السونار

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 16 صور
الموسوعة الحرة

تم تجهيز الفرقاطات الفرنسية من طراز F70 (هنا، La Motte-Picquet ) بسونار متغير العمق (VDS) من نوع DUBV43 أو DUBV43C المقطور.
صورة سونار لكاسحة الألغام التابعة للبحرية السوفيتية T-297 ، والتي كانت تُعرف سابقًا باسم Virsaitis اللاتفية ، والتي تحطمت في ديسمبر 1941 في خليج فنلندا . [ 1 ]

السونار ( الملاحة الصوتية وتحديد المدى أو الملاحة الصوتية وتحديد المدى ) [ 2 ] هو تقنية تستخدم انتشار الصوت (عادة تحت الماء، كما هو الحال في الملاحة بالغواصات ) للملاحة ، وقياس المسافات ( تحديد المدى )، والتواصل مع أو اكتشاف الأجسام على سطح الماء أو تحته، مثل السفن الأخرى. [ 3 ]

يشير مصطلح "السونار" إلى نوعين من التقنيات: السونار السلبي ، الذي يعتمد على رصد الأصوات الصادرة عن السفن؛ والسونار النشط ، الذي يعتمد على إرسال نبضات صوتية ورصد أصداءها. يُستخدم السونار كوسيلة لتحديد المواقع الصوتية وقياس خصائص صدى "الأهداف" في الماء. [ 4 ] وقد استُخدم تحديد المواقع الصوتية في الهواء قبل ظهور الرادار . كما يُستخدم السونار في توجيه الروبوتات، [ 5 ] ويُستخدم السونار الجوي الموجه للأعلى ( السودار ) في الدراسات الجوية. ويُستخدم مصطلح السونار أيضًا للإشارة إلى المعدات المستخدمة في توليد واستقبال الصوت. وتتراوح الترددات الصوتية المستخدمة في أنظمة السونار من منخفضة جدًا ( تحت صوتية ) إلى عالية جدًا ( فوق صوتية ). ويُعرف علم دراسة الصوت تحت الماء باسم الصوتيات المائية أو الهيدروأكوستيكا .

أول استخدام موثق لهذه التقنية كان عام 1490 على يد ليوناردو دافنشي ، الذي استخدم أنبوبًا يُدخل في الماء للكشف عن السفن بالسمع. [ 6 ] طُوّرت هذه التقنية خلال الحرب العالمية الأولى لمواجهة التهديد المتزايد لحرب الغواصات ، حيث كان نظام السونار السلبي قيد التشغيل بحلول عام 1918. [ 3 ] تستخدم أنظمة السونار النشطة الحديثة محول طاقة صوتيًا لتوليد موجة صوتية تنعكس عن الأجسام المستهدفة. [ 3 ]

تاريخ

على الرغم من أن بعض الحيوانات ( الدلافين والخفافيش وبعض أنواع الزبابة وغيرها) استخدمت الصوت للتواصل والكشف عن الأشياء لملايين السنين، إلا أن استخدام البشر للصوت في الماء تم تسجيله لأول مرة بواسطة ليوناردو دافنشي في عام 1490: حيث قيل إن أنبوبًا تم إدخاله في الماء كان يُستخدم للكشف عن السفن عن طريق وضع الأذن على الأنبوب. [ 6 ]

في أواخر القرن التاسع عشر، استُخدم جرس تحت الماء كأداة مساعدة للمنارات أو السفن المنارة لتوفير التحذير من المخاطر. [ 7 ]

يبدو أن استخدام الصوت لتحديد الموقع تحت الماء بالصدى، على غرار استخدام الخفافيش للصوت في الملاحة الجوية، قد حفّزه كارثة تيتانيك عام 1912. [ 8 ] وقدّم عالم الأرصاد الجوية الإنجليزي لويس فراي ريتشاردسون أول براءة اختراع في العالم لجهاز تحديد المدى بالصدى تحت الماء إلى مكتب براءات الاختراع البريطاني بعد شهر من غرق تيتانيك . [ 9 ] وحصل الفيزيائي الألماني ألكسندر بيم على براءة اختراع لجهاز قياس الأعماق بالصدى عام 1913. [ 10 ]

فيسيندين يقوم بتشغيل مذبذب تحت الماء في عام 1915. [ 11 ]

قام المهندس الكندي ريجينالد فيسيندين ، أثناء عمله في شركة إشارات الغواصات في بوسطن ، ماساتشوستس، ببناء نظام تجريبي ابتداءً من عام 1912، وهو نظام تم اختباره لاحقًا في ميناء بوسطن، وفي عام 1914 من على متن سفينة خفر السواحل الأمريكية " ميامي" في منطقة غراند بانكس قبالة نيوفاوندلاند . [ 9 ] [ 12 ] في ذلك الاختبار، أثبت فيسيندين قدرته على قياس الأعماق، والاتصالات تحت الماء ( شفرة مورس )، وتحديد المدى بالصدى، حيث رصد جبلًا جليديًا على بُعد ميلين (3.2 كم) . [ 13 ] [ 14 ] لم يتمكن " مذبذب فيسيندين "، الذي يعمل بتردد حوالي 500 هرتز، من تحديد اتجاه الجبل الجليدي بسبب طول الموجة البالغ 3 أمتار وصغر حجم سطح الإشعاع للمحول، الذي يقل قطره عن ثلث طول الموجة. في عام 1915، تم تجهيز الغواصات البريطانية العشر من فئة H، التي بُنيت في مونتريال، بمذبذبات فيسيندين. [ 15 ]  

خلال الحرب العالمية الأولى، دفعت الحاجة إلى كشف الغواصات إلى إجراء المزيد من الأبحاث حول استخدام الصوت. استخدم البريطانيون في وقت مبكر أجهزة استماع تحت الماء تُسمى الهيدروفونات . عمل الفيزيائي الفرنسي بول لانجفين ، بالتعاون مع المهندس الكهربائي الروسي المهاجر كونستانتين تشيلوفسكي، على تطوير أجهزة صوتية فعّالة لكشف الغواصات عام ١٩١٥. ورغم أن المحولات الكهروإجهادية والمغناطيسية الانفعالية حلت لاحقًا محل المحولات الكهروستاتيكية التي استخدموها، إلا أن هذا العمل أثر في التصاميم اللاحقة. استُخدمت أغشية بلاستيكية خفيفة الوزن حساسة للصوت وألياف بصرية في الهيدروفونات. كما طُوّر كل من تيرفينول-دي ونيوبات المغنيسيوم الرصاصي (PMN) لأجهزة العرض.

جهاز ASDIC

وحدة عرض ASDIC من حوالي عام 1944

في عام 1916، وتحت إشراف المجلس البريطاني للاختراعات والبحوث ، تولى الفيزيائي الكندي روبرت ويليام بويل مشروع الكشف النشط عن الصوت بالتعاون مع إيه بي وود ، حيث أنتج نموذجًا أوليًا للاختبار في منتصف عام 1917. وقد تم إنجاز هذا العمل لصالح قسم مكافحة الغواصات التابع لهيئة الأركان البحرية البريطانية في سرية تامة، واستخدم بلورات الكوارتز الكهروإجهادية لإنتاج أول جهاز عملي في العالم للكشف النشط عن الصوت تحت الماء. [ 16 ]

للحفاظ على السرية، لم يُذكر أي شيء عن التجارب الصوتية أو الكوارتز - فقد تم تغيير الكلمة المستخدمة لوصف العمل المبكر ("فوق صوتي") إلى "ASD"ics، ومادة الكوارتز إلى "ASD"ivite : "ASD" اختصار لـ "قسم مكافحة الغواصات"، ومن هنا جاء الاختصار البريطاني ASDIC . في عام 1939، ردًا على سؤال من قاموس أكسفورد الإنجليزي ، اختلقت الأميرالية قصة مفادها أن الاختصار يرمز إلى "لجنة التحقيق في كشف الغواصات التابعة للحلفاء"، ولا يزال هذا الاعتقاد سائدًا على نطاق واسع، [ 17 ] على الرغم من عدم العثور على أي لجنة تحمل هذا الاسم في أرشيفات الأميرالية. [ 16 ]

بحلول عام 1918، كانت بريطانيا وفرنسا قد بنتا نماذج أولية لأنظمة نشطة. اختبر البريطانيون نظام ASDIC الخاص بهم على متن السفينة الحربية البريطانية HMS Antrim  في عام 1920 وبدأوا الإنتاج في عام 1922. وكان لدى الأسطول السادس للمدمرات سفن مجهزة بنظام ASDIC في عام 1923. وفي عام 1924، تم إنشاء مدرسة لمكافحة الغواصات على متن السفينة الحربية البريطانية HMS Osprey وأسطول تدريبي مكون من أربع سفن في بورتلاند .

مع اندلاع الحرب العالمية الثانية ، امتلكت البحرية الملكية خمس مجموعات من أجهزة الكشف عن الأعماق (ASDIC) لأنواع مختلفة من السفن السطحية، بالإضافة إلى أجهزة أخرى للغواصات، ضمن نظام متكامل مضاد للغواصات. وقد أعاق استخدام الشحنة العميقة كسلاح مضاد للغواصات فعالية نظام ASDIC في بداياته. إذ كان هذا يتطلب من السفينة المهاجمة المرور فوق الهدف المغمور قبل إلقاء الشحنات من مؤخرتها، مما يؤدي إلى فقدان الاتصال عبر جهاز ASDIC في اللحظات التي تسبق الهجوم. كانت السفينة المهاجمة تُطلق النار بشكل أعمى، مما يتيح لقائد الغواصة اتخاذ إجراءات مراوغة. وقد تم تدارك هذا الوضع بتكتيكات وأسلحة جديدة.

تضمنت التحسينات التكتيكية التي طورها فريدريك جون ووكر الهجوم الزاحف . كان هذا الهجوم يتطلب سفينتين مضادتين للغواصات، عادةً ما تكونان من طراز الغواصات الصغيرة أو الكورفيتات. تقوم إحداهما، وهي "السفينة الموجهة"، بتتبع الغواصة المستهدفة عبر جهاز ASDIC، بينما تبدأ السفينة الثانية، مع إيقاف تشغيل جهاز ASDIC الخاص بها وتشغيلها بسرعة 5 عقد، الهجوم وفقًا للتوجيهات. ونظرًا لبطء سرعة الاقتراب، لم تتمكن الغواصة من التنبؤ بموعد إطلاق قنابل الأعماق. وتقوم السفينة الموجهة برصد أي مناورة مراوغة، وتصدر أوامر التوجيه للسفينة المهاجمة بناءً على ذلك. [ 18 ]

كانت الأسلحة الجديدة المستخدمة لمعالجة النقطة العمياء لجهاز ASDIC عبارة عن "أسلحة قذف أمامي"، مثل قنابل Hedgehog ولاحقًا قنابل Squid ، التي كانت تُطلق رؤوسًا حربية على هدف يقع أمام المهاجم ولا يزال على اتصال بجهاز ASDIC. وقد مكّنت هذه الأسلحة سفينة مرافقة واحدة من شنّ هجمات أكثر دقة على الغواصات. أدت التطورات التي شهدتها الحرب إلى ظهور أجهزة ASDIC بريطانية تستخدم أشكالًا مختلفة من الشعاع، مثل ملحق Q لجهاز Type 144، الذي كان مُوجّهًا بزاوية أعمق. أما جهاز Type 147B، الذي كان مزودًا بمحول طاقة مفصلي، فقد مكّن المشغلين من تغطية النقطة العمياء. [ 19 ] ومن التطورات الأخرى طوربيد FIDO الموجه ، الذي كان يوجه نفسه نحو الغواصة المستهدفة باستخدام السونار السلبي.

في بداية الحرب العالمية الثانية (سبتمبر 1940)، نُقلت تقنية ASDIC البريطانية مجانًا إلى الولايات المتحدة. وتوسعت الأبحاث المتعلقة بتقنية ASDIC والصوت تحت الماء في كل من المملكة المتحدة والولايات المتحدة. وطُوّرت أنواع عديدة جديدة من أجهزة الكشف الصوتي العسكرية، من بينها عوامات السونار ، التي طوّرها البريطانيون لأول مرة عام 1944 تحت الاسم الرمزي "هاي تي" ، وسونار الغطس، وسونار كشف الألغام . وشكّلت هذه الأعمال الأساس للتطورات التي تلت الحرب والمتعلقة بمواجهة الغواصات النووية .

السونار

خلال ثلاثينيات القرن العشرين، طوّر المهندسون الأمريكيون تقنية خاصة بهم للكشف عن الصوت تحت الماء، وحققوا اكتشافات مهمة، مثل وجود طبقات حرارية وتأثيرها على الموجات الصوتية. [ 20 ] بدأ الأمريكيون باستخدام مصطلح "سونار" لأنظمتهم، وهو مصطلح صاغه فريدريك هانت ليكون مكافئًا لمصطلح "رادار" . [ 21 ]

مختبر الصوت تحت الماء التابع للبحرية الأمريكية

في عام ١٩١٧، استعانت البحرية الأمريكية بخدمات جيه. وارن هورتون لأول مرة. خلال إجازته من مختبرات بيل ، عمل هورتون خبيرًا تقنيًا لدى الحكومة، بدايةً في المحطة التجريبية في ناهانت، ماساتشوستس ، ثم لاحقًا في مقر قيادة البحرية الأمريكية في لندن ، إنجلترا. في ناهانت، وظّف هورتون الصمام المفرغ المُطوّر حديثًا ، والذي كان آنذاك من المراحل التكوينية لمجال العلوم التطبيقية المعروف اليوم بالإلكترونيات ، في الكشف عن الإشارات تحت الماء. ونتيجةً لذلك، استُبدل ميكروفون زر الكربون ، الذي كان يُستخدم في أجهزة الكشف السابقة، بالنموذج الأولي للميكروفون المائي الحديث . خلال هذه الفترة أيضًا، أجرى هورتون تجارب على طرق الكشف عن السحب، وذلك بفضل الحساسية العالية لجهازه. ولا تزال مبادئ هذا الجهاز تُستخدم في أنظمة السونار المقطورة الحديثة.

لتلبية احتياجات بريطانيا العظمى الدفاعية، أُرسل هورتون إلى إنجلترا لتركيب أجهزة استماع تحت الماء في قاع البحر الأيرلندي ، موصولة بمحطة استماع ساحلية عبر كابل بحري. وبينما كان يتم تحميل هذه المعدات على سفينة مد الكابلات، انتهت الحرب العالمية الأولى وعاد إلى وطنه.

