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Bussole Amagnetiche

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Da "ITALIA MARINARA" del Settebre 1931.

 

BUSSOLE AMAGNETICHE

 

Discorrendo delle bussole amagnetiche e delle ingegnose modificazioni in esse via via introdotte,si disse che la moderna tecnica costruttiva degli strumenti indicatori di direzione ha, inoltre,abbandonato del tutto il sistema magnetico per congegnare tipi basati su altre proprietà fisiche.Si sono pertanto avute:le bussole giroscopiche o girobussole,nella cui costruzione vengono sfruttate le proprietà del giroscopio,o trottola comune,opportunamente combinate col movimento di rotazione terrestre e con gli effetti della gravità;le bussole ad induzione terrestre,nelle quali è utilizzato il magnetismo terrestre come campo campo induttore d'una dinamo verticalmente disposta (1),e,infine,le bussole solari-particolarmente impiegate nelle regioni dei poli terrestri,-basate sulle continue e regolari variazioni degli azimut (direzioni di rilevamento) del Sole.-Le bussole giroscopiche costituiscono la categoria più cospicua degli indicatori amagnetici di direzione e perciò,allo scopo di darne un breve cenno ai nostri lettori profani,cominciamo col dir loro che tutti questi apparecchi si basano su alcuni princii formulati per la prima volta dal fisico francese Leon Foucault,negli anni 1851-52,e su alcune condizioni reali chiaramente stabilite nel 1884 da Sir William Thomson (Lord Kelvin).Il giroscopio o girostato,elemento essenziale della loro struttura,è un solido di rivoluzione (2) anomato da un movimento rotatorio rapidissimo intorno al proprio asse geometrico.-Sono sue proprietà fondamentali : l'inerzia e la precessione.L'inerzia consiste nella proprietà di mantenere costantemente parallelo a se stesso nello spazio il proprio asse di rotazione,qualora non intervenga nessuna forza estranea.-

La precessione consiste nella proprietà di reagire all'azione d'una forza (o d'una coppia) che tenda a spostare l'asse rotatorio in una determinata direzione,facendo,invece,orientare quest'ultimo in una direzione normale al piano in cui reagisce la forza (o la coppia) applicata.Così ad esempio,se mentre il rotore R,sostenuto alla cardanica,gira rapidissimo sul proprio asse A A nel senso della freccia ,applichiamo un peso P all'asse medesimo,il rotore invece di girare per effetto della coppia A' A',si pone in movimento nel senso indicato dalla freccia segnata sull'anello O O per cui tutta la sospensione ruota intorno all'asse V.

 

gir1rg2.jpg

 

Quando un girostato è suscettivo di qualunque roteazione intorno al proprio centro di gravità (cioè libero di muoversi nello spazio in tutti i sensi),il che si ottine applicando la sospensione cardanica a tre assi,si dice che gode del grado di libertà a tre.Se si sopprime uno degli assi della rotazione e si vincola il girostato ad un piano,il grado di libertà si riduce a due.-Un girostato con grado di lbertà a tre rivela i fenomeni di inerzia e precessione,ma indica una direzione fissa nello spazio e non fissa rispetto alla Terra,come invece occorre che si comporti per le necessità dell'orientamento.Affinchè indichi una direzione fissa rispetto alla Terra,ossia perchè si rivelino i fenomeni dierttivi girostatici,è necessario che l'asse del rotore stia vincolato con grado di libertà a due,e cioè che sia vincolato rispetto ad un piano che venga trascinato dalla Terra nel suo movimento di rotazione : p.es.il piano orizzontale.-

