Το SONAR (Sound for Navigation and Ranging) είναι μία συσκευή ηχοεντοπισμού όπου με τη βοήθεια του ήχου το πλοίο, υποβρύχιο ή ελικόπτερο φορέας έχει τη δυνατότητα να εντοπίζει στόχους μέσα ή στην επιφάνεια της θάλασσας. Η αρχή λειτουργίας είναι όπως του radar, ένα ηχητικό σήμα εκπέμπεται από το πλοίο φορέα και επιστρέφει πίσω στην πηγή όταν συναντήσει κάποιο εμπόδιο το οποίο μπορεί να είναι εξάρσεις του βυθού ή κάποιος στόχος. Τα σημερινά εξελιγμένα συστήματα σόναρ με εξελιγμένους αλγόριθμους ανάλυσης σήματος εχούν πολλές δυνατότητες. Σε πολιτική χρήση το σόναρ χρησιμοποιείται για χαρτογράφηση υψηλής ανάλυσης του ανάγλυφου του βυθού από ερευνητικά σκάφη ή για τον εντοπισμό κοπαδιών ψαριών κυρίως από επαγγελματικά σκάφη ψαρέματος.
Η επιδόσεις μιας συσκευής σόναρ, δηλαδή η εμβέλεια και η διακριτική ικανότητα, επηρεάζονται καταρχάς από τα τεχνικά χαρακτηριστικά του ίδιου του συστήματος (ισχύς σήματος και εκπεμπόμενη συχνότητα) και κατά δεύτερο λόγο από το θαλάσσιο περιβάλλον. Η θερμοκρασία, η πυκνότητα και η αλατότητα του νερού μπορούν να επηρεάσουν την ικανότητα του σόναρ στην ανίχνευση υποβρυχίων. Το σόναρ λειτουργεί εκπέμποντας ηχητικά κύματα που αναπηδούν από αντικείμενα στο νερό και επιστρέφουν στον δέκτη σόναρ. Ο χρόνος που χρειάζεται για να επιστρέψουν τα ηχητικά κύματα παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη θέση, την απόσταση και το μέγεθος του αντικειμένου. Η θερμοκρασία επηρεάζει την ταχύτητα του ήχου στο νερό. Όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται και η ταχύτητα του ήχου. Αυτό σημαίνει ότι στα θερμότερα νερά, τα ηχητικά κύματα ταξιδεύουν πιο γρήγορα και μπορούν να καλύψουν μεγαλύτερες αποστάσεις. Σε πιο κρύα νερά, τα ηχητικά κύματα ταξιδεύουν πιο αργά και μπορεί να μην καλύπτουν τόση απόσταση. Η πυκνότητα επηρεάζει επίσης την ταχύτητα του ήχου στο νερό. Σε πιο πυκνό νερό, ο ήχος ταξιδεύει πιο γρήγορα. Η αλατότητα επηρεάζει την πυκνότητα του νερού. Καθώς αυξάνεται η αλατότητα του νερού, αυξάνεται και η πυκνότητά του. Αυτό σημαίνει ότι σε πιο αλμυρό νερό, τα ηχητικά κύματα μπορούν να ταξιδέψουν πιο γρήγορα και να καλύψουν μεγαλύτερες αποστάσεις. Επομένως, σε θερμότερα και πιο αλμυρά νερά, το σόναρ μπορεί να είναι πιο αποτελεσματικό στην ανίχνευση υποβρυχίων, επειδή τα ηχητικά κύματα μπορούν να ταξιδέψουν περισσότερο και να καλύψουν μεγαλύτερες αποστάσεις. Αντίθετα, σε ψυχρότερα και λιγότερο αλμυρά νερά, το σόναρ μπορεί να είναι λιγότερο αποτελεσματικό επειδή τα ηχητικά κύματα μπορεί να μην ταξιδεύουν τόσο μακριά ή τόσο γρήγορα.
Στο ναυτικό τα σόναρ χρησιμοποιούνται για την αποκάλυψη υποβρύχιων στόχων ή στόχων επιφανείας και αποφυγή ναρκών. Όσον αφορά τα πλοία επιφανείας υπάρχουν τα σόναρ κύτους (HMS) και οι συρρόμενες διατάξεις (VDS/TAS). Τα σόναρ επίσης χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες, τα παθητικά και τα ενεργά. Τα παθητικά σόναρ χρησιμοποιούν υδρόφωνα για να ανιχνεύσουν το θόρυβο που παράγεται από τα πλοία/υποβρύχια στόχων χωρίς να προσδίδουν τη θέση του πλοίου φορέα ενώ τα ενεργά εκπέμπουν ηχητικό σήμα που εντοπίζει το στόχο αναλύοντας τις επιστροφές σήματος προσδίδοντας όμως και τη θέση του πλοίου φορέα.
