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Dalla fine del 2002 ho iniziato la progettazione e la costruzione del modello in 5" della famosa locomotiva americana Big Boy di rodiggio 4-8-8-4.
Il progetto è irto di difficoltà, ma proprio per questo è particolarmente affascinante.
Viste le dimensioni del focolare (220x560 mm !!), l'alimentazione è realizzata tramite un bruciatore a gasolio, già realizzato e provato con (a quanto sembra) buoni risultati.
Le dimensioni del modello sono piuttosto ingombranti: 2,5 m la motrice e 3,6 m completa di tender.
la motrice al punto attuale del progetto
Il giorno 09 aprile 2004 il modello ha fatto la sua prima apparizione sul circuito, per verificare se ci sono
problemi nei punti più critici (il doppio scambio inglese e la curva a raggio più stretto R=11,5 m).
Non sono emersi problemi.
La Big Boy sul doppio scambio inglese:
La Big Boy sulla curva di raggio 11,5 m, a rimorchio di una FS445 (piuttosto improbabile, ma efficace!) ed
il sollevatore che ho realizzato per l'occasione per poter gestire il "mostro" senza spaccarmi la schiena:
I giunti sferici per alimentazione vapore anteriore, assemblati per le prove di tenuta ed il giunto sferico dello
scarico anteriore:
Il turbogeneratore (Pyle National Type M-06) perfettamente funzionante:
La porta del focolare (tipo "butterfly") chiusa ed aperta. Si può bloccare anche in posizione semiaperta
Il "Power Reverse Gear" ed il particolare della valvola di controllo. Questo dispositivo funziona con l'aria
compressa dei servizi ausiliari e serve per azionare l'inversione di marcia con un minimo sforzo. Viste le
dimensioni ridotte, il risultato mi ha soddisfatto.
Il carrello anteriore e la vista anteriore col carrello montato
Il "Power Reverse Gear" col relativo quadrante di comando, in assemblaggio provvisorio per le prove
Il carrello posteriore, tutto costruito senza fusioni saldando a TIG le varie parti, e la vista posteriore del telaio
La vista generale del telaio, finalmente completo di tutte le ruote .............
La caldaia, realizzata tutta in acciaio inox e saldata a TIG (dal "Maestro" Roberto, nelle prime due foto che seguono).
La costruzione è massiccia (peso 74 kg) ed ampiamente sovradimensionata. La lunghezza è di 1,4 m ed
il diametro del tubo è di 219 mm. Per poterla manovrare ho dovuto costruirmi un piccolo carro-ponte,
visibile nella terza foto
10-12-2004
Qui di seguito due foto del blocco contenente gli ugelli della soffiante e degli scarichi e del blocco dei due camini.
Nella realizzazione ho seguito i disegni originali. Il blocco degli scarichi ha un foro anteriore nel quale verrà alloggiato
il giunto recante lo scarico del motore anteriore, mentre i due fori posteriori sono collegati agli scarichi dei due cilindri
posteriori. Ognuna delle due flange di scarico è dotata di 4 ugelli per la soffiante e 4 ugelli di scarico, bloccati con una
flangia ed una sola vite centrale, rendendo possibile la sostituzione veloce degli ugelli. Gli ugelli della soffiante sono
alimentati dai tubi visibili nelle foto. Niente da dire per i camini, tranne che hanno un foro di scarico notevole (53 mm
di diametro nella sezione minore).
09-01-2005
Prime prove di assemblaggio della caldaia, con la camera da fumo quasi completa, sul corpo macchina.
I primi riscontri sono abbastanza confortanti, ma il lavoro da fare per completare le tubazioni di raccordo è ancora molto.
La porta della camera da fumo è bloccata da 30 ganci: spero di non doverla pulire spesso!
25-03-2005
La camera da fumo è ultimata ed assemblata.
Le foto mostrano il lato destro con la leva di comando del regolatore, una visione dell'interno con i 4+4 ugelli di scarico
ed i 4+4 ugelli della soffiante ed infine l'aspetto anteriore con la porta chiusa.
12-04-2005
Qui di seguito le foto del fanale di testa (modello PYLE) che sarà alimentato dal turbogeneratore:
28-04-2005
La parte anteriore alla data odierna. E' stato rifatta la mensola che sostiene il praticabile anteriore:
14-07-2005
I gruppi cilindri anteriore e posteriore, con le camicie delle valvole e dei cilindri (in acciaio inox).
