mercoledì 26 aprile 2017

L'Avvento del Vapore

L'invenzione della macchina a vapore cambiò per sempre il volto della navigazione e dei traffici marittimi.
In realtà l'uso del vapore come energia risale ad un'epoca molto più antica rispetto a quella dei grandi transatlantici... Infatti il principio di macchina a vapore fu esplorato già intorno al 100 d.C. quando Erone di Alessandria inventò la cosiddetta "sfera di Eolo" cioè l'eolipila. Non si trattava di una complessa invenzione, bensì di una sfera cava sostenuta da due bracci laterali al di sopra di un recipiente di acqua in ebollizione. Il vapore entrava nella sfera attraverso un braccio e, uscendo dalla direzione opposta attraverso 2 tubi, le imprimeva un movimento rotatorio. 
Tuttavia trascorsero molti secoli prima che la sfera di Erone trovasse un'applicazione e nel corso degli anni furono numerosi gli scienziati che studiarono questo principio, ma ricordiamo soprattutto i due studiosi inglesi Thomas Savery e Thomas Newcomen, che alla fine del XVII secolo inventarono una macchina a vapore in grado di sollevare acqua e pesi dalle miniere. La prima applicazione in campo marittimo risale al 1690 però, quando il fisico francese Denis Papin propose un'imbarcazione a vapore di piccole dimensioni. Fu poi l'inglese Jonathan Hulls nel 1737 a progettare un piccolo piroscafo con una ruota poppiera propulsa dalla macchina Newcomen. Questo progetto fu realizzato e provato sul fiume Avon ma con esiti molto negativi in quanto il peso dello scafo rese l'imbarcazione lenta e soprattutto i consumi di carbone risultarono eccessivi. La svolta arrivò nel 1765 grazie all'ingegnere scozzese James Watt che, individuato il problema della macchina di Newcomes e Savery, la perfezionò inserendo un condensatore separato in modo da non far disperdere l'energia del vapore. Inoltre eliminò la necessità di riscaldare e raffreddare il cilindro con un'inutile dispersione di vapore... 
Ma non si limitò solo a questo, in quanto inventò anche la macchina a doppio effetto, in cui il vapore era immesso in alternanza sull'una e sull'altra faccia dello stantuffo in modo da rendere attive entrambe le fasi. E infine creò dei dispositivi in grado di rendere il moto rettilineo in moto rotatorio, utile proprio per le imbarcazioni. Da quel momento, nei decenni successivi furono molti gli ingegneri che si cimentarono nel perfezionamento della macchina di Watt, soprattutto in America dove i fiumi già dalla metà dell'800 si riempirono di battelli a vapore. In Scozia intanto Patrick Miller e William Symington collaudarono un battello a doppio scafo con ruota a pale montata tra gli scafi nel 1788. Con il successo di questa prima invenzione progettarono poi uno scafo con la ruota a pale posizionata a poppa nel 1802, il Charlotte Dundas, che fu impiegato come mezzo da rimorchio sul canale di Forth e Clyde.
 Il primo piroscafo sfruttabile commercialmente fu il Clermont di Robert Fulton, che nel 1807 lo utilizzò sul fiume Hudson per trasportare merci e passeggeri. Fu poi la volta del Comet, un battello da 25000 tonnellate, progettato da Henry Bell in Scozia, che riuscì nel 1812 a trasportare passeggeri da Glasgow a Helensburgh alla velocità di oltre 6 nodi. Il successo dei battelli a vapore si diffuse a macchia d'olio in tutta Europa e America dando il via ad una nuova era nel campo dei trasporti. Quelli che divennero più famosi furono i battelli sul Mississippi inaugurati dal 1815 con l'Enterprise, che partiva da New Orleans e poteva navigare a 8 nodi.
Dunque inizialmente la propulsione a vapore trovò solo due impieghi, ossia uno all'interno di acque protette come fiumi e laghi, e il secondo come funzione ausiliare alle vele in mare aperto. Quest'ultimo impiego infatti trovò un lento sviluppo... per le grandi traversate erano ancora impiegati i velieri, principalmente per il fatto che i motori a vapore occupavano molto spazio insieme alle ruote a pale e soprattutto necessitavano di grandi quantità di carbone e di personale come i fuochisti, divenendo dunque antieconomici. La propulsione a vapore fu però una svolta anche per i grandi scafi con le vele in quanto tutti i porti più importanti si equipaggiarono di clipper e rimorchiatori a vapore che aiutavano non solo le grandi navi a risalire fiumi e a fare manovre in porto, ma potevano accompagnarle anche in mare aperto fino a quando le condizioni del vento risultavano favorevoli per iniziare il viaggio. Ovviamente l'impiego del vapore fu tenuto in continuo aggiornamento, e quando iniziarono le grandi emigrazioni dall'Europa all'America, i principali ingegneri del mondo cominciarono a studiare un modo per progettare grandi navi per il trasporto di passeggeri sull'oceano spinti da queste macchine a vapore. Non si attese molto e nel 1838 uno dei primi piroscafi ad attraversare l'atlantico con la sola forza del vapore fu il Sirius che partì il 4 aprile da Cork e giunse a New York il 22 dello stesso mese.
Il viaggio andò bene ma le macchine bruciarono tutto il carbone disponibile tanto che l'ultimo giorno di navigazione furono bruciati alcuni arredi dalle cabine, i pennoni e perfino un albero per mantenere attive le caldaie. I fuochisti esausti furono incentivati con un aumento di stipendio. Il secondo piroscafo ad attraversare l'atlantico pochi giorni dopo il Sirius fu il Great Western, partito pochi giorni dopo. 
Ad incrementare l'uso dei piroscafi a vapore tra Europa e America fu l'armatore Samuel Cunard che nel 1840 inaugurò un servizio di linea da Liverpool a Halifax e Boston. 
Ma ad ogni nuova scoperta ne corrisponde un'altra obsoleta e questo è il caso delle ruote a pale in quanto quest'ultime non sfruttavano al massimo le potenzialità della macchina a vapore. Infatti soprattutto in condizioni di mare agitato o quando la nave era vuota le ruote spesso rimanevano per gran parte fuori dall'acqua rendendo il governo difficile e soprattutto il consumo di carbone vano. Gli inventori allora si orientarono sulla "vite" di Archimede, che da secoli era sfruttata per il sollevamento dell'acqua e per la macina di cereali. Già nel XVII secolo lo scienziato inglese Robert Hooke aveva compreso la possibilità di impiegare questo sistema a vite come propulsore. Il primo a sviluppare questo principio fu David Bushnell nel 1776, quando usò la vite per imprimere moto al suo sommergibile Turtle. Fu poi Robert Fulton ad adottare un dispositivo analogo per il suo sommergibile. Ma fu solo nel 1836 che la propulsione a elica divenne praticabile, con il brevetto di due diversi modelli. Fu John Ericsson, ingegnere svedese, a progettare e varare le prime navi passeggeri con propulsione a elica, e tra queste ricordiamo la Robert Stockton del 1838, che fu dotata di doppia elica a sei pale controrotanti, collegate ad un motore a due cilindri appositamente progettato.
Fu poi la volta del piroscafo Archimedes nel 1839 inventato e collaudato dall'ingegnere britannico Francis Petit Smith. Il boom dell'elica arrivò grazie a Brunel con il piroscafo Great Britain, che fu la prima nave con scafo in ferro, nuovo timone e la più grande di quell'epoca a navigare grazie al nuovo sistema propulsivo. Per gli anni successivi molti ingegneri si ispirarono al Great Britain e nel 1850 fu fondata la compagnia di navigazione Inman, che offriva traversate atlantiche su navi a elica, eliminando in modo definitivo la ruota a pale dai grandi piroscafi. Fu dunque un susseguirsi di nuove navi sempre più grandi e sempre più innovative e dal 1860 fecero la loro comparsa i primi piroscafi a doppia elica e doppio motore, che garantivano la navigazione anche in caso di avaria e soprattutto operando le eliche in direzioni opposte offrivano una manovrabilità maggiore. L'evoluzione dell'elica proseguì per tutto il secolo divenendo sempre più aerodinamica ed efficiente. La Cunard nel 1867 varò il Russia, primo piroscafo che superò in velocità le navi con ruota a pale sulla traversata atlantica... infatti solo a partire dal 1870 i vantaggi dell'elica divennero evidenti. Lo stesso Brunel ebbe un ripensamento anni prima quando progettò una nave dotata sia di elica che di ruote a pale.
Il Great Eastern
Nel 1851 Brunel valutò l'idea di costruire una nave capace di fare rotta diretta in India senza fare scali. Aveva già dimostrato in vari studi che più la nave era grande e maggiore sarebbe stato lo spazio per stivare combustibili per lunghi viaggi. Da qui dunque concepì un'enorme unità, con scafo lungo 211 metri e circa 18000 tonnellate di stazza, quindi la più grande mai realizzata fino a quel giorno.


