Come funzionano i veicoli a vite

Un trattore a vite Fordson del 1926 in mostra all'Hays Antique Truck Museum di Woodland, in California. Foto concessa da Killiondude

Dove saremmo senza la buona vecchia ruota? Ci consente di viaggiare su superfici dure come sentieri sterrati e strade asfaltate con facilità e velocità, e da migliaia di anni fa un ottimo lavoro.

Sfortunatamente, la nostra amica ruota non ha mai avuto prestazioni eccezionali su fango, neve o acqua, perché questi supporti non forniscono una superficie abbastanza solida per spingere contro il terreno solido. La mancanza di resistenza con queste superfici è in realtà un ostacolo per attraversarle.

Ma nel corso degli anni, diversi produttori di veicoli hanno escogitato una soluzione che sembra - beh, decisamente irregolare. In effetti, è strano. Questi congegni si muovono attraverso materiale semi-viscoso come neve e fango nello stesso modo in cui un'elica viene spinta attraverso il legno.

In questo articolo esploreremo come funzionano i veicoli a vite, la loro storia e come si comportano in condizioni fuoristrada che farebbero "dire zio" anche a un Humvee.

Se sei un fedele lettore .com, allora conosci il "trapano": leggi la pagina successiva per conoscere il design dei veicoli a vite.

Contenuti

1. Progettazione di veicoli a vite
2. Storia dei veicoli a vite
3. Prestazioni dei veicoli a vite

Una vite di Archimede utilizzata per irrigare i raccolti sul delta del Nilo. Il dispositivo, inventato da Archimede durante un soggiorno in Egitto, funziona come una coclea idraulica per sollevare l'acqua da un livello inferiore. J W Thomas / Getty Images

I veicoli a vite hanno una caratteristica in particolare che si distingue per dare loro il loro strano aspetto. Invece di ruote, sono dotati di un paio di cilindri grandi e lunghi con filettature a vite che corrono per la lunghezza di ciascuno.

In cima ai cilindri si trova l'area o il vano di seduta del conducente e del passeggero, insieme a qualche tipo di motore. Il motore stesso è accoppiato ai cilindri a vite mediante alberi o catene o altri mezzi meccanici per ruotarli in direzioni controrotanti. Facendo girare le viti in direzioni opposte l'una dall'altra, i veicoli possono ottenere un movimento in avanti (o indietro). Se girate nella stessa direzione, le viti spingono lateralmente la macchina.

Questi veicoli funzionano secondo un principio chiamato Vite di Archimede. Fondamentalmente sostiene che, avvolgendo un piano (superficie piatta) attorno a un palo chiuso su un piano inclinato e ruotando quel gruppo, è possibile spostare liquidi o materiali sciolti - "solidi sospesi" - verso l'alto, contro la forza di gravità. Si è pensato che tali dispositivi fossero usati per irrigare i famosi giardini pensili dell'antica Babilonia. Oggi vengono utilizzati per l'irrigazione, per il drenaggio di aree sommerse in modo da poter essere utilizzati come terra e per la movimentazione di semi-solidi, come il grano ... o anche fognature!

Sebbene non siano completamente immersi nel fango, nella neve o nell'acqua, i veicoli a vite sono in grado di spingere abbastanza materiale per raggiungere il movimento. Quindi è una specie di vite di Archimede al contrario. Inoltre, poiché i cilindri sono cavi, possono anche fungere da galleggianti.

Per controllare un veicolo a vite, un operatore applica più potenza alla vite sinistra o destra, a seconda della direzione in cui il conducente desidera svoltare. I veicoli a vite possono anche essere fatti correre lateralmente, come un granchio.

Sebbene possano essere notevoli opere di ingegneria, ammettiamolo, i veicoli a vite inventati finora probabilmente non vinceranno nessun concorso di bellezza automobilistico. Dall'utilitario Armstead Snow Motor, basato su un trattore agricolo Fordson, allo ZiL-29061 dell'era sovietica, queste bestie sono state costruite per sopravvivere in ambienti umidi, appiccicosi, impraticabili per altri veicoli e forse anche un po 'grossolani. Quindi, su ciascuno di questi veicoli unici, i designer sembravano disposti a sacrificare il bell'aspetto per la robustezza.

