HISTORIA Y EVOLUCION DEL SONAR

NOTA DE LOS PROFESORES: SEGÚN NOS INDICA Dani J.Åkerberg ESTE ARTÍCULO ESTÁ COPIADO CASI LITERALMENTE de la web U-Historia (www.u-historia.com), a partir de un articulo realizado por Francisco José Santos para U-Historía.

Además, las imágenes que ilustran el artículo se cargan de laa de la web de U-Historia, con lo que se produce otro "robo", no solo intelectual, ya que en este caso del ancho de banda del servidor de U-Historia.

No hemos querido eliminar esta entrada del blog sino tacharla y añadirle esta nota porque, aunque se trata de un trabajo escolar, la premisa esencial en cualquier trabajo de investigación, siquiera bibliográfica, es la de respetar escrupulosamente los derechos de autor y la propiedad intelectual de quienes, antes que nosotros, se han dedicado a estudiar una temática concreta. 

Citar las fuentes es no solo una muestra de buena práctica sino UNA OBLIGACIÓN de todo alumno que esté iniciándose en las técnicas de investigación-divulgación.

Desde estas líneas transmitimos nuestra más sincera disculpa a Dani J.Åkerberg y la hacemos pública con una doble misión: por un lado reconocer la comisión de esta grave acción por parte de la autora de esta entrada, contraviniendo las instrucciones claras que se dieron cuando se les propuso esta tarea desde el profesorado a cargo de la actividad, y, por otro, dejar patente para todo el que visite por error esta página, buscando información sobre esta temática, CUÁL DEBE SER EL COMPORTAMIENTO ADECUADO PARA CUALQUIER USUARIO DE ESE RECURSO TAN DEMOCRÁTICO Y GENEROSO como es Internet y que, en modo alguno, debe degenerar en un ejercicio de robo intelectual por muy habitual que sean estas prácticas entre los estudiantes. 

Detrás de cualquier trabajo siempre hay horas de esfuerzo -cuando no una inversión económica- y es un mandato obligatorio de todos los que creemos en la divulgación del conocimiento a través de estos medios el respetarlo, valorarlo y citarlo.

Dani J.Åkerberg, deja una reflexión directa a la autora de este trabajo que reproducimos aquí porque refleja de modo directo el sentimiento producido por este hecho en los autores del trabajo original:

Laura Pérez, es una desfachatez que copies un artículo de otro autor (además con protección de copyright) y te apuntes su autoría t no indiques la fuente original.

Reproducimos igualmente la cobertura legal que avala este trabajo y que se recoge en la dirección siguiente:

Queda prohibida la reproducción total o parcial de esta publicación, por cualquier medio o procedimiento, sin contar con la autorización previa, expresa y por escrito del propietario de U-historia. Toda forma de utilización no autorizada será perseguida conforme a lo establecido en la leyes nacionales e internacionales.

El proyecto http://www.u-historia.com se encuentra bajo la protección jurídica de la Oficina del Registro de la Propiedad Intelectual de España con número de inscripción CC-111-08 de fecha 12 de mayo de 2008, quedando de igual manera amparado por los acuerdos y convenios internacionales sobre propiedad intelectual. Todo el contenido de esta obra está protegido por derechos legales, reservándose el propietario de dichos derechos ejercer acciones jurídicas en defensa de los mismos.

Los trabajos y artículos sobre el submarino del tipo XXI publicados en http://www.u-historia.com, firmados por José Carlos Violat Bordonau, pertenecen al libro “El Submarino alemán del tipo XXI” y se encuentran bajo la protección jurídica de la Oficina del Registro de la Propiedad Intelectual de España con número de asiento CC-91-08 de fecha 15 de abril de 2008, amparados por los acuerdos y convenios internacionales sobre propiedad intelectual. El autor permite su copia o reproducción siempre que se cite su autoría y la fuente original de u-historia.com.

Agradecemos a Dani J.Åkerberg el tiempo dedicado a hacer llegar a los responsables de este trabajo este hecho. A la alumna responsable se le ha retirado el derecho de seguir escribiendo en este blog y la entrada afectada ha sido tachada como y atenuado su color, así como eliminadas las imágenes utilizadas cuyo uso no había sido autorizado por los autores del trabajo original.



