سونار چیست؟ + بررسی تاریخچه، اختراعات مرتبط و انواع مختلف آن

سونار (Sound Navigation and Ranging) یک فناوری پیشرفته است که از امواج صوتی زیر آب برای شناسایی و مکان یابی اشیا غوطه ور و اندازه گیری فواصل در زیر آب استفاده می کند. این سیستم در زمینه های مختلفی مانند تشخیص زیردریایی ها، کاوش معادن، ایمنی در غواصی و ماهی گیری تجاری به کار می رود. سونار با ارسال امواج صوتی و گوش دادن به پژواک های برگشتی عمل می کند و اطلاعات دریافتی به اپراتورهای انسانی منتقل می شود. در این مقاله، به تاریخچه سونار، اختراعات کلیدی و انواع مختلف این فناوری پرداخته خواهد شد تا درک بهتری از تأثیر آن بر صنعت و کاربردهای نظامی فراهم گردد.

مقدمه ای بر سونار

سونار، که مخفف عبارت Sound Navigation and Ranging است، یک سیستم علمی و تکنولوژیکی است که از امواج صوتی زیر آب برای شناسایی و مکان یابی اشیا و همچنین اندازه گیری فاصله در محیط های آبی استفاده می کند. این فناوری، سفرهای دریایی، کاوش های دریایی و عملیات نظامی را تسهیل می کند و در موارد مختلفی از جمله تشخیص زیردریایی ها، شناسایی معادن، ایمنی غواصی و ارتباط در دریا مورد استفاده قرار می گیرد.

عملکرد سونار به این صورت است که دستگاهی امواج صوتی را به زیر آب ارسال می کند و سپس به پژواک های برگشتی گوش می دهد. این پژواک ها اطلاعاتی در مورد عمق، شکل و موقعیت اشیا زیر آب ارائه می دهند. سونار قادر است تا فواصل دقیق را اندازه گیری کند و به اپراتورها کمک می کند تا تصمیمات بهتری در زمینه ناوبری و کاوش های دریایی بگیرند.

با گذشت زمان، سونار به یک ابزار حیاتی در بسیاری از صنایع تبدیل شده است و پیشرفت های تکنولوژیکی در این حوزه، امکانات و کارایی های بیشتری را فراهم کرده است. در ادامه، به تاریخچه توسعه سونار و اختراعات کلیدی که به پیشرفت این فناوری کمک کرده اند، خواهیم پرداخت.

مخترعان سونار

تاریخچه سونار به قدمت قرن نوزدهم بازمی گردد، زمانی که پژوهشگران اولیه به دنبال درک بهتر از رفتار امواج صوتی در زیر آب بودند. یکی از اولین تلاش ها در این زمینه به سال 1822 برمی گردد که دانیل کلاودن (Daniel Colloden) با استفاده از یک زنگ زیر آب، سرعت صوت زیر آب را در دریاچه ژنو سوئیس اندازه گیری کرد. این پژوهش ابتدایی پایه گذار تحقیقات بیشتری در زمینه سونار بود.

در سال 1906، لوئیس نیکسون (Lewis Nixon) اولین دستگاه شنیداری سونار را اختراع کرد که به منظور تشخیص یخ های بزرگ در دریاها طراحی شده بود. با شروع جنگ جهانی اول، نیاز به شناسایی زیردریایی ها و دیگر انواع خطرات دریایی باعث افزایش علاقه به فناوری سونار شد.

در سال 1915، پل لنگوون (Paul Langévin) دستگاهی را اختراع کرد که برای تشخیص زیردریایی ها به کار می رفت و از خواص پیروزیکی کوارتز استفاده می کرد. این اختراع با وجود تأثیر قابل توجه اش بر طراحی های بعدی سونار، به دلیل تأخیر در ارائه اش، نتوانست کمکی به تلاش های جنگی آن زمان کند.

