viernes, 25 de julio de 2008
Sistema de comunicaciones "Callisto"
CALLISTO El sistema de comunicaciones desde submarinos en inmersión profunda de GABLER Maschinenbau GmbH
El papel del submarino ha sufrido grandes transformaciones en el transcurso de las décadas. Su capacidad para participar en operaciones multinacionales de fuerzas militares conjuntas es absolutamente esencial hoy en día.
El sistema de comunicaciones Callisto de Gabler permite acceder a nuevas oportunidades en el área de las comunicaciones las cuales representan una parte fundamental del necesario mejoramiento de las capacidades de los submarinos modernos. Por primera vez en la historia es posible mantener comunicación continua desde un submarino en inmersión profunda sin perder maniobrabilidad y, al mismo tiempo, realizar tareas que no eran posibles de esta manera en el pasado.
El sistema de comunicaciones Callisto consiste en un dispositivo de elevación al cual se encuentra unida una boya conteniendo antenas y sensores. Durante el despliegue el dispositivo de elevación se extiende por encima de la estructura de la vela a fin de que la boya se pueda colocar en posición. Después de que el dispositivo de bloqueo es liberado, la boya se eleva debido a su flotabilidad y a la liberación del cable desde un cabrestante hasta que llega a la superficie desde donde se puede transmitir y recibir señales a través de la antena multifunción. El procedimiento para recuperar la boya es simplemente el inverso al de despliegue. Cuando se ha recuperado y bloqueado en su lugar la boya Callisto, en combinación con el dispositivo de elevación, es operada como un mástil de comunicación convencional, ahorrando así el espacio requerido por un mástil adicional.
El sistema de comunicaciones Callisto permite operar en bandas tales como UHF SATCOM, LOS UHF, VHF y HF y recepción GPS L1/L2.
El comandante de un submarino dotado con el sistema Callisto puede seleccionar, dentro de los límites del mismo, la velocidad y la profundidad de inmersión requeridas y éste irá liberando en todo momento la cantidad correcta de cable a fin de que la boya y la antena se mantengan en la posición ideal para operar.
El estudio de investigación y desarrollo del sistema Callisto fue conducido exitosamente conjuntamente con la Marina Alemana. Los resultados alcanzados concluyeron en la firma de un contrato en abril de 2007 para dotar con el sistema de comunicaciones Callisto al segundo lote de submarinos de la clase 212A.
La boya del sistema Callisto está dotada de sensores presión, temperatura y posición de flotación. Las señales generadas por estos sensores se envían al submarino mediante cables de fibra óptica colocados dentro del cable de arrastre. El concepto de transmisión de señales a través de cables de fibra óptica proporciona una plataforma flexible que permite integrar a futuro funciones adicionales en la boya del sistema Callisto. Opciones tales como alerta de radar y sistemas de fotografía y video son posibles de ser integrados en el sistema Callisto incluso hoy en día.
El concepto Callisto comprende una amplia gama de diferentes diseños de boyas que pueden adaptarse rápidamente a las necesidades específicas de los usuarios. La flexibilidad del sistema hace que pueda ser instalado como equipo original o como una adición posterior, tanto integrado a un mástil o para ser desplegado desde la cubierta de un submarino.
Traducción: Pablo A. Castro, 2008.
Copyright texto e imágenes: GABLER Maschinenbau GmbH, 2008.
viernes, 15 de octubre de 2004
EQUIPOS SONARES
SONARES DE PROFUNDIDAD VARIABLE VDS (Variable Depth Sonar)
Y REMOLCADOS TAS (Towed Array Sonar)
Si hay algún enemigo del que debe alejarse un submarino en inmersión, este es un sonar de baja frecuencia de profundidad variable VDS, dado que su gran alcance y profundidad de calado le permite hacer visibles los fondos marinos en un radio superior a 40.000 yd (20 mn). Es decir, que puede hurgar en el seguro santuario donde se ocultan los submarinos y detectarlos. Pero la potencia de transmisión y el tamaño de los transductores de los sonares VDS tienen un limite y es raro obtener alcances superiores al anterior señalado.
Sin embargo, la aparición de los Sonares Pasivos Remolcados tipo TAS formados por varios hidrófonos pasivos en el margen de la VLF, situados en una cola de una longitud superior a los 2.000 m, permitiendo alcances de detección superior a las 100 mn (180.000 m) y es usado efectivamente tanto desde Buques de Superficie como en Submarinos. En este articulo solamente nos basaremos a los sistemas TAS de Buques de Superficie.LOS PRINCIPALES SONARES EN USO DE PROFUNDIDAD
VARIABLE (VDS) Y REMOLCADOS (TAS)
La utilización del VDS tiene menos de cuarenta años, siendo su principal poder calarlo a profundidad optima de detección de submarinos; algo imposible de realizar con un sonar de casco, al ser este fijo a la obra viva del buque. Con algo mas de dos décadas, los sonares remolcados o TAS revolucionaron al concepto de detección acústica por sus grandes alcances y su discreción, al ser pasivos y no tener que transmitir.
