#STEP28 IL SONAR: SINTESI FINALE

Caro lettore, che tu sia arrivato qui adesso o che tu abbia seguito tutto il percorso, qui sotto ora troverai una sintesi efficace di tutti i concetti per introdurti alla scoperta o per terminare il percorso dello strumento SONAR.

Buona lettura. :)

[STEP27 Mappa Concettuale]

Il Sonar (Sound Navigation And Ranging) [STEP1 la parola] è una tecnologia che usa le onde acustiche per individuare la posizione degli oggetti nell'oceano. I primi prototipi di sonar risalgono al 1906, erano inaffidabili tecnologie per il rilevamento di iceberg, furono eventi come il disastro del Titanic e la prima guerra mondiale ad accelerare il processo di sviluppo.[STEP7 Il mito del sonar].

Modellino del Titanic vedi

Furono infatti grandi scienziati e fisici come Paul Langevin a brevettare verso al fine della prima grande guerra l'ASDIC (l'antenato del sonar) una tecnologia utile a rilevare la presenza di sottomarini e a disegnare mappe dei fondali oceanici.[STEP9 Gli Inventori] e [STEP17 Il Brevetto] .Quando scoppia il primo conflitto mondiale dunque i contendenti non hanno ancora a disposizione una tecnologia tale da riuscire a individuare i sommergibili nemici.

Langevin, Boyle e il progetto ASDIC

Questa sarà una delle sfide marittima delle superpotenze mondiali dal 1915 al 1918. Il passo più grande lo faranno gli inglesi con il fisico canadese Robert Boyle che costruì il primo apparato in grado di individuare un suono attivo subacqueo l'idrofono. [STEP4 La Storia].

Ma come funziona un sonar? (vedi [STEP3 Il glossario del sonar] e [STEP 19 Abbecedario] per le parole utili) innanzitutto bisogna distinguere due tipologie: Sonar attivo e passivo. I passivi sono la tipologia più semplice, infatti si limitano ad ascoltare i suoni che attraversano le acque senza emettere impulsi propri, di solito sono equipaggiati con un computer che consente di riconoscere un determinato suono.  I sonar attivi invece misurare la distanza attraverso l'acqua utilizzando due trasponders (apparecchi in grado di emettere e di ricevere segnali) [STEP2 Il Funzionamento]; quando il primo trasponder emette un segnale l'apparecchio misura il tempo intercorso tra il segnale emesso e quello ricevuto dal secondo trasponder. 

Differenza tra sonar attivo e passivo vedi

 La differenza di tempo, sottratta la velocità del suono attraverso l’acqua e diviso per due, permetteva la rilevazione della distanza tra i due trasponders. [STEP5 Formule].Utilizzando trasponders multipli, i militari scoprirono ben presto anche come risalire alle posizioni non solo di oggetti statici, ma anche di corpi in movimento. Un vantaggio non certo secondario in guerra. [STEP14 Tassonomia]

Rappresentazione del funzionamento di un Sonar per imbarcazioni militari vedi

Oggi noi sappiamo che affinché i sonar funzionino con precisione sono necessari in realtà meccanismi più complessi[STEP16 Anatomia di un Sonar moderno]. La velocità di propagazione del suono infatti, parametro fondamentale nella fisica dei sonar, e le sue formule variano a seconda di temperatura, salinità e pressione dell’acqua, e quest’ultima varia a seconda della profondità.
Un calcolo approssimativo dunque funziona per quanto riguarda l’acqua a temperature normali, ma nel caso dell’ambiente marino le variazioni possono essere considerevoli e questo può influenzare notevolmente il funzionamento e la portata del sonar. Sappiamo oggi che il suono emesso infatti potrebbe essere curvo o rifrangersi, trasmettendo in questo modo false informazioni. [STEP15 Funzionamento moderno].

Alcuni numeri che deve conoscere chi usa un Sonar, infatti per un angolo maggiore ci sarà una profondità di ecoscandaglio minore.

 L'utilizzo di un sonar non è roba da tutti i giorni, ma niente paura, non bisogna essere scienziati per usarne uno, infatti per la sua enorme utilità in diversi campi, ad esempio la pesca, la scienza portò sul mercato uno strumento compatto e user-friendly che un qualunque pescatore o un qualunque curioso potesse usare per i suoi scopi [STEP22 Manuale utilizzo sonar da pesca]. Seguendo delle specifiche normative [STEP23 Normative].

Una copertina di utilizzo di un semplice sonar da pesca creata per scopi commerciali su Aliexpress

Nonostante il sonar sia  stato principalmente  una tecnologia concepita per scopi militari, è interessante notare come l'interesse per lo strumento non sia massimo ne prima e ne durante le due grandi guerre, ma invece negli anni '70, anni in cui furono fatti grandi scoperte e innovazioni nella chimica dei materiali [STEP8 I materiali]che resero possibili la realizzazione di nuovi progetti sonar. l'interesse non calò fino alla fine della guerra fredda, erano anni di massima tensione e le grandi nazioni erano in corsa per lo sviluppo delle migliori tecnologie militari [STEP24 L'interesse nel tempo].

