Episodes étonnants et anecdotes de l'Epoque 1

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Jielcé76
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Re: Episodes étonnants et anecdotes de l'Epoque 1

Message par Jielcé76 » mer. 11 sept. 2019, 10:31

Bonjour tous,

J' abonde dans le sens de Labans et remercie Patlantic qui nous régale avec cette époque "un" où on pouvait presque tout oser. :applause:

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Re: Episodes étonnants et anecdotes de l'Epoque 1

Message par Patlantic » mer. 11 sept. 2019, 10:49

.

À Labans et Jielcé76 : Merci ! :D
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Sommaire de ce fil

Liste des sujets des pages 1 à 29 :
Voir ici :
viewtopic.php?f=5&t=77417&start=436

Sujet de la page 30 :
1850-1851 – Le concours de locomotives du Semmering

Sujet de la page 31 :
Entre 1851 et 1853 : 21 projets de locomotives pour le Semmering
- Le projet de l’ingénieur Kirchweger, de Hanovre
- Trois projets de l’ingénieur français Tourasse
- 10 projets de J. A. von Maffei
(À suivre)
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Re: Episodes étonnants et anecdotes de l'Epoque 1

Message par Patlantic » ven. 13 sept. 2019, 19:22

.

1851-1853 – 21 projets de locomotives pour le Semmering
(4ème partie)


La société John Cockerill propose
une incroyable locomotive asymétrique !





Les ingénieurs de Cockerill ont déjà fortement innové quand ils ont conçu la Seraing pour le concours du Semmering, mais avec ce projet ils se surpassent !
Il s’agit d’une locomotive articulée 020+020T à deux cylindres extérieurs placés du même côté et dont les quatre essieux sont accouplés.

Anatole Mallet a consulté le livre et l’atlas d’Engerth, mais il n'a pas lu le texte ni étudié correctement les dessins, car dans son Étude sur les locomotives de montagne de 1912 (04) il décrit cette locomotive comme ayant quatre cylindres alors qu’elle n’en n’a que deux et il passe sous silence sa particularité la plus ahurissante.

Sachant qu’Engerth était en rapport étroit avec les ingénieurs de Cockerill (ils établiront plus tard les plans de détail de la locomotive articulée conçue par Engerth), on peut lui faire confiance pour la description dont je résume à ma façon les points essentiels. Et d’ailleurs le texte et les dessins sont sans équivoque.

Les deux premiers essieux font partie du châssis de la locomotive qui porte la chaudière et les bâches à eau.
Le châssis du tender comporte deux essieux dont l’un est placé en avant du foyer de la locomotive et l’autre en arrière. Ses longerons encadrent le foyer en laissant de l’espace et ils portent le plancher du poste de conduite et la hotte à combustible.
Les longerons du châssis de la locomotive sont prolongés vers l’arrière et appuient sur le châssis du tender par des surfaces de contact glissantes situées sur les côtés du foyer, mais l’articulation des deux châssis est réalisée par un pivot placé exactement au dessus du premier essieu (C) du train arrière (c'est-à-dire de la partie tender), comme on le voit sur la figure 4 du plan.

Le châssis du tender supporte ainsi une partie du poids de la chaudière. C’est une configuration qui inspirera Engerth quand il créera le type de locomotive qui porte son nom.

Image
Zeitschrift des österreichischen Ingenieur-Vereines, octobre 1853, domaine public
Sortir l’image, elle est plus grande !

Le train avant et le train arrière de cette locomotive tender articulée possèdent chacun deux essieux mais seulement un seul cylindre chacun, qui est placé à l’extérieur, du côté droit de la locomotive, avec la bielle motrice et la bielle d’accouplement. De ce côté, tous les longerons et boites d’essieux sont intérieurs.
Sur le côté gauche ils sont extérieurs et il n’y a pas de bielle d’accouplement, mais seulement les excentriques de l’embiellage de distribution et des pompes à eau. Un système de leviers transversaux non évoqué mais indispensable transmet le mouvement aux tiroirs qui sont placés du côté droit !

Pour que le centre de gravité de cette locomotive asymétrique reste dans l’axe médian, la chaudière est déportée sur le côté gauche - comme beaucoup plus tard sur les Shay étasuniennes. Remarquer sur la coupe transversale les bâches à eau latérales de largeurs différentes.
Le fragment de vue de dessus confirme le décalage latéral du foyer (donc de la chaudière) par rapport au pivot du bogie arrière qui est placé juste au dessus de l’essieu (C). À propos pivot, si on agrandit les dessins de la figure 4 (au milieu) et de la figure 2 (en bas à gauche), on remarque que l’articulation semble comporter une butée à billes – mais Engerth n’en dit pas in mot.

