Un vehículo propulsado por hélice es un vehículo terrestre o anfibio diseñado para hacer frente a terrenos difíciles, como nieve, hielo, barro y pantanos. Estos vehículos se distinguen por moverse mediante la rotación de uno o más cilindros con forma de barrena equipados con una brida helicoidal que se acopla con el medio a través del cual o sobre el cual se mueve el vehículo. El ejército de los EE. UU. los ha denominado vehículos de tornillo de Arquímedes , donde se clasifican 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 suele ser soportado por uno o más pares de cilindros grandes con brida; a veces se utiliza un solo cilindro con brida con esquís estabilizadores adicionales. Cada uno de estos cilindros tiene una brida helicoidal en espiral 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 el otro en el sentido contrario. La brida se acopla con la superficie sobre la que se apoya el vehículo. Lo ideal es que sea un material ligeramente blando, como nieve, arena o barro, para que la brida pueda agarrar bien. Se utiliza un motor para hacer girar en sentido contrario los cilindros: un cilindro gira en el sentido de las agujas del reloj y el otro en el sentido contrario. Las contrarrotaciones se cancelan de modo que el vehículo se mueve hacia delante (o hacia atrás) a lo largo del eje de rotación.
El principio de funcionamiento es el inverso 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 máquina se mueve por sí sola.
Uno de los primeros ejemplos de un vehículo propulsado por hélice fue diseñado por Jacob Morath, un nativo de Suiza que se estableció en San Luis, Misuri, Estados Unidos, en 1868. [2] La máquina de Morath fue diseñada para trabajos agrícolas, como arrastrar un arado. Las barrenas estaban diseñadas con bordes cortantes para que rompieran las raíces del suelo mientras la máquina se movía. [3]
Uno de los primeros vehículos propulsados por hélice 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"). La Peavey Manufacturing Co. todavía está ubicada en Maine. [4]
La máquina de 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 era impulsado por vapor y el otro utilizaba un motor de gasolina. [5] Los prototipos funcionaron bien en nieve compacta, pero fallaron en polvo blando porque las bridas no tenían nada a lo que agarrarse. La máquina fue diseñada para transportar troncos, pero su longitud y construcción rígida significaban que tenía dificultades con los caminos invernales irregulares para los que estaba destinada. La invención de Peavey no podía competir con el transportador de troncos a vapor Lombard construido por Alvin Lombard y no se produjo comercialmente. [6] (El vehículo Lombard 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, que se utilizó para convertir un tractor Fordson en un vehículo propulsado por hélice con un solo par de cilindros. Los lugareños se referían a una máquina que se utilizaba en la zona de Truckee, California, como el "diablo de la nieve", nombre que se ha aplicado erróneamente a estas máquinas, aunque no se conoce publicidad de la época que las mencionara como tales. Se realizó una película para mostrar las capacidades del vehículo, así como un automóvil Chevrolet equipado con un motor de nieve Armstead. [7] La película muestra claramente que el vehículo se desenvuelve bien en la nieve. La dirección se realizaba haciendo que cada cilindro recibiera potencia de un embrague independiente que, según la posición del mecanismo de dirección, se acopla y desacopla; esto da como resultado un vehículo 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 una compañía llamada "Snow Motors Inc.", para fabricar una máquina que pueda sortear los bancos de nieve más profundos a una velocidad de entre diez y doce kilómetros por hora. El nuevo automóvil constará de 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 estas máquinas ha realizado el trabajo que antes requería tres equipos. En Oregón, una línea de diligencias utiliza un motor de nieve en sus dos viajes diarios de ida y vuelta por el Paso Mackenzie entre Eugene y Bend. Ya hay pedidos en mano de Canadá, Noruega, Suecia y Alaska. La Compañía de la Bahía de Hudson ha pedido un suministro para mantener las comunicaciones con sus estaciones de comercio de pieles más septentrionales. La Real Policía Montada del Noroeste también ha entrado en el mercado de los motores de nieve y es posible que dejen de ser jinetes y se conviertan en choferes, para profundo pesar de la gente del cine. Varios fabricantes de automóviles importantes también se han interesado por la propuesta desde el punto de vista de la adaptación del equipamiento de los motores para nieve a sus modelos habituales. Se mencionan especialmente a Hudson, Dodge y Chevrolet como interesados en las 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 de transportar soldados rápidamente sobre la nieve. Propuso el desarrollo de un vehículo propulsado por hélice basado en el motor de nieve Armstead. [10] Pyke imaginó que los vehículos serían utilizados por una pequeña fuerza de soldados altamente móviles. El daño y las bajas que una pequeña fuerza podría infligir podrían ser leves, pero obligarían al enemigo a mantener muchos hombres estacionados en Noruega para protegerse contra cada posible punto de ataque. Las ideas de Pyke fueron rechazadas inicialmente, 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 el Proyecto Plough y se le dedicaron muchas conferencias de alto nivel. [11]
El problema de desarrollar un vehículo adecuado se pasó a los estadounidenses, y Pyke fue a los EE. UU. para supervisar el desarrollo. Sin embargo, Pyke, que podía ser muy inflexible, se peleó con varias personas del 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 quitanieves propulsada por hélice). Raedel había visto los problemas que suponía operar vehículos con orugas en las nieves profundas de Rusia, donde un tanque excavaba la nieve debajo de las orugas y dejaba el tanque atascado en la nieve comprimida debajo del casco. [13]
Según Siegfried Raedel, hijo de Johannes:
La idea del vehículo surgió mientras estudiaba una picadora de carne que también utilizaba un tipo de compresión de tornillo. Convenció al OKH en Berlín para que le permitiera fabricar un prototipo de su máquina conceptual. En ese momento, Austria ya estaba anexionada a Alemania y fue enviado al Centro de Pruebas de Vehículos Alpinos de Austria en St. Johann en el Tirol.