La Armada canadiense utiliza su propio sistema denominado CANTAS (Canadian TAS), un híbrido realizado a partir del estadounidense AN/SQR-19. El más antiguo SQS-504 es un sonar VDS de frecuencia media, que también existe en la versión de casco y que fue vendido a Holanda, Bélgica y Portugal.
Imágenes del Sistema VDS de la Armada Canadiense CANTAS (Canadian TAS)
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| FIGURA Nº 1 Unidad VDS donde lleva alojado el Arreglo de Transductores.. | FIGURA Nº 2 Estiba en popa de la unidad VDS |
Los sistemas VDS franceses son demasiado aparatosos y voluminosos como para instalarlos en barcos de menos de 3.000 t, aunque el TMS Sorel lo adquirió Arabia Saudita. A este sonar le sigue el Salmon (TMS 2640), de HF diseñado para buques más pequeños que operan las corbetas suecas y de Singapur. Su sucesor el Gudgeon (TMS 2362) fue seleccionado para patrulleros de esta ultima nación.
El sonar británico 2087 de la Armada británica, realizados por las firmas Badcock Defence Sistems y Thomson Marconi Sonar. Este nuevo sonar remolcado o TAS, equipa a las fragatas Tipo 23 como una modernización a mitad de su vida operativa. El sonar 2087 puede ser descrito como sonar activo de profundidad variable (VDS), baja frecuencia y seguimiento pasivo (TAS).
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FIGURA Nº 3 |
La Armada británica trabajo en estrecha unión con la Armada norteamericana, para desarrollar el primer TAS de baja frecuencia al comienzo de los años 80 y de esta unión salió primero el AN/SQR-18 TACTAS (Tactical Towed Arraay Sonar System) y su sucesor el digital AN/SQR 19; el equivalente británico fue denominado Tipo 2031 y defería principalmente del SQR-18 en la longitud del remolque, que extender su zona de búsqueda.
A aquel le siguió el Tipo 2031z, con un procesador más potente. Este es el TAS normalmente instalado en los buques británicos y se ofrece en exportación junto con la versión más moderna del sonar de casco Tipo 2050.
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| FIGURA Nº 4 Guinche de alojamiento del cable del Sistema TACTAS digital AN/SQR 19 de La Armada Norteamericana | FIGURA Nº 5 TACTAS vista desde el fondo del mar, al final del cable de color amarillo corresponde al Arreglo Hidrofónico. |
La Armada francesa no fue tan rápida en adoptar los TAS, dado el buen rendimiento que obtenían de sus voluminosos VDS y al echo de operar principalmente en el Mediterráneo, área hostil a los TAS por el intenso trafico mercante existente que dificulta el seguimiento de los silenciosos submarinos convencionales. El primer TAS francés fue el DSBV-61 que entro en producción en 1985, lo que no impidió TMS comenzara su exportación con su sistema Lamproie que utiliza una cadena hidrófonos de 74 m, pudiendo su procesador operar simultáneamente en varias bandas, lo que le permite comparar diferentes armónicas en varias bandas.
En 1996, Francia y Alemania firmaron un memorando de Entendimiento para desarrollar un sistema sonar activo de baja frecuencia remolcado LFTASS que pudiese ser usado en toda clase de buques. El hecho de operar en baja frecuencia servirá para detectar a los submarinos protegidos por recubrimientos anecoicos tan en boga últimamente. Este LFTASS fue instalado a bordo de las fragatas alemanas y francesas en el año 2002. Independientemente de este proyecto existe también él ATAS (Active Towed Array Sonar) realizado por un consorcio anglofrances, que consiste en un transductor remolcado a 900m por la popa con un receptor remolcado a 300 m de distancia. El ATAS ha sido ya adquirido por Pakistán para instalarlo en sus fragatas de origen británico, así como por Taiwan. La ventaja indudable de este sistema es su alta probabilidad de detección en aguas poco profundas como las del golfo Pérsico, donde la capa térmica provocada por las altas temperaturas y la salinidad del agua dificulta la penetración de las ondas sonoras.
FIGURA Nº 6
Guinche cabestrante de un sistema TACTAS
viernes, 31 de octubre de 2003
Detección Submarina,Activa o Pasiva?
El submarino siempre ha constituido un arma "clandestina", que permanecía inmune a la detección visual o por radar siempre que no, saliera a la superficie.
De todas formas, durante varias décadas, los submarinos se veían en la necesidad de emerger a la superficie para cargar baterías, estando entonces expuestos a la detección y ataque desde el aire. Fueron numerosas las medidas que tomaron ambas partes, así p.ej. se procuraban cargar las baterías de noche para evitar al menos una detección visual. La introducción de radares aéreos condujo al equipamiento con receptores de intercepción para alertar al submarino y que este pudiera sumergirse antes de ser detectado. La llegada del snorkel fue seguida por los radares aéreos de elevada discriminación para poder detectarlos a pesar de las olas superficiales; el camuflaje del snorkel ante radares dió paso a los "rastreadores" aéreos con el fin de detectar el trayecto del submarino. Estos avances recíprocos de sistemas pasivos o activos y de las contramedidas correspondientes podrían definir todavía los principios que hoy en día se siguen manteniendo. Para enfrentarse a los sistemas pasivos, el submarino debería ser diseñado de modo que se diferenciara lo menos posible de su medio; contra los activos, se dispondrá de receptores de intercepción que ofrezcan una alerta suficiente para la contramedida.
