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sabato 2 gennaio 2021

STEP#28 - La sintesi finale

Concludo questa esperienza introducendo il seguente post che ha lo scopo di andare a riassumere i vari step redatti, con riferimento a tutti quei temi affrontati fino ad ora riguardo lo strumento in analisi. Lo stesso è stato fatto in maniera sintetica attraverso una mappa concettuale (STEP#27) che riuscisse a sintetizzare la complessità dello strumento secondo poche e semplici parole chiave. 

Questo strumento (STEP#02) venne inventato da John Campbell (STEP#09) nel 1757 e, infatti a causa della propria remota creazione, ad oggi non è più molto diffuso e le aziende costruttrici (STEP#11) nel mondo sono assai scarse.  D'altra parte, in passato lo strumento ebbe molto successo rispetto ai materiali (STEP#08) impiegati per la sua costruzione, i quali ne permettevano l'utilizzo in assenza di elettricità e, contemporaneamente, durante le navigazioni notturne. 

Inoltre, lo strumento venne divulgato anche in campi differenti da quello astronomico e della navigazione: un esempio è quello artistico-pubblicitario legato alla creazione di francobolli (STEP#18) rappresentante lo strumento sia sotto forma di figura che inserito in un contesto storico, in periodici mensili (STEP#13) nei quali lo scopo era quello di tenere aggiornati i cittadini sulle scoperte scientifiche di tutta Europa, tramite simboli (STEP#06) creati in onore dello strumento attraverso film cinematografici anche abbastanza recenti (STEP#12). Ad oggi, invece, il marchio dell'azienda costruttrice può essere assunto come rappresentativo per lo strumento: ciò viene reputato molto importante, in quanto le aziende costruttrici, come accennato in precedenza, sono rimaste veramente in poche nel mondo e quindi la divulgazione di questo strumento è ormai molto limitata. 

STEP#06 - Il simbolo


Altri campi, questa volta sul tema scientifico, analizzati in questo percorso, con riferimento allo strumento sono la tassonomia (STEP#14), che vale a dire la scienza che si occupa di classificare le "cose" al fine di riconoscerle all'interno di un gruppo di appartenenza, e la chimica (STEP#26) andando ad analizzare i materiali del sestante da un punto di vista più compositivo. 
STEP#14 - La tassonomia


L'origine del nome (STEP#01), in riferimento ai termini greci "astron" e "lambano", i quali definiscono l'azione di "presa" degli astri, dove quest'ultimi richiamano la scienza a cui appartiene lo strumento, vale a dire l'astronomia (STEP#04). Lo strumento come mostrato all'inizio di questo percorso (STE#02), si presenta come uno strumento ricco di componenti (STEP#16): tra queste troviamo, ad esempio il cannocchiale, gli specchi, il braccio... D'altronde, esistono due tipologie (STEP#03)di sestanti che permettono di osservare l'orizzonte in maniera più o meno completa 


Sono state poi approfondite le modalità di utilizzo (STEP#22) dello strumento al fine di effettuare le misurazioni correttamente le quali appaiono comprensibili se si è in grado di determinare i valori di latitudine e longitudine (STEP#05), al contrario di quanto uno si aspetti guardando l'immagine (STEP#02)dello strumento. Infatti, è possibile effettuare la misurazione attraverso 3 soli passaggi da ripetere per un minimo di 4 volte per ricercare il punto nave. 

STEP#02 - L'immagine storica della cosa

Attualmente, con una rapida ricerca su Books Ngram Viewer (STEP#24), è possibile osservare come questo strumento non venga divulgato in quanto strumento ormai solo più da collezione e meno utilizzato per la navigazione a causa dell'innovazione tecnologica (STEP#17)che ha fatto sì che si sviluppassero diversi software in grado di determinare la posizione durante le navigazioni nautiche e aeronautiche. Inoltre, riguardo al tema della divulgazione, la ricerca di un libro (STEP#10)che tratti principalmente dello strumento si presenta come una faccenda assai ardua nonostante i potenzi mezzi di ricerca a nostra disposizione. 

martedì 15 dicembre 2020

STEP #26 - La chimica e gli strumenti scientifici

E' necessario tenere in considerazione anche un'altra scienza quando si tratta di strumenti scientifici, in quanto essi vengano prodotti con materiali che possiedono diverse proprietà, una propria struttura e composizione.

