ingegneria

Alluminio aerodinamico per l’automobile spaziale anni ’40

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Quando è successo? Quando abbiamo perso ogni contatto con l’armonia stradale del vento? Basta misurare un’automobile sportiva dei nostri giorni, per trovarsi dinnanzi a ogni sorta di forma concepita per tagliare l’aria e incrementare la portanza, linee strette, angolari, forme dall’aspetto grintoso e “cattivo”. Perduta è l’antica cognizione ereditata dall’industria aerodinamica degli albori, per cui l’equilibrio delicato di peso, potenza e tenuta di strada doveva trovarsi assistito da una forma naturalmente capace di deviare l’ingombrante massa di gas respirabili che da tempo immemore compongono la nostra atmosfera. Laddove la potenza raggiungibile da un motore appare virtualmente illimitata, mentre l’impiego dei nuovi materiali compositi e la fibra di carbonio mantiene il peso delle super-macchine ben al di sotto della tonnellata, tutto quello che si chiede a un carrozziere fuori dalla logica competitiva è l’estetica prima della funzione, o al limite, una forma che non possa compromettere la portanza. E anche in quel caso, i risultati possono variare: dopo tutto, se l’F-14 Tomcat ci ha insegnato qualcosa, è che un’ala mobile da sollevare nei momenti critici (nel nostro caso, le curve) può ottenere risultati migliori di centinaia di ore trascorse ad ottimizzare i punti di fuga intrinseci di un veicolo a motore. Ma è strana la maniera in cui, proprio un simile percorso d’ottimizzazione, abbia condotto la ricerca ingegneristica verso una singola possibile conclusione. Mentre le prototipiche differenze tra le filosofie progettuali dei diversi marchi dell’automobilismo internazionale, come Porsche, Ferrari o Lamborghini, tendono progressivamente a scomparire, in favore di una visione dell’automobile “ideale” che non può che diventare al tempo stesso, proprio per questo, inerentemente anonima e “banale”.
Guardando indietro, c’è stato un tempo e un luogo in cui la tecnica dello streamlining sembrava dominare sopra ogni altra concezione della carrozzeria automobilistica, collocato essenzialmente negli Stati Uniti della metà degli anni ’30. Quando il successo ottenuto dalle macchine volanti dopo il termine della grande guerra, unito al desiderio di conservare carburante vista l’incombenza della più grande crisi finanziaria fin lì conosciuta dalla civiltà industriale, aveva trasformato i carrozzieri in vere e proprie star dell’industria veicolare, spesso ricercati ancor più degli ingegneri che dovevano occuparsi di progettare il motore. Riguardando alle automobili di lusso americane in quegli anni, destinate a lasciare un segno indelebile nello stile e l’estetica di tutto il continente, è impossibile non notare l’elevata quantità di cofani bombati, pinne verticali, parti posteriori che si allungano come la coda di una rondine e appariscenti parafanghi sopra ciascuna ruota, simili a