خلال الحرب العالمية الثانية، واصل هورتون تطوير أنظمة السونار القادرة على كشف الغواصات والألغام والطوربيدات. ونشر كتاب "أساسيات السونار" عام 1957 بصفته كبير مستشاري الأبحاث في مختبر الصوت تحت الماء التابع للبحرية الأمريكية . وشغل هذا المنصب حتى عام 1959، حين أصبح المدير الفني، وهو المنصب الذي شغله حتى تقاعده الإلزامي عام 1963. [ 22 ] [ 23 ]

المواد والتصاميم في الولايات المتحدة واليابان

لم يشهد السونار الأمريكي تقدماً يُذكر بين عامي 1915 و1940. في عام 1940، كان السونار الأمريكي يتألف عادةً من محول طاقة مغناطيسي انضغاطي ومجموعة من أنابيب النيكل المتصلة بلوحة فولاذية قطرها قدم واحدة، مثبتة بدورها على بلورة ملح روشيل داخل غلاف كروي. كان هذا التجميع يخترق هيكل السفينة ويُدار يدوياً إلى الزاوية المطلوبة. على الرغم من أن بلورة ملح روشيل الكهروإجهادية كانت تتمتع بخصائص أفضل، إلا أن الوحدة المغناطيسية الانضغاطية كانت أكثر موثوقية.

أدت الخسائر الفادحة التي تكبدتها سفن الإمداد التجارية الأمريكية في بداية الحرب العالمية الثانية إلى إجراء أبحاث أمريكية واسعة النطاق وذات أولوية عالية في هذا المجال، سعياً لتحسين معايير محولات الطاقة المغناطيسية الانفعالية وموثوقية ملح روشيل. وتم اكتشاف فوسفات ثنائي هيدروجين الأمونيوم (ADP)، كبديل متفوق لملح روشيل؛ وكان أول استخدام له استبدال  محولات الطاقة التي تعمل بملح روشيل بتردد 24 كيلوهرتز. وفي غضون تسعة أشهر، أصبح ملح روشيل قديماً. وتوسع مصنع إنتاج فوسفات ثنائي هيدروجين الأمونيوم من بضع عشرات من الموظفين في أوائل عام 1940 إلى عدة آلاف في عام 1942.

كانت إحدى أوائل تطبيقات بلورات ADP هي الميكروفونات المائية للألغام الصوتية . صُممت هذه البلورات لقطع الترددات المنخفضة عند 5  هرتز، ومقاومة الصدمات الميكانيكية عند إنزالها من الطائرات من ارتفاع 3000 متر (10000 قدم) ، وقدرتها على النجاة من انفجارات الألغام المجاورة. ومن أهم سمات موثوقية بلورات ADP عدم تأثرها بالتقادم؛ إذ تحافظ البلورة على خصائصها حتى بعد التخزين لفترات طويلة.  

كان من بين التطبيقات الأخرى استخدام الطوربيدات الموجهة صوتيًا. رُكّب زوجان من الميكروفونات المائية الاتجاهية على مقدمة الطوربيد، أحدهما أفقي والآخر رأسي؛ واستُخدمت إشارات الفرق بين الزوجين لتوجيه الطوربيد يمينًا ويسارًا وأعلى وأسفل. طُوّر إجراء مضاد: حيث أطلقت الغواصة المستهدفة مادة كيميائية فوارة ، وانطلق الطوربيد خلف الطعم الفوار الأكثر ضجيجًا. أما الإجراء المضاد المضاد فكان طوربيدًا مزودًا بسونار نشط - أُضيف محول طاقة إلى مقدمة الطوربيد، وكانت الميكروفونات تستمع إلى نبضات النغمات الدورية المنعكسة منه. وتألفت محولات الطاقة من صفائح بلورية مستطيلة متطابقة مُرتبة على شكل مناطق معينية في صفوف متداخلة.

طُوِّرت مصفوفات السونار السلبي للغواصات باستخدام بلورات ADP. رُتِّبت عدة مجموعات بلورية داخل أنبوب فولاذي، ثم مُلئت بزيت الخروع تحت فراغ ، وأُحكم إغلاقها. بعد ذلك، رُكِّبت الأنابيب في مصفوفات متوازية.

كان السونار القياسي للبحرية الأمريكية يعمل في نهاية الحرب العالمية الثانية بتردد 18  كيلوهرتز، مستخدمًا مصفوفة من بلورات ADP. إلا أن المدى الأطول المطلوب استلزم استخدام ترددات أقل. ولأن الأبعاد المطلوبة كانت كبيرة جدًا بالنسبة لبلورات ADP، فقد طُوّرت في أوائل الخمسينيات أنظمة مغناطيسية انضغاطية وأنظمة كهرضغطية من تيتانات الباريوم ، لكنها واجهت مشاكل في تحقيق خصائص مقاومة موحدة، وتأثر نمط الشعاع سلبًا. ثم استُبدل تيتانات الباريوم بتيتانات زركونات الرصاص (PZT) الأكثر استقرارًا، وخُفّض التردد إلى 5  كيلوهرتز. [ 24 ]

استخدم الأسطول الأمريكي هذه المادة في سونار AN/SQS-23 لعدة عقود. في البداية، استخدم سونار SQS-23 محولات طاقة مغناطيسية من النيكل، لكنها كانت ثقيلة الوزن، وكان النيكل باهظ الثمن ويُعتبر مادة بالغة الأهمية؛ لذا تم استبدالها بمحولات طاقة كهرضغطية. كان السونار عبارة عن مصفوفة كبيرة تضم 432 محول طاقة فردي. في البداية، كانت محولات الطاقة غير موثوقة، حيث كانت تُظهر أعطالًا ميكانيكية وكهربائية وتتدهور بعد فترة وجيزة من تركيبها؛ كما أنها كانت تُنتج من قبل عدة موردين، ولها تصاميم مختلفة، وكانت خصائصها مختلفة بما يكفي للتأثير سلبًا على أداء المصفوفة. لذلك، تم التخلي عن سياسة السماح بإصلاح محولات الطاقة الفردية، وتم اختيار "التصميم المعياري القابل للاستهلاك"، أي الوحدات المغلقة غير القابلة للإصلاح، مما أدى إلى التخلص من مشكلة موانع التسرب والأجزاء الميكانيكية الخارجية الأخرى. [ 24 ]

استخدمت البحرية الإمبراطورية اليابانية في بداية الحرب العالمية الثانية أجهزة عرض تعتمد على الكوارتز . كانت هذه الأجهزة كبيرة وثقيلة، خاصةً تلك المصممة للعمل بترددات منخفضة؛ فجهاز العرض من النوع 91، الذي يعمل بتردد 9  كيلوهرتز، كان قطره 760 ملم (30 بوصة ) وكان يُشغَّل بواسطة مذبذب بقدرة 5 كيلوواط وسعة خرج 7 كيلوفولت. أما أجهزة العرض من النوع 93 فكانت تتكون من طبقات صلبة من الكوارتز، مُجمَّعة في هياكل كروية من الحديد الزهر .   

استُبدلت أجهزة السونار من النوع 93 لاحقًا بالنوع 3، الذي صُمم وفقًا للتصميم الألماني واستخدم مُسقطات مغناطيسية انضغاطية. تألفت هذه المُسقطات من وحدتين مستطيلتين متطابقتين مستقلتين داخل هيكل مستطيل من الحديد الزهر، أبعاده حوالي 410 مم × 230 مم (16 × 9 بوصات) . كانت مساحة السطح المعرضة نصف طول الموجة وارتفاعها ثلاثة أطوال موجية. صُنعت النوى المغناطيسية الانضغاطية من قطع نيكل مختومة بسمك 4 مم، ثم لاحقًا من سبيكة حديد-ألومنيوم بنسبة ألومنيوم تتراوح بين 12.7% و12.9%. تم توفير الطاقة من مصدر تيار مستمر بقدرة 2 كيلوواط عند 3.8 كيلو فولت، مع استقطاب من مصدر تيار مستمر 20 فولت، 8 أمبير.        

كانت الميكروفونات المائية السلبية للبحرية الإمبراطورية اليابانية تعتمد على تصميم الملف المتحرك، ومحولات الطاقة الكهروإجهادية الملحية من نوع روشيل، والميكروفونات الكربونية . [ 25 ]

التطورات اللاحقة في المحولات

بعد الحرب العالمية الثانية، تم تطوير محولات الطاقة المغناطيسية الانفعالية كبديل للمحولات الكهروإجهادية. استُخدمت محولات الطاقة الحلقية الملفوفة بالنيكل في عمليات الطاقة العالية والترددات المنخفضة، حيث بلغ قطرها 4 أمتار (13 قدمًا) ، وربما كانت أكبر محولات طاقة سونار فردية على الإطلاق. تتميز المعادن بقوة شد عالية ومقاومة كهربائية منخفضة عند المدخل، ولكنها تعاني من فقد كهربائي ومعامل اقتران أقل من مادة PZT، التي يمكن زيادة قوة شدها عن طريق الإجهاد المسبق . 

جُرِّبت مواد أخرى أيضًا. كانت الفريتات غير المعدنية واعدةً لانخفاض موصليتها الكهربائية ، مما أدى إلى انخفاض خسائر التيارات الدوامية . وقدّم ميتغلاس معامل اقتران عالٍ، لكنه كان أقل كفاءةً من بي زد تي بشكل عام. في سبعينيات القرن الماضي، اكتُشفت مركبات من العناصر الأرضية النادرة والحديد ذات خصائص مغناطيسية ميكانيكية فائقة، وتحديدًا سبيكة تيرفينول-دي . وقد أتاح ذلك تصميمات جديدة، مثل محول الطاقة الهجين المغناطيسي الانفعالي-الكهروإجهادي. وأحدث هذه المواد المغناطيسية الانفعالية المحسّنة هي غالفينول .

تشمل الأنواع الأخرى من المحولات محولات التردد المتغير (أو محولات المحرك المتحرك، أو المحولات الكهرومغناطيسية)، حيث تؤثر القوة المغناطيسية على أسطح الفجوات، ومحولات الملف المتحرك (أو المحولات الكهروديناميكية)، المشابهة لمكبرات الصوت التقليدية؛ وتُستخدم الأخيرة في معايرة الصوت تحت الماء، نظرًا لترددات الرنين المنخفضة جدًا وخصائص النطاق العريض المسطحة فوقها. [ 26 ]

السونار النشط

مبدأ السونار النشط

يستخدم السونار النشط جهاز إرسال (أو جهاز عرض) صوتي وجهاز استقبال. عندما يكون الجهازان في نفس الموقع، يكون التشغيل أحادي الموقع . وعندما يكون جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال منفصلين، يكون التشغيل ثنائي الموقع . [ 27 ] وعند استخدام أكثر من جهاز إرسال (أو أكثر من جهاز استقبال)، مع فصلهما مكانيًا أيضًا، يكون التشغيل متعدد المواقع . تُستخدم معظم أجهزة السونار بشكل أحادي الموقع، حيث تُستخدم نفس المصفوفة غالبًا للإرسال والاستقبال. [ 28 ] ويمكن تشغيل حقول عوامات السونار النشطة بشكل متعدد المواقع.

يُصدر السونار النشط نبضة صوتية، تُسمى غالبًا "رنينًا" ، ثم يستقبل انعكاساتها ( صدى ). تُولّد هذه النبضة الصوتية إلكترونيًا باستخدام جهاز عرض سونار يتكون من مولد إشارة، ومضخم طاقة، ومحول/مصفوفة كهروصوتية. [ 29 ] المحول هو جهاز قادر على إرسال واستقبال الإشارات الصوتية ("الرنينات"). يُستخدم مُشكِّل الحزمة عادةً لتركيز الطاقة الصوتية في حزمة، يمكن مسحها لتغطية زوايا البحث المطلوبة.

عموماً، تكون المحولات الكهروصوتية من نوع تونبيلز ، ويمكن تحسين تصميمها لتحقيق أقصى كفاءة على أوسع نطاق ترددي، وذلك لتحسين أداء النظام ككل. وفي بعض الأحيان، يمكن توليد النبضة الصوتية بوسائل أخرى، مثل استخدام المتفجرات أو بنادق الهواء أو مصادر الصوت البلازمية.

لقياس المسافة إلى جسم ما، يُقاس الزمن من لحظة إرسال النبضة إلى لحظة استقبالها، ثم يُحوّل إلى مدى باستخدام سرعة الصوت المعروفة. [ 30 ] لقياس الاتجاه ، تُستخدم عدة ميكروفونات مائية ، ويقيس النظام زمن الوصول النسبي لكل منها، أو باستخدام مصفوفة من الميكروفونات المائية، عن طريق قياس السعة النسبية في الحزم المتشكلة من خلال عملية تُسمى تشكيل الحزمة . يقلل استخدام المصفوفة من الاستجابة المكانية، لذا تُستخدم أنظمة متعددة الحزم لتوفير تغطية واسعة. [ 31 ]

تُمرر إشارة الهدف، إن وُجدت، مع التشويش، عبر عمليات معالجة الإشارات [ 31 ] ، والتي قد تقتصر في أجهزة السونار البسيطة على قياس الطاقة. ثم تُعرض على جهاز اتخاذ قرار، يُحدد ما إذا كان الناتج هو الإشارة المطلوبة أم التشويش. قد يكون هذا الجهاز مُشغلاً مزوداً بسماعات رأس أو شاشة عرض. في أجهزة السونار الأكثر تطوراً، قد تُنفذ هذه الوظيفة بواسطة برمجيات. كما تُجرى عمليات إضافية لتصنيف الهدف وتحديد موقعه، بالإضافة إلى قياس سرعته.

قد تكون النبضة بتردد ثابت أو بتردد متغير، مما يسمح بضغط النبضة عند الاستقبال. تستخدم أجهزة السونار البسيطة عادةً النوع الأول مع مرشح واسع بما يكفي لتغطية تغيرات دوبلر المحتملة الناتجة عن حركة الهدف، بينما تستخدم الأجهزة الأكثر تعقيدًا النوع الثاني. منذ توفر المعالجة الرقمية، أصبح ضغط النبضة يُنفذ عادةً باستخدام تقنيات الارتباط الرقمي. غالبًا ما تحتوي أجهزة السونار العسكرية على حزم متعددة لتوفير تغطية شاملة، بينما تغطي الأجهزة البسيطة قوسًا ضيقًا فقط، على الرغم من إمكانية تدوير الحزمة، ببطء نسبيًا، عن طريق المسح الميكانيكي.

خاصةً عند استخدام الإرسال أحادي التردد، يمكن استخدام تأثير دوبلر لقياس السرعة الشعاعية للهدف. يُقاس الفرق في التردد بين الإشارة المرسلة والمستقبلة ويُحوّل إلى سرعة. ونظرًا لإمكانية حدوث انزياحات دوبلر نتيجة حركة جهاز الاستقبال أو الهدف، يجب مراعاة السرعة الشعاعية لمنصة البحث.

يُشبه أحد أجهزة السونار الصغيرة المفيدة في شكله مصباحًا يدويًا مقاومًا للماء. يُوجّه رأسه نحو الماء، ويُضغط على زر، فيُظهر الجهاز المسافة إلى الهدف. وهناك نوع آخر يُعرف باسم " كاشف الأسماك " يُظهر شاشة صغيرة عليها أسراب من الأسماك. وتقترب بعض أجهزة السونار المدنية، غير المصممة للتخفي، من أجهزة السونار العسكرية النشطة في قدراتها، حيث تعرض صورًا ثلاثية الأبعاد للمنطقة المحيطة بالقارب.

