Scurt istoric

În mod cert, hidrolocatorul nu este o tehnologie nouă, fiind dezvoltat la sfârșitul Primului Război Mondial pentru a contracara ascensiunea și proliferarea activității submarinelor. Britanicii și francezii au testat primele hidrolocatoare active.

Hidrofonul și hidrolocatorul au fost utilizate intens și pe scară largă în cel de-Al Doilea Război Mondial, nelipsind nici din echiparea Marinei Regale Române, chiar dacă aceasta din urmă nu a beneficiat de cele mai performante echipamente disponibile.

Anii 1960 – 1970 au adus o creștere substanțială a numărului de submarine sovietice fapt ce a relevat necesitatea dezvoltării unor noi mijloace tehnice și tactice pentru combaterea lor, hidrolocatorul/sonarul ocupând un loc central în această ecuație. La început, din cauza dimensiunilor mari, hidrolocatoarele erau instalate doar pe navele mai mari însă, progresul tehnologic a permis mai târziu instalarea lor atât pe navele mai mici cât și pe avioane sau elicoptere antisubmarin. În timp, navele de suprafață au început să utilizeze pe lângă hidrolocatorul amplasat în chilă și hidrolocatoare remorcate, cu antenă/vibrator imersat, funcționând atât în mod activ cât și în mod pasiv.

Definiţie

Hidrolocatorul este aparatul hidroacustic folosit în navigaţie şi în scopuri militare, care se bazează pe reflectarea undelor ultrasonore de către obstacolele întâlnite sub apă (stânci, submarine, mine, bancuri cu peşti etc.). Cu ajutorul hidrolocatorului se determină poziţia diferitelor obiecte, adică distanţa şi relevmentul până la acestea. În determinarea distanţei se ţine seama de intervalul de timp dintre momentul emisiei undelor ultrasonore şi cel al recepţionării undelor reflectate de obiect, precum şi de viteza de propagare a undelor prin apă. Direcţia se determină în funcţie de poziţia vibratorului în momentul recepţionării undelor reflectate.[1]

O varietate a hidrolocatorului o constituie hidrofonul, un aparat destinat recepţionării undelor sonore produse în apă datorită funcţionării maşinilor, rotirii elicelor, vibraţiei corpului navei etc. A fost folosit la începutul celui de-Al Doilea Război Mondial, înainte de generalizarea hidrolocatorului. Hidrofonul este utilizat în prezent la minele acustice, ca element sensibil al mecanismului de declanşare a exploziei.[2]

Tipuri de hidrolocator

În mare, putem clasifica hidrolocatoarele atât după modul de funcţionare – activ sau pasiv, cât și după destinația lor – lupta antisubmarin, detecția minelor sau, pur și simplu, măsurarea adâncimii sub chila navei, o informație deosebit de utilă, îndeosebi atunci când navighezi în zone costiere. Ca scurtă paranteză, dispozitivul utilizat în acest scop este sonda ultrason care determină adâncimea prin măsurarea timpului necesar unui impuls ultrasonor care parcurge distanţa de la navă la fundul apei şi înapoi.[3]

Hidrolocatorul poate funcţiona în regim de ascultare (când recepţionează numai zgomotele produse în apă) – pasiv şi în regim ecou – activ, când recepţionează undele ultrasonore reflectate. Se mai folosesc și termenii de sonar activ sau pasiv împrumutați din lumea anglo-saxonă. Principalul dezavantaj al hidrolocatorului care funcționează în modul activ este că sunetul emis este detectat și de potențialul inamic, care-ți poate astfel determina coordonatele în baza aceluiași principiu.

Prin contrast, hidrolocatorul care funcționează în regim de ascultare (sonar pasiv) este folosit doar ca să asculte, fără a emite vreun sunet. În trecut, identificarea țintelor era făcută de operatorul hidrolocatorului, urechea sa fină ținând adeseori locul bibliotecilor de sunete și software-ului specializat utilizate pe scară largă în zilele noastre.