La chaudière est de section légèrement elliptique.


Ce n’est pas tout. On sait que les essieux sont accouplés par paires. Pour éviter le patinage éventuel d’un train moteur, les ingénieurs décident de synchroniser les huit roues de la locomotive en accouplant le dernier essieu du train avant (B) au premier essieu du train arrière (C) par une bielle intérieure.
Ceci est géométriquement exact en donnant à la manivelle intérieure de l’essieu (C) des portées sphériques, car en courbe le train arrière prend une position radiale mais son premier essieu (C) ne se déporte pas latéralement puisqu’il est placé sous l’articulation.

Pour garantir son horizontalité, la bielle intérieure, solide et épaisse, est prolongée jusqu’à l’essieu avant (A) qui est également coudé.
Les essieux (A) et (B) étant déjà accouplés par une bielle extérieure, la liaison entre la bielle intérieure et l’essieu (A) n’a en réalité pas de puissance à transmettre, mais il est indispensable de trouver une solution pour éviter que les différents mouvements verticaux des essieux dus à la suspension brisent la bielle.

Engerth cite l’explication donnée par Cockerill.
Si un essieu tend à quitter l’alignement lorsque les trois manivelles intérieures sont en position horizontale (ou approchante), la résistance que la bielle très solide applique sur la manivelle horizontale de cet essieu crée une force verticale suffisante pour forcer vers le haut ou vers le bas cette manivelle en faisant tourner (patiner !) d’une quantité minimale les roues de cet essieu.
(Remarquer que cette idée fonctionnerait surtout pour l’essieu (C), puisque les deux autres sont accouplés par une bielle extérieure – à moins de donner un jeu important à toutes les articulations. Curieusement, Engerth ne parle pas de cela.)
Le risque de rupture ne se produit que lorsque les manivelles intérieures de ces trois essieux sont en position verticale ou approchante, car la réaction de la bielle vers le haut ou vers le bas se trouvant dans le prolongement de la manivelle (position de point mort, moment de valeur nulle etc.), elle n’aurait pas la force de faire tourner légèrement l’essieu qui tend à monter ou à descendre pour le remettre dans l’alignement des deux autres.
Il faut donc donner à une des trois articulations un jeu vertical suffisant lorsque les trois manivelles sont en position verticale (correspondant aux positions haute et basse de la bielle).

Cockerill propose cette solution :
Au niveau du premier essieu coudé (A), la tête de bielle est particulière. La bielle est articulée non pas directement sur le maneton (bleu) de la manivelle intérieure, mais sur une bague intermédiaire (jaune) calée en rotation avec l’essieu coudé et qui entoure le maneton (bleu) par une ouverture rectangulaire formant glissière.

Image
Détail de l’image précédente

Le calage de cette bague avec l’essieu coudé est tel que lorsque la manivelle est en position horizontale, la glissière de la bague est horizontale (cas du dessin). En raison de la glissière, la liaison entre la bielle et le maneton n’est pas complète, mais cela ne gène pas l’accouplement puisque les essieux A et B sont déjà accouplés par bielle extérieure.
Lorsque la manivelle est en position verticale, la glissière est verticale, donnant à la bielle la liberté de mouvement vertical nécessaire pour absorber les effets de la suspension sur les trois essieux.
(Je préfère pas savoir ce qui se passera si un essieu se soulève quand les manivelles sont en position intermédiaire proche de la verticale, genre "7 heures, 11 heures, 1 heure ou 5 heures", c'est à dire quand la glissière n'est pas exactement en position verticale !)

Engerth donne un tableau de caractéristiques très complet, dont voici les principales :

Hauteur et largeur intérieures de la chaudière elliptique : H = 1, 31 m - l = 1,16 m
Surface de grille : 1,4 m2
Tubes de chaudière : 200 tubes de diamètre 53 mm et longueur 4,8 m
Surface de chauffe totale foyer + tubes : 162 m2
Diamètre des cylindres : Ø 500 mm
Course des pistons : 600 mm
Diamètre des roues : Ø 1,050 mm
Longueur et largeur de la locomotive : 10,1 m et 2,8 m
Volume total des caisses à eau : 5,3 m3
Poids total en charge : 53,8 t (soit théoriquement 13, 4 tonnes par essieu)

Le commentaire d’Engerth :
Engerth reconnaît la créativité du projet. Il redoute une mauvaise tenue de voie et la déformation d’essieux entraînés par un seul cylindre placé sur le côté. L’équilibrage de l’ensemble de la locomotive ne sera pas facile. L’étanchéité des conduits de vapeur vers le cylindre placé tout à l’arrière sera difficile à assurer. L’accouplement du train arrière au train avant par bielle centrale est problématique et n’est probablement pas nécessaire. Le volume des caisses à eau est un peu faible.