Continua a leggere per conoscere alcuni dei veicoli a vite più famosi del secolo scorso.

Una vista più ravvicinata delle filettature a vite sul trattore a vite Fordson del 1926. Foto per gentile concessione di Killiondude

Il record è un po 'approssimativo quando si tratta degli inizi di queste macchine. Ma tra i primi progetti pubblicati per un veicolo a vite c'era quello di Jacob Morath, un immigrato svizzero negli Stati Uniti che brevettò una macchina aratro bivite nel 1899.

Forse una delle più esposte di queste macchine a elica non così note era la Armstead Snow Machine, nota anche come Snow Devil. Un video online molto diffuso mostra questa macchina a vite che esegue varie imprese nella neve profonda che confonde altri mezzi di trasporto, incluso un povero cavallo.

Nonostante tutta la sua abilità nella neve bagnata, l'Armstead, una conversione del trattore Fordson, apparentemente ha avuto qualche difficoltà in climi nordici estremi. La neve fredda e secca dell'Alaska ha dato filo da torcere alla macchina, secondo il Fountainhead Antique Auto Museum dell'Alaska, che ha acquisito un certo numero di macchine e le loro storie [fonte: Fountainhead Antique Auto Museum].

Le forze militari hanno anche mostrato negli anni un interesse almeno passeggero per la locomozione a vite. La Germania nazista ha indagato su una macchina a propulsione a elica per navigare sul fronte innevato orientale: i carri armati spesso affondavano nella neve e rimanevano bloccati. La macchina a vite, inventata da Johannes Raedel, non è mai entrata in produzione. L'esercito degli Stati Uniti ha considerato brevemente un design a vite per il suo piccolo trasporto "Weasel" per le forze speciali durante la seconda guerra mondiale prima di stabilirsi su un design cingolato.

E durante la Guerra Fredda, la società automobilistica ZiL dell'allora Unione Sovietica costruì uno dei veicoli a vite più intimidatori di tutti. Lo ZiL-29061, con le sue linee spigolose e le massicce viti a doppia trasmissione, sembrava un veicolo uscito direttamente dall'apocalisse. Puoi anche trovare video che circolano online. Lo ZiL è stato costruito per andare a prendere i cosmonauti sovietici dopo che sono atterrati in luoghi troppo proibitivi per altri veicoli, come i confini della Siberia.

Puoi persino trovare veicoli a vite in uso oggi. Sono utilizzati in applicazioni industriali e minerarie per attraversare terreni scoscesi e per rompere distese fangose ​​di argilla in modo che si asciughi più rapidamente.

Per scoprire le capacità prestazionali dei veicoli a vite - cosa possono e non possono fare - leggi la pagina successiva.

Lo stretto di Bering, che separa la Siberia dall'Alaska nel Pacifico settentrionale. Foto per gentile concessione della NASA

Come probabilmente scoprirai, i veicoli a vite sono macchine altamente specializzate. In quanto tali, sono estremamente bravi a eseguire una serie ristretta di attività. E sono piuttosto scadenti in tutto il resto, come andare al supermercato a fare la spesa (a meno che il tuo supermercato non si trovi in ​​una palude o in un deserto coperto di neve).

Nei loro elementi naturali di letame e fanghiglia, alcune macchine a propulsione a vite possono raggiungere velocità di avanzamento da 7,5 a 10 miglia all'ora (da 12 a 16 chilometri all'ora). Giusto per fare un esempio, l'Armstead / Fordson sfrecciava nella neve profonda e pesante, ma faticava nella polvere polverosa. Era anche un famigerato consumatore di carburante. Sul lato positivo, secondo quanto riferito, potrebbe trasportare (di nuovo, sulla neve) 20 tonnellate (18.144 chilogrammi) di carico, come i tronchi, rimorchiandolo su una o più slitte. Gli azionamenti a vite tendono a funzionare bene sulla neve pesante, nel fango, anche su ghiaccio o paludi. Ma non possono essere veramente considerati veicoli "fuoristrada", perché ironicamente, su strade normali sono piuttosto abissali.