ornamenti di un elmo egizio della Prima o Seconda Dinastia. Giunse quindi sul terreno sacro d’Indianapolis, la grande pista di mattoni presso cui era stato riprodotto per questi lidi, soltanto due decadi prima, il concetto stesso di competizione motoristica sul modello europeo, il meccanico di discendenza tedesca Fred H. Offenhauser Jr, col suo concetto di un propulsore destinato al soprannome di “Offy”. La cui potenza precedentemente ritenuta irraggiungibile (fino a 420 cavalli nei modelli da competizione) avrebbe cambiato, in maniera pressoché totale, le regole stesse di questo folle ed entusiasmante gioco.
Anno 1939: le ambizioni espansionistiche dei maggiori regimi europei raggiungono lo stato di criticità lungamente temuto, incendiando il mondo in una mezza decade di follia collettiva, che sarebbe costata la vita a letterali milioni di persone. L’attività soddisfacente delle gare a motori subisce un sostanziale arresto, subordinato alle esigenze ingegneristiche e di materiali dell’economia continuativa di guerra. Persino nei possenti Stati Uniti, dopo l’attacco fulmineo di Pearl Harbor, la prestigiosa corsa di Indianapolis 500 subisce uno stato di totale arresto, destinato a durare fino al 1945. Il mondo che riemerge dal profondo caos appare quindi totalmente cambiato, persino nel suo rapporto con il ruolo che si era disposti ad assegnare alla natura stessa. Un qualcosa che certamente seppe interpretare e comprendere Lewis Henry ‘Lou’ Moore, l’ex-pilota californiano d’adozione tra le due guerre, che a partire dal 1936 aveva trasferito i suoi interessi nella gestione di quello che avrebbe potuto definirsi il concetto ante-litteram di una scuderia di gara. Strettamente interconnesso, come ogni altra figura dell’automobilismo contestuale, all’impiego fruttuoso dei possenti motori Offenhauser, ma con una letterale marcia in più: l’aiuto del carrozziere ed amico di vecchia data Emil Diedt, una figura il cui cognome, se fosse stato dal giusto lato dell’Atlantico, sarebbe forse diventato celebre come Giugiaro, Pininfarina o Bertone. Ora in questo articolo non parleremo delle due celebri Blue Crown Spark Plug, i fulmini della pista a forma di sigaro che nel 1947 e ’48 ottennero per due volte di seguito, per la prima volta nella storia, il primo e secondo posto della leggendaria Indy 500, al volante rispettivamente di Mauri Rose e Bill Holland. Né degli speciali accorgimenti impiegati da Diedt, che avevano incluso miglioramenti alla linea aerodinamica e un più ampio uso dell’alluminio nei loro bolidi color cobalto, esteso per la prima volta anche ai serbatoi della benzina e dell’olio. Bensì dal comparabilmente meno celebre, per quanto straordinario a vedersi, volo pindarico compiuto da quest’ultimo, nella sua impresa di carriera immediatamente successiva, per la produzione di un’innovativa hot rod (automobile fuoriserie fortemente personalizzata) commissionata dall’ingegnere aeronautico Norman Timbs.

