miércoles, 11 de agosto de 2010
Robot controlado desde internet (VI)
La flotabilidad y el Ictíneo
“«Flotabilitat» és un d'aquells conceptes que gairebé qualsevol persona que hagi tingut una infantesa normal -amb banys, glaçons a les begudes, estius de platja, etc- comprèn d'una manera intuïtiva. Però davant la perspectiva de submergir-se en unes aigües que poden tenir milers de metres de profunditat i que, per tant, podrien esclafar-nos el barril d'olivera i coure com si fos un cup de paper sota un camió, ens cal ser molt explícits amb els nostres conceptes. Heus aquí una regla molt senzilla: un objecte és flotable (és a dir, flota) si, i només si, el pes del volum de l'aigua que desplaça és major que el seu propi pes. Si l'objecte pesa més que l'aigua que desplaça, s'enfonsa. Així doncs, una pilota de platja flota perquè pesa molt menys que un volum equivalent d'aigua. (Imagineu com seria intentar llançar una pilota de platja plena d'aigua.) Una pedra s'enfonsa perquè pesa més que el que pesa l'aigua que ocupa un volum similar.
«Flotabilitat positiva» és una manera curiosa de descriure qualsevol cosa que, en la seva posició present, és a punt de flotar. És a dir, que pesa menys que l'aigua que desplaça. Si tens una flotabilitat positiva mentre ets sota l'aigua, sentiràs una estrebada cap amunt. «Flotabilitat negativa» és el contrari. Vol dir que ets a punt d'enfonsar-te. «Flotabilitat neutra» és el sant grial dels submarinistes i els bussejadors. Significa que peses exactament el mateix que l'aigua que desplaces. Si tens una flotabilitat neutra a 10 metres de profunditat, pots romandre indefinidament a 10 metres, sense emergir ni enfonsar-te mai, fins que algú manipuli la teva flotabilitat. En resum, per controlar la profunditat és qüestió de controlar la flotabilitat; i per controlar la flotabilitat és qüestió de controlar o el volum o el pes.
Només un parell de detalls subtils compliquen la senzilla ciència del control de la flotabilitat. D'una banda, l'aigua no és sempre igual. L'aigua salada és més densa que l'aigua dolça (així que les coses floten més fàcilment en l'aigua salada), i l'aigua freda és més densa que l'aigua calenta (les coses s'enfonsen amb l'escalfor). I un altre detall, encara més problemàtic: qualsevol vaixell submarí, a menys que estigui fet de criptonita, es contraurà una mica en descendir cap a les pressions del fons marí. Com que el volum s'encongirà, encara que sigui imperceptiblement, la flotabilitat disminuirà. Això provoca un efecte perillós i galopant a mesura que el vaixell se submergeix: la flotabilitat negativa es fa encara més negativa, i el submarí s'enfonsarà fins al fons de tot si no s'hi posa remei de seguida. Monturiol va calcular que el barril d'olivera i coure es contrauria aproximadament un 0,01 % per cada metre que baixés.
La solució de Monturiol al problema del control de la profunditat és la mateixa que s'aplica als submarins avui dia. La manera més senzilla d'afegir pes a un submarí i disminuir així la flotabilitat és absorbint una mica de l'aigua que l'envolta. La manera de restablir la flotabilitat positiva és expulsant aquesta aigua. El disseny del doble buc de Monturiol oferia un espai natural per a aquesta aigua addicional: l'espai entre els dos bucs. El seu disseny exigia quatre «bufetes» o tancs de llast, dues a cada banda de la proa i de la popa, dins del buc exterior. Va afegir unes vàlvules que podien manipular-se des de l'interior de la cambra habitable del submarí per permetre l'entrada d'aigua a les bufetes, i unes bombes per expulsar-la.
L'únic problema d'aquesta disposició era que, a certa profunditat, les bombes que s'utilitzaven per expulsar l'aigua havien de generar prou pressió per contrarestar la pressió contrària de l'aigua de l'exterior; si no, els tancs no es buidarien. Les bombes manuals funcionen prou bé en aigües poc profundes. Per poder buidar ràpidament els tancs en aigües més profundes, Monturiol preveia que li caldria alguna cosa més potent que una bomba manual. Això no obstant, es va adonar amb disgust, que les alternatives a les bombes manuals -com per exemple, un sistema d'aire comprimit- resultarien molt costoses. Per tal d'estalviar, va instal·lar dues hèlices manuals a la part superior del primer submarí. La idea era deixar que l'aigua entrés en els tancs de llast a la superfície fins que la flotabilitat fos lleugerament superior a zero. Aleshores les hèlices s'encarregarien de fer descendir el submarí i de fer-lo emergir fins prop de la superficie, on les bombes manuals buidarien els tancs.“
"El somni de Monturiol", Matthew Stewart, GRAÓ Editorial, Barcelona 2009
Los astilleros Nuevo Vulcano y la construcción del Ictíneo
El Ictíneo se construyó en los astilleros Nuevo Vulcano y esto es lo que se relata en el siguiente pasaje del libro de Matthew Stewart.
