I solcometri dall’estratto alla AN-1-27

1. I solcometridall’estratto alla AN-1-27

2. Misura della velocità • Velocità effettiva (rispetto alla superficie terrestre) • Velocità rispetto all’acqua

3. La determinazione della velocità della nave rispetto all’acqua • Misura rispetto ad una regione limitata intorno al solcometro • Disturbo dovuto al moto della nave • Alambardate e beccheggio • Errori propri dello strumento.

4. Misuratori di percorso (LOG) • Misuratori di velocità (Speedometer o speed-log)

5. Tipi di solcometri Non più in uso • Solcometro a barchetta • Solcometro di fondo • Solcometro di fortuna Solcometri in uso • Solcometro ad elica • Solcometro E.M • Solcometro a tubo di pitot • Solcometro Doppler

6. Solcometro a Barchetta La velocità della Nave viene determinata misurando l’allontanamento da un punto fisso sulla superficie del mare. Tale punto è ottenuto lanciando a mare un galleggiante, barchetta, munito di una sagola che viene filata da bordo. La sagola ha una lunghezza di circa 300 metri ed è avvolta su di un rullo detto tamburo. La misura durava circa 30’’ ovvero la 120ma parte di un’ora. La sagola era intervallata da nodi posti alla distanza di 15,43 metri (la 120ma parte di un miglio)

7. Solcometro a Barchetta Quindi misurando i nodi nell’unità di tempo 30’’ riuscivo ad apprezzare la velocità della nave. Gli errori maggiori commessi erano legata alla misura del tempo effettuata inizialmente con clessidre. Si deve inoltre considerare che la barchetta seguiva la nave con una velocità propria pari circa a 1/19 della velocità sviluppata dalla nave.

8. Solcometro di Fondo E’ analogo al solcometro a barchetta, ma lo si può impiegare solo nei bassi fondali. Al posto della barchetta viene posto un peso di piombo che si ancora sul fondo. La misura di velocità è relativa al fondo e non alla massa d’acqua. Fino all’avvento del GPS e del solcometro doppler, questo era l’unico solcometro in grado di misurare la velocità effettiva. Basi Misurate.

9. Solcometro ad elica rimorchiata Il numero dei giri dell’elica è proporzionale al cammino percorso dalla nave rispetto all’acqua. La graduazione del quadrante non da i giri elica ma la distanza percorsa. E’ necessario tarare lo strumento. Lo strumento da la distanza percorsa e volendo una velocità media. E’ talvolta impiegato ancora sulle barche a vela d’altura.

10. Solcometro ad elica rimorchiata

11. Solcometro ad elica a scafo E’ costituito da un tubo sporgente circa 40 cm esternamente allo scafo situato a circa 1/3 della lunghezza della nave partendo da prora. Tale tubo aperto verso l’esterno contiene al suo interno un’ elichetta che per effetto del moto dell’acqua gira proporzionalmente al moto della nave. Conoscendo lo spazio percorso ed associando tale dato a quello del tempo posso ottenere la velocità media nell’intervallo di tempo considerato.

12. Solcometro ad elica a scafo Tale solcometro deve essere tarato su una Base misurata, poiché a causa della diversa forma delle carene delle navi l’effetto perturbatore dei filetti fluidi agisce in modo diverso. Il solcometro a scafo deve essere fatto rientrare quando si naviga in acque basse. Gli errori possono derivare dal moto ondoso e da un diverso assetto della nave e quindi della sua immersione.

13. Solcometro ad elica a scafo

14. Solcometro a tubo di Pitot Si tratta di solcometri che sfruttano la pressione idraulica esercitata dalla massa d’acqua, misurandone la differenza. Si tratta di un tubo sporgente dalla chiglia per circa 60cm, il tubo ha una apertura a proravia attraverso la quale l’acqua può salire per effetto della pressione idrostatica dovuta all’avanzamento della nave. Attraverso il tubo di Pitot l’acqua giunge in un recipiente ed esercita una pressione sulla superficie inferiore del diaframma ondulato e flessibile.

