1) Generalità
Il sonar FALCON, vedi pagina p4, è stato progettato per l'abbinamento con basi idrofoniche riceventi circolari; su sollecitazione di persone interessate a questo tipo di sonar è stato sviluppato il presente studio che prevede l'impiego di una base idrofonica a profilo conforme. Questa diversa soluzione riduce il settore di scoperta del sonar da 360° ad un arco di +/- 60° utilizzabile soltanto a proravia.
La sensibile limitazione operativa lascia in ogni modo la possibilità di controllare una zona di mare nella quale poter emergere in sicurezza.
Con la base conforme, oggetto del presente studio, è possibile estendere il settore di scoperta a +/-75°, ciò al prezzo di un incremento dell'elettronica di elaborazione.

2) Analisi della base
La base presa in esame ha un profilo conforme allo scafo sul quale è installata, si estende per molti metri coinvolgendo centinaia di sensori idrofonici.
Per il suo impiego, secondo la filosofia FALCON, si scelgono una serie di 18 idrofoni, non contigui, disposti a prua così come mostrato in figura 1.
Il settore di base selezionato ha una forma simile alla parabola e pertanto non consente l'individuazione immediata dei sensori delegati alla formazione dei fasci preformati disposti nel FALCON ogni 10°.
Allo scopo sopra menzionato è stato sviluppato un particolare software in Visual Basic che consente, mediante l'introduzione del numero identificativo dei sensori, di visualizzare, direzione per direzione, le 4 coppie d'idrofoni che formano i fasci.
Modificando di volta in volta il numero identificativo dei sensori è possibile individuare le migliori posizioni per il puntamento delle direzioni volute.







3) Il software per la visualizzazione delle coppie
Il software è disponibile in forma di file.exe (conform.exe) e contiene le coordinate precise dei sensori interessati, tale predisposizione non lo rende adatto ad indagini per basi aventi idrofoni collocati su coordinate diverse da quelle inserite a calcolo.
Per avere la disponibilità del file sorgente, nel quale implementare qualsiasi tipo di coordinate, fare richiesta libera all'autore.
Esempi d'impiego del conform.exe sono di seguito riportati nella fase di elaborazione che ha già individuato le 4 coppie per ciascuna direzione voluta.
Il file in oggetto, dopo l'individuazione delle coppie di sensori, consente di valutare la direzione di puntamento di ciascuna di esse e ne calcola la media sulle 4 coppie; corrispondente alla direzione di puntamento del fascio.
Per mantenere a -3dB le coperture tra i diversi fasci si fissa una lunghezza massima della coppia di sensori a non più di 1.5 metri.
Dopo l'individuazione delle 4 coppie conform.exe consente il calcolo e la presentazione grafica della curva di direttività secondo la correlazione FALCON.
La direttività risultante è la somma delle 4 direttività delle singole coppie che costituiscono il fascio.
I computi sono sviluppati con i seguenti dati implementati in conform.exe:
-Banda di lavoro = 1500-3000 Hz
-S/N = +12 dB

4) Le schermate di conform.exe
Con il file conform.exe s'individuano le 4 coppie di sensori per ciascun fascio preformato, precisamente per le direzioni:
0°; 10°; 20° ; 30° ; 40°; 50° ; 60° ; ciascuna coppia viene evidenziata da un segmento colore rosso che unisce i due sensori selezionati.
Salvo per la direzione 0° tutte le altre saranno individuate aggiustando di volta in volta la posizione dei sensori che costituiscono il fascio.
Nell'individuare le 4 coppie per ciascun fascio si dovrà cercare di raggiungere, con la maggior precisione possibile, la direzione di puntamento voluta.
La prima schermata di lavoro con conform.exe è relativa al fascio per la direzione 0° che, come mostra la figura 2, è realizzato con le coppie:
9-10; 8-11; 7-12; 6-13.
Le coppie sono state selezionate in modo che quella di maggior lunghezza fosse vicino alle dimensioni della base circolare utilizzata per il FALCON che misura 1 metro circa.




La figura 2 mostra:
-a sinistra in alto le caselle entro le quali sono inseriti i numeri identificativi delle coppie di sensori, dalla coppia S1-D1, che ha la minor lunghezza, alla coppia S4-D4
-a fianco delle caselle i dati relativi all'angolo della direzione e alla lunghezza della singola coppia, ottenute dopo aver cliccato sul form.
-sotto la casella che riporta il valore calcolato della media dei 4 angoli di puntamento
-in basso pulsanti e finestre dati per l'analisi delle caratteristiche di direttività in correlazione FALCON.
Smarcando il Check-Box "grafici netti" e cliccando sul pulsante "grafici" si ottiene una nuova schermata che mostra i dati calcolati ( direzione del fascio )(larghezza del lobo ) e le curve di direttività FALCON parziali e totali così come si vede in figura 3:




Le curve tracciate sono nell'ordine:
-a) direttività coppia 9-10 base più piccola
-b) direttività coppia 8-11
-c) direttività coppia 7-12
-d) direttività coppia 6-13 base più grande
-e) direttività complessiva falcon

I dati calcolati per il fascio a 0° sono:
-Direzione del fascio = 0°
-Larghezza del lobo = 13.2°


Si procede in modo analogo per le altre direzioni del settore di destra, cercando di posizionare i sensori in modo da portare il valore degli assi delle singole coppie il più vicino possibile ai valori della direzione voluta, si ha la seguente sequenza di schermate:

Selezione idrofoni-----------------------------Curve di direttività     10°     20°     30°     40°     50°     60°           10°     20°     30°     40°     50°     60°

Per i fasci del settore di sinistra tutto il lavoro svolto resta valido; sostituendo a ciascun numero di posizione dei sensori il corrispondente simmetrico si ottengono le coppie interessate.

5) Osservazioni
Dall'esame delle schermate precedenti si evince come varia l'errore di puntamento e la larghezza dl lobo in funzione della direzione puntata dal fascio.
Nel diagramma di figura 10 sono riportate queste due grandezze; dal loro andamento si comprende come i risultati rappresentino un ragionevole compromesso tra le due variabili.




6) Il sistema di presentazione
La presentazione sonar, ottenibile con l'impiego della base di figura 1, è del tutto simile a quella del FALCON con base circolare; l'impiego di 18 idrofoni della base conforme consente l'utilizzo di un'elettronica d'elaborazione pressoché identica nei due casi.
Il software, naturalmente, deve essere modificato per la diversa struttura della base ricevente. La presentazione ha la configurazione riportata in figura 11; nel presente caso il simulatore interno presenta due sorgenti acustiche, di diversa intensità, collocate rispettivamente a 335° e a 44° rispetto all'asse del battello.

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