Locomotiva a vapore: le ruote e cosa mostra il modellino

Una locomotiva a vapore è una caldaia su ruote. Il fuoco nel focolare, cioè in un forno chiuso all’estremità posteriore della caldaia, scalda l’acqua, che si trasforma in vapore. Il vapore sotto pressione entra nei cilindri ai lati della macchina e spinge il pistone alternativamente avanti e indietro. Attraverso la biella motrice, una lunga asta fissata fuori dal centro della ruota, il pistone fa girare la grande ruota motrice, un po’ come il piede sul pedale fa girare la pedivella di una bicicletta.

Su una locomotiva a vapore questo movimento si vede di solito dall’esterno: cilindri, bielle e le aste che collegano le ruote lavorano sul fianco della macchina. Anche per questo è un soggetto riconoscente per i modelli, soprattutto quando la macchina ha una storia famosa. Tra queste ci sono per esempio la Rocket di Stephenson del 1829, le cui soluzioni sono state riprese da quasi tutte le locomotive a vapore successive, e la britannica Mallard, che nel 1938 ha stabilito il record di velocità delle locomotive a vapore ancora oggi valido. Un modellino ti mostra la forma e il movimento della macchina vera, ma le sue ruote le fa girare la tua mano o un meccanismo caricato, non il vapore.

Come il vapore fa girare le ruote della locomotiva

Nella locomotiva il vapore percorre un’unica strada dal fuoco fino al camino, e in ogni tratto lavora una parte diversa della macchina. Se conosci l’ordine, troverai queste parti sia nella foto di una locomotiva vera sia sul modellino:

1. Focolare e caldaia. Il fuochista mette il carbone nel focolare. I gas caldi del fuoco attraversano la caldaia in molti tubi circondati dall’acqua. L’acqua circonda anche il focolare stesso, quindi prende calore da una grande superficie e si trasforma in vapore.
2. Duomo e regolatore. Il vapore si raccoglie sopra il livello dell’acqua, spesso in una sovrastruttura rotonda sopra la caldaia chiamata duomo. Lì dentro di solito c’è il regolatore, una valvola con cui il macchinista manda il vapore ai cilindri e così controlla la forza della macchina.
3. Cilindro e cassetto. Su ogni lato della locomotiva c’è un cilindro con un pistone. Una valvola scorrevole, chiamata cassetto, manda il vapore fresco alternativamente davanti e dietro il pistone e intanto scarica il vapore usato dall’altro lato del pistone. Il pistone quindi spinge in entrambe le direzioni, avanti e indietro.
4. Testa a croce e biella motrice. Dal pistone esce lo stelo, un’asta che termina con una testa a croce che scorre in una guida diritta. Alla testa a croce è collegata la biella motrice, e la sua altra estremità poggia su un perno fuori dal centro della ruota motrice. È proprio qui che il moto rettilineo del pistone diventa rotazione della ruota.
5. Bielle di accoppiamento. Le ruote motrici di un lato sono collegate da un’asta orizzontale, la biella di accoppiamento. Grazie a essa girano tutte insieme e la forza della macchina si distribuisce su più ruote, che così aderiscono meglio alla rotaia.
6. Scarico e camino. Il vapore usato esce dai cilindri nella camera a fumo, la parte anteriore della caldaia sotto il camino, e attraverso uno stretto ugello sale con forza su per il camino. Trascina con sé i gas della caldaia e così aspira aria fresca attraverso il fuoco. Più la locomotiva lavora, più forte è il tiraggio e meglio brucia il fuoco.

Una locomotiva a due cilindri ha le manovelle del lato sinistro e destro sfasate di un quarto di giro. Quando la biella di un lato è allineata con il perno della ruota, nel cosiddetto punto morto, non riesce a far girare la ruota. L’altro lato in quel momento è lontano dal punto morto e fa girare la ruota, perciò la locomotiva parte in qualsiasi posizione delle ruote. In un giro di ruota i due pistoni ricevono insieme quattro dosi di vapore e dal camino escono quattro colpi di scarico, che senti come uno sbuffare ritmico.

