Origine :
Les locomotives 241-P, dont la livraison s'est échelonnée du 19 juin 1948 (241 P 1) au 26 juillet 1952 (241 P 35), sont dérivées de la locomotive prototype 241-C-I construite en 1931 par les Etablissements Schneider pour l'ex-réseau P.L.M. et ayant été éprouvée d'une manière très satisfaisante sur un parcours de plus de 485'000 km.
 Ci-dessus, la 241 C 1 dans son état d'origine, en décembre 1930 à Laroche. |
 La 241 C 1 après modifications ... |
 ... et l'une de ses descendantes, la 241 P 28 |
Description de la machine
Outre la Description générale de la machine de la première page, vous trouverez ci-dessous une description plus détaillée des divers organes de cette puissante locomotive. Les initiés s'y retrouveront très facilement ... les autres personnes intéressées ne doivent cependant pas se laisser impressionner.
En se référant, par exemple, au site
qui décrit brièvement
la plupart des éléments constituant la locomotive à vapeur, le chapitre qui
suit est à la portée de tous !|
La chaudière Caractérisée par sa grille de 5 m2, elle est de la catégorie des plus grosses chaudières (241-A Sud-Est, 151-A Sud-Est, 232 R, S, U, 141-R et 242-A-1). Cette surface de grille permet d'obtenir une production horaire maxima de 20 à 22 tonnes de vapeur et une production plus courante d'environ 15 tonnes à un taux de combustion voisin de 500kg par m2 de grille et par heure. Le foyer est du type débordant de forme sensiblement carrée, avec chambre de combustion. Il est entièrement soudé et raccordé au gueulard par soudure. La boîte à feu est en tôles d'acier de 14mm pour les flancs à 22mm pour la plaque avant et le ciel. La porte de foyer à un vantail est d'un type nouveau unifié, comme sur les 141-P, pour s'appliquer au stoker. La voûte du foyer a été rallongée vers l'arrière pour convenir à la chauffe au stoker. En raison de la mauvaise tenue des voûtes en briques sur les foyers larges, on a adopté sur les 241-P l'emploi de tube d'eau support de voûtes ou "arch tubes" soudés après dudgeonnage à leurs extrémités. Le cendrier est du type spécial pour stoker, à entrées d'air latérales. La vidange des cendres a été réalisée par une trappe oscillante qui évite les sorties de cendres pendant la marche. On a dû, en raison de la présence des longerons, diviser ces poches en trois. Les niveaux d'eau, du type unifié, à glace à réflexion totale, au nombre de 2 sont placés de telle sorte que lorsque le niveau de l'eau est en palier à la hauteur réglementaire (72 mm au-dessus du ciel de foyer), le plan d'eau affleure la limite inférieure de la glace. Outre les niveaux, il a été prévu un robinet de jauge. Les deux soupapes de sécurité de la chaudière sont du modèle unifié, type Coale, de 100 mm de diamètre. Le corps cylindrique, du type rivé, est constitué par trois viroles; celle AR, de 22mm, entourant la chambre de combustion, est en acier ordinaire, mais les deux autres sont en acier à 2,5% de nickel pour des raisons d'allègement. Le dôme de chaudière a été déplacé, par rapport au prototype, vers le milieu de la chaudière, afin d'éviter les entraînements d'eau que l'on constatait avec le dôme placé à l'AV. Le faisceau tubulaire, remanié par rapport au prototype pour remplacer le surchauffeur Schmidt par un appareillage Houlet )permettant d'augmenter la surface de surchauffe de 91,3 m2 à 108,38 m2 tout en conservant la surface de chauffe de la chaudière), est composé de 33 tubes à fumée (gros tubes) et de 141 tubes bouilleurs de 6 mètres de long, aux extrémités rabattues et soudées, après interposition de bagues de cuivre sur la plaque tubulaire de foyer. Afin de réduire la fatigue due à la dilatation des tubes à fumée, on s'est attaché à éloigner ces-derniers des bords de la plaque tubulaire. Le régulateur est du type équilibré à double siège. Sa section de passage maximale est de 253 cm3. Un chargeur mécanique du type HT1 de la Société Stein et Roubaix a été appliqué aux nouvelles machines et constitue une des modification les plus notables apportées au prototype. Son emploi a conduit à l'application d'une grille type Hulson (rapport des sections du passage de l'air à la surface totale égal à 0,18), à l'adoption d'une voûte allongée et à l'agrandissement de la boîte à fumée, portée de 2,67 m à 3 m afin d'offrir plus de place au fraisil, qui est plus abondant que dans la chauffe à la main. L'échappement double PLM à croisillon réglable de la 241-C-1 a été conservé, de préférence au système Kylchap. Il permet de larges sections de passage pour la vapeur et les gaz de combustion (0,203 cm2 au col). Le croisillon mobile à quatre ailettes permet d'accroître la surface de contact entre les gaz et la vapeur, augmentant ainsi le tirage. L'alimentation, assurée par une pompe A.C.F.I. et un injecteur du type U, comporte :
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Le mécanisme
Le moteur est à 4 cylindres en fontes, du type compound. On a conservé les mêmes diamètres que sur le prototype et, comme sur ce dernier, on a placé les cylindres BP à l'extérieur des longerons en raison de leur grand diamètre (674 mm). Les cylindres BP extérieurs, placés dans l'axe du bogie, attaquent le 2e essieu accouplé alors que les cylindres HP, placés en arrière du premier essieu accouplé, attaquant le 3eme qui est coudé.
