terenzo di Lerici (La Spezia); sono stati impiegati per la navigazione dei battelli fino al 1997 quando l'ultimo sottomarino della classe è stato radiato. Gli apparati erano identificati con la sigla: IP64.[1]
L’illustrazione del sonar IP64, riportata in questa pagina, è utile allo scopo di fornire un’idea globale sulla struttura e sul funzionamento degli apparati per la localizzazione subacquea.
Caratteristiche generali del sonar IP64[modifica]
Caratteristiche del sonar IP64 (parti esterne bagnate)[2] per la ricezione/trasmissione dei segnali acustici):
- Base idrofonica ricevente in bassa frequenza: (Tecnologia) idrofoni piezoelettrici a stecca montati come cortina a proravia del battello -base conforme-.
- Base ricetrasmittente in alta frequenza: (Tecnologia) trasduttori elettroacustici con elementi magnetostrittivi sulla superficie laterale di un cilindro montato nella parte alta della prua del sottomarino.
- Base idrofonica a media frequenza per misuratore passivo della distanza a carattere sperimentale: (Tecnologia) 6 pinne a mosaico rettangolare d'idrofoni piezoelettrici a dischetto montati lungo i fianchi superiori dello scafo.)
Caratteristiche del sonar IP64 (parti interne) [3] per l'elaborazione dei segnali:
- Scoperta panoramica dei bersagli passivi[4] in alta frequenza, con presentazione video su di un arco d'orizzonte di °: (Tecnologia) Ricevitori a fasci preformati con rivelatori d'inviluppo; Trasmissione con impulsi non codificati.
- Scoperta manuale a punteria, di buona precisione, dei bersagli attivi e passivi, sia in bassa che in alta frequenza su di un arco d'orizzonte di °: (Tecnologia) Ricevitori audio a banda variabile; collimazione bersagli con sistema di somma e differenza.
- Presentazione video tipo PPI (Plan Position Indicator): (Tecnologia) Componenti elettronici sparsi.
Vista d'insieme del Sonar IP64[modifica]
Mostrati in figura 1, non in scala tra loro, tutti i componenti dell'apparato:
Il percorso dei segnali è indicato con frecce e lettere:
- Dalle due basi idrofoniche, riceventi di bassa ed alta frequenza, conforme e cilindrica, i segnali ricevuti sono inviati al cofano preamplificatori, percorsi A-B e E-B.
- I segnali all'uscita dei preamplificatori sono inviati alla consolle di comando e controllo per la loro elaborazione e successiva presentazione video, percorso B-C.
- Il trasmettitore, su comando della consolle, percorso C-D, invia alla base cilindrica, percorso D-E l'impulso d'emissione per la scoperta dei bersagli passivi con il metodo dell'eco.
Vista in dettaglio della collocazione delle basi acustiche[modifica]
In figura 2, non in scala tra loro, le disposizioni delle tre basi idrofoniche dei sottomarini classeToti.
- In colore verde la base idrofonica per la ricezione dei segnali acustici in bassa frequenza è collocata sotto il falso scafo del battello e non è visibile dall'esterno; l'insieme degli idrofoni è detto base conforme. In basso a sinistra è mostrata una fotografia di parte della base conforme vista in assenza della copertura sul falso scafo.
- In colore rosso la base cilindrica, impiegata sia per la trasmissione degli impulsi che per la ricezione degli echi, è collocata in alto a prua sotto la cuffia idrodinamica; in basso a destra è mostrata la fotografia della base cilindrica.
- In colore celeste una delle tre coppie di sensori acustici del misuratore di distanza sperimentale.
Collegamenti tra basi idrofoniche e preamplificatori[modifica]
In figura 3 sono mostrati i collegamenti tra le basi idrofoniche e il cassetto preamplificatori:
Funzioni all'interno della consolle[modifica]
La parte inferiore della consolle contiene nell'ordine i seguenti blocchi funzionali:
- Circuiti per la formazione dei fasci preformati di alta frequenza con rivelatori d'inviluppo per la scoperta panoramica dei bersagli con il metodo dell'eco.
- Gruppo per la collimazione manuale dei bersagli in bassa frequenza; scoperta dei bersagli a punteria; con annessi circuiti di somma e differenza[5].
- Strutture varie di alimentazione, sistemi di sicurezza e interfaccia con la parte superiore della consolle.
I circuiti di preamplificazione dei segnali idrofonici[modifica]
Il cassetto dei preamplificatori contiene due gruppi circuitali come mostrato in figura 4:
- Il primo gruppo, a sinistra nel disegno, contiene i preamplificatori per gli idrofoni della base conforme. Il circuito ha il compito di amplificare i segnali idrofonici di bassa frequenza equalizzandoli in modo che il rumore del mare si presenti allo stesso livello in tutto il campo delle frequenze impiegate. I segnali d'uscita sono applicati al sistema di collimazione a punteria in bassa frequenza.