15. Solcometro a tubo di Pitot Un secondo tubo, non sporgente, detto tubo statico permette che l’acqua per effetto della pressione idrostatica, dovuta all’immersione, si porti sulla superficie superiore di detto diaframma. La pressione sulla faccia inferiore del diaframma è data dalla somma delle pressioni statiche e dinamiche. La pressione sulla faccia superiore è solo dovuta alla pressione statica. Le due pressioni statiche si elidono, un sensore misura la differenza di pressione tra le due facce dovuta esclusivamente alla pressione dinamica e proporzionale alla velocità della nave. Anche questo solcometro deve essere tarato, le indicazioni che fornisce sono valide soprattutto per velocità medio-alte, è infatti poco sensibile al di sotto dei 5 nodi.

16. Solcometro a tubo di Pitot

17. Solcometro elettromagnetico E’ composto da un tubo o spada sagomata che sporge dalla ruota di prora in posizione tale che gli siano evitati i danni nell’attracco in bassi fondali. Nel tubo impermeabile è incapsulato un solenoide che racchiude un nucleo ferromagnetico. Ad esso giunge corrente alternata che genera un campo magnetico di induzione. Un conduttore elettrico che si muove in un campo magnetico genera una forza elettromotrice indotta. L’acqua di mare è conduttrice ed è dotata di moto relativo rispetto al solenoide per cui la forza elettromotrice E=KBV ovvero è proporzionale alla velocità. La corrente alternata viene impiegata per evitare la polarizzazione delle piastre in seguito a fenomeni elettrolitici.

18. Solcometro elettromagnetico A differenza del solcometro a tubo di Pitot questo solcometro fornisce indicazioni di velocità a partire da zero nodi. Le prestazioni del solcometro elettromagnetico non sono soddisfacenti quando varia il coefficiewnte di conducibilità dell’acqua (acque salmastre o dolci). Il solcometro elettromagnetico ha la capacità di indicare anche velocità negative, ovvero con marcia invertita.

19. Solcometro elettromagnetico

20. Solcometro Doppler Sfrutta l’effetto doppler sul segnale trasmesso per determinare la velocità della nave rispetto al fondo. L’onda ultrasonora trasmessa viene viene ricevuta per riflessione dal fondo, con una frequenza diversa da quella iniziale di un certo Δf funzione del moto relativo esistente tra trasmettitore e fondo marino. I solcometri di questo tipo possono essere impiegati solo quando si naviga in acque poco profonde, poiché necessitano della riflessione dell’onda da parte del fondo. I solcometri doppler si dividono in solcometri ad onda continua e solcometri ad impulsi

21. Solcometro Doppler I solcometri ad onda continua lavorano su frequenze comprese tra 2 e 4 Mhz e forniscono risultati accettabili fino a circa 50m di fondale. Sono dotati di un trasduttore per la trasmissione ed uno per la ricezione. I solcometri ad impulso, sono dotati di un solo trasduttore che opera sia in trasmissione che in ricezione, la frequenza di lavoro è tra i 400 e i 500 Khz. Funziona fino a 300 m di fondale.

22. Solcometro Doppler La frequenza con cui si riceve un suono proveniente da una sorgente è uguale a quella di emissione solo se sorgente e ricevitore sono relativamente fermi. Quando sono in allontanamento diminuisce, viceversa aumenta.

23. Solcometro doppler f1 è la frequenza dei segnali ricevuti nel punto H U = velocità di propagazione del suono in acqua Vr = velocità relativa di avvicinamento della nave rispetto al punto H H

24. Solcometro Doppler Poiché la nave si muove con velocità V rispetto al fondo del mare Una porzione dell’energia acustica viene irradiata dal punto H e ricevuta a bordo con la frequenza f2 che per l’effetti Doppler risulta essere

25. Solcometro Doppler Quindi sostituendo ottengo: Si può trascurare il secondo termine tra parentesi perché piccolo quindi:

26. Solcometro Doppler Ricordando che la formula dell’effetto doppler è: Quindi : Da cui si evince che la variazione di frequenza è direttamente proporzionale al doppio della velocità della nave

27. Solcometro Doppler La velocità della nave rispetto al fondo del mare è data da:

28. Solcometro Doppler Principali cause di errore: • Frequenza non stabile • Velocità del suono in acqua variabile • Cambio componente Vr dovuta a moto ondoso