Bennie et Kruckenberg : l’avion, c’est bien mieux sur rails.

C’est ce que pense l’ingénieur anglais George Bennie et aussi, de son côté, l’ingénieur allemand Franz Kruckenberg, quand, en 1925 et en 1930, ils proposent chacun leur avion sur rails. Les brouillards, les tempêtes, les pannes de moteur font s’abattre les avions les plus perfectionnés de l’époque, et leur faire retrouver la bonne vieille voie de chemin de fer tout en leur conservant leur moteur, leur hélice, et surtout leur grande vitesse, n’est peut-être pas si utopique que cela. Mais trop de vitesse tue la vitesse, et l’époque, les 230 km/h atteints par l’autorail à hélices Kruckenberg sont jugés trop élevés…

Vers la fin des années 1920 et en Allemagne, la « Société pour la technique des transports », d’Hanovre, travaille au problème de la construction d’une automotrice rapide à propulsion par hélice, avec laquelle il soit possible d’atteindre sur rail des vitesses très supérieures à celles qu’on atteint alors avec la locomotive à vapeur.

La Deutsche Reichsbahn ne dit pas non, et, pour permettre les essais, les chemins de fer du Reich, comme dit la presse française à l’époque, mettent à la disposition de la société d’études des emplacements dans l’atelier de réparation d’Hanovre-Leinhausen, et une partie de la ligne inachevée d’Hanovre à Celle. Le 18 octobre 1930, la société présente son automotrice à hélice, après que, quelques jours auparavant, le Directeur Général de la Compagnie des Chemins de fer du Reich, le Dr Dorpmüller, ait bel et bien participé à un voyage d’essais.

Dès la Première Guerre mondiale…

Pendant la Première Guerre mondiale, un « Établissement allemand d’essais pour la navigation aérienne », installé à Berlin, construit, mais pour seule fin de mener au sol des essais aérodynamiques pour l’aviation, un véhicule ferroviaire propulsé par un moteur et des hélices d’avion.

C’est l’œuvre de Franz Friedrich Kruckenberg (1882-1965) qui est un ingénieur allemand, pionnier de la grande vitesse sur rail, et qui a commencé sa carrière bien avant 1914 dans la construction navale, dans l’aviation militaire et dans les dirigeables.

Après la guerre, il se tourne vers les chemins de fer et conçoit un nouveau modèle de monorail suspendu qu’il devra abandonner, faute de mécène. Il réussira avec son fameux « Schienenzeppelin », dont les premiers essais ont lieu le 25 septembre 1930 et qui remportera l’année suivante un record de vitesse sur rail qui allait tenir plus de 20 ans.

Toutefois, Kruckenberg abandonne le principe de l’hélice qui s’avère difficile à mettre en œuvre et à faire accepter, notamment dans les gares où les souffles d’air font voler chapeaux et journaux, mais il adapte la ligne générale de son automotrice pour le dessin de cet engin et pour mettre au point l’automotrice rapide SVT 137 155. Il s’agit d’une rame automotrice diesel électrique réversible prototype, composée de trois caisses (deux motrices aux deux extrémités) reliées par des bogies d’inter caisse type Jakobs. En juin 1939, la rame roule à 215 km/h. C’est l’ancêtre des rames VT-11 « TEE » et VT 18, mis en service respectivement dans les années 1950 en Allemagne de l’Ouest et dans les années 1960 en Allemagne de l’Est.

Un bon 180 km/h à l’heure, dès les premiers essais.

Revenons au “Schienenzeppelin” (ou “Zeppelin sur rails”) qui marque le début de l’aventure ferroviaire de Kruckenberg. Cette automotrice à propulsion par hélice atteint, dès les premiers essais de 1930, une vitesse de 182 km/h. L’accélération est foudroyante par rapport aux démarrages lents des locomotives :  66 secondes après le démarrage, au bout de 985 mètres de trajet seulement, on atteint vitesse de 100 km/h, et deux minutes après le démarrage, la vitesse est déjà de 150 km/h. Ce n’est pas une “formule 1” d’aujourd’hui ni même une moto… mais, pour l’époque et considérant qu’il s’agit d’un véhicule ferroviaire, c’est étonnant.

La motorisation.

Un moteur d’avion de 500 ch. actionne l’hélice placée à l’arrière. Celui-ci actionne en même temps un compresseur d’air, qui donne l’air comprimé, et deux générateurs, qui chargent une batterie d’accumulateurs. Celle-ci, placée dans la pointe arrondie du véhicule, alimente les installations de ventilation et d’éclairage, et fournit le courant à un moteur électrique, qui sert de propulseur en cas d’arrêt du moteur principal.