In riferimento allo STEP #08, inerente ai materiali comuni impiegati per la realizzazione dello strumento, verrà approfondito il tema della dilatazione termica e la composizione chimica dei materiali maggiormente utilizzati per la realizzazione dello strumento. Questo approfondimento è utile per riflettere su come la precisione del sestante analizzato possa variare anche a causa della sensibilità termica dei materiali con il quale vengono prodotti tali strumenti.

Innanzitutto vi è l'alluminio, quale metallo molto resistente alla corrosione e pertanto maggiormente utilizzato nella costruzione. Le sue proprietà risultano interessanti perché questa tipologia di metallo appare molto leggera. Le proprietà chimiche dell'alluminio come sostanza semplice sono definite dalla propria capacità di reagire con acidi, alcali, alogeni(con azioni di riscaldamento) e grigio. In condizioni normali, non reagisce con l'acqua e ciò ne determina una qualità in quanto i sestanti in passato venivano adoperati su navi quindi facilmente a contatto con l'acqua di mare. 

La resistività e la dimensione di questo materiale è strettamente correlato al comportamento termico, infatti, esso aumenta all'aumentare della temperatura. Per esempio, 1 metro di alluminio si allunga di 0,000012 metri quando viene riscaldato di un grado Celsius. 

Altro materiale ampiamento utilizzato è l'ottone, composto da un insieme di leghe metalliche di rame e zinco con quantità di zinco variabile. L'ottone è molto diffuso ed impiegato per la costruzione che , anch'esso a causa delle sue ottime proprietà meccaniche, si mostra resistente alla corrosione atmosferica e all'acqua di mare. Anche qui si osserva come all'aumentare della temperatura aumenti anche il volume del materiale. 

Un ultimo materiale utilizzato è il vetro,  un solido che non possiede una struttura cristallina ed è molto sensibile alle variazioni di temperatura, infatti, all'aumentare di quest'ultima il materiale tende a disciogliersi. Il vetro, in questo caso, viene utilizzato per scopi ottici che, per mezzo di levigazione permette di eliminare difetti del materiale e favorirne l'osservazione.

Si deduce che per combattere questo fenomeno dovuto alle variazioni di temperatura è necessario munirsi di apposite custodie per proteggere lo strumento. 

domenica 22 novembre 2020

STEP#22 - Il manuale d'uso

La misurazione di angoli, in campo marittimo, è di fondamentale importanza in quanto fornisce i dati necessari per calcolare la posizione della nave sulla carta nautica. E' facile prendere come riferimento un faro quando la nave è in vicinanza di una costa; nel caso contrario, il riferimento sarà dato dal Sole, le stelle e la luna. Per questo, sarà possibile calcolare il punto nave gli angoli di più astri, al fine di ottenere una misurazione più presa, rispetto all'orizzonte. Le misurazioni coinvolgevano almeno 4 stelle con misure a 90° l'una dall'altra.


Con il sestante è possibile misurare l'altezza di un astro e si traccia idealmente un cerchio sul mappamondo. La disposizione dei cerchi sul mappamondo si poteva raggiungere la destinazione rispetto al punto nave. 

Modalità d'uso dello strumento
L'uso del sestante è dato dal movimento del braccio, il quale può essere spostato a determinate angolazioni premendo le leve di sgancio. 

1. Una volta premute le leve ruotare il tamburo micrometrico facendo un giro completo in modo tale da assicurarsi che questo legga correttamente l'angolo in gradiLa lettura della scala avviene sull'arco dove ogni divisione dell'arco corrisponde ad un grado. 
Nell'esempio sotto riportato il valore dei gradi sarà equivalente a 45°.

2. La linea del cilindro posto in basso rispetto all'arco fornisce i valori dei minuti. Nel caso la misurazione si trovasse a metà tra due linee è bene scegliere il valore inferiore. 
Infatti, nel caso esempio riportato nell'immagine il valore dei minuti sarà equivalente a 13.

3. Per leggere i secondi sarà necessario contare gli spazi sul cilindro rispetto alla linea superiore più lunga, dove ogni spazio corrisponde a 2/10 di minuto d'arco. Dall'immagine gli spazi rispetto al numero 10 sono 3 quindi i secondi equivalgono al valore 6.

