Locomotiva termica: differenze tra le versioni

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[[File:Saliwangan Sabah Diesel-lokomotive-6105-01.jpg|miniatura]]

[[File:2M62M-1198 Kyviskes-Kena.jpg|thumb|Doppia trazione di locomotive lituane di costruzione russa]]

[[File:Siena station 2018 2.jpg|miniatura|Locomotiva diesel italiana del gruppo [[Locomotiva FS D.445|D.445]] al traino di un treno regionale.]]

La '''[[locomotiva]] termica''' è una macchina atta a trainare veicoli per [[Carro merci|trasporto di merci]] o [[carrozza ferroviaria|di viaggiatori]] su [[ferrovia|linea ferrata]] che utilizza uno o più [[motore endotermico|motori endotermici]] come propulsore. Può essere a trasmissione meccanica, idraulica o elettrica. Data la quasi totale diffusione dell'uso di [[motore diesel|motori dieselDiesel]] viene più spesso indicata come '''locomotiva Diesel''' (o "endotermica", per distinguerla dalle locomotive con generatore del vapore esterno al motore vero e proprio, come le [[Locomotiva a vapore|locomotive a vapore]] o [[Locomotiva a turbina|a turbina]], che sono definite "esotermiche").

== Storia ==

[[File:Bahnhof juist ca. 1902zugeschnitten.jpg|thumb|Piccola locomotiva a benzolo della Inselbahn Juist, ([[Isole Frisone Orientali]]) nel 1902]]

I primi tentativi di applicare un [[motore endotermico]] per la costruzione di locomotive vennero fatti già alla fine del [[XIX secolo]] ma senza alcun successo pratico. Le principali difficoltà riguardavano proprio la [[caratteristica meccanica]] di tali tipologie di motori, che presentano una scarsa coppia motrice allo spunto e richiedono quindi l'uso di convertitori di coppia piuttosto complessi<ref>{{Cita|Ministero dei Trasporti|cap.IV}}.</ref>. C'era anche il problema dei [[carburante|carburanti]] il cui costo era piuttosto elevato e la difficoltà di gestirne il ciclo di combustione. Vennero sperimentate alimentazioni a benzolo, a benzina, a nafta, poi a gas e perfino a [[Locomotiva a naftalina|naftalina]]<ref>{{Cita|Domenico Molino|pp. 34-35}}.</ref> applicati a motori progettati per il [[ciclo Otto]] e per il [[ciclo Diesel]].

Il primo esperimento di locomotiva diesel a trasmissione diretta, costruito da [[Sulzer]] e [[Borsig]], fu tentato nell'estate del [[1912]]<ref>{{Cita|Locomotive con motore diesel, brevetti Ansaldo|p. 6}}.</ref>, sulla ferrovia Winterthur-Romanshorn, in [[Svizzera]] ma con poco successo; ci pensò poi lo scoppio della [[prima guerra mondiale]], nel [[1914]], a bloccare tutto.

Negli [[Stati unitiUniti]], nel [[1917]] la [[General Electric]] costruì il suo primo prototipo di locomotiva diesel-elettrica. In seguito, nel [[1923]] quando con il [[Kaufman Act]] venne bandito l'uso delle locomotive a vapore da [[New York]] venne incentivata sia l'elettrificazione che l'uso di sistemi di trazione alternativi come quello termico.

A partire dalla metà degli [[anni 1920|anni venti]] vari costruttori statunitensi iniziarono la produzione di locomotive diesel-elettriche che gradatamente divennero sempre più usate anche alla trazione di treni di prestigio e a lunga percorrenza.

Nel [[1922]] venne costruita dalla [[Fiat]] la prima locomotiva diesel-elettrica italiana che venne impiegata per vario tempo sulla rete delle [[Ferrovie Calabro Lucane|Calabro Lucane]].

