I solcometri dallestratto alla AN-1-27. Misura della velocità Velocità effettiva (rispetto alla...

I solcometriI solcometridall’estratto alla AN-1-27dall’estratto alla AN-1-27

Misura della velocitàMisura della velocità

Velocità effettiva (rispetto alla Velocità effettiva (rispetto alla superficie terrestre)superficie terrestre)

Velocità rispetto all’acquaVelocità rispetto all’acqua

La determinazione della velocità La determinazione della velocità della nave rispetto all’acquadella nave rispetto all’acqua

Misura rispetto ad una regione limitata intorno al Misura rispetto ad una regione limitata intorno al solcometrosolcometro

Disturbo dovuto al moto della naveDisturbo dovuto al moto della nave Alambardate e beccheggioAlambardate e beccheggio Errori propri dello strumento.Errori propri dello strumento.

Misuratori di percorso (LOG)Misuratori di percorso (LOG) Misuratori di velocità (Speedometer Misuratori di velocità (Speedometer

o speed-log)o speed-log)

Tipi di solcometriTipi di solcometri

Non più in usoNon più in uso Solcometro a barchettaSolcometro a barchetta Solcometro di fondoSolcometro di fondo Solcometro di fortunaSolcometro di fortuna

Solcometri in usoSolcometri in uso Solcometro ad elicaSolcometro ad elica Solcometro E.MSolcometro E.M Solcometro a tubo di pitotSolcometro a tubo di pitot Solcometro DopplerSolcometro Doppler

Solcometro a BarchettaSolcometro a Barchetta

La velocità della Nave viene determinata misurando La velocità della Nave viene determinata misurando l’allontanamento da un punto fisso sulla superficie del l’allontanamento da un punto fisso sulla superficie del mare. Tale punto è ottenuto lanciando a mare un mare. Tale punto è ottenuto lanciando a mare un galleggiante, barchetta, munito di una sagola che viene galleggiante, barchetta, munito di una sagola che viene filata da bordo.filata da bordo.

La sagola ha una lunghezza di circa 300 metri ed è avvolta su La sagola ha una lunghezza di circa 300 metri ed è avvolta su di un rullo detto tamburo.di un rullo detto tamburo.

La misura durava circa 30’’ ovvero la 120ma parte di un’ora.La misura durava circa 30’’ ovvero la 120ma parte di un’ora.

La sagola era intervallata da nodi posti alla distanza di 15,43 La sagola era intervallata da nodi posti alla distanza di 15,43 metri (la 120ma parte di un miglio)metri (la 120ma parte di un miglio)

Solcometro a BarchettaSolcometro a Barchetta

Quindi misurando i nodi nell’unità di tempo 30’’ riuscivo ad Quindi misurando i nodi nell’unità di tempo 30’’ riuscivo ad apprezzare la velocità della nave.apprezzare la velocità della nave.

Gli errori maggiori commessi erano legata alla misura del Gli errori maggiori commessi erano legata alla misura del tempo effettuata inizialmente con clessidre.tempo effettuata inizialmente con clessidre.

Si deve inoltre considerare che la barchetta seguiva la nave Si deve inoltre considerare che la barchetta seguiva la nave con una velocità propria pari circa a 1/19 della velocità con una velocità propria pari circa a 1/19 della velocità sviluppata dalla nave.sviluppata dalla nave.

Solcometro di FondoSolcometro di Fondo

E’ analogo al solcometro a barchetta, ma lo si può impiegare E’ analogo al solcometro a barchetta, ma lo si può impiegare solo nei bassi fondali. solo nei bassi fondali.

Al posto della barchetta viene posto un peso di piombo che si Al posto della barchetta viene posto un peso di piombo che si ancora sul fondo.ancora sul fondo.

La misura di velocità è relativa al fondo e non alla massa La misura di velocità è relativa al fondo e non alla massa d’acqua.d’acqua.

Fino all’avvento del GPS e del solcometro doppler, questo Fino all’avvento del GPS e del solcometro doppler, questo era l’unico solcometro in grado di misurare la velocità era l’unico solcometro in grado di misurare la velocità effettiva. effettiva.

Basi Misurate.Basi Misurate.

Solcometro ad elica rimorchiataSolcometro ad elica rimorchiata

Il numero dei giri dell’elica è proporzionale al cammino Il numero dei giri dell’elica è proporzionale al cammino percorso dalla nave rispetto all’acqua. percorso dalla nave rispetto all’acqua.

La graduazione del quadrante non da i giri elica ma la La graduazione del quadrante non da i giri elica ma la distanza percorsa.distanza percorsa.

E’ necessario tarare lo strumento.E’ necessario tarare lo strumento.

Lo strumento da la distanza percorsa e volendo una velocità Lo strumento da la distanza percorsa e volendo una velocità media.media.

E’ talvolta impiegato ancora sulle barche a vela d’altura.E’ talvolta impiegato ancora sulle barche a vela d’altura.

