TELEMETRO
TELEMETRO (dal gr. τῆλε "lontano" e μέτρον "misura")
Strumento atto a misurare la distanza di un oggetto, anche se inaccessibile, attraverso la soluzione di un problema geometrico che in massima è quello relativo a un triangolo di cui è noto un lato detto base e di cui si misurano due angoli.
La relazione geometrica che in massima si sfrutta è quella intercorrente fra il cateto maggiore D (distanza da misurare), il cateto minore a (base conosciuta) di un triangolo rettangolo, e l'angolo acuto α adiacente alla base: D = a tang α; a seconda del tipo di telemetro, è fissa a e variabile α, ovvero viceversa (fig.1).
La soluzione si può ottenere per due vie: o facendo separate osservazioni dai due estremi della base, di una certa entità rispetto alla distanza, col mezzo di due osservazioni distinte (telemetro diplostatico), oppure facendo uso di una base talmente piccola, che riesca possibile a un medesimo osservatore eseguire le osservazioni contemporaneamente (telemetro monostatico). I telemetri diplostatici a grande base (orizzontale o verticale) sono usati generalmente nell'artiglieria terrestre e navale mediante impianti fissi.
Fra i telemetri diplostatici, portatili per topografia, si ricordano il "Pavesi", dove (fig. 2) nella prima stazione A, col mezzo di un prisma di Vollaston, l'operatore forma un angolo retto fra la visuale che va al punto C e quella che dirige ad un punto L di riferimento che per tentativi trova all'orizzonte sulla linea di mira data dal prisma. Spostandosi poi lungo l'allineamento AL, egli collima nuovamente il punto C e il riferimento L manovrando altra parte del prisma che per costruzione dà un angolo α di nota tangente, per es., 200. Il prodotto della base AB misurabile direttamente, per il suddetto coefficiente strumentale rappresentante tang α, è la distanza cercata. Il problema si può risolvere anche attraverso un triangolo non rettangolo, con ovvie relazioni geometriche. Telemetri così costituiti richiedono per l'uso un tempo notevole e sono di scarsa precisione.
Il telemetro monostatico sfrutta le risorse dell'ottica e una costruzione meccanica piuttosto complicata, ma perfetta, che lo rende utilissimo per precisione, facilità e celerità d'impiego. In esso è caratteristica, come già detto, la piccolezza della base rispetto alla distanza; nei lavori topografici un soddisfacente rapporto è: un metro di base per una distanza di un chilometro (in artiglieria circa la metà).
Nel telemetro monostatico si hanno due cannocchiali identici, con gli assi in uno stesso piano orizzontale, paralleli fra loro e ad una nota distanza b. La fig. 3 sintetizza in una lente ciascuno i due sistemi ottici, e ci presenta in P e P′ i piani focali degli obiettivi (O e O′). Consideriamo ora un punto A, situato a distanza D dal piano verticale contenente i due obiettivi O e O′; siano b′ e b″ tali per cui b = b′ + bn″ (distanza fra i due assi ottici). L'immagine di A si produce in a per l'obiettivo di sinistra, in a′ per quello di destra.
I triangoli simili ci dànno:
dove f è la lunghezza focale.
Sommando fra loro le due eguaglianze e risolvendo per D, tenendo conto che b′ + b ″ = b, si ha:
dove f e b sono quantità costanti del telemetro, mentre la quantità ac + a′c′ è una misura fornita dallo strumento durante l'osservazione.
I telemetri monostatici sono di due specie: a coincidenza e stereoscopici. L'uso del telemetro a coincidenza è più semplice, quindi alla portata di tutti coloro che hanno buona vista. L'uso del telemetro stereoscopico richiede un'attitudine alla visione stereoscopica che non tutti hanno, ma che si può sviluppare con l'esercizio. Per i telemetri a coincidenza occorre che il punto del quale si deve conoscere la distanza offra un elemento di collimazione netta, come uno spigolo di fabbricato, ecc., laddove nell'uso di telemetri stereoscopici il punto di collimazione può anche essere un oggetto arrotondato (un sasso, una piccola nube, ecc.).
In topografia l'uso del telemetro monostatico si rivela specialmente vantaggioso in montagna.
La delicatezza nei telemetri è notevole: anche le differenze di temperatura hanno influenza sulle letture.
Telemetri navali e contro aerei. - Il problema della misura della distanza da bordo e su bersagli navali presenta caratteristiche notevolmente diverse da quello della misura delle distanze a terra e una complicazione assai maggiore.
