1° esercizio: Calcolo del livello spettrale (NL) del rumore del mare

Si debba calcolare il rumore del mare nelle seguenti condizioni:
Frequenza operativa fo= 3Khz
Stato del mare SS = 2
Il valore di fo si digita, in Khz, nell'apposita casella.
Per inserire lo stato del mare (SS) si deve cliccare sul cursore della finestra "Stato del mare" e selezionare il valore; nel nostro caso SS=2
Cliccando su "Calcolo" nella finestra a fianco compare il livello calcolato di rumore spettrale NL=53.9 dB/microPa/* (l'asterisco sta per radice di Herz)
Si deve osservare che i valori di SS non possono essere scelti al di fuori dei dati della lista.
Per valutare con approssimazione un valore non in lista si deve cliccare "Grafici" ottenendo una nuova schermata con i grafici a colori dei 6 stati del mare predefiniti, tra i quali poter valutare il valore di NL più vicino al dato di SS fuori tabella.
I valori dei grafici sono estrapolati dal regolo "Sonar Performance Calculator" della Raytheon.
Una osservazione deve essere doverosamente fatta: I valori di SS e NL sono orientativi e non richiedono pertanto calcoli di precisione. Le due schermate di lavoro sono mostrate sotto.

2° esercizio: Calcolo del livello spettrale (SL) del rumore irradiato da un cacciatorp. (CT).

Si debba calcolare il rumore del CT nelle seguenti condizioni:
Frequenza operativa fo= 10 Khz
Velocità CT V = 10 nodi
Il valore di fo si digita, in Khz, nell'apposita casella.
Per inserire la velocità del CT si deve cliccare sul cursore della finestra "Velocità del CT" e selezionare il valore; nel nostro caso V = 10 nodi
Cliccando su "Calcolo" nella finestra a fianco compare il livello calcolato di rumore spettrale
SL= 105.3 dB/microPa/* (l'asterisco sta per radice di Herz ad 1 mt di distanza dalla sorgente)
Si deve oservare che i valori di SS non possono essere scelti al di fuori dei dati della lista.
Per valutare con approssimazione un valore non in lista si deve cliccare "Grafici" ottenendo una nuova schermata con i grafici a colori del SL per 3 valori di velocità predefiniti, tra i quali poter valutare il valore di SL più vicino al dato di V fuori tabella.
I valori dei grafici sono estrapolati dal regolo "Sonar Performance Calculator" della Raytheon.
Una osservazione deve essere doverosamente fatta: I valori di V e SL sono orientativi e non richiedono pertanto calcoli di precisione. Le due schermate di lavoro sono mostrate sotto.

3° esercizio: Calcolo dell'attenuazione del suono per propagazione (TL).

Si debba calcolare l'attenuazione del suono (TL) nelle seguenti condizioni:
Frequenza operativa fo= 7 Khz
Distanza dalla sorgente Dist.= 15 Km
Tipo di propagazione: Sferica
Il valore di fo= 7 KHz si digita nell'apposita casella,
così il valore della distanza D =15 km
Per inserire il tipo di propagazione si deve cliccare sul cursore della finestra e selezionare "Sferica"
Cliccando su "Calcolo" nelle finestre a destra compaiono sia il valore di TL dovuto alla divergenza TL = 83.5 dB, sia l'attenuazione dovuta all'assorbimento TL = 8.8 dB .
L'attenuazione che dovrà essere considerata per le fasi di progettazione sarà la somma dei due valori 83.5 +8.8 = 92.3 dB; questi valori sono per unico percorso
Ricordare che in questo tipo di computazioni le frazioni di deciBel non vengono considerate ai fini progettuali.
Cliccando successivamente su "grafici" si possono osservare le curve generali di attenuazione teoriche:
TL per propagazione sferica ,in rosso
TL per propagazione sferico/cilindrica, in blu
TL per assorbimento,in nero
Le due schermate di lavoro sono mostrate sotto.

4° esercizio: Calcolo della direttività di un trasduttore circolare.

Si debba calcolare la direttività di un trasduttore circolare con le seguenti caratteristiche:
Frequenza operativa fo = 10 Khz
Diametro = 0.5 m
Il valore di fo= 10 KHz si digita nell'apposita casella,
così il valore del diametro d = 0.5 m
Cliccando su "Calcolo" viene presentata, in doppia scala lineare, la curva di direttività in funzione dell'angolo (in figura è tracciata soltanto una metà della curva.) ; nelle finestre in basso a destra compaiono:
Larghezza del lobo a -3db: alfa = 19°
Larghezza del lobo a -6db: alfa = 25.4°
Guadagno di direttività DI = 20.2 dB
La schermata di lavoro è mostrata sotto.

5° esercizio: Calcolo della direttività di una base lineare.

Si debba calcolare la direttività di una base lineare con le seguenti caratteristiche:
Frequenza operativa fo = 1 Khz
Lunghezza L= 10 m
Il valore di fo= 1 KHz si digita nell'apposita casella,
così il valore della lunghezza L = 10 m
Cliccando su "Calcolo" viene presentata, in doppia scala lineare, la curva di direttività in funzione dell'angolo (in figura è tracciata soltanto una metà della curva.) ; nelle finestre in basso a destra compaiono:
Larghezza del lobo a -3db: alfa = 8°
Larghezza del lobo a -6db: alfa = 10.8°
Guadagno di direttività DI = 11.2 dB
La schermata di lavoro è mostrata sotto.

6° esercizio: Calcolo della frequenza doppler.