Il gruppo anteriore è dotato di giunto sferico sul tubo di scarico.
24-07-2005
Ancora i gruppi cilindri anteriore e posteriore, completi di coperchi e guide per le valvole posteriori
16-11-2005
Finalmente la cabina è finita, salvo ritocchi finali. Non sembra, ma ci sono più di 600 ribattini......
I finestrini anteriori sono apribili e quelli laterali hanno le tre antine scorrevoli.
Il tetto è in parte asportabile e le porte doppie porte posteriori a due ante sono apribili per agevolare
l'accesso ai comandi di guida:
Le foto che seguono mostrano l'apertura delle porte posteriori (munite di chiusure a scrocco, maniglie e catenaccio),
uno sguardo ai comandi di guida (inversione di marcia, comando regolatore, colonna comando freni ad aria, oltre alle
numerose valvole a rubinetto per comandi vari) ed una vista del Reverse Gear funzionante ad aria e comandato dalla cabina:
26-03-2006
Qui di seguito le immagini del disegno del tender, con un particolare del carrello anteriore.
Nel disegno è stato inserito solo uno dei cinque assi fissi (per modo di dire, perchè hanno un gioco laterale di circa 4 mm).
Mancano inoltre tutti i particolari (scalette, boccaporti, ecc.) che sono stati disegnati a livello di schizzo ma che saranno definiti all'ultimo momento.
Il tutto è stato progettato per la costruzione senza fusioni, facendo ampio ricorso al taglio laser; il disegno del carrello fa vedere come viene
realizzato il telaio, con tecnica "taglia, piega e salda", già felicemente collaudata nella realizzazione del carrello posteriore della locomotiva.
31-05-2006
Ed ecco le prime foto del telaio del tender, ancora privo delle finiture e dell'impianto freni del carrello.
Ognuno dei 5 assi fissi è dotato di un proprio cilindro ad aria per la frenatura. Il carrello permette sia la rotazione che lo spostamento
laterale mediante rulli scorrevoli su piani inclinati, come da disegno originale. Tutti gli assi sono dotati di sospensioni a balestra, con
compensazione longitudinale. La corsa di prova sul circuito ha dato buoni risultati.
02-09-2006
La costruzione della cassa del tender richiede la saldatura alle ordinate interne di una striscia di ottone, dove sarà poi fissata la cassa con
ribattini di rame da 1,6 mm. Per saldare la striscia esattamente lungo la sagoma esterna dell'ordinata, ho realizzato la seguente dima:
La cassa richiede la ribattitura di circa 3000 ribattini in rame di diametro 1,6 mm.
Per ragioni di spazio non è possibile in molti casi usare il martello, senza contare che ho solo due mani................
Si rende quindi indispensabile un attrezzo per la ribattitura. In commercio esiste un attrezzo idoneo, ma a parte il costo proibitivo,
le sue dimensioni lo rendono poco pratico per la ribattitura dei ribattini ad alcuni mm dalle ordinate (v. foto sopra).
L'unica soluzione è costruirne uno idoneo e dopo parecchie tribolazioni il risultato è quello che si vede nelle foto che seguono.
Nella prima foto si vede la ribattitrice (con la copertura di protezione asportata) ed il contropunzone da appoggiare all'altro lato:
La ribattitrice è azionata da un'elettrovalvola comandata da un pulsante a pedale. Sono sufficienti tre colpi per formare una testa rotonda
al ribattino. Un solo colpo invece è sufficiente per appiattirlo.
02-11-2006
Ed ecco finalmente il colpo d'occhio del tender, assemblato per la verifica prima del montaggio finale con tutti i ribattini, ma già completo
del serbatoio del gasolio e delle parti interne (non visibili nelle foto). Mancano ancora tutti gli accessori esterni (scalette, casse laterali, porte
anteriori, ecc.).
04-03-2007
Comincia l'assemblaggio finale, partendo dal motore anteriore.
Qui di seguito la foto "pancia all'aria" dell'impianto dei freni, comandati da un cilindro ad aria.
11-03-2007
Dopo il lungo lavoro, una prima grande soddisfazione: vedere il motore anteriore girare alimentato con l'aria compressa.
