DR Classe H 45

DR Classe H 45
DR 45
 45 010 au musée de la DB, Nuremberg.
45 010 au musée de la DB, Nuremberg.

Identification
Exploitant(s: DR
Désignation : 45
Type : S 36.20
Construction : Henschel
Modèle d'origine : 45
Henschel-Wegmann
Constructeur(s: Ateliers de Meiningen
Service commercial : de 1960 à 197?
Nombre : 1 (préservée)

La Classe 45 allemande de locomotives à vapeur est une classe de locomotives à vapeur standard (Einheitslokomotiven) réalisées par la Deutsche Reichsbahn pour le transport de trains de marchandises.

Les locomotives de la Classe 45 étaient les plus puissantes locomotives allemandes. Construites entre 1936 et 1937 par la société Henschel. Deux furent d'abord construites, puis 26 en 1940. Cependant, la commande de 103 autres machines fut annulée en 1941 puisque le déclenchement de la Deuxième Guerre mondiale nécessitait la construction de locomotives de guerre plus simples, appelées Kriegslokomotiven. Les locomotives de Classe 45 furent numérotées de 45 001 à 45 028.

Le H signifie Hochdruck, haute pression en Allemand.

La H45 002 était équipée d'une chaudière de type La Mont (circulation d'eau dans des tubes actionné par une pompe) fonctionnant à une pression de 42 kp/cm.

H 45 024 à Leipzig, 1951
Etat de la 45 010 après le grand feu

Sommaire

Système à Haute pression

Avec linstallation à la fin des années quarante dune chaudière La-Mont sur le châssis dune locomotive de série 45, on reprenait des essais déjà anciens ayant eu pour objectif de combiner efficacement les économies découlant de lutilisation de combustibles bon marchés tels que la poussière de charbon avec celles attendues des chaudières à haute pression et haute température.

Afin de bien comprendre la portée de ces essais, il nous faut remonter vingt ans en arrière : Avec à lépoque un objectif identique à celui des essais de chaudière La-Mont, la DRG avait en 1926 soumis au constructeur Schwartzkopff (Berlin-Wildau) une demande détude de construction dune locomotive à haute pression utilisant le brevet Löffler.

Dans le but de la comparer le plus étroitement avec les nouvelles locomotives unifiées à disposition dessieux 2C1’ (Pacific), la décision était prise den réutiliser le cadre et le train de roues, mais de doter la machine haute pression dun entrainement h3v (3 cylindres à double expansion), le cylindre basse pression interne entrainant le premier essieu accouplé et les deux cylindres haute pression externes entrainant le deuxième essieu accouplé. La pression en charge de la chaudière devait atteindre 120 bars.

Les travaux préparatoires au projet avaient eu lieu en 1927-1928 et, dès 1929, les premières mises en pratique pouvaient commencer. Dénommée H02 1001, cette locomotive prototype était cependant rapidement abandonnée, trop complexe et trop chère à entretenir par rapport aux standards de la DRG de l'époque.

Pourtant, si les chaudières classiques de type « Stephenson » présentaient lavantage dune plus grande capacité en eau, et partant, dune plus grande réserve de puissance, elles étaient lourdes, coûteuses et dun entretien dispendieux. Afin de leur conférer des performances suffisantes, il fallait usiner les corps cylindriques dans des tôles épaisses, fixées par des tirants et des ancres dont lusure était relativement rapide. Une chaudière à récupération et à circulation forcée, en revanche, par la simple installation de canalisations denviron 30 mm de diamètre, aux parois épaisses de 3 mm, ne nécessitant aucun travail complexe de forge ou de presse, aurait permis un gain substantiel de rendement à moindre prix. Autre avantagesurtout pour lapplication aux locomotives à vapeurelle pouvait être mise en fabrication dans les ateliers existants et sadaptait bien à la chauffe à la poussière de charbon.

