Huit leçons que la vapeur a données à l'âge des machines

Une paire de boules lestées sur des bras articulés tourne avec la machine ; à mesure qu'elle accélère, elles s'écartent vers l'extérieur et soulèvent un manchon qui ferme l'admission de vapeur, si bien que la machine se ralentit elle-même sans aucune surveillance humaine. Adapté à la vapeur en 1788, ce régulateur centrifuge fut l'un des premiers asservissements automatiques. L'article de Maxwell de 1868 analysant sa stabilité est considéré comme un texte fondateur de la théorie moderne du contrôle.

Dans la première machine vraiment utilisable, datée de 1712, de la vapeur à peine au-dessus de la pression atmosphérique remplissait le cylindre, puis un jet d'eau froide la condensait en un vide partiel. C'était l'air ordinaire du dehors, à près de 15 livres par pouce carré, qui enfonçait le piston dans cet espace vide et fournissait le travail. La vapeur ne faisait que le vide ; c'est l'atmosphère qui était le muscle.

En 1679, on construisit un récipient de cuisson hermétique pour ramollir les os à la vapeur sous haute pression, élevant le point d'ébullition bien au-dessus de la normale. Pour l'empêcher d'éclater, son inventeur ajouta au-dessus d'un trou un petit levier lesté qui se soulevait et laissait échapper la vapeur quand la pression montait trop haut, puis se remettait en place de lui-même. Ce levier lesté fut la première soupape de sûreté, l'ancêtre de celle que porte chaque chaudière depuis.

Avant d'annoncer les trains, le sifflet à vapeur était un dispositif de survie. Une chaudière trop peu remplie peut surchauffer et exploser ; on plaça donc un tuyau à la hauteur du niveau d'eau de sécurité ; dès que le niveau passait en dessous, la vapeur s'engouffrait dans le tuyau et hurlait par le sifflet pour alerter l'équipage. Cette alarme de bas niveau d'eau de chaudière vint en premier ; les chemins de fer et les navires à vapeur n'adoptèrent le son que dans les années 1830.

Pour convaincre les propriétaires de moulins de troquer leurs chevaux contre des machines, un ingénieur avait besoin d'une façon équitable de comparer ses machines aux animaux. Après avoir observé de vigoureux chevaux de trait à l'ouvrage, il fixa un cheval-vapeur à 33,000 livres-pied de travail par minute, soit soulever autant de livres d'un pied en une minute. C'est environ 50 pour cent de plus que ce qu'un vrai cheval peut soutenir toute la journée, si bien que l'unité flatte l'animal dont elle porte le nom.

Conçu en 1839 pour forger du fer trop gros pour les marteaux à main, le marteau-pilon à vapeur soulevait un bloc de fer massif sur un piston et le laissait tomber sous le contrôle de la vapeur. La même machine qui martelait d'énormes pièces de forge pouvait être dosée si finement qu'elle fêlait un œuf posé dans un verre à vin sans briser le verre. Le bloc tombant des premières machines pesait environ 2,500 kilogrammes, et s'arrêtait pourtant à une fraction de pouce près.

Transformer le mouvement de va-et-vient d'un piston en un arbre tournant exige normalement une manivelle, mais un rival détenait ce brevet. Aussi, en 1781, c'est un contournement que l'on breveta : un engrenage fixé à la bielle gravite autour d'un second engrenage monté sur l'arbre moteur, comme une planète autour d'un soleil. Cela donnait une puissance rotative sans manivelle, et avec des engrenages de taille égale, l'arbre faisait deux tours pour chaque course de la machine.