Ascensore del canale di Anderton, 1875-1908

Lo storico ascensore per barche del Regno Unito ha utilizzato un paio di ascensori idraulici per superare in modo creativo una sfida difficile.

Il 26 febbraio 1877, il noto botanico inglese e teorico evoluzionista Hewett C. Watson (1804-1881) inviò la seguente lettera all'ingegnere civile Sidengham Duer (1836-1886):

“'Ascensore idraulico del canale' viene restituito con la presente. Molte grazie per l' prestito of l' carta, quale è stato letto con non poco interesse perché mi ha dato nuovi spunti sull'argomento. In verità, è un vasto comando di potenza fisica sollevare 240 T. ad un'altezza di 50 piedi nel breve spazio di 3 min. o meno. È consuetudine per gli scrittori, che cercano di esaltare gli Antichi sui Moderni, chiedere come siano stati spostati ed elevati blocchi di pietra così grandi come quelli usati nelle piramidi. Ma gli ingegneri moderni realizzano davvero imprese molto più grandi con un uso più abile delle forze naturali".

Il titolo completo del documento a cui si fa riferimento nella lettera era "Ascensore idraulico del canale ad Anderton, sul fiume Weaver", scritto da Duer. Il documento era stato presentato a una riunione della British Institution of Civil Engineers il 21 marzo 1876, ed è stato successivamente pubblicato nel suo Verbale del procedimento. Mentre le ragioni di Duer per l'invio di una copia del suo documento a Watson sono sconosciute, l'entusiasmo con cui Watson ha visto il suo contenuto è evidente. Come sostenitore del concetto emergente di evoluzione, vide chiaramente che l'ascensore illustrava il naturale sviluppo dell'ingegneria moderna in quanto superava il lavoro degli "Antichi".

L'“ascensore” decantato da Watson era, infatti, un sistema composto da una coppia di ascensori idraulici che trasportavano le chiatte tra il fiume Weaver e il Trent and Mersey Canal. Il progetto iniziò nei primi anni 1870 con il riconoscimento che l'aumento del traffico di chiatte e del commercio su entrambi i corsi d'acqua avrebbe beneficiato di un collegamento di collegamento. Le sfide di progettazione critiche erano la topografia e la distanza verticale tra i due corsi d'acqua: un'altezza di 50 piedi, 4 pollici.

Edward Leader Williams (1828-1910), un ingegnere civile associato alla Weaver Trust (la società che gestiva la navigazione sul fiume), fu il primo a proporre l'uso di ascensori idraulici per spostare le chiatte tra i corsi d'acqua. Williams assunse Edwin Clark (1814-1894) per sviluppare lo schema, e Clark, a sua volta, assunse Duer, che descrisse il suo ruolo nel progetto come incentrato sulla "disposizione dei dettagli".[1] John Watt Sandeman (1842- 1927), che sostituì Williams come ingegnere del Weaver Trust proprio all'inizio del progetto, contribuì anche alla progettazione. Sebbene Clark sia generalmente accreditato come il progettista principale dell'ascensore, è interessante che sia stata la presentazione di Duer e la successiva pubblicazione (che includeva sette disegni dettagliati) a portare il sistema all'attenzione del pubblico. L'articolo ricevette un Telford Premium nel 1876 dall'Institution of Civil Engineers in riconoscimento dell'importanza del suo argomento e della qualità della presentazione di Duer.

L'ascensore ha impiegato un design relativamente semplice. Gli ascensori idraulici erano collegati in modo tale che l'azione discendente dell'uno sostanzialmente sollevasse l'altro. Quando l'ascensore era fermo, un'auto era in cima (a livello del canale) e l'altra in fondo (a livello del fiume). Le "auto" erano trogoli in ferro battuto lunghi 75 piedi, larghi 15.5 piedi e profondi 9.5 piedi al centro e profondi 7.5 piedi alle estremità. Avevano anche cancelli a ciascuna estremità, che potevano essere sollevati per consentire alle chiatte di entrare e uscire. Ogni trogolo è stato progettato per trasportare acqua con una profondità di 4.5 piedi, ed è stato dimensionato per trasportare due piccole chiatte (capacità media di 30-40 T. ciascuna) o una chiatta grande (capacità media di 80-100 T.) . Il peso combinato dell'acqua e delle chiatte era di circa 240 T. Quando una depressione si trovava al livello del fiume, veniva sommersa in modo tale che potesse entrare almeno 5 piedi d'acqua, il che consentiva il facile passaggio delle chiatte dentro e fuori. Quando il trogolo è salito, 12 sifoni lungo la sua lunghezza hanno drenato l'acqua in eccesso fino a raggiungere la profondità di progetto di 4.5 piedi. Un accumulatore alimentato da un motore a vapore ha fornito ulteriore pressione idraulica necessaria per sollevare i carichi.

