Locomotive Mallet 2-6-6-0

[PBGerard44]

Bonjour à tous,
Il y a quelques temps déjà, j'avais été très impressionné par la locomotive à vapeur pneumatique d'ExiTeD. Je me suis dit que cela pouvait être intéressant de faire autre chose que des grues, des voitures ou camions ... D'autant plus, que j'ai tout à découvrir du pneumatique en lego!
J'ai donc entrepris de réaliser moi-même une locomotive à vapeur pneumatique, il ne s'agit pas de faire la même chose mais un autre modèle. Après quelques recherches je me suis fixé sur une locomotive "Mallet" (c'est le nom de son inventeur) de type 2-6-6-0 (désignation américaine). Le gros problème des locomotives à vapeur avec un nombre important de roues motrices, ce sont les courbes. Il existe plusieurs solutions pour pallier à ce problème et Mallet a eu l'idée de séparer les roues motrices en deux bogies: le bogie arrière est solidaire de la machine tandis que le bogie avant est articulé pour permettre à la locomotive de tourner.
Ce genre de locomotive est adapté aux trajets sinueux (en montagne par exemple) et ou il faut une grande puissance pour monter les pentes. Le modèle sélectionné a été utilisé en Afrique du Sud ainsi qu'en Virginie aux USA.

Pourquoi ce modèle?
J'ai été intéressé par la solution Mallet et l'aspect technique qui en découle mais je voulais un modèle avec tender pour pouvoir loger les pompes / moteurs électriques / batterie ...et là, les modèles Français n'en n'ont pas. Finalement cette locomotive possède (de l'avant vers l'arrière): 1 essieu porteur (2roues) solidaire d'un bogie moteur 3 essieux (6roues) qui est articulé et de 3 autres essieux moteur (6 roues) solidaires de la machine.


Aujourd'hui mon projet est loin d'être finalisé. J'en suis juste à valider la solution fonctionnelle du bogie avant conjointement avec le compresseur, c'est cela que que viens partager avec vous. Ne soyez pas critique sur les couleurs, voire quelques pièces manquantes l'important est est que ça marche ...
Donc, voici le bogie avant:

Vue de dessous.

Comparé à la solution d'ExiTeD, il n'était pas possible d'utiliser 4 vérins pneumatiques, ici il n'y en a que deux qui actionnent directement les roues avant du bogie, d'autant plus qu'il y aura 2 bogies et donc au final 4 vérins. Il n'était pas possible non plus de loger le système d'inertie dans la chaudière puisque le bogie est articulé.
La roue d'inertie est moins grande mais la vitesse fait le reste. le tout est logé dans le partie avant, là ou se trouve les vérins.
Les roues motrices sont solidaires par un train d'engrenage (40T / 24T), cela évite des contraintes sur les bielles. Les liaisons entre bielles sont d'ailleurs à l'extérieur pour que les vérins soient au plus près des roues. Deux solutions pour les liaisons: soit avec des axes (comme Exited) soit avec la solution présentée. Possibilité de se déboiter pour les axes (sauf collage) mais plus jolie ...
En ce qui concerne les valves, je les ai positionné à plat (toujours gagner en hauteur). L'articulation au niveau de la commande est réalisée avec une connexion élastique, elle va probablement évoluer vers une solution à rotule...

C'est tout en ce qui concerne le bogie, passons au compresseur:

J'ai l'intention de mettre le compresseur ainsi que le bloc batterie dans le tender. J'espère que ça rentrera ...Les 2 réservoirs seront dans la loco.
Pour l'instant il est réalisé avec 4 pompes qui sont synchronisées en oppositions 2 à 2 et par 2 moteurs M.
Pour équilibrer les pressions, les deux réservoirs sont connectés à la sortie et chacun d'eux va alimenter un bogie.

Le rapport entre moteurs et pompe est de 2 (12T/24T). Les deux moteurs sont synchronisés entre eux par un 24T.
Les efforts étant importants, l'entrainement des bielles se fait des deux côtés. Des chaque côté des bielles, les engrenages sont entre deux paliers. Toute autre solution génère des craquements ...
Remarque: vous remarquerez surement qu'il y a des bielles grises et des bielles rouges. Elles seront toutes grises! C'est parce que je n'ai pas toutes les pièces et pour valider le principe.

