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 Italia - Locomotive a vapore
 Gr.670 FS (Mucca)
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Nino Carbone

5773 Posts

Posted - 22 December 2019 :  18:21:23  Show Profile  Reply with Quote
Gr.670 FS (Mucca)

Nino Carbone

5773 Posts

Posted - 22 December 2019 :  18:22:26  Show Profile  Reply with Quote

- Gr.670 FS / RA 500 / "Mucca" -
(La "Cab Forward" italiana)



L’aspetto più comunemente citato, delle locomotive Gr.670 FS (Rete Adriatica 500), era quello estetico con la cabina posta
avanti a tutto, la caldaia rovesciata e lo stesso motore a vapore rovesciato, tanto che la macchina sembrava procedere
costantemente a marcia indietro.

L’aspetto estetico fu certamente la caratteristica fondamentale di queste locomotive e probabilmente, senza un disegno
così insolito, forse nessuno oggi la ricorderebbe.

Sicuramente, chiunque si sia accostato al mondo della ferrovia, e ne abbia un poco seguito gli sviluppi dalle sue
origini a oggi, prima o poi si è imbattuto nelle famose "Mucche".




- Cenni di storia -

Era dotata di motore compound con disposizione asimmetrica dei cilindri a doppia espansione sistema Plancher,
2 cilindri Alta Pressione a sinistra e 2 cilindri Bassa pressione a destra, disposizione come le successive
Gr.680 e Gr.470.

- Link correlato Gr.680/685:http://www.marklinfan.com/f/topic.asp?TOPIC_ID=3296&whichpage=1 -
- Link correlato Gr.470: http://www.marklinfan.com/f/topic.asp?TOPIC_ID=4270 -


Venne costruita in 3 serie e in 43 esemplari dal 1902 al 1906 così suddivisi:

- 3701 (RA 5001): Officine RA Firenze Porta al Prato / 1902 / 1 unità -
(Prototipo)
- 3702 (RA 5002): Borsig / RA 1902 / 1 unità -
- 5003-5007: Borsig / RA 1902 / 5 unità -
- 5008-5013: Borsig / RA 1902 / 6 unità -
- 5014-5017: Breda / RA 1903 / 4 unità -
- 5018-5031: Breda / RA 1905 / 14 unità -
- 6732-6943: Breda / FS 1906 / 12 unità -


Nel corso degli anni le locomotive ebbero diverse classificazioni:




Le varie serie differivano per alcuni particolari: la capacità del carro-tender che nel prototipo era di 15 m3 venne aumentata
a 20 m3, le prime 6 Borsig avevano la potenza di 980 CV a differenza delle altre che disponevano di 870 CV, una caldaia
con una maggiore: superficie tubiera, di griglia e di riscaldamento e una più grande produzione oraria di vapore.

L’ultima serie costruita dalla Breda disponeva di una cabina più lunga oltre ad altri particolari minori.




- Nasce la 3701 RA -

- La 3701 allo stato di origine in evidenza le differenti dimensioni dei cilindri BP (primo piano) a AP -

Clic foto



- Foto Centro Audiovisivo FS / da: Mondo Ferroviario 111 -

La locomotiva a vapore del Gruppo 670 fu una realizzazione tecnica di avanguardia che la Rete Adriatica (RA) sviluppò
alcuni anni prima del passaggio della sua rete alle Ferrovie dello Stato allo scopo di risolvere alcuni problemi tipici
della trazione a vapore.

Uno di questi era quello di aumentare la potenza, questo richiedeva un allungamento della locomotiva.

La soluzione che venne adottata fu l’inversione della macchina che permise di utilizzare lo spazio del carrello per sistemarvi
sopra, sia il forno che la cabina di guida, entro il rodiggio 2-3-0, la soluzione tradizionale avrebbe richiesto un 2-3-1.

La cabina posta anteriormente avrebbe permesso di evitare problemi di respirazione e intossicazione dovuti soprattutto al fumo
che saturava le gallerie, il fumo costituì la vera "bestia nera" nel periodo del vapore, per il fumo di soffriva e si moriva, spesso
cadendo asfissiati per mancanza di ossigeno sul pavimento della propria locomotiva.

Logicamente la cabina posta anteriormente avrebbe permesso al personale di macchina una migliore visibilità della linea.

Una caratteristica curiosa era il tender, in realtà era un carro cisterna munito di garitta; questa disposizione fu la causa
che le fece attribuire il nomignolo di "Mucca".

