Henüz tam olarak keşfedilemeyen dünya; derin denizler.
Zengin canlı çeşitliliğini ve bilinmezleri barındıran; duruma göre “mavi, karanlık ve soğuk” olarak nitelendirilen denizlerin sırlarını aydınlatmak, bu alanda çalışan bilim insanlarının görevi.
Bizim konumuz, deniz savaşlarının derinliklerinde…
Tarihi kaynaklar, dünyada yaşanan ilk deniz savaşının M.Ö. 1200’lere kadar uzandığı bilgisini veriyor.
Bu savaşlar, deniz üstünde yaşanan ve tarafların birbirlerini görebildikleri savaşlardı.
Ta ki savaşlarda kullanılan ilk denizaltı üretilene kadar.
Kaynaklar, bir savaşta kullanılan ilk denizaltının, “American Turtle” olduğunu yazıyor.
1776 yılında Amerikan Bağımsızlık Savaşı (1775–1783) sırasında kullanılan bu denizaltı, hiçbir gemiyi batırmayı başaramamıştı…
Denizaltılar, Birinci Dünya Savaşı’nda önemli bir güç çarpanı oldu.
Almanlar tarafından üretilen U-Bot denizaltıları, İngilizlerin kâbusuydu.
Sonar bu yıllarda henüz aktif olarak kullanılmadığı için özellikle karanlıkta saldıran bu denizaltıları tespit etmek çok zordu.
Denizaltılar, İkinci Dünya Savaşı’nın gidişatına da etki etti.
Bu sessiz ve derin düşmanı tespit etmek için geliştirilen sonar sistemleri de ilk kez İkinci Dünya Savaşı’nda kullanıldı.
Sonar (Sound Navigation and Ranging), ses dalgalarını kullanarak unsurun boyut, uzaklık ve diğer verilerinin tespit edilmesini sağlayan bir teknik.
Tarihte ilk kez 1940 yılında ses dalgaları kullanılarak bir gemi tespit edildi.
Bu çalışma ilk pasif sonar örneği idi ve çalışma Leonardo da Vinci tarafından gerçekleştirilmişti.
Birinci Dünya Savaşında pasif sonar deneylerinin ardından ilk tam askeri kullanım İkinci Dünya Savaşı’nda, denizaltılarda gerçekleşti.
Bugün farklı amaçlarla, askeri ve sivil gemilerde kullanılıyor.
Sonar sistemi sivil amaçlı olarak batıkların tespitinde, okyanusların derinliklerinin ölçümünde, balık sürülerinin tespitinde kullanılıyor.
Askeri amaçlı kullanım ise su altındaki dost/düşman unsurların belirlenmesini de içeriyor.
TEMEL ÇALIŞMA PRENSİBİ
Sonar sistemleri aktif ve pasif olmak üzere ikiye ayrılır.
Pasif sonar sistemleri, hedef unsurun ürettiği ses dalgalarını tespit eder.
Bu sayede hedefin konumuna ve diğer bilgilerine ulaşılır.
Aktif sonar sistemleri ise farklı frekans bantları kullanarak ses dalgaları üretir.
Üretilen bu ses dalgaları, su yüzeyinin altında ilerler, temas ettikleri yüzeyin açısına/konumuna göre geri yansıyarak döner.
Böylelikle dalgaların yansımasına neden olan yüzey veya cisim tespit edilmiş olur.
Bu çalışma prensibi radar sistemlerine de benzer.
Radar sistemleri de farklı frekans bantlarını kullanarak dalgalar oluşturur ve dalgalar temas ettikleri yüzeyden yansıyarak radar sistemine geri döner ve tespit gerçekleştirilmiş olur.
Şekil 1.A, sonar sistemlerinin savaş gemilerinde ve denizaltılarda bulunduğu konumu gösteriyor.
Sistem, unsurun en ön kısmında (karina bölgesi) gömülü olarak yer alırken en arka kısımda “çekili dizi sonar” sinyal-gürültü oranını büyük ölçüde iyileştiriyor ve unsuru gürültü kaynaklarından uzak tutuyor.
Çekili Dizi Sonar (Towed Array Sonar) gemilerin veya denizaltıların arkasından sarkıtılan ve aktif/pasif sonar sistemleri ile donatılan uzun bir kablodan meydana geliyor.
Çekili dizi aktif/pasif sonar sisteminin diyagramı Şekil 3.A’da gösterilmiştir.
Şekil 4.A, sonar sistemlerinin pasif ve aktif çalışma mantığını özetliyor.
Pasif sonar sistemine sahip denizaltı (soldaki), sağdaki denizaltıyı tespit etmek için çekili bir dizi (anten) kullanarak diğer denizaltıdan gelen sesleri (mavi) tespit etmeye çalışıyor.
Ancak ses doğal etkenlerden ötürü saf bir halde iletilmez.
Bu sesler sığ su ortamı tarafından bozulur ve okyanus yüzey gürültüsüne (yeşil) ve yüzey geminin yüzey gürültüsüne (kırmızı) gömülür.
Aktif sonar sisteminde ise sağdaki gemi, sığ su ortamında bir ses darbesi üretir (kırmızı) ve ses darbesi soldaki denizaltıya çarparak bir yankı (mavi) gönderir.
Sonar sistemi, yansıyan ses dalgalarını su ve zemin yüzeyindeki yankılanmasından (sarı) ve okyanus gürültüsünden (yeşil) ayırmaya çalışır.
