PERISCOPIO

PERISCOPIO

. Strumento ottico usato anche nella guerra terrestre (v. appresso), ma particolarmente nella navigazione sottomarina, per riportare la visione del panorama esterno a un piano situato al disotto dell'obiettivo (interno della trincea o del sommergibile). I periscopî usati dai sommergibili, date le diverse condizioni alle quali devono soddisfare, sono i più completi e perfetti, e ci si riferirà in seguito particolarmente a questi, per quanto abbiano comuni con gli altri i principî generali. S'impiegano anche periscopî nel tiro delle artiglierie navali per permettere al direttore del tiro di una torre o di un gruppo di torri di osservare dall'interno della torre il nemico e l'effetto dei proprî tiri. Un analogo principio è adottato sui sommergibili per le bussole magnetiche a riflessione ottica.

Il periscopio dev'essere tale da permettere che la visione attraverso di esso corrisponda press'a poco alla visione a occhio nudo: rispetto ai cannocchiali ordinarî deve avere ingrandimento piccolo, campo considerevole e chiarezza massima.

Il concetto elementare di deviare i raggi luminosi con due specchi a 90° è stato applicato mediante l'impiego di prismi tanto all'obiettivo quanto all'oculare; l'obiettivo è disposto in modo da poter ruotare e permettere non solo la visione panoramica nel piano, ma per alcuni apparecchi anche quella zenitale fino a 90°, specialmente per la vigilanza contro gli attacchi aerei. Fra l'obiettivo e l'oculare è interposto un tubo di lunghezza varia secondo le applicazioni, il quale ha spesso diametro minore nella parte alta e diametro maggiore in basso; lungo di esso il fascio luminoso ricevuto dall'obiettivo viaggia passando attraverso più o meno complessi sistemi di lenti, intesi a condurlo nelle richieste condizioni d'ingrandimento e di chiarezza fino all'occhio dell'osservatore. Nel periscopio i fascetti luminosi entrano paralleli e devono uscire paralleli perché l'occhio dell'osservatore non si affatichi; è necessario perciò, fra l'altro, che i fascetti di luce uscenti riempiano interamente la pupilla dell'osservatore. Così l'oculare, che si dice anche "pupilla d'uscita", contrapposta alla "pupilla di entrata", si deve avvicinare al diametro della pupilla umana, il quale in media, al cadere della notte, è di 6 mm.; si va così dai 4 ai 7 mm., ma, per diametri più grandi, occorre affrontare maggiori difficoltà per l'ingrandirsi di certi difetti del sistema ottico, fra i quali la digradazione della chiarezza dal centro alla periferia. Un conveniente dispositivo permette all'occhio dell'osservatore di fermarsi a una distanza dall'ultimo sistema di lenti, tale che in esso si venga a localizzare la pupilla di uscita.

Il periscopio deve essere ortoscopico, cioè tale che ogni elemento dell'immagine presenti lo stesso ingrandimento angolare: in altri termini l'immagine non deve presentare deformazioni. Inoltre occorre che esso sia corretto da aberrazioni di sfericità nelle pupille e che in queste cadano appunto i punti ortoscopici del sistema: con questa condizione si ottiene che le immagini siano perfette. Però questa è una condizione necessaria ma non sufficiente, perché inoltre l'immagine dev'essere chiara, possibilmente come a occhio nudo, e deve avere nitidezza, cioè si deve poter percepire lo stesso particolare dell'immagine che percepisce l'occhio nudo. Ora, l'impiego di materiale scelto e la limitazione delle dimensioni dei prismi con adatto andamento dei raggi può ridurre l'assorbimento subito dai raggi nell'attraversamento delle masse di vetro, ma vi è una perdita per riflessione a ogni passaggio delle superficie rifrangenti che non può essere ridotta se non riducendo al minimo il numero delle lenti, il che non si può sempre fare, tanto più che lenti opportunamente disposte possono anche in alcuni casi servire al rinvigorimento delle immagini. In conclusione, per dare una chiarezza sufficiente e per permettere di vedere bene come a occhio nudo, si è riconosciuto necessario usare un sistema di lenti che dia normalmente un leggiero ingrandimento: questo ingrandimento, che dapprima era nel rapporto di 1,2 e poi di 1,25, ora è generalmente stabilito in 1,5 e con questo si può esigere di discernere lo stesso particolare che a occhio nudo e si può generalmente vedere meglio che a occhio nudo. I costruttori di periscopî devono poi curare di evitare con opportune compensazioni le differenze astigmatiche e le aberrazioni cromatiche.

