Typiquement, une locomotive à vapeur transmet la puissance de sa chaudière à
ses cylindres. Ceux-ci sont situés de chaque côté de la chaudière et constituent
la machine à vapeur qui fait tourner les roues par l'intermédiaire de bielles et de
manivelles reliées entre elles. Tel qu'appliqué à une locomotive de chemin de
fer, ce système avait d'abord été mis au point en 1804 par Richard Trevithick,
en Grande-Bretagne, puis grandement amélioré par George Stephenson dans sa
petite locomotive Rockett de 1829, qui a servi de prototype à la plupart des
locomotives à vapeur ultérieures.
Le système à bielles
horizontales et le
long empattement
rigide typique des
locomotives à
vapeur
traditionnelles qui
roulaient sur les
lignes principales est bien visible sur la locomotive n¹ 2858 du Canadien Pacifique (MSTC 670006*). (MSTC)
Une locomotive à vapeur typique compte deux groupes de bielles, dont chacun
est relié à un ou plusieurs cylindres situés de chaque côté de la machine. Ces
bielles transforment le mouvement alternatif des pistons en mouvement rotatif
des roues motrices. Parce que l'effort de traction (capacité de charge) d'une
locomotive dépend en partie du nombre et du diamètre des roues motrices, les
locomotives les plus puissantes ont tendance à être munies de plusieurs roues
motrices rendues solidaires, ce qui se traduit par un empattement relativement
long et rigide. Par exemple, l'empattement rigide des roues motrices de
certaines des plus grosses locomotives à vapeur du Canada pouvait atteindre
22 pi (6,7 m). De plus, presque toutes les locomotives à vapeur transportaient
leur combustible et leur eau dans un tender, ce qui augmentait leur longueur
hors-tout et la masse inerte à tirer.
Le design de ces locomotives est bien adapté aux lignes principales de chemins
de fer larges où la capacité de charge, l'autonomie et la vitesse sont des
facteurs importants. Il faut des voies ferrées stables pour permettre aux
locomotives à vapeur classiques de tirer une charge lourde à grande vitesse.
Pour obtenir cette stabilité, la déclivité des pentes dépasse rarement 3 pour 100
(soit une montée de 3 m sur une distance de 100 m) et les courbes ont un grand
rayon de courbure. De plus, comme ces voies sont permanentes, les sociétés de
chemins de fer consacrent des sommes considérables à leur construction et leur
entretien.
* Les numéros entre parenthèses sont les numéros d'acquisition des objets
de la collection du Musée.