 Con ingenti investimenti dalla Eastern Steam Navigation Company ebbe inizio la costruzione a Millwall sul Tamigi. Tra l'equipaggiamento di questa unità era impossibile non notare che oltre all'elica vi fossero anche due enormi ruote, doppio fondo nello scafo e addirittura 5 alberi. Date le dimensioni la nave fu varata lateralmente ma si arenò nonostante le enormi funi di rimorchio. Prese finalmente il mare a gennaio del 1958 per le prove e completata l'anno successivo proprio quando Brunel morì. Riuscì ad entrare in servizio e ad effettuare alcuni viaggi di trasporto misti per passeggeri e merci, ma le sue dimensioni erano fuori mercato. Oltre ad essere poco gestibile, i porti indiani ed europei ancora non erano provvisti di banchine adatte ad ormeggiarla; per non parlare di costi di mantenimento e un numero sempre crescente di personale di bordo. Alla fine fu ritirata dal servizio e utilizzata per la posa di cavi.
L'esempio del Great Eastern è stato una sorta di monito contro i rischi dell'espansione troppo rapida. Infatti trascorsero 40 anni prima che una nave ne superasse il tonnellaggio. Il progresso è, dunque, cosa buona, ma solo se procede a piccoli passi altrimenti la perfezione resterà sempre e solo un'ipotesi.
Alla prossima
Transatlantic Era...

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