Conclusion du jour:
L'ensemble pompe / bogie fonctionne correctement (roues en l'air). Le mouvement est fluide, il y a 0.8 / 0.7bar en régime permanent. Ma seule crainte est de ne pas pouvoir alimenter les deux bogies simultanément.
Il y a encore des moyens d'améliorer le compresseur: bonnes bielles, réduire la réduction? Mettre un moteur supplémentaire? A suivre ... Des questions? n'hésitez pas.

[MisterBrique]

je voulais un modèle avec tender pour pouvoir loger les pompes / moteurs électriques / batterie ...et là, les modèles Français n'en n'ont pas

Pas de Mallet avec tender ou pas de loco avec tender ?

Car des loco avec tender il y en a : https://fr.wikipedia.org/wiki/Locomotives_à_vapeur_françaises

[gaiapat]

Bravo d'utiliser le système pneumatique, qui est oublié actuellement. (perso je n'ai pas construit grand chose)
Je vais suivre ton projet car je suis curieux de connaitre la vitesse/autonomie permise par cette approche.
Le risque réside dans le rendement global électrique/pneumatique.

[MisterBrique]

Bravo d'utiliser le système pneumatique, qui est oublié actuellement. (perso je n'ai pas construit grand chose)
Je vais suivre ton projet car je suis curieux de connaitre la vitesse/autonomie permise par cette approche.
Le risque réside dans le rendement global électrique/pneumatique.

J'ai récemment vu une vidéo, la vitesse était très faible, entre l'escargot et la tortue (sans exagérer).

[PBGerard44]

Oui, il y a des locomotives françaises avec tender mais les locomotives française du type Mallet sont des 030+030 ou 020+020 et dans ce cas elles sont sans tender. Bref il y a très peu de 260+060.

Pour répondre à vos questions sur la vitesse, c'est certain, ça ne va pas aller très vite. Les pertes sont énormes. On commence par utiliser l'électricité pour comprimer de l'air et pour ensuite transformer l'air comprimé en un mouvement de rotation! Si on cherche la vitesse il faut faire une locomotive électrique ...
Ce qui est intéressant dans ce projet c'est tous les aspects techniques et de faire en sorte que ça fonctionne le mieux possible.

En tout cas merci de vous y intéresser.

[MisterBrique]

Et si tu ajoutais un peu de challenge en intégrant la notion de vitesse ?

J'ai zappé le nom mais il y a des locomotives à vapeur avec des pistons verticaux au lieu des bielles.

[raoulz83]

Bonjour,

Très beau projet et bon courage.

Mais il y a un truc que je ne comprends pas.
Tu dis que le boggie avant est articulé mais le boggie arrière est solidaire de la loco.
Comment c'est possible ?
Les deux boggies doivent être articulés pour que la loco puisse tourner.
J'entends par articulé que les boggies doivent être fixés à la loco via une turntable.

C'est pas une voiture dont les roues sont libres latéralement (hormis l'adhérence pneu-route).
Là les roues sont bloquées latéralement par le rail...... je me suis bien fait compris ???

En plus c'est vrai que sur la photo de loco que tu as mis on voit bien la transmission vapeur vers piston fixe entre corps de la loco et boggie arrière.
Y'a un truc qui m'échappe......

@++

[PBGerard44]

Oui, tu as raison, Le bogie arrière est bien solidaire et fixe de la chaudière. Le bogie avant doit non seulement tourner sur un axe mais aussi translater à droite ou à gauche selon la courbe. Dans la réalité il y a des ressorts qui assurent la position médiane en ligne droite et ainsi la stabilité de la locomotive. En courbe les ressorts permettent un léger débattement d'un côté ou de l'autre.
ça c'est la solution "Mallet" mais il existe des modèles ou les 2 bogies sont articulés (comme sur un wagon de voyageur aujourd'hui)

Je ne sais pas trop comment je vais faire mais je compte bien faire en sorte d'asservir cette translation à la rotation du bogie.

En ce moment j'attends des pièces pour monter le bogie arrière et faire fonctionner les deux en même temps. Voir si le compresseur que j'ai conçu fait le job ou s'il doit être amélioré. A suivre.

Bravo pour cette remarque!

