O Sonar #126

Poder Naval

O Sonar é instrumento fundamental da guerra anti-submarino. Ele é um dispositivo criado para detectar e localizar objetos submersos na água por meio das ondas sonoras que os alvos refletem ou produzem.

O sonar ativo funciona basicamente como o radar, só que usa pulsos sonoros no lugar das ondas de rádio. As ondas de rádio não se propagam sob a água, além de poucos metros.

O pulso do sonar é emitido e ao encontrar um obstáculo, retorna ao emissor. Medindo-se o tempo que o pulso levou para ir e voltar, tem-se como calcular a distância do objeto ecoado com “relativa” precisão. A precisão é “relativa” porque os pulsos do sonar sofrem diversos tipos de atenuação causados pela temperatura, salinidade e pressão da água, que mudam de acordo com as estações do ano, posições geográficas e condições atmosféricas.

O som é uma ondulação mecânica cuja propagação é possível por causa da conexão elástica entre as moléculas. As moléculas nos líquidos estão mais próximas umas das outra do que no ar, por isso a velocidade do som na água é 4,4 vezes maior que no ar. A velocidade exata do som na água é de 1.438 m/s, quando a temperatura da água é de 8 graus Celsius.

A velocidade e a direção das ondas sonoras dependem da temperatura, salinidade e profundidade da água. Por exemplo, o aumento da temperatura da água faz com que a velocidade do som seja maior. Quando o som se propaga através de camadas de água de diferentes temperaturas, ocorre o fenômeno da refração, que é o desvio da onda sonora. A refração pode ser negativa (verão) ou positiva (inverno).

Refração negativa (gráfico acima): durante o verão, a temperatura da água diminui com o aumento da profundidade. A onda sonora se desvia para o fundo do mar. Se submarino está em menor profundidade, perto da superfície, o sonar do navio pode não detectar o submarino.

Refração positiva (gráficos acima): durante o inverno, a temperatura da água aumenta com a profundidade. As ondas sonoras se curvam para a superfície do mar. Se o submarino está junto à superfície do mar, o sonar do navio pode detectá-lo. A refração positiva torna o alcance do sonar maior.

As termoclinas (gráfico acima): quando se usa um batitermógrafo, é possível detectar camadas de água onde a temperatura é maior do que a camada mais quente da superfície e que tem logo abaixo dela, uma camada de água mais fria. Quando encontra uma camada de temperatura menor, a onda sonora se curva rapidamente para o fundo. A onda sonora vai para o fundo do mar e torna-se inútil. Se um submarino está submerso na termoclina ou abaixo dela, ele não será capturado pela onda sonora e assim permanecerá indetectado.

Existem normalmente duas camadas de termoclinas no verão. Uma camada fica a cerca de 15 a 20 metros de profundidade, e uma outra em torno de 150 metros de profundidade. A de profundidade de 15 a 20 metros é importante, porque durante o verão, à tarde, se as condições climáticas são boas, um submarino não pode ser detectado por um sonar de casco de navio.

Ao mesmo tempo, essa profundidade é boa para observação e lançamento de torpedos. Se um navio de superfície pretende detectar um submarino, ele terá de ser equipado com sonar rebocado de profundidade variável (VDS). Nesse caso, o sonar deve ser mergulhado abaixo da termoclina.

O sonar ativo, principal sensor abaixo d’água dos navios de guerra anti-submarino, emite pulsos sonoros popularmente conhecidos como “ping”, que ao encontrarem um obstáculo, retornam ao emissor. Medindo-se o tempo que o “ping” leva para ir e voltar, tem-se como calcular a distância do objeto ecoado com “relativa” precisão. Mas os pulsos sonoros sofrem diversos tipos de atenuação e alteração na sua velocidade, causados pela temperatura, salinidade e pressão da água, que mudam de acordo com as estações do ano, posições geográficas e condições atmosféricas.

Já que o mar é um ambiente dinâmico, principalmente com os navios em movimento, as camadas termais podem mudar de profundidade, alterando a curva de alcance do sonar. Essas curvas de alcance são computadas com dados obtidos no lançamento de sondas batitermográficas (XBT), que vão mergulhando e transferindo para o navio ou aeronave, a localização das camadas termais naquele momento, a pressão da água, salinidade, dados esses que permitem obter a velocidade do som em dada profundidade. Essas sondas são lançadas periodicamente.

Notar que no desenho, parte do feixe do sonar emitido pelo navio, se propaga próximo da superfície, no fenômeno conhecido como “duto de superfície” e parte do feixe se desvia para baixo, voltando para cima logo adiante (por causa do aumento de pressão, que eleva a velocidade do som). O desvio dos feixes sonoros deixa uma zona de “sombra”, na qual o submarino normalmente procura se ocultar, pois ele também possui batitermógrafo e sabe qual é a profundidade da camada.

