Un vehículo de propulsión helicoidal es un vehículo terrestre o anfibio diseñado para afrontar terrenos difíciles, como nieve, hielo, barro y pantanos. Dichos vehículos se distinguen por ser movidos por la rotación de uno o más cilindros en forma de barrena equipados con una brida helicoidal que se acopla con el medio a través del cual se mueve el vehículo. El ejército estadounidense los ha llamado vehículos de tornillo de Arquímedes , donde se los clasifica como un tipo de vehículo de terreno marginal (MTV). [1] Los vehículos modernos llamados Amphirols y otros vehículos similares tienen usos especializados.
El peso del vehículo normalmente lo soportan uno o más pares de cilindros con bridas grandes; a veces se utiliza un cilindro con brida única con esquís estabilizadores adicionales. Cada uno de estos cilindros tiene una brida en espiral helicoidal como la rosca de un tornillo. En cada par de cilindros emparejados, uno tendrá su brida girando en el sentido de las agujas del reloj y la otra en el sentido contrario a las agujas del reloj. La brida engrana con la superficie sobre la que descansa el vehículo. Lo ideal es que sea un material ligeramente blando como nieve, arena o barro para que la brida pueda morder bien. Se utiliza un motor para contrarrotar los cilindros: un cilindro gira en el sentido de las agujas del reloj y el otro en el sentido contrario. Las contrarotaciones se anulan de modo que el vehículo avanza (o retrocede) a lo largo del eje de rotación.
El principio de funcionamiento es el inverso al del transportador de tornillo . Un transportador de tornillo utiliza un tornillo helicoidal para mover materiales semisólidos horizontalmente o con una ligera inclinación; en un vehículo propulsado por tornillo, el sustrato semisólido permanece estacionario y la propia máquina se mueve.
Uno de los primeros ejemplos de vehículo propulsado por tornillo fue diseñado por Jacob Morath, un nativo de Suiza que se estableció en St. Louis, Missouri en los Estados Unidos en 1868. [2] La máquina de Morath fue diseñada para trabajos agrícolas como transportar un arado. Las barrenas fueron diseñadas con bordes cortantes para romper las raíces del suelo a medida que la máquina se movía. [3]
Uno de los primeros vehículos propulsados por tornillos que se construyó fue diseñado por James e Ira Peavey de Maine. Fue patentado por Ira Peavey en 1907; La familia Peavey ha sido famosa por sus contribuciones a la industria maderera desde que el herrero Joseph Peavey de Stillwater, Maine , inventó la herramienta conocida hasta el día de hoy como Peavey (a veces "pevy" o "pivie"). Peavey Manufacturing Co. todavía está ubicada en Maine. [4]
La máquina de los Peavey tenía dos pares de cilindros con una articulación entre los pares para efectuar la dirección. Se construyeron al menos dos prototipos de vehículos: uno de vapor y el otro de gasolina. [5] Los prototipos funcionaron bien en nieve dura pero fallaron en polvo blando porque las pestañas no tenían nada a lo que agarrarse. La máquina fue diseñada para transportar troncos, pero su longitud y su construcción rígida significaban que tenía dificultades para circular por los caminos invernales irregulares para los que estaba destinada. El invento de Peavey no podía competir con el Lombard Steam Log Hauler construido por Alvin Lombard y no se produjo comercialmente. [6] (El vehículo lombardo fue un ejemplo temprano de un vehículo semioruga , se parecía a una locomotora de ferrocarril con un trineo o ruedas en el frente para la dirección y orugas para la tracción).
En la década de 1920 se desarrolló el motor de nieve Armstead. Esto se utilizó para convertir un tractor Fordson en un vehículo propulsado por tornillo con un solo par de cilindros. Los lugareños se referían a una máquina utilizada en el área de Truckee, CA, como "Snow Devil" y ese nombre se ha asignado erróneamente a estas máquinas, aunque ninguna publicidad conocida de la época se refería a ellas como tal. Se hizo una película para mostrar las capacidades del vehículo, así como de un automóvil Chevrolet equipado con un motor Armstead Snow. [7] La película muestra claramente que el vehículo se adapta bien a la nieve. La dirección se efectuaba haciendo que cada cilindro recibiera potencia de un embrague separado que, dependiendo de la posición del mecanismo de dirección, se activa y desactiva; esto da como resultado un vehículo que es relativamente maniobrable. La película promocional muestra el motor de nieve Armstead transportando 20 toneladas de troncos.