În prezent, navele sunt dotate atât cu hidrolocatoare de chilă sau de bulb cât și cu hidrolocatoare tractate/remorcate, ale căror antene/vibratoare sunt imersate la adâncimi variabile, în funcție de necesități și de condițiile hidro-meteorologice. În principiu, hidrolocatorul/sonarul tractat, cu adâncime variabilă, funcționează în modul pasiv, scopul fiind atât izolarea față de nava pe care este amplasat, ea însăși o sursă de zgomot și vibrații, cât și imersarea la diferite adâncimi pentru a evita, de exemplu, termoclinele.

https://www.youtube.com/watch?v=ar3XeniSjv4

În timpul Războiului Rece, hidrolocatoarele ajunseseră la dimensiuni apreciabile. Sonarul de chilă SQS-23 (vedeţi poza de mai sus) a intrat în serviciul US Navy în 1958 și a fost utilizat până prin anii 1990. Cântărea 30 de tone și avea un diametru de aproximativ 7 m. Cerințele energetice erau pe măsura dimensiunilor. Prin urmare, navele destinate luptei anti-submarin erau mari, cel puțin fregate sau distrugătoare.[4]

Un exemplu de sistem de luptă antisubmarin modern, dedicat navelor de suprafață din US Navy, este AN/SQQ-89(V) Surface Ship Anti-Submarine Warfare (ASW) Combat System.[5] Acesta asigură descoperirea, localizarea, identificarea și clasificarea țintelor submarine în largul mării și în zonele litorale, precum și distrugerea lor cu armamentul din dotare fiind configurat astfel încât sistemul său de conducere a luptei să integreze atât informaţiile furnizate de senzorii navei cât și informațiile furnizate de senzori externi, așa cum este elicopterul ambarcat Light Airborne Multi-Purpose System (LAMPS MK III and Block II Upgrade). Totodată, AN/SQQ-89(V) este integrat și cu sistemul centralizat de ducere a luptei AEGIS, instalat pe distrugătoarele de clasă DDG-51 Arleigh Burke și crucişătoarele de clasă CG-47 Ticonderoga.

Senzorii principali sunt hidrolocatorul de chilă/bulb (sonar în chilă, bulb în cazul navelor americane), hidrolocatorul tractat cu antenă/vibrator imersat (sonar tractat cu adâncime variabilă) dar și geamandurile radiohidroacustice/balizele și senzorii elicopterului ambarcat sau al altor mijloace de luptă antisubmarin aflate în zonă, așa cum ar fi de exemplu avioanele P-3 Orion sau P-8 A Poseidon.

AN/SQQ-89(V) este principalul sistem de luptă antisubmarin al US Navy fiind instalat pe distrugătoarele DDG-51 și pe crucisătoarele CG-47 iar în trecut pe fregatele de clasă Oliver Hazard Perry (FFG-7). Va fi instalat și pe noile fregate, momentan denumite doar FFG(X) (câștigător Fincantieri cu proiectul FREMM). Este un sistem cu arhitectură deschisă fiind în permanență actualizat și modernizat, atât din punct de vedere hardware cât și software.

AN/SQQ-89(V) a fost folosit și ca bază de plecare pentru dezvoltarea sistemului AN/SQQ-90 instalat pe distrugătoarele de clasă Zumwalt și pe Littoral Combat Ship.

Un sistem similar celui de mai sus este cel dezvoltat de ruși pentru a fi instalat pe noile lor nave de suprafață: Paket E/NK, un sistem anti-submarin/anti-torpilă (o noutate!). Este format dintr-un sistem de control care primeşte informaţii de la senzorii navei şi dintr-un lansator cu tuburi lans-torpilă de 324 mm. Paket E/NK poate angaja submarine până la o distanţă de 10 km în timp ce torpilele anti-torpilă protejează nava la distanţe cuprinse între 100 şi 800 m.