De cualquier forma, sigue permaneciendo como primordial la necesidad de detectar submarinos sumergidos, todavía más con la llegada de la propulsión nuclear, que permite a estos un tiempo de inmersión mucho mayor. Todos los métodos que se basen en sonidos submarinos tienen como fin principal la detección; en este artículo se prestará gran atención al estudio comparativo de las características de los sonares pasivos y activos; se enfrenta exclusivamente con el problema de la detección inicial y no, p.ej., con la detección subsiguiente exigida en el caso de armas filodirigidas, en cuyo caso la gran variedad de parámetros precisa de un balance completamente distinto entre métodos pasivos y activos a la vez que entre acústicos y no acústicos.
Sonares pasivos
Un sonar pasivo emplea un sistema hidrofono submarino para detectar los sonidos emitidos por un submarino distante. Estos sonidos pueden provenir de una gran variedad de fuentes. Las vibraciones de la maquinaria se transmiten a través de la estructura de la embarcación, siendo emitida finalmente a través del casco. Las maquinarias oscilantes, tales como los motores diesel o ciertos tipos de bombas, producirán series regulares de impulsos cuyo espectro sonoro se caracteriza por la armonía de la frecuencia de impulsos. Por el contrario, las rotatorias, tales como motores eléctricos, se reconocerán por una menor armonía y la emisión de otras frecuencias como p.ej. de la estructura polar. Las maniobras también pueden producir sonidos, tanto al moverse los árboles como el engranaje de los dientes.
Los sonidos de "oquedades" proceden de pequeñas cavidades formadas en el agua en las proximidades de las palas de las hélices en movimiento, superficies de control o partes más salientes del casco, también en situaciones turbulentas y chorros de agua. El espectro cubre una amplia banda continua de frecuencias para cada fuente individual de arranque que tenga lugar bruscamente cuando se quiera conseguir determinada velocidad. La "oquedad" de la hélice fue la causa principal de la detección acústica de los submarinos en la Segunda Guerra Mundial. Pero mientras que los fenómenos de esta naturaleza suponen ciertas dificultades en buques de superficie y submarinos a profundidades superficiales, raros son los causados en el caso de submarinos que se desplacen a grandes profundidades, siendo suprimidos por la presión hidrostática externa. Estos fenómenos de "oquedad" también pueden suceder en sistemas internos de circuitos de fluidos.
La turbulencia en la capa de agua que rodea un submarino en movimiento puede interaccionar con el casco emitiendo entonces sonidos dispersos en una banda continua de frecuencias. La intensidad se incrementará muy rápidamente con la velocidad, de modo que aunque este tipo de sonido sea indetectable a velocidades bajas, predominará en el caso de elevadas velocidades. Otro tipo de sonido inducido por los flujos de agua puede deberse a que la simetría axial del casco se ve interrumpida por las aletas y superficies de control, las cuales causan variaciones circunferenciales en la estela. El paso de las palas de la hélice a través de estas interrupciones de la uniformidad puede provocar la radiación de tonos acústicos limitados determinados por la pala y su armonía.
El espectro completo de sonido emitido puede ser por lo tanto muy complejo, incluyendo bandas continuas de frecuencias junto con tonos agudos asociados con los correspondientes de la planta y equipamiento. Al analizar las diversas frecuencias y las relaciones entre ellas, se obtienen una serie de "pistas" sobre la naturaleza y comportamiento de la fuente emisora detectada.
Sonar pasivo. La señal buscada es objeto de la atenuación a través del agua y ha de competir además con sonidos marinos y de la plataforma.
La energía radiada disminuirá en intensidad cuando salga de su medio submarino, teniendo lugar una absorción en el trayecto hasta su receptor, La absorción sonora en el agua marina depende en gran medida de la frecuencia (figura l); si ésta sobrepasa determinado número de kilohertzios será dominante y limitará la detección a alcances cortos, pero esta absorción disminuye según vaya siendo menor la frecuencia. Para conseguir la menor frecuencia posible se requiere un sistema receptor demasiado grande como para ser destinado a buques y submarinos, razón por la cual estos últimos tienden a emplear frecuencias mayores. El sistema remolcado de radares, en el que se arrastran gran número de hidrófonos detrás de la unidad receptora, ha permitido actualmente emplear bajas frecuencias, aprovechando a la vez la ventaja de la absorción tan reducida que se produce en este caso.
La cadena receptora se "dirigirá" electrónlcamente
para formar un número de rayos horizontales adyacentes cuyas salidas
se compararán simultáneamente. Parece ser que el sistema habrá
detectado un objetivo cuando las señales en una dirección determinada,
des pués de que se hayan controlado durante un tiempo considerable, sean
bastante mayores que las procedentes de otras direcciones y que podrían
deberse a ruidos de fondo.
