De bouw van de 3700-en
De bouw van de SS793 en NS3744
In juli 2021 is opdracht gegeven aan de Zwitserse firma Balson AG om ten behoeve van Nienoord Spoorwegen, 2 replica's te bouwen van locomotieven uit de serie NS3700 in de schaal 1:5,5. Eén exemplaar, een loc met het nummer SS793 zou geleverd worden in de appelgroene uitvoering zoals het origineel in 1920 bij de staatspoorwegen in dienst is gekomen. De andere machine, de NS3744 moest in de standgroene NS-uitvoering van 1932 op de baan komen.
Beide locomotieven zijn op kleinere schaal, maar zo exact mogelijk naar hun origineel nagebouwd. Op basis van originele tekeningen en uitgebreid historisch onderzoek. Tegelijkertijd zijn ze zeer robuust, onderhoudsarm en toekomstvast gebouwd. Zo zijn bijvoorbeeld de meeste lagers vetgesmeerd. Met een lengte over de buffers van 3360mm en een massa van ruim 900Kg zijn het forse locomotieven. De gemaakte keuzen met betrekking tot de beide locomotieven worden in een separaat artikel beschreven. Daarbij worden waar zinvol ook de afwijkingen ten opzichte van de oorspronkelijke locomotieven toegelicht.
Hieronder volgt een kort verslag van de bouw zoals dat gedurende het traject is opgetekend.
24 december 2021
De eerste beelden van de bouw!
Na maanden van intensief historisch onderzoek en tekenwerk is inmiddels begonnen met de bouw van de beide locomotieven. Vele onderdelen zijn al gemaakt, en liggen geduldig te wachten tot het moment waarop ze kunnen worden gemonteerd. Nu ook de onderdelen van het frame van de loc’s en tenders en het nodige plaatwerk gereed zijn, is het mogelijk om één en ander samen te stellen en de eerste foto’s te presenteren. De locomotief die op deze foto’s te zien is, is de NS 3744 in aanbouw. De onderdelen van de SS 793 zijn ook al geproduceerd.
Omdat de locomotieven door 4 cilinders worden aangedreven, is de drijfas uitgevoerd als krukas. Deze krukas is voorzien van een stelsel van kanalen. Omdat het binnenste deel van het drijfwerk straks lastig bereikbaar is, is ervoor gekozen om de drijfstangen en de excentriekschijven via deze kanalen met vet te smeren. De aspotten worden voorzien van afgedichte 2-rijige hoekcontactlagers. Die moeten een langjarige soepele loop waarborgen. De wielen worden door middel van klembussen op de assen gemonteerd. Dit leidt tot een zeer sterke verbinding die wanneer nodig eenvoudig losgenomen kan worden. Dit bijvoorbeeld om een lager te kunnen vervangen.
Ook de tenders krijgen al wat vorm. De achterzijde en een deel van de bovenzijde zijn al geklonken. Dilemma bij het ontwerp van de tenders was of de machinist met zijn benen binnen de tender zou moeten zitten of erbuiten. Binnen is natuurlijk mooier tijdens de rit, maar zou leiden tot een onmogelijke zitpositie. De kolenbak bovenop de tender is namelijk maar 30cm breed. Voor een aanvaardbare beenruimte is een breedte van minimaal 43cm breedte benodigd. Daartoe zou dan de uiterlijke vorm van de tender geweld aangedaan moeten worden. Om dit te vermijden is gekozen voor wegklapbare voetsteunen aan de buitenzijde van de tender.
Update 4 februari 2022
Vandaag ontvingen we nieuwe foto's van de bouw van de nieuwe loc's! De rijen klinknagels zijn inmiddels nauwkeurig in de tender en de loc geplaatst. Elk op schaal en op exact dezelfde positie als bij het origineel.
Machinistenhuis
Via de kleine vierkante raampjes hoog in de voorkant van het machinistenhuis konden machinist en stoker tijdens de rit de veiligheden op de ketel in de gaten houden. Door de deuren aan de voorkant van het machinistenhuis kon het locomotiefpersoneel vroeger langs de zijkant van de ketel naar voren lopen. Deze waren van mahoniehout gemaakt. De stoomfluit voor aan het machinistenhuis is wel op schaal maar niet functioneel. De locomotieven krijgen weggewerkt onder het machinistenhuis een werkende fluit. Die is een stuk groter maar valt daar nauwelijks op.
