Un macchinario impressionante!

Nelle viscere del TITANIC.

In questa pagina voglio tentare di illustrare l'impianto delle macchine, dei motori e del sistema di propulsione del TITANIC, così come lo descrisse la rivista "The Shipbuilder" e che fu ripreso nella relazione della Commissione Britannica d'indagine che ebbe luogo dopo il naufragio.
Il TITANIC era dotato di un macchinario impressionante!
Il suo dispositivo di propulsione si componeva di due enormi macchine alternative a vapore, che servivano per mettere in movimento le eliche laterali, e di una turbina a bassa pressione che faceva funzionare l'elica centrale. Questa turbina a bassa pressione venne utilizzata per questo scopo prima che la nave utilizzasse le macchine di cui fu fornita e cioè delle 24 caldaie a doppio flusso (bifronti) e delle 5 caldaie a semplice flusso (monofronti), concepite per funzionare a carbone, ad una pressione di 15 kg/cm2. Le caldaie furono disposte in sei compartimenti stagni, quelle a semplice flusso si trovavano nel compartimento più vicino alle macchine principali.
La turbina utilizzava il vapore che proveniva dalle macchine alternative ed era situata in un compartimento separato, alla parte posteriore della sala macchine e separata da essa, da una divisione stagna. I condensatori principali, destinati al riciclo del vapore non utilizzato, con le loro pompe a circolazione e le loro pompe ad aria, erano situati nella stessa sala della turbina. Tutto l'impianto era stato costruito nei cantieri Harland & Wolff, sotto il controllo del Board of Trade (ministero britannico del commercio).

Un'altra immagine ripresa nelle viscere del TITANIC.