A terra fu molto facile vincolare l'asse del girostato al piano orizzontale e risolvere il problema,ma a bordo si presentatrono delle difficoltà molto serie ,per l'incertezza con cui su d'una nave si può ottenere e conservare un pianoesattamente orizzontale-Studi ulteriori compiuti dal dottore tedesco Kaempfe Anschutz fecero sormontare tali difficoltà per mezzo di un ingegnoso artifizio,ossia vincolando il girostato non al piano,bensì ad una direzione :quella verticale.Il girostato,quindi,venne sospeso come un pendolo e,di conseguenza,essendo in tal guisa sollecitato disporsi secondo la direzione della gravità,si trovò col suo asse nel piano orizzontale.L'arteficio usato non costituì,però,la trovata idealmente desiderabile,perchè,se da una parte la sospensione pendolare rese possibile la soluzione del probblema a bordo delle navi,dall'altra parte lo complicò,e non leggermente.-Dato che nel girostato sospeso al centro della gravità non coincide col centro di sospensione,a bordo sono varie le cause (movimenti di rollio e dibeccheggio,cambiamenti di rotta,cambiamenti di velocità) che posson dar luogo a reazioni d'inerzia di tale pendolo,quindi originare coppie pertubatrici,le quali producono serie di oscillazioni smorzate (deviazioni balistiche).Ad ogni modo però,coll'artefizio del girostato sospeso nacque nel 1910 la bussola giroscopica marina-I sistemi più particolari seguiti nei vari paesi per la utilizzazione del girostato sospeso quale indicatore marino di direzione,hanno dato luogo alla creazione di tipi diversi di girobussola,sebbene possa affermarsi che,in questo campo,esista una certa uniformità,dovuta la fatto che son pochi particolari mutabili e i costruttori,per necessità di cose,si muovono in una cerchia molto limitata.I tipi di girobussola,fino ad oggi escogitati sono :il tipo tedesco ,costruito dalla Casa K.Ansckutz,di Kiel,nel 1910 e ch'è perciò il più anziano;il tipo americano costruito subito dopo dalla Casa Sperry,di Washington D.C.;il tipo inglese,lanciato nel 1920 dalla Ditta S.G.Brown Ltd.,di Acton (Londra);il tipo italiano Florentia costruito nel 1925 dalle Officine Galileo di Firenze e che riproduce un modello dal professor Martienssen,già a servizio della Ditta Anschutz di Kiel.Senza entrare in particolari costruttivi,diciamo soltanto che,in genere le bussole giroscopiche risultano :

a) d'un congegno centrale o bussola-madre,di solito collocato nell'interno,verso il centro della nave,congegno che reca l'elemento sensibile direttivo,cioè il girostato sospeso,messo in rapidissimo movimento rotatorio per mezzo della corrente elettrica.Quando l'apparecchio,dopo un periodo di tempo che va dalle 3 alle 6 ore ,ha acquistato la velocità di regime ( la quale varia da tipo a tipo :Anschutz,mod.1910,ventimila giri al minuto ;Sperry 8600;Brown 15000;Florentia 20000),l'elemento sensibile,messo in moto fuori del meridiano,compie una serie di oscillazioni intorno a quest'ultimo,finchè le resistenze passive ed altri sistemi di smorzamento lo fermano nella posizione d'equilibrio.In questa posizione il girostato presenta un estremo dell'asse rivolto verso il Nord vero;

