Ascensori, montacarichi e gru
Nota: questa sezione fornisce un'introduzione generale ai vari tipi di gru e opzioni di modellazione. Le gru da banchina sono discusse e illustrate nella sezione sulle industrie di linea - canali, banchine, porti e tipi di navi. Le gru mobili più piccole utilizzate dalle compagnie ferroviarie sono discusse nella sezione sulle strutture merci delle compagnie ferroviarie - scali merci e strutture, le gru utilizzate per la movimentazione dei container sono discusse nella sezione sulle strutture merci delle compagnie ferroviarie - movimentazione dei container.
Per sollevare pesi elevati è necessario un paranco o una gru. Nella sua forma più elementare, un paranco è un punto fisso da cui è sospeso un blocco di carrucole. I paranchi erano e sono utilizzati all'esterno dei magazzini per alimentare porte esterne ai vari piani, il che significava che nessuno spazio all'interno era occupato da un ascensore o un elevatore. Probabilmente la forma più comune era una semplice trave di legno o una lunghezza di trave montata in una parete sopra una porta o un'apertura. Questo è tecnicamente chiamato "testa di gatto", il termine deriva dalle navi a vela in cui tale supporto era attrezzato per sollevare un'ancora mantenendola lontana dal lato della nave.
Il tipo a trave aveva il vantaggio di poter formare un'estremità di un trasportatore a carrello con il blocco della puleggia montato su ruote che scorrevano sulla trave inferiore. Quando il carico era stato sollevato in cima, poteva essere tirato all'interno ancora sospeso dal blocco.
Alcuni paranchi assomigliavano a piccole gru imbullonate alla parete esterna di un edificio, solitamente associate ai magazzini. In alcuni casi il paranco era alloggiato in una semplice struttura in legno, simile a una cuccia per cani che sporgeva dalla parete sopra le porte di accesso. Laddove i carichi movimentati potevano risentire delle intemperie, il paranco e le porte associate su ogni livello venivano spesso incassati per tutta l'altezza.
Spesso i paranchi non avevano alcun ingranaggio, solo una semplice puleggia e una fune. Questo non era solitamente un problema prima degli anni '60, poiché la maggior parte dei carichi era comunque progettata per essere movimentata dall'uomo. Un set di paranchi aumentava il carico che poteva essere sollevato, sebbene ciò rallentasse il lavoro. Non tutti i paranchi erano montati in alto sull'edificio, nell'esempio mostrato in basso a destra il paranco è utilizzato per portare casse pesanti in un ingresso a livello stradale, notare le piastre di acciaio per proteggere la muratura. All'interno dell'edificio c'era un ascensore, l'edificio ha un tetto a padiglione quindi il motore dell'ascensore è all'interno dello spazio del tetto. Dove veniva utilizzato lo spazio del tetto la sala motore dell'ascensore sarebbe stata elevata sotto forma di una torre corta sul tetto
Più grande era l'ascensore, più grande doveva essere la sala macchine. La vecchia fabbrica di automobili Ford a Stockport risale al 1910 circa, un edificio di tre piani con un ascensore interno abbastanza grande da spostare un'auto tra i piani. L'edificio è una semplice struttura rettangolare con finestre quadrate a più vetri, il telaio in acciaio è rivestito in cemento, formando una griglia visibile all'esterno con mattoni di riempimento. La sala macchine dell'ascensore sul tetto piano è lunga circa quindici piedi, larga otto piedi e alta circa otto piedi.
I paranchi sollevano i carichi sul lato di un edificio, dove un edificio non è disponibile un'alternativa sono le gambe di sospensione. La gamba di sospensione più elementare è una struttura a forma di V rovesciata con il blocco della puleggia sospeso dall'apice. L'aggiunta di una terza gamba crea una struttura stabile in grado di sollevare pesi elevati e questo era spesso visto nei depositi di manutenzione ferroviaria per sollevare motori e materiale rotabile per consentire la sostituzione delle ruote.