En enero de 1926, la revista Time informó:
Después de haber utilizado el automóvil para casi todos los demás fines imaginables, los principales fabricantes de automóviles de Detroit han organizado ahora una compañía llamada "Snow Motors Inc.", para producir una máquina que sortee los ventisqueros más profundos a entre seis y ocho millas por hora. El nuevo automóvil consistirá en un motor de tractor Ford montado sobre dos cilindros giratorios en lugar de ruedas, algo así como una apisonadora. La máquina ya ha demostrado su utilidad en nieve profunda que antes era imposible de navegar. Una de esas máquinas ha realizado el trabajo que antes requería tres equipos. En Oregón, una línea diligenciaria utiliza un motor de nieve en sus dos viajes diarios de ida y vuelta sobre el paso Mackenzie entre Eugene y Bend. Ya hay pedidos recibidos de Canadá, Noruega, Suecia y Alaska. Hudson Bay Co. ha encargado un suministro para mantener las comunicaciones con sus estaciones de comercio de pieles más al norte. La Real Policía Montada del Noroeste también ha entrado en el mercado de los motonieves y puede que dejen de ser jinetes y se conviertan en chóferes, para gran pesar de los cinéfilos. Varios fabricantes de motores destacados también se han interesado por la propuesta desde el punto de vista de adaptar el equipamiento de los motores de nieve a sus modelos habituales. Se mencionan especialmente a Hudson, Dodge y Chevrolet como interesados en posibilidades prácticas en este sentido. [8]
Un ejemplo existente se encuentra en la colección del Museo de Camiones Antiguos Hays en Woodland , California . Se dice que este vehículo en particular se utilizó para transportar correo desde Truckee hasta North Lake Tahoe . [9]
Con la ocupación de Noruega por la Alemania nazi en la Segunda Guerra Mundial , el quijotesco Geoffrey Pyke consideró el problema del transporte rápido de soldados sobre la nieve. Propuso el desarrollo de un vehículo de propulsión helicoidal basado en el motor de nieve Armstead. [10] Pyke previó que los vehículos serían utilizados por una pequeña fuerza de soldados de gran movilidad. Los daños y las bajas que una fuerza pequeña podría infligir podrían ser leves, pero obligarían al enemigo a mantener muchos hombres estacionados en Noruega para protegerse contra todos los posibles puntos de ataque. Las ideas de Pyke fueron inicialmente rechazadas, pero en octubre de 1941, Louis Mountbatten se convirtió en Jefe de Operaciones Combinadas y las ideas de Pyke recibieron una audiencia más comprensiva. Mountbatten se convenció de que el plan de Pyke valía la pena y lo adoptó. El plan se convirtió en Proyecto Plough y se le dedicaron muchas conferencias de alto nivel. [11]
El problema de desarrollar un vehículo adecuado pasó a los estadounidenses y Pyke fue a Estados Unidos para supervisar el desarrollo. Sin embargo, Pyke, que podía ser muy inflexible, se peleó con varios individuos en el proyecto y los estadounidenses pasaron a diseñar un vehículo de orugas más convencional, el M29 Weasel . [12]
En 1944, Johannes Raedel, un soldado del ejército alemán y veterano del Frente Oriental, inventó su schraubenantrieb schneemaschine (máquina de nieve propulsada por tornillo). Raedel había visto los problemas de operar vehículos de orugas en las nieves profundas de Rusia, donde un tanque excavaba la nieve debajo de las orugas dejando el tanque atrapado en la nieve comprimida debajo del casco. [13]
Según Siegfried Raedel, hijo de Johannes:
La idea del vehículo evolucionó como una picadora de carne, empleando también un tipo de compresión de tornillo. Convenció al OKH de Berlín para que le permitiera fabricar un prototipo de su concepto de máquina. En aquel momento Austria ya estaba anexada a Alemania y fue enviado al Centro de pruebas de vehículos alpinos de Austria en St. Johann, Tirol.
Utilizando todos los materiales disponibles, construyó un prototipo funcional durante el período del 10 de febrero de 1944 al 28 de abril de 1944. Fue probado exhaustivamente. Era muy lento, pero podía arrastrar una tonelada. También poseía buenas capacidades de escalada. Penetraría unos 30 cm en la nieve, pero no más.
La máquina de Raedel nunca entró en producción. [13]
Los cilindros roscados son necesariamente grandes para asegurar un área sustancial de contacto y flotabilidad. Al ser livianos, los cilindros pueden servir convenientemente como flotadores y la disposición puede usarse en el diseño de un vehículo anfibio .