L'emplacement
à donner aux 4 cylindres d'une locomotive compound a donné lieu, depuis
l'origine de ce système, au fur et à mesure que les diamètres augmentaient,
à des dispositions très diverses, qui ont influé énormément sur le tracé
de la machine, le choix de la disposition posant des problèmes sur le mode
d'écoulement de la vapeur, l'épaisseur susceptible d'être donnée aux
flasques de l'essieu coudé et l'accessibilité des organes, etc.
Pendant très longtemps, la disposition à cylindres BP intérieurs et à
cylindres décroisés, dite "de Glehn", a été d'un emploi très
répandu. C'est elle qui permet le plus aisément une bonne circulation de
vapeur vers l'échappement et la mise en place de l'appareil de démarrage. Elle
a pu être maintenue en 1924 par le réseau de l'EST lors de la construction du
type 241 EST, mais les difficultés rencontrées lors de l'adoption de gros
cylindres BP sur les machines 240 du P.L.M. ont conduit ce réseau, dès 1907,
à réaliser la disposition à cylindres BP extérieurs et, pour la même
raison, sur ses Mikado 141-C et sur ses 241-A de 1925. En étudiant, en 1941,
ses locomotives 141-P, la S.N.C.F. a cherché à revenir à la disposition des
cylindres BP intérieurs, en réduisant notamment leur diamètre à 640 mm.
Cette mesure a été rendue possible par l'adoption d'un timbre élevé (20 hpz
au lieu de 16 hpz), d'un allongement de la course et par le fait que la machine
était destinée à développer sa puissance à plus grande vitesse.
On doit cependant reconnaître que, lorsque le diamètre des cylindres BP
atteint 680 mm comme sur les locomotives 241-C-1 type P.L.M. de 1930 ou les
locomotives 232 R et S étudiées par M. de Caso à l'O.C.E.M. pour le Nord en
1936, la disposition qui s'impose est celle à cylindres BP extérieurs. Cette
disposition permet de réaliser un essieu coudé à flasques plus épais,
élément essentiel de la résistance des essieux polyblocs. Dans ce domaine, un
gain de 10 ou 20 mm sur l'épaisseur est très important.
Par rapport au prototype, les cylindres des 241-P ont été très notablement remaniés dans le but d'augmenter les sections de passage de la vapeur. La section du tuyau de prise de vapeur HP est de 0,0206 m2 pour une section des cylindres HP de 0,1562 m2, soit un rapport égal à 7,58.
Les tiroirs cylindriques, à longue course, sont du type allégé à larges sections de passage. Pour la HP, leur diamètre est de 0,240 m pour une course maximum de 0,160 m. Pour la BP, leur diamètre est de 0,360 m de diamètre pour une course maximum de 0,210 m.
Les distributions HP et BP, du système classique Walschaerts, sont du type conjuguées, la distribution HP étant commandée par simple renvoi de mouvement des tiroirs BP. A chaque degré d'admission HP correspond un seul degré d'admission BP. On s'est efforcé en outre d'égaliser les poids de vapeur admis sur chacune des faces du piston, ce qui a conduit, pour les tiroirs HP, à des recouvrements à l'admission et des avances linéaires légèrement différentes sur les faces AV et AR.
Pour le démarrage, la locomotive ne comporte pas d'appareil avec mise à l'air libre de l'échappement HP. Pour plus de simplicité, elle a été simplement munie d'une vanne d'admission directe aux cylindres BP, du type Cocard, à orifice de 80 mm de diamètre, commandée de l'abri. Sur le conduit de communication des cylindres est placée une soupape de sûreté qui limite l'admission aux cylindres BP à 8 hpz.
