RÉGULATEURS PENDULAIRES

En 1858, un Marseillais nommé Billotet fit breveter un régulateur pendule applicable aux bateaux. La fig. 205 reproduit le dessin annexé à ce brevet. Un pendule p est libre d'osciller autour d'un axe o. Cet axe est transversal au navire, s'il s'agit d un navire à hélice, de façon que le pendule n'obéisse qu'aux mouvements de tangage. Dans le cas d'un bateau à roues, comme les variations de résistance se produisent quand Tune des roues sort de l'eau, Taxe d'oscillation du pendule est rendu longitudinal, et le pendule n'obéit qu'au roulis. Pour éviter les frottements et l'usure de Taxe, la partie inférieure du pendule porte un galet gr, qui est guidé par une coulisse fixe ab. La tige du pendule est prolongée au delà de l'axe d'oscillation, et ce prolongement h porte une purtie filetée sur laquelle est engagé un écrou relié par une bielle j à un écrou tout pareil placé sur une autre tige filetée v. Celle-ci est fixée invariablement à la valve d'admission fu r Le fonctionnement est bien facile à comprendre : on admet que le pendule reste toujours k peu près vertical ; quand il prend la position relative /i'c', la tige conjuguée v vient en s' et amène la valve en t'u' . La valve est montée de façon qu'elle réduise progressivement l'admission à mesure que l'hélice ou l'une des roues se soulève, et arrête complètement la vapeur à l'instant où l'inclinaison du navire est devenu suffisante pour faire sortir soit l'hélice, soit la roue. Pour les bateaux à roues, l'inventeur suppose que chaque roue est mue par un moteur distinct, pourvu d'une valve telle que tu, et que le même pendule agît sur les deux valves.

Régulateur Bell et Fuller.

Dans cet appareil, breveté en 188i en Amérique, nous retrouvons avec quelques

Fig. 206. — Régulateur Bell et Fuller.

modifications le pendule de Billotet. L'articulation est rendue sphérique pour permettre

au pendule d'osciller dans toutes les directions, et le réglage de l'admission se fait autour de ce point de suspension, ce qui supprime toute transmission.

Ainsi que le montre la fig. 206, la tète du pendule porte une sphère creuse M, emboîtée dans une sphère fixe H, placée au milieu d'un tuyau de vapeur. Celle-ci arrive par A, pénètre dans l'intérieur des sphères par les larges orifices K N, et ressort par les orifices L, pour continuer sa route par la tubulure B. Suivant la position du pendule, les orifices mobiles de sortie se trouvent plus ou moins exactement en face des orifices fixes L, et la vapeur est plus ou moins étranglée. Bien que le pendule P puisse osciller dans tous les sens, la sphère M ne peut prendre toutes les positions possibles par rapport à la sphère H ; en effet, la sphère M porte une saillie T, assujettie à glisser dans une rainure verticale U de la sphère H. On évite ainsi la rotation de M autour de la tige du pendule. Comme le contact des deux sphères pourrait ne pas donner un joint assez étanche, la tige P du pendule passe dans un presse-étoupes V, relié à son siège X par une manche flexible \V.

Régulateur de Smith et Pinkney.

Cet appareil, qui a été exposé à Liverpool en 1886, nous ramène tout à fait au type primitif de Billotet. Le pendule A (fig. 207) n'est libre d'osciller que dans un plan vertical, et, à sa partie inférieure, il porte un large disque J' qui, dans les grands déplacements du pendule, vient s'appuyer contre les montants fixes M, de manière à ménager

Fig. 207. — Régulateur Smith et Pinkney.

l'articulation. La seule particularité du système consiste dans le mode d'action du pendule sur la valve d'admission. Un levier coudé BDK, libre d'osciller autour du point D, porte à sa partie supérieure une petite bielle qui le relie à la tige du pendule. Cette bielle, dont la longueur se règle au moyen d'une vis C, peut s'attacher plus ou moins haut le long du levier, de manière à faire varier au besoin la rapidité de la transmission. L'extrémité

inférieure K du levier est articulée à la tige d'un petit tiroir servant de distributeur pour le cylindre C, dont le piston commande la valve d admission. Le tiroir sert à mettre en temps opportun lune des faces du piston en communication, par le tuyau F, avec la chambre à air du condenseur. L'autre face étant soumise à la pression atmosphérique, le piston se meut avec une vitesse qui dépend du vide existant dans le condenseur.

Régulateur Thundcrbolt (1897).