La mobilità della piattaforma su cui devono essere installati i telemetri, la velocità, spesso assai notevole, da cui sono animate sia la nave propria sia la nave bersaglio, i fenomeni vibratorî e oscillatorî della piattaforma di posa, ecc., rendono il problema di assai difficile soluzione.
In un primo tempo ha avuto maggiore diffusione il telemetro a coincidenza, il primo esemplare del quale, per uso dell'ammiragliato inglese, fu costruito dalla ditta inglese Barr and Stroud nel 1892. Non molto dopo la ditta tedesca Zeiss, in base a studî del prof. Abbe, costruiva per uso navale un telemetro stereoscopico.
I due sistemi sono in uso anche attualmente nelle varie marine; quello a coincidenza ha la preferenza per l'impiego solo navale nella marina inglese, e, in parte, in quelle francese e americana; quello stereoscopico ha la preferenza nella marina tedesca e ora anche nell'italiana.
Per il telemetraggio contro aerei ha quasi sempre la preferenza il sistema stereoscopico.
Ambedue i sistemi hanno pregi e difetti proprî: inoltre le condizioni psicofisiche momentanee dell'osservatore hanno grandissima influenza e possono dare luogo ad errori accidentali, anche notevolissimi; lo stereotelemetro è, in generale, impiegabile anche quando il telemetro a coincidenza non può servire, poiché si presta a prendere le distanze di qualsiasi oggetto, di qualsiasi forma; è cioè di rendimento bellico maggiore.
Sarebbe desiderabile riunire in un solo strumento i pregi dei due sistemi; ciò è stato fatto, con risultati però non completamente soddisfacenti per le grandi difficoìtà pratiche di realizzazione. Comunque, per il solo uso navale, e per le basi maggiori di 4 metri, vi è attualmente la tendenza a servirsi di sistemazioni costituite da due telemetri, uno a coincidenza e uno stereoscopico insieme riuniti, usando l'uno o l'altro secondo i casi.
Per basi minori o per servizio contro aerei s'impiegano quasi esclusivamente telemetri stereoscopici.
Per il telemetraggio contro aerei si sono costruiti anche altitelemetri, che dànno direttamente la quota dell'aereo, anziché la distanza; per bordo però essi presentano inconvenienti dovuti alla mobilità oscillatoria della piattaforma e quindi non sono molto diffusi. Per eliminare gl'inconvenienti derivanti a bordo dalle vibrazioni dello scafo sono stati costruiti appositi supporti antivibranti, e si scelgono postazioni possibilmente nei punti nodali di vibrazione.
La precisione teorica dei telemetri navali più in uso, partendo dall'ipotesi di Helmholtz di un'acuità visiva teorica massima di 10″ d'arco, arriva, con base di 5 metri, e ingrandimento delle immagini 30 volte, a 258 m. a 20 km. La precisione pratica è però considerata circa 3 volte quella teorica.
La lunghezza dei telemetri navali varia per ora da un massimo di 12 - 13 m. per torri corrazzate a un minimo di 37 cm. per uso di manovra delle navi e per forze da sbarco.
Indipendentemente dal tipo che viene usato, i telemetri a bordo hanno un'importanza basilare nella risoluzione del problema del tiro. Perciò sia i materiali, sia il personale, sono oggetto di cure minuziose. I telemetristi sono scelti solo dopo lunga preparazione, e sono seguiti con continui controlli non solo dal punto di vista professionale, ma anche da quello psicofisico.
Nel combattimento navale chi riesce a determinare prima e con maggior esattezza le distanze, ha forti probabilità di successo, dato che molte volte bastano pochi minuti per decidere l'azione: occorre quindi poter telemetrare fino e oltre 30.000 m.
In linea di massima, per la ricerca della distanza, non s'impiega mai un solo telemetro, salvo sulle torpediniere e sui sommergibili o altri tipi di navi minori.
Dall'esploratore in su, le distanze vengono sempre ricavate con la media dei valori forniti da parecchi telemetri (almeno 3). Le indicazioni dei telemetri non vengono generalmente mediate con sistema puramente aritmetico, ma con sistema grafico, che permette di eliminare gli errori accidentali e fa conoscere con sufficiente approssimazione la legge con la quale varia la distanza.
Sulle navi maggiori, poi, alcuni telemetri, chiamati scartometri, sono impiegati per dare direttamente, specie a distanze superiori ai 15 km., lo scarto dei punti di caduta dei proietti rispetto al bersaglio.
Sulle navi più moderne ed efficienti si hanno vere batterie di telemetri e scartometri: per una nave da battaglia ve ne sono circa 20, di varia base (fra 13 metri e 3 metri), adibiti ai varî calibri costituenti l'armamento guerresco.