Sur la base de ces constatations et des avantages qui en avaient été attendus 20 ans auparavant, le bureau de construction du LOWA (Vereinigung der Lokomotiv- und WaggonbauindustrieAssociation des industries de construction de locomotives et wagons) présentait une nouvelle demande douverture de projet pour une locomotive dotée dune chaudière à circulation forcée - projet concrétisé en 1950. Grace à la collaboration étroite établie entre le service de recherches du LOWA (puis plus tard de lifSInstitut für SchienenfahrzeugeInstitut des véhicules sur railBerlin), le constructeur de chaudières Meerane et la société de construction de locomotives détat « Karl Marx » à Babelsberg, naissait en un temps record la locomotive expérimentale H45 024, exposée dès 1951 à la foire de Leipzig elle faisait tout de suite sensation.

La chaudière à circulation forcée qui avait été retenue était de construction « La Mont ». Elle était installée sur le cadre dune locomotive de la série 45 dont on conserverait lembiellage et la disposition des roues. Le système dalimentation en poussière de charbon était quant à lui installé sur un tender à condensation à quatre essieux

La caractéristique principale de la chaudière La-Mont était la circulation forcée de leau dans un ensemble de canalisations parallèles de faible diamètre, la pompe de circulation associée assurant un débit strictement égal dans chacune des canalisations.

Dans les grandes lignes, le fonctionnement dune chaudière à circulation forcée est le suivant :

Une pompe de circulation placée en charge, sous le réservoir, envoie leau dans des vaporisateurs à rayonnement et convection. Cette pompe est calculée pour permettre la circulation dune quantité deau très supérieure à la quantité de vapeur produite. Ce débit sera déterminé pour que la teneur en vapeur de lémulsion, à la sortie des vaporisateurs, ne dépasse pas une certaine limite que se fixe le constructeur. Tous les tubes ne recevant pas la même quantité de chaleur, dautant que certains sont soumis au rayonnement et dautres à la convection pure, on interpose dans les collecteurs dalimentation un diaphragme à chaque tube. Ce diaphragme doit, par sa propre perte de charge, permettre de laisser passer, dans chaque tube, la quantité deau désirée. On peut ainsi soit équilibrer la circulation pour que tous les tubes soient parcourus par un fluide circulant à la même vitesse, soit favoriser des circuits par rapport à dautres, pour des questions de répartitions calorifiques différentes au démarrage de celles qui existent en régime de croisière. Ainsi, il était courant que le constructeur prévoie, pour un tube recevant un fort rayonnement de flamme ou de gaz chauds, des débits ou vitesses deau saturée supérieurs à ceux qui existent dans un tube uniquement soumis à la convection. Alors que dans une chaudière à circulation contrôlée classique, le diaphragme est un orifice calibré, dans le cas de la chaudière La-Mont le diaphragme est constitué dune tuyère calibrée montée en aval dune crépine constituée dun cylindre percé de trous de petit diamètre. Lensemble est installé dans le collecteur dalimentation des vaporisateurs (distributeur) avec son trou et bouchon de visite pour mise en place de ces diaphragmes et crépines. Le but de la crépine étant darrêter, avant la tuyère, les particules solides entraînées par leau de la chaudière.

Dans le cas de la chaudière de notre BR45, le mélange eau-vapeur produit dans les vaporisateurs ne représentait quun 1/8e à 1/6e de la quantité deau initialement introduite. Tandis que leau non vaporisée retournait à lentrée du système pour un nouveau cycle, la vapeur produite était dirigée vers le surchauffeur, puis de vers le régulateur dentrée des cylindres à haute pression. Une partie de la vapeur surchauffée était dirigée par une conduite annexe vers une turbine servant elle-même à entrainer les pompes dalimentation et de circulation deau. La vapeur échappée des cylindres à basse pression suivait une conduite lamenant à une turbine située dans la boîte à fumée, puis de , suivant une autre conduite installée sur la partie gauche de la locomotive, rejoignait la turbine déchappement sur le tender, entrainant au passage deux générateurs dair comprimé, pour être dirigée vers les refroidisseurs du système de condensation et finalement récupérée en eau dans le réservoir de condensation.