Il biellismo della Big Boy è davvero impressionante, se paragonato a quelli usati nelle locomotive di dimensioni "normali".
Qui di seguito due foto del motore anteriore, non ancora completamente rimontato ma con tutto il biellismo funzionante:
05-04-2007
Ed ecco il telaio completo dei motori anteriore e posteriore e dei carrelli. Il tutto è stato collaudato con l'aria compressa con
buoni risultati.
12-05-2007
L'ingresso del vapore ai motori posteriori viene effettuato tramite giunti ad espansione, per permettere la dilatazione
del tubo di alimentazione del vapore. A causa dell'elevata temperatura del vapore e della lunghezza del tubo, la dilatazione
deve essere resa possibile e viene ottenuta tramite una camicia scorrevole all'interno del corpo del giunto.
Le foto mostrano i due giunti (destro e sinistro), uno dei quali è completo della flangia di connessione del tubo vapore.
15-05-2007
Due "foto ricordo" prima di smontare l'assieme per procedere con il mantello esterno della caldaia, passo indispensabile
per poter poi montare in via definitiva i tubi vapore, i serbatoi esterni, i praticabili, ecc.
15-10-2007
Sono passati 5 mesi ed ora il mantello esterno è praticamente finito. Mancano la rifinitura finale e la copertura dei fianchi della caldaia prossimi alla cabina.
E' stata completata la parte anteriore, salvo ripensamenti per l'aggiunta di altri particolari............
Le tubazioni del vapore sono solo piazzate in modo provvisorio e mancano del rivestimento esterno di coibentazione.
27-10-2007
Per lubrificare le due pompe anteriori ho realizzato un doppio lubrificatore a condensazione che ho alloggiato dietro i due sportelli anteriori.
I lubrificatori sono provvisti di vite di regolazione dell'afflusso dell'olio e di vetrino per il controllo del livello.
27-11-2007
Per nascondere le pareti in vista del focolare della caldaia, ho realizzato due "finte fiancate" che riproducono l'insieme dei ribattini e dei tiranti.
Le sette flange che sono rivettate e munite di tappo di ispezione sono quelle dei tubi circolatori posti all'interno del focolare (assenti nel modello).
In alto si vede il turbogeneratore montato sulla caldaia.
18-03-2008
Anche se il lavoro non è terminato, pubblico alcune foto del lavoro fatto in questo periodo.
Ho realizzato tutto il sistema di tubazioni vapore, aria, acqua ed accessori.
Il prossimo passo sarà il collaudo a vapore della caldaia con alcuni accessori (iniettori, pompa di emergenza, compressore aria, ecc.) ed il
rilevamento dell'andamento delle pressione in caldaia e delle temperature in diverse parti per poi scegliere la giusta verniciatura.
Cominciamo con i tubi di alimentazione e scarico vapore:
e quindi i tubi sotto la cabina e quelli sui telai motore. Il collegamento tra il blocco cabina-caldaia ed i telai motore è effettuato
con connessioni avvitate o ad innesto rapido.
31-03-2008
Ed eccoci alla prima accensione della caldaia. Nelle prima foto si vede l'insieme pronto per il collaudo e dotato delle sonde per la misura delle temperature
e della pressione di caldaia. La foto successiva è stata scattata poco dopo l'accensione: si vede subito che il futuro sarà un po' nero.......
La terza foto ritrae la caldaia in pressione. Risultato finale: la caldaia produce vapore a sufficienza, ma ci sarà parecchio da lavorare sul bruciatore e sulla combustione.
26-05-2008
Oggi ho effettuato il collaudo dopo aver convertito la caldaia per l'alimentazione a gas GPL. Il risultato è stato buono, la caldaia è andata in pressione agevolmente
e senza fumo!!!! La combustione è facilmente controllata regolando la portata tramite il rubinetto posto sotto i bruciatori o la pressione di alimentazione del GPL
tramite il riduttore posto sulla bombola. Ho eseguito due accensioni nell'arco della giornata, tutte e due con esito favorevole. Anche il controllo di varie funzioni ausiliarie
(iniettori, turbogeneratore, pompa di alimentazione, fischio, ecc.) ha dato esito positivo. Ho rilevato solo un paio di problemini ma non vedo difficoltà particolari per risolverli.