Nessas condições, o submarino conhece a posição do navio de superfície, porque usa o sonar passivo, que usa hidrofones só para escuta. Normalmente, o alcance do sonar passivo de um submarino é no mínimo o dobro do alcance do sonar ativo de um navio de superfície, o que lhe dá uma enorme vantagem tática.

Submarinos sabem com antecedência onde estão os navios inimigos, ouvindo o ruído de suas máquinas e a emissão dos seus sonares ativos. Desse modo, os submarinos podem ocultar-se na camada termal e esperar o melhor momento e posição para o ataque.

Em certas condições, os submarinos conseguem escutar navios de superfície a mais de 50 milhas de distância, enquanto o alcance típico do sonar ativo dos navios gira em torno de 10 milhas (excetuando-se as situações de “zona de convergência”). Os sonares ativos de helicópteros têm alcance ainda menor, pois são sonares de alta frequência.

Para enfrentar o problema das camadas termais, usa-se o VDS (sonar de profundidade variável), que pode ser mergulhado dentro da camada. Como desvantagem, o sonar de profundidade variável tem alcance menor que o sonar de casco, pois normalmente emprega altas frequências devido ao pequeno tamanho do transdutor. O VDS também limita a mobilidade do navio, que não pode navegar em altas velocidades nem fazer manobras bruscas, sob o risco de arrebentar o cabo e perder o “peixe”. 

Nas fotos abaixo, dois tipos de “peixes” VDS, um canadense e outro francês.

Helicópteros Navais #125

A década de 1950 confirmou a tendência do uso de aeronaves de asas fixa embarcadas cada vez maiores e mais pesadas. A aviação embarcada da Segunda Grande Guerra com suas aeronaves leves ficara para trás. Frente a este fato, a maioria das marinhas de guerra do mundo se viu impossibilitada de contar com navios aeródromos dedicados, mesmo em um futuro previsível de longo prazo. O desenvolvimento do helicóptero naval veio de encontro aos anseios destas frotas com recursos limitados, e constituí-se até os dias de hoje no componente de aviação naval de todas as marinhas, sejam as mais modestas como componente único, seja nas mais abastadas fazendo parceria com as aeronaves de asa fixa.

Equipados com vasta gama de equipamentos, eles podem ser operados em quase todos os tipos de navios, mesmo aqueles que não dispõem de aparelhos de parada e catapultas, bastando-lhes uma plataforma de pouso e um hangar de manutenção, viável de serem instalados em fragatas, destróieres e outros navios que as marinhas possuem. Os pioneiros foram os ingleses com seu limitado Wasp para ASW, capaz apenas de transportar um torpedo controlado pelo navio, sem qualquer tipo de sensores ou sistemas dedicados. Foram logo seguidos por franceses e italianos, tendo os norte-americanos demorado mais a adotar o conceito, talvez pelo fato de possuírem grandes navios-aeródromo e terem se envolvido no mal sucedido programa DASH e confiados no limitado míssil ASROC., adotando no inicio dos anos 1970 o Sea Sprite. O tempo mostrou a validade deste conceito, sendo que grande escoltas capazes de operar até 3 deles foram construídos por japoneses e canadenses.

Tal como no combate terrestre, o moderno helicóptero naval embarcado é um meio de combate de altíssimo valor. Todas as belonaves de superfície da atualidade são configuradas para operá-lo, ou em algumas de menor capacidade pelo menos para recebê-lo.

Eles são operados a partir dos navios-aeródromos (porta-aviões), sejam eles de apoio anfíbio ou de núcleo da frota em quantidades maiores, e em número de uma até três unidades em fragatas e destróieres, navios de patrulha e outros navios de apoio. Também existem belonaves especialmente configuradas para operarem com porta-helicópteros que também dão conta de um maior número deles.

Os helicópteros navais embarcados devem ser plataformas versáteis e capazes de operação em mais de um tipo de missão, pois freqüentemente operam sozinhos devido a limitação de espaço dos conveses de voo (convoo) da maioria de seus navios plataforma. Recentemente, devido aos avanços da tecnologia, estão se tornando cada vez mais uma realidade a presença de veículos aéreos não tripulados que podem ser aeronaves de asas rotativas, que, devido a não necessitarem de embarcar tripulantes, podem ter tamanhos menores e operarem em quantidades maiores que uma ou duas unidades nos mesmos convoos que seus similares tripulados operam.

Os helicópteros são um componente significativo no poder de combate de um navio moderno, sendo uma extensão de seus sensores e sistemas de armas. São construídos desde modelos mais leves como os Super Lynx europeu aos mais pesados como os Seahawk norte-america e NH-90, também europeu, e seu tamanho determina a quantidade de sistemas que poderá operar, bem como em que plataforma poderá ser embarcado, e em que quantidade. Podem, devido a sua alta velocidade em relação à velocidade do navio, serem lançados para identificar contatos além-horizonte com rapidez e engajarem em combate de forma autônoma ou integrada ao seu navio-mãe ou a outro componente da frota.

