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 diede la rivista "The Shipbuilder" e che fu ripreso nella relazione della Commissione Britannica d'indagine che ebbe luogo dopo il naufragio.
Il TITANIC fu dotato di un macchinario impressionante!
Il suo dispositivo di propulsione si compose di due enormi macchine alternative a vapore, che servirono per mettere in movimento le eliche laterali, e di una turbina a bassa pressione che fece 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 trovarono nel compartimento più vicino alle macchine principali.
La turbina utilizzava il vapore che provenì dalle macchine alternative ed fu 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, furono situati nella stessa sala della turbina. Tutto l'impianto fu 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 fu situato all'ultimo livello della nave, sul ponte del doppio fondo dello scafo. In successione si trovarono dalla parte anteriore della nave verso la parte posteriore: le sei sale delle caldaie, che occuparono una lunghezza totale di 97 metri e mezzo (le sale delle caldaie ebbero adiacenti i loro carbonili), la sala delle macchine alternative, lunga 21 metri e la sala della turbina, lunga 17 metri. Le caldaie dovettero produrre il vapore destinato al funzionamento di tutte le macchine. Tutte le caldaie, che pesarono ciascuna quasi 100 tonnellate, funzionarono a carbone e misurarono 4 metri e 80 di diametro. Le 24 caldaie a doppio flusso furono lunghe 6 metri e 10 centimetri e le 5 a semplice flusso furono lunghe 3 metri e 60 centimetri. Le caldaie a semplice flusso servirono a far funzionare il macchinario ausiliario quando la nave fu in porto, ma anche per la fornitura generale di vapore quando la nave fu in mare. Furono installate in 6 sale numerate da 1 a 6. La sala caldaia numero 6, più davanti, contenne 4 caldaie a doppio flusso, le sale numero 2, 3, 4 e 5 ebbero ciascuna 5 caldaie a doppio flusso, mentre la sala caldaia numero 1, più dietro, contenne le 5 caldaie a semplice flusso. A causa della grande larghezza della nave, fu possibile disporre 5 caldaie fianco a fianco, eccetto nella sala numero 6, posta più a prua dove la nave fu più stretta, dove soltanto 4 caldaie poterono essere installate in questo modo. Ogni caldaia a doppio flusso possedette 6 focolari (3 ad ogni estremità) e mentre quelle a semplice flusso ebbero 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 trovò un indicatore elettromeccanico il cui contasecondi attivò una suoneria ogni 7 minuti, che ebbe lo scopo di segnalare che la caldaia dovette essere ricaricata di carbone. Uno strumento indicò 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 fu depositato in 12 carbonili situati vicino alle caldaie. Nel calore soffocante di quell'ambiente i 289 fuochisti, che lavorarono in gruppi, spalarono il carbone dai carbonili e lo caricarono su carriole per trasportarlo nei focolari delle caldaie. 28 meccanici furono addetti a vegliare il regolare funzionamento delle caldaie.
Per alimentare le caldaie con acqua dolce, un sistema di pompaggio attinse l'acqua di mare. Tre evaporatori, capaci di trattare 60 tonnellate d'acqua al giorno, furono in funzione per trasformare quest'acqua di mare in acqua dolce che fu in seguito incanalata. Questi depositi furono situati a tribordo, dietro la sala della turbina.
Potenti ventilatori furono necessari per soffiare aria nelle caldaie per favorirne una buona combustione; le stesse caldaie furono adibite anche per assicurare il riscaldamento a bordo della nave. Esistettero 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. Attinsero l'aria grazie a condotti che furono situati sul ponte delle imbarcazioni e lo rinviarono ai focolari delle caldaie. Altri 3 ventilatori fornirono la sala delle macchine alternative ed un ventilatore fornì la sala della turbina. Il disimpegno del fumo e dei gas di combustione che dalle caldaie venne portato ai tre fumaioli (il quarto camino, nella parte posteriore, fu fittizio) fu complessa: lo sfogo finale si ebbe a 49 metri al di sopra delle caldaie e vi furono non meno di 20 condotte per fumaiolo, come nel caso delle sale delle caldaie numero 3 e 4; l'insieme costituì una rete molto ramificata. Degli espulsori, due in ogni sala caldaia, garantirono lo sgombro delle ceneri verso il mare; ciascun espulsore fu costituito da un camera a doppia porta. Per evacuare le ceneri in mare, queste furono introdotte nella camera dalla porta interna. Una volta richiusa la porta, l'acqua di mare fu pompata all'interno della camera dove si effettuò il miscuglio. Con una seconda porta che si aprì sul mare, la miscela fu in seguito espulsa. In porto, le ceneri furono messe in contenitori che vennero caricati per mezzo di 4 elevatori e quindi portati a terra.