b)un certo numero di congegni ripetitori ,collocati elettricamente alla madre e distribuiti nei luoghi più acconci della nave,come,ad esempio,sul palco di comando,sulle ali della passerella di comando,dove possono essere muniti di traguardi a fili o a cannocchiale per la presa dei rilevamenti,nella sala di governo o timoneria,nella cabina della radio ed altrove.I ripetitori,possono esser disposti su colonnine,od anche montati su parete,sono azionati da motorini sincronici che fanno orientare le rispettive rose graduate mobili secondo le indicazioni della rosa madre-Le varianti,ossia le caratteristiche che rivelano le diversità del tipo nelle girobussole,riguardano,di solito,i seguenti capisaldi di costruzione:-il sistema di sospensione del girostato,nel quale si mira a ridurre sempre più la resistenza d'attrito,requisito,questo,per cui i nuovi tipi si assicurano il successo su quelli preesistenti;-il sistema di smorzamento che, se non è opportunamente scelto,turba la posizione d'equilibrio del girostato;-il dispositivo per combattere le deviazioni balistiche e,in ispecie,quelle che provengono dal rollio e dal beccheggio della nave.Certo che nel campo delle girobussole non è detta l'ultima parola e,da parte delle Case costruttrici ,si studia tuttavia per produrre i tipi più perfezionati,meglio rispondenti allo scopo.Così,a mo' d'esempio,ai tipi primitivi,che per distinguerli chiameremo monogirobussole,si sostituirono già altri tipi,detti poligirobussole,perchè dotati di più girostati,non per aumentare la forza direttiva degli apparecchi,ma per conferire loro un funzionamento più regolare eliminando meglio le deviazioni dipendenti dal rollio e dal beccheggio-Fra i tipi di poligirobussole si notano; la trigirobussola Anschutz (1912) e la bigirobussola Sperry (1919)-La forza direttiva delle girobussole è,in generale,di gran lunga maggiore di quella delle più potenti bussole magnetiche ,pur variando,al pari di esse,tra un massimo equatoriale e un valore nullo polare-Inoltre,nelle girobussole l'elemento sensibile si orienta al piano del meridiano geografico o vero,il che evita le laboriose e non sempre esatte determinazioni dei valori della declinazione magnetica e delle deviazioni.A stretto rigore,però,la anzidetta circostanza non è assolutamente esatta,non verificandosi dovunque e sempre,nè in ugual maniera nei vari tipi di girobussole-In certi apparecchi,come ad esempio nel monogiro Anschutz e Sperry,si nota l'errore di latitudine,detto anche di declinazione giroscopica-Esso è zero sull'equatore terrestre ed acquista valori crescenti aumentando in latitudine,sicchè una girobussola regolata per segnare il Nord vero su di un parallelo di determinata latitudine ,non lo segnerà più esattamente se trasportata in altra latitudine.In certi apparecchi,compresi i tipi "bigiro Sperry" e"trigiro Anschutz" tale errore non si rende palese,perchè opportunamente compensato da dispositivi inerenti alla particolare struttura di ciascun tipo-L'errore di latitudine, quando si rende palese,non si manifesta isolatamente,a meno che la nave non sia ferma in una determinata località,ma si presenta fuso col cosidetto errore di rotta,comune a tutti i tipi di girobussole-Quest'errore, che posta la linea Nord-Sud della rosa dalla rigorosa direzione del meridiano vero,è contemporaneamente funzione della latitudine,della velocità (che si esprime in nodi) e della prora vera della nave (angolo che la direzione della chiglia fa col meridiano vero locale)-Il valore,in gradi,dell'errore di rotta vien determinato mercè formula trigonometrica,o con mezzi pratici (tabelle,diagrammi,ecc,ecc).alcuni tipi come il medesimo Sperry,hanno dei congegni meccanici che risolvono una formula teorica e spostano automaticamente,della necessaria quantità ne dovuto senso,la linea di fede della girobussola-madre.In altri tipi,determinano il valore e il senso dell'errore di rotta,la selettiva correzione si compie meccanicamente,spostando in analogia,col mezzo di viti all'uopo fissate,la posizione della linea di fede della girobussola-madre-La applicazione delle proprietà del girostato,per gli scopi direttivi della nautica,hanno reso possibile la costruzione di altri ingegnosi apparecchi,utilizzati sia nel governo automatico della nave,sia nel controllo della rotta-Alla prima specie appartiene il giro-piloto, il quale,opportunamente collegato alla girobussola,agisce automaticamente,per mezzo di un servo motore elettrico,sugli organi di comando del timone,riportando la nave sulla rotta prestabilita tutte le volte che si determinano degli spostamenti-L'esperienza ha dimostrato che,anche in condizioni di tempo non tranquillo,la nave con governo automatico viene mantenuta in rotta meglio che con governo a mano.Alla seconda specie appartengono gli avvisatori di fuori-rotta destinati al controllo dell'opera del timoniere da parte dell'ufficiale di comando di guardia.Uno di questi apparecchi,in uso sul piroscafo Ausonia della Sitmar,è,ad esempio,quello ideato da capitano superiore di lungo corso B.Cermignani ed accuratamente costruito dalle nostre Officine Galileo di Firenze-

 

Oreste Bignardelli.