La chauffe était assurée par de la poussière de lignite. Celle-ci était stockée dans deux grands conteneurs installés dans le tender et dirigée par lair comprimé produit par les deux générateurs vers un distributeur situé derrière la paroi arrière de la cabine de conduite. Un compresseur et un réservoir dair supplémentaire venaient compléter le dispositif dalimentation. Directement fixé au distributeur, un mélangeur-doseur poussière-air alimentait la chambre de combustion par aspiration directe liée à la dépression dair quelle créait.

Adaptation sur la H45

Le tout était donc disposé sur le cadre de la BR 45 024 dont on avait conservé lentrainement. La motorisation h3 était cependant remplacée par une motorisation h3v. La transmission sur deux essieux était également conservée. Le cylindre interne à haute pression, dun alésage de 400 mm, entrainait le deuxième essieu accouplé ; les deux cylindres externes à basse pression, dun alésage de 520 mm, entrainaient lessieu médian. Les trois cylindres avaient une course de 720 mm.

On attendait beaucoup de la configuration thermodynamique de la machine. La puissance maximale attendue était de 2900 chevaux (2134 kW) à 74 km/h. La chaudière devait dans ce cas produire 13 500 kg de vapeur par heure, cest-à-dire 6.32 kg de vapeur par kWh. Par comparaison avec les chaudières classiques, cela représentait une économie de vapeur de 21 à 30 %. Sur la base de ce degré defficacité de la chaudière, on attendait une économie de combustible de lordre de 24%. Comme ces valeurs avaient été calculées pour une machine en pleine charge, rarement atteinte en service commercial, on espérait encore réaliser de lordre de 20% déconomies supplémentaires. Il est plus que probable que les travaux dentretien des équipements spécifiques au système en auraient assez considérablement augmenté les coûts. Mais on comptait sur la robustesse des nouveaux développements mis en œuvre pour la chaudière et la boîte à feu pour rester à léquilibre.

On peut objecter que linstallation dune chaudière à circulation forcée sur une machine de conception classique nétait pas la solution optimale. En effet, une construction entièrement nouvelle aurait pu faire lobjet dune meilleure optimisation du poids des éléments de traction. Des doutes subsistaient également quant à la tenue des nouveaux éléments constitutifs du système, lesquels navaient jamais été testés en service ferroviaire classique.

Et les premiers essais allaient se révéler catastrophiques ! Dès la finition achevée, la locomotive était mise au banc dessai (On ne mentionne pas si cétait un Bachrus). On y testait prioritairement lapprovisionnement en poussière de lignite et les éléments auxiliaires du système à circulation forcée. Le premier essai en ligne avait lieu en 1953, entre Seddin et Drewitz. Après à peine 4 km parcourus, la machine devait être arrêtée car la réserve deau de condensation était épuisée.

Après réparation des fuites qui en étaient la cause et la mise en place dune installation provisoire renforçant la condensation, il fut procédé à un second essai qui devait conduire de Seddin à Babelsberg. Mais après quelques kilomètres parcourus, les températures de vapeur avoisinaient déjà les 600°C. Alors que lon approchait du terme du voyage, il fallait arrêter la machine car les canalisations du surchauffeur viraient au rouge et commençaient à se déformer. Cumulant les insuffisances de linstallation de condensation et une mauvaise coordination des surfaces de chauffe à des pannes récurrentes aux pompes, la tentative dont on attendait beaucoup tournait court.

LifS allait bien soumettre des propositions de transformation et damélioration du procédé. Mais il était trop tard. Face aux frais à engager dune part, à lélectrification en cours et à la mise en service des premiers services de trains à traction thermique dautre part, il ny était pas donné suite.

La machine stationna encore plusieurs années au Raw de Meiningen pour finir par y être radiée. Les deux cylindres externes et tout larrière du cadre incluant le dispositif daccrochage du tender furent réutilisés dans la construction de la machine de vitesse 18 201.

Modélisme

Cette locomotive a été reproduite en 1999 par la société Trix dans la collection Fine Art.

Notes et références

Bibliographie

  • (de) B. Seiler, Jürgen U. Ebel, Die Baureihe 45, EK-Verlag, Freiburg, 2006 (ISBN 978-3-88255-151-8)
  • (de) Dampf Lok Stoffels, Typenbuch deutscher Lokomotiven.

Voir aussi

Articles connexes

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