Η θάλασσα δεν έχει ενιαία θερμοκρασία αλλά υπάρχουν στρώματα θερμού και κρύου νερού. Γενικά όσο πιο βαθειά τόσο πιο κρύο γίνεται το νερό. Παρ’ ολ’ αυτά υπάρχουν περιοχές με θερμά ή κρύα ρεύματα ή θερμές πηγές που έχουν διαφορετική θερμοκρασία από τον περιβάλλοντα χώρο. Τα θερμικά αυτά στρώματα στη θάλασσα παρέχουν προστασία σε ένα υποβρύχιο από την ανίχνευση από εχθρικά σόναρ, καθιστώντας πιο δύσκολο για το σόναρ να ανιχνεύσει την ακουστική υπογραφή του υποβρυχίου. Αυτά δημιουργούν μια κλίση θερμοκρασίας, η οποία μπορεί να προκαλέσει κάμψη ή διάθλαση του ήχου. Αυτό μπορεί να κάνει πιο δύσκολο για το σόναρ να ανιχνεύσει την ακουστική υπογραφή του υποβρυχίου, καθώς ο ήχος μπορεί να λυγίσει ή να διαθλαστεί μακριά από το σόναρ. Επιπλέον, το θερμικό στρώμα μπορεί επίσης να δημιουργήσει ένα στρώμα νερού με διαφορετικές ιδιότητες διάδοσης του ήχου από το περιβάλλον νερό, το οποίο μπορεί περαιτέρω να βοηθήσει στην απόκρυψη της ακουστικής υπογραφής του υποβρυχίου.
Τα όπλα λοιπόν που έχει ένα ναυτικό για να αποκαλύψει ένα υποβρύχιο που κρύβεται είναι:
- Τα σόναρ ενός πολεμικού πλοίου
- Οι ηχοσημαντήρες ενός ΑΦΝΣ
- Το ποντιζόμενο σόναρ και οι ηχοσημαντήρες ενός Α/Υ ελικοπτέρου
- Σταθερές υποθαλάσσιες διατάξεις
Οι ηχοσημαντήρες εκτοξεύονται από συγκεκριμένους επαναγεμιζόμενους θύλακες του αεροσκάφους/ελικοπτέρου φορέα και με τη βοήθεια αλεξίπτωτου επιβραδύνονται μέχρι την επιφάνειας της θάλασσας όπου αποσπάται το αλεξίπτωτο. Στη θάλασσα ο κυλινδρικός ηχοσηματήρας χωρίζεται στα δύο όπου μια διάταξη υδροφώνων κατεβαίνει σε προκαθορισμένο βάθος και μέσω του καλωδίου μεταφέρει το σήμα στον πομπό που επιπλέει στην επιφάνεια της θάλασσας ο οποίος μεταδίδει με τη σειρά του το σήμα στο αεροσκάφος/ελικόπτερο φορέα για περαιτέρω ανάλυση από τα συστήματά του. Η διάρκεια λειτουργίας ενός σύγχρονου ηχοσημαντήρα φτάνει τις οχτώ ώρες και σταματάει είτε λόγω εξαντλήσεως της μπαταρίας είτε με εντολή του αεροσκάφους φορέα.