Lupta antisubmarin la Marea Neagră

Vânătoarea submarinelor în Marea Neagră prezintă o serie de particularități geografice și hidro-meteorologice prin comparație cu alte mări sau oceane după cum rezultă din studiul citat în surse.[6]

Particularități geografice: adâncimea redusă în zona litoralului românesc și ucrainian datorită prelungirii platformei continentale care coboară domol, foarte domol și fundul în general nisipos-mâlos, avantajând tactica așezării pe fund a submarinelor.

Particularități hidro-meteorologice:

Valurile: îngreunează descoperirea vizuală și radiotehnică a periscopului submarinului și determină scăderea probabilității de funcționare și descoperire a geamandurilor radiohidroacustice/balizelor.

Curenții: influențează devierea submarinelor, impunând manevra periodică a acestora în vederea menținerii poziției în raionul de acțiune.

Transparența și culoarea apei mării: determină condițiile de descoperire a submarinelor de către aviația antisubmarin. Acestea variază în funcție de anotimp dar și de la nord la sud. Astfel, transparența apei scade când apa se încălzește și se dezvoltă filo și zooplanctonul sau datorită amestecului turbulent produs de valuri, curenți și substanțele chimice sau petroliere care favorizează dezvoltarea algei brune. De exemplu, confom studiului citat, în luna mai, la 30 mile marine (aproximativ 55 km) travers de Mangalia transparența apei este de 20 m iar în august, la 80-100 mile marine (148 – 185 km) în larg este de 25 m.

Temperatura apei de mare: este deosebit de importantă deoarece determină variația de propagare a sunetului (3,3 m/s pentru schimbarea temperaturii cu 1^o Celsius). Gradientul de temperatură are o influență hotărâtoare asupra traiectoriei undelor hidroacustice și, prin urmare, asupra distanței de descoperire a stației de hidrolocație. Studiile efectuate de specialiștii forțelor navale au condus la întocmirea unor tabele cu bătaia stațiilor de hidrolocație de chilă/bulb, sisteme ce funcționează în general în mod activ, pe baza de ecou. Astfel:

• În lunile decembrie, ianuarie și februarie, condițiile hidrologice permit descoperirea submarinelor la distanțele tehnice maxime ale stației. Adică, dacă, de exemplu, raza maximă de detecție a stației în conformitate cu caracteristicile tehnice este de 10 mile marine (aproximativ 18,5 km), atunci, în aceste luni, un submarin poate fi detectat la această distanță;
• În luna martie distanța de descoperire este apreciată la 80 – 90% din distanța de descoperire maximă a stației de hidrolocație, adică, urmând exemplul dat, un submarin aflat la 8-9 mile marine poate fi descoperit;
• Pe măsură ce temperatura apei crește, în luna aprilie, distanța de descoperire a stației ajunge la 40 – 45% din raza maximă de descoperire a stației, adică stația mai poate descoperi doar submarine aflate la 4 – 4,5 mile marine distanță;
• În luna mai condițiile devin extrem de neprielnice pentru descoperirea submarinelor în condițiile în care bătaia stației se reduce la 15% din distanța maximă de descoperire;
• În iunie, iulie și august avem condiții similare iar bătaia stației de hidrolocație este pe undeva pe la 20% din distanța maximă normală de descoperire iar submarinele aflate la adâncimi mai mari de 50 m devin extrem de dificil de descoperit de către o stație de hidrolocație de chilă/bulb impunându-se utilizarea uneia cu antenă/vibrator imersat;
• În septembrie avem 30 – 40% din distanța maximă normală a stației iar în octombrie și noiembrie aceasta crește la circa 50 – 60%.

Măsurarea precisă a temperaturii apei în raionul de acțiune este, în lumina celor de mai sus, deosebit de importantă pentru a determina raza de descoperire a staţiei de hidrolocaţie.

