Intercettatore sonar

Propagazione del suono in mare

Propagazione del suono in mare, nome attribuito alle leggi che governano il transito dei segnali acustici in mare.

Durante la fase di propagazione del suono in mare questo subisce diverse forme di attenuazione essendo influenzato, contemporaneamente, da quattro fenomeni fisici:

• Divergenza sferica
• Divergenza sferico-cilindrica
• Assorbimento
• Anomalie del mezzo

Il primo fenomeno è relativo all'espandersi del suono generato da una sorgente acustica secondo le superfici di una sfera. In tali condizioni la pressione acustica si riduce secondo il quadrato della distanza dalla sorgente.

Questo tipo di propagazione è indipendente dalla frequenza emessa dal generatore.

Il secondo fenomeno avviene, oltre che per onde sferiche, anche per onde cilindriche quando, in acque poco profonde, esso subisce l’effetto riflettente del fondo e della superficie del mare. In tal caso si ha una combinazione dei due modi di propagazione, nel primo tratto del percorso dalla sorgente, per circa 1000 metri, si verifica lo spostamento dell’energia acustica secondo onde sferiche, dopo si stabilisce, per effetto delle riflessioni il modo cilindrico; da 1000 metri in poi la pressione del suono si riduce linearmente secondo la distanza dalla sorgente.

Questo tipo di propagazione è indipendente dalla frequenza emessa dal generatore.

Il terzo è determinato dall'attenuazione del suono in mare a causa dell' attrito delle onde acustiche nel mezzo di trasmissione. Il fenomeno è dipendente, sia dalla frequenza emessa, che dalla distanza dalla sorgente.

Il quarto, anomalie del mezzo, è causato dalle differenze di temperatura del mare al variare della profondità. Il fenomeno è indipendente dalla frequenza generata.

Attenuazione per divergenza sferica

L'attenuazione del suono per divergenza sferica, distinta con la sigla TL (Target Loss), segue l'andamento della funzione:

${\displaystyle TL=60+20\cdot \log _{10}{R}}$ 

Dove:

${\displaystyle TL}$  in ${\displaystyle dB}$ 

${\displaystyle R}$  in ${\displaystyle Km}$ 

Il grafico della funzione è illustrato in figura:

 

TL funzione di ${\displaystyle R}$ 

Caratteristica la coppia:

ascissa ${\displaystyle R=1Km}$ 

ordinata ${\displaystyle TL=60dB}$ 

per ${\displaystyle log_{10}{R}=0}$ 

Attenuazione per divergenza sferico cilindrica

L'attenuazione per divergenza sferico cilindrica segue l'andamento della funzione:

 

TL funzione di ${\displaystyle R}$ 

${\displaystyle TL=60+10\cdot \log _{10}{R}}$ 

Dove:

${\displaystyle TL}$  in ${\displaystyle dB}$ 

${\displaystyle R}$  in ${\displaystyle Km}$ 

Il grafico della funzione è valido per distanze superiori a 1000 m.

Attenuazione per assorbimento

L'attenuazione per assorbimento segue la legge di Thorp:

${\displaystyle \alpha =\left[{\frac {0.1\cdot f^{2}}{1+f^{2}}}\right]+\left[{\frac {40\cdot f^{2}}{4100+f^{2}}}\right]+\left[{\frac {2.75\cdot f^{2}}{10^{4}}}\right]}$ 

 

${\displaystyle \alpha /Km}$  funzione di ${\displaystyle f}$ 

dove:

${\displaystyle \alpha }$  in dB/Km

${\displaystyle f}$  in KHz

Attenuazione per anomalia termica

I raggi sonori che si propagano in mare sono suscettibili di deformazioni del loro percorso quando nelle zone di mare interessate la temperatura dell'acqua varia in dipendenza della profondità.

Questa anomalia provoca attenuazioni abnormi della pressione acustica si da creare delle zone d'ombra dove il segnale acustico non può arrivare.

 

tracciato propagazione anomala