Un periscopio per sommergibile è generalmente costituito da un tubo di lunghezza complessiva assai variabile, dai 2 fino ai 14 m. secondo il tipo dell'unità sulla quale dev'essere impiegato e secondo il servizio che è destinato a compiere. Nei periscopî a due diametri la maggior parte della lunghezza del tubo ha un diametro costante di 150 a 180 mm.; però nella parte superiore, presso alcuni costruttori per circa 50 cm., ma in Italia per quasi 1 m. di lunghezza, il diametro si restringe notevolmente, fino anche a 28 mm. in alcuni casi. L'adozione di un certo diametro massimo è dovuta sia alla necessità di ridurre il numero delle lenti impiegate sia a quella di ottenere dall'apparecchio la resistenza meccanica occorrente per impedirne le vibrazioni, ma specialmente la flessione, per la resistenza opposta dall'acqua quando il sommergibile è in movimento; si tende però a non aumentare oltre lo stretto necessario questo diametro, sia per ragioni di peso sia per non aumentare la resistenza al moto del sommergibile. La necessità poi della riduzione del diametro alla sommità è dovuta alla scarsa visibilità che occorre dare alla parte del periscopio che emerge dall'acqua, sia per sé stesso sia per la scia che il suo spostamento determina sulla superficie del mare. Questa riduzione di diametro dell'estremità superiore provoca sempre difficoltà nella determinazione delle caratteristiche ottiche del sistema, e quindi nello studio dell'apparecchio. Il tubo attraversa lo scafo resistente del sommergibile col mezzo di un premistoppa stagno: i passaggi attraverso le soprastrutture che si allagano durante l'immersione non devono essere stagni, però essi devono creare un incastro tale da assicurare che non si determinino vibrazioni al periscopio per una velocità di circa 5 nodi in immersione, quando l'apparecchio è alla sua massima altezza sullo scafo. Caratteristica essenziale del periscopio è quella di potersi spostare nel senso verticale, cioè di portare il suo obiettivo a distanze diverse dalla parte più alta della soprastruttura del sommergibile in dipendenza dell'immersione alla quale si trova il sommergibile, e ciò entro i limiti della sua lunghezza; inoltre il periscopio deve potersi anche far rientrare il più possibile nell'interno per evitare un'inutile resistenza al moto quando non serve e per rendere meno visibile in distanza il sommergibile in affioramento. Questa escursione verticale dell'apparecchio è tanto più complessa, in quanto richiede nell'interno del sommergibile uno spazio sufficiente per il corrispondente spostamento non della sola parte inferiore dell'apparecchio, bensì anche, in molti casi, dell'osservatore che deve mantenere l'occhio applicato all'oculare ed è seduto sopra un seggiolino attaccato al periscopio o sta in piedi sopra una piattaforma solidale con esso; quindi è notevole l'ingombro e più complicata la sistemazione meccanica per il movimento del periscopio, perché più pesante il sistema. Il movimento è effettuato con motore elettrico e anche a mano ed è realizzato in diversi modi: o con cavetti di acciaio rinviati su pulegge, o con meccanismo a viti perpetue coassiali, o con cremagliera o anche, in alcuni casi, con comando idrodinamico. Poiché il campo visivo dell'apparecchio corrisponde a quello dell'occhio umano, cioè circa 40°, occorre che il periscopio possa essere girevole sul suo asse per esplorare tutto l'orizzonte: questa condizione aumenta evidentemente l'ingombro del sistema periscopio-osservatore nell'interno del sommergibile. Si sono studiati recentemente periscopî ad oculare fisso che permettono di semplificare notevolmente il problema del movimento di cui abbiamo testé parlato, facendo subire ai raggi luminosi, che escono dal tubo paralleli, una doppia riflessione sul fondo del pozzo.

Sui sommergibili si distinguono i periscopî di osservazione o d'esplorazione, che fanno capo nella camera di manovra e sono rientrabili senza corrispondente movimento dell'osservatore, dai periscopî di attacco, i quali fanno capo nella torretta per permettere d'impiegarli, mantenendo la coperta del sommergibile a maggiore profondità sotto acqua e assicurare così maggior garanzia di buon governo in caso di mare agitato e minore visibilità dagli aerei. I periscopî d'attacco, che hanno il diametro minimo più piccolo di quello dei periscopî di esplorazione, devono permettere lo spostamento simultaneo dell'osservatore per una buona parte della corsa di rientramento, in modo che l'osservatore possa seguire le variazioni di quota del sommergibile mantenendo sempre l'obiettivo in affioramento. I periscopî di esplorazione hanno anche di solito la visione zenitale per la scoperta degli aerei; quelli di attacco hanno un movimento del prisma dell'obiettivo solo da −10° a +20°.