- Il secondo gruppo, a destra nel disegno, contiene i preamplificatori per i segnali della base circolare. Il circuito ha il compito di amplificare i segnali idrofonici di alta frequenza e adattare l'impedenza dei singoli trasduttori. I segnali d'uscita sono applicati, sia ai circuiti per la formazione fasci con rivelatori d'inviluppo, sia al sistema di collimazione a punteria in alta frequenza.
Il complesso dei fasci preformati in alta frequenza[modifica]
Lo schema a blocchi dei circuiti per la formazione dei fasci preformati in alta frequenza è tracciato in figura 5:
Il sistema è dotato di canali di amplificazione e filtraggio in banda, l'uscita di questi è applicata ai rivelatori d'inviluppo le cui uscite sono scandite da un serializzatore elettronico, da questo l'invio dei dati alla parte superiore della consolle per la presentazione panoramica dello scenario subacqueo. I segnali applicati ai rivelatori sono rimessi in coerenza da un insieme di strutture di ritardo analogiche.
Complesso di puntamento manuale dei bersagli attivi con compensatore[modifica]
Lo schema a blocchi del circuito per la ricerca manuale dei bersagli è in figura 6:
Il sistema è dotato di canali di rimessa in coerenza, uno per la bassa frequenza, l'altro per l'alta frequenza; l'uscita di questi è applicata a ad un insieme di blocchi funzionali:
- Collimatore per la base idrofonica, ricerca della massima ampiezza della caratteristica di direttività.
- Collimatore per la base idrofonica, ricerca del minimo livello artificiale della caratteristica di direttività.
- Selezionatore dei filtri di banda d'ascolto per l'amplificatore che pilota sia l'altoparlante, sia le cuffie per l'operatore al sonar.
- Puntatore sui bersagli comandato da apposito volantino sul fronte della consolle.
Unità di potenza per la trasmissione ad impulsi[modifica]
Una vista del trasmettitore è mostrata in figura 7:
Il trasmettitore è costituito da alcune unità di potenza in grado di eccitare la base circolare affinché questa emetta impulsi di livello acustico voluto.
La trasmissione degli impulsi, a comando dell'operatore alla consolle, può avvenire in modalità direttiva o in modalità omnidirezionale[6]. In modalità direttiva si ha l'emissione degli impulsi al massimo del livello di pressione, in modalità omnidirezionale la pressione generata dalla base è a livello inferiore dovendo distribuire tutta la potenza su di un arco di °
La consolle di comando e controllo[modifica]
La consolle di comando e controllo delle funzionalità del sonar IP64 è mostrata in figura 8:
Le molteplici funzioni esplicate dal sistema sono:
- Presentazione panoramica dello scenario subacqueo per la scoperta dei bersagli con il metodo dell'eco.
- Presentazione strumentale delle funzioni somma e differenza.
- Comando a mezzo volantino della punteria manuale; presentazione del valore angolare connesso.
- Sistema d'inserzione filtri di banda per ascolto del rumore dei bersagli in fase di punteria.
- Comandi per l'emissione impulsiva: omnidirezionale / direttiva / durata impulsi.
Note[modifica]
- ↑ La serie deriva dal prototipo, IP60 realizzato agli inizi del 1960
- ↑ Con la dizione parti esterne bagnate si fa riferimento a tutte le parti elettroacustiche immerse in mare
- ↑ Sono le apparecchiature elettroniche che costituiscono l'apparato sonar, sono montate all'interno dello scafo
- ↑ Per bersagli passivi s'intendono semoventi navali fermi o particolarmente silenziati
- ↑ I circuiti di somma e differenza consentono; il puntamento del bersaglio attivo per il massimo il primo, il puntamento più preciso mediante la lettura di uno zero il secondo.
- ↑ La scoperta dei bersagli con il metodo dell'eco è nominata come funzione ECG (ecogoniometrica -termine coniato dal Prof. M. Federici-).
Bibliografia[modifica]
- Soc. USEA, Monografia Apparato IP64, Archivio Off. Ea. Arsenale. M.M.I La Spezia, 1964.
- C. Del Turco, Sonar Principi Tecnologie Applicazioni , edizione Accademia Navale - 3º Gruppo Insegnamento Armi Subacquee - Abilitazione Smg-Agg, .Prof. EA/ST, Livorno, 1992.
- C. Del Turco, I sistemi direttivi nella localizzazione subacquea con il SONAR Rivista l'Elettrotecnica nº 1 anno 1989.