Par contre, Engerth trouve que l’idée de placer le foyer entre les essieux du tender et de faire supporter une partie du poids de la chaudière par le tender est tellement bonne qu’il l’a adoptée pour le type de locomotive qu’il vient de concevoir !



(À suivre dans quelques jours !)

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Sources :

04– Étude sur les locomotives de montagne, Anatole Mallet, Mémoires et compte rendu des travaux de la Société des Ingénieurs Civils, 1912, 2ème semestre
05 – Die Lokomotive der Staats-Eisenbahn über den Semmering, Wilhelm Engerth, 1854
06 - Zeitschrift des Österreichischen Ingenieur-Vereines, octobre 1853, numéros 21 et 22

(Voir la liste complète des sources avec liens Internet à la fin de la 8ème partie de ce texte)
Fichiers joints
04A Cockerill 2 p 54pc- ZÖIV1853-11.jpg
04B Cockerill Détail - ZÖIV1853-11.jpg
04B Cockerill Détail - ZÖIV1853-11.jpg (16.84 Kio) Vu 469 fois
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Re: Episodes étonnants et anecdotes de l'Epoque 1

Message par Patlantic » mer. 18 sept. 2019, 17:06

.

1851-1853 – 21 projets de locomotives pour le Semmering
(5ème partie)


Quatre projets de l’usine d’Émil Kessler, à Esslingen




Une 020+020 à essieux parallèles montés sur balanciers Baldwin.

Une possibilité simple d’inscription en courbe d’un véhicule sur rails de plus de deux essieux est de permettre le déplacement latéral d’un ou plusieurs essieux restant parallèles aux autres. Il faut cependant éviter l‘inconvénient d’un angle trop important entre les roues et les rails qui se produirait si le rayon de la courbe était très faible ou si l’entraxe entre les essieux extrêmes était trop important.
Pour les locomotives à bielles, Matthias Baldwin a inventé en 1842 le système à voir ici ….
https://archive.org/details/historybald ... g/page/n34
…qui fait partie du brevet n° 2759 du 25 août 1842. (09)


Le principe :

Image
(Croquis personnel)

Les essieux sont montés par groupe de deux sur des balanciers horizontaux placés dans le sens de la longueur et articulés en leur milieu sous le châssis de la locomotive. Les boîtes d’essieux ont une forme extérieure sphérique (ou celle d’un cylindre vertical, d’après Baldwin) et peuvent donc pivoter dans les bras des balanciers. En ligne droite, l’ensemble formé par deux essieux et deux balanciers est un rectangle. En courbe il devient un parallélogramme. Les deux essieux restent parallèles. Leurs bielles d’accouplement (en bleu foncé sur le schéma) sont par principe parallèles aux balanciers. Les manetons ayant des portées sphériques, les bielles d’accouplement sont parfaitement fonctionnelles en courbe comme en ligne droite.


C’est d’après ce principe que Kessler envisage sa locomotive, sauf que les balanciers sont à boîtes extérieures et non intérieures comme sur mon schéma.

Image
Zeitschrift des österreichischen Ingenieur-Vereines, février 1854, planche 11, domaine public

Les cylindres inclinés actionnent un faux essieu fixé au châssis et qui transmet le mouvement à un essieu de chacun des deux groupes à l’aide de courtes bielles horizontales.
Vu que les roues se déplacent latéralement en courbe, la longueur de ces bielles devrait théoriquement avoir une longueur qui varie très faiblement, à moins que l’on donne du jeu latéral au faux essieu. Engerth ne dit pas comment Kessler résout le problème.

Le commentaire d’Engerth :
En raison de la longueur de la locomotive, les boudins des roues extrêmes formeront en courbe serrée un angle trop important avec les rails, d’où résulteront du frottement et de l’usure.
De plus, il rappelle que Baldwin avait étudié son système de balanciers horizontaux pour une locomotive légère (destinée au Württemberg). Par contre, le poids de la locomotive de Kessler sur les pivots gênera leur bon fonctionnement.




