Sonar ( ang. Sound Navigation And Ranging ? nawigacja d?wi?kowa i pomiar odległo?ci ^[1] ) ? urz?dzenie u?ywaj?ce długich, ?rednich lub krotkich fal d?wi?kowych do nawigacji, komunikacji, detekcji, okre?lania pozycji, ?ledzenia oraz klasyfikacji ruchomych i nieruchomych obiektow zanurzonych, znajduj?cych si? na powierzchni cieczy b?d? w powietrzu ^[2] . Nazwa sonaru powstała pod wpływem nazwy radaru . W zale?no?ci od zasady działania, sonary mog? by? aktywne b?d? pasywne , mog? tak?e ł?czy? obie te cechy. Najcz?stszym ?rodowiskiem zastosowania urz?dze? sonarowych jest ?rodowisko ciekłe, zwłaszcza wodne, jednak?e ich odpowiednie formy mog? by? wykorzystywane tak?e w ?rodowisku gazowym, w tym w powietrzu. W zale?no?ci od zastosowania i konstrukcji systemy echolokacyjne mog? u?ywa? bardzo szerokiego zakresu fal d?wi?kowych ? od infrad?wi?kow po ultrad?wi?ki. U niektorych zwierz?t takich jak delfiny czy nietoperze umiej?tno?? echolokacji wytworzyła si? naturalnie w drodze ewolucyjnej .

Pierwszy znany przykład u?ycia sonaru pasywnego pochodzi od Leonarda da Vinci , ktory w 1490 opisał w jaki sposob za pomoc? tuby mo?na słucha? odgłosow z odległych statkow ^[3] .

Zasada działania [ edytuj | edytuj kod ]

Systemy sonarowe ( sound navigation and ranging ) maj? wiele podobie?stw do radaru oraz systemow elektrooptycznych. D?wi?k mo?e by? generowany, kontrolowany, kierunkowany, transmitowany oraz odbierany w wodzie, podobnie jak energia elektromagnetyczna w powietrzu ^[4] . W ka?dym z tych przypadkow podstaw? detekcji jest propagacja fali mi?dzy celem a odbiornikiem. Jednak w odro?nieniu od radaru, wykorzystuj?cego fale elektromagnetyczne, systemy sonarowe wykorzystuj? energi? przenoszon? przez fale d?wi?kowe, ktorych przebieg jest znacznie bardziej uzale?niony od ?rodowiska, w jakim nast?puje propagacja fali ^[4] . W przypadku sonaru aktywnego fala d?wi?kowa propaguje od nadajnika do celu i z powrotem do odbiornika, natomiast w systemie sonaru pasywnego ?rodłem energii jest sam cel: fala d?wi?kowa propaguje od celu do odbiornika, analogicznie jak ma to miejsce w pasywnych systemach detekcji w podczerwieni.

Sonar aktywny [ edytuj | edytuj kod ]

W aktywnym systemie sonarowym ?rodłem fali d?wi?kowej jest organiczna cz??? sonaru. Energia elektryczna z transmitera konwertowana jest w systemie do postaci energii akustycznej. Podstawowym elementem tego rodzaju urz?dzenia jest zmieniaj?cy form? energii przetwornik ^[4] . Przetwornik mog?cy jedynie odbiera? fal? d?wi?kow? zwany jest hydrofonem , za? przetwornik zdolny wył?cznie do generowania (i transmisji) energii akustycznej zwany jest projektorem. W wielu jednak sytuacjach przetwornik mo?e pracowa? w obu tych rolach - zarowno jako urz?dzenie odbiorcze jak i transmisyjne.

Pierwsze proby [ edytuj | edytuj kod ]

Pierwsze pomysły i patenty na sonar aktywny ( odgłos sonaru aktywnego ^ⓘ odgłos sonaru aktywnego ) pojawiły si? w 1912 roku po zatoni?ciu ?Titanica” . Wowczas angielski meteorolog Lewis Richardson opatentował pomysł na urz?dzenie tego typu, podobny patent uzyskał rok po?niej niemiecki fizyk Alexander Behm ^[5] . Pierwszy działaj?cy, eksperymentalny system powstał w 1912, zbudował go pracuj?cy dla ameryka?skiej firmy Submarine Signal Company kanadyjski fizyk Reginald Fessenden ^[6] . W 1914 dokonano praktycznych prob z pokładu kutra ?Miami” nale??cego do stra?y przybrze?nej Stanow Zjednoczonych , tzw. oscylator Fessendena został u?yty do komunikacji z zanurzonym okr?tem podwodnym, okre?lenia gł?boko?ci morza i wykrycia oddalonej o ponad 3 km gory lodowej. Rozdzielczo?? skonstruowanego przez Fessendena urz?dzenia była zbyt mała aby dokładnie okre?li? kierunek, w ktorym znajdowała si? wykryta gora lodowa (oscylator pracował na falach o długo?ci ok. 3 m, a ?rednica anteny odbiornika wynosiła jedynie 1 m) ^[5] , niemniej pierwsze proby oscylatora były na tyle obiecuj?ce, ?e 10 brytyjskich okr?tow podwodnych typu H zbudowanych w Montrealu zostało w nie wyposa?onych ^[7] .