L’hélice est disposée en arrière et en haut, à l’extrémité du carénage en forme de filets de courants. Son arbre de commande est légèrement incliné sur l’horizontale, de sorte que l’hélice travaille aussi dans le sens vertical. Non seulement elle pousse le véhicule en avant, mais elle l’applique aussi sur les rails. La propulsion par hélice permet d’utiliser la forte puissance du moteur à vitesse grande de marche, avec la plus petite dépense de poids. Entre la partie non suspendue et le corps du véhicule sont disposés, outre les ressorts, des rembourrages en caoutchouc. Comme freinage, il existe un frein actionné à l’air comprimé et à serrage extérieur, agissant sur des couronnes de frein spéciales, et un frein à main agissant par blocs de frein sur les bandages, ce dernier utilisé comme frein de secours.

Le démarrage se fait moteur tournant, les freins étant serrés, jusqu’à ce que le moteur ait atteint la vitesse de rotation nécessaire pour la propulsion du véhicule. Dès lors, les freins sont desserrés, et le véhicule se met lentement en mouvement, mais atteint très rapidement une vitesse de croisière élevée. Pour une vitesse de 150 km/h et dans une atmosphère tranquille, la puissance de propulsion demande environ 200 ch. La consommation de combustible est alors de 60 litres pour 100 km.

L’intégration de ce type de véhicule dans le monde ferroviaire.

À l’époque de ces essais, les ingénieurs et les dirigeants de la Deutsche Reichsbahn, comme des autres réseaux européens, considèrent que la locomotive à vapeur est une source d’énergie très sûre, même si son rendement thermique est bas. D’après le règlement de la Deutsche Reichsbahn, seules des vitesses ne dépassant pas 100 km/h environ sont normalement autorisées, vitesses que, dans des conditions particulièrement favorables, le personnel de surveillance peut élever jusqu’à 120 km/h.

La concurrence routière et aérienne fait que l’on sait, à l’époque, que le chemin de fer doit parvenir à réaliser de plus grandes vitesses s’il veut conserver sa raison d’être. Bien que l’automotrice à hélice en soit encore à la période des premiers essais, on peut déjà conclure des résultats obtenus jusqu’ici que, selon toute vraisemblance, des véhicules exceptionnellement rapides et légers pourront être prochainement substitués à la locomotive à vapeur partout où la mise en circulation de trains légers extra-rapides et fréquents se trouvera justifié. C’est ainsi que, par exemple. Le trajet Berlin à Hambourg, de 300 km en chiffres ronds, aujourd’hui couvert par les trains rapides en trois heures et demie, pourrait être réalisé en deux heures par l’automotrice à hélice.

Mais, disent les ingénieurs, il ne faut pas perdre de vue les grosses difficultés qui se présentent pour l’emploi d’un véhicule rapide, circulant à 200 km, par exemple, concurremment avec les antres trains du trafic normal, en raison des méthodes et des règles qui régissent actuellement l’exploitation des chemins de fer. Les voies de l’époque sont en effet construites pour des vitesses de 100 à 120 km/h. C’est pour ces vitesses que sont établies les courbes, les entrées en gare, les sorties des gares et les appareils de voie. La signalisation a été étudiée de même pour satisfaire à ces vitesses, la distance du signal avancé devrait être évidemment plus grande avec un véhicule marchant plus vite.

Un autre gros obstacle qui s’oppose à l’utilisation d’un véhicule marchant à 200 km à l’heure est la limite de capacité de la voie. Les horaires des trains sur une ligne sont liés au train le plus lent qui circule sur cette ligne. Il est déjà aujourd’hui très difficile, sur une ligne sur laquelle circulent des trains faisant en moyenne 60 km à l’heure, de faire passer un train tracé à 100 km/h. Ici, il s’agirait, avec un horaire fixe, de faire circuler des trains légers et des automotrices à la vitesse de 200 km/h. Il faudrait donc pour cela une voie spéciale. « Avant que l’automotrice à hélice trouve son emploi courant, il y aura encore bien des essais à faire et même des questions de pure pratique à résoudre, mais l’idée valait d’être signalée », conclut-on.

Un record à 230 km/h pour mettre fin aux doutes.

