ما هو مبدأ عمل أجهزة السونار من الأسئلة التعليمية الشائعة والتي يتم طرحها على الطلاب المتلقين للمنهج السعودي من أجل إثراء معلوماتهم ومساعدتهم على فهم هذه الأجهزة والتي أصبحت تستخدم في العديد من الأمور الحياتية الهامة، حيث إننا عبر موقع مخزن سوف نشير إلى الإجابة النموذجية عن هذا السؤال وأهم المعلومات عن أجهزة السونار بصفة عامة.
يأتي سؤال ما هو مبدأ عمل أجهزة السونار ضمن سؤال اختر الإجابة الصحيحة حيث تتمثل الإجابات التي ينبغي الاختيار بينها في “مرور موجات الصوت في الجسم، ارتداد موجات الصوت عن الجسم، زيادة سرعة الصوت في المواد المختلفة، تحديد موقع الجسم في الفضاء الخارجي”، ففي النقاط التالية سوف نذكر الإجاية الصحيحة:
إن مبدأ العمل الخاص بأجهزة السونار هو ارتداد موجات الصوت عن الجسم.
حيث إن هذه الأجهزة تعتمد بشكل أساسي على موجات الصوت والتي يُمكنها أن تنتقل من خلال الماء بهدف إستشعار الأجسام.
إذ تقوم بإرسال نبضة صوتية بواسطة محول الطاقة ثم تعمل على القياس الدقيق للوقت الذي يُمكن أن تستغرقه النبضة الصوتية للارتداد مرة أخرى إلى حيث محول الطاقة.
والجدير بالذكر أنه يُمكن من خلال أجهزة السونار حساب المسافة إلى جسم ما عبر الاستعانة بهذا الفارق الزمني إلى جانب سرعة الصوت في الماء، كما أن الأجهزة الأكثر تطورًا توفر معلومات إضافية عن الاتجاه والمدى.
فلقد تم اكتشافها خلال الحرب العالمية الأولى بهدف العثور على الغواصات في المحيطات، وبحلول الحرب العالمية الثانية تم تطويرها وإجراء التحسينات الكبيرة فيها وهو ما أدي إلى استخدامها في أبحاث علم المحيطات والاستفادة من أحد المعدات.
فوفقًا لما ورد عن العلماء فإن أجهزة السونار يُمكن استكشاف وتحديد الحجم والموقع والحركة النسبية للأجسام التي تعيش تحت الماء لقدرتها على التقاط موجات الصوت المنبعثة والمنعكسة من هذه الأجسام وتحليلها للحصول على المعلومات التي تحتوي عليها.
مكونات أجهزة السونار
تتكون أجهزة السونار التي يُمكنها إستشعار الأجسام أسفل سطح الماء من خلال الاعتماد على ارتداد موجات الصوت من العديد من المكونات فمن أبرزها ما يلي:
جهاز الإرسال
يُعرف اسم جهاز الإرسال باسم الباعث أو المرس حيث إنه الجهاز المسؤول عن توليد الموجات الصوتية.
كما أنه مسؤولًا عن نقلها وإرسالها بفاعلية إلى اتجاهات مختلفة لكل من الغواصات والسفينة.
جهاز الاستقبال
يُطلق على جهاز الاستقبال اسم جهاز الكاشف وذلك لأنه المسؤول عن استكشاف واستقبال الصدي الذي يأتي من الموجات المرسلة والآتية من الكائنات المختلفة.
كما أنه مسؤولًا عن تحليل الصدى بهدف معرفة المسافة الموجودة بين الكائنات والعديد من الأشياء.
الموجات فوق الصوتية
يتوفر في أجهزة السونار موجات فوق صوتية حيث إنها تعمل على إستشعار الأجسام.
إذ يكون ترددها أكبر من 20 كيلو هرتز أو ما يعادل 20000 هرتز.
محول الطاقة
يعد محول الطاقة بمثابة أهم مكون في أجهزة السونار، حيث إنه مصنوع من مادة كهرضغطية.
وهو الجزء المسؤول عن إنتاج الجهد الكهربائي والذي يساهم في إنتاج النبض الصوتي.
المزامن
يعمل المزامن في أجهزة السونار على ضبط وتنسيق عملية الإرسال والاستقبال.
حيث إنه المكون المسؤول عن عمل أجزاء أجهزة السونار الأخرى في إنسجام تام.
وحدة التحكم
تساعد وحدة التحكم الموجودة في أجهزة السونار على التحكم فيها بالكامل.
كما أنها تلعب دورًا كبيرًا في دعم عمليات الإرسال والمعالجة والاستقبال فضلًا عن معالجة الإشارات.
وحدة العرض
تساهم وحدة العرض في إظهار جميع البيانات المعالجة وذلك في شكل مرئي.
حيث إن العرض يكون على هيئة صورة PPI، وفي بعض الأحيان يكون على هيئة صورة ممسوحة ضوئيًا.
أنواع أجهزة السونار
تنقسم أجهزة السونار إلى نوعين بشكل أساسي وهما السونار النشط والسونار السلبي ولكن هناك أنواع أخرى كما سنبين في السطور التالية:
السونار النشط
يعمل السونار النشط عبر إصدار إشارة صوتية أو نبضة في الماء، حيث إنه في حالة وجود جسم ما في مسار هذه الإشارة أو النبضة فإن الصوت يرتد عن الجسم.
