Винтовой самоходный транспорт - Screw-propelled vehicle

Не путать с пропеллером .

Винтовой автомобиль

Шнекороторный Вездеход земли или амфибий транспортное средство , предназначенное , чтобы справиться со сложным снегом и льдом или грязью и болотом. Такие транспортные средства отличаются тем, что они перемещаются за счет вращения одного или нескольких шнекоподобных цилиндров, снабженных винтовым фланцем, который взаимодействует со средой, через которую или по которой движется транспортное средство. Современные автомобили под названием Amphirols и другие аналогичные автомобили имеют специализированное применение.

Вес транспортного средства обычно приходится на одну или несколько пар больших цилиндров с фланцами; иногда используется однофланцевый цилиндр с дополнительными стабилизирующими лыжами. Каждый из этих цилиндров имеет винтовой спиральный фланец, похожий на резьбу винта. На каждой согласованной паре цилиндров один будет иметь фланец, вращающийся по часовой стрелке, а другой - против часовой стрелки. Фланец входит в контакт с поверхностью, на которой стоит автомобиль. В идеале это должен быть слегка мягкий материал, такой как снег, песок или грязь, чтобы фланец мог хорошо прикусить. Двигатель используется для вращения цилиндров против часовой стрелки - один цилиндр вращается по часовой стрелке, а другой - против часовой стрелки. Встречное вращение отменяется, так что автомобиль движется вперед (или назад) вдоль оси вращения.

Принцип работы обратный шнековому конвейеру . Винтовой конвейер использует винтовой винт для перемещения полутвердых материалов горизонтально или под небольшим наклоном; в транспортном средстве с винтовым двигателем полутвердый субстрат остается неподвижным, а сама машина движется.

Ранние разработки

Дизайн Якоба Мората для сельскохозяйственной машины с приводом от шнека, 1899 год.

Один из самых ранних примеров винтовой машины был разработан Якобом Моратом , уроженцем Швейцарии, который поселился в Сент-Луисе, штат Миссури, США в 1868 году. Машина Мората была разработана для сельскохозяйственных работ, таких как переноска плуга. Шнеки были спроектированы с режущими кромками, чтобы они ломали корни в земле при движении машины.

Одна из первых действительно построенных винтовых машин была разработана Джеймсом и Айрой Пиви из штата Мэн. Он был запатентован Айрой Пиви в 1907 году; Семья Пиви была известна своим вкладом в деревообрабатывающую промышленность с тех пор, как кузнец Джозеф Пиви из Стиллуотера, штат Мэн , изобрел инструмент, известный по сей день как Пиви . Компания Peavey Manufacturing Co. по-прежнему находится в штате Мэн.

Машина Пивиса имела две пары цилиндров с шарнирно сочленением между парами для обеспечения рулевого управления. Было построено как минимум два прототипа автомобиля: один с паровым двигателем, другой с бензиновым двигателем. Прототипы хорошо работали на плотном снегу, но не справились с мягким порохом, потому что фланцам было не за что зацепиться. Машина была разработана для перевозки бревен, но из-за ее длины и жесткой конструкции ей было трудно преодолевать неровные зимние дороги, для которых она предназначалась. Изобретение Пиви не могло конкурировать с ломбардным паровозом для бревен, построенным Элвином Ломбардом, и коммерчески оно не производилось. (Ломбардское транспортное средство было ранним примером полугусеничного транспортного средства, оно напоминало железнодорожный локомотив с салазками или колесами впереди для управления и гусеницами для тяги.)

Снежный мотор Armstead

Снегоход Fordson в Музее антикварных грузовиков Hays , Вудленд, Калифорния .

В 1920-х годах был разработан снегоход Armstead. Это было использовано для преобразования трактора Fordson в винтовой автомобиль с одной парой цилиндров. Машина, использовавшаяся в районе Траки, Калифорния, называлась местными жителями «Снежным дьяволом», и это имя было ошибочно присвоено этим машинам, хотя никакая известная в то время реклама называла их таковыми. Был снят фильм, чтобы показать возможности автомобиля, а также автомобиля Chevrolet, оснащенного снегоходом Armstead. В фильме хорошо видно, что машина хорошо справляется со снегом. Рулевое управление осуществлялось за счет того, что каждый цилиндр получал мощность от отдельной муфты, которая, в зависимости от положения рулевого механизма, включается и выключается; в результате получается относительно маневренный автомобиль. В рекламном фильме показан снегоход Armstead, перевозящий 20 тонн бревен.