(Diverse le interpretazioni sul nomignolo attribuito al rotabile; la più probabile è quella che locomotiva e tender assieme ricordavano il bovino con il suo cucciolo)

La garitta installata sul tender - il quale agiva in pratica da carro - evitò di collocare un carro scudo fra la locomotiva
e il convoglio, secondo una normativa in vigore all'epoca.

La maggior parte di loro rimase in servizio presso i depositi di Verona e Bologna, attive per treni diretti, direttissimi e rapidi
sulla Milano-Venezia e Bologna-Milano.




- La Gr.670 all'Esposizione Universale di Parigi del 1900 -

Sul finire del 1899, alle "Officine Sociali RA di Firenze Porta al Prato" venne commissionata la costruzione del prototipo
classificata "Gruppo 370 RA" con il numero di servizio "1", cioè "3701 RA".

La 3701 RA venne consegnata nel marzo 1900 e venne inviata subito, senza prove o test, per l’Esposizione Universale di Parigi.

L’aspetto estetico fu certamente di grande richiamo a causa della disposizione della cabina e soprattutto per quanto
riguardava la conduzione della macchina, per via della disposizione arretrata del gruppo dei 4 cilindri nei confronti
della cabina stessa.

Questo dette luogo a parecchie perplessità da parte dei tecnici francesi che ebbero modo di esaminarla meglio
dalla sua presentazione.

Gli stessi ebbero a rilevare come fosse preferibile in linea di massima, la tradizionale disposizione della caldaia, critiche
che avrebbero in seguito fatto meditare anche i tecnici della Rete Adriatica, tanto che la medesima disposizione, dopo
l'ultimo lotto delle ultime "Mucche" del 1906 (ma entrate in servizio con la marcatura FS), non fu replicata.

Per contro, il motore Plancher a doppia espansione di cui era dotata, con i suoi distributori cilindrici, nonostante si trattasse
di una locomotiva a vapore saturo, venne giudicata di estremo interesse dai tecnici francesi, soprattutto per la semplicità
costruttiva, rispetto alle compound francesi (pure a 4 cilindri) dove erano presenti 4 cassetti distributori, ognuno azionato
da un separato cinematismo.

- Il caratteristico motore asimmetrico a doppia espansione sistema Plancher -
(Sulla destra i cilindri a Bassa Pressione)




- Foto Catalogo Breda / da: Mondo Ferroviario 111 -



- Le prove in Francia -

I dirigenti francesi della Compagnia dell’Ouest, chiesero e ottennero alla RA di poterla trattenere per qualche tempo
in Francia dopo la conclusione dell’Esposizione, per effettuare delle prove comparative con macchine similari
per potenza e tipo di servizi.

La Rete Adriatica fu ben lieta di concedere la macchina e venne delegato un proprio stretto collaboratore a seguire
le prove in territorio francese.

Le prove vennero eseguite tra il 18 dicembre 1900 e il 31 gennaio 1901 sulle linee Paris Montparnasse-Le Mans, Paris-Evreux
e Paris-Mantes; la 3701 venne assegnata al traino degli Espressi n.3 e 14, con risultati oltremodo positivi, che ebbero vasta
eco sella stampa dell’epoca, un lusinghiero successo per l’Ufficio Progetti RA, per l’ingegner Plancher e soprattutto
per l’industria pesante italiana.

La regolarità di marcia e la facilità di avviamento vennero giudicate buone, la regolarità di marcia venne apprezzata
e venne ritenuta superiore a quella delle 2 macchine francesi con le quali la 3701 RA era stata messa a confronto;
ed erano entrambe del tipo a 4 cilindri compound; una a 3 e l’altra a 4 assi accoppiati.

La potenza sviluppata dalla 3701 sulla lunga rampa di Bréval era risultata di 735 CV, pari a quella della 2'C francese,
e la rampa era stata superata al culmine a 58 km/h, mentre la massima velocità ottenuta in Francia fu quella
di 126 km/h, sempre sulla rampa di Bréval con un treno di 10 vetture di 130 ton.

I giudizi dei tecnici francesi furono complessivamente buoni, le critiche molto sfumate ma costruttive, tanto che vennero
recepite dai tecnici RA che apportarono le necessarie modifiche sulle macchine di serie, la cui commessa era stata
appena formalizzata.

Le maggiori perplessità dei francesi riguardarono, la posizione della cabina e il conseguente arretramento del gruppo
cilindri rispetto al senso di marcia.