“Monturiol i la seva família es van tornar a instal·lar a Barcelona. Van allotjar-se en un carrer paral·lel a la muralla que separava la ciutat del port, en l'edifici on diuen que havia mort Miguel de Cervantes, l'autor del Quixot -una coincidència inquietant. Desconcertat per aquesta aparent maledicció històrica, Monturiol va posar mà a l'obra. L'habitatge estava tot just a cinc minuts a peu del taller, és a dir, de la drassana on construiria la màquina dels seus somnis.El sistema monetari espanyol de l'època era complex i fragmentari, amb diverses monedes circulant alhora. Per simplificar: quatre rals equivalien a una pesseta; cinc pessetes equivalien a un duro. Les estadístiques meticulosament tabulades de Cerdà sobre la classe treballadora de Barcelona ens dóna una idea del valor del diner a l'època. Un dinar per a una persona, incloent sopa, tall, pa i una copa de vi, costava 1,65 rals. Un parell de sabates costava 16 rals, i uns pantalons de feina podien adquirir-se per 24 rals. El salari d'un treballador mitjà en una fàbrica era de 8 rals diaris, o uns 2.500 rals anuals. Així doncs, el capital de 2.000 duros que es va aconseguir en la primera ronda de finançament per al submarí equivalia a un dinar por a 25.000 persones, o setze vegades el salari anual d'un treballador d'una fàbrica. El total invertit en el projecte del submarí al llarg de tot el procés -uns 100.000 duros- era una suma enorme des de qualsevol punt de vista. S'haurien pogut comrar unes quantes fragates per a la marina. 160 quilos d'or, o 125.000 parells de sabates.
Nuevo Vulcano era una de les companyies més grans i potents de la nova economia capitalista de Barcelona. Havia avarat el primer vaixell de vapor de la ciutat el 1836, i les seves drassanes dominaven tota la zona de l'extrem de la península que s'estén des de la ciutat de Barcelona i que inclou el barri de la Barceloneta. Formava part d'un nova classe selecta de societats anònimes catalanes. Tradicionalment, les empreses catalanes eren empreses familiars, on solien treballar tots els membres de la família. Amb el creixement econòmic, però, les exigències de capital d'algunes indústries superaven la capacitat financera (i reproductiva) d'una família. Així doncs, alguns membres capdavanters de la burgesia barcelonina van aplegar recursos i van crear nous bancs, que al seu torn organitzaven el finançament de noves societats anònimes. Va ser un pas decisiu per a la creació d'una economia capitalista moderna, sofisticada i tenaç. El món de Nuevo Vulcano, en altres paraules, estava tan lluny del comunisme utòpic com era d'esperar.
Però Monturiol només pensava en el submarí. Li calia una drassana per construir el vaixell, i Nuevo Vulcano era l'única empresa amb unes instal·lacions adequades a les seves inusuals necessitats. La lògica del somni el va empènyer als braços envolupants de l'establishment. I aquesta no seria la darrera vegada que la seva ambició submarina el duria a abraçar l'statu quo. Aleshores no podia saber fins a quin punt aquelles martingales comprometrien la puresa de la seva visió utòpica.
Per acabar d'arrodonir aquella juxtaposició, l'equip que Monturiol va reunir perquè l'ajudés a realitzar la seva obra en la drassana capitalista s'assemblava sospitosament a una banda de revolucionaris comunistes -que, de fet, era el que havien estat. Al seu costat tenia el seu amic inseparable, Martí Carlé. També hi havia Josep Oliu, el soci de Monturiol en el negoci dels cartipassos i patrocinador de molts periòdics revolucionaris, i Francesc Sunyer i Capdevila, l'amanuense de Monturiol per a les publicacions subversives dictades des de l'estranger. Com a capatàs per a la construcció del submarí, Monturiol va confiar en un barceloní, Josep Missé, un mestre d'aixa, un artesà que solia fer vaixells per a pescadors.
