En el siglo XIX se llevaron a cabo varios experimentos para determinar la profundidad del Océano mediante una señal acústica. Esta señal era producida por un transductor situado debajo del agua (en la quilla) y se calculaba cuanto tiempo tardaba la señal en rebotar en el fondo y regresar al punto de origen donde era captada por otro transductor.
Las pruebas llevadas a cabo ya al inicio del Siglo XX todavía no eran del todo precisas ni satisfactorias principalmente a causa de las limitaciones dadas por la tecnología utilizada en la época. Este sistema lo conocemos actualmente como sonda.
Hubo un suceso que impulsó las investigaciones para fabricar un sonar "horizontal", el hundimiento del Titánic el 15 de Abril de 1912. No había pasado un mes desde el desastre del Titánic (el 10 de Mayo) cuando el Inglés Lewis Richardson presentó la patente de lo que debía ser un aparato emisor de señales ultrasónicas y un receptor para captar los ecos (Patente entrada en la "British Patent Office" el día 27 de marzo de 1913 con el número 11.125). La idea era buena aunque todavía no existía la tecnología para llevarla a cabo.
En Alemania el profesor Behm y en Estados Unidos el Canadiense Reginald Fessenden, ya trabajaban en emisores sónicos pero se daría un gran paso cuando en 1917 el francés Paul Langévin presentó un transductor que trabajaba según el principio piezo-eléctrico.
Unos diez años más tarde el trabajo del francés Pierce, junto al de otros, dio como resultado un emisor de frecuencias ultrasónicas y un transductor magnetostrictivo que captaba el eco ultrasónico. Este dispositivo debía permitir localizar a los icebergs, u otros obstáculos, en condiciones de pobre visibilidad.
Por lo tanto podemos distinguir dos equipos que funcionando bajo el mismo concepto sirven para cosas diferentes. Tenemos la sonda, para determinar la profundidad y el "sonar" (denominación inglesa del dispositivo pero que solemos utilizar comúnmente) para determinar la distancia a un objetivo.
Como ya hemos visto en el apartado dedicado a los Hidrófonos, en la primera guerra mundial ya existían dispositivos de escucha pasivos, pero estos hidrófonos no podían determinar la distancia exacta a la que se encontraba el objetivo. Incluso los sumergibles británicos disponían de un sistema de sonar que les permitía detectar la posición de las minas en un campo minado.
Por eso, a finales de los años veinte, la Reichsmarine empezaría a experimentar con sistemas de localización horizontales activos. Inicialmente utilizaron convertidores piezoeléctricos; las primeras pruebas las realizaron en 1932 con los sumergibles construidos para Finlandia, y más tarde utilizarían transductores magnetostrictivos.
Por eso, a finales de los años veinte, la Reichsmarine empezaría a experimentar con sistemas de localización horizontales activos. Inicialmente utilizaron convertidores piezoeléctricos; las primeras pruebas las realizaron en 1932 con los sumergibles construidos para Finlandia, y más tarde utilizarían transductores magnetostrictivos.
Como sabemos, las frecuencias bajas se captan a mayor distancia que las frecuencias altas, pero también se necesitan equipos más complejos (y más grandes) para captarlas.
Se llegó a un compromiso razonable utilizando la banda de frecuencias situada entre los 15 y los 20KHz (Kilo Hertzios). Alemania escogió para todos sus dispositivos la frecuencia de los 15KHz. El dispositivo emitía impulsos de unos 5Kw de intensidad de 0.02 segundos de duración. El dispositivo (conjunto emisor-receptor) recibiría el nombre de Kündhold.
Se llegó a un compromiso razonable utilizando la banda de frecuencias situada entre los 15 y los 20KHz (Kilo Hertzios). Alemania escogió para todos sus dispositivos la frecuencia de los 15KHz. El dispositivo emitía impulsos de unos 5Kw de intensidad de 0.02 segundos de duración. El dispositivo (conjunto emisor-receptor) recibiría el nombre de Kündhold.
En condiciones ideales un sumergible equipado con el sistema Kündhold en silencio podía detectar a un buque de gran tamaño a una distancia de entre 5.000 y 10.000 metros. Por otra parte los destructores podían detectar a un sumergible a una distancia de entre 3.000 y 5.000 metros.
Evolución
El peligro de que un sumergible utilizara el sonar activo era enorme, ya que sus señales podían (y eran) captadas por el buque enemigo antes incluso de que el propio sumergible hubiera detectado al buque enemigo. Por este motivo, en la Kriegsmarine se dio la orden de buscar primero utilizando el GHG-Angale (hidrófono) y determinar la posición del enemigo.
Una vez conocida la posición del buque enemigo se utilizaría el Mob-S-Gerät para determinar su distancia exacta. Esto permitía que, en teoría, con pocos impulsos (en condiciones idóneas incluso con sólo uno) se pudiera determinar la distancia y de este modo minimizar el riesgo de ser detectados.
Se puede apreciar las dos escalas para mostrar la profundidad, una graduada de 0 a 125 metros y la otra (la exterior) de 0 a 1.000 metros, en combinación con las dos escalas se podía determinar la profundidad entre los 150 y los 3.000 metros.
Para las mediciones de 0 a 125 metros y de 0 a 1.000 metros se utilizaba un sólo transductor de los seis que había. Para las mediciones de la escala 150-3.000 metros se utilizaban tres transmisores situados a babor y a la altura de la sala de los motores diesel. Los receptores estaban a estribor a la altura de la sala de radio.
Para las mediciones de 0 a 125 metros y de 0 a 1.000 metros se utilizaba un sólo transductor de los seis que había. Para las mediciones de la escala 150-3.000 metros se utilizaban tres transmisores situados a babor y a la altura de la sala de los motores diesel. Los receptores estaban a estribor a la altura de la sala de radio.
A partir del "Mob S-Gerät" que utilizaba dos impulsos, se desarrolló el "S-Gerät" que utilizaba cuatro impulsos y reducía el haz emitido a una franja de 15 a 20 grados lo que lo hacía más preciso. La señal recibida era representada en un tubo de rayos catódicos (similar a un osciloscopio) de 9 cm. de diámetro (Braun tube). Esta señal era proyectada, mediante un dispositivo inclinado, a un espejo semitransparente donde el operador podía interpretarla y podía seleccionar distintas escalas de distancias que también se reflejaban en el espejo. Este dispositivo sólo fue instalado en un Uboot, en el U43 (tipo IX). Nunca sería instalado en un tipo VII, aunque en el desarrollo del Tipo VIIb se tuvo en cuenta la instalación del S-Gerät.
Una evolución posterior del S-Gerät fue el SZ-Gerät en el que en un mismo dispositivo tenías un hidrófono y el Sonar. De este modo era posible "oír" los ecos y determinar la velocidad del objetivo mediante el efecto "Doppler". La frecuencia (sonido) devuelto por el eco se comparaba con la frecuencia utilizada en el impulso del sonar, si la frecuencia aumentaba el objetivo se acercaba, si la frecuencia disminuía el objetivo se alejaba.
Un ejemplo que todos conocemos del efecto Doppler es oír la sirena de una ambulancia, el sonido que oímos va variando a medida que la ambulancia se acerca, pasa a nuestro lado y se aleja. El tono (la frecuencia) va variando.
Cuando la ambulancia se acerca, las ondas de sonido "se comprimen", aumentan de frecuencia y el tono se hace más agudo. Cuando la ambulancia se aleja, las ondas de sonido "se descomprimen", disminuyen de frecuencia y el tono se hace más grave
Una evolución más avanzada del S-Gerät fue el Nibelung que sería probado por primera vez en un uboot del Tipo VIIc, el U1008. Este sistema (inicialmente desarrollado para el Tipo VIIc/42) debía instalarse en los uboote de los tipo XXI y XXIII y permitiría la localización del enemigo y el lanzamiento de torpedos desde una profundidad de unos 50 metros.
A diferencia del S-Gerät y del SZ-Gerät el Nibelung calculaba la distancia del objetivo electrónicamente. El sistema estaba instalado en la torreta del Tipo XXI (hacia la proa) y abarcaba un arco de unos 100 grados.
A diferencia del S-Gerät y del SZ-Gerät el Nibelung calculaba la distancia del objetivo electrónicamente. El sistema estaba instalado en la torreta del Tipo XXI (hacia la proa) y abarcaba un arco de unos 100 grados.
La investigación y desarrollo de los sistemas de recepción activos submarinos era responsabilidad del Nachrichtenmittelversuchsanstalt (NVA) que posteriormente, el 8 de Septiembre de 1939, pasó a llamarse Nachrichtenmittelversuchskommando (NVK) y era un departamento del OKM/Amtsgruppe Technisches Nachrichtenwesen (OKM/Nwa).
La NVA no podía probar sus equipos en las condiciones de trabajo necesarias y en Septiembre de 1936 se crearía la NEK (Nachrichtenmittelerprobungskommando) que también pasaría a estar bajo la supervisión del NVA/NVK al mando del Doctor Rudolf Kuknhold.
Los aparatos eran construidos por Electroakustik GmbH de Kiel y en Atlaswerke en Bremen. Eran instalados en los astilleros, donde había departamentos especiales dedicados a su montaje y ajuste, siguiendo las directrices dadas por el OKM.
En 1943 el departamento de investigación de la Kriegsmarine pasaría a estar supervisado por el profesor Küpfmüller que puso todos sus esfuerzos en todo lo relacionado con los sistemas de detección submarina.
Hubo una gran colaboración entre todos los departamentos de la Kriegsmarine y con las fábricas de Kiel y Bremen (Electroakustik GmbH y Atlaswerke) en parte gracias a la fuerte personalidad del profesor Küpfmüller. Los sistemas de detección submarina alemanes estaban un paso por delante al inicio de la Segunda Guerra Mundial y lo seguirían estando durante toda la contienda.
A pesar de los excelentes sistemas de detección submarina, tanto activos como pasivos, el principal problema de los uboote era acercarse al objetivo en inmersión, problema derivado de su baja velocidad. Por ejemplo navegando a 8 nudos (un tipo VII) tardaba unas dos horas en interceptar a un convoy siempre que antes no fuera localizado por los escoltas.
A pesar de los excelentes sistemas de detección submarina, tanto activos como pasivos, el principal problema de los uboote era acercarse al objetivo en inmersión, problema derivado de su baja velocidad. Por ejemplo navegando a 8 nudos (un tipo VII) tardaba unas dos horas en interceptar a un convoy siempre que antes no fuera localizado por los escoltas.
Publicación realizada por:
Jhony. A. Bautista. P
C.I: 18566744
Asignatura: CAF
Direccion URL:
http://www.u-historia.com/uhistoria/tecnico/electronica/sonar/sonar.htm
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