Stoomlocomotief: de stoom, de wielen en wat het model toont

Een stoomlocomotief is een ketel op wielen. Het vuur in de vuurkist, een gesloten oven aan de achterkant van de ketel, verwarmt water, dat in stoom verandert. De stoom stroomt onder druk naar de cilinders aan de zijkanten van de machine en duwt de zuiger beurtelings naar voren en naar achteren. Via de drijfstang, een lange stang die buiten het midden van het wiel is bevestigd, draait de zuiger het grote drijfwiel rond, ongeveer zoals een voet op het pedaal de crank van een fiets ronddraait.

Bij een stoomlocomotief is die beweging meestal van buiten te zien: de cilinders, drijfstangen en de stangen die de wielen verbinden, werken aan de zijkant van de machine. Ook daarom is ze een dankbaar voorbeeld voor modellen, vooral als de machine een beroemd verhaal heeft. Daartoe behoren bijvoorbeeld Stephensons Rocket uit 1829, waarvan bijna alle latere stoomlocomotieven de oplossingen overnamen, en de Britse Mallard, die in 1938 een snelheidsrecord voor stoomlocomotieven vestigde dat nog altijd staat. Een model laat je de vorm en beweging van de echte machine zien, maar de wielen draaien door je hand of een opgewonden aandrijving, niet door stoom.

Hoe stoom in de locomotief de wielen laat draaien

De stoom legt in de locomotief één weg af, van het vuur tot aan de schoorsteen, en op elk deel van die weg werkt een ander onderdeel van de machine. Als je de volgorde kent, vind je deze onderdelen op een foto van een echte locomotief en ook op het model:

1. Vuurkist en ketel. De stoker schept kolen in de vuurkist. Hete gassen van het vuur gaan door de ketel via een groot aantal pijpen, met water eromheen. Het water omringt ook de vuurkist zelf, neemt zo warmte op van een groot oppervlak en verandert in stoom.
2. Stoomdom en regulateur. De stoom verzamelt zich boven het waterpeil, vaak in een ronde opbouw boven op de ketel die stoomdom heet. Daarin zit meestal de regulateur, een klep waarmee de machinist stoom naar de cilinders laat gaan en zo de kracht van de machine regelt.
3. Cilinder en schuif. Aan elke kant van de locomotief zit een cilinder met een zuiger. Een verschuifbare klep, de schuif, laat verse stoom beurtelings voor en achter de zuiger binnen en laat tegelijk aan de andere kant van de zuiger de gebruikte stoom weg. De zuiger duwt daarom in beide richtingen, naar voren en naar achteren.
4. Kruishoofd en drijfstang. Uit de zuiger komt de zuigerstang, een stang met aan het eind een kruishoofd dat in een rechte geleiding glijdt. Aan het kruishoofd zit de drijfstang, en het andere uiteinde daarvan zit op een pen buiten het midden van het drijfwiel. Precies hier wordt de rechte beweging van de zuiger een draaiing van het wiel.
5. Koppelstangen. De drijfwielen aan één kant zijn verbonden door een horizontale stang, de koppelstang. Daardoor draaien ze allemaal tegelijk en verdeelt de kracht van de machine zich over meer wielen, die zo beter grip houden op de rail.
6. Uitlaat en schoorsteen. De gebruikte stoom gaat uit de cilinders naar de rookkast, het voorste deel van de ketel onder de schoorsteen, en schiet via een nauwe blaaspijp omhoog door de schoorsteen. Hij sleurt de gassen uit de ketel mee en zuigt zo verse lucht door het vuur. Hoe harder de locomotief werkt, hoe sterker de trek en hoe beter het vuur brandt.

Een locomotief met twee cilinders heeft de krukken aan de linker- en rechterkant een kwartslag verschoven. Als de drijfstang aan één kant in één lijn ligt met de pen van het wiel, in het zogenaamde dode punt, kan hij het wiel niet draaien. De andere kant is dan ver van het dode punt en draait het wiel, daarom komt de locomotief in elke stand van de wielen op gang. Bij één omwenteling van het wiel krijgen beide zuigers samen vier stoten stoom en klinken uit de schoorsteen vier uitlaatslagen, die je hoort als een ritmisch puffen.