Μία μονάδα επιφανείας για να διαθέτει πλήρεις ικανότητες Α/Υ πολέμου πρέπει να διαθέτει τόσο σόναρ γάστρας όσο και ρυμουλκούμενο σόναρ μεταβλητού βάθους. Και αυτό γιατί το σόναρ της γάστρας μπορεί να λειτουργεί κατά τη διάρκεια περιπολίας του πλοίου που συνήθως γίνεται με ταχύτητες 8-12 κόμβων. Από την άλλη όμως περιορίζεται η ικανότητά του τόσο από τον αυτοθόρυβο του πλοίου σε υψηλότερες ταχύτητες των τεσσάρων κόμβων όσο και από τα χαρακτηριστικά του θαλάσσιου περιβάλλοντος όπως αναλύσαμε παραπάνω. Έκεί είναι που το συρρόμενο σόναρ έρχεται να υπερκεράσει τα μειονεκτήματα του σόναρ γάστρας. Το συρρόμενο σόναρ είναι μια διάταξη παθητικού/εργού σόναρ που ρυμουλκείται από την πρύμνη του πλοίου σε κάποια απόσταση ενώ έχει τη δυνατότητα να κατέλθει σε συγκεκριμένο βάθος. Το πλεονέκτημα του είναι ότι δεν επηρεάζεται από το θόρυβο του πλοίου μιας και βρίσκεται σε απόσταση από τη βασική πηγή θορύβου και ταύτοχρονα καταδυόμενο δεν επηρεάζεται η απόδοσή του από διαφορετικά θερμοκλινή στρώματα θαλάσσης που μπορεί να χρησιμοποιεί κάποιο υποβρύχιο για απόκρυψη. Το μειονέκτημα είναι ότι εξαπολύεται από το πλοίο σε πολύ μικρές ταχύτητες της τάξης των τεσσάρων κόμβων γι αυτό και χρησιμοποιείται κυρίως όταν υπάρχει υποψία παρουσίας υποβρυχίου σε κάποια περιοχή ενδιαφέροντος.
Τη φαρέτρα συμπληρώνουν τα ελικόπτερα όπου με τους ηχοσημαντήρες και το ποντιζόμενο σόναρ μπορούν να μεταβούν γρήγορα σε περιοχές πέρα από τις εμβέλειες παλαιότερων σόναρ που όμως εξοπλίζουν αρκετά πλοία ακόμη, επεκτείνοντας τον ανθυποβρυχιακό βραχίωνα του πλοίου. Στο μέλλον σημαντικό ρόλο θα παίξουν και τα UUV που θα υποβοηθήσουν στον Α/Υ των πλοίων επιφανείας.
Σήμερα στο Πολεμικό Ναυτικό αξιοποιούνται διαφορετικά ήδη σόναρ παλαιότερης και πιο σύγχρονης τεχνολογίας τόσο από τις φρεγάτες του στόλου όσο και από τα ελικόπτερα S-70 Aegean Hawk, ενώ οι δυνατότητες αυτές προβλέπεται να πολλαπλασιαστούν με την είσοδο σε υπηρεσία τα επόμενα χρόνια μερικών από των πιο σύγχρονων συστημάτων σόναρ που υπάρχουν στο δυτικό οπλοστάσιο.
Οι φρεγάτες τύπου Standard φέρουν το παθητικό/ενεργητικό σόναρ γάστρας SQS-505 και SQS-509 της Westinghouse Canada. Το σύστημα αυτό ήταν ένα πολύ καλό σύστημα για την εποχή του αλλά με τα σημερινά δεδομένα και την εξέλιξη της τεχνολογίας θεωρείται ξεπερασσμένο και χωρίς ουσιαστική επιχειρησιακή χρησιμότητα απέναντυ σε υποβρύχια τελευταίας τεχνολογίας όπως τα Τ-214. Η εμβέλεια εντοπισμού είναι στα 10 χλμ και στα 24,6 χλμ κάτω από ιδανικές συνθήκες.
Αντίστοιχα οι φρεγάτες Meko 200HN φέρουν συνδυασμό σόναρ γάστρας και συρρόμενου. Το DE1160HM/VDS της Raytheon. Το σόναρ αυτό είναι η εξαγωγική έκδοση του SQS-56 που φέρουν οι αμερικάνικες φρεγάτες O.H.Perry. Είναι ενεργό/παθητικό σόναρ που λειτουργεί στις συχνότητες 3,75-5-7,5-12kHz και εμβέλεια περίπου στα 19 χλμ. Το sonar μπορεί να παρακολουθήσει μέχρι και 6 στόχους, τα στοιχεία των οποίων μεταβιβάζει στο σύστημα ελέγχου. Οι διαμορφώσεις του DE 1160 περιλαμβάνουν την ενεργό ιχνηλάτηση/ταξινόμηση, όπου πραγματοποιείται ακριβής μέτρηση ακτίνας, διόπτευσης και μετατόπισης συχνότητας Doppler για δύο στόχους, ενώ συνεχίζεται η έρευνα. Το βάρος ολόκληρου του συστήματος του DE1160VDS στην πρύμνη μαζί με το βαρούλκο και το καλώδιο είναι 39 τόνοι.