Voici maintenant une combinaison du régulateur pneumatique de [a rivière avec le pendule de Billotet. Une petite pompe à deux cylindres, actionnée par le moteur principal, comprime l'air et l'envoie dans un tuyau R (fig. 208). Le pendule Z commande une petite soupape d'échappement W. Quand cette valve est ouverte, ce qui est sa position normale, l'air comprimé, arrivant par le tuyau R, s'échappe par W. Dès que l'inclinaison trop grande du pendule ferme W, l'air comprimé déplace de gauche à droite un tiroir S, maintenu par un ressort, et se fraye ainsi un passage Vers le piston M, mobile dans le cylindre L. La tige de ce piston, rappelée par un ressort N, porte directement la valve. Dans les temps calmes, on cale le pendule de telle manière que la soupape W se trouve fermée à demeure. L'échappement se fait alors par une autre soupape V, tju'on décale à cet effet. Cette soupape, pressée par un ressort, met le tuyau R en relation avec les orifices II V, qui communiquent avec l'air libre. Si le moteur s'accélère, cet échappement devient insuffisant, et le tiroir S se trouve, comme précédemment, amené dans la position qui envoie l'air comprimé sous le piston M. L'appareil est, en outre, pourvu d'un dispositif propre à prévenir l'emballement en cas d'avarie grave, telle que la rupture de l'arbre de couche. A cet effet, une soupape de sûreté G s'ouvre à la base du cylindre L dès que la pression atteint une limite assignée à l'avance. L'ouverture de cette soupape déclenche une tige verticale, visible à gauche du cylindre, et met ainsi en mouvement un levier coudé dont l'extrémité E vient alors FlG - 208 - — MfcrttfNW Thumhrfjoit. s'engager dans une crémaillère reliée par la pièce A à la valve d'admission. Cclle-tn se trouve, par suite, maintenue dans la position de fermeture.

Vélomètre Durhant (1879).

Le régulateur hydraulique de Durham, parfois appelé vélomê(rt\ peut tire dispose de manière k fonctionner par le seul fait de l'inclinaison du navire, et il se rapproche alors

des régulateurs pendulaires. A cet effet, l'appareil k palettes K (fig. 209) n'est qu'en partie plongé dans l'eau, et le cylindre C, qui contient cette eau, est relié par un tuyau horizontal H, d'une dizaine de mètres de longueur, avec un autre réservoir T. On voit que C et T forment un système de vases communiquants. Les récipients C et T sont

Fig. 209.

placés sur une parallèle k Taxe longitudinal du navire (supposé à hélice), et T est en arrière de C. Dès lors, quand la poupe commence à s'élever, l'eau passe de T en C, et augmente ainsi la résistance éprouvée par les palettes K. L'effet est le même que si la vitesse était augmentée, c'est-à-dire que la valve d'étranglement se ferme progressivement.

§3. — Régulateurs manométriques.

On peut reprocher aux appareils basés sur l'emploi d'un pendule d'être calculés comme si ce pendule demeurait toujours vertical, ce qui est évidemment faux, à cause des oscillations dues au balancement du navire. En outre, pour les régulateurs à pendule comme pour ceux de Silver, Murdoch, Durham, etc., l'action, quelque rapide qu'elle soit, ne satisfait pas encore complètement aux données du problème, car, k l'instant où l'hélice émerge et où, par conséquent, l'emballement tend à se produire, il ne suffît pas, pour prévenir tout danger, d'interrompre brusquement l'arrivée de vapeur. Supposons, en effet, que l'un des cylindres se trouve à ce moment au début d'une période de détente, la fermeture de la valve est sans la moindre influence sur le travail de la vapeur qui se trouve enfermée dans le cylindre. Pour les machines compound, l'inconvénient est encore plus grave, puisque la vapeur du cylindre k haute pression doit encore, avant de passer au condenseur, travailler dans le cylindre k basse pression. Nous avons vu cependant comment on peut tourner cette dernière difficulté.

Remarquons aussi que le régulateur k pendule est exposé k agir d'une manière intempestive, car l'hélice ne sort pas toujours de l'eau quand le navire atteint sa plus grande inclinaison ; le passage d'une forte lame peut empêcher l'émersion k cet instant, et inversement, dans le creux compris entre deux lames, l'hélice peut émerger pour une inclinaison assez faible du navire.

En 1 853, M. Waddell, mécanicien en chef de la C ie Cunard, eut l'idée ingénieuse d'utiliser la diminution de pression qui se produit sur le propulseur k mesure qu'il se rapproche de la surface, pour agir sur la valve d'admission avant l'instant où remballage va devenir possible. A cet effet, la valve était reliée avec un piston ajusté dans un cylindre, et la partie supérieure de ce cylindre était ouverte k l'air libre, tandis que la partie inférieure, remplie d'eau, était en communication avec la mer; mais le frottement du piston dans le cylindre donnait une résistance trop considérable. Des essais analogues furent repris, vers 1859, par M. Jensen et par d'autres encore, sans plus de succès. L'un des principaux inconvénients du système consistait dans la relation immédiate établie

entre le niveau extérieur de la mer et la position de la valve d'admission ; celle-ci était sensible aux moindres oscillations de la mer, et troublait ainsi, sans utilité, la marche normale du moteur.