Le gambe delle gambe di sospensione possono essere vari tipi di metallo a sezione scatolare, ma il legno era probabilmente più comune. Le gambe di sollevamento a treppiede sono solitamente fisse in posizione, possono sollevare solo verticalmente, ma sono adatte a gestire pesi elevati e sono semplici da montare per un lavoro una tantum. Nei bacini dove vengono riparate le navi o dove potrebbero essere spostati oggetti molto pesanti, una gamba di sollevamento potrebbe essere montata su una grande chiatta. In questo caso, le gambe di sollevamento rimangono fisse in posizione, ma l'intera chiatta potrebbe essere spostata per posizionare il carico. Una gamba di sollevamento a due gambe ha il vantaggio che il telaio può essere oscillato, consentendo di sollevare e spostare un carico.
Se hai bisogno di fare più di un sollevamento verticale, hai bisogno di una gru o di un derrick. La gru di base ha tre elementi di base, il pilastro che sostiene la macchina, il braccio che trasporta il carico e il tirante che tiene sollevato il braccio. Una gru di base può spostare un carico da un lato all'altro (chiamata "rotazione"), le gru più sofisticate possono spostare il carico più vicino o lontano dalla base della gru sollevando o abbassando il braccio, chiamato "luffing" o "derricking".
Un derrick è tecnicamente qualsiasi gru con un pilastro alto e in grado di orzare (e possibilmente ma non essenzialmente di ruotare). Il rigido "strallo" è sostituito da un paranco per consentire l'orzata e questo tipo di gru è solitamente associato a navi e chiatte. Un problema con il derrick è che la base del braccio eserciterà una forza laterale sul collo d'oca (giunto incernierato) quando viene ruotato (cioè tirato di lato). Uno sviluppo logico è stato quello di montare l'albero o il pilastro su una piattaforma girevole in modo che il braccio premesse sempre perpendicolarmente contro di esso. Questo è noto come "derrick scozzese", gli esempi nelle foto sottostanti sono entrambi ancora in uso per la movimentazione di chiatte del canale a Northwich (nel Cheshire, sul fiume Trent).
Fig___ Tipi di derrick scozzese
Lo 'Scotch Derrick' era comune nelle cave, spesso visto nei depositi di rottami e frequentemente utilizzato nell'industria edile prima della seconda guerra mondiale. Potrebbero essere azionati a manovella o a vapore con un motore a vapore verticale a caldaia montato sulla piattaforma girevole ai piedi dell'albero. L'esempio pesante mostrato di seguito avrebbe in genere delle strisce di legno inchiodate a uno dei montanti di supporto per consentire a un uomo di salire in cima e ingrassare il perno di ferro o acciaio in cima al pilastro. Su alcuni esempi più pesanti il braccio o il braccio non potevano essere sollevati e su questi ci sarebbero anche delle strisce di legno aggiunte per consentire l'accesso al blocco della puleggia di sollevamento.
Per i normali lavori pesanti le gru a 'cavalletto' o 'a ponte' sono state utilizzate fin dal 1850. Queste consistono in un tratto di binario sollevato sopra l'area di lavoro, questo è il ponte o il cavalletto stesso. Un piccolo carrello corre lungo questo binario e il carico è sospeso da questo. La gru a portale è disponibile in due forme, in alcune (come il semplice tipo "trasportatore a carrello" mostrato nello schizzo) il portale stesso è fisso in posizione e solo il carrello si muove, in altre il portale stesso è montato su rotaie e può anche essere spostato (quando è solitamente chiamato "ponte"). Quando installate all'esterno, le gru a portale erano utilizzate principalmente per spostare carichi pesanti, ma la stessa idea era utilizzata anche all'interno di edifici e fabbriche.
La gru a portale più elementare è una trave a I con un carrello appeso alla trave inferiore, il carrello avrebbe un gancio appeso sotto e un "blocco a catena" potrebbe essere sospeso da questo per sollevare il carico. Un blocco a catena è un set di pulegge a volte con ingranaggi interni, azionato da una lunga catena che pende verso il basso in un anello. Un'estremità della catena è fissata alla puleggia superiore o inferiore e il carico è sospeso da un gancio montato sull'estremità posteriore. La trave a I poteva essere sostenuta da gambe a entrambe le estremità e in un edificio poteva essere sospesa dal tetto o dalle pareti. Tecnicamente, se la cosa era usata principalmente per spostare cose nel posto, era un trasportatore aereo o a carrello piuttosto che una gru. Questo sistema aveva molti vantaggi, per prima cosa la trave poteva estendersi attraverso la parte superiore di una porta, formando una testa di gatto e consentendo ai carichi di essere manovrati verso l'esterno di un edificio (questa disposizione era piuttosto comune nelle piccole officine industriali). Se la sporgenza era maggiore di circa un piede, l'estremità della trave era quindi comunemente sostenuta da una coppia di barre di ferro aggiuntive in una configurazione a V, imbullonate alla parete esterna e se più di circa quattro piedi venivano aggiunte gambe e un supporto superiore.