Une version améliorée du projet précédent

Suite aux remarques d’Engerth, Émil Kessler modifie le projet et rend les deux essieux d’arrière solidaires des longerons extérieurs du châssis de la locomotive. Comme cela, on pourra les charger jusqu’à la limite permise par essieu sans crainte de mauvais fonctionnement. Seuls les deux premiers essieux sont montés dans des balanciers Baldwin très courts, ce qui diminue le déplacement latéral des roues. Il n’y a plus besoin de faux essieu, les cylindres actionnent le troisième essieu de la locomotive et toutes les roues sont accouplées :

Image
Zeitschrift des österreichischen Ingenieur-Vereines, février 1854, colonne 65, domaine public

Le commentaire d’Engerth :
Les quatre essieux restent parallèles mais leur empattement n’est plus que de 4,1 mètre.
Si le fonctionnement des balanciers s’avérait satisfaisant et si l’angle formé par les roues extrêmes avec les rails était acceptable dans la pratique, cette puissante locomotive correspondrait à la solution cherchée !

(Pour la petite Histoire, Petiet et Beugniot se sont inspirés des balanciers Baldwin pour certaines de leurs créations).




Une 230 à châssis extérieur et essieux très rapprochés

Image
Zeitschrift des österreichischen Ingenieur-Vereines, février 1854, planche 11, domaine public

L’empattement de la locomotive est court, ce qui facilite l’inscription en courbe. Le foyer est en porte à faux. Les trois essieux couplés sont très rapprochés. Placés au centre de la locomotive, ils supportent presque tout le poids. Le bogie a un entraxe très court. Ses roues étant plus petites que celles des trois essieux principaux, il n’est pas prévu de les motoriser.

Le commentaire d’Engerth :
Il est à craindre que la charge sur le bogie soit trop légère, ce qui faciliterait son déraillement.
La distance entre le pivot du bogie et l’essieu d’arrière de la locomotive (c'est-à-dire la corde de l’arc de cercle dans lequel la locomotive doit s’inscrire en courbe) est d’environ 5 mètres, ce qui paraît trop long pour les courbes serrées.

(Si la locomotive avait été construite, elle aurait peut-être été la première 230 européenne)




Une 230 dont deux des essieux accouplés se déplacent parallèlement au troisième

Suite aux critiques du projet précédent, Kessler propose une 230 dont la flexibilité en courbe est améliorée.
La locomotive repose à l’avant sur un bogie porteur classique (essieux A et B) avec pivot central non représenté.
Les essieux (D) et (E) sont accouplés et sont montés dans des balanciers Baldwin qui portent l’arrière de la locomotive. Les cylindres agissent sur l’essieu central (C) dont les boîtes sont solidaires du châssis et qui est accouplé par bielles à l’avant-dernier essieu.
Contrairement au projet précédent, l’empattement total est plus important et le foyer n’est plus placé en porte à faux.

Image
Zeitschrift des österreichischen Ingenieur-Vereines, février 1854, colonne 66, domaine public

Le commentaire d’Engerth :
Le but recherché était de faciliter l’inscription en courbe, mais la distance entre le pivot du bogie porteur (bogie qui s’inscrit radialement en courbe) et le dernier essieu (qui lui ne se déplace que latéralement) étant plus importante que dans le projet précédent, la locomotive forme sur la courbe une corde plus longue et de ce fait les boudins de roues du dernier essieu font un angle défavorable avec les rails, ce qui est pour Engerth un inconvénient important.

Moi je vois autre chose. Si on veut que la locomotive ne danse pas sur la voie, on ne donnera pas de jeu latéral aux pivots du bogie avant ni à ceux des balanciers, mais alors, vu la distance qui les sépare, il faudrait soit donner un peu de jeu latéral à l’essieu (C) – ce qu’on cherche toujours à éviter pour l’essieu recevant la bielle motrice – soit réduire ou supprimer les boudins de ses roues, sinon en courbe serrée ceux-ci vont frotter dur contre le rail intérieur. La deuxième solution rendrait l’ensemble fonctionnel. Mais ça, Engerth n’en parle pas.

À propos de ces deux projets de 230, Engerth regrette que le bogie porteur ait des roues plus petites que les roues motrices, car cela supprime ou complique la possibilité ultérieure d’accouplement avec les roues motrices.


