La Rocket di Stephenson

Piano generaleModifica

La locomotiva aveva un’alta ciminiera nella parte anteriore, una caldaia cilindrica al centro, e un focolare separato nella parte posteriore.La grande coppia anteriore di ruote di legno era azionata da due cilindri esterni posti ad angolo. Le ruote posteriori più piccole non erano accoppiate alle ruote motrici, dando una disposizione delle ruote 0-2-2.

Obiettivi del progettoModifica

Stephenson ha progettato Rocket per le prove di Rainhill, e le regole specifiche di quel concorso. Essendo la prima ferrovia destinata ai passeggeri più che alle merci, le regole sottolineavano la velocità e richiedevano affidabilità, ma anche il peso della locomotiva era strettamente limitato. Le locomotive a sei ruote erano limitate a sei tonnellate, quelle a quattro ruote a quattro tonnellate e mezzo. In particolare, il peso del treno previsto per essere trainato non doveva essere più di tre volte il peso effettivo della locomotiva. Stephenson si rese conto che, indipendentemente dalle dimensioni delle locomotive di successo precedenti, questo nuovo concorso avrebbe favorito una locomotiva veloce, leggera e con una potenza di traino moderata.

InnovazioniModifica

Singola coppia di ruote motriciModifica

La decisione più visibile di Stephenson fu quella di utilizzare una singola coppia di ruote motrici, con un piccolo asse portante dietro. Questo fu il primo 0-2-2 e la prima locomotiva a singolo conducente. L’uso di un solo macchinista dava diversi vantaggi. Il peso delle barre di accoppiamento veniva evitato e il secondo asse poteva essere più piccolo e leggero, dato che portava solo una piccola parte del peso. Rocket mise poco più di 2 1⁄2 tonnellate del suo peso totale di 4 1⁄2 tonnellate sulle sue ruote motrici, un carico assiale più alto di Sans Pareil, anche se la 0-4-0 era più pesante complessivamente con 5 tonnellate, e ufficialmente squalificata per aver superato il limite di 4 1⁄2 tonnellate. I primi progettisti di locomotive erano stati preoccupati che l’aderenza delle ruote motrici di una locomotiva sarebbe stata inadeguata, ma l’esperienza passata di Stephenson lo convinse che questo non sarebbe stato un problema, in particolare con i treni leggeri del concorso di prove.

Caldaia multipla a tubi di fuocoModifica

Rocket utilizza un design di caldaia multi-tubolare. Le caldaie delle locomotive precedenti consistevano in un singolo tubo circondato dall’acqua (anche se la Lancashire Witch aveva due canne fumarie). Rocket aveva 25 tubi di fuoco in rame che portano il gas di scarico caldo dal focolare, attraverso la caldaia umida al tubo di scarico e al camino. Questa disposizione si traduceva in una superficie di contatto molto maggiore del tubo caldo con l’acqua della caldaia rispetto a una singola grande canna fumaria. Inoltre, il riscaldamento radiante dal focolare separato allargato aiutava a fornire un ulteriore aumento del vapore e quindi dell’efficienza della caldaia.

L’innovatore originale dei tubi di fuoco multipli non è chiaro, tra Stephenson e Marc Seguin. Si sa che Seguin visitò Stephenson per osservare Locomotion e che costruì anche due locomotive a tubi multipli di sua progettazione per la ferrovia Saint-Étienne-Lione prima di Rocket. La caldaia di Rocket era della forma più sviluppata, con il focolare separato e un tubo di scarico per il tiraggio, piuttosto che gli ingombranti ventilatori di Seguin, ma Rocket non fu la prima caldaia multitubolare, anche se non è chiaro di chi fosse l’invenzione.

I vantaggi di aumentare l’area del tubo di fuoco erano stati tentati anche con la Novelty di Ericsson e Braithwaite a Rainhill. Il loro progetto però usava un singolo tubo di fuoco, piegato in tre. Questo offriva un’area di superficie maggiore, ma solo al costo di una lunghezza proporzionalmente aumentata e quindi un povero tiraggio sul fuoco. La sua disposizione rendeva anche impraticabile la pulizia dei tubi.

I vantaggi della caldaia a tubi multipli furono rapidamente riconosciuti, anche per le pesanti e lente locomotive da trasporto. Entro il 1830, il passato dipendente di Stephenson, Timothy Hackworth, aveva riprogettato la sua Royal George a tubi multipli come la Wilberforce class.

BlastpipeEdit

Rocket usava anche un blastpipe, alimentando il vapore di scarico dai cilindri nella base del camino in modo da indurre un vuoto parziale e tirare aria attraverso il fuoco. Il merito dell’invenzione del cannello è controverso, anche se Stephenson lo usava già nel 1814. Il cannello funzionava bene sulla caldaia multitubo di Rocket, ma sui progetti precedenti con una sola canna fumaria attraverso la caldaia aveva creato così tanta aspirazione che tendeva a strappare la parte superiore del fuoco e a gettare le ceneri ardenti fuori dal camino, aumentando notevolmente il consumo di carburante.

