Un sonar remolcado es un sistema de hidrófonos remolcados detrás de un submarino o un barco de superficie mediante un cable. [1] Arrastrar los hidrófonos detrás del barco, sobre un cable que puede tener kilómetros de largo, mantiene los sensores del conjunto alejados de las propias fuentes de ruido del barco, mejorando en gran medida su relación señal-ruido y, por lo tanto, la eficacia de detectar y rastrear débiles contactos, como amenazas submarinas silenciosas y de bajo ruido o señales sísmicas. [2]
Un conjunto remolcado ofrece una resolución y un alcance superiores en comparación con el sonar montado en el casco. También cubre los deflectores , el punto ciego del sonar montado en el casco. Sin embargo, el uso eficaz del sistema limita la velocidad de una embarcación y se debe tener cuidado para proteger el cable contra daños.
Durante la Primera Guerra Mundial, Harvey Hayes, un físico de la Marina de los EE. UU., desarrolló un conjunto de sonar remolcado conocido como "Anguila eléctrica". Se cree que este sistema es el primer diseño de conjunto de sonar remolcado. Empleaba dos cables, cada uno con una docena de hidrófonos conectados. El proyecto se interrumpió después de la guerra. [2]
La Marina de los EE. UU. reanudó el desarrollo de la tecnología de sistemas remolcados durante la década de 1960 en respuesta al desarrollo de submarinos de propulsión nuclear por parte de la Unión Soviética. [2]
En los barcos de superficie, los cables remolcados normalmente se almacenan en tambores y luego se enrollan detrás del barco cuando están en uso. Los submarinos de la Armada de EE. UU. normalmente almacenan conjuntos remolcados dentro de un tubo exterior, montado a lo largo del casco del barco, con una abertura en la cola de estribor. [2] También hay equipos ubicados en un tanque de lastre (área libre de inundación) mientras que el gabinete utilizado para operar el sistema está dentro del submarino. [3]
Los hidrófonos en un sistema remolcado se colocan a distancias específicas a lo largo del cable, con los elementos finales lo suficientemente separados como para obtener una capacidad básica de triangular en una fuente de sonido. De manera similar, varios elementos están inclinados hacia arriba o hacia abajo [4] , lo que permite triangular una profundidad vertical estimada del objetivo. Alternativamente, se utilizan tres o más conjuntos para ayudar en la detección de profundidad.
En los primeros cientos de metros de la hélice del barco no suele haber hidrófonos, porque su eficacia se vería reducida por el ruido ( cavitación y ruidos de flujo del casco), las vibraciones y las turbulencias generadas por la propulsión, lo que repetiría los mismos problemas de los montados en los barcos. matrices. Los sistemas de sensores remolcados de vigilancia utilizados por los buques de superficie tienen un conjunto de sonar montado en un cable, que tira de un vehículo operado a distancia (ROV) de profundidad ajustable . Otro cable con peso puede salir del conector del ROV, haciendo caer el conjunto remolcado a una profundidad menor. Las serpentinas sísmicas largas tienen paravanos intermedios a lo largo de su longitud que pueden usarse para ajustar la profundidad de la matriz en tiempo real.
Cambiar la profundidad de un ROV permite desplegar un conjunto remolcado en diferentes capas térmicas , dando a un buque de guerra antisubmarina (ASW) de superficie una vista por encima y por debajo de la capa. Esto compensa las diferencias de densidad y temperatura, que conducen el sonido por encima o por debajo de una capa térmica mediante reflexión. Al dejar caer la 'cola' del conjunto debajo de la capa, una plataforma ASW de superficie puede detectar mejor un contacto silencioso y sumergido escondido en agua fría debajo de una capa superior cálida. Un submarino también puede monitorear a los combatientes de superficie haciendo flotar la cola de su conjunto sobre una capa térmica mientras acecha debajo.
Los hidrófonos del conjunto se pueden utilizar para detectar fuentes de sonido, pero el valor real del conjunto es que la técnica de procesamiento de señales de formación de haces y análisis de Fourier se puede utilizar no sólo para calcular la distancia y la dirección de una fuente de sonido, sino también para identificar el tipo de barco por la firma acústica distintiva de los ruidos de su maquinaria. Para esto, es necesario conocer las posiciones relativas de los hidrófonos, lo que generalmente solo es posible cuando el cable está en línea recta (estable), o cuando un sistema de autodetección (ver galgas extensométricas ) o GPS u otros métodos integrados en el cable. , y reportar la posición relativa de los elementos hidrófonos, se utiliza para monitorear la forma de la matriz y corregir la curvatura.
Como ejemplo, el CAPTAS-2 (sonar pasivo y activo) de Thales Underwater Systems afirma tener un alcance de detección de hasta 60 km y pesa 16 toneladas. [5] El CAPTAS-4, más pesado, pesa entre 20 y 34 toneladas y afirma tener un alcance de detección de hasta 150 km. [6] [7]
Los sistemas remolcados también son utilizados por la industria del petróleo y el gas para la exploración sísmica de formaciones geológicas bajo el lecho marino. [8] Los sistemas utilizados son similares en concepto a los navales, pero normalmente son más largos y con más serpentinas en una matriz determinada (6 o más en algunos casos). La separación típica entre hidrófonos a lo largo de cada cable es del orden de dos metros, y cada cable puede tener hasta 10 km de largo. A veces, las serpentinas se elevan a diferentes alturas, para formar la llamada matriz 3D.
El uso eficaz del sistema remolcado requiere que la embarcación mantenga un rumbo recto y nivelado durante un intervalo de muestreo de datos. Maniobrar o cambiar de rumbo perturba la matriz y complica el análisis del flujo de datos muestreados. Estos períodos de inestabilidad se prueban minuciosamente durante las pruebas en el mar y son conocidos por los oficiales de la tripulación y los expertos en sonar alistados. Los sistemas modernos lo compensan midiendo constantemente las posiciones relativas de la matriz, elemento a elemento, informando datos que las computadoras pueden corregir automáticamente las curvaturas como parte del procesamiento matemático de formación de haces.
Un barco también debe limitar su velocidad máxima general mientras se despliega un conjunto remolcado. La resistencia hidrodinámica aumenta en función del cuadrado de la velocidad y podría romper el cable o dañar sus elementos de amarre. Además, es posible que sea necesario establecer una velocidad mínima dependiendo de la flotabilidad del conjunto remolcado (los conjuntos militares están lastrados para hundirse, los conjuntos geofísicos se supone que tienen una flotabilidad neutra a unos 10 m). El conjunto también podría dañarse por el contacto con el fondo marino o si la embarcación opera con propulsión a popa , o incluso puede dañarse si se dobla demasiado.
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