この再構成が何であり、何でないか。
圧力から求めた運動と、閉じたリンク機構によるワルシャート式機構を備えた、実寸・SI単位の動く教材モデルです。工場図面に基づく再構成でも、検証済みの機関車性能予測ツールでもありません。原設計の支点、鋳物、ポートの寸法が欠けているため、Er791-81の形状やタイミングを正確に再現しているとは言えません。
修正リリース1.1 / 変更点
監査で指摘された継手、密封、通路の欠陥は、ソースで対処済みです：個別に重ねた連結棒の軸受、ピンに合わせた棒端の穴、実際に溝を切った加減リンクと滑り子、二股のクロスヘッド、溝付きのピストンリングと棒のパッキン、軸穴をあけた軸箱、緩め時のブレーキすき間、開口した弁の窓、中空の蒸気管路、管穴をあけた管板、開口した通風出口です。シリンダーの力と容積は、ピストン棒の断面積を考慮するようになりました。加減弁を閉じた後、下流の蒸気マーカーは各シリンダーの局所的な流束を使います。
検証の範囲：自動チェックの対象は、再構成したこれらの特定のはめあい、サンプリングした運動の姿勢、通路の開口です。すべての立体の干渉、応力、漏れ、原設計の弁タイミング、実機の寸法を保証するものではありません。修正で共通に使う寸法は、組立台帳data/assembly.mjsでEと記されています。
1 / 製造数の記録
ロシア／ソビエトのЭ (E)系列は、公式のPatriot Park博物館によって、1912年から1957年にかけて1万1000両を超える機関車が製造された、世界で最も数の多い蒸気機関車の系列とされています。技術史の文献では、輸入された派生形式、改造、製造記録のどれを含めるかによって、総数がやや異なります。これは系列全体での記録であり、E、Eg/Esh、Eu、Em、Erと続く製造グループを含みます。同一のEr形が1万1000両あるわけではありません。キリル文字のЭ系列は、アメリカで製造されたロシアのЕ (Ye)形2-10-0の系列とは別のものです。
2 / 1つの参照構成
Эр791-81：1955年、ポズナン製、製造番号2216。選んだ構成はポーランド製後期型のEr形です。連結された5軸、単式2気筒、ワルシャート式弁装置、延長された火室、過熱管用の大煙管40本、ドームと砂箱に共通の外覆い、傾斜した前部ステップ、拡大した運転室の天窓、背の高いP27形4軸炭水車を備えています。ポーランドでのEr形の製造は1949年から1957年まで続きました。保存されている特定のカットモデル機関車は外観の参照であり、初期のE系列の細部をモデルに混ぜてよいという根拠にはなりません。
シーンは、納入時の1,435 mm用の輪軸配置や、現代の丸めた値である1,520 mmの鉄道規格ではなく、当初の1,524 mmの営業軌間を表しています。当時の運用時の塗色は解釈によるものです。博物館のカットモデルの色分け塗装を、運用時の塗装として示しているわけではありません。車歴では、この機関車の炭水車は製造番号01828とされています。モデルはP27形の再構成を使っていますが、この識別情報から炭水車の実測形状が得られるわけではありません。
3 / 寸法と根拠の台帳
S — 出典あり：引用した技術文献または機関の記録に明記されている値。P — 暫定：二次的な資料集に記載されているが、原図面との照合はしていない値。E — 推定：機械的に整合した再構成のために選んだ値。いずれもEr791-81を新たに実測したものではありません。
4 / 実際にモデルを動かしているもの
運転モード：投炭の熱が、水と鋼をひとまとめにした集中定数の貯留部を温めます。飽和圧力はIAPWSの飽和関係式から求めます。圧力に依存する加減弁のオリフィスが、有限容積の蒸気室へ蒸気を送ります。弁の幾何学的な開口が、圧縮性流れのオリフィスを通じて給気と排気を支配します。4つのシリンダー室はそれぞれ質量を保存し、圧縮・膨張の仕事を含めて内部エネルギーを積分します。ピストン力は（後室圧力 − 大気圧）×（シリンダー断面積 − 棒の断面積）−（前室圧力 − 大気圧）× シリンダー断面積です。後室の行程容積にも同じ環状面積を使い、弁オリフィスの有効面積には再構成した通路断面積で上限を設けています。車輪トルクは、力 × スライダークランクの変位の厳密な導関数です。両シリンダーが、転がり抵抗、速度の2乗に比例する抵抗、ブレーキ力の代理量に抗して加速に寄与します。
運転モードでは車輪の速度は指定されていません。加減弁を閉じたままでは、最初に静止していて加圧されていない蒸気室から、持続的な駆動仕事は得られません。加減弁を閉じた後も、残った蒸気は仕事を続けることがあります。レールの走行距離計とタイヤの回転は、空転がないと仮定して、同じ角度の積分を共有します。
サイクル観察モード：明示的な外部モーターが、選んだ向きに機構を6 rpmで回し、その間も同じシリンダー室のソルバーが動き続けます。ソルバーは、そのモーターが供給しなければならない外部トルクを計算します。機関車は並進しません。角度の送り操作はこのモードに切り替わり、対応する時間だけ流体モデルを進めます。これを圧力による運転であるかのように偽って示すことはありません。
5 / リンク機構、タイミング、状態の重ね表示
スライダークランクは解析的に解いています。偏心棒の円の交点で、返りクランクと加減リンクの連鎖を閉じます。拘束付きの解で、湾曲した滑り子の溝、長さ一定の心向棒、長さ一定の吊りリンク、合併てこ、クロスヘッド腕、結びリンクを閉じます。剛体の棒のメッシュは平行移動と回転だけで動かし、離れた目標に合わせて伸ばすことはありません。片側5つの動輪はすべて同じ位相を共有し、左右は90°ずれています。