Dans un livre de 1924 retraçant l’histoire de l’usine d’Esslingen (10) on voit différents croquis au crayon d’Emil Kessler, montrant des variantes de ces deux 230 proposées pour la ligne du Semmering, avec les cylindres horizontaux ou les essieux disposés autrement, certaines étant configurées en locomotive tender :

Image
Lokomotiven, Wagen, Bergbahnen – Geschichtliche Entwicklung in der Maschinenfabrik Eßlingen seit dem Jahr 1846, Max Mayer, 1924, domaine public – ULB Darmstadt

Pour le dessin en haut à droite, ce livre indique que l’essieu d’arrière passe « dans une échancrure du foyer » séparant la grille en deux parties, de manière à éviter une position trop haute de la chaudière.
Dans la 2éme partie de ce sujet on a remarqué une construction similaire dans les projets de 040 et 030+030T proposés par Tourasse.
Coïncidence ? Un des deux ingénieurs a-t-il influencé l’autre, ou bien l’idée est-elle plus ancienne ?


Emil Kessler (Orthographe exacte : Keßler) a quitté début mai 1852 la direction de son ex-usine de Karlsruhe entre temps devenue une société anonyme pour se concentrer sur son usine d’Esslingen. Ne connaissant pas la date exacte de ces projets, j’ai écrit « Esslingen » dans le titre de ce texte, mais il est possible qu’ils aient été conçus quand Kessler était encore à Karlsruhe.



(À suivre dans quelques jours)
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Sources :

05 – Die Lokomotive der Staats-Eisenbahn über den Semmering, Wilhelm Engerth, 1854
06 - Zeitschrift des Österreichischen Ingenieur-Vereines, octobre 1853, numéros 19 et 20
09 - Locomotive - Brevet US n°2759 du 25 août 1842, Matthias Baldwin
10 - Lokomotiven, Wagen, Bergbahnen – Geschichtliche Entwicklung in der Maschinenfabrik Eßlingen seit dem Jahr 1846, Dr.- Ing. Max Mayer, 1924 –

(Voir la liste complète des sources avec liens Internet à la fin de la 8ème partie de ce texte)
Fichiers joints
05A Kessler  Schéma  p64pc.png
05B Kessle  .jpg
05C Kessler  040 articulée .jpg
05C Kessler 040 articulée .jpg (30.64 Kio) Vu 332 fois
05D Kessler 230  96dpi- ZÖIV1854-02.jpg
05E Kessler 230 articulée 3 - .jpg
05E Kessler 230 articulée 3 - .jpg (37.28 Kio) Vu 332 fois
05F Kessler - .jpg
Modifié en dernier par Patlantic le mer. 18 sept. 2019, 23:52, modifié 1 fois.
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Re: Episodes étonnants et anecdotes de l'Epoque 1

Message par Dgrr57 » mer. 18 sept. 2019, 19:45

Merci pour le travail et le partage.
Patrick

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Re: Episodes étonnants et anecdotes de l'Epoque 1

Message par Francis Bour » mer. 18 sept. 2019, 21:05

Bonsoir.
C'est vraiment un super travail de recherche. Merci pour le partage.
ETAT époque II y-a pas mieux.

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Re: Episodes étonnants et anecdotes de l'Epoque 1

Message par Pascal_pmidi » mer. 18 sept. 2019, 21:07

Toujours aussi passionnant et enrichissant, merci Pat !
Pascal

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Re: Episodes étonnants et anecdotes de l'Epoque 1

Message par Cassaigneray » mer. 18 sept. 2019, 23:03

Bonsoir,
Oui, toujours aussi passionnant !
Toutefois, une toute petite petite petite remarque: le terme exact de bourrelet de roue est boudin de roue.

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Re: Episodes étonnants et anecdotes de l'Epoque 1

Message par Patlantic » mer. 18 sept. 2019, 23:43

.

Merci à tous !

À Cassaigneray : Oui bien sûr, "Boudin de roue" ! C'est débile, je me suis habitué à dire "bourrelet", je ne sais même plus pourquoi.
Merci pour cette remarque !
S'il y a d'autres erreurs de ce genre, merci de les signaler. À force de naviguer dans les bouquins en anglais et en allemand,
j'y perds mon latin français et je fabrique des néologismes !

:D
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Re: Episodes étonnants et anecdotes de l'Epoque 1

Message par Ten-wheel » jeu. 19 sept. 2019, 08:06

Merci Patrick de nous faire partager ce formidable travail de recherche, l'époque 1 est vraiment passionnante.
Alain.
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Re: Episodes étonnants et anecdotes de l'Epoque 1

Message par Geb » jeu. 19 sept. 2019, 20:38

Yep c'est super ! :applause: :applause:

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