 

1)Questo tipo di bussola è stato,finora,esperimentato solo in aereonavigazione.

2)Solido generato dal movimento rotatorio,intorno ad un asse fisso,di una figura geometrica piana-

 

gir2vd6.jpg

 

RED

Edited by Red

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Articolo molto interessante e disegno bellissimo, Gianni. quanti fascicoli de "L'Italia marinara" possiedi?

 

ciao luca

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Ciao Luca,

sono 13 fascicoli dell'anno 1931;ma l'annata non è completa in quanto Decadale!

Fu quindicinale sino al 1930!

Sono dei veri gioielli;c'è di tutto e di più sia sulla Marina Militare che Mercantile.

Vi sono molte foto,biografie d'Ammiragli ecc,ecc,.-

Volendo ricercare altri fascicoli trovo che sono difficilmente reperibili!!

Ovviamente mi piacerebbe trovarne ancora!

 

Ciao

Gianni

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Caro Marcuzzo,

grazie, ma mi sono accorto solamente stamattina alle quattro!!

Red

 

P.S.Perchè hai aperta la discussione a mio nome ?

Io l'ho postata per te e per gli altri e per poter mandare avanti una

così importate discussione!

Grazie comunque.

Un salutone

Red

Edited by Red

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Ciao Luca,

sono 13 fascicoli dell'anno 1931;ma l'annata non è completa in quanto Decadale!

Fu quindicinale sino al 1930!

Sono dei veri gioielli;c'è di tutto e di più sia sulla Marina Militare che Mercantile.

Vi sono molte foto,biografie d'Ammiragli ecc,ecc,.-

Volendo ricercare altri fascicoli trovo che sono difficilmente reperibili!!

Ovviamente mi piacerebbe trovarne ancora!

 

Deve essere un vero e proprio patrimonio!!! Compèlimenti.

 

Se ogni tanto riesce a pubblicare qualcuna di queste biografie, sarei davvero felice e lieto di poterle leggere.

 

luca

Edited by brin

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Guest Marcuzzo
Caro Marcuzzo,

grazie, ma mi sono accorto solamente stamattina alle quattro!!

Red

 

P.S.Perchè hai aperta la discussione a mio nome ?

Io l'ho postata per te e per gli altri e per poter mandare avanti una

così importate discussione!

Grazie comunque.

Un salutone

Red

 

Di nulla. Il lavoro è tuo, mica mio. Poi conto molto sul fatto che oltre me anche altri utenti contribuiscano a questa sezione, e di questo non posso che esserne contento :s02:

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Va bene Luca,

vorrà dire che ne posterò qualcuna nel Forum:Uomini

Ciao

Gianni

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Va bene Luca,

vorrà dire che ne posterò qualcuna nel Forum:Uomini

 

Ottimo, Gianni. Grazie molte.

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Complimenti per la spiegazione Red, :s20: :s20: :s20: molto interessante il funzionamento di questo tipo di bussola, anche se ci ho capito poco... :s03: :s03: :s68:

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Effettivamente la faccenda non è facile.

Bisognerebbe studiarla attentamente e con calma.

Sono cose che ovviamente servono come storia

della bussola ed a chi volesse interessarsi di strumenti

di navigazione.

L'ho postata per mandare avanti le discussioni tecniche

iniziate da Marcuzzo che sono molto interessanti ed avendo

io trovato l'articolo l'ho postato.

Avrei voluto postarne un'altro sul "Sestante"ma mi sembra

che non dica nulla di più riguardo a quella di Marcuzzo.

Forse posterò qualcosa su altro argomento.

Un saluto Bubbe.

Red

Edited by Red

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Guest Marcuzzo
Forse posterò qualcosa su altro argomento.

 

Gli argoemementi in campo nautico/navale non mancano di certo :s02:

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