O sonar, ou Sound Navigation and Ranging (Navegação e Localização por Som), funciona através da transmissão de ondas sonoras pela água e da interpretação dos ecos recebidos. Este processo permite a identificação, o rastreio e a classificação de objetos e ambientes submersos. Em operações de defesa, o sonar é utilizado em várias plataformas para apoiar a navegação, a vigilância, a deteção de ameaças e o planeamento de missões em domínios subaquáticos onde a visibilidade e a deteção eletromagnética são limitadas.
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Os sistemas de sonar militares modernos são adaptados a necessidades operacionais específicas, que vão desde o reconhecimento de áreas extensas até à classificação de alvos a curta distância. Os sistemas podem ser utilizados em submarinos, navios de superfície, aeronaves, plataformas não tripuladas ou instalações fixas.
A configuração e o desempenho de um sistema de sonar dependem da sua função pretendida, do ambiente acústico e do nível de detalhe exigido. Compreender os componentes subjacentes e as variações ajuda a avaliar a adequação do sistema aos perfis de missão.
Os sistemas de sonar transmitem impulsos sonoros para a água utilizando um transdutor, que converte sinais elétricos em vibrações mecânicas. Estas vibrações geram ondas acústicas que se propagam até encontrarem um objeto ou limite, momento em que parte da energia é refletida. O transdutor recetor, ou conjunto de transdutores, converte então o som de retorno num sinal elétrico para processamento.
Ao analisar o atraso temporal, a amplitude, a mudança de frequência e a fase do eco, os sistemas de sonar determinam parâmetros como distância, tamanho, velocidade, direção e características do material. Em sistemas multifeixe e de abertura sintética, múltiplos recetores ou pings sucessivos constroem perfis tridimensionais detalhados do ambiente subaquático.
A seleção da frequência desempenha um papel fundamental na conceção do sistema. O sonar de baixa frequência consegue detetar alvos a distâncias maiores, mas oferece uma resolução mais baixa, enquanto os sistemas de alta frequência proporcionam detalhes mais precisos a distâncias mais curtas. São utilizadas configurações de banda larga e banda estreita, dependendo da complexidade do sinal e do ambiente de interferência.
Os sistemas de sonar militares dividem-se, em termos gerais, em duas categorias: ativos e passivos. Estas definem o modo de funcionamento do sistema, quer este emita energia sonora ou apenas a capte. Dentro de cada categoria, existem tipos especializados concebidos para funções táticas e operacionais específicas.
Sonar de varredura lateral, Solstice, da Forcys.
O sonar ativo funciona através da transmissão de impulsos sonoros para a água e da análise dos ecos que retornam de objetos ou superfícies. Este método fornece informações precisas sobre localização, alcance e estrutura, tornando-o adequado para tarefas de deteção, classificação e navegação.
Instalado diretamente no casco de um submarino ou de uma embarcação de superfície, o sonar ativo montado no casco proporciona cobertura para a frente ou para baixo. Estes sistemas são utilizados para a deteção de ameaças, a evasão de minas e o mapeamento do fundo marinho em tempo real.
Quando operados ativamente, os sistemas de matriz rebocada oferecem uma ampla cobertura de área com maior isolamento do sinal em relação ao ruído da plataforma. Esta configuração é frequentemente utilizada para deteção de longo alcance e combate a ameaças.
Normalmente lançados a partir de helicópteros, os sistemas de sonar de imersão são baixados para a água para realizar buscas ativas localizadas. São ideais para operações antissubmarinas rápidas em zonas litorâneas.
Este tipo fornece imagens em tempo real da área à frente de uma embarcação ou UUV. Apoia a navegação e a evasão de obstáculos, particularmente em ambientes confusos ou desconhecidos.
Utilizado principalmente para levantamentos batimétricos e mapeamento do terreno, o sonar multifeixe emite múltiplos feixes para cobrir uma ampla faixa do leito marinho. As aplicações militares incluem navegação segura, deteção de minas e avaliação de locais de aterragem.
O sonar de varredura lateral produz imagens de alta resolução do fundo marinho através da transmissão de ondas acústicas lateralmente a partir de uma plataforma rebocada ou montada no casco. É frequentemente utilizado para contramedidas contra minas, operações de busca subaquática e avaliações estruturais.
Ao combinar dados de impulsos sucessivos ao longo de um percurso linear, o SAS cria imagens acústicas de alta resolução. É utilizado para a classificação detalhada de objetos, deteção de minas e inspeção de infraestruturas, onde a precisão é fundamental.
Os sistemas de Sonar de Detecção de Intrusão (IDS) são utilizados para monitorizar áreas subaquáticas restritas e detetar mergulhadores não autorizados, veículos de transporte de nadadores ou pequenos UUVs. Estes sistemas estão otimizados para deteção de curto alcance e alta resolução e são normalmente utilizados para a defesa de portos, segurança portuária e proteção de infraestruturas marítimas críticas.
Os sistemas de sonar passivo não emitem som, mas detetam e analisam a energia acústica produzida por fontes externas, tais como embarcações, vida marinha ou equipamento subaquático. Estes sistemas são cruciais para operações furtivas, monitorização de longa duração e recolha de informações acústicas.