Durante la Primera Guerra Mundial se hizo evidente la necesidad de desarrollar tecnología para poder detectar y eludir o inutilizar la amenaza submarina, a finales de la Primera Guerra se consiguieron algunos avances en este campo, pero al acabar ésta, la investigación quedó relegada a un segundo plano que sólo se volvería a retomar con ocasión de la Segunda Guerra Mundial y por la amenaza que supusieron los U-Boot Alemanes.
En 1440 se descubre la "Magnetoestricción" deformación en algunos materiales cuando son atravesados por un campo magnético
En 1826-1827 se obtienen los primeros datos de velocidad de sonido en el agua. Por el Ingeniero y físico suizo Jean-Daniel Colladon(1802-1893) y el matemático francés Jacques Charles François Sturm(1803-1855) en el lago Lemán (Ginebra).

Sturm sumergió una campana en el lago y Colladon se situó a una distancia ya conocida al otro lado del mismo con un cronómetro, Sturm hacía sonar la campana y Colladon registraba el tiempo que el sonido tardaba en cruzar el Lago Lemán.
La velociada del somido en el agua depende de la salinidad, temperatura, presión, etc.

En 1842, a la investigacion del sonar se le aplica el efecto doppler que trata de la variación de frecuencia producida por el movimiento de la fuente del sonido, fue propuesta por el matemático y físico Johan Christian Doppler
Si nos paramos en el andén de una estación y observamos el ruido de un tren al llegar, podremos observar que el ruido es más agudo que al partir de la misma, en que el ruido es más grave, el nivel de ruido es el mismo, la distancia también, esta diferencia se debe al “Efecto Doppler”.

Cuando la fuente de sonido se acerca a nosotros las ondas llegan a nuestros oídos más juntas unas de otras, cuando la fuente del sonido se aleja de nosotros las ondas llegan más separadas.

Para aplicar esto al sonar se tomó como fuente del sonido al submarino, el retorno que escuchamos es el rebote del sonido en el submarino, luego el origen de este será el propio submarino, en este caso un sonarista emplearía los siguientes términos: 

Ping alto = El blanco (Submarino) se acerca a nosotros
Ping bajo = El blanco se aleja de nosotros

En 1880 aparece el término “Piezoeléctricidad” que fue desarrollado por Jacques y su hermano Pierre Curie, una propiedad de algunos cristales de generar cargas eléctricas cuando son sometidos a presión, así como de transformar en vibraciones mecánicas la energía eléctrica que les es aplicada.
Podríamos considerar este descubrimiento como el inicio de la electrónica moderna, ya que su corazón se basa en los osciladores de cuarzo.

En 1906 Lewis Nixon inventa el primer Hidrófono de escucha submarina como una vía para detectar icebergs, en 1914 tras la pérdida del TITANIC demostró la utilidad de su invento midiendo la distancia a un iceberg situado a 2 millas de distancia.




En 1915, John Williams Strutt descubre que el oído humano es capaz de determinar la procedencia de un sonido, por la diferencia de fase con la que lo escucha cada oído.(Estéreo)

Se desarrollarían sistemas de sensores biaurales y serían instalados en submarinos alemanes (De esto último se han encontrado algunas referencias pero sin fechas de las mismas).

El desarrollo de los transductores de ultrasonidos empezó con las investigaciones de Langevin en 1917. Utilizó las propiedades piezoeléctricas del cuarzo para construir el primer sonar submarino, este primer dispositivo tenia poco alcance pero sentó las bases de la detección submarina.



En 1919 el Nachrichten-Versuchsabteilung (NVA) Departamento de Pruebas de Comunicaciones situado en Kiel, el Dr. Rudolf Kühnhold trabajó con ondas sonoras capaz de detectar objetos sumergidos y se hicieron pruebas cronometrando tiempos de ida y vuelta del eco para calcular la distancia. 

1921
El “Asdic” es instalado en el buque “HMS Antrim” 1905-1922, este consiguió contactos submarinos a más de 2.000 yardas, quedando demostrada su eficacia en la lucha antisubmarina.


En 1927, Estados Unidos utilizan por primera vez el sonar, éste y el inglés serían secretos hasta después de la WWII
Hacia 1931, el sonar americano es efectivo a 6 nudos, dos años despúes el astillero Naval de Washington fabrica 20 unidades del sonar (SOund NAvigation and Ranging) .
En el 37,Athelstan Frederick Spilhaus (1911 – 1998) teniente coronel de la marina americana presenta el batitermógrafo, aparato que proporcionaba una gráfica de la temperatura a distintas profundidades.

El batitermógrafo se lanzaba por un costado del buque mediante un montaje que a su vez también servia para recuperarlo una vez echa la medición.











 En 1942, aparece the "Q-attachment", una evolución del Asdic con Emisor y Receptor separados interconectables al sistema principal, este nuevo avance facilitó que el Asdic detectara submarinos a gran profundidad el emisor operaba en varias frecuencias de 14 a 22 Kcs. Y el receptor a 38 1/2 Khz.