Las señales recibidas también pueden ramificarse en un gran número de estrechas bandas adyacentes de frecuencia, detectando tonos individuales con el mínimo de ruidos de fondo. En el caso más favorable deberían representarse simultaneamente un canal por cada rayo horizontal, hecho que podria causar problemas de registro, control y representación de datos. Con rayos de alrededor de 1 y anchuras de banda de aproximadamente 1 hertz, el observador debería controlar un total de 105 al 10 6 "células" individuales de acimut y frecuencia durante numerosos intervalos de tiempo.
Figura 2
Telemetria pasiva mediante el metodo "solo direccion" . el receptor mide direcciones sucesivas (01,02,03 ...) , sobre el blanco de los tiempos t1 ,t2, t3.... y a partir de su curso conocido calcula el curso y velocidad del blanco.
La señal buscada debe detectarse a pesar de los ruidos marinos de fondo. Estos se deben principalmente a fenómenos naturales tales, como p.ej. el romper de las olas superficiales, y puede por lo tanto depender en gran medida de las condiciones meteorologicas; pero a frecuencias menores, el mar va adquiriendo una progresiva "transparencia" al sonido, implicando que los ruidos de fondo queden dominados por los sonidos originados por cualquier embarcación superficial dentro de una amplia área.
Puede haber grandes variaciones del acimut, especialmente si el área incluye una ruta de navegación mercante o quizás un Grupo de Combate Naval. También pueden darse implicaciones operacionales, p.ej. la posición del sonar relativa al Grupo Naval o el deseo de control de la navegación en tiempo de guerra.
Los sonidos también se generarán en la plataforma sonar y cada tipo tendrá sus correspondientes ventajas y desventajas, por lo cuales preferible emplear una mezcla de varios sistemas.
Los receptores fijos en el fondo marino no recibirán ningún sonido adicional y pueden ser empleados en largas cadenas para conseguir un gran alcance en la vigilancia de extensas áreas; de todas formas hay ciertas zonas que no se cubren, además, la localización de la cadena podría llegar a ser conocida por el enemigo, estando entonces sujeta a eventuales contramedidas.
Los receptores en buques y submarinos tienen la ventaja de movilidad, pero su tamaño es limitado y además pueden captar sonidos de fondo generados a bordo. Los sistemas remolcados de sonar superan ambas desventajas, pero son incapaces de distinguir la parte del sistema del cual proviene la señal. Las sonoboyas lanzadas desde el aire tienen escasos sonidos de plataforma y exploran el área cubierta rápidamente por el aeroplano. El desarrollo de éstas tiende a dimensiones verticales; este curso del receptor límite en la dimensión horizontal implica una menor agudeza direccional y alcance, cosa que por otra parte no es tan desventajosa debido a que son suficientemente pequeñas como para que se empleen en gran cantidad.
Los sistemas pasivos aislados no dan ninguna información sobre la distancia del blanco, desventaja que intentan superar una gran variedad de métodos- Una técnica muy empleada en submarinos (la solución de "sólo dirección") requiere una serie de maniobras durante las cuales se estima la dirección del blanco (figura 2). Entonces puede conseguirse una distancia inicial aproximada que puede precisarse progresivamente mediante la elección de las maniobras adecuadas. Incluso con la ayuda de ordenadores modernos, esta técnica es relativamente lenta y no cuenta con cambios significativos en el curso y velocidad del blanco.
Unidad de Procesamiento y de representacion de señales sonar, perteneciente al TSM 8200 equipo de procesamiento de sonoboyas. Aerotransportado de Thomson -CSF (Foto Thomson , Division Activit'es Sousmarines)
La distancia puede averiguarse rápidamente empleando tres unidades espaciadas lo más posible a lo largo de la plataforma receptora y midiendo los tiempos transcurridos entre la llegada de la señal a cada receptor para determinar asl la curvatura del frente de la onda incidente (figura 3). De todas formas, la precisión no es muy grande, aunque puede ser suficiente como para determinar si el blanco se encuentra dentro del alcance del Arma.
Una posibilidad mucho mejor serían dos unidades separadas que trabajarán juntas para triangular un blanco desde direcciones simultáneas; este método puede aplicarse para sistemas fijos pero su empleo en buques precisa unas comunicaciones muy seguras (ante la detección), navegación y enfoque preciso y una exacta identificación del blanco para asegurar que ambos barcos están "enfocando" al mismo blanco. Como último recurso, para determinar la distancia sería suficiente con breves emisiones desde el sonar activo, pero hay que tener en cuenta que incluso la más breve emisión pondría en alerta al blanco, de modo que no es muy apropiado para ser empleado desde submarinos, a no ser durante el ataque.
T elemetria Pasiva en Sistemas Separados En la Imagen aparecen 3 sistemas lo mas separados posible;se mide la diferencia de tiempo entre las llegadas. La distancia se calcula a partir de las diferencia de curso equivalente y la linea base conocida.