عند استخدام السونار النشط لقياس المسافة من المحول إلى القاع، يُعرف ذلك باسم قياس الأعماق بالصدى . ويمكن استخدام طرق مماثلة عند النظر إلى الأعلى لقياس الموجات.

يُستخدم السونار النشط أيضًا لقياس المسافة عبر الماء بين محولين للسونار أو مزيج من ميكروفون مائي (ميكروفون صوتي تحت الماء) ومكبر صوت (مكبر صوت تحت الماء). عندما يستقبل الميكروفون المائي/المحول إشارة استجواب محددة، فإنه يستجيب بإرسال إشارة رد محددة. لقياس المسافة، يرسل أحد المحولين/مكبرات الصوت إشارة استجواب ويقيس الوقت بين هذا الإرسال واستلام رد المحول/الميكروفون المائي الآخر.

يُحسب فرق التوقيت، مُقسَّمًا على سرعة الصوت في الماء ومُقسَّمًا على اثنين، ليكون هو المسافة بين المنصتين. ويمكن لهذه التقنية، عند استخدامها مع مُحولات طاقة/ميكروفونات مائية/أجهزة عرض متعددة، حساب المواضع النسبية للأجسام الثابتة والمتحركة في الماء.

في المواقف القتالية، يمكن للعدو رصد نبضة نشطة، مما يكشف موقع الغواصة على مسافة ضعف أقصى مسافة يمكن للغواصة نفسها رصد الهدف منها، ويقدم أدلة على هوية الغواصة بناءً على خصائص الإشارة الصادرة. لهذه الأسباب، لا يُستخدم السونار النشط بكثرة في الغواصات العسكرية.

يستخدم نوع من السونار عالي التوجيه ولكنه منخفض الكفاءة، والذي تستخدمه مصائد الأسماك والجيش وأمن الموانئ، ميزة غير خطية معقدة للمياه تُعرف باسم السونار غير الخطي، ويُعرف المحول الافتراضي باسم المصفوفة البارامترية .

مشروع أرتميس

كان مشروع أرتميس مشروعًا تجريبيًا للبحث والتطوير في أواخر الخمسينيات وحتى منتصف الستينيات من القرن الماضي، لدراسة انتشار الصوت ومعالجة الإشارات لنظام سونار نشط منخفض التردد، يُمكن استخدامه في مراقبة المحيطات. وكان من أهدافه الثانوية دراسة المشكلات الهندسية لأنظمة السونار النشطة الثابتة في قاع البحر. [ 32 ] وُضعت مصفوفة الاستقبال على منحدر بنك بلانتاجنيت قبالة برمودا. أما مصفوفة المصدر النشط، فقد نُشرت من ناقلة النفط الأمريكية "يو إس إن إس ميشن كابيسترانو"،  التي كانت تُستخدم في الحرب العالمية الثانية . [ 33 ] استُخدمت عناصر من مشروع أرتميس تجريبيًا بعد انتهاء التجربة الرئيسية.

جهاز الإرسال والاستقبال

هذا جهاز سونار نشط يستقبل إشارة محددة ويعيد إرسالها فورًا (أو بعد تأخير) أو إشارة محددة مسبقًا. ويمكن استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال لتفعيل أو استعادة المعدات تحت سطح البحر عن بُعد. [ 34 ]

توقع الأداء

هدف السونار صغير نسبيًا مقارنةً بالكرة التي تتمركز حول جهاز الإرسال. لذا، تكون قدرة الإشارة المنعكسة منخفضة جدًا، أقل بعدة مراتب من قدرة الإشارة الأصلية. حتى لو كانت قدرة الإشارة المنعكسة هي نفسها، يوضح المثال التالي (باستخدام قيم افتراضية) المشكلة: لنفترض أن نظام سونار قادر على بث إشارة بقوة 10000 واط/م² على بُعد  متر واحد، واكتشاف إشارة بقوة 0.001 واط/م² . عند مسافة 100  متر، ستكون قوة الإشارة 1 واط/م² ، وذلك وفقًا لقانون التربيع العكسي .

إذا انعكست الإشارة بالكامل من هدف مساحته 10  أمتار مربعة ، فستكون شدتها 0.001 واط/م² عند وصولها إلى جهاز الإرسال، أي أنها ستكون قابلة للكشف بالكاد. مع ذلك، ستبقى الإشارة الأصلية أعلى من 0.001 واط/م² حتى مسافة 3000  متر. أي هدف مساحته 10  أمتار مربعة يقع بين 100 و3000  متر باستخدام نظام مماثل أو أفضل سيكون قادرًا على كشف النبضة، لكن جهاز الإرسال لن يرصدها. يجب أن تكون أجهزة الكشف حساسة للغاية لالتقاط الصدى. نظرًا لأن الإشارة الأصلية أقوى بكثير، يمكن رصدها على مسافة تزيد عدة مرات عن ضعف مدى السونار (كما في المثال).

يواجه السونار النشط قيدين رئيسيين في الأداء: الضوضاء والصدى. وبشكل عام، يطغى أحدهما على الآخر، لذا يمكن دراسة كل منهما على حدة في البداية.

في ظروف محدودة بالضوضاء عند الكشف الأولي: [ 35 ]

SL − 2PL + TS − (NL − AG) = DT,

حيث SL هو مستوى المصدر ، وPL هو فقدان الانتشار (يشار إليه أحيانًا بفقدان الإرسال )، وTS هو قوة الهدف ، وNL هو مستوى الضوضاء ، وAG هو كسب المصفوفة للمصفوفة المستقبلة (يتم تقريبه أحيانًا بواسطة مؤشر التوجيه الخاص بها) وDT هو عتبة الكشف .

في ظروف محدودة بالصدى عند الكشف الأولي (مع إهمال كسب المصفوفة):

SL − 2PL + TS = RL + DT,

حيث يمثل RL مستوى الصدى ، والعوامل الأخرى هي كما كانت من قبل.

جهاز سونار محمول باليد للاستخدام من قبل الغواصين

  • جهاز LIMIS (سونار تصوير الألغام اللاصقة) هو سونار تصوير محمول باليد أو مثبت على مركبة تعمل عن بعد ، ويستخدمه الغواصون. سُمي بهذا الاسم لأنه صُمم لغواصي الدوريات ( الضفادع البشرية المقاتلة أو غواصي إزالة الألغام ) للبحث عن الألغام اللاصقة في المياه ذات الرؤية المنخفضة .
  • يُعد نظام التصوير تحت الماء LUIS (نظام التصوير بالعدسات) نوعًا آخر من أجهزة السونار التصويرية التي يستخدمها الغواص.
  • يوجد أو كان يوجد جهاز سونار يدوي صغير على شكل مصباح يدوي للغواصين يعرض فقط نطاق المسافة.
  • بالنسبة لنظام السونار المتكامل للملاحة (INSS)

سونار موجه للأعلى

السونار الموجه للأعلى (ULS) هو جهاز سونار موجه للأعلى، نحو سطح البحر. يُستخدم لأغراض مشابهة للسونار الموجه للأسفل، ولكنه يتميز ببعض التطبيقات الفريدة، مثل قياس سمك الجليد البحري وخشونته وتركيزه، [ 36 ] [ 37 ] أو قياس دخول الهواء من أعمدة الفقاعات أثناء البحار الهائجة. غالبًا ما يُثبّت في قاع المحيط أو يطفو على حبل مشدود على عمق ثابت يبلغ حوالي 100 متر. كما يمكن استخدامه بواسطة الغواصات والمركبات الآلية تحت الماء ( AUVs) والعوامات، مثل عوامة أرجو . [ 38 ]

السونار السلبي

يستمع السونار السلبي دون إرسال أي بيانات. [ 39 ] ويُستخدم غالبًا في المجالات العسكرية، كما يُستخدم أيضًا في التطبيقات العلمية، مثل رصد الأسماك لدراسات وجودها أو غيابها في بيئات مائية مختلفة - انظر أيضًا الصوتيات السلبية والرادار السلبي . وباستخدامه الأوسع، يشمل هذا المصطلح أي تقنية تحليلية تقريبًا تتضمن توليد الصوت عن بُعد، مع أنه عادةً ما يقتصر على التقنيات المُطبقة في البيئة المائية.

تحديد مصادر الصوت

يستخدم السونار السلبي تقنيات متنوعة لتحديد مصدر الصوت المكتشف. على سبيل المثال، تعمل السفن الأمريكية عادةً بأنظمة طاقة تيار متردد بتردد 60 هرتز . إذا تم تركيب المحولات أو المولدات دون عزل مناسب للاهتزازات عن هيكل السفينة ، أو إذا غمرتها المياه، فقد ينبعث صوت بتردد 60 هرتز من الملفات من الغواصة أو السفينة. وهذا يساعد في تحديد جنسيتها، حيث أن جميع الغواصات الأوروبية، ومعظم غواصات الدول الأخرى، تعمل بأنظمة طاقة بتردد 50 هرتز. كما يمكن للسونار السلبي رصد مصادر الصوت المتقطعة (مثل سقوط مفتاح ربط )، والتي تُسمى "الأصوات العابرة". وحتى وقت قريب، كان مشغل متمرس ومدرب هو من يحدد الإشارات، أما الآن فقد أصبح بإمكان الحواسيب القيام بذلك.  

قد تحتوي أنظمة السونار السلبي على قواعد بيانات صوتية ضخمة ، لكن مشغل السونار عادةً ما يصنف الإشارات يدويًا في النهاية. ويستخدم نظام حاسوبي هذه القواعد بشكل متكرر لتحديد فئات السفن، والإجراءات (مثل سرعة السفينة، أو نوع السلاح المستخدم، وأكثر التدابير المضادة فعالية)، وحتى سفن معينة.

قيود الضوضاء

عادةً ما تكون فعالية السونار السلبي في المركبات محدودة للغاية بسبب الضوضاء الصادرة عنها. ولهذا السبب، تستخدم العديد من الغواصات مفاعلات نووية يمكن تبريدها دون مضخات، باستخدام الحمل الحراري الصامت ، أو خلايا الوقود أو البطاريات ، التي تعمل بصمت أيضاً. كما تُصمَّم مراوح المركبات وتُصنَّع بدقة متناهية لتقليل الضوضاء إلى أدنى حد. غالباً ما تُحدث المراوح عالية السرعة فقاعات صغيرة في الماء، ويُصدر هذا التكهف صوتاً مميزاً.

يمكن سحب أجهزة السونار المائية خلف السفينة أو الغواصة لتقليل تأثير الضوضاء الصادرة عنها. كما تُستخدم هذه الأجهزة المسحوبة لمكافحة تأثير الطبقة الحرارية ، حيث يمكن سحبها فوقها أو تحتها.

كانت شاشات معظم أجهزة السونار السلبية تُعرض سابقًا على شكل شاشة ثنائية الأبعاد متتابعة . يُمثل الاتجاه الأفقي اتجاه الجهاز، بينما يُمثل الاتجاه الرأسي التردد، أو أحيانًا الزمن. وهناك تقنية عرض أخرى تعتمد على ترميز معلومات التردد والزمن بالألوان لتحديد الاتجاه. أما الشاشات الأحدث، فتُنتجها الحواسيب، وهي تُحاكي شاشات عرض مؤشر الموقع في أجهزة الرادار .

توقع الأداء

على عكس السونار النشط، يقتصر انتشار الموجات في السونار السلبي على اتجاه واحد. ونظرًا لاختلاف معالجة الإشارات المستخدمة، فإن الحد الأدنى لنسبة الإشارة إلى الضوضاء القابلة للكشف يختلف. معادلة تحديد أداء السونار السلبي هي [ 40 ] [ 35 ].

SL − PL = NL − AG + DT,

حيث SL هو مستوى المصدر، وPL هو فقد الانتشار، وNL هو مستوى الضوضاء، وAG هو كسب المصفوفة، وDT هو عتبة الكشف. إن معيار جودة السونار السلبي هو

FOM = SL + AG − (NL + DT).

عوامل الأداء

يعتمد أداء الكشف والتصنيف وتحديد الموقع لجهاز السونار على البيئة ومعدات الاستقبال، وكذلك معدات الإرسال في السونار النشط أو الضوضاء المشعة للهدف في السونار السلبي.

انتشار الصوت

يتأثر عمل السونار بتغيرات سرعة الصوت ، وخاصة في المستوى الرأسي. ينتقل الصوت أبطأ في المياه العذبة منه في مياه البحر ، وإن كان الفرق طفيفًا. وتتحدد السرعة بمعامل المرونة الحجمية وكثافة الماء . ويتأثر معامل المرونة الحجمية بدرجة الحرارة والشوائب الذائبة (عادةً الملوحة ) والضغط . أما تأثير الكثافة فهو ضئيل. وتبلغ سرعة الصوت (بالقدم في الثانية) تقريبًا:

4388 + (11.25 × درجة الحرارة (بالفهرنهايت)) + (0.0182 × العمق (بالقدم)) + الملوحة (بالأجزاء في الألف).

تُعدّ هذه المعادلة التقريبية المُستمدة تجريبيًا دقيقةً إلى حدٍّ معقولٍ لدرجات الحرارة العادية، وتركيزات الملوحة، ونطاق معظم أعماق المحيطات. تتفاوت درجة حرارة المحيط مع العمق، ولكن بين 30 و100 متر، غالبًا ما يحدث تغيّر ملحوظ يُسمى الطبقة الحرارية ، يفصل بين المياه السطحية الدافئة والمياه الباردة الراكدة التي تُشكّل باقي المحيط. قد يُعيق هذا التغيّر عمل السونار، لأنّ الصوت الصادر من أحد جانبي الطبقة الحرارية يميل إلى الانحناء، أو الانكسار ، عبرها.

قد توجد الطبقة الحرارية في المياه الساحلية الضحلة. غالبًا ما يؤدي تحرك الأمواج إلى خلط عمود الماء وإزالة هذه الطبقة. كما يؤثر ضغط الماء على انتشار الصوت: فارتفاع الضغط يزيد من سرعة الصوت، مما يتسبب في انكسار الموجات الصوتية بعيدًا عن منطقة سرعة الصوت العالية. يُعرف النموذج الرياضي للانكسار بقانون سنيل .

إذا كان مصدر الصوت عميقًا وكانت الظروف مواتية، فقد ينتشر الصوت في " قناة الصوت العميقة ". وهذا يوفر فقدًا ضئيلاً للغاية في انتقال الصوت إلى جهاز الاستقبال داخل القناة، وذلك بسبب انحصار الصوت داخلها دون أي فقد عند حدودها. ويمكن أن يحدث انتشار مماثل في "القناة السطحية" في ظل ظروف مناسبة، ولكن في هذه الحالة، تحدث خسائر انعكاس عند السطح.

في المياه الضحلة، يكون الانتشار بشكل عام عن طريق الانعكاس المتكرر على السطح والقاع، حيث يمكن أن تحدث خسائر كبيرة.

يتأثر انتشار الصوت بامتصاصه في الماء نفسه، وكذلك على السطح والقاع. ويعتمد هذا الامتصاص على التردد، مع وجود آليات مختلفة في مياه البحر. يستخدم السونار بعيد المدى ترددات منخفضة لتقليل تأثيرات الامتصاص.