В январе 1926 года журнал Time писал:

Используя автомобиль почти для всех мыслимых целей, ведущие автопроизводители Детройта организовали компанию под названием «Snow Motors Inc.», чтобы выпустить машину, которая сможет преодолевать самые глубокие сугробы со скоростью от шести до восьми миль в час. Новый автомобиль будет состоять из силовой установки трактора Ford, установленной на двух вращающихся цилиндрах вместо колес - что-то вроде парового катка. Машина уже доказала свою пригодность в глубоком снегу, ранее не существовавшем для судоходства. Одна такая машина выполнила работу, на которую раньше требовалось три бригады. В Орегоне сценический конвейер использует снежный двигатель в своих двух ежедневных поездках туда и обратно через перевал Маккензи между Юджином и Бендом. Заказы уже поступили из Канады, Норвегии, Швеции и Аляски. Компания Гудзонова залива заказала припасы для поддержания связи со своими самыми северными станциями торговли мехом. Королевская конная полиция Северо-Запада также занялась продажей снегоходов и, к глубокому сожалению кинематографистов, может перестать быть всадниками и стать водителями. Ряд известных производителей моторов также проявили интерес к предложению с точки зрения адаптации оборудования снегоходов к их обычным моделям. Особо упоминаются Hudson, Dodge и Chevrolet, заинтересованные в практических возможностях в этом направлении.

Сохранившийся пример находится в коллекции Музея антикварных грузовиков Хейса в Вудленде , Калифорния . Сообщается, что именно этот автомобиль использовался для перевозки почты из Траки в Северное озеро Тахо .

Период Второй мировой войны

Винтовой прототип Weasel (вероятно, Fordson Snow Devil с облегченной кабиной водителя).
M29 Weasel в конечном итоге произвел
M29 Ласка .

С оккупацией Норвегии нацистской Германией во Второй мировой войне донкихот Джеффри Пайк задумался над проблемой быстрой транспортировки солдат по снегу. Он предложил разработку винтовой машины на базе снежного двигателя Армстеда. Пайк предполагал, что автомобили будут использоваться небольшим отрядом высокомобильных солдат. Ущерб и потери, которые может нанести небольшой отряд, могут быть небольшими, но они вынудят врага держать много людей в Норвегии, чтобы защищаться от всех возможных точек атаки. Первоначально идеи Пайка были отвергнуты, но в октябре 1941 года Луи Маунтбеттен стал начальником Объединенных операций, и идеи Пайка были встречены более благосклонно. Маунтбеттен убедился, что план Пайка был стоящим, и принял его. Схема стала Project Plough, и ей были посвящены многие конференции высокого уровня.

Проблема разработки подходящего транспортного средства была передана американцам, и Пайк отправился в США, чтобы наблюдать за разработкой. Однако Пайк, который мог быть очень негибким, поссорился с разными людьми, участвовавшими в проекте, и американцы перешли к разработке более обычного гусеничного транспортного средства, M29 Weasel .

В 1944 году Иоганнес Редель, солдат немецкой армии и ветеран Восточного фронта, изобрел schraubenantrieb schneemaschine (винтовая снегоуборочная машина). Редель видел проблемы эксплуатации гусеничных машин в глубоких снегах России, когда танк выкапывал снег под гусеницами, оставляя танк застрявшим на снегу, зажатом под корпусом.

По словам Зигфрида Ределя, сына Йоханнеса:

Идея транспортного средства возникла при взгляде на мясорубку, также использующую винтовой тип сжатия. Он убедил ОКХ в Берлине позволить ему создать прототип его концептуальной машины. В то время Австрия уже была присоединена к Германии, и он был отправлен в австрийский центр испытаний альпийских автомобилей в Санкт-Йоханне в Тироле.

Используя все доступные материалы, он построил рабочий прототип в период с 10 февраля 1944 года по 28 апреля 1944 года. Он был тщательно испытан. Он был очень медленным, но мог тянуть одну тонну. Он также обладал хорошими способностями к лазанию. Он проникал бы в снег примерно на 30 см, но не более того.

Машина Ределя так и не пошла в производство.

Амфибии

Цилиндры с резьбой обязательно должны быть большого размера, чтобы обеспечить значительную площадь контакта и плавучесть. Имея легкий вес, цилиндры могут удобно выполнять функции поплавков, а их расположение может быть использовано в конструкции транспортного средства-амфибии .

