La storia del trasporto pubblico di Roma raccontata con passione e per passione. Sito fondato da Vittorio Formigari, online dal 1999
| . |
|
|
|
La storia del trasporto pubblico di Roma raccontata con passione e per passione. Sito fondato da Vittorio Formigari, online dal 1999 |
| . |
|
Home page I Meccanica della locomozione e trazione elettrica |
||||||||
| . | ||||||||
|
Note di trazione elettrica. Realizzazioni particolari e singolari |
||||||||
|
MICHAEL HOLROYD-SMITH: UN INVENTORE DIMENTICATO |
||||||||
|
La trazione elettrica verso il 1880 Siamo agli inizi degli anni Ottanta del XIX secolo, in questa felice era ricca di invenzioni, mentre appaiono sempre nuove applicazioni dell'elettricità, la trazione elettrica stenta ad affermarsi nel trasporto urbano, soprattutto per problemi di carattere pratico, primo fra tutti quello della captazione di corrente. Lo stesso Siemens, che sarà in seguito ritenuto il padre della trazione elettrica, procede a tentoni sperimentando, apparentemente senza una precisa linea, diversi sistemi:. La storica linea costruita a Berlino nel 1879, che dovrebbe dimostrare le possibilità di questo sistema, adotta una terza rotaia superficiale, mentre con l'impianto di Lichterfelde (1881) si passa all'alimentazione tramite le due rotaie di corsa, sistema che si rivelerà subito inapplicabile; sulla linea sotterranea costruita nella miniera di Zauckerode in Sassonia (1882) si usa una specie di trolley corrente sopra una linea aerea bifilare; infine nell'applicazione di Mödling presso Vienna (1883) la presa di corrente è costituita da un tubo di rame dotato di una fenditura longitudinale (Schlitzrohrsystem), sospeso a pali, nel quale scorre una specie di navetta. Benchè quest'ultimo sistema rappresenti già un tipo di presa di corrente aerea, tuttavia la sua pesantezza e la necessità di montare il tubo di contatto in posizione laterale non ne rende possibile la pratica applicazione su una linea urbana. Le applicazioni dell'elettricità al trasporto si limitano quindi a poche linee di particolari caratteristiche. La situazione non è diversa in Inghilterra, dove si hanno due linee a trazione elettrica: la linea di Portrush in Irlanda (1881) destinata essenzialmente al trasporto merci, alimentata a terza rotaia e una specie di tramvia turistica, la Volks Railway simile più ad una ferrovia da parco di divertimenti che ad una linea urbana, a Brighton (1883), alimentata dapprima tra le rotaie di corsa e successivamente a mezzo di una terza rotaia. Per il trasporto urbano ci si rivolge sempre alla trazione animale o a quella funicolare. Michael Holroyd-Smith (1847-1932) E' in questa situazione che una via per la soluzione del problema, anche se non la migliore ma pur sempre una soluzione, sarà trovata da un giovane dilettante di nome Michael Holroyd-Smith (d'ora in poi H.-S) nato il 22 dicembre 1847 ad Halifax, nello Yorkshire, in Inghilterra; suo padre possiede uno stabilimento, così si legge nelle biografie, per la produzione di filo. Sarà stata una delle tante filande inglesi dell'epoca e il giovane Michael è dapprima mandato a scuola e poi, come si usa al momento, passa come apprendista in una fabbrica di utensili, per poter infine essere impiegato nell'azienda paterna. Nella quale, come spesso avviene e come nella fattispecie è facile prevedere dato il carattere geniale e un po' strampalato dell'individuo, non riesce a intendersi col padre che ad un certo punto, senza tanti complimenti, lo mette alla porta invitandolo a cercarsi un altro mestiere. Il Michael, al quale per fortuna non mancano i mezzi finanziari, si dedica quindi a varie attività sempre nel campo dell'industria occupandosi perfino del problema del volo, per entrare alla fine in società con la Cornbrook Telegraph Works di Cornbrook (Manchester) dove pare si distingua per alcune geniali applicazioni in telefonia.