يحتوي البحر على مصادر ضوضاء عديدة تتداخل مع صدى الهدف أو إشارته المطلوبة. من أهم مصادر الضوضاء الأمواج والسفن . كما أن حركة جهاز الاستقبال في الماء قد تُسبب ضوضاء منخفضة التردد تعتمد على السرعة.

التشتت

عند استخدام السونار النشط، يحدث تشتت للموجات الصوتية من الأجسام الصغيرة في البحر، وكذلك من القاع والسطح. وقد يُشكل هذا التشتت مصدرًا رئيسيًا للتداخل. يُشبه هذا التشتت الصوتي تشتت ضوء مصابيح السيارة الأمامية في الضباب: إذ يخترق شعاع ضيق عالي الكثافة الضباب إلى حد ما، بينما تُصدر المصابيح الأمامية ذات الشعاع العريض كمية كبيرة من الضوء في اتجاهات غير مرغوب فيها، يتشتت معظمه عائدًا إلى الراصد، مُطغيًا على الضوء المنعكس من الهدف ("حجب الرؤية"). ولأسباب مماثلة، يحتاج السونار النشط إلى الإرسال في شعاع ضيق لتقليل التشتت.

سحب فقاعية تظهر تحت سطح البحر. من المرجع [ 41 ]

تعتمد تقنية السونار النشط على تشتت الموجات الصوتية من الأجسام (كالألغام، وخطوط الأنابيب، والعوالق الحيوانية، والتكوينات الجيولوجية، والأسماك، وغيرها) للكشف عنها، إلا أن هذه القدرة قد تُحجب بفعل التشتت القوي الناتج عن أهداف وهمية، أو ما يُعرف بـ"التشويش". وتُعدّ فقاعات الغاز، حيثما وُجدت (تحت الأمواج المتكسرة؛ [ 42 ] في آثار السفن؛ في الغاز المنبعث من ينابيع وتسربات قاع البحر [ 43 ] وغيرها)، مصادر قوية للتشويش، ويمكنها بسهولة إخفاء الأهداف. ويُعدّ نظام TWIPS (السونار النبضي المزدوج المعكوس) [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] حاليًا السونار الوحيد القادر على التغلب على مشكلة التشويش هذه.

مقارنة بين السونار القياسي ونظام TWIPS في تحديد الهدف في المياه الفقاعية. مقتبس من المرجع [ 44 ]

يُعد هذا الأمر بالغ الأهمية، إذ وقعت العديد من النزاعات الأخيرة في المياه الساحلية، ويُشكل عدم القدرة على اكتشاف وجود الألغام من عدمه مخاطر وتأخيرات للسفن العسكرية، فضلاً عن عرقلة مساعدة القوافل والسفن التجارية التي تسعى لدعم المنطقة لفترة طويلة بعد انتهاء النزاع. [ 44 ]

خصائص الهدف

تُعرف خصائص انعكاس الصوت عن هدف جهاز السونار النشط، كالغواصة مثلاً، بقوة الهدف . ومن التعقيدات أن أصداءً تُستَقبَل أيضاً من أجسام أخرى في البحر كالحيتان، وآثار الأمواج، وأسراب الأسماك، والصخور.

يكشف السونار السلبي عن خصائص الضوضاء المشعة للهدف . ويتألف الطيف المشع من طيف متصل من الضوضاء مع ذروات عند ترددات معينة يمكن استخدامها للتصنيف.

التدابير المضادة

قد تقوم سفينة تتعرض للهجوم بإطلاق تدابير مضادة نشطة (تعمل بالطاقة) لرفع مستوى الضوضاء، وتوفير هدف زائف كبير، وإخفاء بصمة السفينة نفسها.

تشمل التدابير المضادة السلبية (أي غير المعتمدة على الطاقة):

  • تركيب الأجهزة المولدة للضوضاء على أجهزة العزل.
  • الطلاءات الماصة للصوت على هياكل الغواصات، على سبيل المثال البلاطات عديمة الصدى .

التطبيقات العسكرية

تستخدم الحرب البحرية الحديثة على نطاق واسع كلاً من السونار السلبي والفعال من السفن والطائرات والمنشآت الثابتة. ورغم استخدام السونار الفعال من قبل السفن السطحية في الحرب العالمية الثانية ، تجنبت الغواصات استخدامه خشية كشف وجودها وموقعها لقوات العدو. إلا أن ظهور تقنيات معالجة الإشارات الحديثة مكّن من استخدام السونار السلبي كوسيلة أساسية لعمليات البحث والكشف. وفي عام ١٩٨٧، أفادت التقارير [ ٤٧ ] أن قسمًا من شركة توشيبا اليابانية باع للاتحاد السوفيتي آلاتٍ سمحت بتصنيع شفرات مراوح غواصاتهم بطريقة تجعلها أكثر هدوءًا بشكل ملحوظ، مما صعّب اكتشاف الجيل الجديد من الغواصات.

يُعدّ استخدام الغواصات للسونار النشط لتحديد الاتجاه أمرًا نادرًا للغاية، ولا يُوفّر بالضرورة معلومات دقيقة حول الاتجاه أو المدى لفريق التحكم في نيران الغواصة. مع ذلك، يُعدّ استخدام السونار النشط على السفن السطحية شائعًا جدًا، وتستخدمه الغواصات عندما تقتضي الظروف التكتيكية أن يكون تحديد موقع غواصة معادية أهم من إخفاء موقعها. بالنسبة للسفن السطحية، يُمكن افتراض أن التهديد يتتبع السفينة بالفعل عبر بيانات الأقمار الصناعية، إذ ستكتشف أي سفينة قريبة من جهاز السونار المُرسِل الإشارة. وبمجرد سماع الإشارة، يسهل تحديد جهاز السونار المُستخدم (عادةً من خلال تردده) وموقعه (من خلال طاقة الموجة الصوتية). يُشبه السونار النشط الرادار في أنه، بينما يسمح باكتشاف الأهداف على مدى مُحدد، فإنه يُتيح أيضًا اكتشاف المُرسِل على مدى أبعد بكثير، وهو أمر غير مرغوب فيه.

بما أن السونار النشط يكشف عن وجود المشغل وموقعه، ولا يسمح بتصنيف الأهداف بدقة، فإنه يُستخدم من قِبل الطائرات والمروحيات السريعة، ومن قِبل المنصات الصاخبة (معظم السفن السطحية)، ونادرًا ما يُستخدم من قِبل الغواصات. وعند استخدام السونار النشط من قِبل السفن السطحية أو الغواصات، فإنه يُفعّل عادةً لفترات وجيزة جدًا على فترات متقطعة لتقليل خطر الكشف. ونتيجةً لذلك، يُعتبر السونار النشط عادةً نظامًا احتياطيًا للسونار السلبي. أما في الطائرات، فيُستخدم السونار النشط على شكل عوامات صوتية تُرمى في منطقة دورية الطائرة أو بالقرب من مواقع رصد محتملة للعدو باستخدام السونار.

يتمتع السونار السلبي بعدة مزايا، أهمها أنه صامت. فإذا كان مستوى الضوضاء المنبعثة من الهدف مرتفعًا بما يكفي، فإنه يتمتع بمدى أوسع من السونار النشط، مما يسمح بتحديد الهدف. وبما أن أي جسم متحرك يُصدر ضوضاء، فمن الممكن نظريًا رصده، وذلك بحسب مستوى الضوضاء المنبعثة ومستوى الضوضاء المحيطة في المنطقة، بالإضافة إلى التقنية المستخدمة. ببساطة، يرى السونار السلبي محيط السفينة التي تستخدمه. في الغواصة، يرصد السونار السلبي المثبت في المقدمة في اتجاهات تصل إلى 270 درجة تقريبًا، متمركزة حول محور السفينة، بينما يرصد السونار المثبت على الهيكل في اتجاهات تصل إلى 160 درجة تقريبًا على كل جانب، ويرصد السونار المقطور في اتجاهات تصل إلى 360 درجة كاملة. أما المناطق غير المرئية فتعود إلى تداخل السفينة نفسها.

بمجرد رصد إشارة في اتجاه معين (أي أن شيئًا ما يُصدر صوتًا في ذلك الاتجاه، ويُسمى هذا الرصد واسع النطاق)، يُمكن تكبير الإشارة المُستقبلة وتحليلها (تحليل ضيق النطاق). ويتم ذلك عادةً باستخدام تحويل فورييه لعرض الترددات المختلفة المُكوّنة للصوت. ولأن كل محرك يُصدر صوتًا مميزًا، فمن السهل تحديد مصدر الصوت. وتُعد قواعد بيانات أصوات المحركات الفريدة جزءًا مما يُعرف بالاستخبارات الصوتية .

يُستخدم السونار السلبي أيضًا لتحديد مسار الهدف . تُعرف هذه العملية بتحليل حركة الهدف (TMA)، والنتيجة هي تحديد مدى الهدف واتجاهه وسرعته. يتم تحليل حركة الهدف بتحديد اتجاه الصوت في أوقات مختلفة، ومقارنة الحركة بحركة سفينة المشغل. تُحلل التغيرات في الحركة النسبية باستخدام تقنيات هندسية قياسية، بالإضافة إلى بعض الافتراضات المتعلقة بالحالات الحدية.

يُعدّ السونار السلبي تقنيةً خفيةً، ويتطلب مكونات إلكترونية متطورة . يُستخدم عادةً على السفن المتقدمة على شكل مصفوفات لتعزيز قدرتها على الرصد. تستخدمه السفن السطحية والغواصات ، كما تستخدمه الطائرات والمروحيات ، غالباً لتحقيق عنصر المفاجأة، إذ تستطيع الغواصات الاختباء تحت طبقات العزل الحراري. فإذا اعتقد قائد الغواصة أنه وحيد، فقد يُقرّبها من السطح ليسهل رصدها، أو يُبحر بها إلى أعماق أكبر وبسرعة أعلى، مُصدراً بذلك صوتاً أعلى.

فيما يلي أمثلة على تطبيقات السونار في الاستخدام العسكري. ويمكن تطبيق العديد من الاستخدامات المدنية المذكورة في القسم التالي على الاستخدام البحري أيضاً.

الحرب المضادة للغواصات

جهاز سونار متغير العمق ورافعته

حتى وقت قريب، كانت أجهزة السونار البحرية تُصنع عادةً بمصفوفات مثبتة على هيكل السفينة، إما في منتصفها أو في مقدمتها. وسرعان ما تبيّن بعد استخدامها الأولي ضرورة إيجاد وسيلة لتقليل ضوضاء التدفق. صُنعت الأجهزة الأولى من قماش على إطار، ثم استُخدمت الأجهزة الفولاذية. أما الآن، فتُصنع القباب عادةً من البلاستيك المقوى أو المطاط المضغوط. وتكون هذه الأجهزة نشطة في الغالب أثناء التشغيل. ومن الأمثلة على أجهزة السونار التقليدية المثبتة على هيكل السفينة جهاز SQS-56.

بسبب مشكلة ضوضاء السفن، تُستخدم أجهزة السونار المقطورة. تتميز هذه الأجهزة بإمكانية وضعها في أعماق أكبر، ولكن استخدامها محدود في المياه الضحلة. تُسمى هذه الأجهزة بالمصفوفات المقطورة (الخطية) أو أجهزة السونار ذات العمق المتغير (VDS) بمصفوفات ثنائية/ثلاثية الأبعاد. تكمن المشكلة في أن الرافعات اللازمة لنشرها واستعادتها كبيرة الحجم ومكلفة. تعمل أجهزة VDS بشكل أساسي كأجهزة نشطة، بينما تعمل المصفوفات المقطورة كأجهزة سلبية.

ومن الأمثلة على أجهزة السونار الحديثة النشطة والسلبية التي يتم سحبها من السفن جهاز سونار 2087 الذي صنعته شركة Thales Underwater Systems .

طوربيدات

تُجهز الطوربيدات الحديثة عادةً بجهاز سونار نشط/سلبي. يُستخدم هذا الجهاز لتوجيه الطوربيدات مباشرةً نحو الهدف، ولكن تُستخدم أيضًا طوربيدات موجهة بأثر الموجة . ومن الأمثلة المبكرة على أجهزة التوجيه الصوتية طوربيد مارك 37 .

يمكن أن تكون وسائل مكافحة الطوربيدات قابلة للجر أو حرة الحركة. ومن الأمثلة المبكرة على ذلك جهاز سيغليندي الألماني ، بينما كان جهاز بولد جهازًا كيميائيًا. أما الجهاز الأمريكي واسع الانتشار فهو جهاز AN/SLQ-25 نيكسي القابل للجر، في حين كان جهاز محاكاة الغواصات المتنقل (MOSS) جهازًا حر الحركة. ويُعد نظام الدفاع ضد طوربيدات السفن السطحية S2170 التابع للبحرية الملكية البريطانية بديلاً حديثًا لنظام نيكسي .

المناجم

قد تُزود الألغام بجهاز سونار للكشف عن الهدف المطلوب وتحديد موقعه والتعرف عليه. ومن الأمثلة على ذلك لغم كابتور .

تدابير مكافحة الألغام

يُعدّ سونار مكافحة الألغام (MCM)، والذي يُطلق عليه أحيانًا اسم "سونار تجنب الألغام والعوائق (MOAS)"، نوعًا متخصصًا من السونار يُستخدم للكشف عن الأجسام الصغيرة. تُركّب معظم سونارات مكافحة الألغام على بدن السفينة، بينما تُصمّم بعض الأنواع بنظام VDS. ومن أمثلة سونار مكافحة الألغام المُركّب على بدن السفينة، النوع 2193، في حين أن سونار البحث عن الألغام SQQ-32 والنوع 2093 من تصميم VDS.

الملاحة بالغواصات

تعتمد الغواصات على السونار بشكل أكبر من السفن السطحية لعدم قدرتها على استخدام الرادار تحت الماء. قد تكون مصفوفات السونار مثبتة على هيكل الغواصة أو يتم سحبها. ترد معلومات عن التجهيزات النموذجية في غواصة من فئة أوياشيو وغواصة من فئة سويفتشور .

الطائرات

سونار غاطس من طراز AN/AQS-13 تم نشره من طائرة H-3 سي كينغ

يمكن استخدام المروحيات في الحرب المضادة للغواصات من خلال نشر حقول من عوامات السونار النشطة والسلبية، أو تشغيل سونار غاطس، مثل AQS-13 . كما يمكن للطائرات ذات الأجنحة الثابتة نشر عوامات السونار، وتتمتع بقدرة تحمل أكبر وإمكانية أوسع لنشرها. ويمكن معالجة البيانات من عوامات السونار أو السونار الغاطس على متن الطائرة أو السفينة. ويتميز السونار الغاطس بإمكانية نشره على أعماق مناسبة للظروف اليومية. كما استُخدمت المروحيات في مهام مكافحة الألغام باستخدام سونارات مجرورة مثل AQS-20A .

الاتصالات تحت الماء

يمكن تركيب أجهزة سونار مخصصة على السفن والغواصات لأغراض الاتصال تحت الماء.

