giovedì 24 dicembre 2020

#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. :)

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].



mercoledì 23 dicembre 2020

#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

martedì 8 dicembre 2020

#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.


sabato 28 novembre 2020

#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.

martedì 24 novembre 2020

#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.



lunedì 23 novembre 2020

#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

sabato 21 novembre 2020

#STEP21 NEI FUMETTI

Direttamente dal fumetto Future World un efficace rappresentazione di come funziona il sonar [1] e di come era visto il suo futuro al tempo (1946) [2]

[1]





[2]


– From Future World #2, 1946. vedi

venerdì 20 novembre 2020

#STEP 20 IL SIMBOLO/LOGO

Molti sono i simboli e i loghi associabili al sonar, in particolare nella mia ricerca mi sono imbattuto in diverse aziende che usano il famoso strumento per associarsi al simbolo di ricerca e al messaggio "il nostro servizio si propaga come un'onda in tutti gli angoli e trova quello che fa per te"

Ricordo anche al lettore che "sonar" in spagnolo significa "suonare" quindi si può dire che c'è un'analogia tra il suo funzionamento (con onde sonore)  e il suo significato in lingua spagnola (onde sonore musicali) e che quindi non è difficile ritrovarlo legato alla musica.

Ecco quello che ho trovato

Simbolo di un Sonar ad immersione (usato nella pesca) vedi

 
Logo di Sonar Italia (azienda che offre servizi di consulenza) realizzato da Daniela Zanirato vedi
il tema è quello della ricerca dei cambiamenti e delle correzioni del modello di business dei clienti



Logo di un'azienda che offre servizi sanitari anche qui il tema è quello della ricerca dei malesseri e dei sintomi, tutto supportato dalla loro app vedi

lunedì 16 novembre 2020

#STEP19 ABBECEDARIO

Viene riportato di seguito l'abbecedario per conoscere una parola chiave lettera riguardo ogni possibile argomento riguardi lo strumento Sonar. 





A come ASDIC (il primo sonar inglese)
B come BANDA (compresa tra gli infra e i ultrasuoni)
C come CONDIZIONI IDEALI (di salinità dell' acqua, temperatura e pressione)
D come DIREZIONE (del segnale)
E come ENERGIA ELETTRICA (trasformata in onde suono)
F come FREQUENZA
G come GUERRA MONDIALE (la prima, che creò urgenza per lo sviluppo di sonar)
H come HERTZ (unità misura frequenza)
I come IDROFONO
L come LORD RAYLEIGH (gettò le basi della fisica di trasmissione del suono)
M come MILITARE (il primo scopo per cui fu concepito sonar)
N come NAVI
O come ONDE
P come PASSIVO (una tipologia di sonar che riceve ed elabora segnai, ma non li trasmette)
Q come QUARZO (nella Prima Guerra Mondiale l'utilizzo dei risuonatori al quarzo nei sonar)
R come RADAR (inadatto in acqua a causa delle onde elettromagnetiche)
S come SUONO
T come TRASDUTTORE
U come USA (uno degli inventori fu americano, inoltre gli USA detengono i brevetti più avanzati) 
V come VETTORE
Z come Z-WIRELESS (sonar usato per la pesca)

sabato 14 novembre 2020

#STEP18 NEI FRANCOBOLLI

 

Per maggiori dettagli sulle specifiche del francobollo clicca qui

15 febbraio 1973 - Per il centenario dell'istituto idrografico della marina militare venne disegnato questo francobollo da 50 lire rappresentante un imbarcazione e le onde sonar trasmesse da essa.

#STEP17 BREVETTO

Viene riportato quello che è il primo brevetto per un sistema di segnalazione sottomarina, i primi antenati del moderno sonar.

Inventore Paul Langevin

Anno 1916

Curiosità: E' uno dei primi brevetti per la produzione di segnali sottomarini di Langevin



Inventore: Reginald Fessenden

Anno: 1921

si veda



Qui sotto un brevetto di un moderno sonar domestico in grado di scannerizzare immagini e fornire informazioni gps.

Inventori: David A. Betts -Robert W. Derrow - David J Howells. 