Senza pretese, cerco di descrivere in dettaglio il funzionamento di questo impianto.
Il macchinario del TITANIC era situato all'ultimo livello della nave, sul ponte del doppio fondo dello scafo. In successione si trovavano dalla parte anteriore della nave verso la parte posteriore: le sei sale delle caldaie, che occupavano una lunghezza totale di 97 metri e mezzo (le sale delle caldaie avevano adiacenti i loro carbonili), la sala delle macchine alternative, lunga 21 metri e la sala della turbina, lunga 17 metri. Le caldaie dovevano produrre il vapore destinato al funzionamento di tutte le macchine. Tutte le caldaie, che pesavano ciascuna quasi 100 tonnellate, funzionavano a carbone e misuravano 4 metri e 80 di diametro. Le 24 caldaie a doppio flusso erano lunghe 6 metri e 10 centimetri e le 5 a semplice flusso erano lunghe 3 metri e 60 centimetri. Le caldaie a semplice flusso servivano a far funzionare il macchinario ausiliario quando la nave era in porto, ma anche per la fornitura generale di vapore quando la nave era in navigazione. Erano installate in 6 sale numerate da 1 a 6. La sala caldaia numero 6, più davanti, conteneva 4 caldaie a doppio flusso, le sale numero 2, 3, 4 e 5 avevano ciascuna 5 caldaie a doppio flusso, mentre la sala caldaia numero 1, più dietro, conteneva le 5 caldaie a semplice flusso. A causa della grande larghezza della nave, era possibile disporre 5 caldaie fianco a fianco, eccetto nella sala numero 6, posta più a prua dove la nave era più stretta, dove soltanto 4 caldaie potevano essere installate in questo modo. Ogni caldaia a doppio flusso possedeva 6 focolari (3 ad ogni estremità) e mentre quelle a semplice flusso avevano 3 focolari. L'attrezzatura totale comprendeva 159 focolari. La superficie totale di riscaldamento era di 13.400 metri quadrati e la superficie di combustione di 322 metri quadrati. Dinanzi ad ogni caldaia si trovava un indicatore elettromeccanico il cui contasecondi attivava una suoneria ogni 7 minuti, che aveva lo scopo di segnalare che la caldaia doveva essere ricaricata di carbone. Uno strumento indicava anche il numero della caldaia da rifornire. Al momento del naufragio, la maggior parte delle 29 enormi caldaie si strapparono dalla loro base e si fracassarono all'interno dello scafo. Soltanto 5 caldaie fuoriuscirono dalla nave e furono ritrovate nel campo dei detriti. Le 24 altre si trovano probabilmente ancora nel relitto nella parte di prua.
Il carico di carbone destinato ad alimentare le caldaie fu di 13.000 metri cubici cioè circa 8.000 tonnellate. Secondo la velocità della nave, le caldaie del TITANIC consumarono tra le 600 e le 850 tonnellate al giorno (710 tonnellate alla velocità di crociera di 21 nodi). Il carbone era depositato in 12 carbonili situati vicino alle caldaie. Nel calore soffocante di quell'ambiente i 289 fuochisti, che lavoravano in gruppi, spalavano il carbone dai carbonili e lo caricavano su carriole per trasportarlo nei focolari delle caldaie. 28 meccanici erano addetti a vegliare il regolare funzionamento delle caldaie.
Per alimentare le caldaie con acqua dolce, un sistema di pompaggio attingeva l'acqua di mare. Tre evaporatori, capaci di trattare 60 tonnellate d'acqua al giorno, erano in funzione per trasformare quest'acqua di mare in acqua dolce che era in seguito incanalata. Questi depositi erano situati a dritta, dietro la sala della turbina.
Potenti ventilatori erano necessari per soffiare aria nelle caldaie per favorirne una buona combustione; le stesse caldaie erano adibite anche per assicurare il riscaldamento a bordo della nave. Esistevano 12 ventilatori, 2 per ogni sala caldaie, situati sul ponte F: 8 ventilatori di 1 metro e 40 di diametro, 2 di 1 metro e 27 centimetri di diametro e 2 da 1 metro di diametro. Attingevano l'aria grazie a condotti che erano situati sul ponte delle imbarcazioni e lo rinviavano ai focolari delle caldaie. Altri 3 ventilatori fornivano la sala delle macchine alternative ed un ventilatore forniva la sala della turbina. Il disimpegno del fumo e dei gas di combustione che dalle caldaie veniva portato ai tre fumaioli (il quarto camino, nella parte posteriore, era fittizio) era complesso: lo sfogo finale si aveva a 49 metri al di sopra delle caldaie e vi erano non meno di 20 condotte per fumaiolo, come nel caso delle sale delle caldaie numero 3 e 4; l'insieme costituiva una rete molto ramificata. Degli espulsori, due in ogni sala caldaia, garantivano lo sgombro delle ceneri verso il mare; ciascun espulsore era costituito da un camera a doppia porta. Per evacuare le ceneri in mare, queste erano introdotte nella camera dalla porta interna. Una volta richiusa la porta, l'acqua di mare era pompata all'interno della camera dove si effettuava il miscuglio. Con una seconda porta che si apriva sul mare, la miscela era in seguito espulsa. In porto, le ceneri erano messe in contenitori che venivano caricati per mezzo di 4 elevatori e quindi portati a terra.
Il vapore prodotto dalle caldaie veniva trasportato verso le macchine da due condotte principali in acciaio saldato dalle quali partivano dei rami alimentati dalle diverse caldaie ed il cui diametro aumentava gradualmente a seconda della vicinanza alla sala macchine. Un sistema di valvole messe ad ogni lato delle divisioni stagne della sala macchine permetteva, in caso di bisogno, di effettuare una manovra comandata dal centro della sala tramite ruote a mano che attivavano delle viti senza fine. Controllare la quantità di vapore che alimentava le macchine, significava controllare la velocità della nave. Le due macchine alternative avevano la funzione di attivare gli assi delle due eliche laterali. Questi due motori enormi si alzavano fino al livello del ponte E ed erano i più grandi mai costruiti a quell'epoca: ogni macchina aveva un'altezza di 10 metri e 70 centimetri, una lunghezza di 19 metri e 20 centimetri e ciascuna pesava 600 tonnellate.
Le macchine alternative (montate su una lastra d'acciaio di 195 tonnellate), svilupparono una potenza di 15.000 cavalli vapore e compivano 75 giri al minuto (77 giri a piena velocità). I motori erano a 4 cilindri ad espansione tripla: un cilindro alta pressione (del diametro di 1 metro e 37 centimetri), un cilindro media pressione (del diametro di 2 metri e 13 centimetri) e 2 cilindri bassa pressione (uno del diametro di 2 metri e 46 centimetri e l'altro del diametro di 1 metro e 90 centimetri). Tutti i cilindri avevano una corsa vicina a 1 metro e 90 centimetri. I cilindri erano così bene costruiti che, sul relitto, alcuni sono rimasti quasi intatti fino ai nostri giorni. Alcuni cilindri erano del tipo invertiti (doppia azione), in modo che quando il vapore entrava dalla parte opposta al primo movimento, poteva essere effettuato un secondo movimento. Le valvole dei cilindri ad alta e media pressione erano a pistone, ed i cilindri, a bassa pressione, con valvole sali e scendi, erano a doppia corsa. Ogni macchina era invertita, grazie ad una macchina ad azione diretta ed idraulica. Esisteva anche una pompa a vapore ad alta pressione fornita per funzionare con una o l'altra delle macchine invertite. Questo dispositivo di sostituzione costituì un ricorso in caso di guasto delle condotte di vapore di queste macchine.