Resumiendo, un sonar pasivo no relevará su presencia, razón por la que se les da prioridad
en los submarinos. No facilitan ningún dato preciso sobre la distancia, y los métodos que asl lo hacen deben reducir en cierta medida la velocidad, precisión y complejidad operacional. Una prestación óptima para alcance requeriría un extenso sistema que produjera escasos sonidos; este es precisamente el caso del sistema de radares remolcado, que constituye precisamente en la actualidad la mejor opción para plataformas marinas. Para examinar completamente la información recibida requiere un procesamiento de datos y análisis de gran complejidad, pero da indicaciones para la identificación del blanco.
Sonares activos
En un sonar activo, la energía radiada desde un sistema transductor alcanzaría un submarino-objetivo, siendo una pequeña proporción la que se re-emite de vuelta al sistema receptor (figura 4). Esta última suele localizarse en, o próximo, al transmisor, pero esto no constituye una condición indispensable; también puede estar distanciada y/o de dimensiones diferentes, e incluso puede localizarse en otra plataforma distante, Una tarea demasiado engorrosa sería la de interceptar la energía máxima procedente del blanco y permitir que varios rayos horizontales fueran formados y reproducidos simultáneamente. El transmisor también debería ser direccional horizontalmente para poder concentrar energía en el blanco; pero cuanto más direccional sea, mayor tendrá que ser el número de transmisiones sucesivas para cubrir todo el ángulo horizontal bajo vigilancia.
Sonar Activo: al señal se atenua doblemente y ha de competir con sonidos disipados de vuelta , procesedentes del area insonorizada por el pulso trasmisor.
Imagen de una representación típica de señales acústicas (izquierda). En la foto de la derecha se trata de una representación táctica, que muestra la detección de un objetivo localizado por dos boyas DIFAR ANISSO-53 A (Fotos: General Electric Company, Avionics).
La señal recibida estará sometida a una reducción de la transmisión en el agua, no sólo en el trayecto hasta el blanco sino también en la vuelta hasta el receptor; para evitar esto se emplea la menor frecuencia posible. La mayoría de los sonares activos trabajan en f recuencias de pocos kilohertzios para permitir el transporte a bordo de un número razonable de sistemas dirigibles.
De igual modo que los ruidos de sistemas pasivos procedentes del mar o la plataforma sonar pueden limitar las prestaciones, también puede producirse una reverberación, causada por sonidos del transmisor que vuelven al receptor afectados por discontinuidades en el fondo y la limitación que suponen las distancias similares a las del blanco (figuras 5a y 5b). Para ser detectado, el eco del submarino ha de ser mayor que la reverberación, pero también ha de tener una limitación para que el eco no sobrepase el sonido de fondo. Este límite variará si se incremento la potencia; el limite de la efectividad se origina por la reverberación y dependerá en gran parte de factores,como movimientos, tanto en el fondo como en la superficie del área. El único método para incrementar la efectividad superando este límite es aumentar el tamaño de los sistemas radar y/o la anchura de la banda de frecuencia en la que se opera.
Figura 5a:
Sonar activo: detección limitada por el sonido. Para IL, detección, el eco ha de ser mayor que la reverberación; el eco no deberá superar al sonido a partir de cierto límite.
Supongamos que la señal transmisora hace referencia al tiempo de un modo determinado, entonces la distancia del blanco rodrá deducirse a partir del intervalo de liempo'entre una transmisión y la recepción del eco. La velocidad del blanco a lo largo de la línea de mira hasta el sonar también puede obtenerse considerando el conocido efecto doppier, midiendo la diferencia de frecuencias entre el eco v la señal original; esta técnica también puede permitir una mejor detección respecto a las condiciones limitantes de la reverberación debido a que esta última y el eco tendrán lugar en diferentes frecuencias, facilitando la velocidad radial del blanco en cuanto a lo que supera a las olas de la superficie, que generalmente se reducen a pocos nudos.
Las ondas transmisoras pueden seguir una gran variedad de esquemas; puede darse el caso de que la amplitud o la frecuencia, o también ambas, varíen con el tiempo y, generalmente, habrá una forma óptima distinta para cada aspecto particular que desee resaltarse. Un sonar moderno operará por lo tanto de muy diferentes modos, p.ej. uno para detectar blancos de elevado efecto doppler y otros para blancos lentos en los límites de la reverberación y condiciones límites de sonido. También requerirá un amplio procesamiento y presentación de datos, especialmente si emplea sistemas muy direccionales que operen en una banda ancha.
Una desventaja táctica de los sonares activos es que serán fácilmente detectados por los submarinos antes de que estos lo sean por los primeros. Este problema puede superarse en cierta medida transmitiendo ondas que sigan un esquema al azar, con series de pulsos aparentemente casuales pero que se rijan por un determinado código. Aunque en principio un receptor de intercepción pueda distinguir entre una señal codificada y una casual, esta operación exigiría una sofisticación muy considerable. Por otra parte, si los sonares individuales son suficientemente pequeños y numerosos, aunque su efectividad individual sea limitada, podemos emplearlos en gran número para asegurar que una vez que un submarino se encuentre dentro del área en cuestión esté al alcance de alguna de las unidades. El submarino puede detectar cada unidad, pero no sería tan fácil que empleara un arma adecuada capaz de destruir ni siquiera a una de ellas.