Nel 1882 è in progetto per la città di Halifax una linea tramviaria su un tracciato con forti pendenze, per la quale si è stabilito di utilizzare la trazione funicolare, affidata alla Hallidie Patent Cable Tramways Corporation (Andrew Smith Hallidie, 1836-1900), la stessa ditta che ha costruito le celebri linee funicolari a San Francisco. Il primo commento di H.-S. (d'ora in poi lo chiamiamo così) è all'incirca questo: per qual motivo spendere energia per far muovere 80 tonnellate di fune, quando la stessa energia potrebbe far muovere direttamente i veicoli sulla linea? Osservazione sacrosantamente giusta, ma che riferendosi al problema, al momento irrisolto, della trazione elettrica urbana è quanto meno priva di interesse. H.-S. riusce, comunque, a mettere le mani nel progetto della linea, proponendo subito una modifica al sistema Hallidie. In questo la puleggia motrice, di qualche metro di diametro, è costituita da un rullo sul quale la fune si avvolge in più spire per garantire un'aderenza sufficiente e H.-S. propone di sostituirla con una puleggia di sua invenzione formata da due semipuleggie in ferro con superfici coniche coniugate, tra le quali è compreso un disco di legno duro munito di denti, che dovrebbe trascinare la fune abbracciante la puleggia solo per mezzo giro. Il sistema dà prova fallimentare, pare perchè i denti di legno si rompono mentre un tentativo di realizzarli in ferro porterà a danneggiare la fune ed H.-S. è ancora una volta messo alla porta. Prime idee; gli esperimenti di Moorside H.-S. comincia allora a pensare seriamente alla questione del trasporto urbano a trazione elettrica, puntando sempre alla soluzione del problema che sembra al momento il più difficile, quello della presa di corrente; per prima cosa, però, vuole sincerarsi che un rotabile automotore potrebbe superare le notevoli pendenze che caratterizzano molti tracciati urbani, come ad esempio le linee di Halifax per le quali si prevede, come accennato, la trazione funicolare. La questione dell'aderenza tra ruota e rotaia è, a dire il vero, già superata negli anni Ottanta; è stata sollevata ai primordi della ferrovia, ai tempi di Stevenson, ma si è poi constatato che si trattava di un problema non esistente. Ma H.-S. pensa forse che le pendenze sulle linee urbane, ben maggiori di quelle sulle linee ferroviarie, possano costituire un ostacolo alla trazione e vuole fare delle misure, costruendo nel 1883 un dispositivo di sua invenzione, lo schema del quale è riportato nella figura sottostante.
Il carrello mostrato a destra nel disegno dispone di due ruote B di circa 30 cm di diametro e di una ruota A di quasi un metro di diametro; un motore elettrico M può azionare, a volontà, la ruota A o le B; il carrello pesa circa 0,5 t distribuite per metà su A e per metà sulle due ruote B. Al carrello è collegata una fune che, passando sul rullo R, porta un peso P. Mettendo in moto il carrello da A o da B, verso destra e, aumentando gradatamente il peso in P, H.-S. trova che se la forza motrice è applicata alle ruote B, le stesse iniziano a slittare quando il peso P raggiunge circa 57 kg, mentre rendendo motrice A si può arrivare a 190 kg prima che la ruota slitti. La conclusione che, forse un po' incautamente, H.-S. trae da questo esperimento è che il rotabile deve essere munito di una ruota motrice di diametro il più grande possibile e di quattro ruote portanti di diametro più piccolo. L'esperimento di H.-S. ci appare, in verità, abbastanza approssimativo. Innanzitutto niente sappiano sui materiali utilizzati; si dovrebbe supporre che ruote e piano di rotolamento fossero in ferro, ma nulla si è trovato in proposito; non si capisce poi perchè adottare un'unica ruota di grande diametro e non due come verrebbe spontaneo. C'è poi da osservare che con un carrello a quattro ruote portanti ed una ruota motrice, come sembra H.-S. avesse idea di realizzare il rotabile, la distribuzione dei pesi sui cinque appoggi non è determinata ed inoltre un rotabile reale deve essere anche dotato di molleggio; tutto ciò, anche se in linea di principio è vero che l'aderenza aumenta con il diametro della ruota, rende la conclusione di H.-S.del tutto errata. Il successivo esperimento di H.