Ogni canale era trasportato da un singolo pistone o pistone in ghisa del diametro di 3 piedi, posizionato centralmente. Gli arieti erano attaccati agli abbeveratoi da una presa in ferro battuto profonda 3.5 piedi. "Cantilever" in ferro battuto irradiati dalla presa ai lati del trogolo per aiutare a convogliare il peso al centro. Gli angoli dei trogoli erano inoltre dotati di blocchi guida in ghisa che scorrevano in canali nelle colonne che inquadravano i vani ascensore. Ogni ariete era composto da tre sezioni “unite tra loro da flange e bulloni. Le flange degli arieti erano ricoperte di piombo rosso prima di essere imbullonate insieme. Le flange delle presse, oltre al piombo rosso, avevano tra loro un anello di filo di piombo, il quale, schiacciato appiattito dalla pressione dei chiavistelli, formava un giunto a tenuta d'acqua».[1] Mentre seguiva l'operazione degli arieti un modello normativo per i sistemi idraulici diretti, è importante notare che i premistoppa erano sul fondo della "fossa" piena d'acqua. Per facilitare la manutenzione, un 4 piedi, 4 pollici. tunnel in ferro battuto di diametro è stato posto sotto la fossa. Il tunnel forniva anche l'accesso a una scatola delle valvole che controllava il funzionamento del sistema.

Il design semplice dell'ascensore permetteva che potesse essere azionato da una squadra di cinque operai: tre addetti all'azionamento dei cancelli che consentivano l'ingresso e l'uscita delle chiatte, uno addetto alla gestione del motore a vapore e dell'accumulatore e uno che controllava il funzionamento degli ascensori dal "casa della valvola" in cima all'ascensore. Le specifiche di progetto iniziali prevedevano che l'ascensore trasportasse le chiatte tra i corsi d'acqua in non meno di 3 minuti. Quando l'ascensore è stato aperto nel 1875, il tempo medio di sollevamento era di 2.5 minuti. Gli ascensori idraulici dell'ascensore di Anderton hanno trasportato con successo le chiatte da e verso il canale e il fiume dal 1875 al 1908, durante i quali hanno spostato circa 5 milioni di tonnellate. Nel 1908, il sistema idraulico è stato sostituito da un sistema a fune controbilanciato progettato da John Arthur Saner (1864-1952). Come il suo predecessore, Saner ha commemorato il suo lavoro in un documento presentato all'Institution of Civil Engineers e pubblicato nei suoi verbali.[2] Nel suo articolo, Saner ha anche raccontato una breve storia degli ascensori idraulici che consente uno sguardo unico sul loro funzionamento.

Durante i loro 30 anni di storia, gli ascensori hanno richiesto una normale manutenzione e sono sopravvissuti a diversi incidenti e guasti del sistema:

• 21 febbraio 1881: un pezzo di "sostanza dura" di origine sconosciuta è stato in qualche modo portato nella fossa, e quando il canale è sceso, invece di essere schiacciato tra il fondo del canale e la parte superiore del tunnel di servizio in ferro battuto, ha perforato un buco attraverso il tetto di un tunnel.
• Luglio 1881: sostituzione del premistoppa del premistoppa dell'accumulatore.
• 26 aprile 1882: scoppia la parte superiore di uno dei cilindri principali, che fa scendere il pistone e il trogolo, che si trovava al livello superiore. La causa è risultata essere il 4-in. foro necessario per ricevere il tubo che permetteva il passaggio dell'acqua tra i cilindri principali. La soluzione è stata quella di sostituire il grande tubo singolo con quattro tubi più piccoli, che distribuissero uniformemente la pressione attorno a entrambi i cilindri.
• 23 marzo 1887: una delle ghiandole cilindriche "cedette". Fu "riparato con una lastra di ferro battuto che durò fino al giugno 1891, quando fu rinnovato con una sezione di ghisa più forte inserita in tre parti, poiché non era possibile ottenere subito un anello completo in posizione".
• Aprile 1894: una seconda ghiandola cilindrica è stata "rinnovata" seguendo il metodo impiegato nel 1891.
• Aprile 1898: uno dei principali tubi di pressione si guasta.
• Agosto 1898: La valvola principale della pressione di equilibrio, che regolava il flusso d'acqua tra i cilindri principali, fallì.
• Giugno 1899: diversi tubi a pressione si guastano.^,

