Sonar (ses navigasyonu ve menzili kısaltması), ortamdaki nesneleri bulmak ve ortamın haritasını çıkarmak için ses dalgalarının kullanıldığı bir yöntemdir. Özünde, bir ses dalgası kümesi herhangi bir ortama yönelir ve bazı dalgalar nesnelerden yansır. Denizaltı ve gemi gibi su altı nesnelerinin derinliğini, yönünü ve hızını ultrason yardımıyla ölçmek için kullanılır.
Sonar, Leonardo da Vinci tarafından 1490’da basit bir gemi ile geliştirildi. Bu teknik daha sonra 1. Dünya Savaşı’nda denizaltılarla mücadele etmek için olgunlaştı, çünkü denizaltılar o zamanlar savaş kazanan semboldü ve karşı tekniğe sahip değildi.
Sonarın kullanım alanları; yalnızca askeri alan değil; batimetri çalışmalarında, boru hattı denetimlerinde, arama ve kurtarma operasyonlarında, okyanus keşif ve akademik araştırmalarda da kullanılmaktadır. Özetle, balina, yarasa ve diğer hayvanların doğal yaşantıları içerisinde, yıllardır kullandığı çalışma yapısı feyz alınarak geliştirilen Sonar teknolojisi birçok alanda insanlara avantaj sağlamaktadır.
Sonarın potansiyeline göre, balinalar 60 metreden uzaktaki kayaların boyutunu ve hareketini ayırt edebilir. Aslında balinalar, akrabalarından, yemlerinden veya görüşlerinden çok Sonara güvenirler.
Dalga geri dönmeden önce geçen zamanın ve sesin hızının anlaşılmasıyla alıcı, nesnenin yayıcıya olan mesafesini değerlendirebilir. Sonar açık havada çalışsa da en etkilisi su altındadır. Bir Sonar, nesneleri denize ultrasonik dalgalar yayarak ve yansıyan yankıları algılayarak algılar. Sonar, bir balık sürüsünün dağılımını, yoğunluğunu ve hareketini her yöne 360° veya 180° açıyla algılayabilir ve görüntüleyebilir.
Sonar Nasıl Çalışır?
Aktif bir Sonar sistemi, bir ekran, dönüştürücü, verici ve alıcıdan oluşur. Bir dürtü, doğrudan bu vericiden iletilir ve dönüştürücü tarafından bir ses dalgasına dönüştürülür. Dalga bir nesneye çarptığında ses geri tepecektir.
Yankı daha sonra sesi alıcı tarafından güçlendirilen bir elektriksel darbeye dönüştüren dönüştürücüye geri döner. Bu veriler daha sonra ekrana gönderilir. Bazen dönüştürücü, ses dalgalarını algılamaya ve bunları iletmeye yardımcı olur.
Ses kaynağı nasıl tespit edilir ve cismin orijine olan uzaklığı hesaplanır. Çok sayıda hidrofon sensörü kullanan Sonar sistemleri, her ping bir sensöre çarptığında sesin ve fazın yoğunluğunu kaydeder. Faz, ses dalgasını alırken meydana gelen zamanlama gecikmesidir. En büyük genliği kaydeden ve en az faza sahip olan sensör, yansıma noktasına en yakın olan sensördür.
Sonar performansında bir diğer önemli faktör kullanım ortamıdır. Sonar sistemlerinin performansı, okyanusun ortamına bağlı olarak değişkendir ve bu bazen tahmin edilemezdir. Aralıkların doğru tahminini sağlamak için akustik yayılım modelleri için düzenli okyanus çalışmaları kritik öneme sahiptir.
Örneğin, Sonardaki zorluklardan biri saçılmadır. Bu, su kütlesindeki küçük nesnelerden, dibin derinliğinden yüzeyin yüksekliğine kadar meydana gelir. Sis içindeki ışıktan yayılan ışık gibi, aynı şey bu su girişimine de benzer şekilde uygulanır.
Sonar Çeşitleri
Bir noktada, insanlar üstün çözünürlük ve menzile sahip Sonar ı geliştirdiler. En basit Sonar sistemleri kulaklarımızdan ve ses kutumuzdan oluşur. Bir dağın tepesinde çığlık attığımızda ve yankımızı duyduğumuzda kullandığımız sistemin aynısıdır.
Ancak ordunun geliştirdiği Sonar, binlerce kilometre yol kat edebiliyor. Süpürme aralığı, sistemin okyanus yataklarının %80’ini yalnızca 4 bakış noktası kullanan ses dalgalarından kaplamasını sağlar. Işığın etkinliğine ve radarın üstün hızına rağmen, Sonar deniz tabanı haritaları oluşturmaya, deniz haritaları geliştirmeye, tehlikeleri tahmin etmeye ve gemi enkazlarını keşfetmeye yardımcı olur.