Во время войны во Вьетнаме Американская экспериментальная станция на водных путях (WES) провела испытания винтовой амфибии Marsh Screw Amphibian , разработанной корпорацией Chrysler . Винты встречного вращения «... адекватно продвигали автомобиль по воде и болотам, но с треском проваливались на почвенных поверхностях, особенно на песках. Средняя максимальная скорость, достигнутая на испытательных полосах, составляла всего 1,6 мили в час (2,6  км / ч ; 1,4  км / ч). кн ) ". Несмотря на такие неутешительные результаты, Chrysler в 1969 году произвел гораздо более крупный автомобиль, Riverine Utility Craft (RUC) для ВМФ. RUC передвигался на двух алюминиевых роторах диаметром 39 дюймов (991 мм). RUC достиг впечатляющих скоростей: 15,7 узлов (29,1 км / ч) на воде и почти 25 узлов (46 км / ч) на болотах. Однако скорость на твердой почве снова разочаровывала: она достигла всего 3,6 узла (6,7 км / ч), а пересечение плотин оказалось затруднительным - транспортное средство могло застрять.

Советский Союз построил винтовой автомобиль ЗИЛ-2906 специально для выполнения сложной задачи по спасению космонавтов, приземлившихся в труднодоступных местах.

В 1960-х Джозеф Жан де Баккер был занятым владельцем машиностроительного завода De Bakker в Хульсте на юго-западе Нидерландов . Он также был заядлым рыбаком, но не хотел, чтобы его время ловли ограничивалось капризами прилива. Его решением стал « Амфирол» , винтовой автомобиль, внешне похожий на «Болотная винтовая амфибия». Amphirol мог перемещать его по липкой глине, обнаруженной отливом, и плавать в воде во время прилива.

Amphirol Де Баккера имел максимальную скорость 12 км / ч (6,5 узла) по грязи и 10 км / ч (5,4 узла) на воде. Он был оснащен двумя доработанными вариатическими трансмиссиями DAF 44/55; Это сделало возможным существенное нововведение, заключающееся в том, что цилиндры с фланцами можно было намеренно приводить в движение в одном и том же направлении, чтобы автомобиль мог покатиться боком по суше с угрожающей скоростью 30 км / ч (16 узлов). Кроме того, при движении вбок рулевое управление осуществляется за счет смещения передней части цилиндров так, чтобы они больше не были параллельны, что дает большой минимальный радиус поворота .

Амфиролы используются для топографической съемки, для обработки поверхности недавно осушенных польдеров для облегчения высыхания, а также для перевозки бригад по бурению почвы.

Сегодня современные автомобили, широко известные как амфиролы, выполняют специализированные задачи, такие как уплотнение хвостов промышленных процессов. Преимущество этих машин для уплотнения хвостов состоит в том, что они обеспечивают возможность стекания воды или технологического раствора без повторного измельчения профиля. Такой подход впоследствии в значительной степени сводит на нет влияние дождя на уплотнение и обезвоживание. Однако более легкие и быстрые машины лучше подходят для доступа к труднопроходимой местности, но не для уплотнения из-за отталкивания и их ограниченной глубины проникновения. Процесс использования этих машин специально для уплотнения хвостов и грунтов земснаряда в горнодобывающей промышленности обычно называют «грязеводством».

Недавние улучшения

Британская исследовательская группа Ice Challenger использовала винтовой привод на своем транспортном средстве Snowbird 6 (модифицированном гусеничном судне Bombardier ), чтобы пересечь льдины в Беринговом проливе . Вращающиеся цилиндры позволяли Snowbird 6 двигаться по льду и продвигаться по воде, но винтовая система не считалась подходящей для больших расстояний, и цилиндры можно было поднять так, чтобы автомобиль мог также двигаться по обычным гусеницам. На сайте Ice Challenger говорится, что дизайн был вдохновлен российским автомобилем, который использовался для подбора космонавтов , приземлившихся в Сибири (возможно, ЗИЛ-2906 ).

Русский изобретатель Алексей Бурдин разработал винтовой движитель «ТЭШ-привод трансформируемых червяков».

В последнее время, в соответствии с постоянно растущим спросом на сырьевые товары, в то время как производственные площади нефтеперерабатывающего завода остаются в установленных границах, обработка бурового раствора с помощью более крупных машин с глубокой проникающей способностью (их производитель назвал MudMasters) оказался эффективным методом для высокоинтенсивных хвостов. управление.

Смотрите также

Рекомендации

Заметки

Общие ссылки

  • Лампе, Дэвид (1959). Пайк, Неизвестный гений . Лондон: братья Эванс.

