Sonar: Mit fortschrittlicher Technologie durch den Unterwasserkrieg navigieren

Von Fouad Sabry

Was ist Sonar?

Sonar ist eine Technik, die Schallausbreitung zur Navigation, Entfernungsmessung (Entfernungsmessung), Kommunikation mit oder zur Erkennung von Objekten auf oder unter der Wasseroberfläche, wie z. B. anderen Schiffen, nutzt.

Ihre Vorteile

(I) Einblicke und Validierungen zu den folgenden Themen:

Kapitel 1: Sonar

Kapitel 2: Seitensichtsonar

Kapitel 3: Hydrophon

Kapitel 4: Echolot

Kapitel 5: Sonoboje

Kapitel 6: Strahlformung

Kapitel 7: Schleppsonar

Kapitel 8: Akustische Signatur

Kapitel 9: Überwachungs-Schleppsonarsystem

Kapitel 10: Projekt Artemis

(II) Beantwortung der wichtigsten Fragen der Öffentlichkeit zum Thema Sonar.

Für wen sich dieses Buch eignet

Fachleute, Studenten und Doktoranden, Enthusiasten, Bastler und alle, die über grundlegende Kenntnisse oder Informationen zu Sonaren aller Art hinausgehen möchten.

 

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Eine Milliarde Sachkundig [German]
• Erscheinungsdatum: 20. Juni 2024

Buchvorschau

Kapitel 1: Sonar

Sonar, auch bekannt als akustische Navigation und Entfernung, ist eine Methode zum Navigieren und Ordnen von Geräuschen.

Der Begriff Sonar kann verwendet werden, um sich auf eine von zwei verschiedenen Arten von Technologien zu beziehen: passives Sonar, bei dem auf den von Schiffen erzeugten Schall gehört wird, und aktives Sonar, bei dem Schallimpulse ausgesendet und auf Echos geachtet werden. Sonar kann als Methode zur Bestimmung der akustischen Position von Zielen im Wasser sowie zur Messung der Echoeigenschaften dieser Strukturen verwendet werden. Vor der Entwicklung des Radars wurden Methoden zur akustischen Ortung in der Luft eingesetzt. Andere Anwendungen von Sonar sind die Navigation von Robotern, und SODAR, ein nach oben gerichtetes In-Air-Sonar, wird zur Untersuchung der atmosphärischen Bedingungen verwendet. Der Begriff Sonar wird auch verwendet, um sich auf die Apparatur zu beziehen, die beim Erzeugen und Empfangen von Schall verwendet wird. In Sonarsystemen werden sehr niedrige Frequenzen, sogenannte Infraschallfrequenzen, und extrem hohe Frequenzen, sogenannte Ultraschallfrequenzen, verwendet. Unterwasserakustik, oft auch als Hydroakustik bezeichnet, ist der Prozess der Untersuchung des Schalls, der unter Wasser auftritt.

Leonardo da Vinci wird zugeschrieben, dass er die erste Person war, die diese Methode anwandte, die 1490 dokumentiert wurde. Er benutzte einen Schlauch, der ins Wasser gesteckt wurde, um Gefäße nach Gehör zu entdecken.

Leonardo da Vinci war der erste Mensch, der die Verwendung von Schall durch den Menschen im Wasser aufzeichnete. Er beschrieb, wie ein Schlauch, der ins Wasser eingeführt wurde, verwendet wurde, um Gefäße zu erkennen, indem ein Ohr an den Schlauch gelegt wurde. Obwohl einige Tiere, wie Delfine, Fledermäuse und bestimmte Spitzmäuse, seit Millionen von Jahren Schall zur Kommunikation und Objekterkennung verwenden, wurde die erste aufgezeichnete Verwendung von Schall durch den Menschen im Wasser im Jahr 1490 aufgezeichnet.

Die Notwendigkeit, U-Boote während des Ersten Weltkriegs aufzuspüren, motivierte zusätzliche Forschungen über die Verwendung von Schall als Erkennungsmethode. Sowohl die Briten als auch die Franzosen machten schon früh Gebrauch von Unterwasser-Abhörgeräten, die als Hydrophone bekannt sind. Im Jahr 1915 arbeitete der französische Wissenschaftler Paul Langevin in Zusammenarbeit mit Constantin Chilowsky, einem eingewanderten russischen Elektroingenieur, an der Konstruktion von aktiven Schallgeräten zum Aufspüren von U-Booten. Diese Arbeit hatte Auswirkungen auf nachfolgende Designs, obwohl piezoelektrische und magnetostriktive Wandler schließlich die zuvor verwendeten elektrostatischen Wandler ersetzten. Für Hydrophone wurden leichte schallempfindliche Kunststofffolien und Glasfasern verwendet, während für Projektoren Terfenol-D und Blei-Magnesium-Niobat (PMN) hergestellt wurden.

