INTRODUCTION

Le régulateur d'une machine est l'appareil chargé de proportionner, à chaque instant, la dépense de travail moteur à la production de travail utile. C'est là une besogne particulièrement délicate, et qui semble, à première vue, nécessiter l'intervention intelligente du mécanicien. En fait, si Ton pouvait compter sur la présence et sur l'attention constantes de celui-ci, il n'y aurait pas lieu de chercher, autre chose. Tel est du reste le parti adopté pour les locomotives, ainsi que pour la plupart des bateaux à vapeur ; mais là main-d'œuvre est trop coûteuse pour qu'on ne cherche pas, en général, à l'économiser dans la mesure du possible : et ainsi est né le problème de la régularisation automatique. Dès l'apparition de la machine à vapeur, Watt a donné de ce problème une solution qui suffit encore dans un très grand nombre de cas. On a reproché à son régulateur à force centrifuge le défaut de puissance, le manque d'isochronisme, l'encombrement, etc., et l'on s'est ingénié à trouver autre chose. Mais, après un siècle d'efforts, l'appareil de Watt ne semble pas près de disparaître.

Ce qui a égaré beaucoup d'inventeurs, c'est qu'ils ont voulu perfectionner le régulateur considéré en lui-même, sans se préoccuper suffisamment de ses relations avec la machine confiée à sa direction. L'isochronisme absolu leur est ainsi apparu comme la qualité primordiale d'un bon régulateur ; or, quand on va au fond des choses, on reconnaît qu'un régulateur parfaitement isochrone est parfaitement instable et incapable de gouverner une machine sans imposer à celle-ci des oscillations de vitesse tout à fait désastreuses. Ici, comme en toutes choses, la vérité est dans un juste milieu : le régulateur doit présenter un degré d'isochronisme approprié aux conditions d'établissement de la machine. Le régulateur de Watt possède une stabilité qui explique son succès persistant, sans exclure toutefois l'opportunité d'employer, dans certains cas, des appareils plus précis.

Un autre fait, qui a été trop souvent méconnu, est le rôle des résistances passives : ces résistances retardent toujours plus ou moins les déplacements du régulateur et troublent ainsi son fonctionnement. Aussi un régulateur théoriquement isochrone ne l'estil jamais en pratique. Au point de vue des résistances passives, le meilleur appareil est celui qui présente le moins de frottements et qui possède une puissance assez grande pour vaincre aisément ces frottements. Sous ce rapport, l'appareil primitif de Watt laissait certainement à désirer. La sensibilité ne doit cependant pas dépasser certaines limites, en relation avec les dimensions du volant, sans quoi le régulateur oscillerait à chaque tour, sans aucune utilité, par le seul effet des variations périodiques du moment moteur. Son rôle est d'agir sur le travail moyen, en laissant au volant le soin de corriger par son inertie les perturbations à courte période.

Ajoutons que les services demandés au régulateur varient avec les circonstances de son emploi. Dans beaucoup d'usines, il s'agit avant tout d'obtenir une vitesse moyenne de régime aussi peu variable que possible. Pour l'éclairage électrique, au contraire, la vitesse moyenne doit, en général, varier avec le nombre des lampes allumées, caria plupart

Lbcorm*. — Régulateur* des machines à vapeur, 1

des dynamos, lorsqu'elles tournent à une vitesse déterminée, produisent un courant dont le voltage varie avec le débit, et c'est en accélérant ou ralentissant la marche qu'on parvient à maintenir une différence constante de potentiel aux bornes des lampes. Dans le cas des machines de laminoirs, la charge passe brusquement de zéro à son maximum ; la première qualité du régulateur est alors de posséder une action pratiquement instantanée. De même pour les régulateurs des machines marines : il faut qu'à l'instant où l'hélice sort de l'eau sous l'influence du tangage l'admission de vapeur soit immédiatement suspendue pour éviter l'emballage de l'arbre principal.

Ces quelques remarques suffisent pour faire pressentir la complication du problème ; aussi les théoriciens, comme les praticiens, se sont-ils escrimés sans relâche pour perfectionner les appareils existants ou pour en créer de nouveaux. Les documents se sont tellement multipliés qu'il est devenu difficile de s'y reconnaître, et que bien souvent on a réédité, sans le savoir, des inventions déjà anciennes. D'autre part, des idées parfois intéressantes mériteraient d'être tirées de l'oubli où elles sont tombées. Je crois donc faire une œuvre utile en entreprenant ici une sorte d'inventaire des travaux concernant la régularisation des machines à vapeur. Accessoirement, je parlerai quelquefois de la régularisation des moteurs hydrauliques ; mais je laisserai de côté, pour ne pas être entraîné trop loin, la question des moteurs à gaz et à pétrole.

Le plan d'une pareille étude s'impose en quelque sorte de lui-même. Tout régulateur peut être envisagé au triple point de vue de la cinématique, de la statique ou de la dynamique. L'examen cinématique consiste dans la description du mécanisme et de son mode de déformation ; l'examen statique a pour objet de rechercher dans quelles conditions ce mécanisme conserve une figure invariable sous l'action des forces qui le sollicitent. Ces deux points de vue, intimement liés l'un à l'autre, ont ceci de commun qu'ils ne font ancunement intervenir l'action du régulateur sur la machine et la réaction de celle-ci sur le régulateur. L'examen dynamique est autrement difficile : c'est alors qu'il importe de considérer le régulateur et la machine comme formant un tout indissoluble, une sorte d'organisme dans lequel tout s'enchaîne. Nous adopterons donc la division en deux parties :

1° Le régulateur considéré en lui-même (cinématique et statique du régulateur) ;

2° Le régulateur considéré dans sa corrélation^avec la machine (dynamique du régulateur).

La première partie, principalement descriptive, se subdivise en trois sections, savoir:

Régulateurs à force centrifuge ; ' Régulateurs n'utilisant pas la force centrifuge.

Régulateurs destinés à des emplois spéciaux.

Les régulateurs à force centrifuge sont de beaucoup les plus répandus ; ils se classent en régulateurs sans ressorts et régulateurs avec ressorts. Nous joindrons immédiatement à l'étude des régulateurs à force centrifuge, en raison de leur emploi prédominant, l'examen détaillé des connexions entre le régulateur et l'organe de réglage, ainsi que de l'organe de réglage lui-même.

Dans la section des régulateurs qui n'utilisent pas la force centrifuge se rangent : les régulateurs d'inertie, les régulateurs dynamométriques, chronomé triques, hydrauliques, pneumatiques.

La section des régulateurs dits spéciaux, en raison de leur destination, comprend les régulateurs dans le volant (pour machines extra-rapides), les régulateurs marins, les régulateurs électriques.

La deuxième partie, ou étude dynamique de la régularisation, comporte surtout une révision générale des théories publiées sur la matière et l'exposé de diverses expériences faites en vue d'élucider le mode de fonctionnement du régulateur.