En 1879, M. Dunlop reprit la même idée, mais il interposa un matelas d*air entre la colonne d'eau et le piston, et il réussit ainsi à obtenir la stabilité nécessaire. Voici la description de son appareil :

Un récipient A (fig. 210) est plongé dans la mer au voisinage de l'hélice (pour un

Fig. 210. — Régulateur Dunlop.

navire à roues, un récipient semblable serait placé auprès de chacune des roues). La valve C, qu'on ouvre ou ferme à volonté au moyen d'un volant à main, laisse entrer l'eau, qui comprime, à un degré variable, l'air contenu dans le* récipient. Le tuyau à air P transmet la pression à un diaphragme en caoutchouc D, qui forme le bas du régulateur. Cette pression, équilibrée par un ressort antagoniste S, fait monter ou descendre une tige verticale dont les mouvements sont transmis à la valve. Kn tendant plus ou moins le ressort, on règle à volonté l'avance de la fermeture de la valve par rapport à Témersion de l'hélice.

Le choix des dimensions du récipient A est une chose particulièrement difficile* Trop petit, ce réservoir n'amortit pas les oscillations. Trop grand, il occasionne des retards excessifs dans la transmission. C'est par une suite de tâtonnements qu'on a trouvé les données les plus convenables, et l'on a adopté trois types de récipients : F un pour les

Lbcornu. — Régulateurs des machines À vapeur. 13

machines de moins de 200 chevaux, le second pour celles de 200 à 400 chevaux, le troisième poiir celles de plus de 400 chevaux.

L'expérience a prouvé que le diaphragme en caoutchouc, seule partie délicate de l'appareil, peut durer jusqu'à six ou sept années. Il y a lieu de remarquer qu'en cas de rupture ou de perte de l'hélice, le régulateur Dunlop ne serait d'aucune utilité pour prévenir l'emballement. Il est donc prudent de prévoir des moyens d'arrêts spéciaux en vue de ce genre d'accident.

MM. Coot et Àdamson, de Liverpool, ont combiné le régulateur Dunlop avec un relai formé par un cylindre à vapeur qui manœuvre la valve, le régulateur demeurant simplement chargé d'admettre la vapeur dans ce cylindre. Après avoir essayé, en 1880, de remplacer le diaphragme en caoutchouc par un siphon rempli de mercure, ils sont

Relais à vapeur de la valve.

Régulateur Coot et Adamson.

Position à rémersion de l'hélice.

Fie. 212.

Régulateur pneumatique Amslel.

revenus au diaphragme, et la fig. 211 montre le type qu'ils ont définitivement adopté. D est le diaphragme portant la tige E, ajustable en I, au bas de laquelle se trouve le petit tiroir commandant l'arrivée de vapeur dans le cylindre C, qui gouverne la valve.

Dans le dispositif plus récent de M. Van Amstel (1896), la tige E (fig. 212), montée sur le diaphragme B, commande, au moyen du levier F, la tige g du tiroir du cylindre à vapeur C, chargé d'actionner la valve ; mais la liaison des organes n'est plus permanente. La tige E porte un renflement G, qui, lorsque le diaphragme approche du bas de sa course, appuie sur le levier F, et fait ainsi remonter brusquement la tige g. On évite ainsi l'inconvénient des manœuvres intempestives de la valve. Dès que le diaphragme se soulève, le levier F est rendu libre, et la tige g redescend aussitôt, parce que la forme du tiroir est calculée de façon que la vapeur exerce sur lui une résultante dirigée de haut en bas. La valve se trouve ainsi de nouveau ouverte en grand. Les lumières h et h' du

cylindre C sont très étroites, pour éviter les mouvements trop brusques du piston, Une autre innovation consiste dans une pompe à air D, montée sur le même arbre que le cylindre à vapeur C. Quand le piston s'élève, l'air est admis sous la face inférieure par la soupape p, et il s'échappe du compartiment supérieur par les deux robinets v et t. Ce dernier se trouve dépassé par le piston un peu avant la fin de la course > de telle façon que l'air, ne s'échappant plus qu'avec lenteur parle robinet v, forme un matelas qui amortit les chocs. A la descente, l'air rentre sur la face supérieure par les robinets v et t. L'air refoulé sous le piston commence par se diriger vers la tubulure a, communiquant avec un récipient clos (non figuré), de manière à assurer sous le diaphragme le maintien d'une pression suffisante. Quand cette pression est atteinte, une soupape r ? réglable â volonté, empêche la compression d'augmenter davantage.