مراقبة المحيطات

بدأت الولايات المتحدة نظامًا لمراقبة المحيطات الثابتة والسلبية عام 1950 تحت اسم " نظام مراقبة الصوت" (SOSUS)، وذلك بالتعاون مع شركة الاتصالات الأمريكية (AT&T)، حيث تعاقدت مع مختبرات بيل التابعة لها ووحدات التصنيع التابعة لشركة ويسترن إلكتريك لتطوير وتركيب هذا النظام. استغلت هذه الأنظمة قناة SOFAR ، المعروفة أيضًا بقناة الصوت العميق، حيث يؤدي انخفاض سرعة الصوت إلى إنشاء موجه صوتي تنتقل فيه الأصوات منخفضة التردد لآلاف الأميال. [ 48 ] [ 49 ]

استند التحليل إلى مطياف صوتي من شركة AT&T، يحوّل الصوت إلى مخطط طيفي مرئي يُمثّل تحليلًا زمنيًا-تردديًا للصوت، طُوّر في الأصل لتحليل الكلام، ثم عُدّل لتحليل الأصوات تحت الماء منخفضة التردد. عُرفت هذه العملية باسم "تحليل وتسجيل الترددات المنخفضة" ، وسُمّي الجهاز "محلل ومسجل الترددات المنخفضة"، وكلاهما يُختصر بالاختصار LOFAR. أُطلق على أبحاث LOFAR اسم "جيزابيل" ، وأدّت إلى استخدامها في أنظمة الجو والسطح، ولا سيما عوامات السونار التي تستخدم هذه العملية، والتي يُضاف أحيانًا اسم "جيزابيل" إلى اسمها. [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] أظهر النظام المقترح إمكانات واعدة في الكشف عن الغواصات من مسافات بعيدة، ما دفع البحرية إلى إصدار أوامر فورية بتنفيذه. [ 49 ] [ 52 ]

أجهزة كتابة مخططات لوفار، جهاز واحد لكل شعاع من أشعة المصفوفة، في غرفة مراقبة تابعة لـ NAVFAC

بين تركيب مصفوفة اختبارية، تلتها مصفوفة تشغيلية نموذجية كاملة الحجم مكونة من أربعين عنصرًا في عامي 1951 و1958، تم تركيب أنظمة في المحيط الأطلسي ثم في المحيط الهادئ تحت الاسم غير المصنف " مشروع قيصر" . تم توصيل الأنظمة الأصلية بمحطات ساحلية مصنفة تحمل اسم "المنشأة البحرية" (NAVFAC)، والتي تم تفسيرها بأنها تُجري "أبحاثًا بحرية" لتغطية مهمتها السرية. تم تحديث النظام عدة مرات بكابلات أكثر تطورًا، مما سمح بتركيب المصفوفات في أحواض المحيطات، بالإضافة إلى تحسين معالجة البيانات. [ 48 ] [ 49 ]

أُلغيت المحطات الساحلية في إطار عملية دمج وإعادة توجيه المصفوفات إلى مراكز معالجة مركزية خلال تسعينيات القرن العشرين. وفي عام ١٩٨٥، مع بدء تشغيل مصفوفات متنقلة جديدة وأنظمة أخرى، غُيّر اسم النظام الجماعي إلى نظام المراقبة المتكاملة تحت سطح البحر (IUSS). وفي عام ١٩٩١، رُفعت السرية عن مهمة النظام. وفي العام السابق، سُمح بارتداء شعارات IUSS. كما مُنح حق الوصول إلى بعض الأنظمة لأغراض البحث العلمي. [ ٤٨ ] [ ٤٩ ]

يُعتقد أن نظاماً مماثلاً كان يُشغّل من قبل الاتحاد السوفيتي.

الأمن تحت الماء

يمكن استخدام السونار لكشف الغواصين ، سواء كانوا غواصين محترفين أو غواصين عاديين . ويمكن تطبيق ذلك حول السفن أو عند مداخل الموانئ. كما يمكن استخدام السونار النشط كوسيلة ردع أو تعطيل. ومن هذه الأجهزة نظام سيربيروس .

جهاز سونار محمول باليد AN/PQS-2A، يظهر مع طوق طفو قابل للفصل وبوصلة مغناطيسية

جهاز سونار محمول باليد

جهاز السونار التصويري للألغام اللاصقة (LIMIS) هو جهاز سونار تصويري محمول باليد أو مثبت على مركبة ROV مصمم لغواصي الدوريات ( الضفادع البشرية القتالية أو غواصي إزالة الألغام ) للبحث عن الألغام اللاصقة في المياه ذات الرؤية المنخفضة.

يُعد جهاز LUIS جهاز سونار تصويري آخر يستخدمه الغواص.

نظام السونار الملاحي المتكامل (INSS) هو جهاز سونار صغير محمول باليد على شكل مصباح يدوي، مخصص للغواصين، ويعرض المسافة. [ 53 ] [ 54 ]

سونار الاعتراض

هذا جهاز سونار مصمم لكشف وتحديد مواقع الإشارات الصادرة من أجهزة السونار النشطة المعادية. ومن الأمثلة على ذلك جهاز السونار من النوع 2082 المُجهز على غواصات الفئة البريطانية "فانغارد" .

التطبيقات المدنية

مصايد الأسماك

تُعدّ صناعة صيد الأسماك قطاعًا حيويًا يشهد طلبًا متزايدًا، إلا أن كميات الصيد العالمية تتراجع نتيجةً لمشاكل خطيرة في الموارد. ويواجه هذا القطاع مستقبلًا يتسم باستمرار عمليات الدمج والاستحواذ العالمية حتى الوصول إلى مرحلة الاستدامة . ومع ذلك، فإن دمج أساطيل الصيد يدفع إلى زيادة الطلب على الأجهزة الإلكترونية المتطورة لتحديد مواقع الأسماك، مثل أجهزة الاستشعار وأجهزة قياس الأعماق وأجهزة السونار. تاريخيًا، استخدم الصيادون تقنيات متنوعة للعثور على الأسماك وصيدها. إلا أن التكنولوجيا الصوتية كانت من أهم العوامل الدافعة وراء تطوير مصايد الأسماك التجارية الحديثة.

تنتقل الموجات الصوتية بشكل مختلف في الأسماك عنها في الماء، وذلك لأن مثانة السباحة المملوءة بالهواء في الأسماك تختلف كثافتها عن كثافة مياه البحر. يتيح هذا الاختلاف في الكثافة رصد أسراب الأسماك باستخدام الصوت المنعكس. تُعدّ التقنية الصوتية مناسبةً للغاية للتطبيقات تحت الماء، إذ ينتقل الصوت لمسافات أبعد وبسرعة أكبر تحت الماء مقارنةً بالهواء. تعتمد سفن الصيد التجارية اليوم بشكل شبه كامل على السونار الصوتي وأجهزة قياس الأعماق الصوتية لرصد الأسماك. كما يستخدم الصيادون تقنية السونار النشط وتقنية قياس الأعماق بالصدى لتحديد عمق الماء وتضاريس القاع وتكوينه.

شاشة عرض داخل المقصورة لجهاز سونار لكشف الأسماك

تُصنّع شركات مثل eSonar و Raymarine وMarport Canada وWesmar وFuruno وKrupp وSimrad مجموعة متنوعة من أجهزة السونار والأجهزة الصوتية لصناعة صيد الأسماك التجارية في أعماق البحار . فعلى سبيل المثال، تقوم أجهزة استشعار الشباك بأخذ قياسات مختلفة تحت الماء، ثم تُرسل المعلومات إلى جهاز استقبال على متن السفينة. ويُجهّز كل جهاز استشعار بمحول طاقة صوتي واحد أو أكثر، وذلك حسب وظيفته. تُنقل البيانات من أجهزة الاستشعار باستخدام تقنية القياس عن بُعد الصوتية اللاسلكية، ويستقبلها ميكروفون مائي مُثبّت على هيكل السفينة. يقوم جهاز استقبال صوتي رقمي بفك تشفير الإشارات التناظرية وتحويلها إلى بيانات تُرسل إلى حاسوب غرفة القيادة لعرضها بيانيًا على شاشة عالية الدقة.

صدى الصوت

قياس الأعماق بالصدى هو عملية تُستخدم لتحديد عمق المياه تحت السفن والقوارب. وهو نوع من السونار النشط، حيث يتم إرسال نبضة صوتية مباشرة إلى قاع البحر، وقياس الزمن بين الإرسال وعودة الصدى بعد اصطدامه بالقاع وارتداده إلى السفينة التي انطلق منها. تُصدر النبضة الصوتية بواسطة محول طاقة يستقبل الصدى العائد أيضًا. ويُحسب قياس العمق بضرب سرعة الصوت في الماء (بمعدل 1500 متر في الثانية) في الزمن بين الإرسال وعودة الصدى. [ 55 ]

أدت قيمة الصوتيات تحت الماء لصناعة صيد الأسماك إلى تطوير أدوات صوتية أخرى تعمل بطريقة مشابهة لأجهزة قياس الأعماق بالصدى، ولكن نظرًا لأن وظيفتها تختلف قليلاً عن النموذج الأولي لجهاز قياس الأعماق بالصدى، فقد تم إعطاؤها مصطلحات مختلفة.

موقع الشبكة

جهاز قياس الأعماق الشبكي هو جهاز قياس صدى مزود بمحول طاقة مثبت على رأس الشبكة بدلاً من قاع السفينة. ومع ذلك، وللتعامل مع المسافة الأكبر بكثير بين محول الطاقة ووحدة العرض مقارنةً بجهاز قياس الصدى التقليدي، يلزم إجراء بعض التحسينات. يتوفر نوعان رئيسيان: الأول هو النوع الكابلي، حيث تُرسل الإشارات عبر كابل. في هذه الحالة، يجب توفير بكرة كابل لسحب الكابل وإطلاقه وتخزينه خلال مراحل التشغيل المختلفة. أما النوع الثاني فهو جهاز قياس الأعماق الشبكي اللاسلكي - مثل جهاز Trawl Explorer من شركة Marport - حيث تُرسل الإشارات صوتيًا بين الشبكة وجهاز الاستقبال الصوتي المثبت على هيكل السفينة. في هذه الحالة، لا حاجة لبكرة كابل، ولكن يلزم وجود إلكترونيات متطورة عند محول الطاقة وجهاز الاستقبال.

يعرض جهاز قياس عمق الشبكة المسافة بين الشبكة وقاع الماء (أو سطحه)، بدلاً من عمق الماء كما هو الحال في محول الطاقة المثبت على هيكل السفينة في جهاز قياس الصدى . ويمكن عادةً رؤية حبل أسفل الشبكة، المثبت في الجزء العلوي منها، مما يعطي مؤشرًا على أداء الشبكة. كما يمكن رؤية أي أسماك تدخل الشبكة، مما يسمح بإجراء تعديلات دقيقة لاصطياد أكبر كمية ممكنة من الأسماك. في أنواع أخرى من مصائد الأسماك، حيث تُعد كمية الأسماك في الشبكة مهمة، تُثبّت محولات استشعار الصيد في مواقع مختلفة على طرف الشبكة. وعندما يمتلئ طرف الشبكة، تُفعّل هذه المحولات واحدًا تلو الآخر، وتُرسل هذه المعلومات صوتيًا إلى شاشات العرض على جسر السفينة. وبذلك، يستطيع القبطان تحديد الوقت المناسب لسحب الشبكة.

تعمل الإصدارات الحديثة من جهاز قياس الأعماق الشبكي، باستخدام محولات طاقة متعددة العناصر، بشكل أشبه بجهاز السونار منه بجهاز قياس الأعماق بالصدى، وتُظهر شرائح من المنطقة أمام الشبكة وليس مجرد المنظر الرأسي الذي استخدمته أجهزة قياس الأعماق الشبكية الأولية.

جهاز السونار هو جهاز قياس الأعماق بالصدى مزود بقدرة اتجاهية تمكنه من إظهار الأسماك أو الأجسام الأخرى المحيطة بالسفينة.

المركبات الموجهة عن بعد والمركبات غير المأهولة تحت الماء

تم تزويد المركبات التي يتم تشغيلها عن بُعد (ROVs) والمركبات تحت الماء غير المأهولة (UUVs) بأجهزة سونار صغيرة لتمكينها من العمل في ظروف المياه العكرة. تُستخدم هذه الأجهزة للاستطلاع أمام المركبة. يُعد نظام AN/BLQ-11 للاستطلاع طويل المدى للألغام مركبة تحت الماء غير مأهولة (UUV) لأغراض مكافحة الألغام.

موقع المركبة

تُزود الطائرات بأجهزة سونار تعمل كمنارات لتحديد موقعها في حال تحطمها في البحر. ويمكن استخدام أجهزة سونار ذات خط أساس قصير وطويل لتحديد الموقع، مثل تقنية LBL .

الأطراف الاصطناعية للمكفوفين

في عام 2013، كشف مخترع في الولايات المتحدة عن بدلة جسم "بإحساس العنكبوت"، مزودة بمستشعرات فوق صوتية وأنظمة ردود فعل لمسية ، تنبه مرتديها بالتهديدات القادمة؛ مما يسمح لهم بالرد على المهاجمين حتى عند تغطية أعينهم. [ 56 ]

التطبيقات العلمية

تقدير الكتلة الحيوية

يُستخدم السونار النشط للكشف عن الأسماك والكائنات البحرية والمائية الأخرى، وتقدير أحجامها الفردية أو كتلتها الحيوية الإجمالية. تنعكس النبضات الصوتية عن أي جسم يختلف في كثافته عن الوسط المحيط، بما في ذلك الأسماك، أو تحديدًا مثانة العوم الهوائية لديها. [ 57 ] توفر هذه الأصداء معلومات عن حجم الأسماك وموقعها ووفرتها وسلوكها. يُعد هذا فعالًا بشكل خاص للأسماك التي تمتلك مثانة عوم هوائية (مثل الرنجة والقد والبولوك)، وأقل فائدة للأسماك التي لا تمتلكها (مثل أسماك القرش والماكريل والسمك المفلطح). [ 58 ] عادةً ما تُعالج بيانات عمود الماء بشكل مختلف عن بيانات قاع البحر أو بيانات الكشف عن الأجسام، ويمكن معالجة هذا النوع من البيانات باستخدام برامج متخصصة. [ 57 ]

قياس الموجة

يمكن استخدام جهاز قياس الأعماق بالصدى الموجه للأعلى، والمثبت في القاع أو على منصة، لقياس ارتفاع الموجة ودورتها. ومن هذه القياسات، يمكن استخلاص إحصائيات عن حالة سطح البحر في موقع معين.

قياس سرعة الماء

تم تطوير أجهزة سونار خاصة قصيرة المدى للسماح بقياس سرعة المياه.

