FANDOM


Sonar (stacja hydrolokacyjna) - urządzenie służące do poszukiwania, wykrywania i lokalizacji (za pomocą fal dźwiękowych) ruchomych i nieruchomych obiektów znajdujących się pod powierzchnią wody takich jak: obiekty terenowe, przeszkody terenowe, okręty podwodne, ławice ryb, pozwalające na określenie ich kierunku, odległości oraz wielkości. Nazwa "sonar” jest angielskim akronimem pochodzącym od wyrażenia SOund Navigation And Ranging (dźwiękowa nawigacja i pomiar odległości) powstałym pod wpływem nazwy radaru.

Sonar

Grafika przedstawiająca działanie sonaru

Systemy sonarowe mają wiele podobieństw do radarów. Dźwięk może być generowany, kontrolowany, kierunkowany, transmitowany oraz odbierany w wodzie, podobnie jak energia elektromagnetyczna w powietrzu.

Do wykrywania (detekcji) obiektów wykorzystuje się zjawisko odbicia fal dźwiękowych od wykrywanych obiektów lub fal wysyłanych przez te obiekty. W zależności od sposobu działania wyróżnia się sonary pasywne oraz sonary aktywne. W sonarze aktywnym nadajnik sonaru emituje wiązkę dźwiękową, której sygnał odbija się od obiektu i odbierany jest w odbiorniku znajdującym się zazwyczaj w tym samym miejscu co nadajnik. Sonar pasywny natomiast sam nie emituje wiązki dźwiękowej, a jedynie odbiera fale dźwiękowe odbite od obiektów, pochodzące zwykle od innych sonarów lub boi sonarowych. W każdym z tych przypadków podstawą detekcji jest rozprzestrzenianie się w sposób cykliczny fali pomiędzy celem a odbiornikiem (propagacja fali). Jednak w odróżnieniu od radaru, wykorzystującego fale radiowe, systemy sonarowe wykorzystują energię przenoszoną przez fale dźwiękowe, których przebieg jest znacznie bardziej uzależniony od środowiska, w jakim następuje propagacja fali.

Najczęstszym środowiskiem w którym stosuje się urządzenia sonarowe jest woda, choć mogą być wykorzystywane również w powietrzu. W zależności od zastosowania i konstrukcji sonary mogą używać bardzo szerokiego zakresu fal dźwiękowych od infradźwięków po ultradźwięki. Sonary są najczęściej montowane na okrętach nawodnych w celu wykrywania okrętów podwodnych, na innych okrętach podwodnych oraz na cywilnych nawodnych jednostkach pływających takich jak kutry rybackie lub statki badawcze.

Historia:

Pierwszy znany przykład użycia sonaru pasywnego pochodzi od Leonarda da Vinci, który w 1490 roku opisał w jaki sposób za pomocą tuby można słuchać odgłosów z odległych statków. Pierwsze pomysły i patenty na sonar aktywny pojawiły się w 1912 roku po zatonięciu angielskiego liniowca pasażerskiego "Titanic". Wówczas angielski meteorolog Lewis Richardson opatentował pomysł na urządzenie tego typu, podobny patent uzyskał rok później niemiecki fizyk Alexander Behm. Pierwszy działający, eksperymentalny system powstał w 1912 roku, zbudował go pracujący dla amerykańskiej firmy Submarine Signal Company kanadyjski fizyk Reginald Fessenden. W 1914 roku dokonano praktycznych prób z pokładu kutra "Miami” należącego do Straży Przybrzeżnej Stanów Zjednoczonych, tzw. oscylator Fessendena został użyty do komunikacji z zanurzonym okrętem podwodnym, określenia głębokości morza oraz wykrycia oddalonej o ponad 3 km góry lodowej. Rozdzielczość skonstruowanego przez Fessendena urządzenia była zbyt mała aby dokładnie określić kierunek, w którym znajdowała się wykryta góra lodowa (oscylator pracował na falach o długości ok. 3 m, a średnica anteny odbiornika wynosiła jedynie 1 m), niemniej pierwsze próby oscylatora były na tyle obiecujące, że wyposażono w niego 10 brytyjskich okrętów podwodnych typu H zbudowanych w Montrealu.

Po wybuchu I wojny światowej tempo pracy nad skonstruowaniem skutecznych i dokładnych sonarów uległo znacznemu przyspieszeniu. We Francji fizyk Paul Langevin i rosyjski inżynier Konstantin Cziłowski już w 1915 roku zaprojektowali sonar z aktywnym elementem elektrostatycznym. W 1917 roku Langevin zbudował kwarcowy, piezoelektryczny sonar pracujący na częstotliwości 150 kHz o wiązce tak silnej, że zagrażała ona życiu ryb znajdujących się na jej drodze. Taka konstrukcja okazała się niepraktyczna ze względów na problemy z uzyskaniem kwarcu o odpowiednich parametrach i zbyt wysokiego napięcia pracy. Langevin ostatecznie zaprojektował sonar działający na częstotliwości 40 kHz. Testowane w lutym 1918 roku urządzenie okazało się skuteczne w wykrywaniu obecności okrętów podwodnych nawet ze znacznych odległości, ale nie potrafiło ono wyznaczyć położenia okrętu podwodnego z taką samą dokładnością jak używany wówczas pasywny sonar (hydrolokator) Walsera.

W 1916 roku eksperymenty z sonarem rozpoczęto w Wielkiej Brytanii. Prowadzony pod kierownictwem Roberta Boyle'a zespół naukowców nazwany Anti-Submarine Division, bazując częściowo na wcześniejszych francuskich eksperymentach zbudował pierwszy praktyczny sonar już w połowie 1917 roku. Wszystkie prace zespołu Boyle'a otoczone były najwyższą klauzulą tajności. W żadnych dokumentach nie wspominano o eksperymentach związanych z ultradźwiękami czy kwarcem, słowo "supersonics" zastępowano wywodzącym się od nazwy zespołu akronimem ASD, a quartz - ASDivite, z czego wywodzi się używane później określenie na angielski sonar: ASDIC. Po wybuchu II wojny światowej technologia ASDIC-a została przekazana do Stanów Zjednoczonych, gdzie była znana pod akronimem SONAR.

Współcześnie sonar stosowany jest nie tylko przez wojsko, znajduje także szerokie zastosowanie jako instrument naukowy, używany jest także w rybołówstwie do odnajdowania i szacowania wielkości ławic rybnych. Sonar jest szczególnie pożyteczny podczas poszukiwania przeszkód podwodnych. Za jego pomocą można określić rozmiary napotkanej przeszkody: długość, szerokość, oraz pośrednio wysokość (na podstawie analizy długości cienia akustycznego).

Michał Iljin (dyskusja) 17:32, mar 28, 2020 (UTC)IljiM.

Treści społeczności są dostępne na podstawie licencji CC-BY-SA , o ile nie zaznaczono inaczej.