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martedì 15 dicembre 2020

Step #26- La chimica e gli strumenti scientifici

 L'ottone

Ho scelto in questo ambito di parlare dell'ottone, uno dei materiali principali e più usati, anche nel passato, nella costruzione di cerchi azimutali.

L'ottone è una lega di rame (Cu) e zinco (Zn), numeri atomici rispettivamente 29 e 30. L'ottone trova vastissime applicazioni e questo è dovuto alle sue proprietà. Esso è un materiale duttile, malleabile e ha ottima resistenza alla corrosione; ha valori più elevati del rame in durezza, resilienza e fusibilità. Infine ha eccellenti qualità acustiche. Addentriamoci con un punto di vista più chimico.

Gli ottoni sono soluzioni solide di tipo sostituzionale, dovuto alla simile dimensione dei due atomi costituenti la lega. Per contenuti di zinco compresi tra 33% e 42%, (tipici degli ottoni più usati), la densità è circa 8700kg/m^3 mentre la temperatura di fusione è 900°C. Zinco e rame hanno completa miscibilità allo stato liquido, ma solo parziale a quello solido. Ciò comporta che in base alle percentuali dei due elementi in lega, la soluzione ottenuta presenti diverse microstrutture e di conseguenza differenti proprietà. Mi limito ad esemplificare la differenza fra fase alpha e fase beta.

Alpha è la fase che si ottiene miscelando basse quantità di zinco con rame, presenta struttura cubica a facce centrate e ottima deformabilità a freddo. Beta si ottiene con maggiori quantità di zinco, a partire dal 35-40% in poi. Presenta struttura cubica a corpo centrato e deformabilità a caldo.

Ottoni con sola fase alpha si dicono rossi, quelli con fase alpha+beta gialli. Riporto un' immagine della struttura microscopica dei due tipi di ottoni. I granuli scuri sono proprio la fase beta.

ottone giallo


ottone rosso
Link:
Mi sono rifatto anche a personali conoscenze dovute all'esame di scienze dei materiali.


sabato 28 novembre 2020

Step #23- La normativa


Titolo:Navi e tecnologia marina-bussole magnetiche marine, chiesuole e dispositivi di lettura dell'azimut

Norma: ISO 25862:2019
Stato: in vigore
Data di pubblicazione: 07/2019
Numero pagine: 49

Breve commento:  Questo documento è stato preparato dal Comitato Tecnico ISO/TC 8, Navi e tecnologia marina, Sottocommissione SC 6, Navigazione e operazioni navali. Questa seconda edizione annulla e sostituisce la prima edizione (ISO 25862:2009), che è stata tecnicamente rivista. Questo documento specifica i requisiti per la costruzione e le prestazioni delle bussole magnetiche marine per la navigazione  e dispositivi di lettura azimutale. Questo documento si applica a tutte le bussole magnetiche riempite di liquido destinate alla navigazione della nave e alla guida nella navigazione marittima. Non si applica a tutte le bussole a secco e bussole di rilevamento manuale.


Titolo:Strumenti di misura. Estremità calibranti filettate con profilo a fianchi completi e a fianchi raccorciati ed attacco a bussola per filettature metriche ISO con diametro nominale oltre 50 fino 70 mm

Norma: UNI7004:1971
Stato: in vigore
Data di pubblicazione: 31 Dicembre 1971
Sommario: Esempio e prospetto con designazione. Materiale: acciaio 88 mnv 8 ku UNI 2955-68 temprato e rinvenuto con durezza hrc maggiore o uguale62, ovvero acciaio con stabilità dimensionale e resistenza all'usura equivalente o maggiore. 

Breve commento: Questo documento tratta gli standard riguardanti i materiali di fabbricazione e soprattutto i requisiti di durezza, resistenza e resistenza alla deformazione che tali materiali devono possedere.

Link: 

mercoledì 11 novembre 2020

Step #17- I brevetti

Burton M. Green, Azimuth circle
Luogo: USA

Numero brevetto: US2059944A

Inventore: Burton M. Green

Data: 28 Febbraio del 1935

Introduce varie migliorie ai cerchi azimutali antecedenti sostituendo gli specchietti con prismi riflettenti, che consentono di effettuare i rilevamenti senza perdere di vista l'oggetto mirato tramite i due traguardi. Un'ulteriore miglioria introdotta dal brevetto è quella di escludere l'uso di argento, o parti argentate, facilmente deteriorabili.