[PBGerard44]

Bonjour,
le projet avance, le compresseur est maintenant dans sa version optimisée, il est intégré dans le tender et les deux bogies sont fonctionnels. Une vidéo est inévitable pour vous montrer comment tout cela fonctionne.
A ce stade les trois sous-ensembles ne sont pas raccordés, le design du tender est approché, l'objectif de tout cela étant de valider la conception des bogies fonctionnant simultanément ainsi que celle du compresseur et son intégration dans le tender. Le tout en essayant d'obtenir la plus grande efficacité / vitesse. Pour l'instant les bogies sont sur des cales et les couleurs des pièces d'apparences vont évoluer.

Place aux images et vidéo:

Vue d'ensemble de l'équipage.

La vidéo:
Au cours de la vidéo vous pourrez vous rendre compte que la pression monte très rapidement. Les deux bogies démarrent, la pression redescend puis se stabilise aux environs de 0.7 / 0.6 bar. Je vous montre qu'en bloquant l'un des deux bogies (en freinant la roue d'inertie), le deuxième tourne beaucoup plus vite. Dans ce cas la pression remonte et se stabilise autour de 0.9 bar. On constate également que le bogie avant, celui au premier plan tourne un peu moins vite que l'autre?
Des frottements un peu différents ... De toute façon dès qu'il roulerons sur le sol ils auront forcément la même cadence, le plus véloce entrainera l'autre.
Je pense qu'il est très difficile d'aller plus vite. La seule solution est d'alimenter que deux vérins et donc d'avoir qu'un seul bogie moteur, le second étant factice et étant entrainé par le premier?
Ce n'est pas à l'ordre du jour. Au diable la vitesse, et qui sait, il y aura peut être encore des améliorations? Si vous avez des idées ...
https://www.casimages.com/v/zM3vLb-P1050476.mp4.html

Le compresseur sur le châssis du tender:

C'est le sous-ensemble qui a le plus évolué. Il est passé de 4 à 6 pompes, de 2 à 3 moteurs, le rapport d'entrainement est de 16T / 20T, les bielles sont doublées et assurent une amplitude de + /- 1.5 tenon, l'alimentation est passée de 6x1.5V à une batterie lithium / ion 3s de 11.7V 20A ce qui permet de fournir le courant nécessaire aux 3 moteurs. En fonctionnement permanent le courant est de 1.7A. Pour faire plus maintenant je pense qu'il faudrait un second compresseur!!! non. Depuis qu'il est dans cette version, rien à redire, tout simplement robuste et efficace ...

Le compresseur a été intégré le plus bas possible sur le châssis du tender, les bielles évoluent entre les deux bogies.

Les deux bogies sont articulés. Lorsque le premier pivote dans un sens il fait pivoter le deuxième dans l'autre sens comme s'ils étaient sur des rails. Au centre, la liaison est coulissante pour autoriser la fonction.

Bogies moteurs.

Pas de gros changements par rapport à la première présentation. Les bielles sont doublées et le rapport de multiplication entre les roues et le volant d'inertie a été réduit, un train d'engrenage a été supprimé, le tout pour atténuer les frottements / augmenter l'efficacité sans nuire à la fluidité du mouvement.
Le vérin est placé au ras des bielles alors que la liaison horizontale entre les trois roues est placée à l'extérieur. Pour réduire l'écartement de la machine, aux extrémités de cette liaison les pièces ont une largeur de 1/2 tenon



Bogie moteur avant:

Le bogie avant possède une petite roue porteuse articulée. J'espère bien relier son pivotement à celui du bogie lui même.

Donc maintenant il n'y a plus qu'à continuer. Prochaines étapes, finaliser le design du tender, accrocher les trois sous-ensemble et si possible réaliser une commande de direction radio commandée pour guider la loco quand elle roule. Je reviens vers vous quand j'en suis là. Merci de vous intéresser à ce projet.

[didiert3048]

Salut,
Toujours aussi impressionnant ton MOC, ça prends vraiment forme. A chacun de tes passage pour nous compter tes avancées on en prends plein les mirettes.

Bonne continuation dans ce magnifique projet.

