Rumori dei semoventi navali

Cacciatorpediniere USS Russel (DDG 59)

Le portate di scoperta del sonar sono subordinate ai rumori dei semoventi navali a seguito delle loro attività dinamiche; generalmente i semoventi navali sono indicati come bersagli.

Rumore dei bersagli

Il rumore dei bersagli è caratterizzato dalle emissioni di onde acustiche in mare da parte dei semoventi.

Il fenomeno interessa il calcolo delle portate del sonar passivo al pari del rumore del mare ma in senso opposto; il rumore del mare elevato ostacola la scoperta dei bersagli, il rumore emesso dalle navi è indispensabile per la loro scoperta.

Diagramma di radiazione rumore delle navi

Diagramma polare del rumore emesso da una nave

La distribuzione del rumore attorno alla nave è raffigurata con un particolare tracciato in coordinate polari detto a farfalla .

Le cause che provocano il rumore delle navi dipendono dai fenomeni sotto elencati:

• Cavitazione delle eliche
• Cavitazione dello scafo
• Eliche cantanti
• Assi eliche non equilibrati
• Motori principali ed ausiliari

Rumore delle navi dipendente dalla velocità di navigazione

Curve parametriche del rumore di un cacciatorpediniere della II^ guerra mondiale (parametri relativi alla velocità della nave: con quattro rette colorate)

Diagrammi del rumore emesso da un Cacciatorpediniere

Le curve, in coordinate cartesiane, mostrano come varia la pressione acustica, indicata con la sigla $SL$ , generata dalla nave in funzione dei due parametri fondamentali che caratterizzano la fisica del fenomeno:

• - parametro 1 - La pressione acustica generata dipende dalla velocità del semovente
• - parametro 2 - La pressione acustica generata dipende dalla frequenza secondo l'andamento di quattro rette in dipendenza del valore della velocità della nave.

Nelle ascisse, in scala logaritmica a $3$ decadi, il campo delle frequenze generate dal semovente in un intervallo di valori che si estende da $100\ Hz$ a $100\ kHz$.

Le ordinate, in scala lineare, indicano i livelli di pressione acustica del rumore espressi in $dB/\mu Pa/{\sqrt {Hz}}/1/m$ , in un intervallo esteso da $0\ dB$ a $+200\ dB$ con $20$ divisioni da $10\ dB/div.$.

La pendenza delle rette di $-9\ dB/ottava$ indica come alle frequenza più basse il livello del rumore della nave sia molto più elevato che alle frequenze alte.

Ciascun segmento di retta, per le diverse velocità della nave, è calcolabile dalla seguente espressione approssimata :

$SL=k-20\cdot \log _{10}{(f^{1.108})}$

$f$: frequenza in $kHz$

$k$: coefficiente dipendente dalla velocità della nave i nodi ($kn$) secondo la tabella:

Kn	10	15	20	25
k	127.5	138	145.4	151.4

Utilizzo delle curve parametriche

Computo di previsione del rumore di una nave con l'assunzione di tre variabili:

1 - velocità della nave in nodi, ( $kn=20$ ) ( $1\ kn=1.85\ km/h$ )

2 - frequenza centrale della banda da valutare ($f=10\ kHz$)

3 - banda di frequenza entro la quale si valuta il rumore della nave ( $BW=1000\ Hz$ )

Per la velocità di $kn=20$ -retta verde- ed $f=10\ kHz$, abbiamo:

livello di pressione pari a $+123\ dB/\mu Pa/{\sqrt {Hz}}/1m$

L'utilizzo del dato calcolato consente di quantizzare il livello effettivo della pressione di rumore $PBW$ nella banda sopra definita di $1000\ Hz$.

$PBW=+123\ dB/\mu Pa/{\sqrt {Hz}}/1\ m+10\cdot \log _{10}{BW}=$

$+123+10\cdot \log _{10}{1000}=123+30=$

$+153\ dB/\mu Pa/BW/1\ m.$

Rumore delle navi moderne

Dati relativi a navi militari moderne non sono disponibili, per rumori delle navi di recente costruzione l'articolo:

Note

Annotazioni

Fonti

Bibliografia

• (EN) Robert J. Urick, Principles of underwater sound, 3ª ed., Mc Graw – Hill, 1968.

• C. Del Turco, Sonar-principi-tecnologie-applicazioni, La Spezia, Edizioni scientifiche Moderna, 1968.

• Maud Bernard ed altri, Silent vessels (PDF), Marine / in Detail.

Collegamenti esterni

N° FASCI Selenia

Sonar FALCON

Schemi sonar FALCON

Testo discorsivo sul sonar

testo tecnico sulla Correlazione