L’automotrice Kruckenberg crée la sensation dès ses premiers essais. Il ne faut que 66 secondes, après le démarrage, pour que l’automotrice atteigne 100 km/h en une distance de 985 m. Deux minutes après le démarrage, la vitesse est de 150 km/h. Kruckenberg pense atteindre 180 km/h, mais un record à 230 km/h, battu le 21 juin 1931, confirme les possibilités de l’engin. Une forme conçue en fonction des filets d’air, un abaissement de la caisse du véhicule à 50 cm du rail, une caisse enveloppant les roues, et un poids aussi réduit que possibles sont les causes de ce succès. Long de 26 mètres, pesant un poids plume de 18,5 t, le Zeppelin sur rails est taillé pour la vitesse.

Une conception originale et novatrice.

La classique construction ferroviaire, avec un châssis supportant une caisse, a laissé la place à une conception de type aéronautique : ici la caisse est une poutre cylindrique en acier et en d’autres métaux légers. L’entrée est située vers le centre du véhicule et se trouve hermétiquement fermée durant la marche. Un moteur d’avion BMW de 500 ch. est placé à l’arrière et actionne l’hélice. Le tout roule sur deux essieux très espacés, puisque situés à 19,60 m l’un de l’autre. Le conducteur peut toutefois orienter les essieux en fonction des courbes.

L’axe de l’hélice est légèrement incliné de manière que la poussée de l’hélice contribue aussi à plaquer l’automotrice sur les rails. À 150 km/h, la consommation est de 60 litres aux 100 km, ce qui est très peu si l’on songe à la capacité de 40 places offertes et à la consommation d’une grosse voiture automobile de l’époque qui dépassait 20 litres.

La grande vitesse n’a pas encore trouvé sa voie.

Malgré toute la passion de l’ingénieur Franz Kruckenberg et malgré les résultats remarquables obtenus, les chemins de fer du Reich ne poursuivirent pas les essais.  En effet, insérer une automotrice roulant à 200 km/h parmi des trains ne dépassant pas 120 km/h ne pouvait se faire qu’en garant de nombreux trains à l’avance, ce qui faisait perdre beaucoup de temps et d’argent. C’est bien cette question de cohérence et d’homogénéité des vitesses qui, en matière de chemins de fer, a toujours posé un problème lors de la mise en service d’engins performants sur des réseaux classiques. Le « Schienenzeppelin » ou Zeppelin sur rails n’a pu échapper à cette règle : il aurait fallu lui construire un réseau de lignes spéciales à très grande vitesse, comme on l’a fait pour le Shinkansen japonais ou le TGV français, ou l’ICE allemand, mais un demi siècle plus tard.

George Bennie : le “Kruckenberg” anglais, et ce qu’il invente en 1925.

Dès 1925, et d’une manière tout à fait indépendante de celle de Kruckenberg, cet ingénieur anglais suit la même logique innovante, mais renonce à la voie classique. Si Bennie imagine lui aussi des voitures automotrices à hélice, il utilise une forme de voie inédite avec un rail supérieur de guidage par des bogies à galets de roulement montés sur billes, et un autre rail inférieur de roulement qui sert à limiter aussi les débattements du véhicule et à soulager partiellement le rail supérieur du poids des voitures.

Les voitures automotrices comprennent deux hélices, une avant et une arrière, chacune actionnée par un moteur électrique alimenté par un système de captage classique ferroviaire du type frotteur et conducteur. Il est possible de monter des moteurs à combustion interne de type aviation si nécessaire.

La vitesse escomptée est de 200 km/h avec un moteur de 200 chevaux, et de 48 km/h avec un moteur de 80 chevaux, ce dernier cas étant prévu pour une version urbaine ou à courte distance.

Un gros avantage est que le système Bennie, vu les avantages de la propulsion par hélice, accepte les fortes rampes et peut suivre les dénivellations du terrain, donc il demande peu ou pas d’ouvrages d’art. Les frais de traction sont moindres que ceux des trains classiques, vu la légèreté des véhicules. La grande vitesse offerte permet d’escompter de grands bénéfices et, cerise sur un gâteau qui plairait aux écologistes actuels, le système Bennie est électrique, et pas avec des batteries.

Tous ces avantages, malheureusement, n’ont pas suffi. Le système Bennie fut essayé sur une voie provisoire, à la manière de l’ “Aérotrain” de Bertin en France dans les années 1960, mais n’eut aucun succès auprès des compagnies de chemins de fer britanniques ou des municipalités, et ne fut jamais mis en service d’une manière effective et suivie. Si Kruckenberg a su changer son fusil d’épaule à temps et à abandonner ce qui, dans son innovation, était incompatible avec le système ferroviaire déjà existant, Bennie, comme beaucoup d’autres innovateurs dont Bertin, était dans une logique totalement incompatible avec le réseau existant, ce qui, malheureusement, a “coupé les ailes” de leur innovation créatrice.