Solcometro ad elica rimorchiataSolcometro ad elica rimorchiata

Solcometro ad elica a scafoSolcometro ad elica a scafo

E’ costituito da un tubo sporgente circa 40 cm esternamente E’ costituito da un tubo sporgente circa 40 cm esternamente allo scafo situato a circa 1/3 della lunghezza della nave allo scafo situato a circa 1/3 della lunghezza della nave partendo da prora. Tale tubo aperto verso l’esterno partendo da prora. Tale tubo aperto verso l’esterno contiene al suo interno un’ elichetta che per effetto del contiene al suo interno un’ elichetta che per effetto del moto dell’acqua gira proporzionalmente al moto della nave.moto dell’acqua gira proporzionalmente al moto della nave.

Conoscendo lo spazio percorso ed associando tale dato a Conoscendo lo spazio percorso ed associando tale dato a quello del tempo posso ottenere la velocità media quello del tempo posso ottenere la velocità media nell’intervallo di tempo considerato. nell’intervallo di tempo considerato.

dt

dSV


Tale solcometro deve essere tarato su una Base misurata, Tale solcometro deve essere tarato su una Base misurata, poiché a causa della diversa forma delle carene delle navi poiché a causa della diversa forma delle carene delle navi l’effetto perturbatore dei filetti fluidi agisce in modo diverso.l’effetto perturbatore dei filetti fluidi agisce in modo diverso.

Il solcometro a scafo deve essere fatto rientrare quando si Il solcometro a scafo deve essere fatto rientrare quando si naviga in acque basse.naviga in acque basse.

Gli errori possono derivare dal moto ondoso e da un diverso Gli errori possono derivare dal moto ondoso e da un diverso assetto della nave e quindi della sua immersione.assetto della nave e quindi della sua immersione.

Solcometro a tubo di PitotSolcometro a tubo di Pitot

Si tratta di solcometri che sfruttano la pressione idraulica Si tratta di solcometri che sfruttano la pressione idraulica esercitata dalla massa d’acqua, misurandone la differenza.esercitata dalla massa d’acqua, misurandone la differenza.

Si tratta di un tubo sporgente dalla chiglia per circa 60cm, il Si tratta di un tubo sporgente dalla chiglia per circa 60cm, il tubo ha una apertura a proravia attraverso la quale l’acqua tubo ha una apertura a proravia attraverso la quale l’acqua può salire per effetto della pressione idrostatica dovuta può salire per effetto della pressione idrostatica dovuta all’avanzamento della nave. all’avanzamento della nave.

Attraverso il tubo di Pitot l’acqua giunge in un recipiente ed Attraverso il tubo di Pitot l’acqua giunge in un recipiente ed esercita una pressione sulla superficie inferiore del esercita una pressione sulla superficie inferiore del diaframma ondulato e flessibile. diaframma ondulato e flessibile.


Un secondo tubo, non sporgente, detto tubo statico permette che l’acqua Un secondo tubo, non sporgente, detto tubo statico permette che l’acqua per effetto della pressione idrostatica, dovuta all’immersione, si porti per effetto della pressione idrostatica, dovuta all’immersione, si porti sulla superficie superiore di detto diaframma.sulla superficie superiore di detto diaframma.

La pressione sulla faccia inferiore del diaframma è data dalla somma La pressione sulla faccia inferiore del diaframma è data dalla somma delle pressioni statiche e dinamiche. La pressione sulla faccia delle pressioni statiche e dinamiche. La pressione sulla faccia superiore è solo dovuta alla pressione statica. superiore è solo dovuta alla pressione statica.

Le due pressioni statiche si elidono, un sensore misura la differenza di Le due pressioni statiche si elidono, un sensore misura la differenza di pressione tra le due facce dovuta esclusivamente alla pressione pressione tra le due facce dovuta esclusivamente alla pressione dinamica e proporzionale alla velocità della nave.dinamica e proporzionale alla velocità della nave.

Anche questo solcometro deve essere tarato, le indicazioni che fornisce Anche questo solcometro deve essere tarato, le indicazioni che fornisce sono valide soprattutto per velocità medio-alte, è infatti poco sensibile sono valide soprattutto per velocità medio-alte, è infatti poco sensibile al di sotto dei 5 nodi.al di sotto dei 5 nodi.

Solcometro elettromagneticoSolcometro elettromagnetico

E’ composto da un tubo o spada sagomata che sporge dalla ruota di 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 prora in posizione tale che gli siano evitati i danni nell’attracco in bassi fondali.fondali.

Nel tubo impermeabile è incapsulato un solenoide che racchiude un Nel tubo impermeabile è incapsulato un solenoide che racchiude un nucleo ferromagnetico. Ad esso giunge corrente alternata che genera nucleo ferromagnetico. Ad esso giunge corrente alternata che genera un campo magnetico di induzione.un campo magnetico di induzione.

