LA WIPPKRAN: La Storia e la Realizzazione con MINEX

di Francesco La Camera

 

Tutto nasce dalla copertina del libro Baukästen di Ulf Leinweber, che mostra il modello di una tipica gru portuale a carico livellato e fissa da banchina, costruita con pezzi Minex (MINiatur EXperimentierbaukasten), le costruzioni della Märklin in alluminio ed a passo di solo ¼ di pollice.

La prima gru a carico livellato fu la Toplis, inventata nel 1912 da Shother&Pitt; l’innovazione consisteva nel far passare il cavo del gancio in cima ad una torre posta sul tetto della cabina e poi sulla testa del braccio; una semplice verifica grafica dimostra che, con un’opportuna scelta della posizione della torre, al ruotare del braccio il gancio non si sposta (vedi figura).

Negli anni seguenti si è passati ad una articolazione del braccio a quadrilatero con il terminale a “testa di cavallo” che migliora notevolmente la regolarità di movimento del braccio, pur garantendo che l’altezza del gancio di carico sia indipendente dall’innalzamento o abbassamento del braccio, per tutto il campo di lavoro dello stesso.

Questa caratteristica è molto richiesta sia per ragioni di precisione del sollevamento del carico, in quanto l’operatore attua solo questo movimento, senza contemporaneamente muovere il braccio, sia perché il motore elettrico viene dimensionato per muovere un verricello alla volta, con notevole risparmio di potenza e quindi di costo.

Il basamento di queste gru può essere fisso come nel modello realizzato o a portale mobile su rotaie, come i modelli della prima e seconda figura.

La progettazione di una level luffing inizialmente veniva fatta con metodi grafici come il seguente.

 

 

Dimostrazione grafica del level luffing.

La posizione del centro h in testa alla cabina rispetto al centro di rotazione del braccio D va trovata per tentativi finché non sia soddisfatta la condizione seguente:

definite con e e g le posizioni estreme del braccio, il cerchio di centro h e raggio hg deve essere tangente nei punti 2 e 5 ai cerchi di centri f ed e, di raggi rispettivamente fl ed em.

Più recentemente si sono utilizzati dei programmi di calcolo 3D che simulano le operazioni di luffing, basati sulle formule seguenti:

Il modello da me costruito realizza con molta precisione la costanza di altezza del gancio al ruotare del braccio dalla posizione di massima estensione (45°) a quella verticale, come è dimostrato nel disegno seguente

 

I Modelli

Le gru portuali erano le costruzioni più imponenti sia strutturalmente che meccanicamente del primo novecento ed in questo senso hanno da subito attirato l’attenzione dei modellisti.

Famoso è il supermodello Meccano No. 35 degli anni ’20 della foto a sinistra della prima pagina (Level-luffing automatic crane che riproduce una Toplis) e quelli Marklin delle due figure accanto a destra: Wipp-Kran del manuale 71B del 1933 e Riesen-Schwimmkran del manuale 171B del 1950, che mostrano la più moderna articolazione a quadrilatero del braccio.

Il modello trae ispirazione dalla foto del libro ed è stato realizzato con materiale originale Minex ed i pezzi occorrenti sono contenuti nella scatola 3, la maggiore della serie Minex.

La maggior parte dei pezzi Minex sono in alluminio a causa il razionamento del periodo pre-bellico delle materie prime nobili (ferro, rame..); solo le parti più piccole sono in ferro, il che non va a favore della robustezza complessiva del modello; ad aggravare la situazione c’è la scarsa qualità dell’alluminio, l’utilizzo dello Zamac per collari, manicotti e qualche ingranaggio e la bakelite per le ruote. I pezzi si deformano o si spezzano con facilità e le filettature delle sedi delle viti di fissaggio si spanano, quindi occorre molta delicatezza nella costruzione.

Di contro i colori scelti argento rosso giallo e nero e la precisione dimensionale dei pezzi consentono di dare vita a modelli esteticamente bellissimi.

La storia della costruzione parte dalla realizzazione della torre con quattro angolari ed irrigidimenti a croce di sant’Andrea per garantire un buon parallelismo degli stessi. La struttura è completata con della piastre flessibili, le scale e la ralla di appoggio della gru ed è fissata su una tavoletta di compensato.

La gru poggia sulla ralla tramite quattro ruote a bordino, mentre la sua struttura entra nella ralla e termina con un disco flangiato che si accoppia con uno simile fissato alla torre.

I due dischi, che formano una sorta di cuscinetto di guida dell’albero di rotazione della gru, li ho spostati nella parte alta della torre per avvicinarli alla ralla e diminuire così i beccheggi della gru.

Il braccio è composto di tre strutture incernierate tra loro a comporre un arco a quattro cerniere: un puntone ancorato subito sopra la ralla, un tirante con scala di servizio ancorato al tetto della cabina e lo sbraccio a testa di cavallo. Le loro lunghezze, differenti da quelle del modello del libro, sono state determinate in funzione del criterio del “level luffing”.

Nella cabina di manovra sono accentrati i tre comandi di rotazione della gru, di sollevamento del braccio e di quello del gancio; per questi ultimi due è previsto il blocco con ingranaggio e nottolino del movimento di discesa.

La rotazione della gru avviene con un collegamento elastico di una piccola puleggia con la gola della ralla; l’asse della puleggia porta un pignone che ingrana con una vite senza fine posta sulla manovella, rendendo il movimento lento e continuo.

La manovella dell’innalzamento del braccio comanda il relativo verricello tramite una riduzione attuata con ingranaggi da catena; questo movimento è il più gravoso per cui il carico sul verricello viene ulteriormente ridotto da due rinvii della fune.

Le 6 foto seguenti mostrano i vari particolari del modello.

 

 

Francesco La Camera

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