En 1890, Jean Jacques Heilmann  [ fr ] dépose un brevet (France ?. 207055) pour un véhicule électrique autonome; la conception visait à éliminer les moments d'oscillation déséquilibrés et le « coup de marteau » causés par l' action à manivelle d'une locomotive à vapeur mécanique conventionnelle. [4] Sa conception a utilisé une machine à vapeur équilibrée pour conduire la locomotive via une transmission électrique (un générateur électrique entraînant des moteurs électriques via le contrôle des rhéostats et des interrupteurs ). [5]Heilmann souhaitait créer une machine spécialement adaptée aux trains à grande vitesse sans les coûts élevés d'une infrastructure électrifiée. Sa conception la plus ancienne était d'une rame composée d'un véhicule avec une machine à vapeur à triple expansion (de 600 ch. [N 1] ) et un générateur (fournissant 480 ch à 80% d'efficacité attendue), une annexe et trois voitures. L'ensemble du train devait rouler sur des bogies et utiliser un système de traction distribué fourni par 12 moteurs électriques montés sur l'essieu dans les trois wagons. [6]
La première véritable locomotive construite selon la conception de Heilmann était un prototype de locomotive électrique à vapeur, avec une chaudière, une machine à vapeur, un générateur et des moteurs intégrés dans une seule locomotive; la construction a commencé en 1892 et était terminée en août 1893, [1] et nommée Fusée (également connue sous le nom de La Fusée Électrique ; [4] Anglais: The Electric Rocket ), [7] une référence à la locomotive Stephenson 1830 " Rocket ". [8]
La machine à vapeur (conçue par Swiss Locomotive and Machine Works (SLM) à Winterthur , Suisse. [7] ) et la chaudière ont été construites aux Forges et Chantiers de la Méditerranée au Havre , l'équipement électrique a été conçu et construit à Brown, Boveri & Compagnie de Baden, Suisse , tandis que le châssis et les bogies de la locomotive ont été construits à la Compagnie de Matériel de Chemins de Fer . [9]
La locomotive avait une machine à vapeur composée horizontale à deux cylindres de 600 à 800 chevaux métriques (440 à 590 kW) [n 1] (à 300 à 400  tr / min ) avec des cylindres montés transversalement de 425 et 650 millimètres (16,7 et 25,6 po) de diamètre par 300 mm (11 quatre / cinq en course). Il était alimenté en vapeur par une chaudière de type Lentz , fonctionnant à une pression de 12,6 atmosphères standard (185 lbf / in 2 ). [1] Le moteur avait une coupure fixe sans mécanisme d'inversion et sans régulateur de vitesse à l' exception d'un dispositif de sécurité de survitesse centrifuge. [2]La chambre de combustion était de type ondulé sans fil. [7] Il avait une superficie de grille de 2,25 mètres carrés (24,2 pieds carrés). La chaudière avait une superficie totale de 145 mètres carrés (1 560 pieds carrés). [1]
La machine à vapeur entraînait directement une dynamo à courant continu, [7] évalué à environ 500 kW (1200 A @ 400 V); c'était une machine à six pôles avec l'armature construite sur le principe de la dynamo Gramme avec six brosses . [10] Les bobines de champ du générateur étaient alimentées par une dynamo bipolaire séparée capable de générer 100 A à 100 V (10 kilowatts (13 hp)), qui était directement entraînée à environ 300 tr / min par un moteur à vapeur composé vertical à deux cylindres de 20 CV de conception similaire au moteur principal. La sortie de ce générateur secondaire servait également à alimenter l'éclairage électrique des voitures. [dix]
Le contrôle de la vitesse et de la charge électrique a été obtenu en réduisant le courant d'excitation de champ du générateur principal provenant de la dynamo de 10 kilowatts (13 hp) à l'aide d'un rhéostat à tambour à douze étages . [n 2] Les huit moteurs de traction étaient connectés en parallèle; pour la commande à basse vitesse, les moteurs peuvent être connectés en série en deux ensembles de quatre connectés en parallèle. [10] [n 3]
Les moteurs étaient situés dans deux bogies à quatre essieux, [7] avec un essieu scellé avec un moteur électrique de 80 à 100 chevaux métriques (59 à 74 kW); [3] donnant un arrangement de roue Do-Do. Le freinage était assuré par des freins à air Westinghouse , avec des freins à disque montés sur toutes les roues. [7] La locomotive était une conception avant de la cabine . [5]
