RÉGULATEURS MARINS

1^ problème de la régularisation du mouvement dans les machines marines présente des difficultés toutes spéciales. Dès que la mer est un peu agitée, le propulseur subit d énormes variations de résistance. L'hélice, par exemple, peut, dans les mouvements de tangage, lourner à vide, pendant quelques instants, à chaque oscillation du navire, et, de là, un emballage formidable, susceptible d'amener la rupture de l'arbre de couche ou la perte de l'hélice. Pour un bateau à aubes, il n'est guère possible que les deux roues émergent simultanément, et l'emballage est moins à craindre; néanmoins, l'effort à vaincre varie a chaque instant avec la plongée des aubes.

Pendant longtemps, on a cru impossible d'établir un régulateur capable de gouverner eflieacement dans de pareilles conditions, et Ton s'en rapportait alors à la vigilance des mécaniciens pour manœuvrer à la main, en temps utile, la valve d'admission. Aujourd'hui encore, nombre de bâtiments à vapeur naviguent de cette manière; mais c'est là, évidemment, une solution peu satisfaisante. Dans un premier paragraphe, nous allons voir l'adaptation à ce cas spécial de procédés déjà étudiés dans les précédents chapitres. Nous passerons ensuite à l'examen de régulateurs basés sur des principes nouveaux.

§ L — Adaptation des modes ordinaires de réglage.

La force centrifuge peut être utilisée à la condition de prendre des précautions convenables pour que le déplacement du manchon amène aussi rapidement que possible la fermeture ou l'ouverture de la valve d'admission. Il est tout indiqué d'avoir recours dans ce but k un servo-moteur. Certains constructeurs préfèrent même renoncer à la modérabilîté qui caractérise le servo-moteur, et permettent à la vapeur de pousser brutalement à fond de course le piston chargé de manœuvrer la valve.

Régulateur Westinghouse (1876).

Cet appareil est essentiellement constitué par deux cylindres de même axe et de rayons différents dans lesquels se meuvent deux pistons A B (fig. 199) montés sur la tige C» qui commande l'admission. La face gauche du piston B supporte la pression atmosphérique. L'intervalle entre les pistons B et A reçoit la pleine pression de la chaudière.

La face droite du piston A est soumise à la pression de la chaudière, étranglée à volonté au moyen d une vis 2>, qui est destinée à modérer les mouvements. La vapeur admise à droite de A peut s'échapper dans l'atmosphère ou vers le condenseur en suivant 1g canal f et traversant l'espace annulaire e, qu'un petit piston c, relié au régulateur, laisse plus ou moins libre. Supposons d'abord que le piston c ferme entièrement le passage c. Il est clair que le double piston AB va se porter à fond de course vers la gauche. Dans cette position, la valve d'admission est entièrement ouverte. Si la vitesse de la machine vient a augmenter, les masses H du régulateur, qui tourne avec une vitesse de plusieurs centaines de tours par minute, compriment le ressort g. Le levier k tourne autour de son centre, en com-

Fig. 199. — Régulateur Weslinghouse.

primant le ressort extérieur l (réglable à la main, même en marche) ; en même temps, la tige d pousse de gauche à droite le piston c. Celui-ci démasque plus ou moins l'espace annulaire e, ce qui détermine une baisse de pression à droite du piston A. Dès que cette baisse de pression est suffisante, le système AB se meut de droite à gauche, et réduit ou supprime l'admission. On conçoit, sans en dire plus long, comment fonctionne le régulateur Westinghouse. On peut lui reprocher, comme nous l'avons déjà fait précédemment pour le régulateur Ganz, d'établir une communication directe entre la chaudière et l'échappement.

Régulateur de Jenkins et Lee (1880).