Le macchine più grandi su cui il "ponte" stesso può muoversi sono spesso chiamate gru mobili e, in generale, tendevano a essere macchine di grandi dimensioni quando montate all'aperto. Un esempio tipico in uno scalo merci ferroviario avrebbe due rotaie, solitamente montate in cima a travi a I, sostenute da una fila di pali su entrambi i lati di uno o più binari ferroviari e carreggiate. Tra queste ci sarebbe il ponte con un camion a quattro ruote che corre in cima, i cavi di sollevamento che si estendono verso il basso attraverso una fessura nel ponte. La potenza di sollevamento potrebbe essere fornita da un motore separato, ma ha più senso avere il motore sul carrello. I motori a vapore venivano talvolta utilizzati per grandi gru a cavalletto esterne (apparse negli anni '50 dell'Ottocento), ma l'introduzione del motore elettrico negli anni '80 dell'Ottocento ha realmente consentito lo sviluppo di queste gru.
Un'ulteriore variante è la gru a sbalzo, che ha un braccio che si estende sul retro del pilastro che trasporta un contrappeso, il che significa che il pilastro non deve fare i conti con le forze che cercano di piegarlo e può essere di costruzione molto più leggera. La moderna gru da "cantiere" è di tipo a sbalzo, ma il principio è stato utilizzato per molti anni su macchine più piccole. Le gru a sbalzo montate a terra hanno un ingombro ridotto e non hanno il lungo braccio diagonale, il che le rende attraenti in luoghi affollati come i capannoni merci. L'esempio seguente si basa su un tracciato di una tale gru in un capannone di trasferimento ferroviario-canale gestito dalla GWR da qualche parte vicino a Birmingham. Notare che l'operatore è in piedi su una piccola piattaforma attaccata al pilastro della gru.
Fig___ Gru elettrica a sbalzo utilizzata in un deposito di trasferimento ferroviario-canale
Le gru da cantiere sono davvero molto grandi e dubito che molte persone avrebbero spazio per una gru del genere su un layout, tuttavia versioni più piccole sono state viste anche su vari moli che avevano essenzialmente la stessa forma. Queste erano utilizzate dove erano richiesti sollevamenti pesanti regolari, come lo svuotamento del carbone nelle chiatte, lo scarico del minerale di ferro e simili.
I sistemi azionati manualmente sono economici, intrinsecamente semplici e robusti, sono rimasti comuni fino agli anni '60 o all'inizio degli anni '70. Il limite di un sollevatore azionato manualmente non è la forza dell'uomo o degli uomini, l'ingranaggio consente a un uomo di sollevare qualsiasi cosa fino a poche tonnellate di peso. Il problema è il tempo, come guida approssimativa un uomo che aziona un sollevatore manuale a ingranaggi può sollevare una tonnellata di circa due piedi e mezzo (75 cm) in un minuto. Due uomini con una normale gru da cantiere azionata manualmente potrebbero sollevare i normali container ferroviari in legno degli anni '30 su e giù da un vagone in circa dieci minuti, il che era abbastanza veloce per l'epoca.
Le comuni gru manuali negli scali merci ferroviari erano montate su una piattaforma girevole in modo che il carico potesse essere oscillato orizzontalmente, ma in molte il braccio non poteva essere sollevato o abbassato. Questo tipo di gru è semplice e robusto e, oltre a essere comune negli scali ferroviari, veniva spesso visto montato all'esterno dei magazzini dove veniva utilizzato per trasferire carichi pesanti dai veicoli stradali agli edifici. Montando le estremità dei tiranti con catene, l'angolazione del braccio poteva essere regolata prima di iniziare il lavoro e questo era comune sulle gru montate su rotaia azionate a mano. Una piccola gru manuale fissata all'esterno di un edificio è mostrata nello schizzo sottostante. Questa gru ha un ingranaggio di base fornito dalla fune continua o (più probabilmente) dalla catena che scorre tra le ruote piccole e grandi. L'operatore deve fare molti giri della manovella per ottenere un singolo giro della ruota grande, il tamburo di avvolgimento del cavo è sullo stesso asse della ruota grande e ruota con essa. Una tale gru potrebbe probabilmente gestire carichi fino a circa due tonnellate.
