Suono, acqua, taratura

E' certamente ben noto il concetto di funzionamento di uno scandaglio ultrasonoro: un treno d'onde viene emesso da un componente chiamato trasduttore (una sorta di altoparlante) e viaggia nell'acqua fino a "rimbalzare" sul fondo marino. Quindi ritorna verso il trasduttore che, in attesa di captare questo suono, si è trasformato in una sorta di microfono. (In effetti è un componente piezoelettrico per cui svolge bene le due funzioni ed è sufficiente collegarlo prima all'oscillatore che genera il segnale e poi all'amplificatore che lo capta).

Basta misurare il tempo fra andata e ritorno e, conoscendo la velocità, si risale al percorso effettuato.

La formula è:

spazio = velocità x tempo

Siccome si ha a che fare con andata e ritorno bisognerà ancora dividere questo percorso per due.

A questo punto è bene aprire una parentesi: al navigante interessa normalmente sapere "quanta acqua ha sotto la chiglia". Quindi per lo più egli si accontenterà della misura dal trasduttore al fondo.

L'idrografo, invece, deve informare utenti con pescaggi diversi, e anzi deve metterli in sicurezza.

Per questo motivo le misure che egli farà saranno riferite non al trasduttore, ma al livello del mare: durante il rilievo al "mare istantaneo", per il riporto in carta ad un livello che è molto basso: si parla di media delle basse maree, la più bassa delle basse maree eccetera (dipende dall'Istituto che edita la carta). In questo modo il "numerello" scritto sulla mappa è garantito (a meno di condizioni particolari) come attendibile anche in sfavorevoli condizioni di bassa marea.

E' stato stabilito che questo livello si chiama LRS (Livell Riferimento Scandagli, in italiano, DATUM in inglese) ed è più basso di una quantità chiamata Zo (si legge zeta con zero) rispetto al livello medio mare. Lo Zo è riportato sotto al titolo della carta.

(Curiosità: nelle carte nautiche le elevazioni, ad esempio dei monti, sono invece riferite al lmm).

Conseguentemente l'idrografo, alla misura di fondale rilevata dallo strumento, dovrà aggiungere quella della profondità del trasduttore dal pelo dell'acqua. Ovviamente l'ecografo ha una taratura specifica per cui il "numero" che si legge sul display (o la traccia sulla carta) è già pronto per passare alla successiva correzione per la marea.

Siccome la parentesi nel discorso la abbiamo già aperta ne approffittiamo per una ulteriore spiegazione: l'ecografo altro non è che un cronometro. Infatti il pennino scorre lungo la carta ad una velocità costante e proporzionale a quella del suono in acqua. Questo permette, sulla carta dove si vede disegnarsi la sezione, di prendere misure con una semplice mascherina o addirittura con uno scalimetro.

Non va dimenticato che anche lo scorrimento della carta termica è regolato e controllato elettronicamente, tanto da fornirci una buona base dei tempi su cui poter effettuare considerazioni e controlli. Ne parleremo in un prossimo post.

Possiamo chiudere la parentesi e tornare all'argomento principale: la taratura.

Abbiamo visto che la velocità del suono in acqua dipende da vari fattori. Di conseguenza bisogna tenerne conto e tarare il proprio apparecchio.

La taratura va fatta ogni giorno, prima di iniziare a lavorare, e va ripetuta alla sera, per controllo.

Essa andrà rifatta in condizioni particolari, come il passaggio dal mare aperto in una laguna o, peggio ancora, in un fiume.

La taratura va fatta con una sbarra o un disco, sostenute da un apposito cavetto graduato, che viene fatto calare sotto al trasduttore dello strumento.

Si comincia con una velocità del suono prevista media (normalmente quella del giorno prima, sennò si mette 1490 m/s) e si pone la sbarra a -2 metri. Siccome il percorso in acqua è minimo l'imprecisione della velocità del suono è ininfluente, e si agirà allora sulla sola regolazione dell'immersione del trasduttore. Ovvero si ruoterà il potenziometro (o altro dispositivo) sino a leggere -2 sull'eco.

E'ora il momento di far scendere la sbarra fino a profondità maggiori, ad esempio 5, 10, 20 metri, ma questa volta si agirà solo (sempre con maggiore attenzione) sul potenziometro della velocità del suono (ovviamente non si altera questo parametro che è fisico, ma la velocità del pennino in modo che sia proporzionale alla scala che si sta usando).

E' il momento della risalita, con gli stessi step.

Probabilmente ci saranno ancora dei ritocchi da fare e sarà necessario ripetere l'operazione.

Si trascriva sulla carta (o si prenda nota) di luogo, data, ora dell'operazione, velocità trovata ed immersione del trasduttore.

Si può quindi andare a lavorare.

Per il controllo della sera si effettuerà solo la calata della sbarra o del disco, senza intervenire sui potenziometri.

Si ricordi che variazioni di pescaggio della barca portano a variazioni dell'immersione. Quindi sbarcare o imbarcare una persona, consumare carburante o acqua hanno influenza. Un calcolo spannometrico, per la barche che normalmente vengono usate nei rilievi, parlano di:

lunghezza [m] x larghezza [m] x 0.01 x 1000 = kg necessari per variare di 1 centimetro l'immersione

Così una barca di:

6 x 2.5 x 0.01 x 1000 = 150 kg/cm

Oggi sono piuttosto diffuse le sonde velocimetriche: si cala un apparecchio che registra, per le varie profondità, le rispettive velocità del suono, e ne fa addirittura la media. Basterà imporre questa velocità all'ecografo ma, ovviamente, bisognerà misurare con un metro l'immersione del trasduttore (operazione non sempre intuitiva, come nel caso che il trasduttore sia montato a scafo).

Il vantaggio nell'uso di questo apparecchio sta nella comodità e nel poter operare anche in presenza di corrente o di un po' di onda.