[[File:Fiat locomotiva diesel elettrica.jpg|thumb|LocomoticaLocomotiva dieselDiesel-elettrica da 440&nbsp;CV delle [[Ferrovie Calabro Lucane]], costruita dalla [[Fiat]] alla testa di un treno viaggiatori]]

Nell'[[Unione sovietica]], nel 1924, due locomotive diesel-elettriche entrarono in servizio quasi contemporaneamente. La Э^эл2 progettata da [[Yuri Lomonosov]] e costruita dalla tedesca [[Maschinenfabrik Esslingen]] e la Щэл1 progettata da [[Âkov Modestovič Gakkel']] e costruita dalla [[Baltic Shipyard]].

Nei primi [[Anni 1920|anni venti]] anche l'[[Ansaldo]] costruì alcuni prototipi di locomotiva diesel, con trasmissione diretta a bielle, che vennero provate a lungo tra Sampierdarena, Savona e Albenga tra i mesi di marzo e maggio del [[1928]] ma che non sortirono tuttavia ordinazioni<ref>{{Cita|Locomotive con motore diesel, brevetti Ansaldo|}}</ref> da parte delle FS. Nell'aprile del [[1929]], sulla [[Ferrovia Roma-Lido|Roma-Ostia]] venne provata una [[locomotiva diesel-Zarlatti]], ma neanche questo esperimento ebbe seguito; il sistema aggirava il problema della trasmissione del moto utilizzando una [[Locomotiva Gruppo 910|locomotiva a vapore FS 910]] adattata, senza caldaia e forno ma con i suoi meccanismi motori. Il motore diesel da 330&nbsp;CV azionava un compressore d'aria; questa, compressa andava a saturare il vapore prodotto da una piccola caldaia e con la miscela veniva azionato il motore a vapore della locomotiva<ref>{{Cita|Risultati delle prove eseguite con la locomotiva Diesel-Zarlatti |}}</ref>.

Nei primi [[Anni 1920|anni venti]] anche l'[[Ansaldo]] costruì alcuni prototipi di locomotiva diesel, con trasmissione diretta a bielle, che vennero provate a lungo tra Sampierdarena, Savona e Albenga tra i mesi di marzo e maggio del [[1928]] ma che non sortirono tuttavia ordinazioni<ref>{{Cita|Locomotive con motore diesel, brevetti Ansaldo|}}.</ref> da parte delle FS. Nell'aprile del [[1929]], sulla [[Ferrovia Roma-Lido|Roma-Ostia]] venne provata una [[locomotiva diesel-Zarlatti]], ma neanche questo esperimento ebbe seguito; il sistema aggirava il problema della trasmissione del moto utilizzando una [[Locomotiva Gruppo 910|locomotiva a vapore FS 910]] adattata, senza caldaia e forno ma con i suoi meccanismi motori. Il motore diesel da 330&nbsp;CV azionava un compressore d'aria; questa, compressa andava a saturare il vapore prodotto da una piccola caldaia e con la miscela veniva azionato il motore a vapore della locomotiva<ref>{{Cita|Risultati delle prove eseguite con la locomotiva Diesel-Zarlatti |}}.</ref>.

La prima locomotiva [[Germania|tedesca]] venne approntata nel [[1935]] dalla [[Krauss-Maffei]] in collaborazione con la [[MAN SE|MAN]] e la [[Voith]]; si trattava della locomotiva diesel-idraulica V 140.

La prima locomotiva [[Germania|tedesca]] venne approntata nel [[1935]] dalla [[Krauss-Maffei]] in collaborazione con la [[MAN SE|MAN]] e la [[Voith (azienda)|Voith]]; si trattava della locomotiva diesel-idraulica V 140.