-S. verso la realizzazione di un rotabile a trazione elettrica riguarda la possibilità di realizzare un sistema di captazione della corrente da un conduttore posto in un canale fra le rotaie di corsa: appare per la prima volta il condotto sotterraneo per il conduttore di contatto (filo o barra conduttrice). il caniveau dei francesi (utilizzeremo qui e nel seguito questo termine, il più diffuso per questo accessorio), che per decenni sarà costantemente presente in molte reti reti urbane a trazione elettrica. Il terreno sul quale costruire una prima linea sperimentale è fornito ad H.-S. da un certo Louis John Crossley (1832-1891) di Halifax; questo signore, proprietario di numerosi mulini, è già noto nel mondo scientifico come dilettante-inventore in elettricità, uno di quei personaggi che, pur non essendo classificabili come scienziati o tecnici illustri, daranno notevoli contributi al progresso della tecnica; aveva brevettato delle migliorie ai sistemi telefonici e telegrafici dell'epoca ed era stato il primo cittadino di Halifax ad adottare l'illuminazione elettrica a scopo commerciale. Il signor Crossley abita a Moorside, un sobborgo di Halifax, in una villa dotata di una attrezzata officina elettrica con tanto di centrale elettrica (una dinamo Gramme azionata da una macchina a vapore) e di un vasto parco, nel quale H.-S. può partire col suo esperimento.
La linea è realizzata su un percorso di circa 45 m, con uno scartamento di 914 mm; H.-S., incomprensibilmente, invece di servirsi di usuali rotaie come piste di rotolamento, utilizza due ferri ad angolo avvitati ad una struttura in legno al centro della quale è ricavato il caniveau. Nel disegno sottostante è riportato lo schema cinematico del rotabile costruito da H.-S. e si possono notare anche i dettagli della sovrastruttura. L'alimentazione della linea è data dall'impianto del Crossley; non ne è nota la tensione, ma sembra dovesse aggirarsi sui 50 V.
Il pianale P del rotabile appoggia su quattro ruote r che corrono entro i ferri ad angolo V costituenti la via. Ad una estremità del pianale è montato il motore M costituito da una dinamo Siemens D3 in funzione di motore che aziona, mediante le pulegge a ed A collegate da una cinghia di trasmissione, un albero intermedio sul quale è calettato il pignone B che ingrana con la corona dentata C, quest'ultima solidale alla ruota motrice R di circa 1,20 m di diametro e 18 cm di spessore, che si appoggia al centro del binario, sopra la fessura w che dà accesso al caniveau x. Nello stesso caniveau si trovano due strisce di rame Z, collegate alla sorgente di alimentazione per il motore; sulle strisce Z corre un carrello a quattro ruote U, in funzione di organo di presa della corrente; non è chiaro come questo carrello fosse collegato al rotabile, sembra con una fune ancorata al braccio b. Tutto il carrello pesa 1 t, un peso senz'altro eccessivo per la ridotta potenza del motore, che però riesce a far superare al carrello una pendenza del 50 per mille a velocità ridotta. Sarebbe interessante conoscere altri particolari della realizzazione di H.-S., ad esempio il materiale con cui era costruita la ruota motrice, se la stessa ruotava sulla superficie in legno della struttura o se i bordi del caniveau erano guarniti di elementi metallici; non si ha nessuna notizia circa il modo di avviare il rotabile, nè tanto meno di un eventuale freno presente. Occorre anche considerare che in quella felice epoca non si avevano ancora chiare le caratteristiche necessarie ad un generatore o ad un motore, ma si disponeva di un'unica macchina, la dinamo, che in virtù del principio di reversibilità delle macchine elettriche si utilizzava indifferentemente come generatore o come motore, con risultati il più delle volte non soddisfacenti. Successivamente la linea è ricostruita su un percorso più lungo, circa 90 m, con uno scartamento di 457 mm sempre adottando dei ferri ad angolo in funzione di rotaie; il rotabile, pur mantenendo lo schema dell'impianto precedente, è perfezionato in molti dettagli; si vedano i disegni sottostanti (gran parte delle lettere corrisponde agli stessi elementi del rotabile precedente). Lo scartamento di 457 mm (18 pollici) sembra in realtà troppo ridotto, anche tenendo conto che il rotabile è fondamentalmente sempre quello precedentemente utilizzato.