Cada dia, Monturiol s'enfilava a les grues i serres de la drassana per inspeccionar i supervisar la construcció de la màquina somiada. Resultava fins i tot una mica molest. A banda d'exigir la perfecció en cada detall, com solia fer, insistia també perquè les condicions dels treballadors a la drassana fossin agradables i fins i tot alegres. Fidel al seu credo utopista, estava convençut que tots els conflictes -sobre pauses per al descans o baixes per malaltia- podien solucionar-se si tothom creia en la causa comuna i mostrava una mica d'amor fraternal.
A mesura que el submarí anava creixent, també creixia la seva fam de diners. Monturiol intentava trobar nous accionistes i aconseguir noves aportacions dels accionistes inicials. Alguns d'ells eren veritables admiradors, disposats a subvencionar els nobles somnis del seu amic. Però la majoria eren simples inversors de mentalitat oberta, als quals divertia sens dubte l'entusiasme de l'inventor, però que també esperaven que la inversió els acabés generant algun
benefici. En qualsevol cas, els diners van anar, arribant, fins a assolir l'espectacular xifra de 20.000 duros per al primer submarí, o el que és el mateix, deu vegades el capital inicial de la societat promotora per al submarí. Monturiol va abocar els diners a la seva creació, que poc a poc va anar prenent forma, una forma meravellosa.“
"El somni de Monturiol", Matthew Stewart, GRAÓ Editorial, Barcelona 2009
Regeneración de la atmósfera interior del Ictíneo II
Aunque navegando por la superficie respira la tripulación el aire natural, que entra por la escotilla de acceso á la cámara, se dispone sin embargo de chimeneas de ventilación y refresco, que en combinación con el ventilador de la caldera, producen una renovación continua del aire.
Generador de oxígeno.
En E (figura 1, lamina 1.ª) está la entrada de aire de proa que se abre y cierra por válvula plana desde dentro.
En E1 está la de popa, con pequeña variación en los órganos de cierre.
Como el ventilador T absorbe el aire de los dos extremos de la camara, para inyectarlo en el hogar de la caldera, va continuamente acudiendo aire fresco por los mentados orificios, aunque la escotilla central esté herméticamente cerrada. Cuando estas entradas de aire se cierran, sustituye en seguida al aire natural, el artificial generado en la misma cámara.
Sólo dos aparatos constituyen el material mecánico que desempeña esta importante función de la nave submarina. El generador de oxígeno y el purificador.
En la sección popel van ambos aparatos, funcionando el generador de oxígeno sólo cuando no está en marcha el motor submarino.
Purificador del aire, en donde se absorbe el CO2.
El detalle de este generador está en la lámina, 3, figura 1.ª. Dentro de la pequeña retorta d se pone el paquete b que contiene el clorato de potasa y el combustible á favor de cuyo calor se desprende el oxígeno. Después de haber recibido una presión de dos atmósferas en la cámara G, sale el oxígeno por la espita e que por un tubo es conducido al aparato purificador.
Componen este aparato; una caja R (figuras 1 y 2, lámina 1.ª) una tubería R2 que parte de la, caja y va hasta el mirador de proa; un ventilador T, y un bombillo R3. Como la purificación del aire sólo es necesaria en la sumersión, se utiliza el ventilador T cuando se navega por la superficie para inyectar aire al hogar de la caldera en que se quema carbón aplicándole el tubo móvil T1.
Al funcionar el purificador, se encarga el ventilador de provocar una corriente de aire, tomándola de la caja R y ésta á su vez de proa por el caño R2. Al llegar este aire á la caja recibe un chorro líquido alcalino inyectado por la bomba R3 que lo aspira del fondo de la misma caja R, mezclándose íntimamente con el aire, que absorbido por el ventilador lo restituye purificado á la cámara.
Cuando funciona el motor submarino, como el oxígeno se produce en la misma caldera de vapor, se dirige en el depósito G donde se lava pasando luego al purificador.
VENTILACIÓN Y PURIFICACIÓN DE LA ATMÓSFERA.-
En la popa del actual Ictíneo, hay un ventilador que por un largo tubo de 20 centímetros de diámetro, aspira el aire de proa y determina una corriente constante que recibe un chorro muy dividido de agua alcalina y de oxígeno purificado y oloroso.
Constituyen los órganos de purificación: 1.º, un ventilador de 50 centímetros de diámetro; 2.º, una bomba de agua; 3.º, un generador de oxígeno; 4.º, un ancho tubo de conducción de aire; 5.º, un aljibe de agua alcalina.