[UnCreateurPerdu]

Impressionnant!
Tant de technologie compactée dans un si petit engin...
Sur l’avant dernière photo, c’est de la poussière d’engrenage?
En tout cas, beau projet et bonne continuation

[ExiTeD]

Salut PBGerard44,

Eh beh, il fallait bien que je commente ce magnifique projet. Je suis super content que ma loco pneumatique ait pu t'inspirer, c'était réellement un objectif de longue date que d'aller vers des terrains inexplorés en Lego Technic, notamment car je trouvais un peu redondants les thèmes technic officiels (camions, engins de chantier, voiture). C'est génial que tu t'y attelles avec un tout nouveau design et ton expérience bien plus importante que la mienne en Lego Technic, hate de voir le résultat final.

Le choix de la loco à reproduire est intelligent car les roues sont en proportion plus petite que sur le modèle que j'avais choisi. Du coup, ce changement d'échelle te donne plus de place entre les moyeux (et ça j'avoue, j'aurai aimé l'avoir.). Lorsque j'avais 5 tenons de bord de moyeu à bord de moyeu, tu en a 8 si je ne me trompe pas.

Et mon dieu cette rapidité ! Y a-t-il des pièces modifiées ? En tout cas cette vitesse est agréable à voir, j'espère que tu en conservera pas mal lorsqu'il faudra tracter le tender et la loco.

Autre avantage du choix de loco : la chaudière est bien haute par rapport aux roues, donc les deux ensembles n'ont pas à s'imbriquer l'un dans l'autre et n'interfèrent pas. Comment compte tu faire la chaudière d'ailleurs ? Flex + poutres ou panels (ou bien briques rondes) ? Tu as d'ailleurs un modèle avec une chaudière qui change de diamètre sur la longueur, tu comptes le reproduire ? D'ailleurs avec cette échelle que tu as choisi, la chaudière va être impressionnante.

Pour les liaisons de l'échappement, effectivement les barres peuvent se déboiter, cela m'est arrivé une ou deux fois, notamment lorsque la montée en pression était très rapide (ça force d'un coup et le système d'entraînement ayant une inertie importante, il y a un risque de déboitement). Tu as me semble-t-il moins d'inertie donc peut-être que c'est ok.

Pour le système d'entraînement au milieu, saches que tu as aussi la possibilité de lier tout ça avec des 36t, c'est la solution que j'avais adopté mais la tienne semble fonctionner à merveilles.

La solution "pièces flexible" pour le système d'échappement est superbe.

N'hésite pas à bien solidifier les poutres support des roues entre eux par la suite, les 24t pourraient vouloir se décaler et des craquages pourront alors intervenir, désynchronisant toute la locomotive...

Vraiment hate de voir le design final et les solutions techniques. Est ce que tu envisages d'autres fonctions que l'entraînement et la commande de la direction ?

[PBGerard44]

Bonjour à vous et merci pour votre enthousiasme et vos encouragements. Je suis particulièrement heureux du commentaire d'ExiTed car c'est effectivement grâce à toi que je me suis lancé dans ce projet.

Je ne suis pas encore prêt à vous montrer l'étape suivante. Pour info les trois sous ensembles sont liés et la direction fonctionne. J'attends encore quelques pièces, et de les monter pour faire des photos et une vidéo de roulage ...

Je viens essentiellement pour vous répondre: En ce qui concerne la vitesse, il y a deux choses qui y participent. Un compresseur avec un bon débit et surtout tout ce qu'il est possible de faire pour limiter les frottements qui sont l'ennemi de la mécanique.
Au montage, prendre garde de laisser un peu de jeu latéral sur les axes et LUBRIFIER. Les Paliers / axes, les engrenages, et dans ce cas précis les pompes, les pistons, les vannes. J'utilise de l'huile silicone que l'on met dans les amortisseurs des voitures radio commandées, ça fonctionne très bien sur du plastique et cela ne le détériore pas.
Pour les pompes et les pistons, outre l'axe, j'ai cherché à introduire de l'huile à l'intérieur. Une à deux gouttes déposées dans les trous et que l'on aspire en manœuvrant le piston ou la pompe. Tout doit coulisser / tourner sans effort. Et après, ça tourne nickel !!!

La chaudière: oui, sur la photo en introduction de mon projet la chaudière présente un changement de diamètre. Je ne sais pas encore si je le ferai ou pas. Il existe d'autres machines du même type qui ne possèdent pas cette particularité. Ce qui est certain c'est que compte tenu de sa taille je vais être amené à réaliser une structure rigide à l'intérieur. A l'extérieur ce sera des poutres techniques reliées par des axes souples comme ta solution, ExiTed.

