Ce qu’est cette reconstitution, et ce qu’elle n’est pas.
Un modèle pédagogique exécutable, à l’échelle réelle et en unités SI, avec un mouvement issu de la pression et un mécanisme Walschaerts à embiellage fermé. Ce n’est ni une reconstitution d’après les plans d’usine ni un outil validé de prédiction des performances de la locomotive. L’absence des mesures d’origine des pivots, des pièces moulées et des lumières empêche de revendiquer la géométrie ou le calage exacts de l’Er791-81.
Version corrective 1.1 / Ce qui a changé
Les défauts d’articulation, d’étanchéité et de passage relevés lors de l’audit ont été corrigés dans le code source : paliers des bielles d’accouplement empilés séparément, yeux de bielle ajustés, coulisse et coulisseau réellement rainurés, crosses à fourche, segments de piston dans leurs gorges et garniture de tige, boîtes d’essieu alésées, jeu de frein au desserrage, fenêtres de tiroir ouvertes, conduits de vapeur creux, plaques tubulaires percées et sorties de tirage ouvertes. L’effort et le volume des cylindres tiennent désormais compte de la section de la tige de piston. Les marqueurs de vapeur en aval utilisent le flux local des cylindres après la fermeture du régulateur.
Portée de la validation : des vérifications automatisées couvrent ces ajustements reconstitués précis, des configurations de mouvement échantillonnées et les ouvertures des passages. Elles ne certifient ni chaque intersection de solides, ni les contraintes, ni les fuites, ni le calage d’origine de la distribution, ni les dimensions du prototype. Les dimensions communes de la correction sont marquées E dans le registre d’assemblage, data/assembly.mjs.
1 / Le record de production
La famille Э (E) russe et soviétique est présentée par le musée officiel Patriot Park comme la famille de locomotives à vapeur la plus nombreuse au monde, avec plus de 11 000 exemplaires construits entre 1912 et 1957. Les histoires techniques donnent des totaux quelque peu différents selon les sous-séries importées, les modifications et les registres de production pris en compte. Il s’agit d’un record à l’échelle de la famille : il englobe les groupes de production successifs E, Eg/Esh, Eu, Em et Er, et non 11 000 locomotives Er identiques. La famille Э en cyrillique n’est pas la famille russe Е (Ye) 2-10-0 de construction américaine.
2 / Une configuration de référence
Эр791-81, construite en 1955 à Poznań, numéro de construction 2216. La configuration retenue est celle des Er tardives de construction polonaise : cinq essieux accouplés, deux cylindres à simple expansion, distribution Walschaerts, foyer allongé, 40 gros tubes de surchauffeur, carénage extérieur commun au dôme et à la sablière, marchepieds avant inclinés, lanterneau d’abri agrandi et un haut tender P27 à quatre essieux. La production polonaise des Er s’est étendue de 1949 à 1957. La locomotive en coupe conservée sert de référence visuelle ; elle n’autorise pas à mêler au modèle des détails antérieurs de la famille E.
La scène représente l’écartement d’exploitation d’origine de 1 524 mm, et non sa configuration de roues de livraison à 1 435 mm ni la norme ferroviaire moderne arrondie à 1 520 mm. Les couleurs de service d’origine sont interprétées ; la peinture colorée de la coupe du musée n’est pas présentée comme sa livrée d’exploitation. La fiche de la machine identifie son tender sous le numéro de construction 01828. Le modèle utilise une reconstitution de type P27 ; cette identification ne fournit pas de géométrie mesurée du tender.
3 / Registre des dimensions et des sources
S — étayé par les sources : explicitement indiqué dans la littérature technique citée ou dans une source institutionnelle. P — provisoire : indiqué dans une compilation secondaire, mais non corroboré par un plan d’origine. E — estimé : choisi pour une reconstitution mécaniquement cohérente. Aucune de ces valeurs ne provient d’un nouveau relevé physique de l’Er791-81.