Saner descrisse anche un ulteriore e persistente problema che aveva afflitto il sistema: il progressivo deterioramento degli arieti. Nel 1882, gli operatori dell'ascensore notarono che le scanalature avevano cominciato ad apparire sulle superfici dei pistoni. Gli operai hanno accuratamente incastrato le lunghezze di rame morbido nelle scanalature per mantenere un passaggio a tenuta stagna attraverso i premistoppa. Il deterioramento continuò fino al 1895, anno in cui si stimava che fossero state utilizzate più di 750 libbre di rame, con alcune strisce più larghe di 3 pollici.

Saner si era unito al Weaver Trust nel 1885 come assistente ingegnere e, tre anni dopo, divenne l'ingegnere capo dell'organizzazione. Verso la metà degli anni 1890, aveva cominciato a sospettare che la causa della continua scanalatura degli arieti non fosse dovuta al loro materiale o al design dei premistoppa. Invece, sospettava un problema ben noto agli ingegneri del 21° secolo: l'inquinamento delle acque. L'acqua utilizzata per alimentare gli arieti veniva prelevata dal canale Trent e Mersey, le cui sponde erano costellate di "numerose opere saline e chimiche".[2] Saner sospettava che "l'azione elettrolitica, causata dalla qualità dell'acqua, fosse responsabile del danno, piuttosto che dell'attrito meccanico dell'imballaggio.”[2] Una serie di esperimenti effettuati nel gennaio 1895 confermarono i suoi sospetti, e Saner ideò un sistema che condensava lo scarico del motore a vapore, creando così un ambiente relativamente contaminato -sorgente d'acqua gratuita per gli ascensori. Saner riferì che, "sebbene l'acqua così ottenuta non fosse completamente priva di grasso, non c'era nulla che potesse fare del male, e la disposizione", a suo avviso, "prolungava la vita degli arieti per quasi 10 anni". Il progetto di Saner del 1908 per la sostituzione del sistema idraulico originale, descritto da lui come una "ricostruzione" dell'ascensore Anderton, sarà oggetto di un futuro documento.

sfondo

L'articolo di questo mese è stato ispirato dal documento di David Cooper "Boat lifts in the UK", presentato nel 2015 al quinto simposio annuale sulle tecnologie degli ascensori e delle scale mobili. Il documento di Cooper ha piantato un seme che ha portato alla ricerca di copie originali dei materiali associati all'ascensore di Anderton. Questa ricerca ha prodotto una copia del documento originale di Duer, che includeva la lettera di Watson a Duer "inclinata" in primo piano. Questo felice incidente ha permesso di illustrare la connessione tra i mondi del XIX secolo del pensiero scientifico moderno e l'ingegneria moderna.

Questa indagine è servita anche a ricordare il lato oscuro dell'industrializzazione, nell'inquinamento del Trent e del Mersey Canal. I vantaggi riscontrati nell'avere forti connessioni tra il mondo della scienza e dell'ingegneria, nonché i potenziali pericoli ambientali della produzione, rimangono aspetti critici della vita nel 21° secolo.

Riferimenti
[1] Sidengham Duer. "Ascensore idraulico del canale ad Anderton, sul fiume Weaver", verbale degli atti dell'Istituto degli ingegneri civili; Con altri documenti selezionati e astratti, Sessione 1875-76 – Parte III (1876).
[2] John Arthur Saner. "Ricostruzione dell'ascensore Canal-Boat sul fiume Weaver ad Anderton", verbale degli atti dell'Istituto degli ingegneri civili (1910).