Tender
De deksels van de waterbak zijn, net zoals bij het origineel, middels een hendel aan de voorkant van de tender te openen. In de geopende stand worden ze met en haak vergrendeld zodat ze open blijven staan tijdens het waternemen.
Rookkast
Naast de rookkast is de smeerpers te zien. Aan de voorkant van de rookkast zit een deksel. Daardoor zijn de draaipunten van de schuifaandrijving bereikbaar en kunnen ze gesmeerd worden.
Update 1 mei 2022
Cilinders
De locomotieven worden net als het origineel voorzien van vier cilinders, twee binnenliggend en twee buitenliggend. De basis van de cilinders, de cilinder-gietstukken zijn inmiddels klaar. Ze zijn vervaardigd uit gietijzer en daarna machinaal nabewerkt. In de gietstukken zitten diverse stoomkanalen. In en aan deze gietstukken worden nu allerlei onderdelen geplaatst/ gemonteerd zoals zuigers, cilinderdeksels schuiven stopbussen enzovoort. Op onderstaande foto's zijn enkele van deze onderdelen te zien.
Samengesteld ziet het geheel er nu zo uit. Vervolgens moet het weer gedemonteerd worden om alle afzonderlijke delen te kunnen spuiten.
Frame klaar voor de spuiter
De onderdelen van de frames van de locomotieven zijn klaar voor de spuiter. Zie onderstaande foto's. Alles moet natuurlijk worden afgewerkt in de juiste kleur. De beide loc’s hebben een verschillend kleurenschema. Eerder is een uitgebreid kleurenonderzoek uitgevoerd om de precieze kleuren te kunnen bepalen. Veel onderdelen moeten in meerdere kleuren gespoten worden. Zeker die van de SS793 waarbij bijvoorbeeld het frame aan de buitenkant rood-bruin, en aan de binnenkant helder rood moet worden.
Maar eerst wordt er nog één machine zover opgebouwd dat op perslucht proefgedraaid kan worden. Praktisch alle onderdelen zijn daarvoor al klaar, dus het zal een kwestie van enkele weken zijn voordat we weten of alles naar behoren werkt.
Tenders
Ook de tenders zijn al flink opgeschoten. Op onderstaande foto’s is te zien dat ze al op hun wielen staan. Ze zijn voorzien van echt werkende bladveren en ook het remwerk is inmiddels grotendeels klaar. De handremspindel, is ook al geplaatst.
Update 19 mei 2022
Opbouw drijfwerk
Nadat de cilinders en andere drijfwerkonderdelen begin mei gereed waren is er hard gewerkt om van één van de locomotieven het drijfwerk in elkaar te zetten. Doel daarvan was om de machine op perslucht te laten lopen, en zeker te stellen dat alles daadwerkelijk functioneert zoals bedoeld. Gisteren, 18 mei, was het dan zover, de lucht kon erop! Het resultaat was zeer tevredenstellend, de machine loopt voortreffelijk. Hieronder enige foto's die laten zien hoe de loc er bij stond tijdens het proefdraaien. Nu we weten dat er geen fouten in het ontwerp van de aandrijving geslopen zijn, gaat ook dit onderstel weer uit elkaar waarna alles naar de spuiter kan.
Op de eerste foto is duidelijk de luchtslang te zien die de perslucht naar de stoommachine voert.
Op de 2e foto zijn de binnenliggende machines te zien. Om de stoomschuiven van de buitenste cilinders aan te drijven wordt bij de NS3700-en gebruik gemaakt van omkeerhefbomen. De schuifstangen van de binnencilinders lopen door naar voren en via een stangenstelsel en een hefboom wordt deze beweging overgebracht naar de schuifstangen van de buitenste cilinders. Deze hefboom zorgt ervoor dat als de binnenste schuif naar voren gaat, de buitenste juist naar achteren bewogen wordt. Dit is nodig omdat ook de krukken van de machine tussen binnen en buiten onder 180 graden staan. Deze constructie is ook toegepast bij de locomotieven van de series NS3900, NS 6100, 3900 en 6300.
Hieronder zien we de machine voor het eerst draaien op perslucht. Wat een mijlpaal. De machine loopt. En hij loopt perfect!