La condotta di una macchina a vapore era sempre stata affidata, oltre agli strumenti presenti in cabina, al personale
di condotta e al loro mestiere; la disposizione arretrata dei cilindri e del cinematismo della distribuzione, impediva
di percepire rumori e odori, indici di anomalie meccaniche e surriscaldamenti che al tempo non era possibile
rilevare in altro modo.

Ai tecnici francesi destava qualche dubbio (ai fini della resistenza meccanica), il fatto che le 4 bielle (2 per parte),
agissero sul medesimo asse.

(Questa caratteristica rimase tipica di tutte le 4 cilindri progettate anche in seguito in Italia; Gr.470 - 471 - 680 - 685 - 690 - 691 - 746, mentre in Francia,
Svizzera e Germania, nelle macchine a 4 cilindri, si preferiva far agire le bielle motrici su 2 assi distinti, nei primi 2 paesi con disposizione sfalsata
dei cilindri secondo il sistema De Glehn)


Era invece molto apprezzato il motore Plancher-compound, anche se questo apprezzamento non avrebbe portato
all'adozione di questa tipologia su alcuna macchina francese.

Comunque la tecnica italiana sarebbe stata adottata dalla stessa Compagnia dell'Ouest qualche anno dopo per una
piccola serie di macchine compound bicilindriche identiche alla Gr.730 (1-4-0), per il traino di treni merci.


- Una vista laterale della 3701 lato cilindri BP con la sabbiera a vapore tipo Gresham -

Clic foto



- Foto: Centro Audiovisivo FS / da: Mondo Ferroviario 111 -



- Modifiche successive -

Le critiche rivolte alla 3701 ebbero effetto sulle costruzioni successive; già sulla prima serie di 12 locomotive, commissionate
a Borsig di Berlino e per le costruzioni seguenti alla Breda, vennero apportate delle modifiche, le quali non furono poche.

Soppressione delle porte laterali della cabina, sostituite da una porta unica anteriore centrale dalla quale si accedeva
ad un terrazzino antistante la cabina di guida.


- Gr.670.007 a Bologna il 13 ottobre 1927 -

Clic foto



- Foto O.C.Perry/Denver Public Library / da: iTreni oggi 85 -

Le scorte di carbone furono sistemate sul lato destro della locomotiva per lasciare libero il praticabile sinistro, sul quale
si accedeva attraverso una piccola e angusta porticina, per ispezionare la macchina anche durante la marcia.

La sabbiera a vapore (tipo Gresham), dotata di 2 casse per la sabbia ubicate sui praticabili, venne sostituita da un dispositivo
lanciasabbia azionato ad aria compressa (tipo Bruggeman); una cassa venne collocata tra il camino e il duomo con i tubi
che agivano sul 1° e 2° asse.




- Le prove in Italia -

Rientrata in Italia nel febbraio 1901, la macchina venne sottoposta, tra il marzo e il giugno 1901 ad un nuovo ciclo di prove,
grazie anche al prestito di una carrozza dinamometrica da parte della Società dell'Ouest, che ricambiò il favore ricevuto
in precedenza, lo scopo era quello di migliorare alcune parti fondamentali della macchina.

Ci furono modifiche e sostituzioni relative allo scappamento tipo Adams sostituito con quello a palette tipo Nord, rettifica dei
canali Bassa Pressione, le luci di scarico furono ampliate e venne anche aumentato il diametro dei distributori cilindrici,
per ridurre la contro-pressione allo scarico dei cilindri.

Per quanto riguarda il cinematismo di distribuzione, in origine la 3701 era dotata di un comando unico (leva di inversione),
tanto per l'AP che per la BP, questo però non permetteva di variare in modo indipendente il grado di introduzione
delle 2 fasi; allo scopo venne sperimentato il comando a doppia leva, indipendente per i distributori AP e BP.




La necessità di variare in modo indipendente il grado di introduzione del vapore, derivava, nelle macchine a doppia espansione, dalla esigenza di assicurare
in ogni condizione di esercizio e di carico, una equa ripartizione dello sforzo tra cilindro AP e BP, esigenza tanto più sentita in una locomotiva a motore
asimmetrico anche se a 4 cilindri, come era il Plancher compound, in quanto ogni diseguaglianza si traduceva in un accentuato moto di serpeggio.

Come avveniva nelle locomotive compound bicilindriche che erano per forza di cose a motore dissimmetrico.

Era proprio l'ineguaglianza degli sforzi che aveva effetti particolarmente gravi sulle compound bicilindriche e fu l’argine del fallimento di tutti i primi esperimenti
datati tra il 1851 e il 1867 di locomotive a doppia espansione.

