Was diese Rekonstruktion ist – und was nicht.
Ein lauffähiges Lehrmodell im Maßstab 1:1 in SI-Einheiten, mit druckgetriebener Bewegung und einem Walschaerts-Mechanismus als geschlossenem Gestänge. Es ist weder eine Rekonstruktion nach Werkszeichnungen noch ein validiertes Modell zur Vorhersage der Lokomotivleistung. Da Originalmaße von Drehpunkten, Gussteilen und Kanälen fehlen, lassen sich weder eine exakte Geometrie noch exakte Steuerzeiten der Er791-81 beanspruchen.
Reparaturversion 1.1 / Was sich geändert hat
Die im Audit festgestellten Mängel an Gelenken, Dichtungen und Kanälen wurden im Quellcode behoben: getrennt geschichtete Kuppelstangenlager, eingepasste Stangenaugen, eine tatsächlich geschlitzte Schwinge mit Schwingenstein, gegabelte Kreuzköpfe, Kolbenringe in Ringnuten und Stangenpackungen, gebohrte Achslager, Lüftspiel bei gelöster Bremse, offene Schieberfenster, hohle Dampfleitungen, gelochte Rohrwände und offene Abzugsöffnungen. Zylinderkraft und Zylindervolumen berücksichtigen jetzt die Fläche der Kolbenstange. Nachgelagerte Dampfmarkierungen nutzen nach dem Schließen des Reglers den örtlichen Zylinderstrom.
Umfang der Validierung: Automatisierte Prüfungen erfassen diese konkreten rekonstruierten Passungen, abgetastete Bewegungsstellungen und Kanalöffnungen. Sie zertifizieren weder jede Überschneidung von Festkörpern noch Spannungen, Leckagen, die originalen Steuerzeiten oder die Maße des Vorbilds. Die gemeinsamen Reparaturmaße sind im Baugruppenverzeichnis data/assembly.mjs mit E gekennzeichnet.
1 / Der Produktionsrekord
Die russisch-sowjetische Familie Э (E) wird vom offiziellen Museum Patriot Park als zahlenmäßig größte Dampflokomotivfamilie der Welt bezeichnet, mit mehr als 11.000 zwischen 1912 und 1957 gebauten Exemplaren. Technikgeschichtliche Darstellungen nennen etwas abweichende Gesamtzahlen, je nachdem, welche importierten Unterbaureihen, Umbauten und Produktionsnachweise einbezogen werden. Es handelt sich um einen Rekord auf Familienebene: Er umfasst die aufeinanderfolgenden Produktionsgruppen E, Eg/Esh, Eu, Em und Er, nicht 11.000 identische Er-Lokomotiven. Die kyrillische Familie Э ist nicht die in Amerika gebaute russische Familie Е (Ye) mit der Achsfolge 2-10-0.
2 / Eine Referenzkonfiguration
Эр791-81, gebaut 1955 in Poznań, Fabriknummer 2216. Die gewählte Konfiguration ist eine späte, in Polen gebaute Er: fünf gekuppelte Achsen, zwei Zylinder mit einfacher Dampfdehnung, Heusinger-Steuerung (Walschaerts), verlängerte Feuerbüchse, 40 große Rauchrohre für den Überhitzer, gemeinsame äußere Verkleidung von Dom und Sandkasten, schräge vordere Trittstufen, vergrößertes Dachoberlicht im Führerhaus und ein hoher vierachsiger Tender P27. Die polnische Er-Fertigung lief von 1949 bis 1957. Die konkrete erhaltene Schnittlokomotive ist die visuelle Referenz, keine Erlaubnis, Details früherer Ausführungen der E-Familie in das Modell zu mischen.
Die Szene zeigt die ursprüngliche Betriebsspurweite von 1524 mm, nicht die Überführungsradsätze mit 1435 mm und nicht die moderne, gerundete Norm von 1520 mm. Die ursprünglichen Betriebsfarben sind interpretiert; die farbige Schnittlackierung des Museums wird nicht als Betriebsanstrich ausgegeben. Laut Bestandsliste der Maschine trägt ihr Tender die Fabriknummer 01828. Das Modell verwendet eine Rekonstruktion des Typs P27; diese Zuordnung liefert keine vermessene Tendergeometrie.
3 / Verzeichnis der Maße und Belege
S — quellengestützt: ausdrücklich in der zitierten Fachliteratur oder einer institutionellen Darstellung angegeben. P — vorläufig: in einer sekundären Zusammenstellung angegeben, aber nicht an einer Originalzeichnung überprüft. E — geschätzt: für eine mechanisch schlüssige Rekonstruktion gewählt. Keiner dieser Werte beruht auf einer neuen physischen Vermessung der Er791-81.