Τα ελικόπτερα S-70B Aegean hawk διαθέτουν ποντιζόμενο σόναρ δύο τύπων. Τα οχτώ ελικόπτερα που προμηθεύτηκε το Π.Ν. μεταξύ 1991-1998 διαθέτουν το ποντιζόμενο σόναρ AN/AQS-18(V)3 της Bendix Oceanics. Πρόκειται για παθητικό/ενεργό σόναρ που δουλεύει στις συχνότητες 9,23-10-10,77kHz. Διαθέτει καλώδιο πόντισης 305 μέτρων και έχει εμβέλεια 10-20χλμ. Τα τρία ελικόπτερα που παραλήφθησαν μεταξύ 2000 και 2003 φέρουν το εξελιγμένο χαμηλής συχνότητας σόναρ HELRAS της L3 της ίδιας εταιρίας. Το συγκεκριμένο σύστημα δουλεύει σε μοναδική συχνότητα 1,38kHz μέχρι τα 500 μέτρα βάθος και έχει μέγιστη εμβέλεια στα 60 ν.μ.
Οι νέες προσθήκες των FDI και ελικοπτέρων MH-60R θα εισάγουν σε λίγο καιρό υπερσύγχρονα συστήματα σόναρ ικανά να εντοπίζουν και τα πιο αθόρυβα σύγχρονα υποβρύχια όπως έχει αποδειχθεί σε ασκήσεις του ΝΑΤΟ.
Οι φρεγάτες FDI θα φέρουν συνδυασμό του σόναρ γάστρας Kingklip Mk2 και το CAPTAS 4 της Thales. Το πρώτο είναι ενεργό/παθητικό σόναρ που λειτουργεί στις συχνότητες 4,8-7,2kHz. Έχει δυνατότητα λειτουργίας με ταχύτητα πλοίου μέχρι τους 30 κόμβους και εμβέλεια τα 25 χλμ. Η λειτουργίες του είναι ενεργητική & παθητική επιτήρηση, ανάλυση, ειδοποίηση επερχόμενης τορπίλης και αποφυγή εμποδίων. Επίσης έχει δυνατότητα ακύρωσης θορύβου του πλοίου και μείωση των εφέ αντήχησης. Το βάρος του κενό είναι 2,7 τόνοι. Το έταιρο σύστημα των φρεγατών, το συρρόμενο σύστημα CAPTAS 4 διαθέτει ταυτόχρονη ενεργή/παθητική λειτουργία σε συχνότητες κάτω των 2 kHz. Έχει εμβέλεια γύρω στα 150 χλμ με ακρίβεια μικρότερη των 100 μέτρων και διόπτευση μικρότερη της μίας μοίρας. Στις φρεγάτες FDI το σύστημα καταλαμβάνει 45τ.μ. και έχει βάρος 25 τόνους. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κατάσταση θαλάσσης μέχρι 6 και διαθέτει καλώδιο ρυμούλκησης 235 μέτρων. Τα δύο συστήματα μαζί προσφέρουν πολυστατική διαλειτουργικότητα.
Τέλος τα νέα ελικόπτερα MH-60R θα διαθέτουν το ποντιζόμενο σόναρ AN/AQS-22 ALFS χαμηλών συχνοτήτων της Raytheon καθώς και σύστημα εκτόξευσης ηχοσημαντήρων με ηχοσημαντήρες τύπου AN/SSQ-36/53/62. Το AN/AQS-22 είναι το μόνο εν λειτουργία βυθιζόμενο σόναρ με λειτουργία πολλαπλών συχνοτήτων. Αυτή η ικανότητα επιτρέπει στο AN/AQS-22 να προσαρμόζει την απόδοσή του σε ποικίλες περιβαλλοντικές συνθήκες. Με γρήγορο ρυθμό αναζήτησης, το AN/AQS-22 εντοπίζει και εξουδετερώνει τις απειλές νωρίτερα, επιτρέποντάς του να καλύψει μια μεγαλύτερη περιοχή. Το AN/AQS-22 επιτρέπει επίσης μεγαλύτερη εμβέλεια ανίχνευσης σε ευρύτερη περιοχή, μειώνοντας τον αριθμό των ελικοπτέρων που απαιτούνται για την εκτέλεση ελέγχου ενεργού ανθυποβρυχιακού πολέμου (ASW).
