STEP#19

 L'abbecedario

• A come analogico (solcometri moderni).
• B come barchetta (solcometro a barchetta, STEP#05).
• C come cherub-log (tipo più perfezionato di solcometro è il cherub-log che al posto della barchetta ha un'elica-pesce con alette a spirale).
• D come Doppler (utilizzo dell'effetto Doppler per determinare la velocità della nave).
• E come elica (solcometro ad elica, STEP#08).
• F come frequenza (i solcometri ad onda continua lavorano su frequenze comprese tra 2 e 4 Mhz, STEP#05).
• G come galleggiante (il tipo detto "a barchetta" è costituito da un galleggiante, che gettato in mare da poppa fa svolgere una sagola graduata con dei nodi a distanza fissa).
• H come Harpoon Log (tipologia di solcometro inventata dalla ditta Thomas Walker & Son).
• I come imbarcazioni (strumento utilizzato per misurare la velocità delle imbarcazioni).
• L come legno (solcometro in inglese si dice Log= pezzo di legno).
• M come miglio nautico (1 nodo equivale ad 1 miglio nautico all'ora). 
• N come nodo (il nodo è rimasto unità di misura delle velocità in mare).
• O come ottone (materiale con cui si costruivano i primi solcometri, #STEP08).
• P come pressione idraulica (solcometro a pressione idraulica, STEP#05).
• Q come quadrante (dove si legge la velocità nei solcometri moderni).
• R come registro di navigazione (il termine registro di navigazione, o logbook, originariamente si riferiva a un libro per registrare le letture del log utilizzato per stimare la velocità di una nave sull'acqua).
• S come sagola (STEP#08, costellazione "Il solcometro e la sagola").
• T come Thomas Walker (costruttore, STEP#11).
• U come ultrasuoni (solcometro ad ultrasuoni).
• V come velocità (il solcometro è utilizzato per misurare da bordo la velocità delle navi).
• Z come zavorra (la tavoletta di legno che si gettava in mare era zavorrata in modo che si mantenesse verticale).

STEP#08

 Materiali

Solcometro a barchetta

Il solcometro, nel gergo nautico viene anche chiamato Log. In inglese log significa tronco di legno, infatti, il solcometro a barchetta, consisteva nel pezzo di legno fissato ad una fune con nodi a distanza regolare, lanciato in mare e lasciato galleggiare. Il pezzo di segno era fissato ai vertici con una legatura a una sagola.

 

• Legno: tessuto vegetale che costituisce il fusto delle piante aventi crescita secondaria. Una volta tagliato, stagionato ed essiccato, il legno è destinato ad un'ampia varietà di utilizzi:
• Può essere lavorato e scolpito con appositi utensili.
• È stato un importante materiale da costruzione fin dalle origini dell'umanità, quando l'uomo iniziò a costruirsi i propri ripari e tuttora in uso.
• È impiegato come combustibile per il riscaldamento e la cucina.
• È impiegato per la produzione della carta, tramite la produzione di polpa di cellulosa, avendo sostituito nell'era industriale il cotone o altre piante, più ricche di cellulosa ma meno abbondanti e quindi meno adatte ai nuovi regimi di produzione.

• Sagola: corda sottile, di diametro indicativamente compreso tra i 1,5 e i 5 mm, utilizzata in tutte quelle situazioni dove non è richiesta una corda di maggiori dimensioni. Sottile cavo di canapa bianca o catramata, usato per alzare bandiere, gettare scandagli, rimorchiare solcometri oppure cavetto di nylon, canapa, cotone che assicura la freccia al fucile subacqueo. Nella pesca sagola per il mulinello permette di disporre di una consistente scorta di filo dalle prestazioni superiori e che non richiederà nessun tipo di manutenzione. Può essere usata in nautica anche come cordino per una boa segna sub.

Solcometro meccanico o ad elica

Presentato alla Esposizione Universale di Parigi del 1865, il solcometro Reynolds ad elica trascinata era un perfezionamento del solcometro a barchetta.

In questo tipo di solcometro la sagola trasmetteva al contatore i giri dell’elichetta di ottone che venivano visualizzati da tre indici che traducevano il numero di giri al minuto in nodi orari.

