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L'uso del motore lineare per i trasporti terrestri Una rivoluzione analoga all'apparizione dei "jets 99 L'uso del motore lineare per i trasporti terrestri Carattere essenziale: esercitare la spinta nel senso del moto senza contatti fisici attraverso un campo magnetico - L'esperienza del Tokaido e le prove americane - Un convegno internazionale a Capri sui progressi compiuti nel mondo - Progetto della Breda per un collegamento rapido tra Milano e la Malpensa Tra il 19 ed il 21 giugno si è svolto a Capri, sotto gli auspici deH'Institut f tir elektrische Maschinen di Hannover e dell'Istituto elettrotecnico dell'Università di Napoli un simposio internazionale sui motori elettrici lineari. Il motore lineare, o più brevemente il Lim (Linear Induction Motor) è destinato, in certe applicazioni, a sostituire la ruota nella sua funzione propulsiva in quanto realizza la spinta dei veicoli direttamente nel senso del moto senza contatti fisici ma attraverso un campo magnetico svincolato dalla aderenza e senza l'intermediazione di ruotismi. Il ministro dei Trasporti americano ha addirittura previsto che il Lim porterà nel campo dei trasporti terrestri una rivoluzione analoga a quella che il jet ha portato nei trasporti aerei. / princìpi Nella sua forma primordiale il Lim può concepirsi derivato dal ben noto motore trifase inventato dal nostro Galileo Ferraris nel quale un campo magnetico rotante generato nello statore trascina nel suo moto in senso orario un cilindro di rame (rotore). Se idealmente tagliamo lo statore ed il cilindro rotore e li raddrizziamo in modo da renderli piani il campo magnetico non sarà più «ruotante» ma «traslante» e sospingerà verso destra il rotore raddrizzato. Se facciamo il rotore di lunghezza indefinita e lo fissiamo a terra (sbarra di trazione) lo statore si muoverà verso sinistra, cosi che se esso viene fissato a bordo di un veicolo a ruote, questi correrà lungo la sbarra di trazione. Usualmente si pone la sbarra in mezzo a dei binari, e per una simmetria di sforzi si suddivide lo statore in due semistatori affacciati ai due lati della sbarra di trazione. La velocità del veicolo dipende dalla frequenza e dal passo polare. I vantaggi del Lim sono la semplicità di costruzione, l'assenza di ruotismi e relative forze centrifughe, l'indipendenza dello sforzo di trazione dalla aderenza, la facilità di frenare e di invertire la marcia (basta invertire due fasi), la riduzione del peso del veicolo (metà motore è a terra), la migliorata dispersione del calore. Gli svantaggi sono il costo della sbarra di trazione, il basso rendimento, qualche difficoltà nelle curve, negli scambi e nella alimentazione in trifase con frequenza variabile. Nella realtà il Lim però è ben più complesso di quello cosi schematicamente descritto, e può assumere aspetti assai diversi ed avere diverse prestazioni a seconda del modo come si fanno variare la posizione reciproca della parte attiva (statore) e passiva (rotore), la larghezza del traferro, il numero e la distanza dei poli, la frequenza, la tensione eccetera. E' per questo che esso può tornare utile sia alle altissime che alle medie velocità di trazione, e può avere svariati impieghi anche nelle industrie, non solo nei trasporti interni, ma anche nell'azionamento di macchine operatrici a moto alternativo, il che si ottiene avvolgendo a guisa di tubo le bobine induttrici. Nel loro interno si muove un indotto massiccio al quale è collegato l'utensile di lavoro (Lim tubolare). Inoltre con il progresso della elettronica solida si può azionare il Lim anziché con correnti politasi con correnti «ondulanti» di caratteristiche volute, derivate sia da una linea monofase che da una linea a corrente continua tramite un «inverter» costituito da tiristori e da diodi pilotati da generatori di impulsi, e si può provvedere a regolare la velocità con variatori di frequenza pure statici. Le soluzioni II campo di studio e di ricerca sul Lim è quindi assai vasto e lo dimostrano la trentina di memorie di alto livello presentate al Symposium di Capri. I tedeschi (Bausch, Deleroi, Gutt, Lang, Nowack, Oppel, Weh) oltre ai temi generali hanno in particolare trattato della generazione elettrica delle correnti «ondulanti» della possibilità di porre gli induttori lungo linea anziché sui veicoli, il che consente di ridurre questi ultimi a semplici carrozzerie passive sospinte magneticamente, alla possibilità e convenienza di abbinare la sostentazione magnetica alla propulsione magnetica, ed hanno prospettato procedimenti e modelli di calcolo per i diversi sistemi concepibili. I francesi e gli svizzeri (Baudon, Bourmault, Foggia, Ivanes, Jufer, Nicolas, Oberretl, Sabonnadiere, Wavre) hanno trattato la teoria dei motori lineari con particolare riguardo ai fenomeni di attrazione e repulsione tra induttore ed indotto ed agli «effetti» anomali sui bordi ed alle estremità dei magneti, e studiato numerosi accorgimenti per regolare velocità e frenatura. Giapponesi ed americani (Foldes, Halacsy, Ishikawa, Yamamura) hanno prospettato la possibilità di adottare sbarre di trazione non di rame o di alluminio, bensì in acciaio, cosa assai importante sotto il profilo economico, e si sono diffusi su particolari sistemi di calcolo realizzati con computers (Fortran - IV) e sui criteri economici di scelta dei vari tipi di Lim, ivi compresi quelli con parte attiva inducente a terra e passiva a bordo. Un contributo particolarmente vasto hanno apportato i ricercatori e gli studiosi italiani. Nutrita la partecipazione del Politecnico di Torino (Ca¬ ne, Carrer, Ferraris, Miglino. Pessina, Villata) specie per quanto concerne lo studio della regolazione di frequenza e quindi di velocità nei Lim mediante oscillatori statici comandati col metodo della sottooscillazione ed i criteri di scelta dei parametri di modulazione e lo studio dei campi magnetici negli indotti massicci. Le Ferrovie dello Stato sono state presenti con Camposano che ha illustrato una interessante panoramica concernente la pratica possibilità di utilizzare il motore lineare nella propulsione di veicoli non convenzionali. Cam posano con senso pratico ha escluso l'applicazione del Lim per altissime velocità (350-400 km-ora) su veicoli a ruote. Già l'esperienza del Tokaido mostra che oltre i 250 chilometri orari prevalgono sui problemi di aderenza quelli di mantenere in regolare assetto geometrico ed in perfetta efficienza l'armamento e le linee di contatto nelle quali un minimo difetto ha conseguenze intollerabili. Pensa quindi che il Lim andrà bene per veicoli sostentati con cuscino di aria (o meglio con flussi magnetici) sospinti ad elevata velocità. Invece vede una interessante, anche se parziale, applicazione del Lim su linee ferroviarie convenzionali di nuova costruzione per i tratti fortemente acclivi. Se in questi tratti si ponesse a terra la parte attiva di un motore lineare la cui parte passiva è sistemata sullo chassis del locomotore, si potrebbero addirittura modificare i criteri di progetto del tracciato della linea dato che non ci si dovrebbe preoccupare di pendenze assai pronunciate Per le città L'Università di Roma (De Falco, Cioffi) ha presentato un vasto, interessantissimo studio concernente l'applicazione del Lim ai trasporti passeggeri urbani di tipo continuo. Premesso uno studio generale sui possibili sistemi di trasporto (continui, parzialmente continui, intermittenti) e sul diverso modo di realizzare le distinte funzioni di sostentamento, guida, tra- zccbsnddmdlrp zione, viene esaminata l'applicazione del Lim a due particolari sistemi di trasporto urbano. Uno è costituito dalla strada mobile (di Immirzi) nella quale scorrono a fianco di un marciapiedi continuo due distinti treni di piattaforme tra loro affiancati: l'uno di corsa a velocità costante, l'altro di scambio a moto vario e che serve per portare il pubblico dal marciapiede al treno di corsa e viceversa. L'altro sistema esaminato è quello realizzato con successo da Adkins e Lewis cinquanta anni fa in Inghilterra nel Southern! ed a Wembley: in esso i veicoli circolavano trasportati da una vite elicoidale a passo variabile, lungo in linea e gradualmente decrescente in prossimità delle stazioni. De Falco propone per i trasporti continui urbani un analogo accoppiamento strada-veicolo realizzato però da una «vite a passo variabile elettrica» costituita da motori lineari sincroni alimentati a diverse frequenze (e quindi diverse velocità) nelle diverse sezioni di linea secondo un «programma» pilotato dalla posizione stessa delle vetture. Il nuovo sistema è previsto in due varianti (parte attiva a bordo oppure a terra) e sembra veramente meritevole di essere sperimentato. Il Politecnico di Milano (Campanari, Petrecca, Vistoli) è presente con uno studio concernente il dimensionamento di un motore lineare per trazione suburbana e con studi teorici sulle diverse prestazioni di alcuni tipi di motori lineari tubolari. Campanari, che è stato col prof. De Poi dell'Istituto di Elettrotecnica Industriale il primo in Italia a realizzare un Lim per trazione poi sperimentato dalle Ferrovie dello Stato (1964), dimostra che il motore lineare si presta anche per la trazione con frequente susseguirsi di accelerazioni e frenature e propone, in due varianti, il dimensionamento concreto di un Lim a due semistatori affacciati, idoneo alla propulsione di una vettura suburbana con fermate ogni 1200 metri, pendenze sino al venti per mille, velocità massima 120 chilometri orari. VeicoU analoghi ma più veloci (150 km ora), con containers per bagagli scaricabili, potrebbero essere usati, senza preoccupazione per i tracciati, per collegamenti terminalsaeroporti. La figura indica in modo schematico un progetto di massima della Breda per un veicolo del genere azionato a motore lineare, della potenzialità di 3500 passeggeri ora progettato per il collegamento rapido Milano-Malpensa. BOB LL0J_10JJ *~ I 1500 10000 17250 Progetto di massima della «Breda costruzioni ferroviarie» per un veicolo a motore lineare Milano• Malpensa