Sistemler pek çok ayrı bölümden oluşur.
Verici, iletici, koruyucu gibi alt elemanlar ile sonar sistemleri elde ettikleri ses dalgalarını tespit-takip etmek, diğer dalgalardan ayırt etmek ve konum-hız vs. gibi tipik bilgileri elde etmek veya bu bilgileri aktarmak/iletmek, analiz etmek amacı ile birlikte çalıştırılır.
LİDER GEMİLERE ÜSTÜN ÖZELLİKLİ SONARLAR
Amerika Birleşik Devletleri (ABD) Donanması bünyesindeki Ticonderoga sınıfı kruvazörler, bilgisayar kontrollü bir sonar sistemi olan AN/SQS-53’ü kullanır.
AN/SQS-53B/C/D, birbirini tamamlayan arama-izleme-koruma ve iletim sistemlerine sahip bir sonar sistemidir ve kruvazörün en ön/alt konumuna (karina bölgesi) yerleştirilmiştir.
AN/SQS-53 sonar sisteminin çalışma frekansı 3 kHz’dir ve maksimum frekansı 192 kHz’dir.
Aynı sistem ABD Donanmasının Arleigh Burke sınıfı destroyerlerinde de kullanılıyor.
Şekil 6.A’da görünen sonar sistemi, Arleigh Burke sınıfı USS John Paul Jones (DDG-53) destroyerinde kullanılan AN/SQS-53C’dir.
AN/SQS-53, General Electric ve EDO Corporation firmaları tarafından geliştirildi ve üretildi.
Sonar sistemi geliştiren pek çok firma var.
Savunma sistemlerinde öncü firmalardan biri olan Lockheed Martin üretimi AN/BQQ-10 A-RCI sonar sistemi, ABD Donanmasına ait denizaltılarda aktif olarak kullanılıyor. (FY16 Navy Programs)
Yine savunma teknolojilerinde dünyada önde gelen firmalardan biri olan Raytheon üretimi AN/SQS-56 sonar sistemi, aktif olarak pek çok ülke tarafından tercih ediliyor.
AN/SQS-56 sonar sisteminin çalışma frekansı 6,7 kHz – 8,4 kHz arasında.
Sistemin FM darbeleri için frekans sapması ise 400 Hz – 800 Hz.
Sistemin aktif tarama bant genişliği 6,2 kHz ilâ 8,9 kHz iken pasif tarama bant genişliği 3 kHz – 10 kHz aralığında.
Dünyada pek çok firma sonar sistemleri geliştiriyor.
Atlas Elektronik, L3HARRIS, Teledyne Marine, GeoSpectrum Technologies gibi firmalar çeşitli çözümler üretiyor.
Türkiye merkezli firmalar da sonar sistemleri üzerinde çalışıyor ve çözümler üretiyor.
Bu çözümler, yazı serisinin ikincisinde ele alınacak.
SONAR SİSTEMLERİ-2: MAVİ VATANIN DERİNLİKLERİ YERLİ SONARLARA EMANET yazısına ulaşmak için tıklayın.
YARARLANILAN KAYNAKLAR
- AMETEK Electronic Components And Packaging, Towed Array Sonar: Uses and Design Challenges
- Biomimetic Sonar System Performing Spectrum-Based Localization, JONAS REIJNIERS, HERBERT PEREMANS, January 2008
- Defence Pakistan, Sonars, 14 December 2016
- Digital Sonar Design in Underwater Acoustics: Principles and Applications, PROF. QIHU LI
- Forecast International, SQR-19 TACTAS – Archived 11/2003
- https://en.wikipedia.org/wiki/Sonar
- https://www.dzkk.tsk.tr/data/guncelduyuru/175/1.pdf
- Lakebed Characterization Using Side-Scan Data For Investigating The Latest Lake Superior Coastal Environment Conditions, SALİH KÜLÜNK, January 2017
- Underwater Acoustics, WILLIAM A. KUPERMAN, PHILIPPE ROUX, January 2014
- United States Patent, Number 5,025,423, 18 June 1991
- Naval Applications Of Elastomers, C. M. ROLAND
- Navytribe, S9165-AF-MMA-010, AN/SQS-56 Sonar Rubber Dome And Sonar Composite Dome For FFG 7 Clas Vessels, 07 November 2005
- Military Analysis Network, AN/SQR-19 Tactical Towed Array SONAR (TACTAS)
- Modernization Of ASW Sonar SQS-56 At Gdansk University Of Technology, JACEK MARSZAL, JAN SCHMIDT, ROMAN SALAMON, LECH KILIAN, ALEKSANDRA RAGANOWICZ, KRZYSZTOF ZACHARIASZ, ZAWISZA OSTROWSKI, ANDRZEJ JEDEL, MARIUSZ RUDNICKI, TOMASZ SIDORKO, ALEKSANDER SCHMIDT, WOJCIECH LEĝNIAK
- Su Altı Akustik Dalga Yayılımı & Sonar Sistemler, DR. SERKAN AKSOY
- The Food and Agriculture Organization, Principles Of The Use Of The Sonar System For Fish Biomass Estimates
- The Office Of The Director Operational Test And Evaluation, FY16 Navy Programs, AN/BQQ-10 Acoustic Rapid Commercial Off-the-Shelf Insertion (A-RCI) Sonar
- The PEW, Advanced Sonar Technology Helps NOAA Count Anchovy