Cet appareil, très employé dans la marine américaine, s'applique spécialement aux machines compound. Le régulateur, à axe horizontal, agit par son manchon sur un petit levier qui fait tourner, dans un sens ou dans l'autre, une tige T (fîg. 200). La rotation de cette tige a pour effet de manœuvrer quatre valves, dont deux A A' communiquent avec la chaudière, et les deux autres B B' avec le condenseur. Le jeu de ces soupapes détermine le mouvement, dans un sens ou dans l'autre, du piston d'un cylindre vertical C. Le piston porte le levier L qui commande une valve d'étranglement. L'équilibre autour de Taxe de la tige T est assuré par un contrepoids P. Le piston du cylindre C gouverne en outre une valve qui intervient quand l'arrivée de vapeur au cylindre de haute pression se trouve supprimée; cette valve ouvre une communication entre les deux extrémités du cylindre de basse pression, mettant ainsi celui-ci en équilibre.

La nécessité de la valve d'équilibre du grand cylindre se conçoit sans peine si Ton remarque que le réservoir intermédiaire ou receivcr contient assez de vapeur pour causer l'emboîtage par la seule action du grand cylindre, après la fermeture de la valve d'admission au petit cylindre. Aussi la disposition dont nous parlons ici se retrou ve-t -elle dans la plupart des machines marines compound. Elle a cependant l'inconvénient de

Fig. 200. — Régulateur Jenkins et Lee.

produire un elTet très brutal, et préjudiciable par conséquent à la conservation des organes. On peut aussi, comme Ta proposé en 1873 M. Robson, placer entre le réservoir et le cylindre de basse pression une valve qui, mue par le régulateur, supprime l'admission à ce cylindre ; mais il est clair que l'action est alors moins prompte, puisqu'on ne supprime pas de cette manière le travail dû à la détente de la vapeur déjà admise.

L'inertie tangentielle, par l'instantanéité de son action, convient très bien à la régularisation des machines marines. Silver a été, en Angleterre, l'initiateur de ce mode d'application, et il a imaginé divers types assez intéressants d'appareils. L'un des plus anciens est un régulateur à quatre boules équilibrées, agissant, à la manière ordinaire, sur un manchon rappelé par un ressort en hélice. L'arbre est en deux parties, que la tension du ressort presse bout à bout. L'une de ces parties est mue par la machine, et l'autre, qui porte les boules, est entraînée par simple frottement. Quand ces deux parties, sous l'influence de l'inertie tangentielle, prennent un déplacement relatif, un pignon met en

mouvement deux secteurs dentés qui agissent sur deux tiges auxiliaires» et celles-ci contribuent à modifier la position du manchon. Souvent les boules sont remplacées par des ailettes. Un dispositif beaucoup plus simple est constitué par un volant de petite taille portant intérieurement un écrou mobile sur une vis à laquelle la machine donne un rapide mouvement de rotation. Tant que la rotation est uniforme, la vis entraîne le volant comme s'il faisait corps avec elle ; mais, si le mouvement s'accélère brusquement, le volant reste en retard à cause de son inertie; il en résulte un déplacement latéral de lecrou, et ce déplacement est utilisé pour manœuvrer la valve. En cas de ralentissement, le mouvement s'effectue en sens contraire. Pour donner au volant une stabilité suffisante, on l'oblige à comprimer ou à tirer dans ses mouvements un ressort en hélice qui tend à le ramener vers sa position moyenne. Le volant peut être muni d'ailettes dont la résistance, en cas d'accélération, ajoute son effet à celui de l'inertie.

Régulateur Ajurdoch.

Cet appareil qui, en 1887, figurait à l'Exposition d'Edimbourg, et qui, à cette date, avait déjà été appliqué par la maison Cochrane à douze navires de guerre et a environ quatre cents navires de commerce, dérive directement du régulateur Silver.