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Le tre volte in cui tacquero le cascate del Niagara

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Il silenzio può essere assordante, a volte, in determinati luoghi, quando la stessa cessazione del rumore è una situazione incoerente con lo stato dei fatti che sussiste da generazioni. E il ritorno alla quiete primordiale simboleggia la perdita stessa di ogni punto di riferimento generazionale. Immaginate ora di vivere in luogo presso cui il frastuono rappresenta lo stato dei fatti naturali e il cui nome stesso, si richiama alla meraviglia naturale maggiormente cacofonica della nazione. E una mattina diversa da ogni altra di svegliarvi, con vostro sommo stupore, mentre il canto degli uccelli distanti risuona tra le valli dello stato verdeggiante di New York. È quello che successe, secondo gli articoli dell’epoca, agli abitanti di Niagara Falls il 31 marzo del 1848. Un giorno del calendario, questo, che potrebbe suscitare non pochi sospetti, vista l’abitudine odierna dei cosiddetti pesce d’Aprile. Ma è difficile inventarsi qualcosa di simile! Creare una cospirazione capace di sopravvivere alla narrazione asincrona di un intero popolo rimasto, anch’esso, del tutto privo di parole? Molto più probabile è che tutto ciò sia veramente successo; per quanto incredibile possa apparire.
Una diga naturale di ghiaccio. Formatasi presso l’imbocco del lago Erie all’inizio del fiume omonimo, che normalmente agisce come solo punto di collegamento con quello dell’Ontario, estremità orientale del più imponente sistema idrico nordamericano (e uno dei maggiori al mondo). Frutto, niente meno, che della grande glaciazione del Wisconsin, l’ultima Era Glaciale del pianeta, in una casistica che allude in modo chiaro all’elevata latitudine, e temperature conseguenti, di un luogo in cui può succedere persino questo. Fu un caso prevedibilmente epocale in grado di durare ben 40 ore a partire dalla notte del 30 marzo, lasciando una memoria indelebile nelle menti di chiunque abbia assistito sia stato in qualche modo coinvolto. Le acciaierie e i mulini che erano stati costruiti nel corso dell’intero secolo dell’industria, per sfruttare l’enorme energia potenziale delle cascate, non poterono far altro che bloccare le proprie operazioni, lasciando gli impiegati liberi di andare a vedere coi propri occhi l’irripetibile fenomeno. Soltanto due piccoli rivoli d’acqua restavano al posto della formidabile cateratta, rispettivamente situati in corrispondenza delle Horseshoe e delle American Falls. Il fiume a nord appariva poco più di un torrente al centro del vasto solco scavato attraverso la cuesta, mentre pesci e tartarughe si agitavano privi di forze, nel vano tentativo di tornare a nuotare nel grande corso. In breve tempo, iniziarono gli sforzi organizzati per trarre vantaggio della situazione. I marinai della Maid of the Mist, storico battello panoramico locale, s’inoltrarono nel teatro improvvisamente silenzioso del loro principale metodo di sostentamento, per far saltare con la dinamite alcune rocce che costituivano da tempo un pericolo durante le escursioni. La gente della città discese a valle e si recò a esplorare il letto del fiume, a quanto pare ritrovando una quantità inusitata di fossili, cimeli della guerra civile e manufatti delle antiche civiltà native americane. Una squadra del locale reggimento della Cavalleria, non potendo resistere all’occasione, inscenò una piccola parata procedendo al trotto in corrispondenza delle rapide normalmente letali. Col procedere della giornata, dunque, le persone iniziarono progressivamente a rendersi conto del pericolo, tanto che verso sera quasi nessuno sembrava ancora disposto a prendersi gioco della natura verso il sopraggiungere del vespro. Il che fu certamente un bene, perché l’innalzarsi delle temperature e il cambiamento della direzione dei venti, come previsto dagli addetti ai lavori, aveva indebolito la diga glaciale del lago Erie, al punto che l’inevitabile cedimento ebbe modo di verificarsi la notte del 31 marzo. Costituendo, a quanto pare, un altro spettacolo terrificante, con un roboante boato seguito dall’ondata di piena dell’acqua furente, finalmente libera di seguire la strada naturale del mondo, facendosi strada verso il luogo che il destino gli aveva riservato di occupare.
In molti, credettero che quello fosse uno spettacolo unico, destinato a restare privo di repliche a memoria d’uomo. E in un certo senso avevano ragione: ad oggi l’innalzamento medio delle temperature, dovuto al riscaldamento globale, rendono assai improbabile il verificarsi spontaneo di qualcosa di simile per la seconda volta. Detto questo, la mano iper-tecnologica dell’uomo potrebbe facilmente replicare l’evento in qualsiasi punto definito della storia. E in un paio di casi almeno, ci è andato davvero molto vicino…