إذ يعمل على إعادة الصدى إلى محول الطاقة الموجود في جهاز السونار النشط.
ففي حالة إن كان محول الطاقة قادرًا على استقبال الإشارات فسوف يُمكنه قياس قوة الإشارة عبر تحديد الوقت بين كل من انبعاث النبضة الصوتية واستقبالها، كما سيُمكنه من تحديد نطاق واتجاه الجسم.
من الجدير بالذكر أن النبضات الصوتية التي يُرسلها السونار النشط تكون ذات تواتر مرتفع حيث إن الأصداء الناتجة عنها يُمكن سماعها بوضوح لكونها مميزة للغاية، إذ يستطيع الفنيون المختصون في المجال بسهولة من خلالها معرفة الفرق بين الصدى الناتج عن الغواصة أو عن النتوء الصخري أو عن مستعمرة الأسماك أو الحوت.
السونار السلبي
يكشف السونار السلبي عن الأصوات التي تصدر عن الأجسام البحرية كالسفن والغواصات والحيوانات البحرية.
حيث إنه عكس السونار النشط أي لا يصدر إشارة صوتية أو أي نبضة، لذا فإن السفن العسكرية التي لا تريد العثور عليها تعده بمثابة جهازًا مميزًا وكذلك البعثات العلمية التي تعتمد على الاستماع بهدوء إلى المحيط.
ويُجدر بالإشارة إلى أن السونار السلبي يكتشف فقط الموجات الصوتية التي تأتي نحوه ولا يُمكنه قياس نطاق الجسم في حالة إن لم يتم استعماله مع أجهزة الاستماع السلبية الأخرى والتي قد تسمح بتثليث مصدر الصوت.
السونار متعدد الحزم
يستعمل السونار متعدد الحزم عدة حزم صوتية أكثر من 100 من أجل رسم خريطة عمق المياه.
حيث إن الأنظمة الحديثة له تقترن بنظام تحديد المواقع العالمي والذي يُعرف باسم نظام GPS بهدف إنشاء الخرائط الدقيقة والمتعلقة بتضاريس أعمال البحار أو كما يُطلق عليها خرائط طبوغرافية لقاع البحر.
السونار أحادي الحزمة
يساهم السونار أحادي الحزمة في تحديد وجود أجسام معينة.
حيث إنه يكشف عن الأجسام الواقعة ضمن نطاق خط مستقيم تحت السفينة الراصدة بشكل مباشر.
أنواع أجهزة السونار حسب الموجات الصوتية
يُمكن لأجهزة السونار أن تستخدم نوعين من الموجات الصوتية وهما الموجات فوق الصوتية والموجات تحت الصوتية حيث إنهما يختلفان في ترددهما ويشتركان في كونهما غير مسموعان من قِبل السمع البشري، ففيما يلي سوف نذكر تردد كل منهما:
الموجات تحت الصوتية يكون لها تردد أقل تقريبًا من 20 هرتز.
بينما الموجات فوق الصوتية يكونها ترددها 20 كيلو هرتز.
حيث يُمكن للموجات تحت الصوتية أن تسافر مسافة أكبر، في حين أن الموجات فوق الصوتية يُمكنها أن توفر دقة أكبر.
ولكنه لا يُنصح باستخدام الموجات تحت الصوتية في السونار لا سيما النشط لعدم قدرتها على التحرك في الماء فضلًا عن كون أطوالها الموجية طويلة للغاية.
تطبيقات أجهزة السونار
هناك العديد من التطبيقات الحياتية التي تتجلى فيها أهمية أجهزة السونار، فمن أبرزها:
علم المحيطات: حيث يُمكن للسفن استخدام أجهزة السونار للسيطرة على مشكلة ضوضاء التدفق ولتوجيهها بشكل مباشر إلى الهدف ولاكتشاف المحيطات.
الحروب البحرية: إذ تستخدم لتحديد موقع الغواصات المنافسة لأن الراداد لا يعد بمثابة حلًا مناسبًا في المياه العميقة.
اكتشاف عمق البحر: تعمل على تقدير مدى واتجاه وصول الأجسام كالغواصات والسفن.
تسهيل التواصل: تفيد في تعزيز الاتصال بين السفينة السطحية والغواصات.
تحديد موقع الألغام: تكشف عن الألغام المتفجرة وأي مخاطر موجودة تحت الماء حيث تساهم في تحقيق الملاحة الآمنة.
العثور على الأسماك: يستخدمها الصيادون في البحث عن الأسماء لأن الموجات الصوتية تنتقل بشكل مختلف عن الماء حيث إن مثانة الأسماك تمتلئ بالهواء وتمتلك كثافة عالية نسبيًا مقارنةً بمياه البحر.
رسم الخرائط: يُمكنها المساهمة في رسم خرائط البحر بعد تصوير القاع وقياس عمق المياه أسفل السفن والقوارب.
المجال الطبي: توليد الصور خلال فترة الحمل ومراقبة التطور الفعلي للأجنة.
مراقبة أمن البحار والمحيطات: حيث يُمكن للسلطات استخدامها من خلال تجهيز المروحيات والطائرات بها للتعرف على الغواصات من الجو.