Le migliorie apportate da questo brevetto sono evidenti: L'utilizzo dell'ottone in sostituzione di parti argentate evita il problema dell'ossidazione ed annerimento dell'argento. I prismi inoltre sono un sistema che non negessita regolazione al contrario degli specchietti.

Fonte:https://patents.google.com/patent/US2059944A/en

Sensore azimutale che coregge il diametro e il centro del cerchio azimutale per la variazione di temperatura


Luogo: USA

Numero brevetto: US4739560A

Inventori: Kazushi Akutsu, Hitoshi Ichikawa

Data: 9 Ottobre 1985

Questo riguarda un sensore che corregge in modo automatico il diametro e il centro del cerchio azimutale in base alle variazioni di temperatura(dilatazione termica). Pertanto lo scopo della presente invenzione è quello di fornire un'apparecchiatura di calcolo dell'azimuth in grado di correggere un errore nelle letture causato dalle variazioni di temperatura nell'ambiente, associando a un valore di temperatura rilevata dal sensore un termine correttivo.
Questa è ovviamente una grossa innovazione in quanto rende estremamente più affidabili i rilevamenti e riducendo decisamente il margine di errore.

Fonte:https://patents.google.com/patent/US4739560?oq=azimuth+circle

lunedì 2 novembre 2020

Step #15- I numeri

 Quali sono i numeri caratteristici del cerchio azimutale? Innanzitutto lo strumento presenta dei numeri sulla sua superficie, una scala graduata per indicare il valore di angolo azimutale, che va da valore 0 a 359. Sulla superficie non sono ovviamente riportati tutti i naturali  di questo intervallo, bensì solitamente i multipli di 10.

Un altro numero importante può essere il prezzo, cercando un po' su internet ho trovato che non è uno strumento particolarmente economico; quelli più "base" stanno sui 400 euro. Ovviamente si possono trovare anche prezzi decisamente maggiori in strumentazione per grosse navi.

Altri numeri possono esser quelli propri dei materiali. Il principale è l'ottone, lega di zinco e rame (numeri atomici 30 e 29 rispettivamente),  con densità tra 8400 e 8700 Kg/m^3 e temperatura di fusione tra 915 e 955 °.

Per quanto riguarda le dimensioni riporto solo un esempio, poiché ovviamente sono più che variabili, così come il peso. I numeri sono riportati al fondo della foto:

Link immagine:


martedì 20 ottobre 2020

STEP #08- I materiali

 I materiali che compongono un cerchio azimutale, o più in generale una bussola azimutale sono cambiati nel tempo. I cinesi furono i  primi ad usare uno strumento costituito da un ago calamitato, collocato su un pezzetto di sughero e messo a galleggiare sull' acqua in un recipiente.

Da descrizioni di strumenti conservati nei musei ho trovato che quelle datate al XVIII secolo erano composte di:

  • ottone, componente della coppa della bussola e dei traguardi del cerchio azimutale;
  • vetro, nella lente che copre il quadro della bussola e nelle eventuali lenti di ingrandimento;
  • legno. Spesso le vecchie bussole azimutali erano in contenitori lignei integrati alla bussola stessa;
  • carta, nella rosa dei venti del quadrante.

https://catalogo.museogalileo.it/oggetto/BussolaAzimutale.html

Questi erano i tipici materiali che componevano gli strumenti dell' epoca, vetro, legno, ottone e carta sono entrati ben presto nella "storia delle cose" in quanto conosciuti da lungo tempo. Oggi non molto è cambiato, a parte l'utilizzo di materiali plastici ed altri di recente invenzione. L' utilizzo di nuovi materiali e una nuova capacità produttiva hanno permesso di rendere più piccoli e diffusi (in quanto sicuramente più economici) tali strumenti.

Oggi in particolare i cerchi azimutali vengono costruiti in leghe di alluminio e ottone diamagnetiche.