Sarebbe troppo lungo parlare dei complessi sistemi di lenti che sono impiegati nei periscopî e delle relazioni analitiche che ne regolano i rapporti e definiscono le caratteristiche ottiche degli apparecchi. È opportuno rilevare che per un dato campo visivo e per un dato diametro della pupilla d'uscita il numero delle lenti richiesto è proporzionale alla lunghezza del tubo e inversamente proporzionale al quadrato del suo diametro. Il sistema ottico di un periscopio, tendendo a dare un'immagine praticamente uguale a quella ottenuta con visione diretta, è un sistema telescopico; ora il sistema normale di sviluppare l'azione del telescopio (cannocchiale astronomico) è quello d'impiegare due telescopî in serie, ma, se questi sono sistemati nella stessa direzione, si ha un forte ingrandimento con scarsa chiarezza. Invece, mettendo i due telescopî l'uno opposto all'altro, l'ingrandimento del sistema sta nel rapporto degl'ingrandimenti dei due telescopî e non si perde in chiarezza: il periscopio può appunto elementarmente essere considerato come la composizione di due telescopî in serie applicati in senso opposto, per modo che effettivamente quello che usualmente si chiama obiettivo del periscopio non è che l'oculare del primo telescopio. L'impiego di due soli telescopî limita però la lunghezza del tubo del periscopio, quando si voglia conservare alle immagini una sufficiente chiarezza; si può raggiungere una maggiore lunghezza del tubo combinando con altri i primi due telescopî o inserendovi un sistema telescopico galileiano. Nella maggior parte dei periscopî si ha, oltre l'ingrandimento di 1,5, anche l'ingrandimento di 6, il quale può essere ottenuto senza alcun cambiamento della distanza focale o spostamento del centro del campo visivo: il cambio dell'ingrandimento deve avvenire nella parte alta del periscopio, cioè in quella che ha diametro minore, il che rende più difficile la soluzione del problema. Un periscopio che abbia campo visivo di 40° con ingrandimento 1,5, viene a ridurre il campo visivo a 10° con ingrandimento 6; col moltiplicare l'ingrandimento per 4, entra nell'occhio una quantità di luce 16 volte maggiore, ma, poiché questa si distribuisce sopra una superficie di retina 16 volte maggiore, in realtà la chiarezza dell'immagine non cambia. Il cambio d'ingrandimento può essere ottenuto con un doppio oculare di diversa potenza montato a revolver sopra un asse girevole (sistema francese), oppure con un obiettivo doppio (sistemi italiano e tedesco) con lo stesso piano focale, oppure ancora (sistema inglese) avendo a disposizione un gruppo di lenti che si può inserire lungo il cammino del fascio luminoso e togliere abbattendolo longitudinalmente contro le pareti del tubo. La parte inferiore del periscopio, alla quale sono applicate due maniglie per far ruotare l'apparecchio, porta una scala graduata esterna fissa per stabilire l'angolo di rilevamento dell'oggetto che si osserva; una porzione di questa scala è visibile nell'interno, per leggere l'angolo senza staccare l'occhio dall'oculare. I periscopî moderni hanno a tale effetto una linea fissa nello spazio che si confronta con la graduazione di una ripetitrice di bussola giroscopica riportata nell'interno della testa dell'apparecchio. Nel fuoco con l'immagine dell'oggetto si osservano pure scale graduate verticali e orizzontali, per mezzo delle quali si possono valutare le dimensioni dell'oggetto; un reticolo orizzontale costituito da due fili paralleli spostabili permette di misurare con una certa approssimazione la distanza di un oggetto, quando ne sia nota l'altezza: si possono così avere misure telemetriche. L'osservatore può poi avere il comando dell'angolo zenitale dell'obiettivo e anche il modo di regolare il fuoco, oltre a quello di colorare l'immagine: i mezzi per queste variazioni, come quello per la modifica dell'ingrandimento, sono a sua portata di mano presso le maniglie di comando. Alcuni apparecchi sono provveduti di macchina fotografica. Sono poi predisposti speciali sistemi per disseccare l'aria nell'interno del periscopio e impedire che si formi dell'umidità che offuscherebbe le lenti.

Bibl.: H. Pariselle, Le périscope, in Revue maritime, 1° sem. 1920; P. Martinez, Sulla costituzione dei periscopi e sulle loro qualità ottiche, in Rivista marittima, 3° trim. 1923.

Guerra terrestre. - Nella guerra mondiale, il periscopio fu impiegato per gli osservatorî avanzati in trincea, allo scopo di sorvegliare il terreno antistante restando al coperto nella trincea o nei ricoveri annessi (v. osservatorio). Si utilizzarono strumenti perfezionati, sul tipo di quelli per sommergibile, ma largo impiego ebbero anche strumenti di forma rudimentale, costituiti da due prismi o spesso anche da due semplici specchietti sistemati convenientemente alle estremità di un tubo di latta, o di una lunga e stretta cassetta di legno a sezione quadrata. Utilizzando eventuali mascheramenti naturali, si cercava di sopraelevare per quanto fosse possibile sul terreno la testa del periscopio, per poter dominare un più ampio campo di vista. Periscopî rudimentali furono anche utilizzati per il puntamento di fucili sistemati su cavalletti speciali che ne permettevano il tiro al di sopra del parapetto delle trincee senza che il tiratore fosse obbligato a esporsi. Strumento periscopico oggi largamente adoperato in artiglieria per il puntamento delle bocche da fuoco è il cannocchiale panoramico (v. cannocchiale, VIII, p. 743).