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Le macchine del Titanic - Le motrici alternativeQuesta pagina, insieme a quelle collegate, cerca di illustrare, in maniera semplice e chiara, il sistema di propulsione del Royal Mail Steamer Titanic.(la foto a sinistra mostra il modello del Titanic, descritto in questo sito, in un fotomontaggio eseguito da Stefano Corbetta, http://www.grafica-corby.com) |
| Le altre pagine che completano questo argomento: | Guarda anche il VIDEO "Le Macchine del Titanic" |
| Descrizione generale |
Le caldaie |
La turbina di bassa pressione |
I macchinari ausiliari |
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La figura a sinistra mostra, schematicamente, il funzionamento di una macchina a vapore. La macchina si compone di un cilindro all'interno del quale scorre uno "stantuffo" (non un pistone che si trova, invece, nei motori endotermici, ovvero a combustione interna). Lo stantuffo si muove in maniera alternativa e, grazie ad un sistema biella-manovella, il suo movimento viene trasformato in movimento rotatorio. Un cassetto di distribuzione, comandato da un eccentrico calettato sull'albero motore, ha un movimento alternativo e va a scoprire le luci che consentono al vapore nuovo di entrare in una camera, e a quello che ha già lavorato, di uscire. Lo stantuffo, la cui tenuta è assicurata da una fascia elastica, è dotato di un'asta che si collega ad un "pattino". A questo si collega la biella che, attraverso la testa di biella, raggiunge la "manovella" dell'albero motore. Lo stantuffo è quindi a "doppio effetto" ovvero entrambe le corse - salita e discesa - sono utili. |
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Questo
schizzo riproduce, seppure in maniera approssimata, una delle macchine
alternative installate sul Titanic. La schizzo è stato realizzato in
assenza dei disegni originali delle macchine ma fornisce, comunque,
un'idea sufficientemente chiara. Si vede il cilindro di Alta Pressione, nel quale entra il vapore proveniente dalle caldaie (215 PSI). Dopo una prima espansione il vapore passa nel cilindro di Media Pressione e, successivamente, nei due cilindri di Bassa Pressione posti alle due estremità della macchina. Quando il vapore ha finito di lavorare in questa macchina, e la sua pressione è scesa a 9 PSI, passa nella turbina di Bassa Pressione descritta in altra pagina di questo sito. Nella figura si notano le aste che comandano i cassetti di distribuzione. Si tratta di due aste, ognuna con il suo eccentrico. Quella con l'asta diritta comanda il cassetto durante la marcia avanti. Quella con l'asta inclinata, il cui eccentrico è calettato all'albero con un angolo differente, comanda il cassetto durante la marcia indietro. |
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Qui
si vede una sezione trasversale di una motrice alternativa generica. In
alto il cilindro, sovente dotato di una camicia sostituibile in caso di
usura. All'interno lo stantuffo con il suo sistema di tenuta. In questa immagine lo stantuffo si trova al "punto morto superiore". L'asta dello stantuffo esce dal cilindro attraverso un sistema di tenuta (pressatrecce) e si collega al pattino. Questo pattino scorre, di norma, su una guida che viene lubrificata con una emulsione di acqua e olio. In questo caso la superficie maggiore della guida è quella contro la quale spinge il pattino durante la marcia avanti. Quando la macchina viene avviata a marcia indietro il pattino lavora su due guide di superficie inferiore (sono quelle verso la biella). Per questo motivo non bisogna mai forzare troppo la motrice a marcia indietro. |
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Nel caso delle motrici alternative del Titanic, di grande potenza, il
pattino scorreva su due guide uguali e contrapposte. Questo consentiva
di dare massima potenza anche a marcia indietro. Nello schizzo a fianco si vedono bene i due pattini. A proposito della manovra di tentato arresto del Titanic sono state dette e scritte tante cose. Fatto sta che il Titanic, in caso di crash stop (arresto di emergenza) perdeva, in breve tempo, la spinta dell'elica centrale che non poteva, poi, contribuire all'arresto. La turbina di Bassa Pressione non era, infatti, dotata di corone per la marcia indietro. In ogni caso, se ce ne fosse stato il tempo, avrebbe potuto contare sulla piena potenza indietro delle due motrici alternative che azionavano le eliche esterne (si trattava di complessivi 30.000 HP). L'impianto del Titanic aveva, però, tempi di reazione piuttosto lenti rispetto a quelli che sarebbero stati necessari in quel drammatico momento. In prova la nave si era arrestata in quasi 800 metri. Nell'emergenza bisogna aggiungere i tempi di avvistamento dell'ostacolo, comunicazione, reazione all'evento improvviso, avvio delle operazioni. |
| Per
invertire il senso di rotazione di una motrice alternativa occorre chiudere la valvola di entrata del vapore che proviene dalle
caldaie. Poi, grazie ad una piccola motrice, sempre a vapore, bisogna
spostare le aste che comandano i cassetti di distribuzione in modo da
mettere in servizio quelle che, grazie al differente angolo di
calettamento del proprio eccentrico sull'albero motore, comandano i
cassetti in modo da adeguare la distribuzione del vapore. Quando si
riapre il vapore, questo entra nel cilindro di alta pressione
a cominciare dalla camera, superiore o inferiore, nella quale lo
stantuffo non ha ancora raggiunto il punto morto. La macchina comincia
così a ruotare a marcia indietro. |
| Questa è una vista dall'alto di una delle due motrici installate sul Titanic. Si vedono chiaramente i diversi diametri dei cilindri. Il vapore entra nel cilindro di Alta Pressione (il secondo da destra, più piccolo). Poi passa in quello di Media Pressione (il terzo da destra, un po' più grande) e, infine, nei due di Bassa Pressione posti alle due estremità. |
| La maccchina, per funzionare correttamente, deve essere "bilanciata", ovvero ogni cilindro deve sviluppare la stessa potenza. Il vapore, passando da un cilindro all'altro, si espande, cioè aumenta di volume e diminuisce di pressione. Quando la pressione, espressa in kg/cm oppure in PSI (Libbre per pollice quadrato) diminuisce, per mantenere l'equilibrio bisogna aumentare la superficie dello stantuffo. Ecco perché i diametri dei cilindri aumentano. |
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E
per concludere il discorso utilizziamo questo schema dove si vedono i
quattro cilindri con i relativi cassetti di distribuzione. Le frecce rosse, poste in alto, indicano il percorso del vapore all'esterno della macchina, cioè l'arrivo dalle caldaie, il passaggio verso gli altri cilindri, l'uscita verso la turbina di bassa pressione. Le frecce rosse, di spessore inferiore, poste all'interno della macchina, indicano il percorso del vapore distribuito dai cassetti. Ogni cassetto, nel suo movimento alternativo verticale, scopre la luce che consente di immettere vapore in una camera e, contemporaneamente, di far uscire quello che ha già lavorato. In questo modo ogni stantuffo sale e scende compiendo, sempre, corse utili. Il vapore, dopo aver lavorato nelle macchine alternative passa alla turbina di Bassa Pressione descritta in altra pagina. |
Le due foto a fianco mostrano la costruzione delle macchine alternative presso i cantieri Harland & Wolff di Belfast |
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