L'immagine sotto riportata mostra come misurazione 45° 13'


mercoledì 11 novembre 2020

STEP#18 - Il francobollo

Questa immagine mostra un francobollo distribuito in Francia nel 2007 nella quale viene raffigurato il Capitaine Haddock nell'atto di utilizzo dello strumento. Il Capitano Haddock è un personaggio della serie a fumetti Le avventure di Tintin (Les avventures De Tintin). In particolare, si tratta dell'amico più stretto del protagonista (Tintin) ed è un capitano della marina mercantile. Video

L'immagine mostra un antico francobollo nella quale viene mostrato lo strumento oggetto di studio, l'anno ed il britannico James Cook impegnato ed appassionato dell'esplorazione. Questa condizione gli permetterà di compiere diversi viaggi nel breve arco della propria vita. 

Francobollo per celebrare il 100esimo
 anniversario della 

Questo francobollo è stato creato al fine di celebrare il 100esimo anniversario della "Navigation School of Tórshavn". La data di pubblicazione risale al 6 giugno 1994 ed è stato realizzato da Bárður Jákupsson.

STEP#17 - I brevetti

Nel seguente post verranno illustrate invenzioni brevettate in merito a strumenti di supporto al sestante o di perfezionamento del sestante.

Il primo caso risale al 1915 che vide come applicatori di questo strumento Bruno Max Sherwoode Leon e Gustave Charles Louis De

figura 1

L'immagine riportata(figura 1) mostra uno strumento del tipo sestante atto a dare la portata di un oggetto di altezza nota, quale l'albero di una nave. Vi è una piastra di base dotata di: un telescopio [G], uno specchio fisso [j], uno specchio mobile [h] su un braccio [D] imperniato in [g], e un braccio [B] imperniato in b. 
Inoltre, è presente un tamburo graduato [C] montato su di un asse che si avvita nei dadi [c] fissato al braccio [B]. Il braccio [B] viene quindi ruotato fino a quando la base, vista attraverso il telescopio e gli specchi, è in coincidenza. Fatto ciò, è possibile leggere la portata su una scala la cui superficie è normale alla base A.


Il secondo caso si riferisce ad un perfezionamento dell'invenzione(figura 2) che consiste nella misurazione dell'angolo tra l'orizzonte e la linea di galleggiamento dell'oggetto di cui si desidera la portata.

Vi è, quindi, un primo prisma rettangolare [C] montato in modo regolabile davanti all'obiettivo B 'di un telescopio prismatico di osservazione. Un secondo prisma [E] è montato su una barra F imperniata su aste F (1), F (2) imperniate rispettivamente in F (4), F (3). 

Muovendosi con l'asta F(2) si ha un braccio G al quale è fissato un quadrante dentato, impegnandosi con un pignone G(2). Contemporaneamente, si osserverà l'oggetto da inquadrare dalla luce che è passata per i due prismi C, E. Con la rotazione del braccio G si effettua l'allineamento della linea dell'orizzonte. 

Il braccio G indica quindi il range sulla scala H '. Quando l'orizzonte si trova dalla parte opposta dell'osservatore a quella su cui si trova l'oggetto da inquadrare, viene utilizzato il raccordo I. Questo contiene due specchietti regolabili [J, K] per deviare la luce dal retro nel telescopio. Tutte le varie parti dell'apparecchio sono rese regolabili. Una diapositiva A ', il cui bordo superiore è tagliato ad angolo, viene utilizzata per regolare la luminosità dell'immagine osservata

figura 2

Il terzo caso mostra un sestante(figura 3) composto da calcolatrici trigonometriche sferiche e piane per l'uso costituite, a sua volta, da un quadrante comprendente un arco graduato e una barra (d) adatta a scorrere sulla superficie e ruotare attorno al centro l dell'arco, e a, puntatore (f) montato perpendicolarmente. Questo strumento è stato brevettato da Toshiichi Arimitsu nel 1920.