Le prime due foto riguardano i bruciatori del GPL, mentre le altre due ritraggono i bruciatori montati e l'assetto generale per la prova
21-06-2008
Visto l'esito positivo del funzionamento col GPL, mi si è posto il problema di come alimentare i bruciatori; la quantità di gas richiesta è di circa 3 kg/ora ed inoltre
è necessario provvedere al riduttore di pressione ed a tutte le sicurezze possibili.
La soluzione adottata è ricavata da quanto ho visto fare dagli amici americani nell'occasione di una visita al circuito di Train Mountain nell'Oregon.
Ho utilizzato tutta componentistica omologata (serbatoio, multivalvola, regolatore) ed ho camuffato il tutto come vagone cisterna.
Il risultato mi sembra accettabile ma quel che conta è il livello di sicurezza raggiunto.
Due foto per rendere l'idea:
25-06-2008
Giornata di collaudo generale dell'alimentazione a GPL. Con l'occasione ho controllato l'efficacia delle modifiche per risolvere i piccoli problemi emersi
durante il collaudo precedente. La caldaia è andata in pressione in 13 minuti ed ha mantenuto bene la pressione anche con il regolatore
del vapore aperto, l'alimentazione a gas non ha creato alcun problema e quindi questa volta tutto è filato liscio.
Il prossimo lavoro sarà (ahimè !!) lo smontaggio dell'assieme caldaia-cabina, la verniciatura ed il loro riassemblaggio.
Alcune foto del collaudo (assieme di collaudo, particolare dei bruciatori attraverso la porta del focolare, comandi e particolare del livello acqua retroilluminato):
02-08-2008
Dopo aver smontato, verniciato e rimontato tutto l'assieme caldaia-cabina, era d'obbligo un altro collaudo prima di assemblarlo con il telaio motore già
finito e collaudato tempo fa. Con l'occasione ho montato un deflettore di fiamma per ridurre il flusso dei fumi caldi nei tubi che contengono i surriscaldatori;
nella precedente prova la temperatura del vapore surriscaldato arrivava ad oltre 270°C ( un po' troppo elevata per le guarnizioni utilizzate), mentre ora arriva a poco più di 240 °C.
L'esito della prova è stato buono, la prossima accensione sarà a macchina finita e sui binari, pronta per la prima partenza (almeno così spero!).
Le foto che seguono ritraggono l'assieme caldaia-cabina durante la prova e durante lo scarico dell'acqua della caldaia a fine prova. La terza foto, scattata da sotto, mostra
la combustione del GPL nei 28 bruciatori; si vede anche la candeletta dell'accensione piezoelettrica. Il GPL è contenuto nel vagone cisterna che si intravvede nella prima foto.
20-09-2008
Ed ecco finalmente il risultato finale, dopo 6 anni di lavoro. Una volta assemblato il blocco caldaia-cabina al telaio motore, ho potuto fare alcune prove con l'aria compressa delle
varie pompe, freni, fischio, spurghi, ecc. Alla fine ho aperto il regolatore ed ho potuto verificare che la macchina correva sul banco (30 cm di corsa!!).
Ho in mente di provarla facendola correre su cuscinetti, così avrò modo di accenderla e verificare il tutto in condizioni reali avendo accessibilità alla parte inferiore per eventuali
verifiche ed interventi.
Per ora ho ripreso a lavorare alacremente sul tender...............
25-11-2008
Dopo aver rivettato la cassa del tender, ho assemblato provvisoriamente il tutto per una verifica generale (ed anche per mia personale soddisfazione....).
Prima di smontare ancora il tutto per finire la lavorazione del telaio e del carrello anteriore, ho scattato alcune foto che pubblico qui di seguito.
Tutti i portelli e le botole sono funzionanti e realizzati secondo i disegni originali.
21-01-2009
Il lavoro è proseguito con la realizzazione dell'impianto frenante del carrello anteriore, sempre funzionante ad aria compressa.
I cilindri sono stati realizzati in scala, visto che sono posti all'esterno e ben visibili.
Ecco due foto del carrello prima della verniciatura, visto di lato e da sotto:
Il lavoro è poi proseguito con la sigillatura della cassa con silicone e la verniciatura finale.
All'interno del tender sono stati poi installati: un compressore aria per garantire il funzionamento dei freni anche in caso di malfunzionamento
della pompa aria alimentata a vapore, una pompa acqua di emergenza funzionante a motore (viste le dimensioni della caldaia non ho ritenuto opportuno
pompare a mano!), un accumulatore 12 V per alimentare il tutto.
