Sonar

Les fragates francesa de tipu F70 (na imaxe, La Motte-Picquet) incorporen un sonar de fondura variable (VDS) de tipu DUBV43 o DUBV43C.

El sonar (del inglés SONAR, acrónimu de Sound Navigation And Ranging, ‘navegación per soníu') ye una téunica qu'usa l'espardimientu del soníu so l'agua (principalmente) para navegar, comunicase o detectar oxetos somorguiaos.

El sonar puede usase como mediu de llocalización acústica, funcionando de forma similar al radar, cola diferencia de qu'en llugar d'emitir ondes electromagnétiques emplega impulsos sonoros. Ello ye que la llocalización acústica usar n'aire primero que'l GPS, siendo entá d'aplicación el SODAR (la esploración vertical aérea con sonar) pa la investigación atmosférica. La señal acústica pue ser xenerada por piezoelectricidad o por magnetostricción.

El términu «sonar» úsase tamién p'aludir al equipu emplegáu pa xenerar y recibir el soníu de calter infrasonoro. Les frecuencies usaes nos sistemes de sonar van dende les intrasónicas a les extrasónicas (ente 20 Hz y 20 000 Hz), la capacidá del oyíu humanu. Sicasí, nesti casu habría que referise a un hidrófono y non a un sonar. El sonar tien dambes capacidaes: puede ser utilizáu como hidrófono o como sonar.

Esisten otros sonares que nun tomen l'espectru del oyíu humanu, (cazaminas); pueden entender delles games d'alta frecuencia, (80 kHz o 350 kHz), por casu. Ganen en precisión a la de determinar l'oxetu, pero pierden n'algame.

Anque dellos animales (como delfines y esperteyos) usaron probablemente'l soníu pa la detección d'oxetos mientres millones d'años, l'usu per parte d'humanos foi rexistráu per vegada primera por Leonardo Da Vinci en 1490. Dicíase que s'usaba un tubu metíu na agua pa detectar barcos, poniendo un oyíu nel so estremu. Nel sieglu XIX usaron campanes subacuátiques como complementu a los faros p'avisar del peligru a los marineros.

L'usu de soníu pa la «ecollocalización» submarina paez ser impulsáu pol desastre del Titanic en 1912. La primer patente del mundu sobre un dispositivu d'esti tipu foi concedida pola Oficina Británica de Patentes al meteorólogu inglés Lewis Richardson un mes dempués del fundimientu del Titanic , y el físicu alemán Alexander Behm llogró otra por un resonador en 1913. L'inxenieru canadiense Reginald Fessenden construyó un sistema esperimental en 1914 que podía detectar un iceber a dos milles de distancia, magar yera incapaz de determinar en qué direición se topaba.

Mientres la 1ª Guerra Mundial, y por cuenta de la necesidá de detectar submarinos, realizáronse más investigaciones sobre l'usu del soníu. Los británicos emplegaron puestu micrófonos subacuáticos, mientres el físicu francés Paul Langevin, xunto col inxenieru llétricu rusu emigráu Constantin Chilowski, trabayó nel desenvolvimientu de dispositivos activos de soníu pa detectar submarinos en 1915. Anque los transductores piezoeléctricos y magnetostrictivos superaron más tarde a los electrostáticos qu'usaron, esti trabayu influyó sobre'l futuru de los diseños detectores. Magar los transductores modernos suelen usar un material compuesto como parte activa ente la cabeza llixera y la cola pesada, desenvolviéronse munchos otros diseños. Por casu, usáronse películes plástiques llixeres sensibles al soníu y fibra óptica en hidrófonos (transductores acústicu-llétricos pa usu acuáticu), mientres se desenvolvieron el Terfenol-D y el PMN pa los proyeutores. Los materiales compuestos piezoeléctricos son fabricaos por delles empreses, incluyendo Morgan Electro Ceramics.

En 1916, sol patrociniu del Conseyu Británicu d'Invenciones ya Investigaciones, el físicu canadiense Robert Boyle encargar del proyeutu del sonar activu, construyendo un prototipu pa pruebes a mediaos de 1917. Esti trabayu, pa la División Antisubmarina, foi realizáu nel más absolutu secretu, y usaba cristales de cuarzu piezoeléctricos pa producir el primer aparatu de detección subacuática de soníu activu facederu del mundu. Mentanto, nel mesmu llaboratoriu encargábase Albert Beaumont Wood del desenvolvimientu de sistemes d'escucha pasiva.