Im Jahr 1916 nahm der kanadische Physiker Robert William Boyle unter dem British Board of Invention and Research zusammen mit A. B. Wood das Projekt der aktiven Schalldetektion in Angriff und entwickelte Mitte 1917 einen Prototyp zum Testen. Die U-Boot-Abwehrabteilung des britischen Marinestabs war der Empfänger dieser Arbeit, die unter völliger Geheimhaltung durchgeführt wurde. Piezoelektrische Quarzkristalle wurden verwendet, um das weltweit erste funktionsfähige aktive Unterwasser-Schallerkennungssystem zu schaffen. Der Name, der verwendet wurde, um die frühen Arbeiten zu beschreiben (die Überschall waren), wurde in ASDics geändert, und das Material, das für den Quarz verwendet wurde, wurde in ASDivit geändert. Dies geschah, um die Vertraulichkeit der Situation zu wahren. ASD steht für Anti-Submarine Division, was der Ursprung der im Vereinigten Königreich häufig verwendeten Abkürzung ist. 1939 erfand die Admiralität als Antwort auf eine Anfrage des Oxford English Dictionary die Geschichte, dass es für Allied Submarine Detection Investigation Committee stehe, und dies ist immer noch allgemein anerkannt, Großbritannien und Frankreich hatten bereits bis zum Jahr 1918 Prototypen aktiver Systeme gebaut. 1920 war das Jahr, in dem die Briten ihren ASDIC-Test auf der HMS Antrim durchführten, und 1922 war das Jahr, in dem die Produktion begann. Im Jahr 1923 verfügte die 6. Zerstörerflottille über Schiffe, die mit ASDIC ausgerüstet waren. Auf der Insel Portland wurden im Jahr 1924 eine U-Boot-Abwehrschule namens HMS Osprey und eine aus vier Schiffen bestehende Ausbildungsflottille eingerichtet.

Vor Beginn des Zweiten Weltkriegs hatte die Royal Navy bereits ein umfassendes U-Boot-Abwehrsystem zusammengestellt, das fünf Sätze für verschiedene Überwasserschiffsklassen und weitere für U-Boote umfasste. Diese Sets wurden in das System aufgenommen. Durch den Einsatz der Wasserbombe als U-Boot-Abwehrwaffe konnte die frühe ASDIC ihr volles Potenzial in Bezug auf die Wirksamkeit nicht ausschöpfen. Dies führte zu einem Verlust des ASDIC-Kontakts in den Momenten vor dem Angriff, da ein angreifendes Schiff einen getauchten Kontakt passieren musste, bevor es Ladungen über das Heck abwarf. In der Praxis schoss der Jäger, ohne zu sehen, was es dem Kommandanten des U-Bootes ermöglichte, während dieser Zeit auszuweichen. Dieses Dilemma wurde durch den Einsatz neuer Strategien und die Anschaffung neuer Waffen gelöst.

Neben dem schleichenden Angriff war Frederic John Walker für die Entwicklung anderer taktischer Fortschritte verantwortlich. Zu diesem Zweck war es notwendig, zwei U-Boot-Abwehrschiffe zu haben, bei denen es sich oft um Korvetten oder Schaluppen handelte. Mit Hilfe von ASDIC folgte das lenkende Schiff dem Ziel-U-Boot von einer Position etwa 1500 bis 2000 Meter hinter dem U-Boot während des Tracking-Prozesses. Von einer Position aus, die sich zwischen dem Schiff, das den Angriff anführte, und dem Ziel befand, begann das zweite Schiff einen Angriff, während sein ASDIC ausgeschaltet war und es mit einer Geschwindigkeit von fünf Knoten unterwegs war. Das lenkende Schiff war in der Lage, diesen Angriff durch den Einsatz von Funktelefon zu kontrollieren, wobei seine ASDIC sowie die Reichweite (wie vom Entfernungsmesser bestimmt) und die Peilung des angreifenden Schiffes berücksichtigt wurden. Sobald die Wasserbomben abgefeuert wurden, verließ das Schiff, das den Angriff anführte, sofort mit voller Geschwindigkeit das Gebiet. Nach dem Eindringen in das Zielgebiet feuerte das Schiff, das die Operation koordinierte, auch eine Reihe von Wasserbomben in der Region ab. Aufgrund der langsamen Geschwindigkeit, mit der sich das U-Boot näherte, war es nicht in der Lage, genau vorherzusagen, wann die Wasserbomben detonieren würden. Jede Ausweichaktion wurde von dem Schiff bemerkt, das das Schiff lenkte, und das lenkende Schiff gab dem angreifenden Schiff dann die entsprechenden Steueranweisungen. Der deutsche akustische Torpedo war wirkungslos gegen ein Schlachtschiff, das sich mit einer so langsamen Geschwindigkeit bewegte, was ein Vorteil war, der durch die geringe Geschwindigkeit des Angriffs hervorgerufen wurde. Es gab eine Variante des schleichenden Angriffs, die als Gips-Angriff bekannt ist. Bei diesem Angriff wurden drei angreifende Schiffe, die in unmittelbarer Nähe zueinander arbeiteten, von dem Schiff, das sie dirigierte, über das Ziel gelenkt.

Um das Problem des blinden Winkels von ASDIC anzugehen, wurden neue Waffen entwickelt. Zu diesen vorauswerfenden Waffen gehörten Igel und später Tintenfische, die in der Lage waren, Sprengköpfe auf ein Ziel zu projizieren, das sich vor dem Angreifer befand, während sie noch mit der Organisation kommunizierten. Diese ermöglichten es einer einzigen Eskorte, gezieltere Angriffe auf U-Boote zu starten. Eine Reihe von Entwicklungen, die während des Krieges stattfanden, führten zur Entwicklung britischer ASDIC-Aufbauten, die eine Vielzahl von Strahlformen