4 / Was das Modell tatsächlich antreibt
Modus „Bedienen“: Die Feuerung heizt einen konzentrierten Speicher aus Wasser und Stahl. Der Sättigungsdruck wird aus der Sättigungsbeziehung der IAPWS berechnet. Eine druckabhängige Regleröffnung speist einen Schieberkasten mit endlichem Volumen. Geometrische Schieberöffnungen steuern Einlass und Auslass über Drosselstellen mit kompressibler Strömung. Jede der vier Zylinderkammern erhält die Masse und integriert die innere Energie, einschließlich der Kompressions- und Expansionsarbeit. Die Kolbenkraft ist (Druck hinten − Atmosphärendruck) × (Zylinderquerschnitt − Stangenquerschnitt) − (Druck vorn − Atmosphärendruck) × Zylinderquerschnitt. Der hintere Hubraum verwendet dieselbe Ringfläche; die wirksame Öffnungsfläche des Schiebers wird durch den rekonstruierten Kanalquerschnitt begrenzt. Das Raddrehmoment ist Kraft × die exakte Wegableitung der Schubkurbel. Beide Zylinder tragen zur Beschleunigung gegen Rollwiderstand, quadratischen Luftwiderstand und eine Ersatzgröße für die Bremskraft bei.
Im Modus „Bedienen“ ist die Raddrehzahl nicht vorgegeben. Bei geschlossenem Regler kann ein anfangs ruhender, druckloser Schieberkasten keine anhaltende Antriebsarbeit liefern. Restdampf kann nach dem Schließen des Reglers weiter Arbeit verrichten. Streckenzähler und Radreifendrehung teilen dasselbe Winkelintegral; dabei wird kein Schlupf angenommen.
Modus „Zyklus untersuchen“: Ein ausdrücklich externer Motor dreht den Mechanismus mit 6 U/min in der gewählten Richtung, während derselbe Kammer-Solver weiterläuft. Der Solver berechnet das externe Drehmoment, das dieser Motor aufbringen muss. Die Lokomotive fährt nicht. Das Weiterdrehen in Winkelschritten schaltet in diesen Modus um und rechnet das Strömungsmodell über das entsprechende Zeitintervall weiter. Dieser Modus wird nicht fälschlich als druckgetriebener Betrieb ausgegeben.
5 / Gestänge, Steuerzeiten und Zustandsüberlagerungen
Die Schubkurbel wird analytisch berechnet. Ein Kreisschnitt der Schwingenstange schließt die Kette aus Gegenkurbel und Schwinge. Eine Lösung mit Zwangsbedingungen schließt den gekrümmten Schwingenschlitz, die feste Schieberschubstange, das feste Hängeeisen, den Voreilhebel, den Kreuzkopfarm und die Lenkerstange. Die Polygonnetze der starren Stangen werden verschoben und gedreht, aber nie gedehnt, um unverbundenen Zielpunkten nachzujagen. Alle fünf Treibräder einer Seite teilen eine Phase; die beiden Seiten unterscheiden sich um 90°.
Die Umsteuerung verändert die Stellung des Aufwerfhebels, die Lage des Schwingensteins und die tatsächliche geometrische Füllung. Die angezeigte Füllung wird am resultierenden Einlassschluss gemessen und nicht mit der Prozentstellung des Bedienelements gleichgesetzt. Schieberkolben und Kanalöffnungen verwenden dieselben Überdeckungswerte wie der Strömungs-Solver. Vordere und hintere Füllung unterscheiden sich wegen der rekonstruierten Geometrie; es wird nicht behauptet, dass sie die Steuerzeiten des Werks wiedergeben.
Die Farben für Wasser, Heißgas, Einlass, Expansion, Auslass und Kompression sind didaktische Überlagerungen, keine tatsächlichen Farben der Medien. Strömungsmarkierungen erscheinen nur, wenn der entsprechende modellierte Strom existiert; ihr Abstand und ihre Größe stellen keine Partikel, Dichte oder exakte Geschwindigkeit dar. Die Gaswege bleiben vom Kesselwasser getrennt. Der eingeblendete Schnitt verwendet die aktuellen Kolben- und Schieberstellungen; seine vertikalen Abstände sind schematisch.
6 / Offengelegte Vereinfachungen und verbleibende Lücken
Der Kessel ist ein konzentrierter Sättigungsspeicher, kein aufgelöst berechneter Zweiphasen-Druckbehälter. Der Überhitzer folgt einem geschätzten, begrenzten Gesetz für die Austrittstemperatur, nicht einer Lösung der konjugierten Wärmeübertragung. Dampf ist in Zylindern und Schieberkasten ein ideales Gas; Kondensation, Leckage, eine Realdampf-Zustandsgleichung, eine detaillierte Kopplung des Saugzugs, eine aufgelöste Dynamik des Abdampfsammlers, Wasserschläge und Ventilprellen werden nicht berechnet. Reglerquerschnitt, Durchflussbeiwerte, Wärmeverluste, Schadräume, bewegte Massenträgheit und Widerstände sind Schätzungen.