== Cenni teorici ==

== CenniAspetti teorici ==

Dopo una prima sperimentazione, la tecnica costruttiva delle locomotive termiche si è orientata verso l'uso quasi generalizzato del motore dieselDiesel veloce. Il maggiore problema da affrontare è sempre stato quello della trasmissione del moto dal motore alle ruote a causa della [[caratteristica meccanica]] sfavorevole dei motori endotermici in genere. Mentre le locomotive a vapore e quelle elettriche hanno il motore collegato direttamente alle ruote, con un rapporto di trasmissione fisso, quelle termiche richiedono necessariamente l'uso di un [[convertitore di coppia]] che determini l'adatto rapporto di trasmissione, oltre che di un [[Frizione (meccanica)|sistema di disinnesto]], per la trasmissione della potenza erogata alle ruote. Sono stati quindi usati differenti accorgimenti (tipici di alcune scuole), dei quali il più semplice e affidabile è risultato il sistema ibrido diesel-elettrico nel quale il motore endotermico viene accoppiato direttamente ad un [[generatore elettrico]] di corrente per alimentare i motori elettrici di trazione. Questo sistema, che elimina del tutto la necessità di cambio e frizione, è stato adottato nella costruzione della massima parte delle locomotive [[Stati Uniti|americane]] nonché di quelle [[italia]]ne, [[Francia|francesi]] e [[Inghilterra|inglesi]]. La scuola [[Germania|tedesca]] si è orientata invece verso le trasmissioni a fluido, realizzando locomotive diesel idrauliche, e così parte dell'industria nord europea.

Una locomotiva termica è costituita essenzialmente di una cassa, che può essere montata su carro rigido (per le locomotive più vecchie) o a carrelli, entro la quale è ricavato un comparto motore con uno o più motori endotermici e tutte le apparecchiature di raffreddamento, di controllo e ausiliarie:

[[File:Jänese raudteesildTep80.JPGjpg|right|thumb|Locomotiva Diesel GErussa C36-7TEP80]]

* ''[[Cassa (locomotiva)|Cassa]]'': è la parte che serve a contenere le apparecchiature, le batterie di bordo, i controlli e le apparecchiature di protezione e di sicurezza. In genere è divisa in tre parti: le due cabine di guida e il comparto motori. Alcune tipologie di locomotive hanno una sola cabina di guida centrale, paracentrale o di estremità e due corpi anteriore e posteriore contenenti le apparecchiature; altre, come ad esempio la [[locomotiva 245]], hanno un solo avancorpo anteriore e la cabina di guida posteriore.

* ''[[Carro (locomotiva)|Carro]]'': è la parte sottostante la cassa che supporta tutte le apparecchiature e poggia tramite sistemi di [[sospensione (meccanica)|sospensione]] adeguati su [[sala montata|ruote]] o [[carrello (ferrovia)|carrelli]]. Sulle traverse di testa trovano posto i [[respingente|respingenti]], il [[gancio di trazione]] e le condotte pneumatiche ed elettriche di accoppiamento.

* ''Meccanismo di trasmissione'': è l'insieme degli organi meccanici che trasmettono il moto dai motori alle ruote. Può essere di tipo e foggia differenti: a [[ingranaggio|ingranaggi]], a [[Biella (meccanica)|bielle]] e [[manovella|manovelle]], ad [[Giunto cardanico|albero cardanico]] e per le diesel-elettriche ad [[Trasmissione ad asse cavo|asse cavo]] o ad [[anello danzante]].

* ''Accessori'': sono specifici per ogni categoria di locomotive ma di massima tutte hanno i seguenti: [[compressore]] per la produzione dell'[[aria compressa]] necessaria ai vari comandi e al [[freno|sistema frenante]]; [[Ventilatore|ventilatori]] e [[radiatoreRaffreddamento a liquido|radiatori]] di raffreddamento dei fluidi dei motori, di solito olio ed acqua; sistemi di misura e controllo dei parametri di funzionamento, [[tachimetro|tachigrafo]] e attrezzature varie.