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Il petrolio è contenuto nelle zampe di cemento della creatura

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Un computer non può sbagliare: mai astrazione fu più apprezzata dall’uomo, benché inerentemente soggetta ad una vasta gamma di eccezioni. Talvolta terribili, nelle conseguenze a cui diventa impossibile sottrarsi. Le tre colonne grigiastre spuntavano dall’acqua del Gandsfjord per 6 metri, come altrettanti costole di un colossale dinosauro. Circondate da gru, piattaforme e una piccola flotta di navi da trasporto, tra cui le più grandi apparivano appesantite, a dir poco, da una sovrastruttura dal peso di 57.000 tonnellate, sufficiente ad ospitare comodamente una quantità approssimativa di 200 persone. Era il 23 agosto del 1991, quando il personale della Norwegian Contractors, assolvendo al più importante appalto che fosse mai stato emesso dalla compagnia di bandiera Statoil (oggi Equinor) stava per fare la storia dell’ingegneria marittima e l’edilizia offshore. Lentamente, un centimetro alla volta, l’elemento apparentemente più imponente venne spostato sopra quelli che avrebbero costituito i suoi sostegni per un periodo di almeno 5 decadi a venire, presso il vasto giacimento di petrolio e gas naturale di Sleipner, nel Mare del Nord. Quindi, contrariamente alle più lecite aspettative, non fu quest’ultimo ad essere abbassato, bensì le colonne stesse, come mosse da una forza titanica, a sollevarsi dal fondale marino, entrando in contatto e “raccogliendo” letteralmente il ponte superiore dai suoi portatori di giornata. D’un tratto, ciò che si trovava soltanto a contatto con il fondale iniziò a dover sopportare al tempo stesso l’impressionante peso e la pressione degli abissi a una profondità di 220 metri. Ogni singola persona coinvolta sapeva che quello era il momento supremo della verità e trattenne il fiato, fino a che… Un boato imprevisto, sollevandosi dalle profondità, risuonò fino ai recessi più remoti della costa rocciosa antistante. Quindi un fremito sembrò sollevarsi tra le onde, mentre l’oggetto titanico, improvvisamente, iniziò a piegarsi da un lato. La peggiore delle ipotesi stava per realizzarsi: a causa di un errore nei dati elaborati dal software di calcolo strutturale NASTRAN, concepito originariamente per simulare lo sforzo dei velivoli della NASA al rientro nell’atmosfera terrestre. Così la solidità dei serbatoi di zavorra e sollevamento era stata sottostimata del 47%, provando in maniera drammatica quello che in molti avevano sospettato: il sistema consistente nel costruire piattaforme petrolifere che poggiano su massicce colonne di cemento vuote, non era scalabile in maniera indefinita. Portato a rendere conto di fronte alla commissione della Statoil, tuttavia, il direttore della compagnia responsabile si vide rivolgere piuttosto che l’atteso rimprovero la famosa domanda: “È successo, c’è soltanto un modo di rimediare. Potete costruirne un’altra identica prima dei termini contrattuali?”
Tentare l’impossibile una volta e fallire, nella maggior parte dei casi, viene considerato abbastanza. Ma esistono risultati talmente desiderabili, con margini di guadagno tanto significativi, che lo sprone a perseverare è semplicemente troppo significativo da poter dimenticare l’obiettivo di partenza. Ed è questa, sostanzialmente, la narrativa di fondo del progetto condeep (concrete deep water structure) concepito per la prima volta dall’ingegnere Olav Mo della compagnia Hoeyer-Ellefsen, nell’ormai remoto 1973. Un modo per collocare gigantesche strutture, finalizzate all’estrazione di alcune delle più basilari sostanze della civiltà moderna dell’energia, nei tratti di mare più agitati e pericolosi dell’intero emisfero settentrionale. Grazie al principio di quella che potrebbe essere considerata una pluralità di capsule cave, il cui involucro esterno è una parete di cemento spessa oltre un metro, e la forma paraboloide possa estendersi dal fondale oceanico fino i raggi splendenti dell’astro solare. Sostanzialmente un approccio migliore e più sofisticato del metodo precedentemente impiegato di una torre in metallo, o l’alternativa inerentemente instabile delle piattaforme semi-sommergibili, impiegate nel più tranquillo e marittimo meridione. Che permette di proteggere l’impianto di trivellazione, assieme agli altri macchinari sommersi, dalla furia insistente delle correnti sottomarine, ponendolo all’interno di quelli che possono soltanto essere descritti come dei veri e propri grattacieli sommersi. Uno, tre o quattro a seconda dei casi, poggiati sopra un sistema di ancoraggio al fondale capace di renderli le più imponenti strutture gravitazionali (GBS) ovvero prive di fondamenta che siano mai state costruite. Al verificarsi del disastro della Sleipner A, questo concetto non era certamente nuovo, essendo stato impiegato con successo già dodici volte, in altrettante piattaforme dislocate tra i giacimenti di Beryl, Brent, Frigg, Stratfjord, Gullfaks, Oseberg e Draugen. Sarebbe tuttavia possibile affermare, senza alcun timore d’esagerazione, che il più importante rappresentante di categoria non fosse ancora stato portato a termine, dalla collaborazione di alcune delle più fervide menti ingegneristiche dell’intero settore delle risorse delle prime. Un traguardo che sarebbe stato raggiunto soltanto nel 1995, in quello che sarebbe diventato il più imponente oggetto a portare il nome della più fraintesa creatura mitologica di queste terre, il grosso e talvolta pericoloso Troll.

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Indovinello tedesco: quanti motori servono per far volare una nave?