Salinitatea: varietățile acesteia pe verticală conduc la o stratificare a apei cu implicații directe asupra propagării undelor acustice. În cazul litoralului românesc, gradientul de salinitate are o valoare constantă pe parcursul anului dar crește, atât pe măsură ce te îndepărtezi de litoral cât și de la nord la sud (gurile Dunării au un aport mare de apă dulce). Prin urmare, variația propagării sunetului este cu 2,4 m/s mai mare la Mangalia decât la Sulina.

Densitatea: este rezultatul temperaturii și salinității apei. Principalul impact al variațiilor densității apei se referă în principal la viteza de scufundare și ieșirea din imersiune a submarinelor. Și aici intervine un fenomen denumit în studiul citat „fund lichid”. Acesta apare ca rezultat al saltului în valoarea densității și temperaturii apei de mare în anotimpurile calde. Fundul lichid permite unui submarin aflat în imersiune să se mențină la o anumită adâncime, fără folosirea mașinilor și, prin urmare, fără a produce zgomot, devenind astfel invizibil pentru hidrolocatoarele pasive. Fundul lichid se manifestă sigur în raioanele maritime de larg în lunile mai, iunie, iulie și august până la adâncimi de 50 – 60 m, cu intensitate maximă la 25 m. În lunile aprilie și septembrie este instabil și nesigur iar în celelalte nu există.

Alți factori: temperatura aerului, umiditatea, vânturile, vizibilitatea și precipitațiile. De exemplu, din punct de vedere statistic, la Marea Neagră, numărul zilelor cu temperatură sub 0^o Celsius este de 60 într-un an iar vânturile care depășesc 10 – 15 m/s (36 – 54 km/h) și care influențează semnificativ (în rău) operațiunile de luptă antisubmarin, se întâlnesc în medie 140 de zile pe an la Sulina, 64 de zile pe an la Constanța și 47 de zile pe an la Mangalia.

În zona vestică, Marea Neagră are gradul 3-5 (valuri de la 0,5 până la 4 m) în marea majoritate a anului iar după ce vântul începe să bată, în funcție de direcția și intensitatea sa, marea crește cu câte un grad la fiecare 45 – 60 de minute, astfel încât, în 3-4 ore devine suficient de agitată încât să pună probleme mijloacelor de luptă antisubmarin. După încetarea vântului se păstrează o hulă de val care durează 12 până la 20 ore.

Putem lesne observa cum mulți dintre factorii menționați mai sus tind să ușureze munca submariniștilor și să îngreuneze munca vânătorilor. Un alt motiv pentru care putem înțelege de ce ar fi foarte util ca Forțele Navale Române să opereze din nou submarine şi de ce avem nevoie atât de cele patru noi corvete cât şi de înarmarea corespunzătoare a fregatelor T22R.

Un lucru considerat util de clasa politică, contrazis însă de fapte: Delfinul este inoperabil din 1995 iar achiziţia corvetelor şi modernizarea şi înarmarea fregatelor trenează din 2008.

Nicolae

P.S. Mai multe informații despre minunata şi fascinanta lume a sunetelor marine puteți citi aici.

---

Surse bibliografice:

[1] „Dicţionar enciclopedic de marină”, pag. 252, coordonator Comandor (r) Anton Bejan, Editura Societăţii Scriitorilor Militari, Bucureşti, 2006

[2] „Dicţionar enciclopedic de marină”, pag. 252, coordonator Comandor (r) Anton Bejan, Editura Societăţii Scriitorilor Militari, Bucureşti, 2006

[3] „Dicţionar enciclopedic de marină”, pag. 467, coordonator Comandor (r) Anton Bejan, Editura Societăţii Scriitorilor Militari, Bucureşti, 2006

[4] http://amiinter.com/pdf/NavalASWSonarReview.pdf

[5] https://www.navy.mil/navydata/fact_display.asp?cid=2100&tid=318&ct=2

[6] http://safn.ro/bfn/BFN13_10.pdf pag. 219