La corriente de aire es de 5 metros por segundo; la sección del tubo soplador es de 0m20925; la cámara ictínea contiene un espacio libre de unos 28m3; por lo tanto, el aire de la cámara puede pasar catorce veces, en una hora, por el chorro alcalino, en el cual necesariamente ha de dejar todo el ácido carbónico que contenga.
Hasta ahora, que yo sepa, no ha sido posible dar una expresión analítica exacta de los efectos de los ventiladores, á causa de no poder valorar las resistencias que experimenta el aire, desde el instante que es aspirado, pasa por las alas y es expelido: la fórmula que yo uso es 3/4 de la velocidad de las alas multiplicada por la sección del tubo de salida y por el tiempo; da por producto la cantidad de aire arrojado por el ventilador.
GENERADOR DE OXÍGENO.-
Consiste: 1.º, en un cilindro proporcionado al número de tripulantes, armado de una tapa que se cierra por medio de una brida; 2.º, en una caja de purificación que contiene en su interior un líquido alcalino y una rueda de palas, cuyo movimiento mezcla el líquido con el gas, con objeto de purificarlo; 3.º, en un manómetro para saber la presión que se desarrolla dentro del cilindro. En el complemento al capítulo Respiración, se habla de las sustancias que generan el oxígeno.
Visión exterior y alumbrado en el Ictíneo
Los miradores que hemos citado al describir el barco, y que ascienden á 19, están convenientemente distribuídos para dominar toda la sección proel y popel, que puedan interesar á la tripulación del Ictíneo.
La sección superior, está iluminada exteriormente por un farol J, (figura 1, lámina 1.ª), de luz oxhídrica, giratorio. Éste ilumina con bastante claridad la proa del Ictíneo, creyendo, con fundamento, que habría bastado á iluminar los útiles dedicados á la extracción del coral.
En proa, hacia abajo por estribor, y en popa, hacia arriba por babor, hay otros dos faroles oxhídricos también, pero fijos.
El superior de proa, está compuesto de una caja cónico-esférica, cerrado por un cristal de igual dimensión y clase que los de los miradores. Componen la lámpara, un mechero de doble conducto, figura 9, lámina 3.ª), el soporte del sólido c, y un reflector. Estos órganos son solidarios de un tubo de quita y pon, que permite arreglar convenientemente la posición respectiva del mechero, dentro de la cámara. Un sencillo movimiento de un sin fin hace á voluntad girar el farol alrededor de su eje.
El oxígeno se toma del depósito T, ó del generador de este gas, y el hidrógeno, desde el depósito J1 de popa, donde está comprimido, corre por un tubo exterior hasta el farol.
La iluminación interior de la cámara, se ha hecho siempre por velas de esperma.
"Ensayo sobre el arte de navegar por debajo del agua", escrito por el inventor del Ictíneo o Barco-pez Narciso Monturiol.
El armamento del Ictíneo
CAÑÓN Y TORPEDO.-
El segundo Ictíneo, entre los varios ensayos que llevó á cabo, cuenta el que ejecutó con el cañón, que con carácter provisional se instaló en él.
La importancia técnica de este ensayo, que hasta la hora presente no cuenta con antecedente alguno, justificará mi empeño en dar á conocer la disposición que ideé para cargar y disparar un cañón cubierto por las aguas.
El cañón que, repito, se instaló provisionalmente á bordo, ocupaba el lugar de la caja F que sirve de depósito del combustible submarino.
En la sección transversal de la figura 6, lámina 2.ª, está figurado todo el mecanismo con el cañón boca arriba en disposición de disparar.
La figura 7 que le sigue es un corte transversal del mismo, pero con el cañón boca abajo, en disposición de cargar.
Constituían este mecanismo, dos cuerpos: el cañón con la cureña en el exterior de la cámara, y un gato con un manguito de cierre en el interior.
Con decir que el cañón se cargaba puesto de boca á la cámara, se deducirá en seguida la maniobra y el mecanismo.