Otra posibilidad sería separar el transmisor y receptor (o receptores), recibiendo el eco como reflexión oblicua. La localización de los receptores puede mantenerse de este modo desconocida mientras que el transmisor no precisa estar asociado con una plataforma de gran valor militar. Sería posible concebir una gran variedad de estos sistema híbridos, pero requerirían una gran complejidad operacional para su empleo efectivo.
Figura 5b:
Distancia limitada por la reverberación. El incremento de la potencia del transmisor implicará un aumento tanto del eco como de la reverberación hasta que el sonido de fondo deje de constituir un factor limitante.
Resumiendo, un sonar activo puede medir la dirección, distancia y velocidad de aproximación de un submarino-objetivo. Su presencia puede detectarse de antemano por el objetivo, razón por la cual es más recomendable su empleo en unidades como buques de superficie, los cuales están siempre expuestos a la detección por otros métodos. A pesar de poder esquivar en cierta medida este problema, es algo que precisa gran complejidad. Los sonares en unidades móviles han tendido a emplear frecuencias mayores que los sonares pasivos para mantener un tamaño apropiado del sistema transmisor. Con los sonares pasivos, la nueva tecnología podría reducir el tamaño y costo de los sistemas de procesamiento de datos, pero no el de los transmisores (por lo menos en un grado tan elevado), por esto los sonares activos suelen ser más pesados y costosos que sus equivalentes pasivos.
La desventaja de la transmisión de "ida y vuelta" en un sistema activo hace que su efectividad esté más sujeta a las variaciones de las condiciones de propagación del sonido de un área a otra o a las distintas condiciones meteorológicas que un sonar pasivo. Los sonares activos también son mucho menos sensibles a los cambios en las características del blanco; la reducción de los sonidos emitidos por un submarino afectará al alcance de la detección de un sonar pasivo en mayor medida que la reducción correspondiente de la intensidad del eco lo haría en un sistema activo.
Posibilidades futuras
Actualmente el balance de ventajas parece inclinarse por los sistemas pasivos debido a que los sistemas remolcados han permitido el uso de frecuencias menores y reducido el sonido de la plataforma. El empleo de sistemas receptores similares para sistemas activos podría ayudar a equilibrar esta situación; además, los escasos niveles de emisión de sonidos que se han conseguido alcanzar en ciertos submarinos de propulsión convencional parecen indicar una posible tendencia en la misma dirección dentro de las propulsadas nuclearmente, hecho que conduciría al abandono de los sonares pasivos. Los sistemas activos y pasivos pueden considerarse en cierta medida complementarios, y cada uno ejerce una presión diferente sobre el correspondiente diseño del submarino para reducir la vulnerabilidad ante su detección.
En teoría todavía falta mucho para conseguir los limites máximos de prestaciones. Supongamos que la coherencia en la transmisión dell sonido a través del mar sea adecuada, puede limitarse la resolución en acimut y frecuencia de un sonar pasivo hasta que llegue a tener la extensión angular del blanco y la estabilidad de frecuencia de los tonos emitidos (consideraciones similares también se aplican a los sistemas activos). Las nuevas tecnologías permitirán sistemas más complejos con un equipamiento menor, más ligero y barato, desplegados en mayor número a lo largo de numerosas plataformas.
Contra esto se crea la degradación potencial que ofrecerá la oposición. La guerra acústica submarina puede seguir los mismos pasos que la guerra electrónica en buques de superficie. Las contramedidas ante sonares activos incluirán equipos acústicos de interferencia que re-emitan la señal sonar con el fin de producir una información falsa, o la saturación mediante un gran número de reflectores acústicos. Contra los sonares pasivos, un submarino deberá emitir deliberadamente señales más intensas que se asemejen a las de buques mercantes.
Quizás sea más significativo el hacer alusión al modo en que los submarinos puedan hacerse menos susceptibles a la detección acústica. El sonido emitido podría reducirse,
p.ej., mediante el rediseño de los componentes causantes de estos ruidos, montándolos en unidades aislantes de las vibraciones para reducir la transmisión del sonido a la estructura; también podrían emplearse materiales "amortiguadores" para reducir la radiación emitida desde el casco (figura 6). La intensidad de] eco podría reducirse recubriendo el casco con material no reflectante o, más radicalmente, reformando la estructura completa de manera que la mayoría de la energía se refleje en direcciones seguras frente al receptor, quizás hacia arriba o abajo.
Figura 6:
Reducción del ruido emitido. El esquema expone algunas de las medidas que pueden tomarse para reducir el sonido emitido por un submarino.