Dentre suas tarefas mais usuais, eles executam a busca e o ataque anti-submarino. Durante uma operação desta natureza, podem permanecer no convoo em condições de responderem imediatamente a um contato qualquer dos sensores do navio, podendo voar rapidamente até suas proximidades para identificação mais apurada, empreender localizações mais precisas e colocar suas armas dentro do alcance operacional delas. Podem ainda em cenários de contato inimigo iminente, voarem a frente da frota, executando a varredura das águas adjacentes e proporcionando segurança aos navios de superfície.

No combate a meios de superfície, podem voar em missões de esclarecimento além do horizonte (OTH), realizando vigilância e reconhecimento, localizando meios inimigos e fornecendo guiagem de meio curso à mísseis antinavio lançados dos navios amigos, ou mesmo atacando alvos com mísseis e torpedos orgânicos, além de atuar na designação e aquisição de alvos para mísseis de cruzeiro, seja contra alvos navais ou terrestres.

No combate terrestre a partir do mar, podem transportar tropas dos navios até posições no litoral, fornecer apoio de fogo se devidamente equipados e proporcionar observação, seja de esclarecimento ou para controle de fogo de artilharia naval. Podem ainda, no apoio ao combate anfíbio, servirem de mulas de carga entre o navio e as posições de terra, abastecendo as tropas com munições e outros suprimentos.

Podem atuar ainda em proveito da segurança dos meios de superfície, posicionado em grande altitude, fornecer alerta aéreo antecipado (AEW) ampliando o horizonte-radar das belonaves, detectando a presença de aeronaves ou mísseis hostis. Outra missão usual é a transferência de carga entre navios, ou ainda portarem sistemas de engodo a mísseis antinavio inimigos que voam rente a superfície, atraindo-os como se fossem o próprio navio, que passando por baixo das aeronaves imunes a eles, acabam perdendo-se no mar.

Completando suas possibilidades pode lançar minas ou participar de sua varredura, efetuar evacuação aeromédica (EVAM), empreender operações de guerra eletrônica (EW) como a triangulação de emissores e retransmissão de comunicações, realizar busca e salvamento (SAR) e busca e salvamento de combate; em busca, por exemplo, de pilotos abatidos (CSAR), além de combater outras aeronaves de vôo lento. Em operações de baixa intensidade pode apoiar a abordagem de navios como escolta de lanchas de abordagem e outros helicópteros, ou transportando comandos, devendo ser equipados com metralhadoras e foguetes.

Estas capacidades estão presentes em diferentes helicópteros em variadas configurações, sendo improvável que uma única aeronave agregue todas elas ao mesmo tempo.

Desde a década de 1960 que este tipo de aeronave tem se mostrado presente em todos os conflitos com componente naval, atuando ativamente em episódios como a guerra do Vietnam, das Falklands-Malvinas, no Golfo-Pérsico e Guerra-Fria por exemplo.

Os modernos helicópteros navais são equipados com toda uma gama de sistemas defensivos que lhe garante um capacidade ótima de sobrevivência em combate, como blindagens de baixo peso, sensores alerta-radar(RWR) e alerta contra mísseis (MAWS), chaffs e contramedidas contra guiagem infravermelha (FLARES). Alguns podem carregar ainda mísseis ar-ar IR para combate contra outros helicópteros. Dentre os sensores que esta aeronave pode transportar temos dos radares de abertura sintética (SAR), o FLIR e outros eletroópticos, radares de vigilância e complexos sistemas de ESM que lhe permitem o desempenho das variadas missões já mencionadas. Para ASW ele pode transportar sonares de profundidade variável, MAD e sonobóias.

A operação dos sonares a partir do helicóptero pode ser dar sem problemas em modo ativo sem denunciar a posição dos meios de superfície, podendo dar pistas falsas sobre estas posições.

Outras capacidades que uma aeronave deste tipo deve ter para operar com proficiência sobre o ambiente marítimo são: sistema de pouso automático e enganchado, proteção contra a corrosão marítima, capacidade de absorver com tranqüilidade os choques contra o convés durante pousos e decolagens decorrente do balanço do navio, sistema de flutuação, capacidade de ser reabastecido em vôo pelo navio, ter rotores e cauda dobráveis para reduzir seu tamanho a facilitar sua hangaragem, amplo espaço para tropas e equipamentos, possuir guincho de carga. Outra característica desejável mas não essencial é ser bimotor para o caso de falha de uma das turbinas.

Para operar helicópteros os navios devem ter hangar se o mesmo for orgânico e convoo, que devem ser amplos o bastante para o modelo de aeronave utilizado. Quanto mais ao centro e mais baixo forem, menor será o balanço neste ponto. Deve ter a capacidade de pouso enganchado para momentos em que o mar está alterado, paiol para o armamento da aeronave e suprimento de combustível.