Sonars actifs et applications au combat

[Valérian]

Je me pose quelques questions sur les sonars actifs, et je voudrais un avis éclairé sur les possibilités qu'ils offrent :


Dans l'univers de Polaris, est-ce que le "bang" d'un sonar actif est dans le domaine audible, ou bien on utilise une source à une autre fréquence (ultrasons) ?


Est-ce qu'il est possible d'utiliser un sonar en mode semi-actif et avec quelles contraintes? ... je m'explique : le "bang" du sonar actif est émis par un navire A. Il vient rebondir sur la coque d'un navire B. Il est ensuite capté par un navire C. Est-ce que le navire C obtient une détection et une analyse du navire B comme s'il avait lui même émis le "bang", ou cela nécessite des informations sur la source du "bang" (genre position relative et intensité du "bang") ?


Est-ce qu'il est possible d'utiliser un sonar actif conçu de manière à ce qu'il soit directionnel (il n'émet que dans un cône donné) ?


Un sonar actif doit avoir une portée maximale de détection. Mais jusqu'à quel distance maximale peut-il être repéré (de la même manière que les projecteurs sont repérables à 4 fois la distance sur laquelle ils éclairent) ?

[gMalkav]

pour ce que j'en sais, un sonar est comme un radar, il mesure le temps entre l'émission et la réception d'un écho (bang), et donne ainsi une distance (rapport avec la transmission du son dans l'eau).
Il me semble que le sonar actif émet un son puis écoute le retour, je crois qu'il est directionnel et fonctionne par balayage.
Par contre le sonar passif écoute les sons environnants comme le frottement de l'eau sur la carlingue ou les moteurs et ne donne donc que la présence d'un objet, mais pas sa position exact.

pour ce qui est du cas des 3 navires, à moins de savoir exactement quand a été envoyé le "bang", sous quel angle et à quelle distance.

[Dead]

Dans l'univers de Polaris, est-ce que le "bang" d'un sonar actif est dans le domaine audible, ou bien on utilise une source à une autre fréquence (ultrasons) ?

ça dépend 

Plus la fréquence est haute
+ tu "vois" des détails fins (résolution plus élevée)
+ le son est absorbé par l'eau de mer donc - ta portée est grande

Plus la fréquence est basse
- ta résolution est bonne
+ tu portes loin

Selon l'applicatio
n, le sonar est plus ou moins haute fréquence. Un sonar "tactique" est audible, c'est des ondes de fréquence moyenne. Les sonars de détection tapent dans les infrasons, ces sonars sont actuellement interdits car ils perturbent les cétacés. Les sonars de proximité sont en ultrason, ils servent à la navigation.

Est-ce qu'il est possible d'utiliser un sonar en mode semi-actif et avec quelles contraintes? ... je m'explique : le "bang" du sonar actif est émis par un navire A. Il vient rebondir sur la coque d'un navire B. Il est ensuite capté par un navire C. Est-ce que le navire C obtient une détection et une analyse du navire B comme s'il avait lui même émis le "bang", ou cela nécessite des informations sur la source du "bang" (genre position relative et intensité du "bang") ?

Le navire C détecte le navire A et avec un beaucoup de bol/talent/gros matos, le navire B. En gros, le navire A envoie des ondes sonores qui vont rebondir dans tous les sens avec son sonar actif (fond, surface, thermocline et obstacles). Le Navire C va très probablement se trouver sur la trajectoires d'ondes DIRECTES (aucun rebond) émises par le navire A. Le navire C peut alors facilement établir la position de A. Les ondes suivent des trajets multiples et à vrai dire, se "courbent" avec la température et la pression. A partir du moment où la position de A est calculée, en théorie, on peut "s'amuser" à reconstituer les ondes INDIRECTES pour tirer des infos supplémentaires sur l'environnement... Mais ça demande un électronique embarquée de malade ! Filtrer des signaux salement atténués, reconstituer les trajectoires... au secours.

(en fait on reconstitue déjà un partie des signaux indects, du moins pour les plus fréquemment rencontrés tels que ceux qui rebondissent au fond/surface de l'océan).

Est-ce qu'il est possible d'utiliser un sonar actif conçu de manière à ce qu'il soit directionnel (il n'émet que dans un cône donné) ?

Les sonars actifs (et passifs) les plus basiques sont directionnels... On utilise des sonars actifs "multiple beam" pour envoyer une impulsion unique dans toutes les directions. Celà demande un surplus d'électronique pour synchroniser les hydrophones de façons à ce que la distance qui les sépare ne bouzille pas la qualité du signal émi... un peu comme le réglage des baffles avant / arrière dans un concert: les baffles situées au fond de la salle envoient le son un peu après que le les baffles avant émettent... histoire que le son qui arrive au fond de la salle soit synchro avec le son émis par les baffles arrière. Je sais pas si j'ai été très clair XD

Quant aux sonars passifs, la norme actuelle est une myriade de petits hydrophones qui détectent sur un angle très étroit. l'ensemble forme une demie sphère hérissée (un demi sida =) cachée sous le nez du soum (et ailleurs aussi). Lorsqu'une onde tape dans le museau du soum, les hydrophones excités donneront ainsi la direction dont proviennent les ondes (sur 360).