Fu lo svizzero Anatole Mallet che diede una prima soddisfacente soluzione al problema.

Il diametro e conseguentemente le superfici dei cilindri dovevano stare in rapporto inverso rispetto alla pressione del vapore su di essi esercitata.

Ma mentre detta pressione si poteva ritenere costante (pur nelle diverse condizioni di carico) per i cilindri AP (in quanto ricevevano il vapore direttamente dalla
caldaia), così non era per i cilindri BP, in quanto risultava diversa la pressione, in funzione dello sforzo esercitato dagli stantuffi, allo scarico dei primi.




Dopo i lavori di modifica, nel marzo 1901 la locomotiva era in linea sulla Firenze-Chiusi per completare il ciclo di prove.

A confronto vennero utilizzate; 1 locomotiva Gr.180 RA e 1 locomotiva Gr.180bis RA, macchine normalmente utilizzate
per treni Rapidi o Direttissimi da 220-230 tonnellate sulla Firenze-Roma ricorrendo spesso alla doppia trazione.


(RA Gr.180 - dopo il 1905 Gr.545.035 / RA Gr.180bis - dopo il 1905 Gr.552.027)

La 3701 RA si mise subito in evidenza, trainando un convoglio da 440 tonnellate alla velocità di 45 km/h, sviluppando
una potenza di 1.100 CV.

Il ciclo di prove si trasferì poi sulle rampe della Porrettana sulla quale la 3701 trainò, fra Pistoia e Pracchia, convogli
da 240 tonnellate.

I test si conclusero nel giugno 1901 con risultati ritenuti soddisfacenti dalla dirigenza della Rete Adriatica.

Si evidenziarono però ancora alcune piccole inefficienze che richiesero altre modifiche.

Modificato il progetto, venne commissionata la costruzione del primo lotto di 6 locomotive alla Borsig di Berlino che furono
immatricolate Gr.5002-5007 RA, tutte le modifiche vennero installate anche sulla 3701 a sua volta reimmatricolata
Gr.5001 RA.

Per aumentare la produzione del vapore, limitatamente alle prime 6 macchine (5002-5007) fornite dalla Borsig, a scopo
sperimentale furono adottati tubi ad alettatura interna - lato fumi - del tipo Serve.

La potenza delle locomotive così modificate passò da 870 CV della 3701 a 980 CV delle altre 6, ma in epoca seguente i tubi
Serve dovettero essere rimossi per la difficoltà di sostituzione in occasione di riparazioni al fascio tubiero delle caldaie,
a causa della loro maggior rigidezza, che ne rendeva difficile l’estrazione una volta mandrinati alla piastra tubiera.




- Le 3 serie -

Sulla prima serie di macchine (RA 5002-5017 ordinate in gran parte alla Borsig, solo le 5014-5017 Breda), venne elevato
il rapporto tra i volumi delle fasi di BP e AP, inoltre venne aumentato il diametro dei distributori AP e ingrandite le luci
di scarico tanto AP che BP.

Dalla 5002 (ex 3702) il tender venne sostituito con una cisterna più capiente, contenente 20 m3 di acqua al posto dei 15 m3
della versione prototipo 5001 (ex 3701).

- 5017 RA in livrea "grigio fabbrica" ripresa nel 1903 anno della consegna all'interno delle vecchie Officine Breda -

(La cabina è ancora di dimensioni piccole)

Clic foto



- Foto Archivio Storico / Finanziaria Ernesto Breda / da: Mondo Ferroviario 111 -

A questa 1a serie seguì la 2a serie, commissionata alla Breda di Milano, con numerazione RA 5018-5031 (1905) ed infine
una 3a, ancora alla Breda, che ordinata dalla RA venne invece consegnata a riscatto avvenuto, ricevendo già all'origine
(1906), la marcatura FS, dalla 6932 alla 6943.

Vennero nuovamente aperte le porte laterali; eliminando il terrazzino si venne a creare una cabina più spaziosa, si ampliò
di conseguenza anche la cassa combustibile e sul tetto venne trovata una nuova locazione per le valvole di sicurezza.

