Hur fungerar... Aktiv Sonar?

"Hur fungerar..." blir en ny artikelserie av lite mindre omfattning gällande olika militärtekniska ämnen.

I denna artikel tittar vi på hur Aktiv Sonar fungerar och används inom det militära.

 

Vad Är Aktiv Sonar?

Aktiv sonar är en sändare som skickar ut ljudvågor i vattnet. När ljudvågorna träffar olika objekt reflekteras signalerna tillbaka och kan höras med hjälp utav hydrofoner. Sonar fungerar alltså som en slags radar under vattnet.

 
Exempel på hur aktiv sonar fungerar. Den aktiva sonarsändaren, i grafiken från ett krigsskepp, sänder ut ljudsignaler i vattnet (1). När ljudvågorna träffar ett objekt i vattnet (2) studsar ljudvågorna och skapar ett eko som kan höras med hjälp av hydrofoner.
 

Hur Används Aktiv Sonar?

De ekon som studsar tillbaka när ljudvågorna träffar objekt under vattnet kan översättas till elektronisk information.

Vanligtvis så visas denna information på en skärm och ger bokstavligt talat en bild på vad som finns i vattnet. På detta sätt kan man urskilja former på objekt under vattenytan.

 
En sonarbild på en förmodad och främmande ubåt i Hävringebukten utanför Oxelösund, 1988. Bilden visar tydligt hur ekon från aktiv sonar kan visa formen på objekt under vattnet. Naturligtvis kan vanligt förekommande föremål, såsom t.ex. skeppsvrak, missuppfattas som främmande ubåt. I detta fall rör det sig dock högst troligt om en mindre ubåt. Foto: Försvarsmakten, https://www.forsvarsmakten.se/sv/aktuellt/2007/11/bilden-av-en-krankande-ubat/
 

Vidare så kan ljudet översättas till hörbart ljud för människor eftersom frekvenserna inte kan höras utan hjälp av elektronik.

Det är inte enbart formerna på ett objekt man kan urskilja med aktiv sonar. Riktning och avstånd är annan viktig information man kan samla för eventuell insats med vapen. Detta är möjligt genom att man vet ljudets hastighet i det omgivande vattnet.

Det är även möjligt att beräkna kurs och hastighet på rörliga mål. Därför är det inte ovanligt att en helikopter med aktiv sonar leder in skepp för insats med sjunkbomber.

 
Med hjälp av aktiv sonar kan man även samla annan viktig information om en kontakt under vattenytan. Om man vet ljudets hastighet i vattnet kan man genom att jämföra tiden och målets position med ekon (1) ganska enkelt att beräkna dess hastighet och kurs i vattnet (2).

Förutom ubåtsjakt så används aktiv sonar även som ekolod, för minröjning och kartläggning av havsbotten.

 

Vad Är Skillnaden På Olika Frekvenser?

Aktiv sonar kan delas upp i tre olika frekvensband. En högfrekvens-sonar har bättre upplösning (kallad vinkelupplösning) och kan ge en skarpare bild av föremål i vattnet.

Nackdelen med denna typ av sonar är dock att den har en mycket kortare räckvidd än andra frekvenser.

Lågfrekvens-sonar har en markant större räckvidd men ger inte samma goda vinkelupplösning. Mellanfrekvens-sonar ligger någonstans mittemellan och utgör ofta den vanligaste typen av aktiv sonar.

Det är dock inte ovanligt att lågfrekvens-sonar och mellanfrekvens-sonar finns i samma system.

 
Grafiken ovan visar hur ubåtar kan använda sig av högfrekvens-sonar. Främst används denna typ av sonar för att upptäcka hinder och minor (2) framför ubåten. Detta hjälper ubåten att navigera även i trånga utrymmen. Högfrekvens-sonar kan också användas för att mäta tjockleken på is ovanför ubåten (1). Högfrekvens-sonar kan ha en räckvidd på mellan 700-1000 meter, detta skiljer sig dock från system till system.

 

Vad Stör Aktiv Sonar?

Eftersom havsbotten sällan är plan utan snarare kuperad så är det svårt att förutsäga hur ljudet sprider sig i vattnet. Man kan dock till viss del, precis som med radar, filtrera bort en del av dessa ekon.

En god sonaroperatör kan även avgöra materialet som ljudet studsar på (t.ex. metall, havsbotten eller sten).

En havsbotten bestående av sand eller lera absorberar en betydande del ljudvågor (sand är värst). Detta är en av anledningarna till att ubåtsjakt är svår att bedriva i kust- och innanhavsvatten.

 
När ljudvågor sänds ut i vattnet så studsar de på alla fasta objekt och ytor de träffar. Detta gör att det i kustlandskap kan vara svårt att hitta ubåtar som gömmer sig. Allt eftersom ljudet studsar och sprider sig i vattnet så tappar det energi. Detta leder till att ekon till slut blir så svaga att man inte längre kan höra dem.
 

Svår sjögång och andra omständigheter som skapar bubblor i vattnet stör sonar. Samma sak gäller efter det att sjunkbomber eller andra ubåtsjaktvapen briserat i vattnet. Detta kan ge en ubåt tid att obemärkt byta position.

Vidare så har ubåtar olika motmedel som kan användas både emot aktiv och passiv sonar.

 

Använder Ubåtar Aktiv Sonar?

Ubåtar är nästan uteslutande utrustade med aktiv sonar men använder denna mycket sparsamt eftersom det röjer ubåtens position utan undantag.

Aktiv sonar och radar har samma nackdel i det att man kan upptäcka utsända signaler längre bort än vad signalerna kan studsa tillbaka till mottagaren.

En ubåt som använder sig av aktiv sonar (1) röjer direkt sin position för en eventuell fiende. Således är det försvinnande sällsynt att ubåtar brukar sig av den typen av sonar. Det hela kan föreställas som att man tänder och viftar med en ficklampa i ett becksvart rum. Signalerna som skickas ut ger fienden riktning, avstånd och även frekvensen, vilken sedan kan användas för att identifiera nationalitet och typ av ubåt.
 

Vanligare är det att man använder sig av högfrekvenssonar för att leta minor, eller till och med för att mäta tjockleken på is ovanför ubåten. Sonar av denna typ är även behjälplig för navigation.

 

Jag hoppas att Du fann denna artikel intressant! Denna bör ses som en inledande introduktion till tekniken som är sonar. I en kommande artikel så kommer vi att göra en rejäl djupdykning i ämnet.