Po wybuchu I wojny ?wiatowej tempo pracy nad skonstruowaniem skutecznych i dokładnych sonarow uległo znacznemu przyspieszeniu. We Francji pracuj?cy w paryskim Ecole Municipale de Physique et de Chimie Industrielles fizyk Paul Langevin i rosyjski in?ynier Konstantin Czilowski ju? w 1915 zaprojektowali sonar z aktywnym elementem elektrostatycznym. W 1917 Langevin zbudował kwarcowy, piezoelektryczny sonar pracuj?cy na cz?stotliwo?ci 150 kHz o wi?zce tak silnej, ?e zagra?ała ona ?yciu ryb znajduj?cych si? na jej drodze. Taka konstrukcja okazała si? niepraktyczna ze wzgl?dow na problemy z uzyskaniem kwarcu o odpowiednich parametrach i zbyt wysokiego napi?cia pracy. Langevin ostatecznie zaprojektował sonar działaj?cy na cz?stotliwo?ci 40 kHz. Testowane w lutym 1918 urz?dzenie okazało si? skuteczne w wykrywaniu obecno?ci okr?tow podwodnych nawet ze znacznych odległo?ci, ale nie potrafiło ono wyznaczy? poło?enia okr?tu podwodnego z tak? sam? dokładno?ci? jak u?ywany wowczas pasywny sonar (hydrolokator) Walsera ^[5] .

ASDIC [ edytuj | edytuj kod ]

Angielskie eksperymenty z sonarem pod kierownictwem Roberta Boyle'a rozpocz?to w 1916. Prowadzony przez Boyle'a zespoł naukowcow nazwany Anti-Submarine Division, bazuj?c cz??ciowo na wcze?niejszych francuskich eksperymentach zbudował pierwszy praktyczny sonar ju? w połowie 1917 ^[5] . Wszystkie prace zespołu Boyle'a otoczone były najwy?sz? klauzul? tajno?ci. W ?adnych dokumentach nie wspominano o eksperymentach zwi?zanych z ultrad?wi?kami czy kwarcem, słowo supersonics zast?powano wywodz?cym si? od nazwy zespołu akronimem ASD, a quartz ? ASDivite, z czego wywodzi si? u?ywane po?niej okre?lenia na angielski sonar ? ASDIC ^[5] . Spotykane cz?sto, nawet w literaturze fachowej, wytłumaczenie, ?e jest to akronim od Allied Submarine Detection Investigation Committee czy Anti-Submarine Detection Investigation Committee ^{[8] [9]} jest nieprawdziwe, a wywodzi si? z odpowiedzi danej przez Admiralicj? brytyjsk? na pytanie redakcji słownika oksfordzkiego, jak brzmi rozwini?cie tego akronimu. W rzeczywisto?ci nigdy nie istniał komitet o takiej nazwie ^{[10] [11]} . Po wybuchu II wojny ?wiatowej technologia ASDIC-a została przekazana do Stanow Zjednoczonych, gdzie była znana pod akronimem SONAR ^[12] .

Wspołczesno?? [ edytuj | edytuj kod ]

Wspołcze?nie sonar stosowany jest nie tylko przez wojsko, znajduje tak?e szerokie zastosowanie jako instrument naukowy, u?ywany jest tak?e w rybołowstwie do odnajdowania i szacowania wielko?ci ławic rybnych. Sonar jest szczegolnie po?yteczny podczas poszukiwania przeszkod podwodnych. Za jego pomoc? mo?na okre?li? rozmiary napotkanej przeszkody: długo??, szeroko??, oraz po?rednio wysoko?? (na podstawie analizy długo?ci cienia akustycznego). Ponadto sonary pracuj?ce jako cz??? systemu hydrograficznego pozwalaj? okre?li? pozycj? geograficzn? przeszkody.

Rosn?ca liczba u?ywanych sonarow przyczynia si? do wzrostu poziomu hałasu w oceanach, ktory dezorientuje zwierz?ta morskie u?ywaj?ce fal akustycznych do nawigacji oraz komunikacji mi?dzy sob?. Niektore sonary s? w stanie nawet trwale uszkodzi? ich słuch ^[6] .

Zobacz te? [ edytuj | edytuj kod ]

• ping

Przypisy [ edytuj | edytuj kod ]