Il vapore prodotto dalle caldaie venne trasportato verso le macchine da due condotte principali in acciaio saldato dalle quali partirono dei rami alimentati dalle diverse caldaie ed il cui diametro aumentò gradualmente a seconda della vicinanza alla sala macchine. Un sistema di valvole messe ad ogni lato delle divisioni stagne della sala macchine permise, in caso di bisogno, di effettuare una manovra comandata dal centro della sala tramite ruote a mano che attivarono delle viti senza fine. Controllare la quantità di vapore che alimentò le macchine, significò controllare la velocità della nave. Le due macchine alternative ebbero la funzione di attivare gli alberi delle due eliche laterali. Questi due motori enormi si alzarono fino al livello del ponte E e furono le più grandi mai costruite a quell'epoca: ogni macchina ebbe un'altezza di 10 metri e 70 centimetri, una lunghezza di 19 metri e 20 centimetri e ciascuna pesò 600 tonnellate.
Le macchine alternative (montate su una lastra d'acciaio di 195 tonnellate), svilupparono una potenza di 15.000 cavalli vapore e compirono 75 giri al minuto (77 giri a piena velocità). I motori furono 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 ebbero una corsa vicina a 1 metro e 90 centimetri. I cilindri furono così bene costruiti che, sul relitto, alcuni sono rimasti quasi intatti fino ai nostri giorni. Alcuni cilindri furono del tipo invertiti (doppia azione), in modo che quando il vapore entrò dalla parte opposta al primo movimento, poté essere effettuato un secondo movimento. Le valvole dei cilindri ad alta e media pressione furono a pistone, ed i cilindri, a bassa pressione, con valvole sali e scendi, furono a doppia corsa. Ogni macchina fu invertita, grazie ad una macchina ad azione diretta ed idraulica. Esistette 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 fu 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, sviluppò una potenza di 16.000 cavalli e compì 165 rivoluzioni al minuto (167 rivoluzioni a pieno regime). Il rotore, che pesò da solo 130 tonnellate, misurò 3 metri e 70 di diametro e misurò 4 metri e 20 di lunghezza. Il vapore di scarico, che provenne dai cilindri a pressione bassa delle due macchine alternative, fu recuperato all'uscita e diretto verso il motore della turbina dove qui fece girare, facendo pressione, le migliaia di alette di raffreddamento che contenne. Questo concetto permise di riciclare il vapore che uscì dalle macchine anziché sprecarlo facendolo fuoriuscire dai fumaioli. Il risultato fu un aumento dell'efficacia con l'aumento della potenza. Il vapore uscì in seguito nei due condensatori situati da ambo le parti della turbina. Una valvola di sicurezza fu installata su ogni condotta d'emissione che condusse 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 uscì dalle macchine alternative, verso i condensatori, nel caso in cui la velocità della turbina diventò eccessiva in seguito alla rottura di un albero o qualsiasi altro incidente. Quando la turbina non fu utilizzata, ad esempio in caso di un ordine di macchina indietro o in caso d'entrata o uscita dai porti, il vapore perso fu accumulato nei condensatori e l'acqua così prodotta tornò alle caldaie. La turbina a pressione bassa fu fornita di generatori. 4 dinamo o generatori principali, con una potenza di 400 kilowatt ciascuna, produssero 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 alimentarono 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, furono installate sul ponte D.