Sul pianale superiore sono stati posizionati il paiolato ed il finto carbone che funge anche da comodo sedile per la guida (è stato realizzato con del silicone nero!).
La botola anteriore serve per il rifornimento d'acqua (52 litri), mentre le due posteriori nascondono i comandi elettrici (compressore, pompa, connettore ricarica
accumulatore, comando accensione retroilluminazione dei due livelli acqua in cabina).
Qui di seguito le foto:
Mancano ancora le scritte sulla cassa, che saranno realizzate quanto prima.
10-03-2009
Ieri ho fatto la prima prova di accensione generale. Tutto sommato sono abbastanza soddisfatto, vista la complessità dell'assieme.
Ci sono diverse cose da aggiustare (tenuta delle flange, oliatori dei cilindri, ecc.) e gli spurghi comandati a vapore vanno rifatti perchè quelli che ho
costruito non funzionano e tolgono parecchia potenza ai cilindri.
Una foto rende l'idea di quanto sia lungo l'assieme locomotiva + tender + vagone cisterna col GPL (circa 5 m):
Ed ecco il link per vedere un piccolo filmato della prova: http://www.youtube.com/watch?v=fRhZYvx_ZNs
23-04-2009
Ieri è stata effettuata la seconda prova di accensione generale. Gli interventi effettuati si sono dimostrati efficaci ed il modello
sembra essere in condizione di poter fare la sua prima corsa su rotaia, una volta eliminata una perdita su un cilindro causata dalla rottura della
guarnizione del coperchio. Tutto è sembrato funzionare correttamente e l'emozione è stata notevole!!!
Qui di seguito alcune foto, mentre rimando al link su YouTube per vedere un breve filmato della prova:
http://www.youtube.com/watch?v=SrzfcNogohw
09-05-2009
Ed ecco finalmente il tender con le scritte:
A questo punto manca solo il collaudo su rotaia..................
19-05-2009
Oggi è stato effettuato il collaudo finale sui binari. A parte la fatica per riuscire a portare la locomotiva sul binario, tutto è andato bene
ed ho percorso tutto il circuito senza particolari problemi, tranne il deragliamento del carrello anteriore in un punto in cui il binario si è deformato.
Non mi sono fidato a provare a velocità più elevata perchè in caso di deragliamento in velocità sarebbero veramente guai seri..............
La Big Boy è un vero "mostro", anche in 5"....................
Qui di seguito alcune foto dell'evento vissuto assieme ad alcuni amici che si sono prodigati al massimo per arrivare al risultato e che ringrazio moltissimo:
Ecco il link per vedere il filmato del collaudo: http://www.youtube.com/watch?v=Nd54gWGuY6I
A questo punto resta solo la normale routine di messa a punto e di manutenzione, per cui a questo progetto posso finalmente mettere la parola:
FINE
12-10-2009
Il 7 Giugno è stato effettuato un incontro con un po' di amici per presentare la Big Boy (v. pagina "Album fotografico").
Con l'occasione sono state effettuate delle riprese video.
Ecco il link al filmato realizzato da Paolo Piovan:
http://www.youtube.com/watch?v=TJo1bcolQD4
03-07-2010
Dopo diverse prove e dopo aver trovato il gas giusto da utilizzare, la fiamma non mi soddisfaceva perchè era abbastanza gialla, il che significava che
la combustione del gas non era completa a causa di carenza d'aria.
Analizzando la situazione ho visto che il problema stava nel fatto che il focolare è molto lungo a che i gas di combustione che uscivano dai bruciatori
posti sul retro viaggiavano quasi in orizzontale verso i tubi bollitori; una parte di questi gas veniva risucchiata nelle prese d'aria dei bruciatori successivi,
causando un carenza di immissione d'aria fresca. Per rimediare all'inconveniente ho interposto una lamiera d'acciaio inox tra le prese d'aria e le uscite
dei bruciatori; l'effetto è stato immediato: la fiamma è di colore blu e la combustione è completa. Lo schermo inoltre costituisce una efficace barriera
contro le fiamme del focolare.
Qui di seguito alcune foto del bruciatore e dello stesso inserito nel focolare:
