SONAR

Les applications militaires

L' essentiel de l'effort de recherche et d'industrialisation dans le domaine de l'acoustique sous-marine est lié à des applications militaires de détection, localisation et identification de cibles diverses : navires, sous-marins, torpilles, mines et plongeurs. Les sonars militaires peuvent être classés en deux grandes catégories :

– Les sonars actifs, destinés à détecter les sous-marins, fonctionnent le plus souvent aujourd'hui dans la gamme de 1 à 10 kHz. Ils sont installés soit dans la coque d'un navire de surface, soit dans un « poisson » remorqué en profondeur. Certains modèles peuvent être trempés depuis un hélicoptère. Ils permettent d'estimer la distance et la direction de la cible, ainsi que sa vitesse. En zone littorale, des sonars haute fréquence (plusieurs centaines de kilohertz), à très bonnes performances en résolution, sont employés pour repérer et identifier des mines déployées sur le fond ou en pleine eau, ou des plongeurs.

– Les sonars passifs ont pour rôle d'intercepter les bruits (de quelques dizaines à quelques milliers de Hz) rayonnés par un navire (cible ou menace) ou par une torpille. Leur intérêt est leur totale discrétion de fonctionnement, qui permet de les mettre en œuvre aussi bien sur les sous-marins eux-mêmes que sur les navires qui les traquent. L'acquisition du bruit rayonné par la cible permet, outre la simple détection, la localisation de celle-ci à partir de l'analyse de la forme du champ acoustique reçu sur une grande antenne remorquée, et son identification à partir de sa signature acoustique. Les intercepteurs sonar sont destinés à détecter les signaux actifs d'un navire hostile bien avant que lui-même ne soit en mesure de détecter sa cible.

Les applications civiles

Le développement de l'acoustique sous-marine à vocation civile est justifié par les besoins en instrumentation scientifique des programmes d'étude et de surveillance de l'environnement, ainsi que par les développements de l'ingénierie offshore et de la pêche industrielle. Les systèmes utilisés sont très variés :

– Les sondeurs bathymétriques, installés sous la coque des navires, mesurent la hauteur d'eau locale, en général pour assurer la sécurité de navigation. Universellement employés jusque sur les petits voiliers de plaisance, ils constituent certainement le matériel sonar le plus largement répandu.

– Les sondeurs de pêche sont destinés à la détection et à la localisation de bancs de poissons. Analogues structurellement aux sondeurs bathymétriques, ils sont pourvus de fonctionnalités supplémentaires spécifiques pour recevoir et traiter les échos venant de toute la hauteur d'eau.

– Les sonars latéraux procurent des images acoustiques des fonds océaniques. Installé sur un engin remorqué près du fond, ce type de sonar émet, en incidence très rasante, une impulsion brève en haute fréquence (le plus souvent de 100 à 400 kHz) qui court sur le fond dans un faisceau transversal très étroit ; le signal renvoyé en fonction du temps et de la réflectivité locale reproduit alors les détails des irrégularités, obstacles et changements de nature sédimentaire, avec une résolution de quelques centimètres. Permettant des observations de qualité comparable à des photographies (mais sur des superficies beaucoup plus grandes), ces sonars sont très utilisés en géologie marine ainsi que pour la recherche de mines ou d'épaves.

– Les sondeurs multifaisceaux sont utilisés pour la mesure précise de la topographie des fonds marins, alors que les sonars latéraux ne donnent qu'une représentation picturale locale. Un éventail de plusieurs centaines de faisceaux élémentaires très étroits (typiquement de 1⁰ d'ouverture), transversal à l'axe du navire, balaye rapidement[...]