Onderstaand filmpje laat de werking van het binnenliggende drijfwerk van de SS793 en NS3744 zien. Links bevindt zich de drijfas. Deze is uitgevoerd is als krukas. Dat is nodig omdat de locomotieven door 4 cilinders worden aangedreven. De twee binnenliggende cylinders bevinden zich rechts, onder de stoomschuiven. Zij drijven via de drijfstangen de krukas aan.
Tussen de beide krukken, die onder een hoek van 90 ten opzichte van elkaar staan, draaien twee excentrieken. Via de excentriekstangen bewegen deze de scharen die in het midden te zien zijn heen en weer. De beweging van de scharen wordt vervolgens door de verlengde schuifstangen en de schuifstangen weer doorgeleid naar de stoomschuiven van de cilinders aan de rechterkant. Het doel daar om steeds juist op het goede moment de stoom voor of achter de zuiger te laten en weer te laten ontsnappen.
De dikke as die bovenin te zien is is de zogenaamde omstel-as. Door deze te verzetten kan de machinist de rijrichting van de locomotief kiezen. Ook kan hij hiermee de vullingsgraad van de cilinders. Daarmee bepaalt hij de verhouding tussen trekkracht en efficiency (en dus stoomverbruik) van de stoommachine.
Zoals eerder al genoemd wordt de beweging van de schuiven van de binnenliggende machines wordt via omkeerhefbomen doorgegeven naar de stoomschuiven van de buitenliggende cilinders.
Update 16 oktober 2022
De ketels
Inmiddels zijn de stoomketels voor de beide locomotieven gereed. Het ontwerp hiervan is tot stand gekomen in samenwerking tussen Nienoord Spoorwegen, Balson en het bedrijf Skidworx. Dat laatste bedrijf heeft de berekeningen gemaakt en de werktekeningen gemaakt die konden worden aangeboden aan LRQA ten behoeve van de ontwerpgoedkeuring.
De ketels wegen elk ca. 140Kg, en hebben een inhoud van ca. 70 liter. Hoewel voor de locomotieven een werkdruk is voorzien van 10 bar, zijn de ketels ontworpen voor een werkdruk van 12 bar. Ze zijn dus behoorlijk over bemeten.
De bouw van de ketels is uitgevoerd door ketelonderhoud Jonker, een bedrijf waarmee van Nienoord Spoorwegen een goede relatie onderhoudt en dat eerder ook de nieuwe ketel voor loc 1 heeft gebouwd. De ketels zijn vervaardigd uit een roestvrij-staalsoort die bij uitstek geschikt is voor deze toepassing. Het gaat om een legering waarin wat titanium is toegevoegd. Dankzij deze toevoeging is het materiaal bijzonder resistent tegen corrosie waardoor een veilig en langjarig gebruik voorzien. Om ongewenste degradatie van het materiaal tijdens het lassen te voorkomen, wordt alles gelast met zogenaamd backinggas.
Om te zorgen dat de ketels netjes in de locomotief passen en alle aansluitingen en steunen op precies de juiste plek zitten, is er eerst een lasmal gebouwd. Alle onderdelen konden zo eerst precies gepositioneerd worden alvorens ze aan elkaar gelast werden. Ook heeft deze mal als functie om te kunnen vaststellen dat het eindproduct inderdaad in de locomotieven past.
Bijzonder is dat bij onze locomotieven het ganghandel en het daarbij behorende schroefmechanisme aan de ketel gemonteerd zijn. De plaatsing van de steunen daarvoor is één van de voorbeelden van zaken waarvan de plaatsing erg nauw komt.
Er is voorzien in een relatief grote waterspatie, de ruimte tussen de binnenvuurkist en de buitenvuurkist. Daardoor kunnen niet alleen de te vormen stoombellen gemakkelijk hun weg naar boven vinden, maar ook is er daardoor veel ruimte voor het schoonmaken van de ketels, het zogenaamde ketelwassen. Aan de zijkanten bedraagt deze ruimte 19mm, aan de voor- en achterzijde is deze ruimte zelfs 25mm.
Update oktober 2023
We moeten nog eens de tijd vinden om bovenstaande verslag aan te vullen met wat er tussen oktober 2022 en het moment van aflevering van de locs in oktober 2023 allemaal gebeurd is. Onderstaande filmp van de firma Balson geeft een mooie samenvatting van de laatste fase van de bouw, het testen en de proefritten met de nieuwe locs op Nienoord.