UN PO’ DI STORIA
In passato la trasmissione della
manovra avveniva per mezzo di cavi. La ruota del timone manovrava un cilindro
su cui erano avvolti diversi giri di cavo, i cui due capi andavano fino a poppa
dove erano fissati alle due estremità di una barra trasversale del timone.
Questo consentiva di applicare una forza maggiore e con più precisione. Inoltre
il riporto del comando del timone in cabina di manovra consente la condotta a
vista. Il metodo usato successivamente al sistema a cavi (frenelli) è quello
oleodinamico, in cui la ruota del timone aziona un servosistema idraulico che
amplifica la forza e la trasmette sotto forma di pressione ad uno stantuffo
agente sul timone.
Le particolari esigenze operative
dell’impianto obbligano alla scelta di una pompa che assicuri una portata
variabile utilizzando la potenza fornita, a velocità praticamente costante,
all’albero del motore primo. Per tale motivo la pompa volumetrica non può che
essere del tipo a pistoni (lineare), poiché le altre tipologie di pompe non
garantiscono la stessa flessibilità di portata da valori quasi nulli a valori
alti. La pompa deve combinare una camera
di lavoro volumetrica lineare a portata variabile con il moto rotatorio del
motore. Tali vincoli progettuali obbligano all’uso di una pompa multi–cilindro,
ne esistono due configurazioni: quella con cilindri paralleli all’asse di
rotazione dell’albero motore (detta a pistoni assiali, pompa “Janney”)
e quella con cilindri disposti
radialmente rispetto all’asse di rotazione (detta a pistoni radiali, pompa
“Hele Shaw”). Sulle timonerie moderne sia a palmole che a torchi questa pompa
non è più utilizzata, in sostituzione è installata una pompa volumetrica a
portata fissa con distributore a tre vie per comandare i cilindri/palmole in un
verso o nell’altro.
POMPA
“JANNEY”
Vista la particolarità degli
elementi costitutivi il circuito idraulico di trasmissione è utile procedere
alla descrizione delle pompe e, per quella a pistoni assiali,
dell’asservimento.
Per quanto riguarda la pompa Janney vanno messi in evidenza i seguenti
elementi: la cassa ha un fondo con aperture a lunetta, l’albero porta in
rotazione la cassa pistoni (piatto) che grazie ad uno snodo può anche essere
inclinata attorno ad un asse orizzontale; alla cassa pistoni sono incernierate
le bielle che portano all’altra estremità i pistoni alloggiati in una cassa
cilindri che ruota assieme all’albero; il singolo pistone per metà della
circonferenza aspira da una lunetta e per l’altra metà manda l’olio in
pressione attraverso l’altra; il circuito esterno di aspirazione e mandata fa
capo alle due lunette; i pistoni sono in numero sufficiente da generare una
portata pressoché omogenea ed in numero dispari per ottenere sempre un pistone in
azione (usualmente 9 o 11). Orientando diversamente il piatto si ottiene
portata in direzioni opposte, mentre quando esso è posto ortogonalmente
all’asse di rotazione la pompa non dà portata, vanno osservati poi i circuiti
di riempimento, lubrificazione e asservimento.
POMPA
“HELE SHAW ”
Relativamente alla pompa Hele Shaw
vanno osservati i seguenti elementi: la cassa rotante esterna porta
incernierati i pistoni; il corpo rotante interno porta i cilindri; i condotti
di mandata e di aspirazione sono assiali (ortogonali al piano dei cilindri);
spostando le casse rispetto all’albero (orizzontalmente) i pistoni aspirano in
metà circonferenza e danno pressione sull’altra metà.
In entrambi
i casi la parte della pompa in moto rotatorio deve continuare a girare alla
velocità impressa dal motore anche a vuoto, pronta per generare la portata alla
pressione richiesta.
L’attuatore
è equipaggiato con valvole automatiche di blocco. Se c’è una caduta di
pressione dell’olio dovuta ad una probabile perdita esterna all’attuatore, le
valvole di blocco si chiuderanno automaticamente e tengono intatto l’attuatore
per farlo proseguire nel suo lavoro con la pompa di riserva. Le valvole di
blocco montate sull’attuatore consistono in un corpo ove sono connessi entrambi
i tubi del sistema idraulico. Tra l’entrata e l’uscita olio c’è un pistone
pilota che gestisce le molle che tengono chiuse le valvole. Nell’animazione a
lato la pressione dell’olio proveniente dalla pompa apre entrambi le valvole di
blocco.
Se
la pressione aumenta al massimo valore che corrisponde alla pressione di
apertura della valvola pilota 1,
la valvola principale a molla 4
sarà spinta oltre la sua pressione aprendo il passaggio dell’olio.
Approssimativamente
dopo un secondo, la valvola di controllo 3
è mossa a fine posizione. Il
flusso
dell’olio proveniente dalla pompa ha il passaggio libero dal canale 1 al
tubo B azionando
l’attuatore. Il ritorno dell’olio dall’attuatore entra nel tubo A e ha
libero passaggio al canale 2
e ritorna all’aspirazione della pompa.
AGGHIACCIO A TORCHI
AGGHIACCIO A PALMOLE
SERVOMOTORE IDRAULICO
Per
far funzionare un agghiaccio idraulico, sia esso a torchi che a palmole, è
necessario alimentarlo con un opportuno fluido in pressione. Occorre quindi una
pompa per fornire detto fluido all'agghiaccio, cioè per far ruotare il timone;
per tale scopo viene ormai comunemente adottato sulle navi un particolare tipo
di pompa a portata variabile (tipo
Janney)
di cui abbiamo dato un cenno sul suo funzionamento all’inizio di questa
lezione.
Si tratta, di una pompa in grado di assicurare ad un sistema
oleodinamico ricevente la condizione di stallo,
cioè di arresto bloccato in una posizione qualunque ed una serie continua di
condizioni di funzionamento caratterizzate da mandate ed aspirazioni invertibili e
da portate variabili da
zero ad un valore massimo, pur essendo trascinata dal motore primo ad un numero
di giri costante ed in un solo senso di rotazione. Nella timoneria
elettroidraulica quindi, una volta messo in moto il motore elettrico, esso
ruota a numero di giri costante, assorbendo una maggiore o minore quantità di
corrente a seconda delle portate richieste.
SCHEMA DI FLUSSO TIMONERIA A TORCHI
SCHEMA DI FLUSSO TIMONERIA A
PALMOLE
TIMONERIA A VAPORE
Da non dimenticare l’agghiaccio a
vapore di cui se ne è fatto uso su moltissime navi quando non era ancora acclamato l’uso
dell’idraulica nelle apparecchiature di bordo.
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