Forse l'uso più celebrato di un veicolo a vite nei tempi moderni è stato l'attraversamento del perfido Stretto di Bering da parte di due avventurieri del Regno Unito nel 2002 (al loro secondo tentativo). Questa spedizione "Ice Challenger" è stata la prima traversata del pericoloso collegamento tra gli Stati Uniti e la Russia da parte di un veicolo terrestre.

Numerosi pericoli rendono la traversata potenzialmente mortale: banchi di ghiaccio che possono danneggiare gravemente le navi, ghiaccio a chiazze che può collassare in mare sotto il peso di un veicolo e persino orsi polari. Ma Steve Brooks e Graham Stratford hanno eseguito la traversata nel loro Snowbird 6, un veicolo anfibio che correva su binari sulla neve e sul ghiaccio solido e utilizzava le sue viti a bilanciere per galleggiare e spingersi attraverso l'acqua. Le viti hanno anche aiutato lo Snowbird 6 a arrampicarsi fuori dall'acqua e tornare sul ghiaccio.

Per ulteriori informazioni sui veicoli a vite e altri veicoli che si muovono fuori dai sentieri battuti, segui i link nella pagina successiva.

articoli Correlati

• I 5 veicoli più strani mai realizzati
• Come funziona la DeLorean
• Come funziona Gibbs Aquada
• Come funzionano le monoruote
• Come funzionano i Rat Rods 
• Come funzionano le auto a tre ruote

Altri ottimi link

• Fountainhead Antique Auto Museum
• Anfiroli

fonti

• Amo-zil.ru. "Storia." (12 febbraio 2011) http://www.amo-zil.ru/english/history.html
• Amphibiousvehicle.net. "Amphirol (1960)." 16 aprile 2010. (14 febbraio 2011) http://www.amphibiousvehicle.net/amphi/D/dafrolling/dafrolling.html
• Beller, Larry D., Hart, Douglas S., White, Robert L. "" Giocattolo anfibio a coclea ". Brevetto U.S. n. 5203729 ". Freepatentsonline.com. Aprile 1993 (13 febbraio 2011) http://www.freepatentsonline.com/5203729.html
• Fountainhead Antique Auto Museum. "Altri motori da neve." 3 febbraio 2010. (10 febbraio 2011) http://fountainheadauto.blogspot.com/2010/02/more-snow-motors.html
• Fountainhead Antique Auto Museum. "Snow Devils!" 13 dicembre 2009 (10 febbraio 2011) http://fountainheadauto.blogspot.com/2009/12/snow-devils.html
• Messenger, Ben e Mullins, Peter. "L'ATV definitivo: Snowbird 6 fa il passaggio storico dello stretto di Bering; attraversando acqua e ghiaccio - usi innovativi della potenza." Diesel Progress edizione nordamericana. Dicembre 2002 (15 febbraio 2011) http://findarticles.com/p/articles/mi_m0FZX/is_12_68/ai_95954254/
• Morath, J.J.A. "" Macchina agricola ". Brevetto USA n. 635.501. Ottobre 1899. " V3.espacenet.com (16 febbraio 2011) http://v3.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument;jsessionid=97A4E1228AB128C02C5C88C803F6C8DB. espacenet_levelx_prod_5? CC = US & NR = 635501A & KC = A & FT = D
• Realmilitaryvideos.com. "OSS Briefing Film - The Weasel". (13 febbraio 2011) http://www.realmilitaryvideos.com/wwii-allies/oss-briefing-film-the-weasel/
• Thomasnet.com. "La vite di Archimede". (12 febbraio 2011) http://www.thomasnet.com/articles/hardware/archimedes-screw
• Time.com. "Affari e finanza: motori da neve". 4 gennaio 1926 (12 febbraio 2011) http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,728812,00.html?iid=perma_share
• Totaltailings.com. "Anfiroli." (11 febbraio 2011) http://www.totaltailings.com/main/page_specialised_equipment.html