- La 5031 RA, ultima della 2a Serie 5018-5031 Breda vista dal lato AP -

(La cabina è notevolmente ampliata rispetto alle versioni precedenti)

Clic foto



- Foto: Centro Audiovisivo FS / da: Mondo Ferroviario 111 -

- Quella esposta alla Expo di Milano nel 1906 - la 6943 di 3a Serie - fu invece l’ultima "Mucca" prodotta -
(6943 Breda - poi 6743 - poi Gr.670.043 - ultima delle serie)




- Foto da: it.wikipedia.org -



- Trasformazioni -

I commenti delle prestazioni sulla stampa specializzata del tempo si fermarono al momento in cui era in corso la consegna
della 1a Serie, ed erano orientati all'ottimismo, in modo particolare alle caratteristiche del motore Plancher.

Commenti più sfumati furono nei riguardi della disposizione rovesciata della caldaia e della cabina, tanto che si erano nutriti
seri dubbi sulla validità di questo progetto applicato alle macchine veloci di futura costruzione.

Infatti questa filosofia rimase circoscritta, almeno in Italia, alle Gr.670 FS ed alla successiva trasformazione di una parte
di esse in Gr.671 a vapore surriscaldato e non venne ulteriormente replicata.

Dal Gruppo 670 vennero realizzate le Gr.671 con la trasformazione a vapore surriscaldato, che non comportò la sostituzione
contemporanea del gruppo cilindri originari che vennero equipaggiati di valvole multiple tipo Del Papa.

Il nuovo generatore venne dotato di una tubiera differente e di un surriscaldatore Schmidt, che portò la potenza delle
locomotive trasformate, da 870 CV fino a 1.000 CV.

Le Gr.670 e Gr.671 furono dismesse a causa dei numerosi svantaggi, come l'impossibilità di verificare problemi
funzionamento della locomotiva in corsa e a causa della difficoltà di caricamento del carbone nella caldaia.

All'inizio degli anni '30 le FS decisero di sospendere le modifiche di sviluppo delle Gr.671.

Verso la fine degli anni '30 iniziò l’accantonamento del Gruppo 670, poco dopo questo avvenne anche per il Gruppo 671.

Nel 1936, per proseguire gli studi e l’applicazione del preriscaldatore, l'ing. Franco, interpellò le "Officine Reggiane"
per la costruzione di un prototipo da studiare, venne ricostruita una "Mucca" accantonata, la Gr.670.030.

Dalle modifiche nacque la nuova Gr.672.001, e fu la prima macchina italiana ad installare sia il preriscaldatore Franco,
sia la carenatura, rimase esemplare unico.

I risultati non furono quelli attesi e anche la carenatura non ebbe il successo sperato.




- Foto da: scalatt.it -



Conclusione

La locomotiva in linea generale aveva diverse problematiche non risolte mai del tutto.

L'asimmetria del motore Plancher generava irregolarità di marcia, l’esigua scorta di carbone non poté essere aumentata
in quanto il tender rimaneva dal lato opposto, la scarsa collaborazione al controllo della linea fra fuochista e macchinista,
anche perché il primo era sempre rivolto di spalle per mantenere la pressione corretta della caldaia, nonché l’intralcio
reciproco alle manovre che fra loro si causavano.

Inoltre il macchinista, posto davanti, aveva difficoltà nel rilevare in tempo anomalie di carattere tecnico, come rumori
anomali e odori di surriscaldamento.




Nota: L'idea di realizzare una locomotiva a vapore con cabina frontale nacque in America.

- Link correlato alla relativa pubblicazione "Cab Forward": http://www.marklinfan.com/f/topic.asp?TOPIC_ID=4286 -



- Dati tecnici -

- Schema delle locomotive dalla 6732 alla 6743, ultima serie di "Mucche" consegnate nel 1906 alle FS -

Clic foto



- Prospetto da: Mondo Ferroviario 111 -

- Lunghezza locomotiva+tender: 24.937 mm -



- Prospetto da: Mondo Ferroviario 111 -



- Modelli H0 -


- Gr.670 / Marco Piranese -



- Foto E.Ganzerla / da: Mondo Ferroviario 111 -



- Foto E.Ganzerla / da: Mondo Ferroviario 111 -



- Gr.6703 / Tecnotren -



- Foto da: Mondo Ferroviario 111 -



- Gr.670.018 / Top Train -



- Foto da: trenietreni.it -



- Foto da: trenietreni.it -



- Foto da: trenietreni.it -



- Foto copertina da: Guida alle locomotive a vapore / Luciano Greggio / Arnoldo Mondadori Editore -
- Fonti -
- toptrain.it -
- roy67 / scalatt.it -
- Le “Cab-Forward” all'italiana / Giovanni Cornolò / Mondo Ferroviario 111 -

- Nino / Michele -
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