تقييم النوع السفلي

تم تطوير أجهزة سونار تُستخدم لتصنيف قاع البحر، على سبيل المثال، إلى طين ورمل وحصى. ويمكن تطوير أجهزة السونار البسيطة نسبيًا، مثل أجهزة قياس الأعماق بالصدى، لتصبح أنظمة تصنيف لقاع البحر عبر وحدات إضافية، تحوّل معلمات الصدى إلى نوع الرواسب. وتوجد خوارزميات مختلفة، لكنها جميعًا تعتمد على تغيرات طاقة أو شكل نبضات جهاز قياس الأعماق المنعكسة. ويمكن إجراء تحليل متقدم لتصنيف الركائز باستخدام أجهزة قياس الأعماق بالصدى المعايرة (العلمية) وتحليل البيانات الصوتية باستخدام التحليل البارامتري أو المنطق الضبابي.

رسم الخرائط الباثيمترية

رسم بياني يوضح سفينة مسح هيدروغرافي تقوم بعمليات سونار متعددة الحزم ومسح جانبي

يمكن استخدام أجهزة السونار ذات المسح الجانبي لرسم خرائط تضاريس قاع البحر ( قياس الأعماق ) عن طريق تحريك جهاز السونار فوقه مباشرةً. وقد استُخدمت أجهزة السونار منخفضة التردد، مثل جهاز GLORIA، لإجراء مسوحات شاملة للجرف القاري، بينما تُستخدم أجهزة السونار عالية التردد لإجراء مسوحات أكثر تفصيلاً لمناطق أصغر.

تُنتج أجهزة قياس الأعماق متعددة الحزم المثبتة على هياكل السفن السطحية الكبيرة كميات هائلة من بيانات الأعماق في الوقت الفعلي تقريبًا. ومن الأمثلة على ذلك نظام "سي بيم" من شركة جنرال إنسترومنت، الذي يستخدم مصفوفة من أجهزة العرض على طول عارضة السفينة لتصوير قاع البحر بشعاع مروحي. وتُعالج الإشارات الواردة من مصفوفة من الميكروفونات المائية المثبتة عرضيًا لتوليد عدة أشعة مروحية افتراضية تتقاطع مع شعاع جهاز العرض بزوايا قائمة.

التصوير بالسونار

إنشاء صور ثنائية وثلاثية الأبعاد باستخدام بيانات السونار.

تحليل الطبقات تحت القاع

طُوِّرت أجهزة قياس الأعماق بالصدى منخفضة التردد عالية القدرة لتوفير بيانات عن الطبقات العليا لقاع المحيط. ومن أحدث هذه الأجهزة جهاز Innomar SES-2000 quattro متعدد المحولات البارامتري SBP، والذي يُستخدم على سبيل المثال في خليج بوك لأغراض أثرية تحت الماء. [ 59 ]

الكشف عن تسرب الغاز من قاع البحر

يمكن أن تتسرب فقاعات الغاز من قاع البحر، أو بالقرب منه، من مصادر متعددة. ويمكن الكشف عنها بواسطة كل من السونار السلبي [ 60 ] والسونار النشط [ 43 ] (كما هو موضح في الشكل التخطيطي [ 60 ] بواسطة النظامين الأصفر والأحمر على التوالي).

الكشف النشط (الأحمر) والسلبي (الأصفر) عن الفقاعات من قاع البحر (التسربات الطبيعية وتسربات CCSF) وخطوط أنابيب الغاز، مأخوذة من المرجع [ 60 ] .

تحدث تسربات طبيعية للميثان وثاني أكسيد الكربون. [ 43 ] قد تتسرب خطوط أنابيب الغاز، ومن المهم القدرة على اكتشاف ما إذا كان التسرب يحدث من مرافق احتجاز وتخزين الكربون (مثل آبار النفط المستنفدة التي يُخزن فيها الكربون الجوي المستخرج). [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ] يصعب تحديد كمية الغاز المتسرب، وعلى الرغم من إمكانية إجراء تقديرات باستخدام السونار النشط والسلبي، فمن المهم التشكيك في دقتها نظرًا للافتراضات الكامنة في إجراء مثل هذه التقديرات من بيانات السونار. [ 60 ] [ 65 ]

سونار الفتحة التركيبية

تم بناء العديد من أجهزة السونار ذات الفتحة التركيبية في المختبر، ودخل بعضها حيز الاستخدام في أنظمة البحث عن الألغام. ويُشرح آلية عملها في قسم " السونار ذو الفتحة التركيبية" .

السونار البارامتري

تستخدم المصادر البارامترية خاصية اللاخطية في الماء لتوليد فرق التردد بين ترددين عاليين. ويتشكل بذلك مصفوفة افتراضية ذات إطلاق طرفي. يتميز هذا النوع من أجهزة العرض بنطاق ترددي واسع، وعرض حزمة ضيق، وعند تطويره بالكامل وقياسه بدقة، لا تظهر فيه فصوص جانبية واضحة: انظر المصفوفة البارامترية . أما عيبه الرئيسي فهو كفاءته المنخفضة جدًا التي لا تتجاوز بضعة بالمئة. [ 66 ] يلخص بي جيه ويسترفيلت الاتجاهات ذات الصلة. [ 67 ]

السونار في سياقات خارج الأرض

تم اقتراح استخدام كل من السونار النشط والسلبي في بيئات خارج كوكب الأرض المختلفة. [ 68 ] ومن الأمثلة على ذلك تيتان ، حيث يمكن استخدام السونار النشط لتحديد عمق بحاره الهيدروكربونية ، [ 69 ] ويمكن استخدام السونار السلبي للكشف عن تساقط غاز الميثان . [ 70 ]

قد تؤدي المقترحات التي لا تراعي بشكل صحيح الفرق بين البيئات الأرضية والفضائية إلى قياسات خاطئة. [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] [ 75 ] [ 76 ]

الأثر البيئي

التأثير على الثدييات البحرية

حوت أحدب

أظهرت الأبحاث أن استخدام السونار النشط قد يؤدي إلى جنوح جماعي للثدييات البحرية . [ 77 ] وقد تبين أن حيتان منقار الزجاجة ، وهي أكثر ضحايا الجنوح شيوعًا، شديدة الحساسية للسونار النشط متوسط ​​التردد. [ 78 ] كما تهرب ثدييات بحرية أخرى، مثل الحوت الأزرق، من مصدر السونار، [ 79 ] بينما يُعتقد أن النشاط البحري هو السبب الأكثر ترجيحًا لجنوح جماعي للدلافين. [ 80 ]

أعلنت البحرية الأمريكية، التي شاركت في تمويل بعض الدراسات، أن النتائج أظهرت فقط استجابات سلوكية للسونار، وليس ضررًا فعليًا، لكنها "ستقيّم فعالية تدابيرها لحماية الثدييات البحرية في ضوء نتائج الأبحاث الجديدة". [ 77 ] وأشار حكمٌ صادرٌ عن المحكمة العليا الأمريكية عام 2008 بشأن استخدام البحرية الأمريكية للسونار إلى أنه لم تُسجّل أي حالاتٍ ثبت فيها بشكلٍ قاطع أن السونار قد ألحق ضررًا أو قتلًا بأي ثديي بحري. [ 81 ]

تستخدم بعض الحيوانات البحرية، كالحيتان والدلافين ، أنظمة تحديد الموقع بالصدى ، والتي تُعرف أحيانًا باسم السونار الحيوي ، لتحديد مواقع المفترسات والفرائس. تُظهر الأبحاث التي أُجريت على تأثيرات السونار على الحيتان الزرقاء في خليج جنوب كاليفورنيا أن استخدام السونار متوسط ​​التردد يُعطّل سلوكها الغذائي. وهذا يُشير إلى أن تعطيل التغذية الناتج عن السونار، وابتعادها عن مناطق الفرائس عالية الجودة، قد يكون له آثار كبيرة وغير موثقة سابقًا على بيئة تغذية الحيتان البالينية ، ولياقتها الفردية ، وصحة مجموعاتها. [ 82 ]

نُشرت في عام ٢٠١٩ مراجعة للأدلة المتعلقة بجنوح الحيتان ذات المنقار الجماعي المرتبط بالتدريبات البحرية التي استُخدم فيها السونار. وخلصت المراجعة إلى أن تأثيرات السونار النشط متوسط ​​التردد تكون أقوى على حيتان كوفييه ذات المنقار، لكنها تختلف بين الأفراد أو المجموعات. وأشارت المراجعة إلى أن قوة استجابة الحيوانات الفردية قد تعتمد على ما إذا كانت قد تعرضت للسونار سابقًا، وأن أعراض مرض تخفيف الضغط قد وُجدت لدى الحيتان الجانحة، والتي قد تكون نتيجةً لهذه الاستجابة للسونار. وأشارت المراجعة إلى أنه في جزر الكناري، حيث سُجّلت حالات جنوح متعددة سابقًا، لم تحدث أي حالات جنوح جماعي أخرى بمجرد حظر التدريبات البحرية التي استُخدم فيها السونار في المنطقة، وأوصت بتوسيع نطاق الحظر ليشمل مناطق أخرى لا تزال تشهد حالات جنوح جماعي. [ ٨٣ ] [ ٨٤ ]

تأثيره على الأسماك

يمكن أن يُحدث السونار منخفض التردد تحولاً مؤقتاً طفيفاً في عتبة السمع لدى بعض الأسماك. [ 85 ] [ 86 ] [ أ ]

الترددات والدقة

تتراوح ترددات أجهزة السونار من تحت الصوتية إلى ما يزيد عن ميغاهرتز. وبشكل عام، تتمتع الترددات المنخفضة بمدى أطول، بينما توفر الترددات العالية دقة أفضل وحجمًا أصغر لاتجاه معين.

لتحقيق توجيه معقول، تتطلب الترددات الأقل من 1 كيلو هرتز عمومًا حجمًا كبيرًا، ويتم تحقيق ذلك عادةً من خلال المصفوفات المقطورة. [ 87 ] 

تُعرَّف أجهزة السونار منخفضة التردد بشكل عام بأنها تتراوح بين 1 و5  كيلوهرتز، مع أن بعض القوات البحرية تعتبر نطاق 5-7  كيلوهرتز منخفض التردد أيضاً. أما أجهزة السونار متوسطة التردد فتُعرَّف بأنها تتراوح بين 5 و15  كيلوهرتز. وهناك تصنيف آخر يعتبر التردد المنخفض أقل من 1  كيلوهرتز، والتردد المتوسط ​​بين 1 و10  كيلوهرتز. [ 87 ]

كانت أجهزة السونار الأمريكية التي تعود إلى حقبة الحرب العالمية الثانية تعمل بتردد عالٍ نسبيًا يتراوح بين 20 و30  كيلوهرتز، لتحقيق التوجيه باستخدام محولات طاقة صغيرة نسبيًا، مع مدى تشغيلي أقصى نموذجي يبلغ 2500 ياردة. استخدمت أجهزة السونار التي ظهرت بعد الحرب ترددات أقل لتحقيق مدى أطول؛ على سبيل المثال، كان جهاز SQS-4 يعمل بتردد 10  كيلوهرتز بمدى يصل إلى 5000 ياردة. بينما كان جهازا SQS-26 وSQS-53 يعملان بتردد 3  كيلوهرتز بمدى يصل إلى 20000 ياردة؛ وكان حجم قبة كل منهما يُعادل تقريبًا حجم قارب نقل أفراد بطول 60 قدمًا، وهو الحد الأقصى لحجم أجهزة السونار التقليدية المثبتة على هيكل السفينة. لم يكن تحقيق أحجام أكبر باستخدام مصفوفة سونار متوافقة موزعة على هيكل السفينة فعالًا حتى الآن، ولذلك تُستخدم المصفوفات الخطية أو المقطورة للترددات المنخفضة. [ 87 ]

عملت أجهزة السونار اليابانية المستخدمة في الحرب العالمية الثانية على نطاق واسع من الترددات. عمل جهاز السونار من النوع 91، المزود بجهاز عرض كوارتز بقطر 30 بوصة، بتردد 9  كيلوهرتز. أما جهاز السونار من النوع 93، المزود بأجهزة عرض كوارتز أصغر، فعمل بتردد 17.5  كيلوهرتز (بينما عمل الطراز 5 بتردد 16 أو 19  كيلوهرتز بتقنية التمغنط الانضغاطي) بقدرات تتراوح بين 1.7 و2.5 كيلوواط، وبمدى يصل إلى 6 كيلومترات.  أما جهاز السونار من النوع 3 الأحدث، المزود بمحولات طاقة مغناطيسية انضغاطية ألمانية التصميم، فعمل بترددات 13 أو 14.5 أو 16 أو 20  كيلوهرتز (حسب الطراز)، مستخدمًا محولين (باستثناء الطراز 1 الذي كان يحتوي على ثلاثة محولات منفردة)، بقدرات تتراوح بين 0.2 و2.5 كيلوواط. واستخدم النوع البسيط  محولات طاقة مغناطيسية انضغاطية بتردد 14.5 كيلوهرتز بقدرة 0.25  كيلوواط، تعمل بالتفريغ السعوي بدلًا من المذبذبات، وبمدى يصل إلى 2.5  كيلومتر. [ 25 ]

دقة السونار زاوية؛ فالأجسام البعيدة يتم تصويرها بدقة أقل من الأجسام القريبة.

يُقدّم مصدر آخر قائمةً بنطاقات ودقة أجهزة السونار الجانبية مقابل تردداتها.  يوفر تردد 30 كيلوهرتز دقةً منخفضةً بمدى يتراوح بين 1000 و6000 متر، بينما  يوفر تردد 100 كيلوهرتز دقةً متوسطةً بمدى يتراوح بين 500 و1000 متر،  ويوفر تردد 300 كيلوهرتز دقةً عاليةً بمدى يتراوح بين 150 و500 متر،  ويوفر تردد 600 كيلوهرتز دقةً عاليةً بمدى يتراوح بين 75 و150 مترًا. تتأثر أجهزة السونار ذات المدى الأطول سلبًا بعدم تجانس المياه. تتميز بعض البيئات، وخاصةً المياه الضحلة القريبة من السواحل، بتضاريس معقدة ذات معالم كثيرة؛ لذا يصبح استخدام ترددات أعلى ضروريًا هناك. [ 88 ]

انظر أيضاً

ملاحظات توضيحية

  1. ↑ خلص هالفورسن وآخرون (2013) إلى أن التأثيرات الملحوظة كانت "صغيرة عادة على الرغم من أن الأسماك كانت بالقرب من السونار وبقيت هناك طوال مدة ثلاث إشارات اختبار".