Des By-pass commandés à main depuis l'abri équipent les cylindres HP et BP.
Les
pistons HP, en acier moulé BS et BP, en acier D, comportent l'un 3 et
l'autre 2 segments du type américain de la Koppers Cie, qui constituent une
nouveauté par rapport au prototype.
Les garnitures de tiges sont du type métallique unifié par la S.N.C.F.,
constituées par des segments en 3 pièces serrées par un ressort jarretière
et logées dans les alvéoles d'une boîte à labyrinthe en 2 parties.
Les pistons HP seuls sont munis d'une contre-tige qui joue un rôle dans la
distribution, puisque c'est cette contre-tige qui commande le levier oscillant
HP.
Les bielles motrices, relativement longues, ont 2,200 m pour les HP et 3,300 m pour les BP. Leurs grosses têtes sont du type ordinaire à clavette pour les bielles HP, du type à cage fermée pour les bielles BP.
Les bielles d'accouplement sont du type à coussinets. A signaler que l'expérience conduit à l'adoption de bielles à bagues, mais il n'a pas paru nécessaire de remanier à ce sujet les dessins déjà établis pour les 241-P.
Equilibrage des masses mobiles : les masses en mouvement rotatif sont complètement équilibrées. En ce qui concerne les masses alternatives, il n'a pas été prévu d'équilibrage spécial, les mécanismes HP et BP se faisant suffisamment équilibre.
Châssis et trains de roues
Le
châssis a été notablement renforcé par rapport à celui de la 241-C-1. Sans
modifier la construction générale constituée par les deux longerons en tôle,
le renforcement a été obtenu à l'aide de pièces en acier moulé.
L'entretoise située dans l'axe du bogie, entre les deux cylindres BP a été
prolongé vers l'arrière par une pièce comportant une large toile horizontale.
En outre, les pattes d'attache de guides de boîtes à huile ont été
élargies. Finalement, on s'est attaché à disposer une suite de pièces en
acier moulé reliées entre elles et renforçant les longerons de 28 mm à
l'intérieur desquels elles sont rivées.
Il n'était pas possible de réaliser ce renforcement sans augmenter le poids du
châssis qui, de 14'425 kg est passé à 15'810kg, soit 1325 kg de plus,
compensés en partie par l'allègement dû à la substitution de l'acier au
cuivre dans la confection du foyer.
Passage
au gabarit et inscription en courbe : La machine est étudiée pour passer
sans aucune pénétration dans le gabarit U.I.C.
Le bogie, à déplacement latéral possible de 100 mm de chaque côté, est du
type Sud-Est d'origine, à rappel par plans inclinés, garnis de semelles en
acier nitruré, à pente de 20 % donnant un effort de rappel de 4'600 kg.
Le bissel AR, qui est celui des locomotives 141 P, a un jeu latéral de
96 mm.
Enfin, les 4e, 5e et 6e essieux ont, dès 1952, des boudins amincis de 10 mm.
La locomotive s'inscrit ainsi en courbe de 140 m en voie de 1'450 mm (la cote
normale actuelle en Suisse est de 1451 mm), alors qu'à l'origine, il fallait un
surécartement à 1465 mm pour franchir une courbe du même rayon.
La
suspension de la machine se répartit sur trois groupes :
- le bogie AV,
- le groupe des 3e, 4e, 5e et 6e essieux à ressorts réunis par balanciers,
- le bissel AR.
A noter que les ressorts ont été renforcés par rapport à ceux du prototype
et qu'on a introduit l'emploi du bridage à froid pour la fixation de la bride
de ressort.
Les essieux
ont bénéficié de diamètres de fusées renforcés, autant que faire se
pouvait, par rapport à ceux du prototype :
- Pour l'essieu coudé, la fusée a été portée de 220 à 230 mm
- L'essieu moteur BP a été également porté de 220 à 230 mm
- Les autres essieux de 220 à 225 mm.
Les corps de roues ont reçu des bandages de 80 mm d'épaisseur en acier A 75 d.
Il n'a pas été possible, par suite du faible écartement des roues (2'100 mm
pour roues de 2'020 mm avec bandages de 80 mm), d'adopter des bandages de 90
comme sur les locomotives 141 P.
Les
boîtes à huile ne sont plus du type à coussinet ajusté, mais du type
américain. Le coussinet est emmanché à la presse dans la boîte en acier
moulé, dont l'ensemble constitue une pièce très rigide, s'opposant aux
déformations de coussinet.
Les boîtes d'essieux moteurs sont munies de dessous en acier moulé régulé.