4 / Ce qui entraîne réellement le modèle
Mode Conduite : la chauffe échauffe un réservoir eau/acier à paramètres localisés. La pression de saturation est évaluée à partir de la relation de saturation de l’IAPWS. Un orifice de régulateur dépendant de la pression alimente une boîte à vapeur de volume fini. Les ouvertures géométriques du tiroir régissent l’admission et l’échappement à travers des orifices en écoulement compressible. Chacune des quatre chambres des cylindres conserve la masse et intègre l’énergie interne, y compris le travail de compression et de détente. L’effort sur le piston vaut (pression arrière − pression atmosphérique) × (section de l’alésage − section de la tige) − (pression avant − pression atmosphérique) × section de l’alésage. Le volume balayé arrière utilise la même section annulaire ; la section efficace de l’orifice du tiroir est plafonnée par la section du passage reconstitué. Le couple aux roues vaut l’effort × la dérivée exacte du déplacement du système bielle-manivelle. Les deux cylindres contribuent à l’accélération face à la résistance au roulement, à une traînée quadratique et à un substitut de l’effort de freinage.
En mode Conduite, la vitesse des roues n’est pas imposée. Régulateur fermé, une boîte à vapeur hors pression, au départ à l’arrêt, ne peut pas fournir de travail moteur durable. La vapeur résiduelle peut continuer à produire du travail après la fermeture du régulateur. L’odomètre de voie et la rotation des bandages partagent la même intégrale angulaire, en supposant l’absence de patinage.
Mode Inspection du cycle : un moteur externe explicite fait tourner le mécanisme à 6 tr/min, dans le sens choisi, tandis que le même solveur des chambres continue de s’exécuter. Le solveur calcule le couple externe que ce moteur doit fournir. La locomotive ne se déplace pas. L’avance par pas angulaire bascule dans ce mode et fait progresser le modèle fluide sur l’intervalle de temps correspondant. Ce mode n’est pas présenté à tort comme un fonctionnement mû par la pression.
5 / Embiellage, calage et surcouches d’état
Le système bielle-manivelle est résolu analytiquement. Une intersection de cercles pour la barre d’excentrique ferme la chaîne contre-manivelle/coulisse. Une résolution sous contraintes ferme la fente courbe du coulisseau, la bielle de commande du tiroir de longueur fixe, la biellette de relevage de longueur fixe, le levier d’avance, le bras pendant de la crosse et la bielle de commande du levier d’avance. Les maillages rigides des bielles sont translatés et tournés, jamais étirés pour rattraper des cibles déconnectées. Les cinq roues motrices de chaque côté partagent une même phase ; les deux côtés diffèrent de 90°.
L’inverseur modifie le levier de relevage, la position du coulisseau et la fin d’admission géométrique réelle. La fin d’admission affichée est mesurée à partir de la fermeture d’admission qui en résulte, et non assimilée au pourcentage du curseur. Les têtes du tiroir et les ouvertures des lumières utilisent les mêmes valeurs de recouvrement que le solveur fluide. Les fins d’admission avant et arrière diffèrent en raison de la géométrie reconstituée ; elles ne prétendent pas reproduire le calage d’usine.
Les couleurs de l’eau, des gaz chauds, de l’admission, de la détente, de l’échappement et de la compression sont des surcouches pédagogiques, pas les couleurs réelles des fluides. Les marqueurs de flux n’apparaissent que lorsque le flux modélisé correspondant existe ; leur espacement et leur taille ne représentent ni des particules, ni une masse volumique, ni une vitesse exacte. Les passages des gaz restent séparés de l’eau de la chaudière. La coupe en médaillon utilise les positions actuelles du piston et du tiroir ; son espacement vertical est schématique.
6 / Simplifications déclarées et lacunes restantes
La chaudière est un réservoir de saturation à paramètres localisés, pas un récipient sous pression diphasique résolu. Le surchauffeur suit une loi de température de sortie estimée et bornée, pas une résolution des transferts thermiques conjugués. La vapeur est un gaz parfait dans les cylindres et la boîte à vapeur ; ni la condensation, ni les fuites, ni une équation d’état de la vapeur réelle, ni un couplage détaillé du tirage, ni la dynamique résolue du collecteur d’échappement, ni les coups de bélier, ni le rebond des soupapes ne sont résolus. La section du régulateur, les coefficients de débit, les pertes thermiques, les jeux, l’inertie des pièces mobiles et la résistance sont des estimations.