• Ottone: lega di rame e zinco, contenente fino al 45-50% di zinco; talvolta si aggiungono quantità varie di altri elementi che impartiscono alla lega proprietà meccaniche particolari, ne influenzano la lavorabilità e la inalterabilità agli agenti atmosferici. I principali impieghi dell'ottone:
• Nella fabbricazione di strumenti musicali;
• nel conio di monete;
• nella fabbricazione di rubinetti, valvole e tubazioni;
• nella fabbricazione di oggetti d'arte ottenuti per fusione;
• nell'industria meccanica per la fabbricazione di viti, bulloni e ingranaggi;
• nell'industria chimica per la fabbricazione scambiatori di calore;
• nell'industria elettrica per la fabbricazione di interruttori e contatti.

Solcometro a pressione idraulica

Lo strumento si basa sulla pressione che esercita l’acqua su un corpo immerso in movimento. È formato da un tubetto, noto con il nome di Tubo di Pitot, fissato sotto lo scafo collegato elettricamente a un quadro che indica il il percorso e la velocità della nave.

• Il tubo di Pitot: è utilizzato:
• su tutti gli aeroplani e in automobilismo (tipicamente Formula Uno, durante i test prestagionali); 
• come sensore per la determinazione della velocità macroscopica rispetto all'aria e nelle gallerie del vento per la misurazione della velocità macroscopica della corrente d'aria;
• nell'impiantistica delle bonifiche ambientali per controllare le pressioni differenziali (e quindi le portate) lungo le tubazioni di estrazione/iniezione di gas dal/nel sottosuolo;
•  è uno degli strumenti di misura della velocità macroscopica in condotti di emissione in atmosfera.

Solcometro doppler

Questo genere di solcometro è più sofisticato degli altri strumenti già citati, in quanto costituito da un ecometro che va verso il baso e da un calcolatore elettronico. Questo genere di strumento rivela l’effetto Doppler con il vantaggio, rispetto agli altri solcometri, di calcolare misure che non siano influenzate dalle correnti o da altri movimenti presenti nell’acqua, fornisce la velocità effettiva rispetto al fondo e non alla superficie del mare.

• Ecometro: si distinguono, a seconda della natura delle onde;
• un ecometro ottico, sinonimo di radar ottico;
• un ecometro radioelettrico, sinonimo di radar;
• un ecometro acustico e ultracustico (o ultrasonico);
• usato a bordo di navi come scandaglio (e perciò detto anche ecoscandaglio) per misurare la profondità delle acque, rilevare l’andamento del fondo marino, localizzare banchi di pesci.

STEP#05

Come funziona?

Solcometro a barchetta

Per misurare la lunghezza dalla sagola filata, si facevano su questa dei nodi ogni 15,43 metri e si misuravano ad intervallo di tempo di 30 secondi tramite una clessidra. Poiché 15,43 metri in 30 secondi equivalgono a 1852 m/ora, ovvero un miglio per ora, il numero di nodi, che si contavano in 30 secondi, era equivalente al numero di miglia/ora della nave, da cui la misura della velocità in nodi (Knots).

Solcometro a pressione idraulica

La presa dinamica è realizzata con un tubo sporgente dallo scafo e collocato sotto la chiglia, con l'apertura rivolta dalla parte della prua. In questo tubo l'acqua sale per effetto della pressione dinamica, che è data da:

p,d=p,s+(1/2)*w*V^2

- p,s: pressione statica (legge Stevino).

- w: densità dell'acqua di mare.

- V: velocità della nave.

I valori di V vengono poi trasmessi elettricamente a speciali quadranti che indicano continuamente la velocità e il cammino della nave.

Solcometro digitale

Dal principio fisico che definisce la variazione di frequenza (∆f ) subita da un’onda a causa del moto relativo dell’emittente o del ricevente o di entrambe, si risale alla determinazione della velocità della nave. Due trasduttori sporgenti sotto la chiglia emettono dei segnali ultrasonori alla frequenza f,0. I segnali raggiungono il fondo e subiscono un primo effetto Doppler perché esiste un moto relativo tra questo e la nave (sorgente).

I segnali vengono riflessi e ritornano ai trasduttori ove subiscono, sempre per il moto relativo, un nuovo effetto Doppler. Complessivamente il segnale ricevuto ha subito un effetto Doppler (variazione della frequenza) ∆f dato da: 

∆f = 2*f,0*(V/u)

- u è la velocità delle onde ultrasonore in acqua di mare. 

Misurato ∆f si ricava la velocità V della nave, essendo le altre quantità note. I solcometri di questo tipo possono essere impiegati solo quando si naviga in acque non molto profonde (inferiori a 200 m), poiché necessitano della riflessione dell’onda da parte del fondo.