Durante la Guerra de Vietnam , la Estación Experimental Estadounidense de Vías Navegables (WES) probó el anfibio Marsh Screw, diseñado por Chrysler Corporation . [14] [15] El casco del vehículo , similar a una barcaza, estaba construido de aluminio. Estaba equipado con soportes verticales en las cuatro esquinas que sostenían los dos tambores de paletas giratorios. El vehículo pesaba menos de 2500 libras y podía transportar una carga de 1000 libras. El anfibio Marsh Screw demostró ser el más rápido sobre nieve compacta, donde podía superar las 20 millas por hora (32 km/h ; 17 nudos ). Podría moverse a 14 millas por hora (23 km/h ; 12 nudos ) en condiciones pantanosas y 8 millas por hora (13 km/h ; 7,0 nudos ) en agua. [1] El vehículo "falló estrepitosamente en superficies de suelo, especialmente arena", donde viajaba sólo 1,6 millas por hora (2,6 km/h ; 1,4 nudos )". [16]
A pesar de resultados tan decepcionantes, Chrysler produjo un vehículo mucho más grande, el Riverine Utility Craft (RUC) para la Armada en 1969. El RUC viajaba sobre dos rotores de aluminio, de 39 pulgadas (991 mm) de diámetro. El RUC alcanzó velocidades impresionantes de 15,7 nudos (29,1 km/h) en el agua y casi 25 nudos (46 km/h) en los pantanos. Sin embargo, una vez más, las velocidades en suelo firme resultaron decepcionantes, alcanzando sólo 3,6 nudos (6,7 km/h) y cruzar los diques resultó difícil: el vehículo se atascaba. [17] Estaba propulsado por dos motores marinos Chrysler V-8 y un par de transmisiones automáticas de dos velocidades. [1]
Los soviéticos construyeron un vehículo de propulsión helicoidal, el ZIL-2906 , específicamente para la desafiante tarea de recuperar a los cosmonautas que aterrizaron en zonas inaccesibles.
En los años 60, Joseph Jean de Bakker era el propietario de la fábrica de máquinas De Bakker en Hulst , en el suroeste de los Países Bajos . También era un gran pescador, pero no quería que los caprichos de la marea limitaran su tiempo de pesca. Su solución fue el Amphirol , un vehículo propulsado por tornillo superficialmente similar al Marsh Screw Amphibian. El Amphirol pudo transportarlo sobre la arcilla pegajosa que dejaba la marea baja y nadar en el agua durante la marea alta. [18] [19]
El Amphirol de De Bakker alcanzaba una velocidad máxima de 12 km/h (6,5 nudos) sobre barro y 10 km/h (5,4 nudos) en agua. Estaba propulsado por dos unidades de transmisión variomática DAF 44/55 modificadas; Esto hizo posible la importante innovación de que los cilindros con pestañas podían moverse deliberadamente en la misma dirección para que el vehículo pudiera desplazarse lateralmente en tierra firme a la alarmante velocidad de 30 km/h (16 nudos). Además, al moverse lateralmente, la dirección se efectúa desplazando la parte delantera de los cilindros para que ya no estén paralelos, lo que proporciona un radio de giro mínimo grande .
Los anfiroles se utilizan para el estudio del terreno, para ranurar la superficie de los pólderes recién drenados para facilitar el secado y para transportar equipos de perforación del suelo. [20]
Hoy en día, los vehículos modernos, ampliamente conocidos como anfiroles, realizan tareas especializadas como la compactación de relaves de procesos industriales. La ventaja de estas máquinas para la densificación de relaves es que proporcionan un medio para permitir que el agua o el licor de proceso se escurran sin repulpar el perfil. Posteriormente, este enfoque anula en gran medida el impacto de las precipitaciones sobre la densificación y la deshidratación. Sin embargo, las máquinas más ligeras y rápidas se adaptan mejor al acceso a terrenos marginales, pero no a la densificación debido al repulping y a su limitada profundidad de penetración. El proceso de utilizar estas máquinas específicamente para la densificación de relaves y desechos de dragado se denomina comúnmente "cultivo de lodo" en la industria minera. [21]
El equipo de exploración británico Ice Challenger utilizó un tornillo en su vehículo Snowbird 6 (una nave de orugas Bombardier modificada ) para atravesar los témpanos de hielo en el estrecho de Bering . Los cilindros giratorios permitieron al Snowbird 6 moverse sobre el hielo y propulsarse a través del agua, pero el sistema de tornillo no se consideró adecuado para distancias largas y los cilindros podían elevarse para que el vehículo también pudiera circular sobre orugas convencionales. El sitio web Ice Challenger dice que el diseño se inspiró en un vehículo ruso utilizado para recoger a los cosmonautas que aterrizaron en Siberia (quizás el ZIL-2906 ). [22]
El inventor ruso Alexey Burdin ha ideado un sistema de propulsión helicoidal "gusanos transformables TESH-drive". [23]
Más recientemente, el cultivo de lodo con máquinas más grandes capaces de penetrar perfiles profundos (denominadas MudMasters por su fabricante) ha demostrado ser un método eficiente para el manejo de relaves de alta intensidad . [24]
Armstead Snow Motor Company realizó una demostración de este producto en 1924.
Esta máquina transportaba correo desde Truckee hasta North Lake Tahoe.
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Armstead Snow Motor Company realizó una demostración de este producto en 1924. Poco se sabe sobre la empresa o el destino del producto. Se rumorea que Henry Ford compró la patente y enterró el proyecto.
Vídeo de la demostración del producto conceptual del vehículo de nieve de Armstead Snow Motors, alrededor de 1924.
Juguete de máquina atornilladora Mattel RC: Producto n.° B5119 (lanzado en 2004) y Producto n.° L8901 (lanzado en 2007)