Un sonar actif doit avoir une portée maximale de détection. Mais jusqu'à quel distance maximale peut-il être repéré (de la même manière que les projecteurs sont repérables à 4 fois la distance sur laquelle ils éclairent) ?

Bah pour simplifier, ton histoire de 4x la portée utile me parait bonne. Si le gusse fait du bruit dans le canal sofar (entre la surface et la thermocline, tu peux multiplier la distance par 10 (à la louche)

PS:
Le premier truc à apprendre avec les sonars, c'est la trajectoire des ondes en fonction de la température et pression (sound velocity profile). Le son dans l'eau de mer ne va pas tout droit ! Non seulement il rebondit, mais en plus, selon la salinité, la pression, la température etc, le son prend une trajectoire courbe ! Une fois ton "svp" connu, tu peux tracer les trajectoires théoriques des ondes.



ce qui donne en gros ce genre de diagramme

tiens, lis moi ce truc que j'ai écris (mais pas fini, je bosse sur GREN)

http://www.goblinbro.com/vrac/ECM.doc

[Valérian]

Merci bien pour cette réponse ultra complète.


En fait, je voulais savoir s'il était possible de faire du guidage torpille en mode semi-actif (comme les premiers missiles air-air moyenne portée), et s'il était possible d'avoir une source secondaire de sonar actif (par exemple un drone situé un peu à l'écart du navire mère) sans avoir besoin d'une liaison de données entre le drone et le navire mère.

[Dead]

En fait, je voulais savoir s'il était possible de faire du guidage torpille en mode semi-actif (comme les premiers missiles air-air moyenne portée)

Bah les torpilles, actuellement, sont quasiment toutes filoguidées. On les balance en silencieuse en direction de la position supposée de la cible (vitesse lente, sonar passif). Puis l'engin accélère et passe en sonar actif. Je ne connais pas les missiles dont tu parles. T'as un nom que je me documente?

et s'il était possible d'avoir une source secondaire de sonar actif (par exemple un drone situé un peu à l'écart du navire mère) sans avoir besoin d'une liaison de données entre le drone et le navire mère.

Sans liaison de données, c'est chaud comme tu peux le voir. Les sous marinier utilisent des sonars remorqués en forme de nouille pour entendre ce qui se passe derrière le navire (le bruit des moteurs et des hélices, c'est pas top). Ton système serait bon avec une liaison de données... Un cable, un réseau acoustique haute fréquence, du laser de communication etc.

PS: oui le principe du sonar actif ressemble à celui du radar actif mais ... l'eau est encore moins homogène que l'air. C'est ça qui fout le bordel dans les calculs. Tout ce qui est possible avec le radar est en théorie possible sous l'eau avec le son mais avec du matos de reconstitution, filtrage & cie puissance 10 car les signaux affreusement atténués, tordus etc.

[Tosheros]

Un truc que je comprends pas avec cette histoire de drone qui fait du sonar actif, pour le bateau qui l'envoie ça serait pas tout bêtement du sonar passif?

Avec les avantages dûs au fait qu'ils savent qu'il va y avoir un écho et seront donc plus concentrés au moment opportun, et qu'en plus l'ennemi peut paniquer en croyant que la source de l'écho est le navire et non un drone et perdre du temps en lui balançant une torpille dessus à la vas-vite.

[Valérian]

Je ne connais pas les missiles dont tu parles. T'as un nom que je me documente?

AIM-7 Sparrow pour un missile à guidage semi-actif. Pour info, il a été remplacé par l'AIM120 AMRAAM à guidage actif (mais il n'émet que dans la phase finale, auparavant, il est guidé par l'avion lanceur via liaison de données).

Un truc que je comprends pas avec cette histoire de drone qui fait du sonar actif, pour le bateau qui l'envoie ça serait pas tout bêtement du sonar passif?

Avec les avantages dûs au fait qu'ils savent qu'il va y avoir un écho et seront donc plus concentrés au moment opportun, et qu'en plus l'ennemi peut paniquer en croyant que la source de l'écho est le navire et non un drone et perdre du temps en lui balançant une torpille dessus à la vas-vite.

Je suppose que ce que l'on appelle "sonar actif" est en fait un dispositif d'émission de sons. Pour capter le signal en retour, tu utilises ton sonar passif. Après, au niveau électronique il te faut des algorithmes adapté à du son réfléchi par un objet, plutôt que du son direct.

L'idée est bien que le navire dispose des avantages du sonar actif (pour la vitesse d'analyse et de calcul de solution de tir) sans les inconvénients (tu révèles à coup sur ta position). Au pire, c'est effectivement le drone qui risque de se faire tirer dessus, mais si on lui dit alors de couper son sonar, il devient beaucoup plus difficile à viser.

[Tosheros]

J'ai pas étudié les effets du sonar passif en cours, mais si c'est comme du sonar actif il suffit de se servir de l'effet doppler pour calculer sa vitesse et donc sa position par rapport à la source d'émission.

[Dead]

J'ai pas étudié les effets du sonar passif en cours, mais si c'est comme du sonar actif il suffit de se servir de l'effet doppler pour calculer sa vitesse et donc sa position par rapport à la source d'émission.

Je plussoie pour la vitesse, mais le doppler n'indique pas la position, ni la direction ^^. Allez dans la section scientifique, yavait un fred sur des ouvrages, vous y trouverez un manuel d'acoustique sous marine. Ce livre devrait répondre à ttes vos questions