الاقتباسات

  1. ↑ يورغن روهر؛ ميخائيل موناكوف؛ ميخائيل س. موناكوف (2001). أسطول ستالين العابر للمحيطات: الاستراتيجية البحرية السوفيتية وبرامج بناء السفن، 1935-1953 . دار النشر النفسية. ص  264. ISBN 978-0-7146-4895-8.
  2. ↑ مسرد المصطلحات الموحدة للممارسات الإدارية . دليل القوات الجوية الأمريكية. مكتب الطباعة الحكومي الأمريكي. 1961. ص 129. تاريخ الاسترجاع: 2022-11-02 . 
  3. 1 2 3 "سونار" . موسوعة بريتانيكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يناير 2019 .
  4. ↑ راغ، ديفيد و. (1973). قاموس الطيران ( الطبعة الأولى). أوسبري. ص 245. ISBN   978-0-85045-163-4.
  5. ↑ ديفيد ريباس؛ بير ريداو؛ خوسيه نييرا (26 يوليو 2010). تقنية SLAM تحت الماء للبيئات المنظمة باستخدام سونار تصويري . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ISBN 978-3-642-14039-6.
  6. 1 2 فاهي، فرانك (1998). أساسيات الضوضاء والاهتزاز . جون جيرارد ووكر. تايلور وفرانسيس. ص 375. ISBN  978-0-419-24180-5.
  7. ↑ توماس نيبرز، ديفيد برادلي (محرران)، الصوتيات التطبيقية تحت الماء: ليف بيورنو ، إلسيفير، 2017، رقم ISBN 0128112476الصفحة 8
  8. ↑ MA Ainslie (2010)، مبادئ نمذجة أداء السونار ، سبرينغر، ص 10
  9. 1 2 هيل، مينيسوتا (1962). علم المحيطات الفيزيائي . آلان ر. روبنسون. مطبعة جامعة هارفارد. ص 498. 
  10. ↑ دبليو. هاكمان (1984)، البحث والضرب ، ص.
  11. ↑ "دفاع جديد ضد الغواصة" بقلم كليفلاند موفيت، المجلة الأمريكية ، أبريل 1915، الصفحة 13.
  12. ↑ سيتز، فريدريك (1999). المخترع الكوني: ريجينالد أوبراي فيسيندين (1866-1932) . المجلد 89. الجمعية الفلسفية الأمريكية. الصفحات 41-46 . ISBN   978-0-87169-896-4.
  13. ↑ هندريك، بيرتون ج. (أغسطس 1914). "اللاسلكي تحت الماء: جهاز رائع يمكّن قبطان السفينة من تحديد الموقع الدقيق لسفينة أخرى حتى في أشد الضباب كثافة" . أعمال العالم: تاريخ عصرنا . المجلد 44 (2): 431-434 . تاريخ الاسترجاع: 4 أغسطس 2009 .
  14. ↑ "تقرير الكابتن جيه إتش كوينان من سفينة الأبحاث البحرية الأمريكية ميامي حول طريقة صدى الهدب للكشف عن الجبال الجليدية وأخذ قياسات مستمرة". نشرة المكتب الهيدروغرافي . 13-05-1914.(مقتبس من نص NOAA بواسطة موظفي المكتبة المركزية أبريل 2002 مؤرشف في 10-05-2010 في Wayback Machine ).
  15. ↑ "غطاء القوس الدوار" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 26-06-2007.
  16. 1 2 هاكمان، ويليم (1984). البحث والضرب: السونار، والحرب المضادة للغواصات، والبحرية الملكية، 1914-1954 . لندن: HMSO . hdl : 2027/uc1.b4255154 . ISBN 978-0-11-290423-6.
  17. ↑ "قاموس البحرية للحرب العالمية الثانية" . يو إس إس أبوت (DD-629) . مؤرشف من الأصل في 12 ديسمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 12 نوفمبر 2019 .
  18. ↑ بيرن، آلان (1993). "الملحق 6". القائد المقاتل: فريدريك جون ووكر، من البحرية الملكية، ومعركة الأطلسي (2006، نسخة كيندل ). بارنسلي: بن آند سورد. ISBN  978-1-84415-439-5.
  19. ↑ مارك ميلنر ، (2003؛ طبعة مُعاد طباعتها 2011) معركة الأطلسي ، الصفحات 212-214، دار النشر التاريخية ، رقم ISBN 978 0752 461878
  20. ↑ هاويث: الفصل التاسع والثلاثون . واشنطن. 1963.
  21. ↑ "التاريخ الشفوي لمعهد علم النفس الأمريكي: فريدريك فينتون هانت، الجزء الثاني" . 23 فبراير 2015.
  22. ↑ من السيرة الذاتية للدكتور هورتون ومركز الحرب تحت الماء التابع لوزارة البحرية الأمريكية
  23. ↑ هورتون، ج. وارين (1957). أساسيات السونار . أنابوليس: المعهد البحري الأمريكي . ص 387. 
  24. 1 2 فرانك ماسا. محولات السونار: تاريخ مؤرشف بتاريخ 18-04-2015 في أرشيف الإنترنت
  25. 1 2 شوال، إي . إي.؛ لانغ، أ. أ.؛ ليالي، ج. و.؛ لافاراك، ت. ف.؛ كاديش، س. هـ. السونار الياباني وجهاز أسديك (ملف PDF) (تقرير). البحرية الأمريكية . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 24-09-2015 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 08-05-2015 .     
  26. ↑ شيرمان، تشارلز هـ؛ بتلر، جون ل؛ براون، ديفيد أ (2008). "محولات الطاقة ومصفوفات الصوت تحت الماء" . مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 124 (3): 1385. Bibcode : 2008ASAJ..124.1385S . doi : 10.1121/1.2956476 . ISBN 978-0-387-33139-3تمت أرشفة النسخة الأصلية بتاريخ 2018-04-26 .
  27. ↑ "نظام السونار الأساسي (النشط)" . fas.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 22-06-2020 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-06-2020 .
  28. ^ بيورنو، ليف (2017). "أنظمة السونار". الصوتيات التطبيقية تحت الماء . إلسفير. رقم ISBN 978-0-12-811240-3.
  29. ↑ تاكر، دي جي؛ غازي، بي كي (1966). الصوتيات التطبيقية تحت الماء . مطبعة بيرغامون.
  30. ↑ وزارة التجارة الأمريكية، الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي. "مستكشف المحيطات التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي: التكنولوجيا: أدوات الرصد: السونار" . oceanexplorer.noaa.gov . مؤرشف من الأصل بتاريخ 22-06-2020 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-06-2020 .
  31. 1 2 أبراهام، د.أ. (2017). "معالجة الإشارات". الصوتيات التطبيقية تحت الماء . إلسيفير. ISBN 978-0-12-811240-3.
  32. ↑ ماكلينتون، أ. ت. (7 سبتمبر 1967). تقرير موجز عن مصدر الصوت لمشروع أرتمنس (ملف PDF) (تقرير). واشنطن العاصمة: مختبر الأبحاث البحرية الأمريكي. ص. 4. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 11 يونيو 2020. تم الاطلاع عليه في 19 أبريل 2020 . 
  33. ↑ إرسكين، فريد تي. الثالث (أغسطس 2013). تاريخ قسم الصوتيات في مختبر الأبحاث البحرية: العقود الثمانية الأولى 1923-2008 (ملف PDF) (تقرير). واشنطن العاصمة: مختبر الأبحاث البحرية. الصفحات 59-63 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 10 يونيو 2020. تم الاطلاع عليه في 19 أبريل 2020 . 
  34. ↑ "جهاز إرسال واستقبال خفيف الوزن للتشغيل (LAT)" . سوناردين . مؤرشف من الأصل بتاريخ 23-06-2020 . تم الاسترجاع بتاريخ 23-06-2020 .
  35. 1 2 ISO 18405:2017 الصوتيات تحت الماء - المصطلحات. معادلة السونار، المدخل 3.6.2.3
  36. ↑ كونولي، ويليام (29 مايو 2005). "ابن عرس: الجليد البحري: ما أفعله في وقت فراغي :-)" . ابن عرس . تم الاسترجاع في 19 أكتوبر 2017 . 
  37. ↑ فيسيل، د.ب.؛ ماركو، ج.ر.؛ ميلينغ، هـ. (1 يناير 2008). "تطورات في تقنية السونار الموجه للأعلى لدراسة عمليات التغير في مناخ جليد المحيط المتجمد الشمالي" . مجلة علم المحيطات التشغيلي . 1 (1): 9-18 . Bibcode : 2008JOO.....1....9F . doi : 10.1080/1755876X.2008.11081884 . ISSN 1755-876X . S2CID 125961523 .  
  38. ↑ "التفكير الاستشرافي" . مجلة الإيكونوميست: الفصلية التكنولوجية . 10 مارس 2018. مؤرشف من الأصل في 9 نوفمبر 2020. تم الاطلاع عليه في 16 نوفمبر 2020 .
  39. ↑ "علم الصوت" . www.usff.navy.mil . قيادة قوات الأسطول الأمريكي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 أكتوبر 2023 .
  40. ↑ إم إيه أينسلي (2010)، مبادئ نمذجة أداء السونار، سبرينغر، ص 68
  41. ↑ لايتون، تي جي؛ كولز، دي سي إتش؛ سروكوز، إم؛ وايت، بي آر؛ وولف، دي كيه (2018). "انتقال غير متماثل لثاني أكسيد الكربون عبر سطح بحر متصدع" . التقارير العلمية . 8 (1): 8301. رمز Bibcode : 2018NatSR...8.8301L . doi : 10.1038/ s41598-018-25818-6 . PMC 5974314. PMID 29844316 .  
  42. ↑ وولف، د.ك.؛ ثورب، س.أ. (1991). "انبعاث غاز الميثان من قاع البحر على طول الهامش القاري لغرب سبيتسبيرجن". مجلة البحوث البحرية 49 (3): 435-466 . doi : 10.1357/002224091784995765 (غير نشط في 1 يوليو 2025).{{cite journal}}: صيانة CS1: رقم التعريف الرقمي غير نشط اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط )
  43. 1 2 3 ويستبروك، جي كيه؛ تاتشر، كي. روهلينج، EJ. بيوتروفسكي، صباحا؛ باليكي، هـ؛ أوزبورن، آه؛ نيسبت، على سبيل المثال؛ مينشول، تا؛ لانوازيل، م.؛ جيمس، ر. هوهنرباتش، V.؛ غرين، د.؛ فيشر، ري؛ كروكر، AJ. شابرت، أ.؛ بولتون، C .؛ بيسزكزينسكا مولر، أ؛ بيرندت، C .؛ أكويلينا، أ. (2009). “الهروب من غاز الميثان من قاع البحر على طول الحافة القارية لغرب سبيتسبيرجين” (PDF) . جيه مار ريس . 36 (15): L15608. بيب كود : 2009GeoRL..3615608W . doi : 10.1029/2009GL039191 .
  44. 1 2 3 لايتون، تي جي؛ فينفر، دي سي؛ وايت، بي آر؛ تشوا، جي. – إتش.؛ ديكس، جيه كيه (2010). "كبح التشويش والتصنيف باستخدام سونار النبض المقلوب المزدوج (TWIPS)" (ملف PDF) . وقائع الجمعية الملكية أ . 466 (2124): 3453–3478 . رمز Bibcode : 2010RSPSA.466.3453L . doi : 10.1098/rspa.2010.0154 . S2CID 111066936 . 
  45. ↑ لايتون، تي جي؛ تشوا، جي إتش؛ وايت، بي آر (2012). "هل تستفيد الدلافين من الرياضيات غير الخطية عند معالجة إشارات السونار الخاصة بها؟" (ملف PDF) . وقائع الجمعية الملكية أ . 468 (2147): 3517-3532 . رمز Bibcode : 2012RSPSA.468.3517L . doi : 10.1098/rspa.2012.0247 . S2CID 109255100 . 
  46. ↑ لايتون، تي جي؛ فينفر، دي سي؛ تشوا، جي إتش؛ وايت، بي آر؛ ديكس، جي كي (2011). "كبح التشويش وتصنيفه باستخدام سونار النبض المقلوب المزدوج في أعقاب السفن" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 130 (5): 3431-3437 . Bibcode : 2011ASAJ..130.3431L . doi : 10.1121/1.3626131 . ​​PMID 22088017 . 
  47. ↑ "كيف غيّرت غواصة أكولا السوفيتية حرب الغواصات" . فوكستروت ألفا . 13 أكتوبر 2017. تاريخ الاسترجاع: 15 يناير 2020 .
  48. 1 2 3 4 ويتمان، إدوارد سي. (شتاء 2005). "نظام SOSUS: السلاح السري للمراقبة تحت الماء" . الحرب تحت الماء . المجلد 7، العدد 2. مؤرشف من الأصل في 24 مارس 2020. تم الاطلاع عليه في 5 يناير 2020 .  
  49. 1 2 3 4 5 "تاريخ نظام المراقبة المتكاملة تحت الماء (IUSS) 1950 - 2010" . رابطة خريجي IUSS/CAESAR . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 مايو 2020 .
  50. ↑ مونك، والتر هـ.؛ سبينديل، روبرت س.؛ باغيروير، آرثر؛ بيردسال، ثيودور ج. (20 مايو 1994). "اختبار جدوى جزيرة هيرد" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 96 (4). الجمعية الصوتية الأمريكية: 2330-2342. رمز Bibcode : 1994ASAJ...96.2330M . doi : 10.1121/1.410105 . تاريخ الاسترجاع : 26 سبتمبر 2020 .
  51. ↑ ليبرمان، فيليب؛ بلومشتاين، شيلا إي. (4 فبراير 1988). فسيولوجيا الكلام، وإدراك الكلام، وعلم الأصوات . كامبريدج، كامبريدجشير، المملكة المتحدة/نيويورك: مطبعة جامعة كامبريدج. ص 51-52 . ISBN  0-521-30866-6. LCCN 87013187 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 مايو 2020 . 
  52. ↑ «أصول نظام SOSUS» . قائد وحدة المراقبة تحت الماء. مؤرشف من الأصل بتاريخ 7 أغسطس 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 مايو 2020 .
  53. ↑ لينت، ك. (2002). "سونار تصوير عالي الدقة محمول على غواص" . تقرير إلى مكتب البحوث البحرية . مؤرشف من الأصل بتاريخ 8 أكتوبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 أغسطس 2008 .
  54. ↑ كروجر، كينيث ل. (5 مايو 2003). "رسم خرائط الغوص وعرضها بيانيًا" . مختبرات البحوث التطبيقية بجامعة تكساس في أوستن. مؤرشف من الأصل في 13 أغسطس 2009. تم الاطلاع عليه في 21 يناير 2009 .
  55. ↑ "مستكشف المحيطات التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي: قراءة صدى الصوت" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 10-09-2015.
  56. ↑ "هذه البدلة تمنحك حاسة عنكبوتية حقيقية" . فوربس . 23 فبراير 2013. مؤرشف من الأصل في 27 فبراير 2013. تم الاطلاع عليه في 12 مارس 2013 .
  57. 1 2 إدارة مصايد الأسماك، الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (2021-01-07). "أساليب المسح الصوتي لسمك النازلي على الساحل الغربي | إدارة مصايد الأسماك التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي" . الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29-07-2023 .
  58. ↑ ستاغلر، بيتي (15 أكتوبر 2019). "انعدام الوزن في الماء" . امتداد جامعة فلوريدا/معهد علوم الأغذية والزراعة، مقاطعة شارلوت . تم الاسترجاع في 29 يوليو 2023 .
  59. ↑ بيدين، أندريه؛ بوبيك، ماتيوس؛ كوباكا، ماريا؛ يانوفسكي، لوكاس (2021-05-08). "استكشاف وإعادة بناء ميناء من العصور الوسطى باستخدام الصوتيات المائية، والمسح الزلزالي ثلاثي الأبعاد الضحل، والتصوير الفوتوغرافي تحت الماء: دراسة حالة من بوك، جنوب بحر البلطيق" . التنقيب الأثري . 28 (4): 527-542 . Bibcode : 2021ArchP..28..527P . doi : 10.1002/arp.1823 .
  60. 1 2 3 4 لايتون، تي جي؛ وايت، بي آر (2012). "قياس تسربات الغاز تحت سطح البحر من مرافق احتجاز وتخزين الكربون، ومن خطوط الأنابيب، ومن تسربات الميثان، من خلال انبعاثاتها الصوتية" (ملف PDF) . وقائع الجمعية الملكية أ . 468 (2138): 485-510 . Bibcode : 2012RSPSA.468..485L . doi : 10.1098/rspa.2011.0221 . S2CID 108841954 . 
  61. ↑ بلاكفورد، ج.؛ ستال، هـ.؛ بول، ج.؛ وآخرون . (28 سبتمبر 2014). "الكشف عن التسربات من مخازن ثاني أكسيد الكربون الجيولوجية العميقة تحت قاع البحر وتأثيراتها" (ملف PDF) . مجلة نيتشر لتغير المناخ . 4 (11): نُشر إلكترونيًا. Bibcode : 2014NatCC...4.1011B . doi : 10.1038/nclimate2381 . hdl : 20.500.11820/c1af030d-8998-471e-bcc3-ec174bb2ae24 . S2CID 54825193 .  
  62. ↑ بيرجيس، بي جيه بي؛ لايتون، تي جي؛ وايت، بي آر (2015). "القياس الصوتي السلبي لتدفقات الغاز أثناء تجارب إطلاق الغاز المتحكم بها" . المجلة الدولية للتحكم في غازات الاحتباس الحراري . 38 : 64-79 . Bibcode : 2015IJGGC..38...64B . doi : 10.1016/j.ijggc.2015.02.008 .
  63. ↑ هانيس، س.؛ تشادويك، أ.؛ بيرس، ج.؛ وآخرون (2015). "مراجعة المراقبة البحرية لمشاريع احتجاز الكربون وتخزينه" (ملف PDF) . التقرير الفني 2015-02 الصادر عن IEAGHG (يوليو 2015) : حقوق النشر محفوظة لـ IEAGHG 2016. 
  64. ↑ هانيس، س.؛ تشادويك، أ.؛ كونلي، د.؛ وآخرون (2017). "مراجعة لرصد تخزين ثاني أكسيد الكربون في عرض البحر: تجارب تشغيلية وبحثية في تلبية المتطلبات التنظيمية والتقنية" . Energy Procedia . 114 : 5967-5980 . doi : 10.1016/j.egypro.2017.03.1732 . 
  65. ↑ أينسلي، م.أ.؛ لايتون، ت.ج. (2011). "مراجعة لمقاطع التشتت والانقراض، ومعاملات التخميد، وترددات الرنين لفقاعة غاز كروية" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 130 (5): 3184-3208 . Bibcode : 2011ASAJ..130.3184A . doi : 10.1121/1.3628321 . PMID 22087992 . 
  66. ↑ HO Berktay، بعض تأثيرات السعة المحدودة في الصوتيات تحت الماء في VM Albers "الصوتيات تحت الماء" 1967
  67. ↑ ويسترفيلت، بي جيه (1963). مصفوفة صوتية بارامترية. مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية، 35(4)، 535-537.
  68. ↑ لايتون، تي جي؛ بيتكوليسكو، أ. (1 أغسطس 2016). "الموجات الصوتية وما يتصل بها في البيئات خارج الأرض" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 140 (2): 1397-1399 . Bibcode : 2016ASAJ..140.1397L . doi : 10.1121/1.4961539 . ISSN 0001-4966 . PMID 27586765 .  
  69. ↑ أرفيلو ولورنز (2013)، مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية
  70. ↑ لايتون، تي جي؛ وايت، بي آر؛ فينفر، دي سي (2005). "أصوات البحار في الفضاء" (ملف PDF) . وقائع المؤتمر الدولي حول القياسات الصوتية تحت الماء، والتقنيات والنتائج، هيراكليون، كريت، 28 يونيو - 1 يوليو 2005. المجلد الثاني. الصفحات 833-840 .  
  71. ↑ أينسلي، م.أ.؛ لايتون، ت.ج. (2016). "معادلات السونار لاستكشاف الكواكب" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 140 (2): 1400-1419 . Bibcode : 2016ASAJ..140.1400A . doi : 10.1121/1.4960786 . PMID 27586766 . 
  72. ↑ لايتون، تي جي؛ فينفر، دي سي؛ وايت، بي آر (2008). "مشاكل الصوتيات على كوكب صغير" (ملف PDF) . إيكاروس . 193 (2): 649-652 . Bibcode : 2008Icar..193..649L . doi : 10.1016/j.icarus.2007.10.008 .
  73. ↑ جيانغ، ج؛ بايك، ك؛ لايتون، ت. ج. (2011). "التوهين الصوتي، وسرعات الطور والمجموعة في الأنابيب المملوءة بالسوائل II: محاكاة لمصادر النيوترونات الناتجة عن التفتت واستكشاف الكواكب" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 130 (2): 695-706 . Bibcode : 2011ASAJ..130..695J . doi : 10.1121/1.3598463 . PMID: 21877784 . 
  74. ↑ لايتون، تي جي (2009). "تأثيرات تحميل السوائل على أجهزة الاستشعار الصوتية في أغلفة المريخ والزهرة وتيتان والمشتري" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 125 (5): EL214–9. Bibcode : 2009ASAJ..125L.214L . doi : 10.1121/1.3104628 . PMID 19425625 . 
  75. ↑ أينسلي، م.أ.؛ لايتون، ت.ج. (2009). "تصحيحات المقطع الصوتي للفقاعات شبه الرنانة، بما في ذلك أمثلة من علم المحيطات وعلم البراكين والموجات فوق الصوتية الطبية الحيوية" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 126 (5): 2163-2175 . Bibcode : 2009ASAJ..126.2163A . doi : 10.1121/1.3180130 . PMID 19894796 . 
  76. ↑ لايتون، تي جي؛ وايت، بي آر؛ فينفر، دي سي (2012). "الفرص والتحديات في استخدام الصوتيات خارج الأرض لاستكشاف محيطات الأجرام السماوية الجليدية" (ملف PDF) . الأرض والقمر والكواكب . 109 ( 1-4 ): 99-116 . Bibcode : 2012EM & P..109...91L . doi : 10.1007/s11038-012-9399-6 . S2CID 120569869 . 
  77. 1 2 داميان كارينغتون (3 يوليو 2013). "الحيتان تهرب من أجهزة السونار العسكرية مما يؤدي إلى جنوح جماعي، وفقًا لبحث علمي" . صحيفة الغارديان . مؤرشف من الأصل في 1 أكتوبر 2017.
  78. ↑ ستايسي إل. ديرويتر؛ براندون إل. ساوثال؛ جون كالامبوكيديس؛ والتر إم إكس زيمر؛ دينارا ساديكوفا؛ إيرين إيه. فالكون؛ آري إس. فريدلاندر؛ جون إي. جوزيف؛ ديفيد موريتي؛ غريغوري إس. شور؛ لين توماس؛ بيتر إل. تياك (2013). "أول قياسات مباشرة للاستجابات السلوكية لحيتان كوفييه ذات المنقار للسونار النشط متوسط ​​التردد" . رسائل علم الأحياء . 9 (4) 20130223. doi : 10.1098/rsbl.2013.0223 . PMC 3730631. PMID 23825085 .  
  79. ↑ غولدبوغن، جيه إيه؛ ساوثول، بي إل؛ ديرويتر، إس إل؛ كالامبوكيديس، جيه؛ فريدلاندر، إيه إس؛ هازن، إي إل؛ فالكون، إي إيه؛ شور، جي إس؛ دوغلاس، إيه؛ موريتي، دي جيه؛ كيبورغ، سي؛ ماكينا، إم إف؛ تياك، بي إل (3 يوليو 2013). " استجابة الحيتان الزرقاء لمحاكاة السونار العسكري متوسط ​​التردد" . وقائع الجمعية الملكية ب . 280 (765) 20130657. doi : 10.1098/rspb.2013.0657 . PMC 3712439. PMID 23825206 .  
  80. ↑ جيبسون، ب. د.؛ ديفيل، ر.؛ أسيفيدو-وايت هاوس، ك.؛ وآخرون . (30 أبريل 2013). " ما الذي تسبب في أكبر حادثة جنوح جماعي للدلافين الشائعة (Delphinus delphis) في المملكة المتحدة؟" . PLOS ONE . 8 (4) e60953. Bibcode : 2013PLoSO...860953J . doi : 10.1371/journal.pone.0060953 . PMC 3640001. PMID 23646103 .   
  81. ↑ وينتر ضد مجلس الدفاع عن الموارد الطبيعية، مؤرشف بتاريخ 9 ديسمبر 2017 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) ، رقم 07-1239، دورة أكتوبر 2008
  82. ↑ غولدبوغن، جيه إيه؛ ساوثول، بي إل؛ ديرويتر، إس إل؛ كالامبوكيديس، جيه؛ فريدلاندر، إيه إس؛ هازن، إي إل؛ فالكون، إي إيه؛ شور، جي إس؛ دوغلاس، إيه؛ موريتي، دي جيه؛ كيبورغ، سي؛ ماكينا، إم إف؛ تياك، بي إل (3 يوليو 2013). " استجابة الحيتان الزرقاء لمحاكاة السونار العسكري متوسط ​​التردد" . وقائع الجمعية الملكية ب . 280 (765) 20130657. doi : 10.1098/rspb.2013.0657 . PMC 3712439. PMID 23825206 .  
  83. ↑ برنالدو دي كويروس واي؛ فرنانديز إيه؛ بيرد آر دبليو؛ وآخرون . (30 يناير 2019). "تطورات في أبحاث تأثيرات السونار المضاد للغواصات على حيتان منقار الزجاجة" . وقائع الجمعية الملكية ب . 286 (1895) 20182533. doi : 10.1098/rspb.2018.2533 . PMC 6364578. PMID 30963955 .   
  84. ↑ باتشيلور، توم (30 يناير 2019). "علماء يطالبون بحظر استخدام السونار العسكري لإنهاء جنوح الحيتان الجماعي" . صحيفة الإندبندنت .
  85. ↑ بوبر، أ.ن.؛ هالفورسن، م.ب.؛ كين، أ.؛ ميلر، د.ل.؛ سميث، م.إ.؛ سونغ، ج.؛ ويسوكي، ل.إ. (2007). "تأثيرات السونار النشط عالي الكثافة ومنخفض التردد على سمك السلمون المرقط". مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 122 (1): 623-635 . Bibcode : 2007ASAJ..122..623P . doi : 10.1121/1.2735115 . PMID 17614519 . 
  86. ↑ هالفورسن إم بي؛ زيديس دي جي؛ شيكوين دي؛ بوبر إيه إن (2013). "تأثيرات التعرض للسونار البحري منخفض التردد على ثلاثة أنواع من الأسماك" . مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 134 (2): EL205– EL210. Bibcode : 2013ASAJ..134L.205H . doi : 10.1121/1.4812818 . PMID 23927226 . 
  87. 1 2 3 فريدمان، نورمان (1997). دليل المعهد البحري لأنظمة الأسلحة البحرية العالمية، 1997-1998 . مطبعة المعهد البحري. ISBN 978-1-55750-268-1تمت أرشفة النسخة الأصلية بتاريخ 2018-04-26 .
  88. ^ سوريد ، فريدريك (2011/04/28). سفن من الأعماق . مطبعة جامعة تكساس ايه اند ام. رقم ISBN 978-1-60344-218-3تمت أرشفة النسخة الأصلية بتاريخ 2018-04-26 .