Il braccio (c) è dotato di una scala mobile (k) per accertare la distanza tra il centro dell'area e un punto j che funge da lunghezza di base durante l'esecuzione dei calcoli. La Specifica descrive il metodo per risolvere, con l'apparato, un triangolo sferico in modo per cui si presume che il triangolo sia diviso per mezzo di una perpendicolare in due triangoli, e il calcolo procede in due fasi, una per ogni triangolo rettangolo.

figura 3


Di seguito viene riportata l'immagine (figura 4) di un perfezionamento del sestante precedentemente illustrato, brevettato nel 1924 e applicato da John Mcconkey.
figura 4

La presente invenzione si riferisce a strumenti particolarmente adatti all'uso su aerei dove diventa necessario effettuare letture da un corpo celeste e da un orizzonte artificiale nei momenti in cui l'orizzonte naturale non è visibile. 
Prima di entrare nel merito del presente strumento può essere bene notare che nel prendere le letture dell'altitudine da aerei con vari tipi di sestanti ora in uso, è stata sperimentata la grande difficoltà in quanto concentrandosi sul centrare il livello dell'orizzonte, l'immagine di il corpo celeste di solito dal cercatore, e quando ci si concentra sul riportare l'immagine nella sua posizione corretta scomparendo sul mirino, il livello viene spostato, rendendo estremamente difficile ottenere una lettura accurata senza grandi margini di errore.
È, quindi, uno degli scopi della presente invenzione superare questa difficoltà e fare una registrazione permanente con entrambi gli oggetti che compaiono su di essa in modo che possano essere apportate correzioni appropriate e ottenuta una determinazione accurata.

Brevettato il 20 dicembre 1927 da Maurice R. Pierce.

figura 5

Da sempre, dispositivi come il sestante sono stati sviluppati per effettuare osservazioni stellari e determinare la posizione delle navi oltre la vista della terra. Sebbene tali dispositivi rimangano in uso oggi, la semplicità, l'affidabilità e la disponibilità globale del GPS hanno generalmente sostituito l'osservazione stellare nella maggior parte delle applicazioni.

La presente divulgazione si riferisce generalmente alla navigazione, e più particolarmente alla navigazione utilizzando satelliti artificiali e osservazioni celesti acquisite utilizzando dispositivi di rilevazione di immagini. Quest'ultima invenzione riguarda un sestante elettronico comprendente un sistema inerziale triassiale che fornisce un segnale rappresentativo dell'angolo formato dall'asse ottico di una telecamera rispetto alla verticale locale, nel sistema di riferimento terrestre locale, vale a dire una telecamera associata ad un computer controllato da software per identificare i corpi celesti e un orologio. Tale software è capace di determinare le coordinate dei corpi celesti e questo strumento comprende una memoria in cui vengono registrati i dati per determinare una matrice di trasformazione, che consente di ricalcolare le coordinate della stella nel sistema di riferimento terrestre. ·Brevettato nel 2019,  applicato da Goodrich Corp e inventato da Waldron Erik.

Metodo di puntamento

  1. Il puntamento del dispositivo di rilevazione può essere calibrato determinando le differenze tra una posizione prevista e una posizione effettiva del primo oggetto celeste nell'immagine.
  2. Il secondo puntamento può essere calcolato determinando il puntamento simultaneo del secondo oggetto celeste e del satellite. Uno del satellite e il secondo oggetto celeste possono essere fissati mentre si acquisiscono una pluralità di immagini durante la congiunzione del secondo oggetto celeste e della stella. Si contempla che il primo e il secondo oggetto celeste possano essere un oggetto celeste comune.

figura 7

venerdì 23 ottobre 2020

STEP #08 - I materiali

I materiali principali che compongono questo strumento sono: 

  • alluminio oppure ottone in base alla tipologia questa sarà più o meno sensibile alle variazioni di temperatura;
  • vetro.

Breve riferimento storico (Little history of materials)

L'alluminio è il materiale scoperto più di recente seppur utilizzato già dal 1854. Il chimico inglese Humphrey Davy che lo scoprì nel 1807 ipotizzò che esso fosse il sale di un metallo al tempo non ancora conosciuto. Solo dopo successive ricerche vi è stato utilizzando in maniera limitata nella produzione industriale.💥

L'ottone è un materiale risalente al neolitico, ottenuto tramite la miscela di minerali di zinco e rame. Storicamente nei documenti antichi come la Bibbia il termine ottone indicava il bronzo. La propria resistenza alla corrosione e la propria malleabilità lo rende perfetto per i sanitari. 