Cilindri più vicini all’orizzontaleModifica

Come la Lancashire Witch, Rocket aveva due cilindri posizionati ad angolo rispetto all’orizzontale, con i pistoni che guidavano una coppia di ruote di 4 ft 8.5 in (1.435 m) di diametro. La maggior parte dei progetti precedenti aveva i cilindri posizionati verticalmente, il che dava ai motori un movimento ondulatorio irregolare mentre procedevano lungo il binario. Successivamente, Rocket fu modificato in modo che i cilindri fossero posizionati vicino all’orizzontale, una disposizione che influenzò quasi tutti i progetti che seguirono.

Pistoni collegati direttamente alle ruote motriciModifica

Anche in questo caso, come nella Lancashire Witch, i pistoni erano collegati direttamente alle ruote motrici, una disposizione che si ritrova nelle successive locomotive a vapore.

Focolare separatoModifica

Il focolare era separato dalla caldaia ed era a doppia parete, con una camicia d’acqua tra loro. Stephenson riconobbe che la parte più calda della caldaia, e quindi la più efficace per l’evaporazione dell’acqua, era quella che circondava il fuoco stesso. Questo focolare era riscaldato dal calore radiante del coke incandescente, non solo dalla convezione del gas di scarico caldo.

Le locomotive dell’epoca di Rocket erano alimentate a coke piuttosto che a carbone. I proprietari terrieri locali avevano già familiarità con le scure nuvole di fumo dei motori stazionari alimentati a carbone e avevano imposto regolamenti sulla maggior parte delle nuove ferrovie che le locomotive avrebbero “consumato il proprio fumo”. Il fumo di un incendio di coke era molto più pulito di quello del carbone. Non è stato fino a 30 anni dopo e lo sviluppo del focolare lungo e dell’arco di mattoni che le locomotive sarebbero state effettivamente in grado di bruciare direttamente il carbone.

Il primo focolare di Rocket era di lamiera di rame e di forma un po’ triangolare dal lato. Il piatto della gola era di mattoni da ardere, forse anche la testa posteriore. Quando fu ricostruito intorno al 1831, questo fu sostituito da una testata e un piatto di gola in ferro battuto, con un involucro di tamburo (ora mancante), presumibilmente di rame, tra di loro. Questo dava un maggior volume interno e incoraggiava una migliore combustione all’interno del focolare, piuttosto che all’interno dei tubi. Questi primi focolari formavano uno spazio d’acqua separato dal tamburo della caldaia ed erano collegati da importanti tubi di rame esterni.

Credito per il designModifica

Ci sono state differenze di opinione su chi dovrebbe essere dato il credito per la progettazione di Rocket. George Stephenson aveva progettato diverse locomotive prima, ma nessuna così avanzata come Rocket. Nel periodo in cui la Rocket veniva progettata e costruita alla Forth Banks Works, lui viveva a Liverpool e stava supervisionando la costruzione della Liverpool and Manchester Railway. Suo figlio Robert era da poco tornato da un periodo di lavoro in Sud America e aveva ripreso il ruolo di amministratore delegato della Robert Stephenson and Company. Era incaricato quotidianamente di progettare e costruire la nuova locomotiva. Anche se era in frequente contatto con suo padre a Liverpool e probabilmente ricevette consigli da lui, è difficile non dare la maggior parte del credito per il progetto a Robert. Una terza persona che potrebbe meritare una parte significativa del credito è Henry Booth, il tesoriere della Liverpool and Manchester Railway. Si ritiene che abbia suggerito a Robert Stephenson di utilizzare una caldaia a tubi multipli.

Evoluzione del design della locomotiva di StephensonModifica

Prima di RocketEdit

Rocket fu costruita in un momento di rapido sviluppo della tecnologia dei motori a vapore. Era basato sull’esperienza acquisita dai precedenti progetti di George e Robert Stephenson, tra cui la locomotiva Killingworth Blücher (1814); Locomotion (1825); e la Lancashire Witch (1828).

Locomotive tipo RocketEdit

Rocket fu seguita da una serie di altri motori di simile 0-2-2 con cilindri montati posteriormente costruiti per la L&MR prima della sua apertura il 15 settembre 1830, culminando nel Northumbrian (1830), per il quale i cilindri erano orizzontali. Altri motori del progetto Rocket che furono consegnati alla ferrovia di Liverpool e Manchester includevano “Arrow”, “Comet”, “Dart” e “Meteor”, tutti consegnati alla ferrovia durante il 1830.

Dopo RocketEdit

A circa lo stesso tempo, Stephenson sperimentò i cilindri montati frontalmente. Il fallito 0-4-0 Invicta, costruito nel 1829 subito dopo Rocket, li aveva ancora ad angolo. La locomotiva di successo 2-2-0 Planet (1830) aveva cilindri interni montati frontalmente impostati sull’orizzontale.

Le macchine costruite secondo il progetto Planet e il successivo progetto 2-2-2 Patentee del 1833 resero obsoleto il progetto di Rocket.