Laddove il flusso del traffico implicava che ci si sarebbe aspettato un flusso costante di carichi probabilmente superiori a un quintale circa (circa 51 Kg), veniva spesso aggiunta una qualche forma di assistenza elettrica. Anche i paranchi elettrici erano una caratteristica regolare dei magazzini affollati come quelli che si trovavano sui moli o lungo il canale.
Fino alla metà del diciannovesimo secolo le ruote idrauliche venivano spesso utilizzate per azionare gru e paranchi, ma più comuni a partire dal 1850 erano i paranchi idraulici. Fu sviluppato da Sir William Armstrong (un avvocato diventato inventore che viveva a Newcastle) e consiste in un pistone e un cilindro collegati a una fornitura d'acqua pressurizzata; il movimento del pistone viene amplificato utilizzando una serie di pulegge. Montando le pulegge direttamente all'estremità del pistone e del cilindro si ottiene un dispositivo compatto e autonomo chiamato "jigger". Il sistema di pulegge amplificava la distanza percorsa dalla fune di sollevamento per un dato movimento del pistone, il che significava anche che il carico si muoveva verso l'alto o verso il basso molto più velocemente del pistone. L'
azienda di Armstrong costruì le prime gru idrauliche su una banchina di Newcastle nel 1846, utilizzando l'acqua fornita dalla rete idrica locale. Per aggirare il problema della bassa pressione dell'acqua di rete, Armstrong inventò una torre di stoccaggio dell'acqua, chiamata "accumulatore" nel 1850. Questa consisteva in un'alta torre contenente un serbatoio d'acqua con un pistone appesantito montato in cima. Una macchina a vapore pompava l'acqua nel serbatoio e il peso sul pistone forniva la pressione. Queste torri erano spesso le strutture più alte in circolazione, solitamente costruite in mattoni e di forma quadrata con una sezione superiore leggermente bulbosa che ricordava una torre dell'orologio molto alta ma senza l'orologio. L'altezza era utile ma non essenziale, nell'ex magazzino merci LNWR a Stockport l'edificio principale è alto quattro piani ma la torre accumulatrice è alta solo circa due piani e mezzo, questo la posizionava sopra i jigger montati alla base delle pareti. La stazione di pompaggio associata è un piccolo edificio di circa dodici piedi quadrati con un tetto a padiglione piramidale e un robusto camino a sezione quadrata alto circa venticinque piedi accanto. L'argano idraulico era rapido, economico da costruire, facile da manutenere e intrinsecamente affidabile. Rimasero in uso regolare, in particolare nei moli, fino agli anni '70 (ce ne sono ancora alcuni in uso in tutto il mondo oggi).
Il design effettivo dell'argano variava a seconda dell'uso previsto, dove azionavano gli argani su magazzini alti potevano essere integrati in una fessura nel muro ed erano spesso esposti. La salute e la sicurezza erano meno importanti quando vennero costruiti, l'unica protezione che avevano i lavoratori era un cartello in ghisa montato sul muro. Il cartello qui sotto può essere visto sul muro dell'edificio mostrato sopra sotto "paranchi".
Fig ___ Cartello di avvertimento montato da un jigger
All'inizio degli anni '30 erano in uso regolare autocarri dotati di gru a benzina, le ferrovie li usavano in scali merci più grandi (spesso per movimentare container), quelli visti su lavori non ferroviari erano solitamente di proprietà di un appaltatore e noleggiati con il suo autista quando necessario. C'erano alcuni veicoli apparentemente costruiti appositamente in cui l'autista poteva girare il suo sedile per azionare la gru, ma la norma sembra essere stata un'unità gru con sedile dell'operatore (aperto, le cabine arrivarono alla fine degli anni '30 ma i sedili aperti si vedevano fino agli anni '60) imbullonato alla parte posteriore di un telaio di autocarro. Per le persone che lavoravano su scala OO, il 'RAF Recovery Set' Airfix include una gru che ha visto un uso diffuso negli scali ferroviari dopo la seconda guerra mondiale (e il trattore articolato associato era anche un tipo usato da BR, anche se non con il lungo rimorchio RAF). Per quanto ne so, non è ancora disponibile nulla di simile in N.