Matrizes passivas longas rebocadas por submarinos ou navios proporcionam vigilância acústica de área alargada. Estas são essenciais para detetar submarinos silenciosos e rastrear os movimentos de embarcações em águas abertas.
Os cascos de submarinos e navios podem ser equipados com conjuntos acústicos passivos para monitorizar o ruído circundante. Embora menos sensíveis do que as configurações rebocadas, os sistemas montados no casco estão sempre disponíveis e fornecem dados imediatos.
Montados ao longo dos flancos de um submarino, os conjuntos laterais aumentam a sensibilidade direcional e complementam os sistemas montados na proa. São frequentemente utilizados em conjunto com matrizes rebocadas para o rastreio triangulado de alvos.
As sonobóias lançadas do ar podem operar de forma passiva, detetando alvos subaquáticos numa vasta área e transmitindo dados para aeronaves ou plataformas de superfície. São frequentemente utilizadas em missões coordenadas de guerra antissubmarina.
Implantadas em pontos de estrangulamento marítimos estratégicos ou perto de instalações sensíveis, as matrizes no leito marinho podem monitorizar passivamente a atividade acústica durante longos períodos. Estes sistemas são parte integrante das redes de vigilância acústica e dos sistemas de alerta precoce.
Sistema de sonar da Impact Subsea, o Sonar de Perfilagem ISP360.
O transdutor é o elemento central que converte sinais elétricos em som e vice-versa. Pode ser composto por cerâmicas piezoelétricas, transdutores ultrassónicos capacitivos micromecanizados (CMUTs) ou outros materiais avançados, tais como PMUTs e elementos magnetostritivos. Os transdutores Tonpilz, conhecidos pela sua elevada potência de saída, são utilizados em aplicações de águas profundas e táticas.
As configurações das matrizes variam consoante a plataforma e o caso de utilização. As matrizes cilíndricas, esféricas, cónicas e planas permitem a deteção direcional e a orientação do feixe. As matrizes faseadas utilizam sincronização eletrónica para direcionar os feixes acústicos sem movimento mecânico, melhorando a capacidade de resposta e a precisão.
Os componentes do sonar podem ser montados no casco, rebocados, implantados através de mecanismos de imersão ou montados em veículos não tripulados. As matrizes laterais estendem-se ao longo do flanco de uma embarcação, enquanto os sistemas de base longa e de base ultracurta (USBL) proporcionam um posicionamento e navegação subaquáticos precisos.
O sonar é parte integrante das operações de ASW, constituindo o principal meio de deteção e rastreio de submarinos. Podem ser utilizados sistemas ativos ou passivos para localizar alvos, estimar o alcance e a direção, e apoiar a orientação de armas, com estes sistemas implantados em plataformas tripuladas e USVs ASW.
Sónares de imagem de alta resolução, tais como o side scan ou o SAS, são utilizados para detetar e classificar minas subaquáticas. Os sistemas podem ser montados em veículos subaquáticos não tripulados (UUVs) para realizar reconhecimento seguro e autónomo.
O sonar auxilia na localização de veículos submersos, destroços de aeronaves ou indivíduos. O sonar de visão frontal e sonar de imagem podem orientar mergulhadores ou veículos operados remotamente (ROVs) em ambientes de baixa visibilidade.
Os sistemas de sonar militar também desempenham funções não relacionadas com o combate, incluindo monitorização ambiental, inspeção de condutas e construção subaquática. O sonar é utilizado para avaliar as condições do fundo marinho, identificar anomalias e monitorizar ativos críticos.
O sonar permite que as plataformas submersas naveguem em segurança, especialmente em ambientes disputados ou com muitos obstáculos. Os sistemas fornecem dados de profundidade em tempo real, detetam obstáculos e apoiam o planeamento de rotas. O sonar de deteção de obstáculos é particularmente importante para veículos subaquáticos autónomos (AUVs) que operam sem supervisão humana.
Redes de sonar fixas e sistemas móveis são utilizados para a monitorização de longo alcance de regiões marítimas. Estas incluem aplicações de segurança portuária, sistemas de comunicação subaquática e vigilância acústica de zonas críticas.
Os sistemas de sonar militares devem cumprir normas específicas em matéria de fiabilidade, interoperabilidade e desempenho. Estas podem incluir a MIL-STD-810 para testes ambientais, MIL-STD-461 para compatibilidade eletromagnética e as normas STANAG da OTAN para gestão da assinatura acústica. Além disso, a implantação de sonares está cada vez mais sujeita a regulamentação ambiental devido a preocupações com os impactos na vida marinha, especialmente por parte de sistemas ativos de alta intensidade.
A diversidade de sistemas de sonar utilizados na defesa reflete uma ampla gama de requisitos operacionais, desde engajamentos táticos e deteção de submarinos até à navegação e construção subaquática. A escolha da configuração correta — ativa ou passiva, montada no casco ou rebocada, de banda estreita ou de banda larga — depende das capacidades da plataforma, do âmbito da missão e das condições ambientais. À medida que as ameaças evoluem e os domínios subaquáticos se tornam mais complexos, o sonar continua a ser uma modalidade de deteção fundamental para as operações de defesa marítima.
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