Патенты

  • Патент США 997385 , Francescatti, "Сани-гребной винт", выдан 1911-07-01.  Сани с винтовой ходовой частью, усовершенствованные для защиты винта ото льда.
  • Патент США 1069875 , Отис А. Холлис, «Трактор», выдан 1913-08-01  Одновинтовой, тихоходный тракторный механизм.
  • Патент США 1211345 , Петерсен, «Мотор-сани», выдан 01.01.1917  Самоходные сани.
  • Патент США 1254479 , Джон С. Чизхолм , «Мотор-сани», выдан 01.01.1918  Самоходные сани с открытыми винтами.
  • Патент США 1646611 , Samuel M. Code, "Amphibious Vehicle", выдан 1927-10-01  Самоходная амфибия.
  • Патент США 1685702 , Брин, "Spiral Drive Device", выдан 1928-09-01  . Адаптация автомобиля для езды по льду и снегу.
  • Патент США 1833114 , Дж. Хольцман, «Двигательный механизм транспортного средства», выдан 1925-11-01  . Адаптер, который может временно адаптировать автомобиль к льду и снегу.
  • Патент США 2154191 , AP Welsh, "Hydro-safety Craft", выдан 1939-04-01.  Лодка с ручным приводом с упором на безопасность.
  • Патент США 2254320 , Орен Ф. Рассел, «Ледовые коньки с приводом от двигателя», выдан 1941-09-01.  Трудно представить, как они будут работать!
  • Патент США 2706958 , Cutting et al., "Rotary Hull Vehicle", выдан 01.05.1955. Автомобиль-  амфибия для снега, ледяной тундры и т. Д.
  • Патент США 3059711 , Элвин С. Беккер, "Snow Traction Unit", выдан 1962-10-01. Тяговое устройство с  винтовым приводом, используемое для толкания или тяги саней или лыжников.
  • Патент США 3169596 , SA Wright, "Step Traversing Vehicles", выдан 1965-02-01  . Устройство, которое может подниматься или спускаться по ступенькам.
  • Патент США 3224407 , П.А. Бертран, "Bertrand Tractor Vehicle", выдан 1965-12-01  Трактор для болотистой или пересеченной местности.
  • Патент США 3250239 , JJC Garate, "Garate Amphibious Vehicles", выдан 01.05.1966 г.  Лодка с небольшими винтами, которые позволяют ей подниматься на сушу.
  • Патент США 3333563 , Джозеф Жан Де Баккер, "De Bakker Amphibian Vehicle", выдан 1 августа 1967 года. Транспортное  средство с винтовым приводом с возможностью управления углом наклона шнеков и их движения в одном направлении.
  • Патент США 3395671 , Циммерман-младший, «Рулевое устройство для транспортного средства-амфибии», выданный 1968-08-01 на  дизайн Chrysler Corporation.
  • Патент США 3397668 , DN Mainguy, "Mainguy Amphibious Vehicle", выдан 01.08.1968 г. Автомобиль-  амфибия с прерывистыми винтами.
  • Патент США 3405777 , Кеменцки, «Тянущее или тянущее устройство, специально для лыжников», выдан 01.10.1966. 
  • Патент США 3420326 , Kasimir C. Kusmer, "Land Vehicle Propulsion", выдан 01.01.1969  . Необычная конструкция с винтами, расположенными под углом 90 градусов друг к другу.
  • Патент США 3514962 , Норман М. Пул, «Погружные баржи-трубоукладчики», выдан 1970-10-01  . Конструкция для пересечения морского дна.
  • Патент США 3682127 , Эдмон Луи Мари Ваке, «Автомобиль-амфибия с вращающимися поплавками», выдан 1 августа 1972 г. 
  • Патент США 4338043 , Pierre Biancale et al., "Способ нанесения материала на дно океана ...", выдан 1982-07-06 
  • Патент США 4476948 , Микихиса Комото, Масатоши Накамура, «Автомобиль-амфибия», выдан 1984-10-16 Автомобиль-  амфибия, способный круто подниматься из воды.
  • Патент США 4867716 , Клиффорд Т. Бартц, "Лодка", выдан 1969-09-19  Лодка с разносной механической коробкой передач с упором на безопасность.
  • Патент США 5203274 , Дуглас С. Харт и др., «Автомобиль-амфибия», выдан 1993-04-20. 
  • Патент США 5203729 , Ларри Д. Беллер и др., "Игрушка-амфибия с приводом от шнека", выдан 20 апреля 1993 г. 
  • Патент США 5392871 , Дуглас МакФарланд, «Автомобиль-амфибия и управление», выдан 18 августа 1993 г. 
  • Патент США 5509370 , Питер Ковач и др., «Автомобиль-амфибия для мелиорации земель», выдан 23 апреля 1996 г. 
  • Патент США 
  • Патент США 6966807 , Владимир Леонов, Онг Кенлип, «Винтовой привод», выдан 22.11.2005. 

Внешние ссылки