Il vetro è un materiale che risale al 1000-500 a.C. utilizzato principalmente in India e Cina per la produzione di vasi in vetro. Le prima applicazioni alle finestre furono fatte dai Romani per le dimore nobiliari. Le prime lenti vennero create dai greci utilizzando uno smeraldo concavo capace di correggere la miopia. 👓 🔎

venerdì 16 ottobre 2020

STEP #05 - Il principio fisico

Mantenendo lo strumento in orizzontale è possibile individuare l’orizzonte orientando il cannocchiale. Successivamente si ruota la linea di fede (o braccio indicatore) sulla quale è montato lo specchio fino a quando non viene riflessa l’immagine del Sole sull’orizzonte. Arrivato a questo punto è possibile leggere l’altezza sulla scala graduata.

Scopri di più👇


Esempi : determinazione della longitudine e della latitudine (examples to determine longitude and latitude)
Longitudine (longitude)

  • 15.00 Ora del Tempo solare medio di Greenwich, rilevata sull'Orologio di precisione
  • 0.04 Equazione del tempo letta sulle Effemeridi nautiche (arrotondata al minuto)
  • 15:04 Ora del Tempo medio apparente di Greenwich = Tempo Medio - Equazione del tempo (Equazione del tempo negativa, il segno diventa +)
  • 12.00 Ora del Sole vero
  • 3.04 Differenza dell' ora vera fra Greenwich ed il punto di presa
👉 (3 ore * 15°) + (4 * 15') = 45° + 1° = 46°.00' Longitudine Ovest
Latitudine (latitude)
  • 20°08' Declinazione del Sole letta sulle Effemeridi Nautiche alle ore 15
  • 55°10' hm Altezza rilevata sull'orizzonte con il Sestante
  • 34°50' Zm = 90° - hm
Φ = δ + Zm  👉 54°58' Latitudine Nord

STEP #04 - La scienza

La disciplina scientifica a cui il sestante fa riferimento è l'astronomia

STEP #03 - Il glossario

Esistono due tipologie di sestante(two types of sextant):
Il sestante tradizionale (traditional sextant) ha uno specchio fisso a orizzonte parziale e divide il campo di visuale in due. Il vantaggio di questa tipologia di strumento è che sia l'orizzonte che l'oggetto celeste sono illuminati e quindi il più possibile visibili. L’utilizzo avviene di giorno con il sole, o ai crepuscoli con le stelle, quando l'orizzonte è facile da vedere. 

lunedì 12 ottobre 2020

STEP #02 - L'immagine storica della cosa

Di seguito vengono riportate alcune immagini utili per comprendere la forma dello strumento oggetto di analisi in questo blog. E' interessante osservare come questo strumento possieda una forma alquanto ambigua allo stesso tempo ne esplicita una certa complessità dal punto di vista strutturale.













sabato 10 ottobre 2020

STEP #01 - Il nome

La "cosa" oggetto di questo blog è il sestante, ossia uno strumento ottico impiegato, in particolar modo, su navi ed imbarcazioni nella navigazione astronomica.  

 

Tale strumento risulta utile per la misurazione degli astri sull'orizzonte, in altre parole, rilievi topografici ed idrografici. Questo strumento lo si può commisurare ad un goniometro capace di misurare gli angoli di oggetti analizzati da uno stesso punto di osservazione.  


Immagine realizzata con Word Art
Immagine realizzata con Word Art



Il termine sestante deriva dall'unione dei termini greci "astron" e "lambano" i quali definiscono letteralmente l'azione di "presa" degli astri.

Il termine italiano sestante declinato in altre forme linguistiche maggiormente riconosciute nel mondo si presenta come segue: 

sextant  in lingua inglese e francese;

sextante in lingua spagnola;
六分儀 in lingua cinese;  

 षष्ठक in lingua hindi.

Piccola curiosità 👀: lo strumento risulta molto sensibile alle variazioni di temperature rendendo lo strumento meno preciso; perciò è usuale da parte dei navigatori custodire all’interno di una custodia a tenuta stagna in modo tale da conservare l’equilibrio termico rispetto alla temperatura all’esterno.