Un conduttore elettrico che si muove in un campo magnetico genera una Un conduttore elettrico che si muove in un campo magnetico genera una forza elettromotrice indotta. L’acqua di mare è conduttrice ed è dotata forza elettromotrice indotta. L’acqua di mare è conduttrice ed è dotata di moto relativo rispetto al solenoide per cui la forza elettromotrice di moto relativo rispetto al solenoide per cui la forza elettromotrice E=KBV ovvero è proporzionale alla velocità.E=KBV ovvero è proporzionale alla velocità.

La corrente alternata viene impiegata per evitare la polarizzazione delle La corrente alternata viene impiegata per evitare la polarizzazione delle piastre in seguito a fenomeni elettrolitici.piastre in seguito a fenomeni elettrolitici.


A differenza del solcometro a tubo di Pitot questo A differenza del solcometro a tubo di Pitot questo solcometro fornisce indicazioni di velocità a partire solcometro fornisce indicazioni di velocità a partire da zero nodi.da zero nodi.

Le prestazioni del solcometro elettromagnetico non Le prestazioni del solcometro elettromagnetico non sono soddisfacenti quando varia il coefficiewnte di sono soddisfacenti quando varia il coefficiewnte di conducibilità dell’acqua (acque salmastre o dolci).conducibilità dell’acqua (acque salmastre o dolci).

Il solcometro elettromagnetico ha la capacità di Il solcometro elettromagnetico ha la capacità di indicare anche velocità negative, ovvero con marcia indicare anche velocità negative, ovvero con marcia invertita. invertita.

Solcometro DopplerSolcometro Doppler

Sfrutta l’effetto doppler sul segnale trasmesso per determinare la velocità Sfrutta l’effetto doppler sul segnale trasmesso per determinare la velocità della nave rispetto al fondo.della nave rispetto al fondo.

L’onda ultrasonora trasmessa viene viene ricevuta per riflessione dal L’onda ultrasonora trasmessa viene viene ricevuta per riflessione dal fondo, con una frequenza diversa da quella iniziale di un certo fondo, con una frequenza diversa da quella iniziale di un certo Δf Δf funzione del moto relativo esistente tra trasmettitore e fondo marino.funzione del moto relativo esistente tra trasmettitore e fondo marino.

I solcometri di questo tipo possono essere impiegati solo quando si I solcometri di questo tipo possono essere impiegati solo quando si naviga in acque poco profonde, poiché necessitano della riflessione naviga in acque poco profonde, poiché necessitano della riflessione dell’onda da parte del fondo. dell’onda da parte del fondo.

I solcometri doppler si dividono in solcometri ad onda continua e I solcometri doppler si dividono in solcometri ad onda continua e solcometri ad impulsisolcometri ad impulsi


I solcometri ad onda continua lavorano su frequenze I solcometri ad onda continua lavorano su frequenze comprese tra 2 e 4 Mhz e forniscono risultati comprese tra 2 e 4 Mhz e forniscono risultati accettabili fino a circa 50m di fondale. Sono dotati accettabili fino a circa 50m di fondale. Sono dotati di un trasduttore per la trasmissione ed uno per la di un trasduttore per la trasmissione ed uno per la ricezione.ricezione.

I solcometri ad impulso, sono dotati di un solo I solcometri ad impulso, sono dotati di un solo trasduttore che opera sia in trasmissione che in trasduttore che opera sia in trasmissione che in ricezione, la frequenza di lavoro è tra i 400 e i 500 ricezione, la frequenza di lavoro è tra i 400 e i 500 Khz. Funziona fino a 300 m di fondale.Khz. Funziona fino a 300 m di fondale.


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

fff 02

Solcometro dopplerSolcometro doppler

ff1 1 è la frequenza dei segnali ricevuti nel punto H è la frequenza dei segnali ricevuti nel punto H

U = velocità di propagazione del suono in acquaU = velocità di propagazione del suono in acqua

Vr = velocità relativa di avvicinamento della nave rispetto al Vr = velocità relativa di avvicinamento della nave rispetto al punto Hpunto H

H

Vru

fff 0

01


Poiché la nave si muove con velocità V rispetto al fondo del Poiché la nave si muove con velocità V rispetto al fondo del maremare

Vru

fff 112

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

cosVVr


Quindi sostituendo ottengo:Quindi sostituendo ottengo:

)21(2

2

02 u

Vr

u

Vrff

Si può trascurare il secondo termine tra parentesi perché piccolo quindi: )21(02 u

Vrff


Ricordando che la formula dell’effetto doppler è:Ricordando che la formula dell’effetto doppler è:

fff 02

Quindi :

u

Vf

u

Vrffff

cos22 0002

Da cui si evince che la variazione di frequenza è direttamente proporzionale al doppio della velocità della nave


La velocità della nave rispetto al fondo del mare è data da:La velocità della nave rispetto al fondo del mare è data da:

sec2 0f

fuV


Principali cause di errore:Principali cause di errore: Frequenza non stabileFrequenza non stabile Velocità del suono in acqua variabileVelocità del suono in acqua variabile Cambio componente Vr dovuta a moto Cambio componente Vr dovuta a moto

ondosoondoso

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