Anno: 2017

si veda

E infine uno schema di assemblaggio di un moderno sonar per imbarcazioni

Inventori: Alan Proctor

Anno: 2010

si veda


mercoledì 11 novembre 2020

#STEP16 ANATOMIA DEL SONAR


Riporto qui di seguito l'anatomia dei fondamentali componenti del sonar e uno schema preso dal suo brevetto per evidenziare come andrebbero montati assieme.
SOPRA,BREVETTO CON SCHEMA SONAR

Sopra, Anatomia trasduttore vedi











A sinistra è riportata l'anatomia di un amplificatore

vedi









Anatomia vettore Idrofono





A destra Anatomia di un vettore Idrofono

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#STEP15 I NUMERI (e funzionamento pt 2)

 


I numeri che possiamo riscontrare dall'utilizzo di un dispositivo sonar sono inerenti a segnali che invia e feedback che riceve: in particolare come si può vedere da questa immagini il sonar non invia segnali su una linea retta ma crea dei coni che avranno un grado di angolazione; ampiezze maggiori implicano maggiore area, ma minore profondità; viceversa con ampiezze minori. Solitamente si trovano ampiezze elevate tra i 40 e i 60 gradi e ampiezze di profondità tra i 10 e i 20 gradi.

Di notevole importanza è poi la funzione d'onda del suono trasmesso e i suoi numeri associati: Ampiezza (potenza), pulsazione (rad/s), frequenza (in Hz tipicamente tra i 1'000 e 15'000), lunghezza d'onda (m) e velocità (m/s).

vedi




martedì 3 novembre 2020

#STEP13 PUBBLICITA'

Il sonar non ha avuto tanta pubblicità o addirittura non ne ha avuta in quanto oggetto molto tecnico e di scarso impiego nello scenario quotidiano, ma se avesse dovuto avere una pubblicità personalmente avrei puntato sullo straordinaria qualità di mostrare ciò che non si vede e della sua enorme utilità nella navigazione.

domenica 1 novembre 2020

#STEP12 NEL CINEMA

Il Sonar in quanto oggetto indispensabile nelle imbarcazioni da ormai è un secolo, può essere trovato in qualunque film che abbia come tema centrale la navigazione moderna (che sia bellica o di scoperta)

Sono infatti note anche ai bambini le scene in cui una minaccia o qualcosa di inaspettato viene segnalato nel grosso cerchio con una linea rotante che contraddistingue il monitor output del sonar.

alcuni film: 20 mila leghe sotto i mari, Pearl Harbor, Duello nell'Atlantico,The Battle of Midway

Scena in Pearl Harbor-2001 vedi



Locandina di The Enemy Below in italiano: Duello nell'Atlantico vedi

lunedì 26 ottobre 2020

#STEP11 (ITA) COMPANIE COINVOLTE NELLA PRODUZIONE DI SONAR



Furuno Electric Co., Ltd. (古野電気株式会社, Furuno Denki Kabushiki-gaisha) (comunemente nota come Furuno) è una società di elettronica giapponese i cui principali prodotti sono l'elettronica marina, compresi i sistemi radar.

1938 Furuno Electric Shokai è stata fondata a Nagasaki, Giappone

1967 Sviluppato sonar automatico completo, ricevitore facsimile e ricerca di direzione

1972 Ha ricevuto l'anno fiscale 1971 Come Miglior Prodotto. Sviluppato il primo sonar doppler del Giappone.

1985 Radar marino sviluppato, registratore di rete a colori, sonar inferiore, ARPA

2005 Ha sviluppato il primo sonar a doppia frequenza al mondo. 



Raytheon Technologies (Stati Uniti)



Lockheed Martin (Stati Uniti)



Raymarine (Stati Uniti)

si veda 

ENG version

#STEP11 (ENG) COMPANIES INVOLVED IN SONAR'S PRODUCTION



Furuno Electric Co., Ltd. (古野電気株式会社Furuno Denki Kabushiki-gaisha) (commonly known as Furuno) is a Japanese electronics company whose main products are marine electronics, including radar systems.

1938 Furuno Electric Shokai was founded in Nagasaki, Japan

1967 Developed full automatic sonar, facsimile receiver and direction finder

1972 Received NMEA's fiscal 1971 Best Product Award. Developed Japan's first doppler sonar.

1985 Developed marine radar, color net recorder, bottom sonar, ARPA

2005 Developed the world's first dual-frequency searchlight sonar. 



Raytheon Technologies (US)



Lockheed Martin (US)



Raymarine (US)

links

IT version

#STEP10 BIBLIOGRAFIA (BOOKS)



Jean Paul Marage - Sonar and Underwater Acoustics 

Waite, A.D. Sonar for Practicing Engineers. John Wiley & Sons, 2001.

Van Trees, Harry L. Radar-Sonar Signal Processing and Gaussian Signals in Noise. Indianapolis, IN: John Wiley & Sons, 2001.