Algunas de estas medidas seguirán un proceso de progresión; otras, que precisan mayores cambios en el diseño, sólo se materializarán en las nuevas clases de embarcaciones o en casos de un largo proceso de producción. Estas también tendrán que completarse con mejoras en otras características como velocidad, profundidad, resistencia, armamento o vulnerabilidad ante el ataque; y algunas de las últimas se considerarán de mayor prioridad, al menos para ciertas misiones. No obstante, el submarino constituye un vehículo militar de importancia tal que cualquier mejora técnica posible se realizará tarde o temprano, siendo de esperar la reducción significativa del sonido emitido (y posiblemente también de la intensidad del eco). Esto producirá, parcial o incluso completamente, mejoras en los sonares potenciales y la investigación sobre alternativas no acústicas seguirá manteniendo su importancia de siempre.
Muchos efectos físicos y químicos se producen por la presencia de un submarino, pero las investigaciones en búsqueda de una detección de gran alcance parece ser, en cierta medida, un proceso con poca esperanza. La mayoría de los efectos magnéticos y electromagnéticos tienen un alcance bajo el agua escaso, pero se emplean para el reconocimiento aéreo, donde el alcance bajo el agua no necesita ser mayor que la profundidad a la que se encuentra el submarino. Muchos otros efectos pueden persistir, como excitación sumergida, durante varias horas después de que haya pasado el submarino; estos serán rápidamente detestables por la propia excitación, pero un sistema realmente útil dependerá de uno o más de estos fenómenos que causen un cambio detestable en las condiciones superficiales. Estos cambios se observarán mediante métodos activos o pasivos de la superficie con sensores adecuados, quizás IR, microondas o ópticos, montados en aviones o satélites. Las mejoras en el futuro podrán introducirse mediante detectores más sensibles; métodos más sofisticados para el reconocimiento de la señal buscada de entre otras en la superficie marina y la detección simultánea de más de un efecto.
Resumiendo, los métodos acústicos ofrecen todavía la mejor posibilidad para detectar los submarinos a gran distancia. Actualmente, los sistemas pasivos parecen contar con ciertas ventajas, pero es indudable la complementariedad que suponen al emplearse junto con los activos. Se pretende conseguir una mejora en ambos, no sólo pensando en los posibles avances en el diseño de submarinos que los haga menos vulnerables a la detección sino también en el desarrollo de la guerra acústica. La detección no acústica también ha de ser investigada profundamente, con la esperanza de que suponga una alternativa efectiva que también pudiera forzar a la oposición a invertir considerables cantidades en series nuevas de Contramedidas.-
viernes, 12 de julio de 2002
SONAR - Parte 2
Su denominación proviene de la expresión inglesa Sound Navigations And Ranging, que significa navegación y localización mediante sonido. Este principio existe también en la naturaleza, algunos animales marinos lo utilizan para encontrar sus alimentos y para no colisionar, dentro de estos animales se pueden citar las ballenas y los delfines.
Se utiliza para elaboración de gráficos de fondo del mar y en la actividad de la pesca para la localización cardúmenes de peces.
Para el uso militar este tipo de equipamiento, se divide en dos sistemas básicos para la detección de blancos. A pesar de haber sido concebidos originalmente para la Guerra Antisubmarina, son de igual implementación para los submarinos compartiendo la misma base tegnologica, pero con modo de empleo distinto.
Se los conoce con el nombre de Sonares Activos y Pasivos. El Sonar Activo es un equipo buscador de blancos, esta creado para transmitir sonidos subácuos que golpean sobre los blancos y retornan en forma de ecos. Estos ecos indican la marcación (posición con respecto a nosotros) y distancia del blanco.
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Operador Sonar de Submarinos (Uboat)
En el caso de los Sonares Pasivos no transmiten sonido, estos estar diseñados para escuchar los sonidos producido por el blanco para obtener información precisa de marcación y de distancia.
El Sonar Activo, esta compuesto básicamente por oscilador de audio de alta frecuencia, un amplificador y un Transductor.
El transmisor aplica un “pulso” corto y potente para su transmisión al agua y esta señal se irradia en los 360 grados. El Transductor es un elemento de doble función, la de “parlante” y de “micrófono”. Convierte una señal eléctrica en ondas sonoras y convierte los ecos recibidos en señales eléctricas. La parte de la recepción sonar amplifica las señales eléctricas y de alta frecuencia resultante de eco, y las convierte en señales de audio que pueden oírse en un parlante, como así también a distintos sistemas que necesiten de esta información, uno de ellos, el sistema de armas.
El Sonar Pasivo depende enteramente del ruido del blanco cono fuente sonora, en lugar de depender de los ecos de unas señal transmitida. El Sonar Pasivo es tan eficiente que pueden indentificarse y mantenerse el contacto sobre sonidos que están a muchas millas de distancia.
Los sonares activos en sus primeras épocas utilizaban el principio direccional para la transmisión del sonido. El Transductor se apuntaba en una dirección (marcación) determinada para transmitir un haz sónico (pulso). Este pulso o “ping” tenia un ancho reducido, esto producía que solo podía recibirse ecos de un sector muy reducido de toda la zona. Los omnidireccionales poseen una alta potencia que resulta suficiente para transmitir en los 360 grados simultáneamente.