Lo schema della trasmissione è ancora quello precedente dal quale è però eliminata la cinghia, con il motore M (la solita dinamo Siemens D3) azionante a mezzo delle coppie di ruote dentate a, A e B, C la ruota motrice centrale R, corrente sopra la fessura longitudinale w del caniveau; quest'ultimo assume però la forma di un tubo x dotato di fessura longitudinale, percorso dal carrello di presa della corrente al quale sono stati aggiunti due pattini S per migliorare il contatto con le due strisce di rame Z di alimentazione; anche qui sembra che il carrello di presa di corrente sia trainato dal rotabile. Nella trasmissione meccanica la ruota condotta A è ora resa folle sul relativo albero al quale il moto è trasmesso attraverso un innesto a frizione K, azionato dalla leva k, l'altra estremità della quale è collegata ad un manicotto filettato H che si impegna su un tratto a vite h dell'albero o; con la rotazione di uno dei due volantini O si sposta la leva k e si comanda quindi l'innesto a frizione. Il rotabile dispone ora anche di un freno a ganasce espandibili sulla superficie interna dell'ingranaggio C, azionabile tramite il pedale F. L'innesto a frizione sarà servito all'avviamento del rotabile, se non alla regolazione della velocità; è però da notare la scomodità del suo azionamento a mezzo dei volantini posti al di fuori del pianale, che avranno costretto l'intrepido conducente ad una contorsione per poterli raggiungere. La disposizione è ancor più incomprensibile considerando che lo spazio a disposizione consentirebbe benissimo il montaggio di un volantino all'interno del rotabile. Il rotabile così perfezionato pesa 800 kg e la pendenza superabile risulterà del 45 per mille circa. Molti dettagli al sistema saranno successivamente modificati da H.-S. e dal suo amico Crossley tra i quali, sembra, l'adozione di rotaie a gola in luogo dei ferri ad angolo ed una trasmissione a pignone e vite perpetua. H.-S. è tanto soddisfatto della sua invenzione, da inviare uno scritto intitolato New System of Electric Tramways alla British Association di Southport, terminante con queste parole: With the assistance of those associated with me, I am prepared to construct a full sized tram line in any public street... and to guarantee success, and I sincerely hope before the next annual meeting of this honourable Association to be able to report progress. Forse un po' presuntuoso, il nostro H.-S., nel promettere una full sized tram line, una linea tramviaria di dimensioni normali, in base agli esperimenti condotti con il rotabile a ruota motrice centrale.
Nel febbraio 1884 H.-S. è invitato a presentare la sua invenzione alla Birkdale and Southport Tramways Company ed al Southport Highways Committee, due enti che gestiscono strade e trasporto pubblico nella città di Southport (potrebbero essere oggi, da noi, l'ATAC e l'assessorato ai trasporti), nel Merseyshire (nord ovest dell'Inghilterra); per una linea tramviaria in progetto è stata presa in considerazione la trazione funicolare con il solito sistema Hallidie, ma su interessamento della stampa locale si vuole prima sondare la possibilità di adottare la trazione elettrica seguendo le offerte di H.-S., il quale H.-S. si affretta a farsi ampia pubblicità, affermando tra l'altro di avere già contatti per l'installazione di linee a trazione elettrica su due piers (questi piers sono specie di lunghi moli che avanzano nel mare nelle città costiere inglesi, spesso portanti vere e proprie linee locali su rotaia per tutta la loro lunghezza; talvolta dotati di eleganti edifici, costituiscono in molti casi delle attrazioni locali). Non è dato sapere se questa affermazione corrisponda al vero, fatto sta che le trattative non andranno in porto ed ad un certo punto H.-S. se ne andrà in Canada con un incarico di lettore.