Los Alemanes utilizaron un equipo similar y se lo cedieron a los Italianos durante 1942.
El primer sonar alemán, dio buenos resultados, y fue implantado a mediados de 1943 en las corbetas que participaron en la lucha antisubmarina de la marina italiana.

En 1943 aparece un nuevo tipo  de sonar, el 147 “Sword”

Los avances en la investigación del sonar condujeron a una nueva serie de sónares, en los cuales se hallaban separadas la emisión de la recepción, la emisión trabajaba en las frecuencias comprendidas entre los 14 y los 22 Kilociclos, mientras que el receptor lo hacía en los 38,5 Kilociclos. 

Su cono de búsqueda abarcaba 65º en horizontal y 45º en vertical, este nuevo sonar permitía mantener y seguir de manera mucho más satisfactoria los contactos a gran profundidad, además fue el primero que proporcionaba datos sobre profundidad del contacto.

En 1944 , Ewing Maurice, Willian presenta la teoría de los “Canales de sonido en el mar”.
Según la misma, existen canales en el medio marino por los cuales el sonido puede viajar grandes distancias sin sufrir grandes pérdidas por absorción del mismo, estos canales vendrían proporcionados por las diferentes capas de agua debido a su diferente temperatura, salinidad y presión.
 En 1945  aparece el manual del sonarista. En este manual se encontraba todo lo conocido hasta la fecha sobre sonar y fue de obligado cumplimiento por parte de los operadores de sonar.





Ya en 1950  aparece un nuevo tipo de sonar, el 163A. Los componentes se reducen y el transductor también, siendo este rotado eléctricamente , estas modificaciones facilitaron su instalación en buques más pequeños. Más tarde aparece el  164B , este estaba pensado para controlar el lanzamiento de los “Erizos” o “Hedgehog” , fue montado principalmente en fragatas y destructores, este nuevo equipo contaba con equipos individuales de Distancia, Marcación y Profundidad que suministraban datos al mismo.

Nuevo tipo de sonar AN/SQS 10 , el nuevo tipo de sonar sería totalmente diferente a los anteriores, éste era omnidireccional y sus transductores no utilizaban un oscilador de cuarzo en su lugar se utilizó la "Magnetoestricción", tenía dos transductores uno dedicado a al modo búsqueda “Search” y otro especialmente diseñado para poder mantener el contacto si éste se encontraba muy cerca del buque o muy profundo “MCC” (Maintenance of Close Contact), este modo era seleccionable por el operador de la consola , este cambio daría lugar a la eliminación de la zona muerta del sonar y al incremento de la distancia efectiva de detección, pasando esta de unas 2.000 yardas con los equipos anteriores a unas 6.000 con este equipo y buenas condiciones, este fue el primer sonar avalado por las siglas AN. 

1958

Primeros sonares experimentales VDS o de profundidad variable por parte de EE.UU., con estos se conseguía eliminar los efectos negativos de las capas termales al poder sumergir su transductor por debajo de la misma.











Sonido en el Mar

En el agua, los sonidos se propagan con mayor rapidez y menor pérdida de energía que en el aire; las ondas sonoras y ultrasonoras se transmiten en el mar a una velocidad entre 1.400 y 1.600 metros por segundo, mientras que en la atmósfera la velocidad de propagación es de 340 metros por segundo. Esto se debe a que el agua del mar no se encuentra comprimida, es decir, no se puede reducir a un menor volumen, por lo que la absorción de las ondas sonoras es mínima, contrariamente a lo que sucede en la atmósfera, en donde los sonidos se absorben a distancias muy cortas.


Por las características del agua del mar la velocidad de propagación del sonido cambia de acuerdo con las variaciones de temperatura, salinidad y presión. Cuanto más altas sean estas características del agua, tanto mayor será su velocidad. Por ejemplo, en agua dulce, a una temperatura de 30ºC, es de 1.509,6 metros por segundo, mientras que en el agua del mar, con la misma temperatura, pero con una concentración de sales de 35%, será de 1.546,2 metros por segundo.


Los oceanógrafos han estimado que cuando la temperatura aumenta en un grado centígrado, la velocidad del sonido lo hace en 2,5 metros por segundo; si la salinidad se incrementa en 1%, la velocidad presentará 1,4 metros por segundo de más; y si la presión sube 10 atmósferas, al bajar 100 metros de profundidad, el sonido registra 1,8 metros por segundo de ascenso.

Por cada aumento de velocidad el sonido aumenta aprox.:

Temperatura
1°C
2.5 m/s

Salinidad
1 parte por mil
1.4 m/s

Profundidad
100 metros
1.8 m/s