Sonar - parte 2

O sonar ativo, principal sensor abaixo d’água dos navios de guerra anti-submarino, emite pulsos sonoros popularmente conhecidos como “ping”, que ao encontrarem um obstáculo, retornam ao emissor. Medindo-se o tempo que o “ping” leva para ir e voltar, tem-se como calcular a distância do objeto ecoado com “relativa” precisão. Mas os pulsos sonoros sofrem diversos tipos de atenuação e alteração na sua velocidade, causados pela temperatura, salinidade e pressão da água, que mudam de acordo com as estações do ano, posições geográficas e condições atmosféricas.

Como foi dito na primeiro post dessa série, um fenômeno muito conhecido que prejudica os sonares ativos são as camadas termais ou termoclinas, camadas de água que sofrem uma mudança brusca de temperatura, que desviam as ondas dos sonares, para cima e para baixo, criando zonas de “sombra”, onde os submarinos podem se ocultar (figura abaixo).

Já que o mar é um ambiente dinâmico, principalmente com os navios em movimento, as camadas termais podem mudar de profundidade, alterando a curva de alcance do sonar. Essas curvas de alcance são computadas com dados obtidos no lançamento de sondas batitermográficas (XBT), que vão mergulhando e transferindo para o navio ou aeronave, a localização das camadas termais naquele momento, a pressão da água, salinidade, dados esses que permitem obter a velocidade do som em dada profundidade. Essas sondas são lançadas periodicamente.

Notar que no desenho, parte do feixe do sonar emitido pelo navio, se propaga próximo da superfície, no fenômeno conhecido como “duto de superfície” e parte do feixe se desvia para baixo, voltando para cima logo adiante (por causa do aumento de pressão, que eleva a velocidade do som). O desvio dos feixes sonoros deixa uma zona de “sombra”, na qual o submarino normalmente procura se ocultar, pois ele também possui batitermógrafo e sabe qual é a profundidade da camada.

Nessas condições, o submarino conhece a posição do navio de superfície, porque usa o sonar passivo, que usa hidrofones só para escuta. Normalmente, o alcance do sonar passivo de um submarino é no mínimo o dobro do alcance do sonar ativo de um navio de superfície, o que lhe dá uma enorme vantagem tática.

Submarinos sabem com antecedência onde estão os navios inimigos, ouvindo o ruído de suas máquinas e a emissão dos seus sonares ativos. Desse modo, os submarinos podem ocultar-se na camada termal e esperar o melhor momento e posição para o ataque.

Em certas condições, os submarinos conseguem escutar navios de superfície a mais de 50 milhas de distância, enquanto o alcance típico do sonar ativo dos navios gira em torno de 10 milhas (excetuando-se as situações de “zona de convergência”). Os sonares ativos de helicópteros têm alcance ainda menor, pois são sonares de alta frequência.

Para enfrentar o problema das camadas termais, usa-se o VDS (sonar de profundidade variável), que pode ser mergulhado dentro da camada.

Como desvantagem, o sonar de profundidade variável tem alcance menor que o sonar de casco, pois normalmente emprega altas frequências devido ao pequeno tamanho do transdutor. O VDS também limita a mobilidade do navio, que não pode navegar em altas velocidades nem fazer manobras bruscas, sob o risco de arrebentar o cabo e perder o “peixe”. Nas fotos abaixo, dois tipos de “peixes” VDS, um canadense e outro francês.
No próximo post, vamos tratar dos towed array sonar (sonares passivos rebocados de longo alcance) e os avanços dos sonares de baixa frequência.