المراجع العامة

  • درينغ، توماس ر. (مارس 2018). "منحنى تعليمي حاد: أثر تكنولوجيا السونار والتدريب والتكتيكات على السنوات الأولى من حرب البحرية الأمريكية المضادة للغواصات في الحرب العالمية الثانية". مجلة Warship International . 5 (يناير 2018): 37-57 . ISSN 0043-0374 . 
  • هاكمان، ويليم. البحث والضرب: السونار، والحرب المضادة للغواصات، والبحرية الملكية 1914-1954 . لندن: مكتب صاحبة الجلالة للقرطاسية، 1984. ISBN 0-11-290423-8.
  • هاكمان، ويليم د. "أبحاث السونار والحرب البحرية 1914-1954: دراسة حالة لعلم من القرن العشرين" (يتطلب اشتراكًا) . دراسات تاريخية في العلوم الفيزيائية والبيولوجية 16#1 (يناير 1986) 83-110. doi : 10.2307/27757558 .
  • أوريك، آر جيه (1983). مبادئ الصوت تحت الماء (الطبعة الثالثة). لوس ألتوس: دار نشر بينينسولا. رقم ISBN 9780932146625. OCLC 1132503817 . 

مراجع الصوتيات في مجال مصايد الأسماك

  • أبحاث الصوتيات في مصايد الأسماك (FAR) في جامعة واشنطن
  • بروتوكولات الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) لإجراء مسوحات صوتية لمصايد الأسماك
  • شرح مبسط لعلم الصوتيات - مرجع ممتاز "كيفية" لعلم الصوتيات المائية للمياه العذبة لتقييم الموارد
  • "علم الصوتيات في مصايد الأسماك وعلم البيئة المائية"
  • "بروتوكول الصوتيات المائية - البحيرات والخزانات وأنهار الأراضي المنخفضة" (لتقييم الأسماك)
  • سيموندز، إي. جون، ودي. إن. ماكلينان. علم الصوتيات في مصايد الأسماك: النظرية والتطبيق ، الطبعة الثانية. سلسلة الأسماك والموارد المائية، 10. أكسفورد: بلاكويل ساينس، 2003. ISBN 978-0-632-05994-2.

للمزيد من القراءة

  • "كندا: أصوات مستقرة" ، مجلة تايم ، 28 أكتوبر 1946. سرد شيق لأجهزة السونار ASDIC البالغ عددها 4800 جهازًا والتي تم تصنيعها سرًا في كازا لوما ، تورنتو ، خلال الحرب العالمية الثانية. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 سبتمبر 2009.
  • "رادار الأعماق - السونار" ، مجلة العلوم الشعبية ، نوفمبر 1945، الصفحات  84-87، 246، 250: واحدة من أفضل المقالات الموجهة لعامة الجمهور حول هذا الموضوع
  • حقائق مؤسسة الأبحاث الدفاعية النرويجية (FFI) : أجهزة السونار والبيئة البحرية
  • الاستشعار عن بعد لإدارة المناطق الساحلية: سونار أحادي الحزمة - مركز الخدمات الساحلية، الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي
  • انتشار الصوت تحت الماء ، شرح مفصل لانتشار الصوت تحت الماء، شبكة التحليل العسكري، اتحاد العلماء الأمريكيين