Si debba calcolare la frequenza doppler secondo la seguente situazione contingente:
Frequenza operativa fo = 18 Khz
Velocità del mezzo V = 9 nodi
Il valore di fo= 18 KHz si digita nell'apposita casella,
così il valore della velocità V = 9 nodi
Cliccando su "Calcolo" viene presentata, in doppia scala lineare,la curva generale della variazione della frequenza doppler in funzione della frequenza di emissione, per velocità costante di 9 nodi ;
nella finestra in centro compare la frequenza doppler attinente al presente esercizio:
F.doppler = 112 Hz.
La schermata di lavoro è mostrata sotto.

7° esercizio: Misura della distanza mediante riflessione dal fondo.

Si debba calcolare la distanza di un bersaglio attivo nelle seguenti condizioni operative :
Profondita del fondo h = 180 m
Angolo di depressione misurato b = 6°
Il valore di h = 180 m si digita nell'apposita casella,
così il valore dell'angolo di depressione b = 6°
Cliccando su "Calcolo" viene presentata, in doppia scala lineare,la curva generale della variazione della distanza in funzione dell' angolo di depressione per la profondità di 180 m. impostati; nella finestra in centro compare la distanza in metri relativa alla situazione ipotizzata:
Distanza misurata = 3425 m.
La schermata di lavoro è mostrata sotto.

8° esercizio: Calcolo del guadagno di una sorgente (trasduttore) rettangolare

Si debba calcolare il guadagno di un trasduttore rettangolare con le seguenti caratteristiche :
Frequenza di lavoro fo = 12 KHz
Dimensioni 50 x 25 cm
Cliccando su "Calcolo", nella finestra apposita, viene visualizzato il gudagno del trasduttore:
DI = 19.8 dB
La schermata di lavoro è mostrata sotto.

9° esercizio: Calcolo della funzione di correlazione per l'acustica subacquea

Si debba calcolare la funzione di correlazione digitale per segnali idrofonici nella banda F1= 3400 Hz ; F2= 10300Hz :
nell'ipotesi di max correlazione per un ritardo tc = 400 microSec.
Per questo tipo di computazioni il SONARMATH mette a disposizione del progettista 5 soluzioni di calcolo in dipendenza del tipo di correlazione da computare.
Nella schermata operativa cliccando la SELEZIONE PROCESSO si possono scegliere tra le seguenti modalità di computazione:

ANAL.C = f(F,tc) (corr. analogica -funzione del tempo- in banda 0-F con max al tempo tc)
ANAL.C = f(F1,F2,tc) (corr. analogica -funzione del tempo- in banda F1-F2 con max al tempo tc)
ANAL.C = f(F,a°,d) (corr. analogica -funzione della geometria della base- banda 0-F con max per angolo a°)
DIG. C = f(F,tc) (corr. digitale -funzione del tempo- in banda 0-F con max al tempo tc)
DIG. C = f(F1,F2,tc) (corr. digitale -funzione del tempo- in banda F1-F2 con max al tempo tc)

In base all'impostazione dell'esecizio selezioneremo :DIG. C = f(F1,F2,tc) e digiteremo nelle caselle "Ingresso dati" i valori:
F1 = 3400 Hz
F1 = 10300 Hz
F.scala = 1000 microSec (questo valore deve essere posto a circa 2xtc per consentire la presentazione di un grafico esplicativo).
tc = 400 microSec.
Dopo la convalida dei dati mediante l'apposito pulsante, si pigia "calcolo", a seguito si ottiene il grafico della funzione di correlazione così come mostra la schermata di lavoro sotto riportata.
Nel grafico si evince che il max della funzione si presenta a 400 microSec. e che la larghezza della curva mostra i primi due zeri a circa 75 microSec.
Se in fase di studio della funzione ora computata nasce l'esigenza di cambiare la banda di ricezione, è possibile memorizzare la prima curva, per confrontarla con quella dovuta alla nuova banda, abilitando l'apposita casellina "Compara grafici" prima di introdurre i nuovi valori.

10° esercizio: Calcolo della portata di scoperta di un sonar passivo (propagazione normale).

Si debba valutare la portata di scoperta teorica di un sonar passivo le cui caratteristiche sono di seguito indicate:
Banda di ricezione BW = 2000 Hz - 34000 Hz
Livello spettrale emesso dal bersaglio SL = 100 dB
Rumore spettrale del mare NL = 23 dB
Guadagno della base ricevente DI = 21 dB
Costante di tempo dell'integratore RC = 1 Sec.
Parametro d = 10
Propagazione ipotizzata = Sferica
Le variabili sopra indicate devono essere digitate nelle caselle di "IMPOSTAZIONE DATI"; cliccando il pulsante "Calcolo" si risolve il problema voluto che indica in 35 Km la distanza di scoperta del bersaglio.
La schermata di lavoro, sotto riportata, mostra la classica soluzione grafica del problema ed il risultato numerico ottenuto mediante particolari routine software.

11° esercizio: Calcolo della portata di scoperta di un sonar attivo (propagazione normale).

Si debba valutare la portata di scoperta teorica di un sonar attivo le cui caratteristiche sono di seguito indicate:
Frequenza di Tx = 9000 Hz
Banda di Rx = 500 Hz
Livello di emissione SL = 240 dB Rumore spettrale del mare NL = 45 dB
Guadagno della base ricevente DI = 29 dB
Costante di tempo dell'integratore RC = 0.01 Sec.
Parametro d = 7
Forza del bersaglio TS = 10 dB Propagazione ipotizzata = Sferico/Cilindrica
Le variabili sopra indicate devono essere digitate nelle caselle di "IMPOSTAZIONE DATI"; cliccando il pulsante "Calcolo" si risolve il problema voluto che indica in 31.8 Km la distanza di scoperta del bersaglio.
La schermata di lavoro, sotto riportata, mostra la classica soluzione grafica del problema ed il risultato numerico ottenuto mediante particolari routine software.