== Tipi di locomotive termiche ==

Le locomotive a motorizzazione endotermica sono state costruite sia per la trazione dei treni che per l'effettuazione dei servizi di manovra negli [[scalo merci|scali ferroviari]] e nei raccordi industriali. Il motivo di elezione sta proprio nella loro versatilità, cioè nelle loro caratteristiche, quali l'immediata disponibilità al servizio senza i lunghi tempi di preparazione delle [[locomotiva a vapore|locomotive a vapore]] e il loro semplice stazionamento senza necessità di particolare accudienza; inoltre la loro maggiore economicità di utilizzazione su qualunque tipo di linea ferrata senza la necessità di un cospicuo investimento per la costruzione della linea elettrica di alimentazione. Ambedue le categorie, ''locomotive da treno'' e ''locomotive da manovra'' sono state costruite con vari tipi di trasmissione.

=== '''<big>Locomotive a trasmissione meccanica ===</big>'''

[[File:Automotori 207 e 208.jpg|thumb|[[Automotore|Automotori]] [[Automotore FS 208|208]] con trasmissione meccanica a catena]]

Rientrano in questa categoria le locomotive che trasmettono il moto del motore alle ruote per mezzo di una serie di organi i cui principali sono:

* Organo di distacco: può essere una [[Frizione (meccanica)|frizione]] a secco o a bagno di olio, in genere del tipo multidisco per i mezzi più potenti.

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=== Locomotive a trasmissione elettrica ===

[[File:FS D343-2003 front.jpg|miniatura|Locomotiva Diesel [[Locomotiva FS D.343|D.343]].]]

[[File:Jänese raudteesild.JPG|thumb|Locomotiva Diesel GE C36-7]]

È il tipo di locomotiva che allo scopo di semplificare il sistema di trasmissione della forza di trazione alle ruote, che diviene costruttivamente più critico alle potenze elevate, utilizza il motore termico allo scopo di generare corrente elettrica a bordo, mentre il resto del complesso di trazione è elettrico. Si tratta, semplificando, di una [[locomotiva elettrica]] alimentata da un [[gruppo elettrogeno]] di grande potenza. Fino agli anni settanta la corrente generata a bordo era continua a tensione dell'ordine dei 1000 volt o poco più, ma l'avvento dell'elettronica di potenza che ha permesso la costruzione di [[inverter]] e circuiti di regolazione a frazionamento ha reso più conveniente la generazione di corrente alternata trifase modulabile in tensione e frequenza e l'utilizzazione del più semplice e robusto [[motore trifase]] di trazione.

La trasmissione di una locomotiva diesel-elettrica è costituita da:

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* Motori a corrente continua con eccitazione in serie o motori asincroni trifase.

* Trasmissione meccanica motore-asse a ingranaggi con giunti elastici, ad asse cavo o ad anello danzante.

Per quanto riguarda l'[[Italia]] quando a metà degli [[Anni 1950|anni cinquanta]] le [[Ferrovie dello Stato Italiane|FS]] si proponevano un importante piano di modernizzazione che prevedeva la progressiva riduzione della [[locomotiva a vapore|trazione a vapore]] per i treni composti da materiale ordinario sostituendola con motrici diesel vennero valutate due alternative: la trasmissione idromeccanica, con massa ridotta ma a rendimento più basso e con il problema del raffreddamento del fluido presente nel convertitore idraulico, e la trasmissione elettrica, più pesante, ma con rendimento più alto e con la possibilità di sfruttare valori di potenza elevati per tempi più lunghi. Negli USA si stava affermando quella elettrica, mentre in Germania veniva privilegiata quella idraulica. Le FS allora decisero pragmaticamente di metterle a confronto sul campo, e procedette alla progettazione di vari prototipi: sul fronte delle idrauliche furono schierate le [[Locomotiva FS D.342|D.342]], mentre sul fronte opposto si predisposero le diesel-elettriche [[Locomotiva FS D.341|D.341]]. I dati raccolti premiarono la soluzione diesel-elettrica, che ebbe anche l’apprezzamento del personale di macchina e mostrò una notevole affidabilità, e così il futuro dei Diesel italiani fu a trazione elettrica. Alla D.341 seguirono la [[Locomotiva FS D.343|D.343]], la [[Locomotiva FS D.443|D.443]], la [[Locomotiva FS D.345|D.345]] e la [[Locomotiva FS D.445|D.445]].