در ابتدا، دستگاه های سونار به صورت تجهیزات شنیداری غیرفعال عمل می کردند، به این معنی که هیچ سیگنالی ارسال نمی کردند. اما تا سال 1918، کشورهای بریتانیا و ایالات متحده سیستم های فعال سونار را ایجاد کردند که در آن سیگنال ها ارسال و دریافت می شدند. این پیشرفت ها به انفجار قابلیت های سونار انجامید و امکان ایجاد مدل های پیشرفته تر را فراهم کرد.

معنی واژه سونار

واژه سونار که مخفف عبارت Sound Navigation and Ranging است، یک اصطلاح آمریکایی است که برای اولین بار در طول جنگ جهانی دوم به کار گرفته شد. این اصطلاح به فناوری ای اشاره دارد که با استفاده از امواج صوتی، به ناوبری و اندازه گیری فواصل در زیر آب می پردازد.

در حالی که آمریکایی ها از اصطلاح سونار استفاده می کنند، بریتانیا این فناوری را ASDICS می نامد که مخفف Anti-Submarine Detection Investigation Committee می باشد. این نشان دهنده اهمیت بالای فناوری سونار در زمینه های نظامی و کشف زیردریایی هاست.

به طور کلی، سونار به دو نوع اصلی تقسیم می شود: سونار فعال و سونار غیرفعال. سونار فعال امواج صوتی را منتشر کرده و سپس پژواک های برگشتی را دریافت می کند، در حالی که سونار غیرفعال فقط به صدای محیط پیرامون گوش می دهد بدون اینکه سیگنالی ارسال کند. چنین تقسیم بندی ای، انواع کاربردهای مختلف و تخصصی سونار در حوزه های نظامی، تحقیقاتی و صنعتی را نشان می دهد.

با گذشت زمان، توسعه های مختلفی در این فناوری صورت گرفته است، از جمله ایجاد دستگاه های اندازه گیری عمق و فناوری های پیشرفته تری همچون سونار از نوع سریع اسکن و سونار جانبی، که همگی نشان دهنده گسترش کاربرد سونار در زمینه های گوناگون هستند.

دو نوع اصلی سونار

سونار به دو نوع اصلی تقسیم می شود: سونار فعال و سونار غیرفعال. هر کدام از این نوع ها ویژگی ها و کاربردهای خاص خود را دارند که آنها را در زمینه های مختلف مفید می سازد.

سونار فعال

سونار فعال با ایجاد یک پالس صوتی، که معمولاً به آن پینگ گفته می شود، عمل می کند. این امواج صوتی به زیر آب ارسال می شوند و سپس سیستم به پژواک های برگشتی گوش می دهد. این پژواک ها اطلاعاتی درباره وجود، موقعیت و فاصله اشیاء زیر آب فراهم می سازند. سونار فعال معمولاً از فرکانس های ثابت یا فرکانس های متغیر استفاده می کند. اگر از فرکانس متغیر (chirp) استفاده شود، دستگاه می تواند با تطبیق فرکانس پژواک ها با الگوی فرستاده شده، اطلاعات دقیقی را استخراج کند.

سونار غیرفعال

در مقابل، سونار غیرفعال به هیچ وجه سیگنالی ارسال نمی کند. بلکه فقط به صداهای موجود در محیط گوش می دهد. این نوع سونار معمولاً برای مقاصد نظامی مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا می تواند به شناسایی کشتی ها و اقدامات دریایی بپردازد بدون اینکه موقعیت خود را فاش کند. سیستم های سونار غیرفعال معمولاً دارای پایگاه های داده بزرگی هستند که اطلاعات دریافتی را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهند. این پایگاه های داده به کامپیوترها کمک می کنند تا انواع کشتی ها و فعالیت های دریایی را شناسایی کنند، مانند سرعت و نوع سلاح هایی که استفاده می شوند.

به طور کلی، انتخاب نوع سونار به نیاز خاص کاربرد و شرایط محیطی بستگی دارد. هر کدام از این دو نوع سونار، نقش مهمی در خدمات دریایی، نظامی و تحقیقاتی ایفا می کنند و برای بهبود امنیت و کارایی عملیات ها به کار می روند.