逆転機は、吊り上げ腕、滑り子の位置、そして実際の幾何学的な締切を変えます。表示される締切は、結果として生じる給気の閉鎖から測定したもので、スライダーのパーセントと同一視してはいません。弁ランドとポートの開口には、流体ソルバーと同じラップの値を使います。前後の締切が異なるのは再構成した形状のためであり、工場設定のタイミングを再現しているとは主張しません。
水、高温ガス、給気、膨張、排気、圧縮の色は学習用の重ね表示で、流体そのものの色ではありません。流れのマーカーは、対応するモデル上の流束があるときだけ表示され、その間隔や大きさは粒子、密度、正確な速度を表すものではありません。ガスの通路はボイラー水と分離されたままです。挿入図の断面は現在のピストンと弁の位置を使っていますが、縦方向の間隔は模式的です。
6 / 開示している簡略化と残る課題
ボイラーは集中定数の飽和貯留部であり、二相流を解像した圧力容器ではありません。過熱管には、共役伝熱の解ではなく、推定した上下限付きの出口温度則を用いています。シリンダーと蒸気室の蒸気は理想気体として扱い、凝縮、漏れ、実在蒸気の状態方程式、詳細な通風との連成、解像した排気レシーバーの動特性、ウォーターハンマー、弁のバウンドは解いていません。加減弁の面積、流量係数、熱損失、すき間、運動部の慣性、抵抗は推定値です。
空転、ばね系の動力学、線路の曲線、連結器の遊び、編成内の力、個々の基礎ブレーキ装置の動力学、現実的な注水器の巻き込み、給油器や空気ポンプの機構は実装していません。炭水車の積載量はモデル化していますが、石炭の形が連続的に掘り崩されることはありません。火床、炎の形、補助配管、控え、板金、運転室の操作機器は代表的なものであり、図面どおりではありません。管板は現在、管穴の開いた連続した桟を持っています。中空の過熱管寄せの内室、過熱管の接続部、中子による通路の近似は依然として再構成によるもので、本物の鋳物の断面ではありません。水位には水量から高さへのアフィンな代理式を使い、これは火室天井板が水で覆われているかを判定する有効性チェックと共通です。幾何学的な体積の逆算ではありません。
縮約モデルは、70 km/hを超えるか、ボイラー水が最低しきい値を下回ると停止します。これらは学習用の有効範囲の限界であり、実機本来の安全仕様ではありません。質量流量と温度に関する数値ガードは、作動回数を数えて表示しています。X線と断面表示は視覚的なツールで、物理的な質量を取り除いたり、室どうしの接続を変えたりはしません。断面表示は、見る側の外装やケーシングを取り除きます。隣の断面図は、3Dでは読み取りにくい通路を分かりやすく示します。
受け入れの範囲：このソフトウェアは、熱から運動までの途切れない一続きの連鎖と、拘束を保つ機械的な関係を示します。Er791-81の原設計の形状、弁ポートの図面と設定が見つかっていないため、求められていた、図面で検証された寸法どおりの再構成を実現したことにはなりません。文書化された工学デモンストレーターとして、また信頼できる実測値に置き換えていくための土台として使ってください。
7 / 出典と参照先
- Patriot Park — Er788-49の博物館記録. E系列の製造数の記録と系列の製造期間について、機関が示す根拠です。同館の展示車両は、ここで選んだ1955年製の機関車ではありません。
- L. L. Makarov『Паровозы серии Э』（2004年）、オンライン転載による技術史. 後期型Er形での変更点、圧力、シリンダーと動輪の寸法、火格子、大煙管40本への発展、P27形の容量。印刷された技術図面は独自には確認していません。
- RailGallery — Er791-81の車歴. 個々の機関車の識別、製造者、1955年という製造年、製造番号2216。二次的な登録情報です。
- Harveyqs — カットモデルのEr791-81、ロシア鉄道博物館、2017年11月12日. 一次資料となる写真、CC BY-SA 4.0。外観の参照として使っており、画像データそのものは同梱も再配布もしていません。
- ロシア語のEr形技術資料集. 寸法の暫定的な手がかりと、小煙管109本という本数。原図面より確度は低く、これらの値はPのままです。
- Don Ashton — ワルシャート式弁装置. 一般的な工学上の構成と幾何学的な考察であり、Er形の工場設定表ではありません。
- IAPWS — Supplementary Release on Saturation Properties of Ordinary Water Substance（1992年）. 飽和圧力の相関式。使っているのはこの相関式だけで、完全な蒸気物性パッケージではありません。
8 / 再現性
この展示はEr Steam Labのソースを実行しています。変更不可のSI単位の仕様、幾何ソルバー、熱力学モデル、ネイティブのWebGL 2レンダラー、手続き的に生成するアセット、そして自動テストです。シミュレーションは実行時のライブラリーやリモートのモデルファイルを一切読み込みません。CSVの書き出しには、あらかじめ記録した軌跡ではなく、実際のシミュレーションのサンプルが入っています。キーボードショートカットは、3D表示にフォーカスがあるときに使えます：Spaceで一時停止・再開、XでX線、Cで断面表示、Dで寸法、ピリオドで5°送り、矢印キーで周回、Escapeで表示を解除。
Er Steam Lab 1.1 © 2026 Er Steam Lab contributors。MITライセンスの下で公開されています。この展示はそのリリースの移植版で、音声ガイドとページへの統合はDigiSimが追加したものです。