El Sonar
Teoría del Sonido
Es desde siempre una gran preocupación la detección – a tiempo – de un submarino sumergido. Esta nave cuenta con muchas ventajas a su favor, siendo la más importante su ámbito de operación, las profundidades del mar. Pero para las fuerzas de superficie existe un elemento vital para cubrir las expectativas de búsqueda, - el sonido -.
Por el sonido se pude detectar con cierto éxito un submarino en el mar, el sonido producido por una nave de superficie, puede ser reflejado por la estructura general del submarino, lo cual produce un “eco” de retorno.
Otra posibilidad es el sonido producido por el mismo submarino por su funcionamiento (principalmente hélices, maquinas, etc).
El sonido en general se traslada en forma de ondas de diferentes dimensiones y su tono se divide en tres clases: Subsónicos, Sónicos y Ultrasónicos. Los Subsónicos, poseen un tono muy bajo, que no pueden ser escuchados por el oído humano. Por el contrario los Ultrasónicos tienen un tono demasiado alto para ser escuchados, y los sónicos pueden ser escuchados por una persona con nivel de auditivo normal.
Un objeto que vibre, es una fuente de sonido que produce agitación de las partículas que lo rodea. En el caso de los sonares, ese objeto vibrador se denomina “Transductor”, cuando en un medio – en este caso liquido - es agitado, sus moléculas transmiten en cadena las vibraciones recibidas. El mismo Transductor, que funciona en este caso como detector, recibe los ecos acústicos reflejados por el blanco, conviertiéndolos en impulsos eléctricos, que son amplificados y emitidos por un “parlante” y analizados por el oído humano (el operador sonar o sonarista)
El proceso de detección por sonido debe sortear problemas naturales del medio donde actúa, estos condicionan principalmente, la velocidad para cumplir con la transmisión (vibración), y la recepción (eco).
Estos problemas son impuestos por las condiciones general del mar, la temperatura de las distintas niveles de las profundidades (napas de agua), presión hidrostática y la salinidad producen desvío, distorsión o separación del sonido.
La temperatura es uno de los factores con mayor incidencia en la propagación del haz sonoro, la velocidad se incrementa, con el aumento de la temperatura del agua.
CLASIFICACION
Su denominación proviene de la expresión inglesa Sound Navigations And Ranging, que significa navegación y localización mediante sonido. Este principio existe también en la naturaleza, algunos animales marinos lo utilizan para encontrar sus alimentos y para no colisionar, dentro de estos animales se pueden citar las ballenas y los delfines. Se utiliza para elaboración de gráficos de fondo del mar y en la actividad de la pesca para la localización cardúmenes de peces.
Para el uso militar este tipo de equipamiento, se divide en dos sistemas básicos para la detección de blancos. A pesar de haber sido concebidos originalmente para la Guerra Antisubmarina, son de igual implementación para los submarinos compartiendo la misma base tegnologica, pero con modo de empleo distinto.
Se los conoce con el nombre de Sonares Activos y Pasivos. El Sonar Activo es un equipo buscador de blancos, esta creado para transmitir sonidos subácuos que golpean sobre los blancos y retornan en forma de ecos. Estos ecos indican la marcación (posición con respecto a nosotros) y distancia del blanco.
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Operador Sonar de Submarinos (Uboat)
En el caso de los Sonares Pasivos no transmiten sonido, estos estar diseñados para escuchar los sonidos producido por el blanco para obtener información precisa de marcación y de distancia. El Sonar Activo, esta compuesto básicamente por oscilador de audio de alta frecuencia, un amplificador y un Transductor.
El transmisor aplica un “pulso” corto y potente para su transmisión al agua y esta señal se irradia en los 360 grados. El Transductor es un elemento de doble función, la de “parlante” y de “micrófono”. Convierte una señal eléctrica en ondas sonoras y convierte los ecos recibidos en señales eléctricas. La parte de la recepción sonar amplifica las señales eléctricas y de alta frecuencia resultante de eco, y las convierte en señales de audio que pueden oírse en un parlante, como así también a distintos sistemas que necesiten de esta información, uno de ellos, el sistema de armas.
El Sonar Pasivo depende enteramente del ruido del blanco cono fuente sonora, en lugar de depender de los ecos de unas señal transmitida. El Sonar Pasivo es tan eficiente que pueden indentificarse y mantenerse el contacto sobre sonidos que están a muchas millas de distancia.
Los sonares activos en sus primeras épocas utilizaban el principio direccional para la transmisión del sonido. El Transductor se apuntaba en una dirección (marcación) determinada para transmitir un haz sónico (pulso). Este pulso o “ping” tenia un ancho reducido, esto producía que solo podía recibirse ecos de un sector muy reducido de toda la zona. Los omnidireccionales poseen una alta potencia que resulta suficiente para transmitir en los 360 grados simultáneamente.
Malvinas 1982