Un petit volant V (fîg. 201) est monté à frottement sur l'arbre horizontal AB, mis en rotation par l'entremise de la poulie P. Celle-ci porte, venue de toute, une roue conique d'engrenage C. Deux bras diamétralement opposés du volant servent d'axes de rotation

Fie 20i. — Régulateur Murrfoch*

à deux tiges transversales T T\ terminées chacune par deux boules pesantes qui s'équilibrent. Les mouvements angulaires de ces tiges par rapport aux bras du volant sont commandés par des dents coniques engrenant avec la roue C. A l'état de régime, la poulie P et le volant V sont animés de la même vitesse angulaire, et l'engrenage conique ne fonctionne pas; mais, dès que le mouvement de la machine tend à s'accélérer, le volant reste en retard sur la poulie, et, par suite, l'engrenage conique entre enjeu, ce quia pour effet d'écarter les boules de l'axe. La force centrifuge des boules agit d'ailleurs dans le même sens, et ajoute son effort à celui de l'inertie du volant. L'augmentation d'écart des boules

entraîne le déplacement du manchon M, et celui-ci, par une combinaison de leviers, fait tourner un robinet W, forme d'un tube creux divisé en deux parties par une cloison transversale. Suivant la position de ce robinet, la vapeur est admise sur Tune ou l'autre des faces du piston du scrvo-inoteur S, tandis que la face opposée est mise en relation avec l'atmosphère. Le déplacement du piston, en même temps qu'il règle l'admission de vapeur au moteur, ramène automatiquement le robinet à la position neutre.

* Les régulateurs hydrauliques à action pratiquement instantanée, analogues à celui des forges de Pencoyd, précédemment décrit 1 , conviennent très bien au cas qui nous occupe. On peut également avoir recours à l'emploi de palettes tournant dans un liquide, et le système Durham, que nous avons déjà fait connaître 2 , est appliqué aux machines marines par lu maison Durhani et Churchill, de Londres. Dans le cas des machines compound, cette maison a recours à la valve d'équilibre du grand cylindre, placée sur un tuyau A (fig, 202), La valve d'équilibre, appelée aussi valve de secours, n'est utilisée que

par les très mauvaises mers. MM. Durham et Churchill ont été conduits depuis quelque temps à doubler la valve de secours. L'expérience a prouvé en effet que, par suite de la nécessité de monter les valves avec un serrage assez doux pour ne pas gêner la manœuvre par le régulateur, une seule valve interposée entre les deux extrémités du grand cylindre laissait passer une quantité notable de vapeur. Les deux valves, normalement fermées, sont placées aux deux extrémités du tuyau de jonction. Elles ne commencent pas à s'ouvrir avant que la valve d'admission au petit cylindre soit fermée à moitié ou aux deux tiers. Mentionnons encore la possibilité de gouverner les machines marines au moyen de régulateurs dynamométriques. Nous avons vu, en parlant de ces appareils, que le régulateur Anchor est spécialement étudié en vue de l'application aux hélices de navires 8 .

Régulateur Hamilton (1891).

Ici nous rencontrons l'emploi d'un régulateur chronométrique aidé par l'action de la vapeur. L'arbre vertical II (fïg. 203), mis en rotation par le moteur principal au moyen de la poulie I, fait tourner Fêcrou l'. Un petit moteur indépendant, formé de deux cylindres M 1 M 1 et des pistons M, actionne un arbre horizontal L, qui, par l'entremise d'un engrenage a vis sans fin, communique son mouvement à une vis N, engagée dans l'écrou I 1 . Un manchon J est disposé de manière à pouvoir tourner sans glisser longitudinalement par rapport à la vis N et glisser sans tourner par rapport à l'écrou. Dès lors, toute différence de vitesse angulaire entre la vis et l'écrou se traduit par un mouvement vertical du manchon J. Celui-ci commande à la manière ordinaire la valve d'étranglement; en outre, il est relié à un levier D' qui manœuvre le tiroir 0, distribuant la vapeur à un cylindre vertical A, La tige B du piston de ce cylindre est également en relation avec la valve d'étranglement. L'action directe du manchon J sur la valve est utilisée dans les temps calmes; Faction, beaxteoup plus brusque, due à l'intervention de la tige B, n'est employée que dans les mers démontées. Il reste à dire comment se produit le mouvement

I* Voir paflfc 14 fi.