Le gru moderne con motore diesel, con martinetti idraulici per sollevare e talvolta estendere il braccio e un motore elettrico o idraulico per avvolgere il cavo di sollevamento, hanno iniziato ad apparire alla fine degli anni '50. Queste utilizzano un compressore per fornire la pressione idraulica e poiché i compressori riscaldano il fluido, utilizzano olio anziché acqua per evitare il rischio di formazione di vapore. L'esempio mostrato di seguito è tratto da una foto scattata negli anni '50 che mostra una gru del genere utilizzata per caricare il coke su autocarri. Si noti che c'è un'articolazione limitata e poco uso dell'idraulica, il braccio viene sollevato e abbassato dai due martinetti dietro la cabina e la pinza è azionata dall'idraulica, ma il resto è tutto collegamenti meccanici. Si noti le doppie ruote nella parte anteriore, singole nella parte posteriore.
Fig ___ Prime gru idrauliche mobili
L'applicazione dell'idraulica per produrre bracci articolati ed estensibili più complessi ha dovuto attendere che l'ingegneria generale si adeguasse e producesse parti sufficientemente precise e guarnizioni efficaci, ma negli anni '80 la maggior parte delle gru montate su rotaia era di questo tipo generico.
Si noti che a metà degli anni '30 le gru erano per legge chiaramente contrassegnate con il loro carico di lavoro sicuro, solitamente nella forma SWL 1 TON scritto in bianco su entrambi i lati del braccio (la legge che richiedeva di stabilire il carico di lavoro sicuro era stata approvata nel 1844, ma fu nel 1880 che i test produssero risultati significativi). La dimensione delle lettere variava a seconda del tipo di gru, le piccole gru manuali in cui l'operatore era in piedi vicino al braccio potevano usare lettere piccole fino a due pollici di altezza, ma per le grandi gru con cabina le lettere erano solitamente alte quanto il lato del braccio. Negli anni '20 e meno comunemente negli anni '30 alcune gru avevano qualcosa come 3 TONNELLATE scritte sul lato, ma il carico di lavoro sicuro era un requisito legale, quindi l'abbreviazione SWL divenne presto standard.
Fino agli anni '60 per carichi pesanti regolari la migliore opzione era la gru a cavalletto, alcune erano fisse in posizione, altre montate su un ponte su due rotaie parallele rialzate (tecnicamente "gru a cavalletto mobili"). Gli scali ferroviari più grandi avevano spesso una gru a cavalletto, alcune erano fisse ma credo che la maggior parte fosse del tipo mobile (spesso chiamata gru Goiliath dai ferrovieri).
Kibri realizza una gru a cavalletto d'epoca piuttosto bella (B-7452), questa ha una base fissa e un cavalletto coperto con passerelle su rotaie e può estendersi su due binari. Vollmer offre una moderna gru a cavalletto fissa in metallo tubolare (7901), che starebbe bene su qualsiasi layout impostato dopo gli anni '60 e, come menzionato altrove, offre anche l'unica gru per la movimentazione di container ISO davvero convincente (7905). L'azienda britannica Knightwing offre una graziosa gru a cavalletto fissa piccola in metallo bianco fuso adatta all'uso industriale.
Due tipi che il modellista potrebbe provare sono il piccolissimo cavalletto o trasportatore aereo e la gru a cavalletto mobile molto grande adatta per una fabbrica di ingegneria pesante o uno scalo merci ferroviario più grande. Lo schizzo qui sotto mostra la forma più elementare, una semplice rotaia a sezione I con un carrello che scorre sulla trave inferiore che potrebbe essere utilizzata in un'officina di ingegneria per sollevare oggetti pesanti su e giù dai vagoni ferroviari (tecnicamente questo è un "trasportatore aereo" piuttosto che una gru). In un'officina la rotaia potrebbe estendersi in un edificio attraverso una porta (le porte sono state tagliate via per consentirlo) in modo che gli oggetti potessero essere trasferiti da e verso l'interno dell'edificio e dei vagoni ferroviari. Nota che questo richiede due porte (solitamente scorrevoli piuttosto che incernierate), una su ciascun lato della rotaia superiore!
Fig ___ Piccola gru a cavalletto industriale
Indice 
Titolo: Shear legs paranco 
Gio Ott 24, 2024 4:49 pm