Grafico dell'interesse della parola "Sonar" nel tempo - Grafico costruito con Google Books Ngram Viewer

Un' opportunità anche per nuovi business che riuscirono a cogliere l'occasione e negli anni affermarsi come aziende leader di questo settore [STEP11 Aziende]. 

Logo della Lockheed Martin, azienda leader nel settore dell'ingegneria militare

Precludere però l'interesse verso il sonar in un contesto prettamente tecnico e industriale sarebbe sbagliato, infatti in quegli stessi anni il sonar e "il potere degli ultrasuoni " si fecero spazio anche tra le persone di tutte l'età con fumetti tecnici e di fantasia(dove il supercattivo o l'eroe aveva capacità di individuare il bersaglio usando delle onde sonore) [STEP21 Fumetti sul Sonar], [STEP6 Icone] e con il cinema holliwoodiano e i suoi film di battaglie navali portando sempre più persone a comprendere che attraverso i suoni si può "vedere quello che è invisibile". [STEP12 Nel cinema]. 

Curiosità: molte aziende fecero proprio questo motto e utilizzarono la parola sonar e le onde sonore al di fuori del loro vero contesto per motivi di marketing. [STEP20 Il logo e il simbolo].

Un esempio di azienda che offre servizi sanitari che integra nel suo logo il nome del sonar e gli  ultrasuoi 

Concludendo: cos'è oggi il sonar? Se dovessimo dare una risposta non sarebbe troppo diversa da quella di 20-30 anni fa, infatti un pescatore risponderebbe  "uno strumento fondamentale per tracciare il fondale e gruppi di pesci" e un militare dicendo "una tecnologia  fondamentale per la navigazione , per individuare e colpire (o evitare) una minaccia sottomarina. Nulla di strano, infatti il sonar ha sempre questi compiti e li svolge piuttosto bene, le grandi differenze rispetto 20-30 anni fa stanno nella precisione (individuazione degli obiettivi nell'ordine del millimetro), affidabilità (riduzione del cablaggio e quindi riduzione manodopera), riduzione dell' interferenza, e un life cycle cost molto inferiore. 

S2150, un moderno sonar militare vedi

D'altra parte le onde sonar (gli ultrasuoni) oggi sono usate in un sacco di nuovi ambiti, hanno raggiunto le nostre case (deumidificatori a ultrasuoni) hanno raggiunto  le  aziende, le catene di montaggio con  la saldatura  e la pulizia a ultrasuoni e soprattutto con la scoperta della catalisi ultrasonica ora largamente utilizzata in molti processi industriali. [STEP26 La chimica degli ultrasuoni].

Bibliografia Utile: [STEP10 Bibliografia].

#STEP27 MAPPA CONCETTUALE SONAR

#STEP26 LA CHIMICA DEGLI ULTRASUONI

Durante le mie ricerche mi sono imbattuto in un argomento a mio parere molto interessante quello della sintesi sonochimica ovvero un metodo che utilizza i principi della sonochimica per la sintesi di nuove molecole o particelle con l'applicazione di ultrasuoni, L'irraggiamento a ultrasuoni produce effetti chimici e fisici che possono venir utilizzati per la modificazione di vari tipi di nanostrutture.

Spiegando ogni punto:

La sonochimica è una branca della chimica che si occupa dello studio degli effetti delle onde acustiche sui sistemi chimici, in particolare mette l'attenzione sugli ultrasuoni, lo stesso tipologia di onde generate dal sonar.

Le nanostrutture sono un ridotto gruppo di atomi o molecole, dell'ordine del nanometro appunto.

Come avviene la sintesi?

La catalisi (fenomeno in cui la velocità di reazione è modificata a causa di agenti esterni) di reazioni chimiche generata da ultrasuoni ed è basata sul fenomeno della cavitazione.
La cavitazione in un liquido si verifica a causa delle sollecitazioni indotte nel liquido dal passaggio di un'onda ultrasonora; infatti le onde ultrasonore sono costituite da compressione e decompressione: se la pressione durante il ciclo di decompressione è sufficientemente bassa, le molecole di liquido possono essere rotte per dare origine a piccole bolle di vapore. Queste bolle, soggette alle sollecitazioni indotte dalle onde sonore, crescono durante una fase di decompressione e si contraggono o addirittura implodono durante una fase di compressione: ognuna di queste bolle implose può essere vista come un micro-reattore, con temperature effettive stimate di 5000°C e pressioni di diverse centinaia di atmosfere.

Questo principio viene spesso usato a livello industriale poichè si rivela molto più efficace dei sistemi di miscelazione tradizionale.

link utili: definizioni e processo

#STEP25 - OGGETTI PERSONALI

In questo blog mi sono preoccupato di descrivere l'oggetto sonar cercando di completare una approfondita descrizione in tutti gli step possibili.

Ora in questo post, su consiglio del professore parlerò dei miei oggetti, di quelli che mi sono più vicini e in particolare che ricordano il mio passato, descrivono il mio presente e prevedono il mio futuro.