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Dodici. Esattamente dodici luftschraube, ciascuno dotato di sternförmig accoppiato, rispettivamente, con la sua controparte rotativa in configurazione di spinta o trazione. E se la risposta a questo enigma può sembrare un mero passatempo dalla terra di Germania, è solamente perché il mondo, suo malgrado, ha finito per dimenticare quello che noi stessi italiani definimmo il primo ed ultimo “idrogigante” nella storia dell’aviazione. Il Dornier (dal nome del suo inventore) Do X, senz’altri appellativi né soprannomi, costituendo in tal modo massima espressione dell’assoluta compostezza d’intenti, funzionalità e valore progettuale oggettivo. E questo nonostante il senso della propaganda, in se stesso, fosse destinato a costituire fin dall’inizio una ragione d’esistenza primaria di questo titano da 53 tonnellate, con 48 metri di apertura alare. Fin da quando, in un momento imprecisato negli anni tra il 1924 e il giugno 1928, data di decollo del prototipo, l’allievo ed aiutante del grande Ferdinand von Zeppelin riuscì ad interessare il Ministero dei Trasporti del Reich, ottenendo il finanziamento che l’avrebbe condotto, dopo oltre 240.000 ore di lavoro svolto per lo più in Svizzera, al giorno in cui le restrizioni in campo aeronautico imposte dal trattato di Versailles sarebbero state finalmente aggirate. Scrissero quindi i giornali, in quel momento carico d’elettricità ed orgoglio nazionale: “Do X, l’hotel dei cieli. Un miracolo della Tecnologia Tedesca. Questo non è più un aereo ma una nave, capace di sollevarsi dall’acqua e volare in aria. Capace di dare forma tangibile a visioni che sembravano impossibili soltanto tre anni fa.”
Niente di altrettanto grande, ovviamente, si era mai sollevato prima di allora. E nulla di così potente, per un totale di ben 6.288 cavalli, forniti dalla succitata e notevole quantità di motori Siemens, costruiti sul progetto radiale inglese dei Bristol Jupiter, montati a coppie su sei gondole montate nella parte superiore, interconnesse tra di loro con una piccola ala ausiliaria. Talmente tanti che, in effetti, l’analogia nautica trovava ulteriore espressione nella presenza di un ingegnere della “sala macchine” che avrebbe regolato la potenza sulla base degli ordini ricevuti via telegrafo a corto raggio dal suo pilota e “capitano”. L’esistenza stessa del Do X era resa possibile dall’invenzione del 1903 del duralluminio, una lega d’allumino temprato, rame, manganese e magnesio, con un rapporto estremamente vantaggioso tra peso e resistenza. Com’era ancora l’usanza e necessità ingegneristica di quei tempi, una parte considerevole delle superfici aerodinamiche erano costituiti da semplici teli di stoffa, tesi e ricoperti ad arte con la vernice. Nonostante tali accorgimenti, tuttavia, il peso dell’impressionante macchina era tale da non permettergli di sollevarsi al di sopra dei 400 metri, facendone in effetti un esempio ante-litteram di ekranoplano, aeromobile capace di librarsi a bassa quota sfruttando la portanza restituita dall’effetto suolo. E mentre già la voce dei detrattori iniziava a farsi insistente, affermando con enfasi che un tale mostro non avrebbe mai potuto sollevare “altro peso che il proprio” lo stesso Claude Dornier ebbe modo di organizzare un impressionante volo dimostrativo, in cui un totale di 169 persone, tra membri dell’equipaggio, passeggeri e circa una decina di “clandestini” interpretati da attori furono posizionati all’interno della carlinga ancora priva di elementi di arredo, sopra un grande numero di sedie pieghevoli ed altri implementi similari, poco prima di un giro panoramico a tutto tondo dei dintorni di Untersee. E si dice che il peso delle persone a bordo fosse talmente ingente, da richiedere che queste dovettero spostarsi letteralmente a destra o a sinistra durante le virate, pena l’incapacità dell’aereo di manovrare. Ragione per cui, in seguito, esso avrebbe ricevuto la certificazione per il trasporto confortevole di circa 60-70 passeggeri, oltre a 11 membri dell’equipaggio tra cui navigatore, operatore radio e meccanico di bordo. Per non parlare degli addetti all’assistenza di bordo: sfruttando lo spazio ed il peso recuperato, si decise infatti di trasformare il Do X nel più lussuoso spazio che avesse mai lasciato il contatto col suolo. L’aereo era dotato di tre ponti, tra cui quello superiore era completamente dedicato al personale, quello inferiore conteneva il bagagliaio ed i serbatoi di galleggiamento; mentre in mezzo, trovava posto la più fedele e ragionevole interpretazione del concetto di Grand Hotel. Tappeti, lampadari e un vero e proprio ristorante, collocato in asse con l’area dei sedili, che potevano essere reclinati nel caso in cui i passeggeri volessero dormire (benché i voli notturni fossero all’epoca piuttosto rari). Dopo alcuni voli di prova riservati alla stampa, lo stesso Dornier e i suoi dipendenti per un totale di 37 ore di volo, dunque, il primo esemplare dell’impressionante aereo fu consegnato al Ministero dei Trasporti, che per qualche tempo non seppe che cosa farsene. I motori Siemens della prima versione, in effetti, erano propensi a surriscaldarsi con l’uso, rendendo voli a lungo raggio decisamente poco praticabili mentre la sostituzione con altri modelli di provenienza estera veniva considerata controproducente dal punto di vista primario dell’immagine nazionale. Entro il 1930, con un colpo di scena decisamente significativo, Dornier riuscì a farsi prestare gratuitamente l’aereo per utilizzarlo in quello che doveva essere un giro dimostrativo d’Europa. Immediatamente, fece quindi sostituire i propulsori con 12 performanti Curtiss-Conqueror, prestati dall’omonima compagnia americana con scopi pubblicitari, dando inizio a quella che sarebbe diventata, ben presto, una straordinaria quanto travagliata avventura.

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