Le 5 caldaie a semplice flusso e quelle delle sale caldaie 2 e 4 furono utilizzate per consentire il lavoro ordinario, mentre altre 5 caldaie a semplice flusso e le altre 2 caldaie di babordo situate nella sala delle caldaie 2, servirono per fare funzionare l'impianto elettrico. Un collegamento incrociato esistette anche tra le condotte principali ed ausiliarie nella sala macchine, in modo che gli addetti potessero far funzionare qualsiasi caldaia della nave. Canalizzazioni di vapore partirono così separatamente da 3 delle sale delle caldaie (le numero 2, 3 e 5) sopra le divisioni stagne e lungo il corridoio che condusse alle macchine per l'illuminazione elettrica di sicurezza situate sopra la linea di carico nella sala della turbina. Condotte partirono inoltre da questo sistema d'alimentazione a vapore verso le pompe della sala macchine.
Esistettero 2 condotte di vapore principali che arrivarono 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 fornì ogni condotta principale, in modo che il vapore potesse 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 fu dotato di 2 condensatori principali la cui funzione fu di trasformare in acqua il vapore perso e non utilizzato dalla turbina a bassa pressione. Quest'acqua fu riciclata e tornò ad alimentare le caldaie. I condensatori, la cui superficie di condensazione fu di 4700 metri quadrati, furono concepiti per funzionare sotto vuoto a 0,94 atmosfere con l'acqua raffreddata tra i 12,8° C e 15,5° C. Ebbero una sezione piriforme e furono costituiti da lastre d'acciaio. 4 pompe centrifughe, in bronzo, garantirono la circolazione dell'acqua attraverso i condensatori. Ogni pompa possedette canalizzazioni di aspirazione e di smaltimento di 74 centimetri. Vicino ai principali aspiratori di acqua di mare, 2 pompe ebbero aspirazioni dirette verso la sala turbina e altre 2 verso la sala delle macchine alternative. Gli aspiratori ebbero un diametro di 46 centimetri. 4 "doppie" pompe ad aria vennero installate, 2 per ogni condensatore, e si versarono 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, fu situato a tribordo.
Il TITANIC fu 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 fu situata in ciascuno dei grandi compartimenti di caldaie e servì sia per fare funzionare, appunto, l'espulsore delle ceneri sia per fare circolare o alimentare le caldaie secondo la necessità. Questa pompa fu anche collegata alle stive, eccetto nel caso di 3 caldaie dove furono situate 3 delle pompe di zavorra e di stiva. In ogni caso le pompe possedettero aspirazioni dirette dalla stiva ed un collegamento con la condotta principale, in modo che ogni sala caldaia potesse essere indipendente. Il resto delle pompe ausiliarie fu situato nelle sale delle macchine alternative e di turbina. 2 pompe di zavorra furono situate nella sala delle macchine alternative; 2 pompe vennero anche previste per attingere dalle stive. Una pompa della stiva fu messa nella sala turbina ed una pompa d'acqua di mare fu collegata alla canalizzazione principale della stiva per un utilizzo in caso d'urgenza.
Una condotta principale di zavorra di 25 centimetri, andò 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 furono previste per svuotare questa condotta. Una doppia condotta principale di stiva fu disposta davanti alla sala macchine 5 ed alla parte posteriore della sala macchine.

Dettaglio sulle eliche del TITANIC.

Le eliche ebbero le pale di bronzo e furono bullonate su un mozzo d'acciaio. Tutte le 3 eliche, per un peso totale di 98 tonnellate, fornirono alla nave una velocità massima di 24 nodi. Le 3 eliche furono 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, furono sostenute da grandi cuscinetti. I 2 alberi laterali ebbero una sezione di 67 centimetri di diametro ed un peso di 118 tonnellate mentre il diametro dell'albero centrale fu di 52 centimetri. Ad un'estremità, furono bullonati agli alberi delle macchine alternative e della turbina e, all'altra estremità, ai mozzi delle eliche.
Le 2 eliche laterali a 3 pale di babordo e di tribordo, di un diametro di 7 metri e 16 centimetri che pesarono 38 tonnellate ciascuna, svilupparono 75 giri al minuto e furono messe in movimento dalle 2 macchine alternative. Furono 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, fu azionata (165 giri al minuto) dalla turbina a bassa pressione Parsons. Funzionò soltanto in avanti. Oltre al sistema di propulsione, la nave fu diretta dal suo timone la cui pala, comandata dalla ruota di navigazione e dal telemotore (che attivò il sistema di direzione), fu composto da 6 elementi e misurò 24 metri di altezza ed ampio 4 metri e 65 centimetri, per un peso di 101 tonnellate.