Sonarın amacı, yüzeyin altında gemilere zorluk çıkarabilecek nesneleri tanımlamaktır. Ayrıca, Dünya Savaşı, savaş denizaltılarının ve su altı gözetiminin önemini öne çıkaran ciddi ilerlemeler getirdi. Bu ilerlemeden, aktif ve pasif olmak üzere iki ana tip sonar ortaya çıktı.
Aktif Sonar
Aktif Sonar, hedefin menzilini, yönünü ve göreli hareketini belirlemek için bir projektöre ve bir alıcıya güvenir. Akustik projektör, dışa doğru yayılan ve ardından hedef nesne tarafından geri yansıtılan bir ses dalgası üretir. Alıcı yansıyan sinyali alır ve analiz eder.
Aktif Sonarın bir örneği denizaltı gemileridir. Denizaltılar akustik enerjiyi iletir ve yankının alınması arasındaki zaman gecikmesi yoluyla çevredeki nesneleri keşfeder. Bir nesnenin varlığını tespit edebilmenin yanı sıra, gelişmiş modern araçların yükselişi, bir nesnenin boyutunu, yönünü ve şeklini büyük ayrıntılarla belirlememize olanak tanır.
Uzaktan kumandalı su altı aracı(ROV), belirli bir frekansta bir ses dalgası gönderen ve ardından sudaki ve deniz tabanındaki nesnelerden yansıyan ses dalgasının geri dönmesinin ne kadar sürdüğünü dinleyen aktif sonar kullanır. Çok ışınlı görüntüleme sonarı, ROV’ın önündeki şeyin bir görüntüsünü boyamak için birden fazla ses demeti kullanır.
Pasif Sonar
Pasif Sonar, gözetim senaryolarında kullanılan sistemlerdir. Bu durumda yöntem, diğer cihazlar tarafından iletilen dalgaları dinlediği için yerel bir vericiye ihtiyaç duymaz.
Bu, cihazın deniz yaşamı, gemiler ve diğer derinlik yüzeylerinden çıkan sesleri topladığı anlamına gelir. Ancak pasif bir sistemdeki makineler, dinleme cihazlarının yardımı olmadan ses kaynağının yerini belirleyemez. Varlıkları bilinmeden (askeri bir ortamda) vericinin yerini belirlemek için birlikte çalışmalılar.
CHIRP Sonarı
Sıkıştırılmış Yüksek Yoğunluklu Radar Darbesi veya CHIRP sonar aracı, genellikle dip izleme ve balık bulma için kullanılır. Geleneksel 2D sonar gibi tek bir frekansa ping atmak yerine, Chirping cihazları geniş bir frekans aralığı iletir. Her darbe ile dönüştürücü düşük bir frekansta titreşmeye başlar ve daha sonra darbe süresi boyunca yukarı doğru yüksek bir frekansa modüle edilir.
Sonar Nerelerde Kullanılır?
Sonar teknolojisi genellikle ordu tarafından kullanılmalarıyla bilinseler de, tek kullanım alanı bu değildir. Sonar nerelerde kullanılır? Göz atalım.
- Batimetrik Çalışmalar
Batimetri, okyanus, nehirler, akarsular ve göller dâhil olmak üzere su kütlelerinin, yataklarının veya zeminlerinin incelenmesidir. Bu durumda Sonar, okyanus tabanlarının derinliğini belirlemek ve sularda güvenli gezinmeyi sağlamak için kullanılır.
- Boru Hattı Denetimleri
Yüksek frekanslı, Sonarlı, yandan tarama teknolojisi ile boru hattı incelemeleri yapılabilir. Gaz ve petrol şirketleri, hasarı, açıklıkları ve kaya dökümü bütünlüğünü tespit etmek için Sonarı kullanır.
- Savunma
Sonar, su altında patlama tehlikesini tespit etmek için de kullanılır. Deniz tabanları sömürüldükçe, içlerindeki kabloları ve boruları belirlemek önemlidir. Patlamamış bombaları, mayınları ve torpidoları bulmak, genel güvenlik ve refah için önemlidir. Sonar, diğer varlıklarla su altı iletişimine izin vermek için denizaltılara ve gemilere de yerleştirilmiştir.
- Emniyet, Kamu Güvenliği Dalgıçları ve Arama Kurtarma
Sonar teknolojisi, genellikle arama ve kurtarma görevlerinde, tekne kazalarının veya belirsiz sularda olası boğulmaların kanıtlarını veya kurbanlarını bulmayı daha kolay ve daha verimli hale getirmek için kullanılır. Sonar, arama kurtarmada düzenli olarak kullanılmaktadır. Yan tarama sistemleri, cesetlerin yerini belirlemeye yardımcı olur ve dalgıçları kurtarma bölgesine yönlendirir.