Ma già all'inizio dello stesso anno H.-S. ha deciso di costruire una linea dimostrativa che vada oltre i primitivi sistemi fino allora costruiti ed in questo ordine di idee inizia a lavorare su una linea a scartamento normale, armata con usuali rotaie ferroviarie, lunga poco più di 100 m; il luogo scelto per la costruzione è un terreno di proprietà della Cornbrook Telegraph Works, impresa nella quale, come si è detto, H.-S. è interessato. Nulla di preciso è noto su quest'ultima linea di H.-S., oltre al fatto che il sistema è presentato come particolarmente adatto a linee pianeggianti, probabilmente in vista di applicazioni in aree urbane, con un rotabile che comincia ad apparire simile ad una vettura tramviaria dell'epoca, dotato di 20 posti a sedere, e non più ad un carrello semovente. Adotta la normale trazione sulle ruote portanti, ossia senza la ruota motrice centrale e ruote a bordino interno; il motore, che da qualche schizzo appare diverso dalla solita dinamo Siemens D3, aziona, tramite un innesto a frizione, una puleggia motrice che, tramite una trasmissione a catena, trasmette il moto ad un differenziale montato su uno dei due assi del rotabile (il differenziale si rivelerà ben presto del tutto inutile e anzi fonte di guasti e sarà soppresso in realizzazioni successive).
Maggiori notizie si hanno sulla presa di corrente, che si avvicina ai tipi di caniveau successivamente adottati, costruita secondo lo schema sopra riportato. La linea di contatto (parte sinistra della figura) è formata da due canali in rame a, in forma di guscio, sostenuti da una serie di gioghi in ghisa c assicurati alle traverse; i canali di contatto sono isolati dalla massa metallica dei gioghi da uno strato isolante b, probabilmente in ebanite. Nello spazio intercorrente tra due gioghi successivi il canale di contatto è delimitato da una serie di blocchi di granito g opportunamente sagomati appoggiati sulla platea di conglomerato f, mentre la fessura di accesso al caniveau è guarnita da due ferri ad angolo d che lasciano libero uno spazio di circa 20 mm nel quale penetra l'organo di presa. I due canali di contatto sono entrambi collegati al positivo di alimentazione e il ritorno della corrente si ha attraverso le rotaie di corsa. Con questa costruzione H.-S. vuole garantire che i corpi estranei penetrati nel caniveau cadano sul fondo, evitando di ostruire il canale di contatto. Abbastanza complicato l'organo di presa di corrente (parte destra della figura), formato da due doppi rulli m, uno per parte, premuti sulle superfici interne del canale dall'azione di una molla p o, come mostrato in alcune immagini, solo per gravità; i rulli possono ruotare intorno al loro asse e sono dotati di scanalature elicoidali in superficie che in occasione di detriti presenti sulle superfici dovrebbero imprimere agli stessi un moto di rotazione per facilitare la pulizia. Una volta introdotto nel caniveau, dalla fessura superiore dello stesso emerge la struttura q che sembra essere trainata dal rotabile a mezzo di una fune per parte, mentre i cavi s portano la corrente al motore.