=== Locomotive a trasmissione idraulica ===

[[File:Db-220002-01-c.jpg|thumb|La 220, la classica diesel-idraulica di scuola tedesca]]

Tale tipo di trasmissione è quello scelto dalla ''scuola tedesca'' che comprende anche altri costruttori nord-europei; un esempio molto noto di tali locomotive è la [[Locomotiva DB 220V 200.0|220]] della [[Deutsche Bundesbahn|Ferrovia Federale Tedesca]]. La costruzione è senz'altro più complessa rispetto ad altri tipi di trasmissione in quanto prevede di massima:

[[File:Db-220002-01-c.jpg|thumb|La [[Locomotiva DB V 200.0|220]], la classica diesel-idraulica di scuola tedesca]]

* convertitore di coppia (cambio) idraulico; è concettualmente costituito da una [[pompa centrifuga]], da una [[turbina]] e da un distributore collegati in circuito chiuso che utilizzano un fluido adatto. La coppia viene trasmessa dall'albero motore alla pompa e viene trasformata nella turbina in maniera da ottenerne la variazione, graduabile in continuità, all'albero condotto collegato alla girante della turbina. Viene realizzato così un cambio continuo senza interruzioni della trasmissione di potenza a differenza di come, invece, avviene nei cambi meccanici.

* meccanismi di disinnesto del gruppo motore dal gruppo trasmissione.

* alberi di trasmissione (in genere [[giunto di Cardano|cardanici]]).

* ponti riduttori e invertitori.

Tali sistemi meccanici richiedono un elevato grado di precisione date le masse rotanti in gioco e le potenze da trasmettere. In [[Italia]] è stata principalmente l'[[Ansaldo]] a proporre locomotive di tale tipo costruite tuttavia con licenza tedesca; un esempio sono lestate l'eteregeneo gruppo delle [[Locomotiva FS D.342.4xxx|D.342]] e lela [[Locomotiva FS D.442|D.442]], tuttaviadella quale venne costruito un solo esemplare. ilTale sistema in Italia non ha trovato tuttavia seguito ed è stato quasi del tutto abbandonato dall'industria nazionale.

== Note ==

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== Bibliografia ==

* {{Cita web|http://www.trenidicarta.it/pdf/3/3869.pdf|Locomotive con motore diesel, brevetti Ansaldo per medie e grandi potenze'', Genova Sampierdarena,1928|}}

* {{Cita web|http://www.trenidicarta.it/pdf/13/13637.pdf|Risultati delle prove eseguite con la locomotiva ''Diesel-Zarlatti'' sulla ferrovia Roma-Ostia,1929|}}

* {{Cita libro|Ministero dei trasporti|Ferrovie dello Stato|Automotrici termiche Vol IX|1971|Ferrovie dello Stato |Firenze}}

* Domenico Molino, ''Una locomotiva a naftalina'', in ''[[Italmodel ferrovieFerrovie]]'', 29 (1979), n. 222, pp.&nbsp;34–35

* Adriano Betti Carboncini, ''La D.2311.001 Ansaldo'', in ''[[I treniTreni]]'', 31 (2010), n. 332, pp.&nbsp;24–29

* Giancarlo Piro, ''La trazione Diesel ai nostri giorni'', in ''[[Ingegneria ferroviariaFerroviaria (rivista)|Ingegneria Ferroviaria]]'', 55 (2000), n. 6, pp.&nbsp;377–385

== Voci correlate ==

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* [[Locomotiva diesel-Zarlatti]]

{{Locomotive diesel FS}}

== Altri progetti ==

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