Pa 1918 tanto Francia como Gran Bretaña habíen construyíu sistemes activos. Los británicos probaron el so ASDIC (asina yeren conocíos los equipos de detección activa) nel HMS Antrim en 1920 y empezaron la producción d'unidaes en 1922. La 6ª Flotilla Destructora tuvo buques forníos con ASDIC en 1923. Un buque-escuela antisubmarino, el HMS Osprey, y una flotilla d'entrenamientu compuesta por cuatro buques establecer n'Isla de Portland en 1924. El Sonar QB estauxunidense nun llegó hasta 1931.

Col entamu de la Segunda Guerra Mundial, la Marina Real Británica tenía cinco equipos pa distintes clases de buques de superficie y otros pa submarinos, incorporaos nun sistema d'ataque antisubmarino completu. La efeutividá de los primeres ASDIC taba llindada pol usu de les cargues de fondura como arma antisubmarina. Esto esixía que'l buque atacante pasara sobre'l contautu somorguiáu antes de llanzar les cargues, lo que faía perder el contautu sonar nos momentos previos al ataque. L'ataque esixía, pos, disparar a palpu, periodu nel que'l comandante del submarín podía adoptar con ésitu midíes evasives. Esta situación remediábase usando dellos buques cooperando xuntos y cola adopción de «armes de llanzamientu delanteru», como'l Hedgehog y más tarde el Squid, que llanzaben les cargues a un blancu asitiáu delantre del atacante y por tanto entá en contautu ASDIC. Los desarrollos mientres la guerra desaguaron nunos equipos ASDIC qu'usaben distintes formes d'onda, lo que dexaba que los puntos ciegos fueren cubiertos de cutio. Más tarde emplegar torpedos acústicos.

Al entamu de la Segunda Guerra Mundial la teunoloxía británica de sonar foi tresferida a los Estaos Xuníos. La investigación sobre'l sonar y el soníu submarín amplióse descomanadamente, particularmente nesti país. Desenvolviéronse munchos nuevos tipos de sonar militar, ente ellos les sonoboyas, el sonar sumergible y el de detección de mines. Esti trabayu formó la base de los desarrollos de posguerra destinaos a compensar los submarinos nucleares. El sonar siguió desenvolviéndose en munchos países pa usos tanto militares como civiles. Nos últimos años la mayoría de los desarrollos militares tuvieron centraos nos sistemes activos de baxa frecuencia.

Na Segunda Guerra Mundial Estaos Xuníos usó'l términu SONAR pa los sos sistemes, acrónimu acuñáu como equivalente de RADAR. En 1948, cola formación de la OTAN, la estandarización de señales llevó al abandonu del términu ASDIC en favor de SONAR.

Factores de rendimientu del sonar

El rendimientu de la detección, clasificación y llocalización d'un sonar depende de la redolada y del equipu receptor, amás del equipu emisor nun sonar activu o del ruiu radiao pol blancu nun sonar pasivu.

Espardimientu del soníu

Ecu de sonar

El funcionamientu del sonar vese afeutáu poles variaciones na velocidá del soníu, especialmente nel planu vertical. El soníu viaxa más amodo nel agua duce que nel agua salao, variando en función del módulu d'elasticidá y la densidá de masa. El módulu d'elasticidá ye sensible a la temperatura, a la concentración d'impureces disuelta (de normal la salín) y a la presión, siendo menor l'efeutu de la densidá. Según Mackenzie, la velocidá del soníu c (en m/s) na agua del mar ye aproximao igual a:

$c=1448.96+4.591T-5.304\cdot 10^{-2}T^{2}+2.374\cdot 10^{-4.2}T^{3}+1.340(S-35)+1.630\cdot 10^{-2}D+1.675\cdot 10^{-7}D^{2}-1.025\cdot 10^{-2}T(S-35)-7.139\cdot 10^{-13}TD^{3}$

Onde T ye la temperatura (en graos Celsius , pa valores ente 2 y 30 °C), S el salín (en partes per mil, pa valores de 25 a 40) y D la fondura en m (pa valores ente 0 y 8000 m). Esta ecuación empírica ye razonablemente precisa pa los rangos indicaos. La temperatura del océanu camuda cola fondura, pero ente 30 y 100 m hai un cambéu de cutiu notable, llamáu termoclina, qu'estrema l'agua superficial más templada de les fondes más fríes que constitúin el gruesu del océanu. Esto puede enzancar l'aición del sonar, pos un soníu que s'anicie nun llau del termoclino tiende a curvarse o refractarse al crucialo. La termoclina puede tar presente n'agües costeres menos fondes, onde sicasí l'aición de les foles entemez de cutiu la columna d'agua, esaniciándolo. La presión de l'agua tamién afecta l'espardimientu del soníu nel vacíu, aumentando la so mafa a presiones mayores, lo que faen que les ondes sonores retrátense alloñar dende la zona de mayor mafa. El modelu matemáticu de refraición denominar Llei de Snell.

Les ondes sonores que se radien escontra'l fondu del océanu se curvan de vuelta a la superficie en grandes arcos senoidales por cuenta de la presión creciente (y por tanto mayor velocidá del soníu) cola fondura. L'océanu tien de tener siquier 1850 m de fondura por que les ondes sonores devuelvan l'ecu del fondu en llugar de refractarse de vuelta a la superficie, amenorgando la perda del fondu'l rendimientu. Nes condiciones afeches estes ondes sonores van concentrase cerca de la superficie y van ser reflexaes de vuelta al fondu repitiendo otru arcu atx. Cada focu na superficie denominar zona de converxencia, formando un aniellu nel sonar. La distancia y anchor de la zona de converxencia depende de la temperatura y salín de l'agua. Por casu, nel Atlánticu Norte les zones de converxencia atópense aproximao cada 33 milles náutiques (61 km), dependiendo de la dómina del añu. Los soníos que pueden oyese dende namái unes poques milles en llinia direuta pueden ser tamién detectaos cientos de milles más lloñe. Con sonares potentes la primera, segunda y tercer zones de converxencia son abondo útiles; más allá d'elles la señal ye demasiáu débil y les condiciones térmiques demasiáu inestables, amenorgando la fiabilidá de les señales. La señal se atenúa naturalmente cola distancia, pero los sistemes de sonar modernos son bien sensibles, pudiendo detectar blancos a pesar de les baxes rellaciones señal-ruido.

Si la fonte de soníu ye fonda y les condiciones fayadices, l'espardimientu puede asoceder na canal de soníu fondu». Este apurre una perda d'espardimientu desaxeradamente baxa pa un receptor na canal, lo que se debe a que'l soníu atrapáu na canal nun tien perdes nes llendes. Espardimientos asemeyaos pueden asoceder na cinta de superficie» en condiciones bones. Sicasí nesti casu hai perda per reflexu na superficie.

N'agües pocu fondes l'espardimientu ye xeneralmente por repitíos soníos na superficie y el fondu, pudiéndose producir perdes considerables.

L'espardimientu del soníu tamién se ve afeutada pola absorción de l'agua lo mesmo que de la superficie y el fondu. Esta absorción camuda cola frecuencia, debiéndose a distintos mecanismos na agua marino. Por esto'l sonar que precisa funcionar en distancies llargues tiende a usar frecuencies baxes, de forma que s'embrivan los efeutos de l'absorción.

El mar contién munches fontes de ruiu qu'interfieren cola señal deseyada. Les principales fontes de ruiu deber a les foles y la navegación. El movimientu del receptor pel agua tamién puede producir ruiu de baxu espardimientu, en función de les sos decibelio.

Reverberación

Cuando s'usa un sonar activu, produzse dispersión polos pequeñu oxetos del mar según pol fondu y la superficie. Esto pue ser una fonte importante d'interferencia activa que nun asocede nel sonar pasivu. Esti efeutu de dispersión ye distinta del qu'asocede na reverberación d'una habitación, que ye un fenómenu reflexivu. Una analoxía ye la dispersión de les lluces d'un coche na borrina: un rayu de lluz d'una llinterna potente puede enfusar la borrina, pero los faros son menos direccionales y producen un borrón» nel que la reverberación devuelta apodera. De forma similar, pa superar la reverberación na agua, un sonar activu precisa emitir una onda estrecha.

Carauterístiques del blancu

El blancu d'un sonar, como un submarín, tien dos carauterístiques principales qu'inflúin sobre'l rendimientu del equipu. Pal sonar activu son les sos carauterístiques reflectores, conocíes como «fuercia» del blancu. Pal sonar pasivu, la naturaleza del ruiu radiao pol blancu. Polo xeneral l'espectru radiáu va consistir nun ruiu continuo con llinies espectrales, usaes pa clasificalo.

Tamién se llogren ecos d'otros oxetos marinos tales como ballenes, cercos, bancos de pexes y roques.

Contramedidas

Los submarinos atacaos pueden llanzar contramedidas actives p'aumentar el nivel de ruiu y crear un gran blancu falsu. Les contramedidas pasives inclúin l'aislamientu de los dispositivos ruidosos y el recubrimientu del cascu de los submarinos.

Sonar activu

Esquema del principiu básicu del sonar activu.

El sonar activu usa un emisor de soníu y un receptor. Cuando los dos tán nel mesmu llugar falar de funcionamientu monoestático. Cuando l'emisor y el receptor tán separaos, de funcionamientu biestático. Cuando s'usen más emisores o receptores espacialmente separaos, de funcionamientu multiestático. La mayoría de los equipos de sonar son monoestático, usándose la mesma matriz pa emisión y receición, anque cuando la plataforma ta en movimientu puede ser necesariu considerar qu'esta disposición funciona biestáticamente. Los campos de sonoboyes actives pueden funcionar multiestáticamente.

El sonar activu crea un pulsu electromagnético de soníu, llamáu de cutiu un «ping», y entós oi la reflexón (ecu) del mesmu. Esti pulsu de soníu suel crease electrónicamente usando un proyeutu sonar formáu por un xenerador de señal, un amplificador de potencia y un transductor o matriz electroacústica, posiblemente un conformador de fexes. Sicasí, puede crease per otros medios, como por casu químicamente, usando esplosivos, o térmicamente por aciu fontes de calor. Tamién puede crease por aciu l'infrasoníu.

Pa calcular la distancia a un oxetu mide'l tiempu dende la emisión del pulsu a la receición del so ecu y conviértese a un llargor conociendo la velocidá del soníu. Pa midir el aldu úsense dellos hidrófonos, midiendo'l conxuntu'l tiempu de llegada relativu a cada unu, o bien una matriz de hidrófonos, midiendo l'amplitú relativa de los fexes formaos por aciu un procesu llamáu conformanza de fexe. L'usu d'una matriz amenorga la respuesta espacial de forma que pa llograr una amplia cobertoria empléguense sistemes multihaces. La señal del blancu (si esiste) xunto col ruiu sométese entós a un procesamientu de señales procesáu de señal, que pa los equipos simples pue ser namái una midida de la potencia. Preséntase entós la resultancia a dalgún tipu de dispositivu de decisión que califica la salida como señal o ruiu. Esti dispositivu puede ser un operador con auriculares o una pantalla, nos equipos más sofisticáu un software específicu. Pueden realizase operaciones adicionales pa clasificar el blancu y alcontralo, según pa midir la so velocidá.

El pulsu puede ser d'amplitú constante o un pulsu de frecuencia modulada (chirp) pa dexar la compresión de pulsu na receición. Los equipos simples suelen usar el primeru con un filtru lo suficientemente anchu como pa cubrir posibles cambeos Doppler debíos al movimientu del blancu, mientres los más complexos suelen usar la segunda téunica. Anguaño la compresión de pulsu suel llograse usando téuniques de correlación dixital. Los equipos militares suelen tener múltiples fexes pa llograr una cobertoria completa mientres los más simples namái cubren un arcu estrechu. Orixinalmente usábase un únicu fai realizando l'escanio perimetral mecánicamente, pero esto yera un procesu lentu.

Especialmente cuando s'usen tresmisiones d'una sola frecuencia, l'efeutu Doppler puede usase pa midir la velocidá radial del blancu. La diferencia de frecuencia ente la señal emitida y la recibida mídese y traduzse a una velocidá. Yá que los desplazamientos Doppler pueden debese al movimientu del receptor o del blancu, tien de tenese la primera en cuenta pa llograr un valor precisu.

El sonar activu úsase tamién pa midir la distancia na agua ente dos transductores (radioemisores) de sonar o una combinación de hidrófono y proyeutor. Cuando un equipu recibe una señal d'interrogación, emite de la mesma una señal de respuesta. Pa midir la distancia, un equipu emite una señal d'interrogación y mide el tiempu ente esta tresmisión y la receición de la respuesta. La diferencia de tiempu dexa calcular la distancia ente dos equipos. Esta téunica, usada con múltiples equipos, puede calcular les posiciones relatives d'oxetos estáticos o en movimientu.

En dómina de guerra, la emisión d'un pulsu activo yera tan comprometida pal camuflaje d'un submarín que se consideraba una fienda severa de les operaciones.

Efeutos adversos na fauna marina

Los emisores de sonar d'alta potencia pueden afectar a la fauna marina, magar nun se sabe esautamente cómo. Dellos animales marinos como ballenes y delfines usen sistemes d'ecollocalización paecíos a los del sonar activos pa detectar a predadores y preses. Tarrezse que los emisores de sonar puedan confundir a estos animales.

Suxurióse que'l sonar militar infunde llerza a les ballenes, faciéndo-yos remanecer tan rápido como pa sufrir dalgún tipu de síndrome de descompresión. Esta hipótesis foi plantegada per vegada primera nun ensayu publicáu na revista Nature en 2003, qu'informaba de mancadures agudes por burbuyes de gas (indicatives de síndrome de descompresión) en ballenes llancaes pocu dempués del entamu de maniobres militares xunto a les Islles Canaries en setiembre de 2002.

En 2000 en Les Bahames un ensayu de l'Armada d'Estaos Xuníos de tresmisiones sonar provocó l'encallamientu de diecisiete ballenes, siete de les cualos fueron topaes muertes. L'Armada asumió la so responsabilidá nun informe que topó que les ballenes muertes sufrieren hemorraxes inducíes acústicamente nos oyíos. La desorientación resultante probablemente llevó al encallamientu.

Un tipu de sonar de media frecuencia foi rellacionáu con muertes masives de cetáceos en tol mundu, y culpáu polos ecoloxistes de diches muertes. El 20 d'ochobre de 2005 presentóse una demanda en Santa Monica (California) contra l'Armada d'Estaos Xuníos por violar nes práutiques de sonar delles lleis medioambientales, incluyendo la National Environmental Policy Act, la Marine Mammal Protection Act y la Endangered Species Act.

Sonar pasivu

El sonar pasivu detecta ensin emitir. Úsase de cutiu n'instalaciones militares, asina mesmu tien aplicaciones científiques, como detectar l'ausencia o presencia de pexes en diverses redolaes acuátiques.

Ver tamién: acústica pasiva y radar pasivu

Identificación de fontes sonores

El sonar pasivu cunta con una amplia variedá de téuniques pa identificar la fonte d'un soníu detectáu. Por exemplos, los buques estauxunidenses suelen cuntar con motores de corriente alterna de 60 Hz. Si los tresformadores o xenerador montar ensin el debíu aislamientu de la vibración respectu al cascu o s'anubren, el soníu de 60 Hz del motor puede ser emitíu pol buque, lo que puede ayudar a identificar la so nacionalidá, pos la mayoría de submarinos europeos cunten con sistemes a 50 Hz. Les fontes de soníu intermitentes (como la cayida d'una llave inglesa) tamién pueden detectase con equipos de sonar pasivu. Apocayá, la identificación d'una señal yera realizada por un operador según la so esperiencia y entrenamientu, pero anguaño úsense ordenadores pa esti cometíu.

Los sistemes de sonar pasivu pueden cuntar con una gran base de datos sónica, magar la clasificación final suel ser realizada manualmente pol operador de sonar. Un sistema informáticu usa de cutiu esta base de datos pa identificar clases de barcos, aiciones (por casu, la velocidá d'un buque, o'l tipu d'arma disparada), ya inclusive barcos particulares. La Oficina d'Intelixencia Naval estauxunidense publica y actualiza constantemente clasificaciones de soníos.

Llimitaciones por ruiu

El sonar pasivu suel tener severes llimitaciones por culpa del ruiu xeneráu polos motores y la héliz. Por esti motivu munchos submarinos son impulsaos por reactores nucleares que pueden esfrecese ensin bombes, usando sistemes de conveición silenciosos, o por célules de combustible o bateríes, que tamién son silencioses. Los propulsores de los submarinos tamién se diseñen y constrúin de forma qu'emitan el menor ruiu posible. La propulsión a alta velocidá suel crear diminutes burbuyes d'aire, fenómenu que se conoz como cavitación y tien un soníu carauterísticu.

Los hidrófonos del sonar pueden arremolcase detrás del barcu o submarín p'amenorgar l'efeutu del ruiu xeneráu por el mesmu agua. Les unidaes arremolcaes tamién combaten la termoclina, yá que puede afaese'l so altor pa evitar quedar nesta zona.

La mayoría de sonar pasivos usaben una representación bidimensional. La direición horizontal de la mesma yera la marcación y la vertical la frecuencia, o dacuando'l tiempu. Otra téunica de representación yera codificar con colores la información frecuencia-tiempo de la marcación. Les pantalles más recién son xeneraes por ordenadores y asonsañen les típiques pantalles indicadores de posición de los radares.

Aplicaciones militares

La guerra naval fai un usu estensivu del sonar. Úsense los dos tipos descritos enantes, dende delles plataformes: buques de superficie, aeronaves ya instalaciones fixes. La utilidá de sonar activos y pasivos depende de les carauterístiques del ruiu radiao pol blancu, xeneralmente un submarín. Anque na Segunda Guerra Mundial usóse principalmente'l sonar activu, sacante per parte de los submarinos, cola llegada de los ruidosos submarinos nucleares prefirióse'l sonar pasivu pa la detección inicial. A midida que los submarinos faíense más silenciosos foise usando más el sonar activu.

El sonar activu ye desaxeradamente útil yá que apurre la posición exacta d'un oxetu. El so usu ye sicasí daqué peligrosu, yá que nun dexa identificar el blancu y cualquier buque cercanu a la señal emitida detectar. Eso dexa identificar fácilmente'l tipu de sonar (de normal pola so frecuencia) y la so posición (pola potencia de la onda sonora). Entá más, el sonar activu dexa al usuariu detectar oxetos dientro nun determináu algame, pero tamién dexa qu'otres plataformes detecten el sonar activu dende una distancia enforma mayor.

Por cuenta de que el sonar activu nun dexa una identificación exacta y ye bien ruidosu, esti tipu de detección usar dende plataformes rápides (aviones y helicópteros) o ruidoses (la mayoría de buques de superficies), pero escasamente dende submarinos. Cuando un sonar activu usar en superficie, suel activase bien de volao en periodos intermitentes, p'amenorgar el riesgu de detección pol sonar pasivu d'un enemigu. Asina, el sonar activu suel considerase un sofitu del pasivu. Nes aeronaves el sonar activu usar en sonoboyes desechables que se llancen sobre la zona a patrullar o cerca de los contactos d'un posible enemigu.

El sonar pasivu escucha los ruios polo que tien ventayes evidentes sobre l'activu. Xeneralmente tien un algame enforma mayor que l'activu y dexa la identificación del blancu. Yá que cualquier vehículu de motor fai daqué de ruiu, va terminar siendo detectáu, dependiendo namái de la cantidá de ruiu emitíu y del presente na zona, según la teunoloxía usada. Nun submarín, el sonar pasivu montáu a proa detecta nunos 270º respectu al centru del buque, la matriz montada nel cascu, unos 160º a cada llau, y la matriz de la torreta nos 360°. Les zones ciegues deber a la mesma interferencia del buque. Cuando se detecta una señal en cierta direición (lo que significa que daqué fai ruiu en dicha direición, a lo que se llama detección de banda ancha) ye posible enfocar y analizar la señal recibir (analís de banda estrecha). Esto suel faer usando una tresformada de Fourier p'amosar les distintes frecuencies que formen el soníu. Yá que cada motor fai un ruiu específico, ye fácil identificar l'oxetu.

Otru usu del sonar pasivu ye determinar la trayeutoria del blancu. Esti procesu llámase Analís del Movimientu del Blanco (TMA, Target Motion Analysis), y dexa calcular l'algame, cursu y velocidá del blancu. El TMA realízase marcando dende qué direición procede'l soníu en momentos distintos, y comparando el movimientu col del buque del propiu operador. Los cambeos nel movimientu relativu analícense usando téuniques xeométriques estándar xunto con delles asunciones al respective de los casos llende.

El sonar pasivu ye furtivu y bien útil, pero rique componentes bien sofisticaos y caros (filtro de camín de banda, receptores, ordenadores, software d'analises, etcétera). Suel fornise en barcos caros p'ameyorar la detección. Los buques de superficie usar conducentemente, pero ye inclusive meyor usáu en submarinos y tamién s'emplega n'aviones y helicópteros.

Sonar antisubmarino

Hasta apocayá, sonar en barcos de superficie solíen montase sobre'l cascu, a los llaos o na proa. Llueu se determinó tres los sos primeros usos que se precisaba un mediu d'amenorgar el ruiu de la navegación. Primero usóse llenzu montáu nun marcu, y depués proteiciones d'aceru. Anguaño los domos suelen faese de plásticu reforzao o goma presurizada. Estos sonares son principalmente activos, como por casu el SQS-56.

Delles carauterístiques de sonar de buques de superficie más modernos son les siguientes:

• Tresmisión y receición en Baxa frecuencia. Con esto consíguese mayor algame una y bones les perdes por espardimientu del soníu aumenten cola frecuencia.
• Detección pasiva y activa simultánea. Esto dexa la detección de submarinos y de torpedos al empar.
• Tresmisiones OMNI, direutiva-rotativa o combinación de dambes; dexando detección de blancos cercanos y otru alloñaos simultáneamente al combinar la pequeña zona muerta de la tresmisión OMNI col altu nivel de potencia emitíu pola tresmisión direutiva.
• Estabilización y control de los fexes de tresmisión/receición lo que fai ameyorar l'estragal de detección y trabayar tantu n'agües fondes como en mariñes.
• Tresmisiones FM entemecíes con CW pa detección de contactos con doppler baxu y alto simultáneamente.

Un exemplu ye'l más modernu sonar de l'Armada Española, el LWHP53SN desenvueltu por Indra Sistemes y Lockheed Martin instaláu na fragata Cristóbal Colón (F-105), qu'incorpora toes estes carauterístiques.

Por cuenta de los problemes del ruiu de los barcos tamién s'empleguen sonares arremolcaos. Estos tamién tienen la ventaya de poder asitiase a mayor fondura. Sicasí, esisten llimitaciones al so usu n'agües pocu fondes. Un problema ye que los cabrestantes necesarios pa llanzar y recuperar estos sonares son grandes y caros. Un exemplu d'esti tipu de sonares ye'l Sonar 2087 fabricáu por Thales Underwater Systems.

Torpedu sonar

Los torpedos modernos suelen incluyir un sonar activu/pasivu, que puede usase p'alcontrar direutamente'l blancu, pero tamién pa siguir cercos. Un exemplu pioneru d'esti tipu de torpedos ye'l Mark 37.

Mina sonar

Artículu principal: Mina acústica

Les mines pueden incorporar un sonar pa detectar, alcontrar y reconocer el so blancu. Un exemplu ye la mina CAPTOR.

Sonar antiminas

El sonar antiminas (MCM, Mine Countermeasure) ye un tipu especializáu de sonar usáu pa detectar oxetos pequeños. La mayoría d'ellos móntense nel cascu, siendo un exemplu'l Tipu 2093.

Sonar submarín

Los submarinos confíen nel sonar muncho más que los barcos de superficie, que nun pueden usalo a gran fondura. Estos equipos pueden montase nel cascu o ser arremolcaos. Amás, son bien útiles en cuestiones oceanográfiques.

Sonar aereu

Sonar sumergible AN/AQS-13 llanzáu dende un H-3 Sea King.

Los helicópteros pueden usase pa la llucha antisubmarina esplegando campos de sonoboyes actives/pasives o emplegáu un sonar sumergible, como'l AQS-13. Los aviones convencionales tamién pueden llanzar sonoboyas, teniendo más autonomía y capacidá pa ello. El procesu de los datos recoyíos por estos equipos puede realizase na aeronave o nun barcu. Los helicópteros tamién s'usaron en misiones de contramedidas frente a les mines, usando sonares arremolcaos como'l AQS-20A.

Contramedidas

Pueden ser arremolcaes o independientes. Un exemplu pioneru foi'l Sieglinde alemán.

Comunicaciones subacuátiques

Los barcos y submarinos van forníos con sonares especiales pa la comunicación submarina. Un estándar OTAN dexa que los distintos tipos interactúen. Un exemplu d'estos equipos ye'l Sonar 2008.Este ye unu de los más importantes

Vixilancia marina

Mientres munchos años los Estaos Xuníos operó un gran conxuntu de matrices de sonar pasivu en dellos puntos de los océanos del mundu, llamáu colectivamente SOSUS (Sound Surveillance System, ‘sistema de vixilancia sonora') y más tarde IUSS (Integrated Undersea Surveillance System, ‘sistema integráu de vixilancia submarina'). Créese qu'un sistema asemeyáu foi operáu pola Xunión Soviética. Al ser utilizaes matrices montaes permanentemente no fondero del océanu, asitiar en llugares bien silenciosos pa llograr grandes algames. El procesamientu de señales realizábase utilizando grandes ordenadores en tierra. Col final de la Guerra Fría una matriz SOSUS foi destinada a usu científicu.

Seguridá submarina

El sonar puede usase pa detectar hombre-rana y otros buceadores. Esto pue ser necesariu alredor de barcos o nes entraes de los puertos. El sonar activu tamién puede usase como mecanismu disuasorio. Un exemplu d'estos equipos ye'l Cerberus.

Sonar de interceptación

Esti sonar diseñar pa detectar y alcontrar les tresmisiones de sonares contraries. Un exemplu ye'l Tipu 2082 forníu nos submarinos de clase Vanguard.

Aplicaciones civiles

Aplicaciones pesqueres

Pantalla d'un sonar de llocalización pesquera.

La pesca ye una importante industria suxeto a una demanda creciente, pero'l volume de captures mundial cai como resultáu d'una mayor escasez de recursos. La industria enfrentar a un futuru d'afitamientu mundial continua hasta que puede algamar un puntu de sostenibilidá. Sicasí, l'afitamientu de les flotes pesqueres acarretó una creciente demanda de sofisticaos equipos electrónicos de llocalización pesquera tales como sensores, emisores y sonares. Históricamente, los pescadores usaron munches téuniques distintes p'alcontrar bancos de peces. Sicasí, la teunoloxía acústica foi una de les fuercies más importantes tres el desenvolvimientu de los pesqueros comerciales modernos.

Les ondes sonores viaxen de forma distinta al traviés de los pexes que per agües llimpies por cuenta de que la vexiga natatoria rellena d'aire d'éstos tien una densidá distinta a la de l'agua marino. Esta diferencia de densidá dexa la detección de bancos de pexes usando'l soníu reflexáu. Anguaño, los pesqueros comerciales dependen casi dafechu de los equipos acústicos pa detectar peces.