De schuiven worden aangedreven door de stoomverdeling, een stelsel van stangen en hefbomen aan de zijkant van de machine tussen het drijfwiel en de cilinder. Daarmee verandert de machinist de rijrichting en bepaalt hij hoe lang er tijdens één slag van de zuiger verse stoom in de cilinder stroomt. Bij het optrekken laat hij die langer binnen, zodat de machine zo veel mogelijk trekkracht heeft. Tijdens het rijden laat hij die korter binnen en doet de stoom die in de cilinder uitzet de rest van het werk. Zo spaart de locomotief kolen en water.

Kolen en water neemt de locomotief mee in een tender, een aparte wagen direct achter de cabine van de machinist, of bij kleinere machines in bakken direct op de locomotief. De stoom uit de ketel drijft daarbij niet alleen de wielen aan, maar ook de fluit, de compressor voor de remmen en de pomp die water in de ketel bijvult.

Welke locomotieven voorbeeld voor modellen werden en waarom

Rocket, Flying Scotsman, Mallard en Albatros zijn allemaal als model voor modelspoorbanen verschenen. Elk ervan ging de spoorweggeschiedenis in door wat ze veranderde, door een record of door haar grootte, en van elk is minstens één exemplaar bewaard, zodat je het voorbeeld ook in het echt kunt zien. Bovendien herken je elk ervan aan de vorm:

De asindeling is voor een locomotief zoiets als een handtekening. In Groot-Brittannië en Amerika schrijft men die met het aantal wielen: Flying Scotsman en Mallard zijn allebei 4-6-2, dus vier wielen voor, zes drijfwielen en twee achter. Op het Europese vasteland telt men assen, dus wielparen. Een cijfer staat voor assen zonder aandrijving, een hoofdletter voor aangedreven assen (A één, B twee, C drie, D vier), en een klein accent (′) achter een teken zegt dat de assen in een draaistel zitten. Beide Britse machines zijn dus 2′C1′ en de Albatros 2′D1′. Op een model tel je de assen in een paar seconden en weet je meteen op welk type het lijkt.

Rocket, Flying Scotsman en Mallard verschijnen al tientallen jaren als model, en het verhaal van elk ervan past in één zin: de locomotief die bepaalde hoe stoomlocomotieven gebouwd zouden worden, de eerste officiële 100 mijl per uur, de snelste stoomlocomotief ter wereld. Slowakije heeft zijn verhaal in de Albatros. Van de vijftien machines zijn er drie bewaard, en een daarvan, 498.104, staat in Slowakije, waar de Albatros klub in Bratislava ervoor zorgt.

Wat een model van de echte machine laat zien en vereenvoudigt

Een houten model laat de vorm en beweging van een locomotief zien, niet haar kracht. Het heeft geen vuur en geen stoom, dus de beweging loopt erin de andere kant op: de wielen draaien door je hand of een opgewonden aandrijving, en als de zuiger beweegt, duwen de wielen hem via de drijfstang. Bij een echte machine duwt de zuiger de wielen. Wat je model precies laat zien, lees je in de handleiding en zie je op de afbeeldingen. Let bij het bekijken op deze plekken:

• Asindeling. Tel de assen voorin, de met een koppelstang verbonden aangedreven assen en de assen achterin, en vergelijk ze met de tabel hierboven. Als ze overeenkomen met een van de machines, heeft het model hetzelfde type onderstel. Zo niet, dan bootst het een stoomlocomotief vrijer na.
• Drijfstang en koppelstang. Draai langzaam aan het drijfwiel en kijk naar beide stangen. De koppelstang blijft steeds horizontaal en draait in een kleine cirkel, terwijl de drijfstang op en neer zwaait. Als de stangen zo bewegen, bootst het model de echte beweging van de locomotief na.
• Zuiger en kruishoofd. Kijk bij hetzelfde draaien naar de cilinder. Als er een stang met kruishoofd uit- en weer inschuift, laat het model de omzetting van rechte beweging in draaiing zien. Als er bij de cilinder niets beweegt, laat het model alleen de vorm ervan zien.
• Linker- en rechterkant. Stop het wiel als de drijfstang aan één kant in één lijn ligt met de pen, en kijk naar de andere kant. Bij een echte tweecilinderlocomotief staat de pen daar een kwartslag verschoven. Het model kan dat nabootsen of niet, en geen van beide is een fout.
• Stoomverdeling. Zoek dunnere stangen en hefbomen tussen het drijfwiel en het bovenste deel van de cilinder. Als ze bewegen wanneer het wiel draait, geeft het model de stoomverdeling aan, die bij een echte machine de schuif beweegt. Vind je ze niet, dan heeft het model de stoomverdeling vereenvoudigd of weggelaten.
• Ketel, dom, schoorsteen en tender. Op het model zijn dit holle vormen. Let op waar ze zitten: de schoorsteen voorin, de stoomdom boven op de ketel, de cabine van de machinist achterin en daarachter de tender. De indeling klopt met de echte machine, ook al zit er geen water, vuur of kolen in.

Een echte locomotief had ook onderdelen die op een houten model alleen zijn aangeduid of helemaal ontbreken: veiligheidskleppen die bij te hoge druk stoom afblazen, een doorzichtige buis waarop de stoker het waterpeil in de ketel in de gaten hield, of een pomp om water bij te vullen. Zonder die onderdelen kon een echte ketel niet veilig werken, het model heeft ze niet nodig.

Als de wielen of stangen van het afgebouwde model zwaar draaien of vastlopen, vind je hoe je de wrijving opspoort in het artikel Mechanisme loopt vast: de wrijving vinden en verhelpen.

Als je deze onderdelen op een eigen model wilt bekijken, kun je kiezen voor het model Houten 3D puzzel - Stoomlocomotief model ROKR MC501, dat volgens de beschrijving in de winkel een beweegbare zuiger heeft en na het opwinden van de aandrijving op eigen kracht wegrijdt; volgens de gegevens in de winkel is het bedoeld vanaf 14 jaar. Minder veeleisend is volgens de gegevens in de winkel het model Houten 3D-puzzel - Locomotief Little Story E012, met moeilijkheid 2 in plaats van 4 en ook bedoeld vanaf 14 jaar.

Hoe je het model als stukje geschiedenis toont

Een model van een stoomlocomotief oogt als een stukje geschiedenis als je het toont zoals musea echte locomotieven tonen: op een spoor, met een korte beschrijving en met de drijfstangen in zicht. Daarvoor zijn vier stappen genoeg:

1. Bepaal het voorbeeld. Zoek aan de hand van de asindeling en de vorm van ketel en schoorsteen uit op welk type het model lijkt. Kun je geen bepaalde machine vaststellen, dan volstaan type en periode, bijvoorbeeld een sneltreinlocomotief met asindeling 2′C1′ uit de jaren 1930.
2. Zet het op een spoor. Zet het model op een kort stuk spoor of op een smalle houten plank die iets langer is dan het model. De onderlegger scheidt het van de andere spullen op de plank, en bij het afstoffen til je het samen met de onderlegger op, zonder de dunne stangen vast te pakken.
3. Schrijf een kaartje. Schrijf op een klein kaartje het type of de naam van het voorbeeld, het jaar en één zin over waardoor het beroemd werd: een record, een lijn of het aantal gebouwde machines. Dan vertelt het model zijn verhaal ook aan bezoek dat niets van treinen weet.
4. Zet de wielen goed. Draai vóór het tentoonstellen de drijfwielen zo dat de drijfstang aan de kant naar de kamer toe schuin staat en de zuigerstang uit de cilinder geschoven is. In die stand zie je beter dan in het dode punt hoe de stangen de zuiger met het wiel verbinden.

Als je wilt weten hoe een voertuig over rails rijdt dat in plaats van stoom stroom haalt uit een draad boven het spoor, lees dan verder in het artikel De tram: waar hij stroom vandaan haalt en hoe hij rijdt.

Veelgestelde vragen