MEMENTO: Libro "Mattia e il nonno"

Questo libro ricorda profondamente la mia infanzia e i momenti passati con mio nonno nella nostra casa in campagna, momenti nel quale mi insegnò la bellezza e il fascino delle piccole e semplici cose come raccogliere delle erbette per cucinare i piemontesi "friciulin" oppure guardare e riconoscere i paesi tra le colline.

UTENSILE: il mio portatile

Ho pensato a  molto a che oggetto potesse descrivere le mie passioni e quello che sto facendo nel presente, ma nessuno copriva abbastanza la totalità di quello che pensavo.

Mi è poi venuto in mente il mio portatile, un oggetto a prima vista sicuramente banale e di uso comune, ma nel quale c'è tutto il mio presente, le mie passioni (schede di allenamento),la mia arte (foto e foto-ritocchi), e la mia crescita come persona (università,corsi,letture).

FETICCIO: Lavagnetta

"Il modo migliore per predire il futuro è crearlo" A.Lincoln

Credo che questa frase riassuma perfettamente il mio concetto di predizione e la mia lavagnetta mi è di fondamentale utilità per stabilire un obiettivo futuro  a lungo termine e procedere a ritroso con tutto quello che mi serve per raggiungerlo. Organizzare il giorno successivo è la base per dedicare il tempo necessario per muovere giorno dopo giorno piccoli passi verso il grande obiettivo, ritagliare del tempo per se stessi e per migliore l'utilizzo delle 24 ore.

#STEP24 L' INTERESSE NEL TEMPO

 

Riporto qui sopra il grafico (creato da Google Books Ngram Viewer) che mostra quanto una parola è apparsa nella bibliografia dei vari anni.

Coerentemente a quanto spiegato nel blog Ci furono pochi progressi nel sonar statunitense dal 1915 al 1940.

All'inizio della seconda guerra mondiale, le forti perdite subite dalle navi mercantili statunitensi portarono a una ricerca statunitense ad alta priorità su larga scala nel campo,seguiti a ruota dalla tecnologia giapponese.

Ma la tecnologia sviluppata finora aveva notevoli limiti perciò negli anni 50 ci fu una corsa all'aggiornamento di notevole importanza.

Negli anni '70 furono scoperti composti di terre rare e ferro con proprietà magnetomeccaniche superiori ciò ha reso possibili nuovi progetti Sonar.

Si può notare inoltre che l'interesse per la tecnologia sonar non calò drasticamente fin quando si era in un periodo di forte tensione internazionale, erano infatti gli anni della Guerra Fredda (1947-1991) e le nazioni più potenti erano in corsa per lo sviluppo delle migliori tecnologie militari.

#STEP23 NORMATIVE

Il sonar è soggetto alle norme sulla regolazione dell'idrografia in Italia:

Ad esempio.

In base all’art. 64 del D.Lgs. 152/2006, l’intero territorio nazionale è stato inizialmente ripartito in 8 Distretti Idrografici.

Legge n. 221 del 28 dicembre 2015 “Disposizioni in materia ambientale per promuovere misure di green economy e per il contenimento dell'uso eccessivo di risorse naturali”

E norme sulla qualità come UNI EN ISO 9001:2008

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Riporto qui di seguito la dichiarazione di conformità alle norme europee del sonar da pesca del precedente step. Concentrando anche l'attenzione sui test che fa l'azienda sui suoi prodotti.

Per una migliore visualizzazione qui

La Raymarine (azienda che produce strumenti per imbarcazioni, compreso il sonar del precedente step ), dichiara infatti di effettuare controlli rigorosissimi che vanno oltre il normale uso: test di resistenza al calore e al gelo, di impermeabilità e di robustezza.

I team dedicati trascorrono migliaia di ore a bordo delle nostre imbarcazioni, chiamate 'Raymariner', per assicurare che i prodotti siano in grado di garantire la massima soddisfazione e i più alti standard qualitativi.

Inoltre la Raymarine mette a disposizione una sezione manuali sul loro sito per eventuali cosnultazioni.

#STEP22 UN MANUALE DI UTILIZZO PER SONAR DA PESCA

Cominciare ad utilizzare un sonar non è una cosa da tutti giorni, ma per chi lavora  nel mondo del mare può essere uno strumento di notevole utilità, richiede però una conoscenza dello strumento di base.

Ma molto brevemente...

Un normale sonar per la pesca necessita di un'installazione del software della casa madre, montaggio di alcuni dei componenti fondamentali (es trasduttore) e la connessione tra di loro attraverso cavi.

Una volta seguito questi passaggi dall'user manual del vostro strumento manca solo l'inizializzazione. Dopo aver acceso la power unit che darà energia a tutto il circuito bisogna inizializzare alcuni valori come la profondità del letto marino che in molti casi può essere inizializzata a mano oppure lasciata fare allo strumento.

Una volta inizializzato e controllato che tutti i setups siano corretti si può cominciare a utilizzare lo strumento.

Per maggiori specifiche e per il manuale d'utilizzo vedi qui