I cassetti sono mossi dalla distribuzione, un insieme di aste e leve sul fianco della macchina tra la ruota motrice e il cilindro. Con essa il macchinista cambia il senso di marcia e decide per quanto tempo, durante una corsa del pistone, il vapore fresco entra nel cilindro. In partenza lo fa entrare più a lungo, perché la macchina abbia la massima forza di trazione. In marcia lo fa entrare per meno tempo, e il resto del lavoro lo fa il vapore che si espande nel cilindro. Così la locomotiva risparmia carbone e acqua.

La locomotiva porta carbone e acqua o in un tender, un vagone separato agganciato subito dietro la cabina di guida, o, sulle macchine più piccole, in serbatoi direttamente sulla locomotiva. Il vapore della caldaia non aziona solo le ruote, ma anche il fischio, il compressore dei freni e la pompa che rabbocca l’acqua nella caldaia.

Quali locomotive sono diventate modelli e perché

Rocket, Flying Scotsman, Mallard e Albatros sono tutte uscite come modelli per il fermodellismo. Ognuna è entrata nella storia delle ferrovie per ciò che ha cambiato, per un record o per le dimensioni, e ognuna si è conservata in almeno un esemplare, così puoi vedere il suo originale anche dal vivo. In più, riconosci ognuna dalla forma:

La disposizione delle ruote è per una locomotiva qualcosa come una firma. In Gran Bretagna e in America si scrive con il numero di ruote: Flying Scotsman e Mallard sono entrambe 4-6-2, cioè quattro ruote davanti, sei motrici e due dietro. Nell’Europa continentale si contano gli assi, cioè le coppie di ruote. Una cifra indica gli assi senza trazione, una lettera maiuscola gli assi motori (A uno, B due, C tre, D quattro) e un piccolo apice (′) dopo un carattere dice che gli assi sono in un carrello. Le due macchine britanniche sono quindi 2′C1′ e Albatros 2′D1′. Sul modellino conti gli assi in pochi secondi e sai subito a quale tipo assomiglia.

Rocket, Flying Scotsman e Mallard escono come modelli da decenni, e la storia di ognuna si può dire in una frase: la locomotiva che ha stabilito come si sarebbero costruite le locomotive a vapore, le prime 100 miglia orarie ufficiali, la locomotiva a vapore più veloce del mondo. La Slovacchia ha la sua storia nell’Albatros. Delle quindici macchine se ne sono conservate tre, e una di esse, la 498.104, si trova in Slovacchia, dove se ne occupa l’Albatros klub di Bratislava.

Cosa mostra il modellino della macchina vera e cosa semplifica

Un modellino in legno mostra la forma e il movimento di una locomotiva, non la sua forza. Non ha né fuoco né vapore, quindi il movimento va nella direzione opposta: le ruote le fa girare la tua mano o un meccanismo caricato, e se il pistone si muove, sono le ruote a spingerlo tramite la biella. Sulla macchina vera è il pistone a spingere le ruote. Cosa mostra esattamente il tuo modellino lo scopri dalle istruzioni e dalle immagini. Mentre lo osservi, concentrati su questi punti:

• Disposizione delle ruote. Conta gli assi davanti, gli assi motori uniti da una biella di accoppiamento e gli assi dietro, e confrontali con la tabella sopra. Se corrispondono a una delle macchine, il modellino ha lo stesso tipo di rodiggio. Se no, imita una locomotiva a vapore in modo più libero.
• Biella motrice e biella di accoppiamento. Gira lentamente la ruota motrice e osserva le due aste. La biella di accoppiamento resta sempre orizzontale e descrive un piccolo cerchio, mentre la biella motrice oscilla su e giù. Se le aste si muovono così, il modellino imita il vero movimento della locomotiva.
• Pistone e testa a croce. Durante la stessa rotazione osserva il cilindro. Se ne esce e vi rientra un’asta con la testa a croce, il modellino mostra la trasformazione del moto rettilineo in rotazione. Se al cilindro non si muove nulla, il modellino ne mostra solo la forma.
• Lato sinistro e lato destro. Ferma la ruota quando la biella di un lato è allineata con il perno e guarda l’altro lato. Su una vera locomotiva a due cilindri il perno lì è sfasato di un quarto di giro. Il modellino può imitarlo o no, e nessuna delle due cose è un difetto.
• Distribuzione. Cerca aste e leve più sottili tra la ruota motrice e la parte alta del cilindro. Se si muovono quando la ruota gira, il modellino accenna la distribuzione, che sulla macchina vera muove il cassetto. Se non le trovi, il modellino ha semplificato o tralasciato la distribuzione.
• Caldaia, duomo, camino e tender. Sul modellino sono forme cave. Nota dove si trovano: il camino davanti, il duomo sopra la caldaia, la cabina di guida dietro e dopo di essa il tender. La disposizione corrisponde alla macchina vera, anche se dentro non ci sono acqua, fuoco né carbone.

Una vera locomotiva aveva anche parti che sul modellino in legno sono solo accennate o mancano del tutto: valvole di sicurezza che scaricano il vapore quando la pressione è troppo alta, un tubo trasparente su cui il fuochista controllava il livello dell’acqua nella caldaia, o una pompa per rabboccare l’acqua. Senza di esse una caldaia vera non potrebbe lavorare in sicurezza, il modellino non ne ha bisogno.

Se le ruote o le aste del modellino finito girano a fatica o si inceppano, trovi il modo di cercare l’attrito nell’articolo Meccanismo che si inceppa: come trovare l’attrito e ridurlo.

Se vuoi osservare queste parti su un tuo modellino, puoi scegliere il modello Puzzle 3D in legno - Modello locomotiva a vapore ROKR MC501, che secondo la descrizione del negozio ha un pistone mobile e, una volta caricato il meccanismo, parte con la propria forza; secondo i dati del negozio è pensato dai 14 anni. Secondo i dati del negozio è meno impegnativo il modello Puzzle 3D in legno - Locomotiva Little Story E012, con difficoltà 2 invece di 4 e anch’esso pensato dai 14 anni.

Come esporre il modellino come un pezzo di storia

Il modellino di una locomotiva a vapore sembra un pezzo di storia quando lo esponi come i musei espongono le locomotive vere: su un binario, con una breve descrizione e con le bielle in vista. Bastano quattro passi:

1. Individua l’originale. Dalla disposizione delle ruote e dalla forma della caldaia e del camino, scopri a quale tipo assomiglia il modellino. Se non riesci a individuare una macchina precisa, bastano il tipo e il periodo, per esempio una locomotiva per treni rapidi con rodiggio 2′C1′ degli anni Trenta.
2. Mettilo su un binario. Appoggia il modellino su un breve tratto di binario o su una stretta tavola di legno un po’ più lunga del modellino. La base lo separa dalle altre cose sullo scaffale e, quando togli la polvere, lo sollevi insieme a essa, senza afferrare le aste sottili.
3. Scrivi un cartellino. Su un piccolo cartellino scrivi il tipo o il nome dell’originale, l’anno e una frase su ciò che l’ha reso famoso: un record, una linea o il numero di macchine costruite. Così il modellino racconta la sua storia anche agli ospiti che non sanno nulla di treni.
4. Posiziona le ruote. Prima di esporlo, ruota le ruote motrici in modo che la biella sul lato rivolto verso la stanza sia inclinata e lo stelo del pistone sia fuori dal cilindro. In questa posizione si vede meglio che nel punto morto come le aste collegano il pistone alla ruota.

Se ti incuriosisce come viaggia sui binari un veicolo che invece del vapore prende la corrente da un filo sopra la linea, continua con l’articolo Il tram: da dove prende la corrente e come circola in città.

Domande frequenti