Princípio e aplicação do sonar

Primeiramente, o que é sonar? Sonar é um dispositivo eletrônico que utiliza ondas sonoras subaquáticas para detectar, localizar e comunicar alvos subaquáticos. É o dispositivo mais utilizado e importante na acústica subaquática. A tecnologia de sonar tem uma história de 100 anos, tendo sido inventada em 1906 por Lewis Nixon, da Marinha Britânica. O primeiro sonar que ele inventou era um dispositivo de escuta passiva, usado principalmente para detectar icebergs. Essa tecnologia, que foi aplicada no campo de batalha durante a Primeira Guerra Mundial, foi usada para detectar submarinos à espreita na água. Atualmente, o sonar é a principal tecnologia utilizada pelas marinhas para vigilância subaquática, sendo usado para detectar, classificar, localizar e rastrear alvos subaquáticos; realizar comunicação e navegação subaquáticas; e garantir a manobra tática de navios, aeronaves antissubmarino e helicópteros antissubmarino. Além disso, a tecnologia de sonar também é amplamente utilizada na orientação de torpedos, espoletas de minas, detecção de peixes, exploração de petróleo offshore, navegação marítima, operações subaquáticas, levantamentos hidrográficos e levantamentos geológicos e de relevo do fundo do mar. Em segundo lugar, o princípio de funcionamento do sonar: As ondas sonoras são um importante meio de observação e medição. Para observação e medição na água, somente as ondas sonoras são particularmente adequadas. Isso se deve ao fato de que outros métodos de detecção têm alcances muito curtos e a capacidade de penetração da luz na água é muito limitada. Mesmo na água do mar mais cristalina, só é possível ver objetos a uma distância de dezenas a dezenas de metros; as ondas eletromagnéticas também sofrem atenuação muito rápida na água, e quanto menor o comprimento de onda, maior a perda. Mesmo se forem usadas ondas eletromagnéticas de baixa frequência e alta potência, elas só conseguem percorrer dezenas de metros. No entanto, a atenuação das ondas sonoras que se propagam na água é muito menor. Se uma bomba de vários quilos explodir em um canal submarino, o sinal ainda poderá ser recebido a uma distância de 20.000 quilômetros. As ondas sonoras de baixa frequência também podem penetrar vários quilômetros no leito marinho e obter informações nas camadas mais profundas. Até o momento, não se encontrou nenhum método de medição e observação na água mais eficaz do que o sonar. 3. Estrutura e classificação do sonar. Um dispositivo de sonar geralmente consiste em três partes: conjunto de transdutores, gabinete eletrônico e equipamentos auxiliares. O conjunto de transdutores é composto por transdutores acústicos subaquáticos dispostos e combinados em uma determinada figura geométrica, e seu formato geralmente é esférico, cilíndrico, plano ou linear, podendo ser dividido em conjuntos de recepção, conjuntos de transmissão ou conjuntos de transceptores integrados. Os gabinetes eletrônicos geralmente possuem subsistemas como transmissão, recepção, exibição e controle. Os equipamentos auxiliares incluem equipamentos de alimentação, cabos de conexão, caixas de junção subaquáticas e repetidores, dispositivos de elevação, rotação, inclinação, retração, reboque, içamento, lançamento e outros dispositivos compatíveis com o controle de transmissão do conjunto de sonar, bem como a cobertura do sonar, etc. O transdutor é um dispositivo importante no sonar, sendo responsável pela conversão mútua entre energia acústica e outras formas de energia, como energia mecânica, elétrica e magnética. Ele tem dois propósitos: um é transmitir ondas sonoras subaquáticas, sendo chamado de 'transdutor transmissor', que é equivalente a um alto-falante no ar; A outra função é receber ondas sonoras subaquáticas, o que é chamado de "transdutor receptor", equivalente a um microfone de ar. Na prática, os transdutores são frequentemente usados ​​para transmitir e receber ondas sonoras simultaneamente, e os transdutores usados ​​especificamente para recepção também são chamados de "hidrofones". O princípio de funcionamento do transdutor é utilizar o efeito piezoelétrico ou o efeito magnetoestritivo de certos materiais para se expandirem sob a ação de um campo elétrico ou magnético. A classificação dos sonares pode ser dividida em vários tipos de acordo com seus métodos de funcionamento, objetos de uso, aplicações táticas, métodos de transporte e características técnicas. Por exemplo, podem ser divididos em sonar ativo e sonar passivo de acordo com o modo de funcionamento; de acordo com o objeto de uso, podem ser divididos em sonar para navios de superfície, sonar para submarinos, sonar para aviação, sonar portátil e sonar costeiro. Sonar ativo: A tecnologia de sonar ativo significa que o sonar emite ativamente ondas sonoras para "iluminar" o alvo e, em seguida, recebe os ecos refletidos pelo alvo na água para determinar seus parâmetros. A maioria utiliza o sistema de pulsos, e alguns utilizam o sistema de ondas contínuas. Ele evoluiu de um simples instrumento de detecção de eco. Transmite ativamente ondas ultrassônicas e, em seguida, recebe e mede os ecos para cálculos. É adequado para detectar icebergs, recifes, naufrágios, profundidades marítimas, cardumes de peixes, minas e submarinos ocultos com motores fechados; Sonar passivo: A tecnologia de sonar passivo significa que o sonar recebe passivamente o ruído irradiado gerado por alvos subaquáticos, como navios, e sinais emitidos por equipamentos acústicos subaquáticos para determinar a orientação do alvo. Evoluiu de um simples hidrofone. Ele ouve o ruído emitido pelo alvo e determina a posição e certas características do alvo. É especialmente adequado para submarinos que não podem emitir sons para se expor, mas desejam detectar as atividades de navios inimigos. Quatro tipos de instalação e aplicação de sonar: Tradicionalmente, o principal local de instalação do sonar em submarinos é na proa. Como os submarinos modernos dependem muito do efeito de detecção do sonar passivo, o enorme dispositivo de rádio não apenas aumenta o diâmetro do submarino, como também era originalmente posicionado nessa área. Os tubos de torpedos no topo também tiveram que ceder suas posições obedientemente e recuar para os lados.