Una turbina Parsons.

La turbina pressione bassa era una turbina di tipo Parsons a reazione: accoppiata direttamente all'albero centrale, azionò l'elica centrale, soltanto nel senso di marcia della nave (non indietro). Pesante quasi 427 tonnellate, sviluppava una potenza di 16.000 cavalli e compiva 165 rivoluzioni al minuto (167 rivoluzioni a pieno regime). Il rotore, che pesava da solo 130 tonnellate, misurava 3 metri e 70 di diametro e misurava 4 metri e 20 di lunghezza. Il vapore di scarico, che proveniva dai cilindri a pressione bassa delle due macchine alternative, era recuperato all'uscita e diretto verso il motore della turbina dove qui faceva girare, facendo pressione, le migliaia di alette di raffreddamento che conteneva. Questo concetto permetteva di riciclare il vapore che usciva dalle macchine anziché sprecarlo facendolo fuoriuscire dai fumaioli. Il risultato era un aumento dell'efficacia con l'aumento della potenza. Il vapore usciva in seguito nei due condensatori situati da ambo le parti della turbina. Una valvola di sicurezza era installata su ogni condotta d'emissione che conduceva ai condensatori.
Un limitatore di soccorso venne installato in modo da potere interrompere l'entrata del vapore nella turbina e, allo stesso tempo, di dirigere il vapore, che usciva dalle macchine alternative, verso i condensatori, nel caso in cui la velocità della turbina diventava eccessiva in seguito alla rottura di un albero o qualsiasi altro incidente. Quando la turbina non era utilizzata, ad esempio in caso di un ordine di macchina indietro o in caso d'entrata o uscita dai porti, il vapore perso era accumulato nei condensatori e l'acqua così prodotta tornava alle caldaie. La turbina a pressione bassa era fornita di generatori. 4 dinamo o generatori principali, con una potenza di 400 kilowatt ciascuna, producevano la maggior parte dell'energia elettrica del TITANIC: una corrente continua di 16.000 ampere con una tensione di 100 volt. La potenza totale di questa centrale elettrica, situata dietro la sala della turbina ed in un compartimento di 20 metri di lunghezza, fu valutata intorno ai 2300 cavalli. Le dinamo alimentavano una rete di cavi di oltre 320 km di lunghezza e permisero alle 10.000 lampadine installate a bordo di illuminare la nave. Due piccole dinamo d'emergenza, di 30 kilowatt ciascuna, erano installate sul ponte D.
Le 5 caldaie a semplice flusso e quelle delle sale caldaie 2 e 4 erano utilizzate per consentire il lavoro ordinario, mentre altre 5 caldaie a semplice flusso e le altre 2 caldaie di sinistra situate nella sala delle caldaie 2, servivano per fare funzionare l'impianto elettrico. Un collegamento incrociato esisteva anche tra le condotte principali ed ausiliarie nella sala macchine, in modo che gli addetti potevano far funzionare qualsiasi caldaia della nave. Canalizzazioni di vapore partivano così separatamente da 3 delle sale delle caldaie (le numero 2, 3 e 5) sopra le divisioni stagne e lungo il corridoio che conduceva alle macchine per l'illuminazione elettrica di sicurezza situate sopra la linea di carico nella sala della turbina. Condotte partivano inoltre da questo sistema d'alimentazione a vapore verso le pompe della sala macchine.
Esistevano 2 condotte di vapore principali che arrivavano alla sala macchine, fornite di valvole di chiusura a 3 delle divisioni stagne. Accanto alle valvole di chiusura della divisione stagna della sala macchine, una valvola di emergenza forniva ogni condotta principale, in modo che il vapore poteva istantaneamente essere interrotto in caso di rottura di una condotta principale. I condensatori e le pompe furono fabbricati dagli stessi cantieri Harland & Wolff.
L'impianto era dotato di 2 condensatori principali la cui funzione era di trasformare in acqua il vapore perso e non utilizzato dalla turbina a bassa pressione. Quest'acqua era riciclata e tornava ad alimentare le caldaie. I condensatori, la cui superficie di condensazione fu di 4700 metri quadrati, erano concepiti per funzionare sotto vuoto a 0,94 atmosfere con l'acqua raffreddata tra i 12,8° C e 15,5° C. Avevano una sezione piriforme ed erano costituiti da lastre d'acciaio. 4 pompe centrifughe, in bronzo, garantivano la circolazione dell'acqua attraverso i condensatori. Ogni pompa possedeva canalizzazioni di aspirazione e di smaltimento di 74 centimetri. Vicino ai principali aspiratori di acqua di mare, 2 pompe avevano aspirazioni dirette verso la sala turbina e altre 2 verso la sala delle macchine alternative. Gli aspiratori avevano un diametro di 46 centimetri. 4 "doppie" pompe ad aria vennero installate, 2 per ogni condensatore, e si versavano verso le 2 cisterne d'alimentazione situate nella sala della turbina. Un condensatore ausiliario, della stessa concezione dei principali e di una superficie di 335 metri quadrati, era situato a dritta.
Il TITANIC era anche fornito delle seguenti pompe: 5 pompe di stiva e d'esaurimento di zavorra, ciascuna capace di versare 250 tonnellate d'acqua all'ora, ed altre 3 pompe sempre di stiva, ciascuna di una capacità di 150 tonnellate all'ora. Una pompa per l'espulsione delle ceneri era situata in ciascuno dei grandi compartimenti di caldaie e serviva sia per fare funzionare, appunto, l'espulsore delle ceneri sia per fare circolare o alimentare le caldaie secondo la necessità. Questa pompa era anche collegata alle stive, eccetto nel caso di 3 caldaie dove erano situate 3 delle pompe di zavorra e di stiva. In ogni caso le pompe possedevano aspirazioni dirette dalla stiva ed un collegamento con la condotta principale, in modo che ogni sala caldaia poteva essere indipendente. Il resto delle pompe ausiliarie era situato nelle sale delle macchine alternative e di turbina. 2 pompe di zavorra erano situate nella sala delle macchine alternative; 2 pompe erano anche previste per attingere dalle stive. Una pompa della stiva era messa nella sala turbina ed una pompa d'acqua di mare era collegata alla canalizzazione principale della stiva per un utilizzo in caso d'urgenza.
Una condotta principale di zavorra di 25 centimetri, andava alla parte posteriore della nave attraverso collegamenti distinti verso ogni cisterna e con canalizzazioni di riempimento d'acqua di mare collegate al deposito d'acqua. Le 5 pompe di zavorra erano previste per svuotare questa condotta. Una doppia condotta principale di stiva era disposta davanti alla sala macchine 5 ed alla parte posteriore della sala macchine.