Ni le patinage, ni la dynamique de suspension, ni les courbes de la voie, ni le jeu d’attelage, ni les efforts dans la composition du train, ni la dynamique individuelle de la timonerie de frein, ni un entraînement réaliste dans l’injecteur, ni les mécanismes du graisseur ou de la pompe à air ne sont implémentés. Le stock du tender est modélisé, mais le tas de charbon ne se creuse pas en continu. Le lit de feu, la forme des flammes, les tuyauteries auxiliaires, les entretoises, la tôlerie et les commandes de l’abri sont représentatifs plutôt que conformes aux plans. Les plaques tubulaires ont désormais des ponts continus percés d’alésages ouverts. Les chambres creuses du surchauffeur, les raccordements des éléments et les approximations des passages noyautés restent reconstitués, et non des sections de fonderie authentiques. La hauteur d’eau utilise un substitut affine stock–hauteur partagé avec le contrôle de validité du recouvrement du ciel de foyer ; ce n’est pas une inversion géométrique du volume.
Le modèle simplifié s’arrête au-delà de 70 km/h ou sous son seuil minimal d’eau dans la chaudière. Ce sont des limites de validité pédagogiques, pas des spécifications de sécurité de la locomotive d’origine. Les garde-fous numériques sur les débits massiques et les températures sont comptés et affichés. Les rayons X et la coupe sont des outils visuels ; ils ne retirent aucune masse physique et ne modifient pas la connectivité des chambres. La coupe retire l’extérieur et les carters du côté de l’observateur ; le schéma en coupe adjacent éclaire les passages difficiles à lire en 3D.
Limite d’acceptation : le logiciel démontre une chaîne complète et continue de la chaleur au mouvement, ainsi que des relations mécaniques qui respectent les contraintes. Faute d’avoir retrouvé la géométrie d’origine de l’Er791-81, les plans des lumières du tiroir et ses réglages, il n’établit pas la reconstitution demandée, vérifiée sur plans et exacte dans ses dimensions. Utilisez-le comme démonstrateur d’ingénierie documenté et comme base pour y substituer des mesures faisant autorité.
7 / Sources et accès aux références
- Patriot Park — fiche muséale de l’Er788-49. Source institutionnelle pour le record de production de la famille E et sa période de production. La locomotive qui y est exposée n’est pas celle de 1955 retenue ici.
- L. L. Makarov, Паровозы серии Э (2004), histoire technique en transcription en ligne. Évolutions des Er tardives, pression, dimensions des cylindres et des roues motrices, grille, passage à 40 gros tubes et capacités du P27. Les plans techniques imprimés n’ont pas été examinés de manière indépendante.
- RailGallery — fiche de l’Er791-81. Identité de la locomotive, constructeur, date de 1955 et numéro de construction 2216. Registre secondaire.
- Harveyqs — Er791-81 en coupe, Musée des chemins de fer russes, 12 novembre 2017. Photographie primaire, CC BY-SA 4.0. Utilisée comme référence visuelle ; les données de l’image ne sont ni intégrées ni redistribuées.
- Compilation technique russe sur les Er. Pistes dimensionnelles provisoires et nombre de 109 petits tubes ; confiance inférieure à celle d’un plan d’origine. Ces valeurs restent marquées P.
- Don Ashton — distribution Walschaerts. Topologie technique générale et considérations géométriques, pas une fiche de réglage d’usine de l’Er.
- IAPWS — Supplementary Release on Saturation Properties of Ordinary Water Substance (1992). Corrélation de pression de saturation. Seule cette corrélation est utilisée, pas une bibliothèque complète de propriétés de la vapeur.
8 / Reproductibilité
Cette exposition exécute le code source d’Er Steam Lab : la spécification SI immuable, le solveur géométrique, le modèle thermodynamique, le moteur de rendu WebGL 2 natif et les ressources procédurales, ainsi que ses tests automatisés. La simulation ne charge aucune bibliothèque à l’exécution ni aucun fichier de modèle distant. Les exports CSV contiennent de véritables échantillons de simulation, pas des tracés préenregistrés. Les raccourcis clavier agissent lorsque la vue 3D a le focus : Espace pour pause/reprise, X pour les rayons X, C pour la coupe, D pour les cotes, point pour avancer de 5°, flèches pour orbiter, Échap pour libérer la vue.
Er Steam Lab 1.1 © 2026 Er Steam Lab contributors, publié sous licence MIT. Cette exposition est un portage de cette version ; le guide commenté et l’intégration de la page sont des ajouts de DigiSim.