En outre - et sur toutes les boîtes (sauf sur l'essieu coudé) - les dessous
ont été rendus mobiles et peuvent coulisser vers l'intérieur pour permettre
de visiter les fusées, sans démonter la suspension.
Dispositions diverses
Le graissage,
notablement développé, est assuré par deux graisseurs mécaniques Lavalette,
l'un à 24 départs pour le mécanisme, l'autre à 18 départs pour les
cylindres.
Chacun des deux graisseurs est muni d'un dispositif de réchauffage. Les organes
graissés mécaniquement sont les suivants :
Aux arrivées de graissage sur les
cylindres sont placées des soupapes de retenue d'huile type Olva tarées à 25
kg/cm2. La distribution de l'huile au mécanisme se fait par
l'intermédiaire de répartiteurs Bourdon à pistons.
En dehors des deux graisseurs mécaniques principaux, la machine comporte un
graisseur mécanique du compresseur d'air, un graisseur mécanique de la pompe
d'alimentation A.C.F.I., un graisseur automatique du chargeur mécanique et des
graisseurs "à tabatière" placés sur le tablier.
Les graisseurs placés sur les bielles ou autres pièces en mouvement sont
réglés par "épinglettes".
Les sablières, du type Leach, à air comprimé, permettent de sabler en marche AV les 3e et 4e essieux, en marche AR le 5e essieu. Le bac à sable d'une contenance de 400 kg est accolé au dôme de prise de vapeur et recouvert d'un carénage commun.
Le frein à air qui équipe cette locomotive est à grand débit (compresseur d'air bi-compound, robinet H-7, détendeur M-3A) et direct à robinet type 9. La machine et le tender sont munis de triples-valves Lu1 à deux positions (voyageurs-marchandises).
L'éclairage électrique est assuré par une turbo-dynamo de 500 watts sou 24 volts, placée sur le tablier, côté droit. Cet appareil alimente en plus des lampes d'abri et des projecteurs de signalisation, des lampes d'éclairage des niveaux d'eau, de l'indicateur de vitesse, du mécanisme.
Injection d'eau et de vapeur : La 241-P est équipée d'une injection d'eau pour la marche à contre-vapeur et d'un injecteur de vapeur dans la colonne d'échappement pour la marche à régulateur fermé.
L'appareil indicateur-enregistreur de vitesse Flaman, du type U1, est muni des dispositifs d'enregistrement et de répétition des signaux, d'enregistrement de la pression du chauffage et des extractions effectuées à la vanne de vidange pour application du traitement TIA. Le levier de vigilance est placé à proximité du mécanicien, sur la paroi d'abri.
L'abri d'origine de la 241-C a été remanié pour donner de meilleures conditions de travail. La toiture a été notablement allongée vers l'arrière et offre une protection nettement plus efficace. Les parois latérales ont été munies de larges baies vitrées à châssis coulissant. Des sièges ont été prévus, qui permettent au personnel assis de commander la plupart des organes.
Transformations
Les 241-P firent l'objet de 125 modifications et de cinq essais mis en oeuvre sur une partie des machines. On ne relève cependant aucune opération d'envergure, car on avait pu apporter des solutions aux problèmes rencontrés sur la 241-C-1.
Contrairement aux critiques de certains, qui mettaient en doute la rigidité de leur châssis, ce ne fut pas dans ce domaine que se situèrent les interventions importantes, mais plutôt du côté des boîtes à huile et des fusées, notamment du bogie et dans une moindre mesure du premier essieu accouplé, et d'autre part de la chaudière.
Des améliorations substantielles furent apportées rapidement côté essieux notamment par l'adoption du graissage mécanique des boîtes à huile dès 1953 (en plus des tampons graisseurs) et d'un dispositif de protection mis en place à partir de 1962, afin d'éviter la pénétration sur les fusées, ainsi qu'entre les roues et les coussinets de boîtes, d'éléments nuisibles à leur bonne tenue.
Le levier à commande pneumatique de changement de marche se substitue au volant dès 1962 ... en récupérant des pièces des 141-R radiées.
Autre pages en rapport :
Photos de l'époque de la vapeur
Bibliographie :
Descriptif
des locomotives à vapeur type 241 P compound à 4 cylindres à haute surchauffe
de M. CHAN, Ingénieur en Chef à la S.N.C.F. et M. THOMACHOT, Ingénieur aux
Etablissements Schneider.
Les photos de cette page, sont tirées du livre "Les
locomotives à vapeur unifiées 241P, 240P, 150P" de Bernard Collardey et
André Rasserie, ISBN 2-902 808-93-3, édité par 
http://www.voisin.ch/vvt/ : 26.07.2007