Les premiers essais officiels de la locomotive ont commencé le 2 février 1894; effectuant un aller-retour du Havre à Bréauté-Beuzeville (sur la voie ferrée Paris – Le Havre ), choisie pour ses dénivelés difficiles dont une dénivellation de 8 pour mille (1 sur 125) sur plus de 10 kilomètres. Le train d'essai se composait de la locomotive (entièrement alimentée à 118 tonnes), de quatre nouveaux wagons de première classe, d'un wagon dynamométrique et de deux fourgons contenant une tonne de batteries.entre eux; le poids total du train était de 173 à 183 tonnes, selon le nombre de passagers. Les vitesses ont été augmentées au cours des courses suivantes: la première course moyenne 51,5 kilomètres par heure (32,0 mph), sur la quatrième course la vitesse moyenne était de 59,4 kilomètres par heure (36,9 mph), avec des vitesses de 55 kilomètres par heure (34 mph) sur le 8 ‰ de pentes et 70 kilomètres à l'heure (43 mi / h) sur piste de niveau. [11]
Le 9 mai 1894, La Fusée Electrique effectue un essai de course de la gare Saint-Lazare , Paris à Mantes-la-Jolie , transportant un train composé de huit voitures. [12] Le trajet de 53 kilomètres (33 mi) a duré 55 minutes. [13] Une vitesse de 107 kilomètres par heure (66 mph) aurait été atteinte. [5] Après l'essai, la locomotive a transporté un train de service régulier à Paris. [13] Des essais ont montré que le moteur utilisait 15% moins de charbon qu'un moteur à vapeur conventionnel. On disait que la locomotive roulait "comme une voiture Pullman. "Les critiques de la locomotive étaient qu'elle était" trop compliquée, trop coûteuse, trop lourde ". Ces mêmes arguments seraient répétés avec l'introduction des locomotives diesel-électriques de grande ligne environ un demi-siècle plus tard. [7] La locomotive achevée environ 2 000 kilomètres (1 200 mi) d'essais. Deux plus grosses locomotives ont été commandées pour d'autres essais sur le CF de l'Ouest. [5] La Fusée Electrique avait été démantelée en 1897, les bogies étant utilisés pour deux 0-8- 0 locomotives électriques qui ont été employées sur le chemin de fer souterrain de 4 kilomètres (2,5 mi) entre Saint-Germain Ouest et Grande-Ceinture . [7] [14]
A 1 / 10 maquette de la locomotive prototype réalisé en 1903 est dans la collection du Conservatoire National des Arts et Métiers , Paris, donnés par Heilmann. [5] [15]
CF de l'Ouest 8001 et 8002
CF de l'Ouest nos 8001 et 8002
Heilmann-2.jpg
Type et origine
Type de puissance 	Électrique à vapeur
Designer  	Jean Jacques Heilmann
Constructeur 	Société Industriel de Moteurs Electrique et à Vapeur
Numéro de série 	8001, 8002
Date de construction 	1897
Total produit 	2

Caractéristiques :
Ecartement standard (1435 mm)
Pilote dia. 	1160 mm
Longueur 	28,35 m 
Largeur 	2,74 m
Hauteur 	4,19 m 
Poids de la locomotive 	124 t (122 tonnes longues; 137 tonnes courtes)
Bouchon d'eau 	20 000 l
Pression de la chaudière 	14  atm 
Surface chauffante 	185,50 m 2 (
Foyer 	3,34 m 2 

En 1897, deux locomotives plus grosses ont été construites. Ils étaient numérotés 8001 et 8002. Les locomotives avaient des foyers Belpaire standard , [7] avec une surface de grille de 3,34 mètres carrés (36,0 pieds carrés). [5] Les moteurs à vapeur ont été construits par Willans et Robinson , Rugby , Warwickshire , Royaume-Uni. [7] La chaudière avait une surface de chauffage de 185,50 mètres carrés (1 996,7 pieds carrés) et fonctionnait à une pression de 14 atmosphères standard (210 lbf / in 2 ). La locomotive pesait 124 tonnes (122 tonnes longues). Les roues motrices étaient disposées en deux bogies à quatre essieux selon La Fusée . Ils avaient un diamètre de 1160 millimètres (3 pieds 10 pouces). [5]Les locomotives mesuraient 28,35 mètres (93 pi 0 po) de longueur, 2,74 mètres (9 pi 0 po) de largeur et 4,19 mètres (13 pi 9 po) de hauteur. [16] La capacité en eau était de 20 000 litres (4 400 gal imp). [5]
Le 12 novembre 1897, un essai routier est effectué entre le Saint-Lazare , Paris et Mantes-la-Jolie et retour. [17] Le 18 novembre 1897, une course d'essai de 115 kilomètres (71 mi) a été faite avec des vitesses maintenues vers le bas à 30 kilomètres par heure (19 mph) transportant une charge de 50 tonnes (49 tonnes de long). Lors d'une course ultérieure transportant une charge de 250 tonnes (250 tonnes), une vitesse de 100 kilomètres à l'heure (62 mi / h) a été atteinte. [5]
Bien que d' autres compagnies de chemin de fer, comme la rivière Ohio, chemin de fer Madison et du Sud aux États-Unis et le chemin de fer du Sud en Russie, ainsi qu'au moins un d'Allemagne, a montré l' intérêt pour les locomotives à vapeur électrique, [5] les deux locomotives ont subi le même sort que leur prédécesseur. Ils étaient les ancêtres de diesel-électriques , et les turbines à gaz et locomotives turbine à vapeur qui utilisent une transmission électrique. [7] Lorsqu'une des premières locomotives diesel-électriques a été signalée en 1905, l'Automotor Journal l'a déclarésemble être quelque chose sur le principe de Heilmann, c'est-à-dire que le moteur est utilisé pour faire fonctionner une dynamo qui à son tour fournit du courant électrique aux moteurs engrenés aux roues motrices . [18]