Dettaglio sulle eliche del TITANIC.

Le eliche avevano le pale di bronzo ed erano bullonate su un asse d'acciaio. Tutte le 3 eliche, per un peso totale di 98 tonnellate, fornivano alla nave una velocità massima di 24 nodi. Le 3 eliche erano collegate alle macchine (le 2 macchine alternative e la turbina) con 3 alberi enormi costituiti da sezioni d'acciaio di circa 9 metri di lunghezza e bullonate insieme. Su tutta la loro lunghezza, erano sostenute da grandi cuscinetti. I 2 assi laterali avevano una sezione di 67 centimetri di diametro ed un peso di 118 tonnellate mentre il diametro dell'asse centrale era di 52 centimetri. Ad un'estremità, erano bullonati agli assi delle macchine alternative e della turbina e, all'altra estremità, agli assi delle eliche.
Le 2 eliche laterali a 3 pale di sinistra e di dritta, di un diametro di 7 metri e 16 centimetri che pesavano 38 tonnellate ciascuna, sviluppavano 75 giri al minuto ed erano messe in movimento dalle 2 macchine alternative. Erano le più grandi mai installate su un transatlantico. L'elica centrale a 4 pale, di un diametro di 5 metri e 18 centimetri e pesante 22 tonnellate, era azionata (165 giri al minuto) dalla turbina a bassa pressione Parsons. Funzionava soltanto in avanti. Oltre al sistema di propulsione, la nave era diretta dal suo timone la cui pala, comandata dalla ruota di navigazione e dal telemotore (che attivava il sistema di direzione), era composto da 6 elementi e misurava 24 metri di altezza ed ampio 4 metri e 65 centimetri, per un peso di 101 tonnellate.