I solcometri
dall’estratto alla AN-1-27
Misura della velocità
 Velocità effettiva (rispetto alla
superficie terrestre)
 Velocità rispetto all’acqua
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.
 Misuratori di percorso (LOG)
 Misuratori di velocità (Speedometer
o speed-log)
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
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)
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.
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.
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.
Solcometro ad elica rimorchiata
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.
dS
V 
dt
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.
Solcometro ad elica a scafo
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.
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.
Solcometro a tubo di Pitot
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.
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.
Solcometro elettromagnetico
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
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.
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.
f 2  f 0  f
Solcometro doppler
f
1
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
f0
f1  f 0  Vr
u
H
Solcometro Doppler
Poiché la nave si muove con velocità V rispetto al fondo del
mare
Vr  V cos 
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
f1
f 2  f1  Vr
u
Solcometro Doppler
Quindi sostituendo ottengo:
2
Vr
Vr
f 2  f 0 (1  2  2 )
u
u
Si può trascurare il
secondo termine tra
parentesi perché
piccolo quindi:
Vr
f 2  f 0 (1  2 )
u
Solcometro Doppler
Ricordando che la formula dell’effetto doppler è:
f 2  f 0  f
Quindi :
Vr
V cos 
f  f 2  f 0  2 f 0
 2 f0
u
u
Da cui si evince che la variazione di frequenza è
direttamente proporzionale al doppio della velocità della nave
Solcometro Doppler
La velocità della nave rispetto al fondo del mare è data da:
u f
V
sec 
2 f0
Solcometro Doppler
Principali cause di errore:
 Frequenza non stabile
 Velocità del suono in acqua variabile
 Cambio componente Vr dovuta a moto
ondoso