Come è facile prevedere, il caniveau di contatto e ancor più l'organo di presa saranno ben lungi dal funzionare correttamente e nel primo impianto di Blackpool costituiranno il vero punto debole della linea. La polvere della strada penetra nel caniveau depositandosi sulle superfici di separazione tra rame, isolante e parete del canale e formando, con l'umidità, una pellicola semiconduttrice che dà luogo a dispersione di corrente (nel citato impianto di Blackpool dopo un paio di anni di stentato esercizio sembra che la corrente dispersa fosse dello stesso ordine di grandezza di quella utilizzata); l'azione autopulitrice dei rulli scanalati si rivelerà una utopia, mentre sempre incerto sarà il contatto tra i rulli e il canale di rame e tra i rulli e il loro asse. Oltre a ciò, alcune caratteristiche costruttive del sistema, prima tra le quali l'impossibilità di estrarre l'organo di presa dal caniveau se non in corrispondenza di appositi pozzetti previsti lungo la linea, porteranno a continui arresti della circolazione. La dimostrazione della linea di Cornbrook avviene nel luglio 1884; la vettura raggiunge facilmente i 20 km/h e potrebbe sviluppare una velocità maggiore su una linea più lunga. Verso l'installazione di Blackpool Nel frattempo, un ignoto inventore ha installato una breve linea a trazione elettrica nei Winter Gardens, i giardini d'inverno, una specie di parco pubblico sede di edifici destinati a spettacoli e conferenze, a Blackpool, nel Lancashire sulla costa nord ovest dell'Inghilterra. La linea è lunga circa 180 metri, con scartamento di 457 mm e pendenza fino al 17 per mille ed è esercitata con un rotabile capace di 20 passeggeri; non sono noti nè il sistema di trazione, nè quello di presa di corrente, ma è noto invece che l'esercizio della linea, avviato il 2 giugno 1884, durerà solo pochi giorni, dopo i quali l'inventore sparirà e di lui non si saprà più niente. Nulla si sa con precisione di questo impianto, ma lo scartamento di 457 mm già adottato da H.-S. a Moorside e la capacità del rotabile di 20 posti fanno supporre che si tratti sempre dello stesso materiale e che H.-S. stesso non sia stato estraneo alla realizzazione. H.-S. accetta poi l'offerta delle autorità di Blackpool di prendere in carico la linea, affrettandosi però a chiarire di non trovare niente nella costruzione della stessa che non sia radicalmente sbagliato. Non si hanno notizie esatte sui lavori effettuati da H.-S. sulla linea; è solo noto che adotta un sistema di presa di corrente di sua invenzione, utilizzando come conduttore una barra di ferro montata tra le rotaie e sostenuta da un isolatore laterale ogni terza traversa e come organo di presa un doppio pattino strisciante sulle superfici superiore e inferiore della barra; il ritorno della corrente si ha attraverso le rotaie di corsa. Da alcune immagini fotografiche sembra di dedurre che il mezzo di trazione utilizzato sia ancora una volta il rotabile di Moorside, privato della ruota motrice centrale e dotato di una trasmissione ad ingranaggi ed a catena da bicicletta su uno dei due assi, mentre sull'altro asse agisce il freno comandato da un pedale; non sembra sia presente alcun sistema di avviamento e regolazione della velocità, ma forse a questi fini si utilizzano la frizione e il freno; questo rotabile traina un rimorchio per i viaggiatori costruito dal precedente inventore. Nel settembre del 1884 la linea dei Winter Gardens è oggetto di interesse da parte del Blackpool Tramways Committee per affrontare il problema della linea tramviaria sulla passeggiata a mare della città, la così detta Promenade; il 3 ottobre successivo lo stesso comitato visita l'impianto di H.-S. a Cornbrook ed i componenti dello stesso rimangono talmente impressionati dalla linea che chiedono ufficialmente ad H.-S. un incontro per definire il progetto della linea da costruire a Blackpool.
Con questo atto, Michael Holroyd-Smith entra ufficialmente nella storia della trazione elettrica e per almeno altri due decenni seguiterà ad inventare nuovi dispositivi e a proporre modifiche di quelli esistenti; anche se i suoi ritrovati non daranno alla fine i risultati che ci si aspettava, non si deve dire che la sua opera è stata inutile, perchè quello che si è imparato in venti anni di prove e tentativi è pur sempre esperienza valida per quello che si dovrà successivamente realizzare.
|
||||||||
|
|
||||||||
| . | ||||||||
|
TramRoma, ©1999-2023 - Curatori: Dario Giacomini, Mauro Di Pietrantonio |
||||||||
|
Ultimo aggiornamento: mercoledì 06 dicembre 2023 |
||||||||