En ce qui concerne les possibles déboîtements, je n'ai pas de soucis pour l'instant, j'ai pris soin de dégraisser les pièces avant montage pour un maximum d'adhérence. Mes blocages sur les axes sont des bagues de 1/2 tenon qui, je trouve serrent plus que les autres.

Les autres fonctions? Un sifflet comme toi mais probablement différent. Peut être un dispositif de mise sur cale? Des freins uniquement statiques, difficile avec l'articulation. J'aurais aimé faire une marche arrière mais cela nécessite un grand nombre de vannes pour faire ça.

Je vais déjà faire ce que j'ai en tête et finir la machine. C'est un projet propice aux évolutions, la suite le dira.
A bientôt donc lors du point sur l'avancement de mes travaux.

[PBGerard44]

Bonjour,
je reviens vers vous pour vous montrer l'avancement du projet. Depuis ma dernière présentation le tender est quasiment terminé à quelques détails près. Les trois sous-ensemble sont raccordés entre eux, la commande de direction du bogie avant est fonctionnelle. J'ai fait un essais de roulage de l'ensemble et vous pourrez voir ça dans une vidéo.

Dans les détails:
Concernant le tender, le bloc compresseur a été descendu d'un tenon pour éviter les conflits avec l'habillage dans le haut. En conséquence il a fallu recentrer le bloc entre les bogies du tender pour éviter cette fois des conflits vers le bas.
Les roues ont été changées pour un diamètre de 35mm qui correspond mieux à l'échelle. Pour faciliter la rotation des bogies les 8 roues sont indépendantes.

]
La plate forme à l'avant permet d'accéder à la machine via des marches ...




A l'arrière il y aura également des marches encastrées pour monter dessus ( les couleurs vont changer ! ... Je n'ai pas toutes les pièces aujourd'hui.)
Sur les photos on peut voir un papier alu froissé qui couvre le compresseur. Paint en noir mat cela devrait faire illusion avec du charbon ...


L'arrière est équipé de tampon avec amortisseur. C'est réalisé avec une poutre 2 tenons élastique qui est compressée sur 3 à 4mm.

Assemblage des bogies entre eux et de la commande de direction:

La commande de direction est réalisée avec un servo placé sur le bogie fixe. La réduction entre le servo et la rotation du bogie est de 3 x 3 = 9 et donc sa rotation est de +/- 10°. L'axe de rotation est placé de manière équidistante entre les deux bogies.
L'essieu porteur à l'avant est lui même articulé et commandé par la rotation du bogie.

Place à la vidéo, on voit l'ensemble progresser, certes moins vite que lorsque la machine est sur des cales. Il y a encore le bogie arrière qui tourne légèrement plus vite que celui de devant, cela est due aux glissements des roues motrices, particulièrement à l'avant. Comme vous pouvez le voir la commande de direction fonctionne et l'ensemble est capable de serpenter dans l'allée, de droite à gauche et inversement.
La commande ne semble pas avoir une grande amplitude. Je pense que c'est due aux valves de commande des vérins qui bloque le mouvement. J'ai prévu de changer ces valves contre de nouvelles avec des connexions à l'arrière. Les tuyaux pneumatiques partiront de manière horizontale au lieu de verticale, ce sera plus propre et surtout plus facile pour réaliser la chaudière ...
https://www.casimages.com/v/D023Lb-P1050482.mp4.html


La suite, c'est de monter la chaudière et la cabine. J'aimerai reproduire le changement de diamètre visible sur la photo présentée dans l'introduction de mon projet. Compte tenu de sa dimension il est nécessaire de créer une structure interne pour assurer sa rigidité. Et justement, le changement de diamètre est une difficulté. Le diamètre initial sera de 13 tenons alors que le diamètre final (à l'avant) sera de 12 tenons.
Ci-dessous une étude permettant ce changement de diamètre. La structure devra-t-être prolongée vers l'avant et vers l'arrière ...


ça avance bien ... A suivre donc.

[Eron]

C'est top ! Et le bruit produit se rapproche des bruits de ces machines.

Pour ton soucis d'adhérence, regarde du coté des élastiques ou joints hydraulique (l'huile, pas l'eau sinon c'est du papier vu la taille des roues) trouvables soit chez un revendeur (hydrokit par exemple) ou sur internet (123roulement, france-joint et autre)