Una gran caja de estopa fuerte en la pared de la cámara daba paso al manguito 2 que ascendía y descendía por el cric ó gato 5 6 del cual dependía. Para cargar, subía el manguito á juntarse con la boca del cañón en la disposición que marca la figura 7, hasta hacer la unión de ambas bocas, impermeable. En este estado, levantábase la válvula 3 del manguito, vaciándose el agua contenida en el alma del cañón y del manguito, que un tubo de goma conducía á la caja de lastre. Limpiada el alma, se cargaba desde la cámara; volvía a cerrarse la válvula 3; bajábase el manguito 2 por medio del gato 6 hasta descansar sobre el estopenco; y por una rueda y vis-sinfin que se movía desde dentro, giraba el cañón 1 hasta cerca la posición vertical. En la recámara, llevaba un martillo 11 encarrilado en dos guías 9 que pegaba contra el fulminante del proyectil al caer de ellas.
Esta operación se repetía á voluntad sin necesidad de aparecer nunca á la superficie del agua.
En la lámina 2.ª está indicada la forma del torpedo-cohete que tenía dispuesto para ensayar, y que desistí en vista de no haber llamado la atención del Gobierno los ensayos de cañón verificados con tanto éxito dentro del puerto de Barcelona.
La parte esférica es el verdadero torpedo. La impulsión motriz debía recibirla de un haz de cohetes alojados en el cilindro posterior á la esfera. El conjunto estaba convenientemente lastrado para mantenerse en la cara de agua, y dos timones ó aletas verticales fijas, debían conservar la dirección durante el recorrido.
"Ensayo sobre el arte de navegar por debajo del agua", escrito por el inventor del Ictíneo o Barco-pez Narciso Monturiol.
El Ictíneo, el barco pez
La visió era sorprenentment elaborada i ambiciosa des del seu naixement. En els primers escrits sobre la qüestió, Monturiol ja va deixar clar que imaginava una nau que duria la humanitat fins al fons de tot de l'oceà (si més no, a la llarga). Es propulsaria ella mateixa per sota l'aigua, en totes direccions, sense cap lligam amb la terra o la superfície. Interactuaria amb el món de les profunditats de moltes maneres -recuperaria objectes, en dipositaria, permetria que els passatgers veiessin el que hi havia allà al fons-, «com si l'home fos en el seu propi element natural». I encara més, podria mantenir la tripulació sota l'aigua indefinidament, sense contacte amb l'atmosfera.
En aquests primers escrits, Monturiol suggeria que el seu vehicle aquàtic extrauria l'oxigen dissolt en l'aigua del mar amb unes ganyes artificials, igual que un peix.
Fins i tot tenia un nom a punt per a la nau imaginària: Ictíneo o Ictineu, deia, una combinació dels termes grecs icthus ('peix') i naus ('nau'). L'Ictineu seria, doncs, un vaixell-peix:
Té la forma d'un peix, i igual que un peix, té el motor a la cua, aletes per controlar la direcció, i bufetes natatòries i llast per mantenir l'equilibri a l'aigua en el moment de la immersió.
Però el nom d'Ictineu amagava un doble sentit curiós. «Per a aquells que no accepten el canvi de naus a neo», va escriure, «l'Ictineu és un 'nou-peix'. I com a tal», continuava, «el terme Ictineu defineix perfectament el meu submarí, que no és res més que un peix artificial.» Dit d'una altra manera, per estrany que sembli, Monturiol concebia el submarí com una nova espècie de la vida subaquàtica. Més que un vaixell-peix, seria un peix-vaixell.
El primer argument de Monturiol a favor del submarí era que milloraria la vida almenys d'alguns grups obrers del món, a saber, els recol·lectors de corall. En lloc d'arriscar la vida i els membres per fer la seva feina, els bussejadors del futur es submergirien fins al fons del mar còmodament i n'extraurien el botí accionant una maneta. Els buscadors de perles, ambre, esponges, etc, també en traurien profit. Així doncs, l'ambició juvenil i revolucionària d'alliberar les classes treballadores del món es manifestava ara en el seu pla de millora de les condicions laborals d'alguns dels gremis que pitjor estaven.
Monturiol també estava convençut que el submarí obriria infinites possibilitats d'ocupacions subaquàtiques. Assenyalava que certs tipus d'algues produeixen fibres que podrien utilitzar-se en la indústria tèxtil, i imaginava flotes senceres d'Ictineus recol·lectant aquell material en enormes plantacions submarines. Plantejava la hipòtesi que al fons del mar hi podia haver molts minerals rars, que possiblement podien servir per produir nous metalls en la indústria terrestre. Proposava que s'utilitzessin els submarins per estendre cables de telègraf sota el mar, que estaven unint tot el món en una xarxa global de comunicació.“
"El somni de Monturiol", Matthew Stewart, GRAÓ Editorial, Barcelona 2009