Nicht umgesetzt sind Radschlupf, Federungsdynamik, Gleisbögen, Kupplungsspiel, Kräfte im Zugverband, die Dynamik der einzelnen Bremsgestängeteile, eine realistische Mitreißwirkung des Injektors sowie Schmierpresse und Luftpumpe. Der Tendervorrat ist modelliert, aber die Form der Kohle wird nicht fortlaufend abgetragen. Feuerbett, Flammenform, Hilfsleitungen, Stehbolzen, Blechverkleidung und Bedienelemente im Führerhaus sind repräsentativ statt zeichnungsgenau. Die Rohrwände haben jetzt durchgehende Stege mit offenen Bohrungen. Hohle Überhitzerkammern, Elementanschlüsse und angenäherte gegossene Kanäle sind weiterhin rekonstruiert, keine authentischen Gussquerschnitte. Die Wasserhöhe beruht auf einer affinen Ersatzbeziehung zwischen Vorrat und Höhe, die auch die Gültigkeitsprüfung für die Überdeckung der Feuerbüchsdecke verwendet; sie ist keine geometrische Volumeninversion.
Das reduzierte Modell hält oberhalb von 70 km/h oder unterhalb seiner Mindestschwelle für das Kesselwasser an. Das sind didaktische Gültigkeitsgrenzen, keine Sicherheitsvorgaben der originalen Lokomotive. Numerische Begrenzungen für Massenstrom und Temperatur werden gezählt und offengelegt. Röntgen und Schnittansicht sind visuelle Werkzeuge; sie entfernen keine physische Masse und ändern nicht die Verbindungen der Kammern. Die Schnittansicht entfernt Außenhaut und Verkleidungen auf der Betrachterseite; das danebenstehende Schnittdiagramm verdeutlicht Kanäle, die in 3D schwer zu erkennen sind.
Abnahmegrenze: Die Software zeigt eine vollständige, zusammenhängende Kette von der Wärme zur Bewegung sowie mechanische Beziehungen, die ihre Zwangsbedingungen einhalten. Da die Originalgeometrie der Er791-81, Zeichnungen der Schieberkanäle und die Einstellungen nicht wiedergefunden wurden, liefert sie nicht die geforderte, an Zeichnungen überprüfte und maßlich exakte Rekonstruktion. Nutzen Sie sie als dokumentierten technischen Demonstrator und als Grundlage, deren Werte durch maßgebliche Messungen ersetzt werden können.
7 / Quellen und Zugang zu Referenzen
- Patriot Park — Museumseintrag zur Er788-49. Institutioneller Beleg für den Produktionsrekord der E-Familie und ihren Produktionszeitraum. Das dortige Exponat ist nicht die gewählte Lokomotive von 1955.
- L. L. Makarov, Паровозы серии Э (2004), Technikgeschichte in einer Online-Abschrift. Änderungen der späten Er, Druck, Zylinder- und Treibradmaße, Rost, Entwicklung zu 40 Rauchrohren und Vorräte des P27. Die gedruckten technischen Zeichnungen wurden nicht unabhängig geprüft.
- RailGallery — Bestandsliste Er791-81. Identität der einzelnen Lokomotive, Hersteller, Baujahr 1955 und Fabriknummer 2216. Sekundäres Register.
- Harveyqs — Schnittlokomotive Er791-81, Russisches Eisenbahnmuseum, 12. November 2017. Primärfotografie, CC BY-SA 4.0. Als visuelle Referenz genutzt; die Bilddaten werden weder mitgeliefert noch weiterverbreitet.
- Russische technische Zusammenstellung zur Er. Vorläufige Hinweise auf Maße und die Zahl von 109 Heizrohren; geringere Verlässlichkeit als eine Originalzeichnung. Diese Werte bleiben mit P gekennzeichnet.
- Don Ashton — Walschaerts-Steuerung. Allgemeine technische Topologie und geometrische Überlegungen, kein Einstellblatt des Werks für die Er.
- IAPWS — „Supplementary Release on Saturation Properties of Ordinary Water Substance“ (1992). Korrelation für den Sättigungsdruck. Verwendet wird nur diese Korrelation, kein vollständiges Paket für Dampfstoffwerte.
8 / Reproduzierbarkeit
Dieses Exponat führt den Quellcode von Er Steam Lab aus: die unveränderliche SI-Spezifikation, den geometrischen Solver, das thermodynamische Modell, den nativen WebGL-2-Renderer und die prozeduralen Assets, zusammen mit den automatisierten Tests. Die Simulation lädt keine Laufzeitbibliotheken und keine entfernten Modelldateien. CSV-Exporte enthalten tatsächliche Simulationsstichproben, keine vorab aufgezeichneten Verläufe. Tastenkürzel wirken, solange die 3D-Ansicht fokussiert ist: Leertaste für Pause/Fortsetzen, X für Röntgen, C für Schnittansicht, D für Maße, Punkt für einen Schritt um 5°, Pfeiltasten zum Drehen, Escape gibt die Ansicht frei.
Er Steam Lab 1.1 © 2026 Er Steam Lab contributors, veröffentlicht unter der MIT-Lizenz. Dieses Exponat ist eine Portierung dieser Version; die gesprochene Führung und die Seitenintegration sind Ergänzungen von DigiSim.