Compañíes como Marport Canada, Wesmar, Furuno, Krupp y Simrad fabriquen sonares y preseos acústicos pa la industria pesquero. Por casu, los sensores de redes tomen delles midíes so l'agua y tresmiten la información hasta un receptor a bordu. Cada sensor va forníu con unu o más transductores acústicos dependiendo de la so función concreta. Los datos tresmítense usando telemetría acústica y recibir nun hidrófono montáu nel cascu. Les señales procésense y amuesen nun monitor d'alta resolución.

Cálculu de fondura

Emitiendo ondes sonores direutamente escontra'l fondu y rexistrando l'ecu de torna ye posible calcular la fondura, yá que la velocidá del soníu na agua ye más o menos estable nun rangu de fondures pequeñu.

Llocalización de redes

Empléguense equipos acústicos montaos sobre les redes, que tresmiten la información rexistrada por cable o telemetría acústica al buque pesqueru. Asina se sabe con exactitú la distancia de la rede al fondu y la superficie, la cantidá de pexe dientro de la mesma, y otros datos relevantes.

Cálculu de la velocidá del buque

Desenvolviéronse sonares pa midir la velocidá del barcu relativa a l'agua y al fondu marín.

Sonares ROV/UUV

Forniéronse pequeños sonares en ROVs y UUVs pa dexar el so funcionamientu en condiciones de baxa visibilidá. Estos sonares usar pa esplorar per delantre del vehículu.

Llocalización d'aeronaves

Les aeronaves fornir con sonares que funcionen como boyes pa dexar la so llocalización en casu d'un accidente nel mar.

Aplicaciones científiques

Estimación de la biomasa

Pueden usase sonares pa envalorar la biomasa presente nuna rexón acuática, en función del reflexu sonoru devueltu por ésta. La principal diferencia colos equipos de llocalización pesquera ye que l'analís hidroacústico cuantitativu rique que les midíes realizar con un equipu lo suficientemente sensible y bien cubicáu como pa llograr midíes fiables.

Los equipos hidroacústicos aproven un métodu repetible y non invasivo de recoyer datos continuos y d'alta resolución (per debaxo del metro) en seiciones tridimensionales, lo que dexa midir la bayura y distribución de los recursos pesqueros.

Etiquetes acústiques

Pa siguir los movimientos de pexes, ballenes, etcétera puede acoplase a un animal un dispositivu acústicu qu'emita pulsos a ciertos intervalos, posiblemente codificando, por casu, la fondura.

Midida de foles

Un transductor acústicu vertical montáu no fondero marín o sobre una plataforma puede usase pa realizar midíes del tonu y molécules de les foles. D'esto pueden derivase estadístiques de les condiciones na superficie d'un allugamientu dau.

Midida de la velocidá de l'agua

Desenvolviéronse sonares de curtiu algame especiales pa dexar la midida de la velocidá de l'agua, al vaciu.

Determinación del tipu de fondu

Desenvolviéronse sonares que pueden usase pa carauterizar el fondu marín: fango, arena, grava, llimos, etcétera. Esto suel llograse comparando les tornes direutu y reflexar pol fondu.

Cálculu de la topografía del fondu

Artículu principal: Sonar de barríu llateral

Sonar de barríu llateral pueden usase pa iguar datos de la topografía d'una zona. Sonares de baxa frecuencia como GLORIA fueron usaos na esploración de la plataforma continental mientres los de mayor frecuencia emplegar pa esploraciones detallaes de zones más pequeñes.

Carauterización del sosuelu marín

Desenvolviéronse potentes sonares de baxa frecuencia pa dexar la carauterización de les capes superficiales del fondu marín.

Sonar d'apertura sintética

Artículu principal: Sonar d'apertura sintética

Diversos sonares d'apertura sintética fueron construyíos en llaboratoriu y dalgunos llegaron a usase en sistemes de busca y eliminación de mines de grafitu.

Arqueoloxía subacuática

Detección de pecios y xacimientos subacuáticos y el so llocalización no fondero marín.

Bibliografía

• Hackmann, Willem D. Seek & Strike: Sonar, Anti-submarine Warfare, and the Royal Navy, 1914-54. (Londres: HMSO, 1984)
• Hackmann, Willem D. «Sonar Research and Naval Warfare 1914-1954: A Case Study of a Twentieth-Century Science.» Historical Studies in the Physical and Biological Sciences 16#1 (1986) 83-110

• Datos: Q133220
• Multimedia: Sonar