Con todos los materiales disponibles, construyó un prototipo funcional durante el período comprendido entre el 10 de febrero y el 28 de abril de 1944. Fue sometido a pruebas exhaustivas. Era muy lento, pero podía tirar de una tonelada. También poseía buenas capacidades de escalada. Penetraba 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 garantizar un área de contacto y flotabilidad sustancial. 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 de Vías Navegables de Estados Unidos (WES) probó el Marsh Screw Amphibian, 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 giratorios con aspas. El vehículo pesaba menos de 2500 libras y podía transportar una carga de 1000 libras. El Marsh Screw Amphibian demostró ser más rápido en nieve compacta, donde podía superar las 20 millas por hora (32 km/h ; 17 nudos ). Podía moverse a 14 millas por hora (23 km/h ; 12 nudos ) en condiciones pantanosas y a 8 millas por hora (13 km/h ; 7,0 nudos ) en el agua. [1] El vehículo "falló miserablemente en superficies de tierra, especialmente arena", donde viajaba a sólo 1,6 millas por hora (2,6 km/h ; 1,4 nudos )." [16]
A pesar de estos resultados decepcionantes, Chrysler produjo un vehículo mucho más grande, el Riverine Utility Craft (RUC) para la Armada en 1969. El RUC se desplazaba sobre dos rotores de aluminio de 39 pulgadas (991 mm) de diámetro. El RUC alcanzaba velocidades impresionantes de 15,7 nudos (29,1 km/h) en el agua y casi 25 nudos (46 km/h) en pantanos. Sin embargo, una vez más las velocidades en suelos firmes resultaron decepcionantes, alcanzando solo 3,6 nudos (6,7 km/h) y cruzar diques resultó difícil: el vehículo se quedaba atascado. [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 propulsado por hélice, el ZIL-2906 , específicamente para la desafiante tarea de recuperar cosmonautas que aterrizaron en áreas inaccesibles.
En la década de 1960, Joseph Jean de Bakker era el ajetreado propietario de la fábrica de maquinaria De Bakker en Hulst, en el suroeste de los Países Bajos . También era un pescador entusiasta, pero no quería que su tiempo de pesca se viera limitado por los caprichos de la marea. Su solución fue el Amphirol , un vehículo propulsado por hélice superficialmente similar al Marsh Screw Amphibian. El Amphirol pudo transportarlo sobre la arcilla pegajosa revelada por la marea saliente 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 el agua. Estaba propulsado por dos unidades de transmisión variomática DAF 44/55 modificadas; esto hizo posible la importante innovación de que los cilindros con bridas pudieran accionarse 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 realiza desplazando la parte delantera de los cilindros para que ya no estén paralelos, lo que proporciona un gran radio de giro mínimo .
Los anfiroles se utilizan para la prospección del terreno, para ranurar la superficie de los pólderes recién drenados para ayudar al secado y para transportar equipos de perforación de suelos. [20]
En la actualidad, los vehículos modernos, 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 escurra sin volver a despulpar el perfil. Este enfoque posteriormente anula en gran medida el impacto de la lluvia en la densificación y la deshidratación. Sin embargo, las máquinas más ligeras y rápidas son más adecuadas para el acceso a terrenos marginales, pero no para la densificación debido al repulpado y su profundidad de penetración limitada. El proceso de uso de estas máquinas específicamente para la densificación de relaves y lodos de dragado se denomina comúnmente "cultivo de lodo" en la industria minera. [21]
El equipo de exploración británico Ice Challenger utilizó un sistema de propulsión por tornillo en su vehículo Snowbird 6 (una nave con orugas Bombardier modificada ) para atravesar los témpanos de hielo del estrecho de Bering . Los cilindros giratorios permitieron al Snowbird 6 moverse sobre el hielo y propulsarse a través del agua, pero el sistema de propulsión por tornillo no se consideró adecuado para largas distancias, y los cilindros se podían elevar para que el vehículo también pudiera circular sobre orugas convencionales. El sitio web de Ice Challenger dice que el diseño se inspiró en un vehículo ruso utilizado para recoger a los cosmonautas que aterrizaban en Siberia (quizás el ZIL-2906 ). [22]
El inventor ruso Alexey Burdin ha ideado un sistema de propulsión de hélice denominado "TESH-drive Transformable worms". [23]
Más recientemente, el cultivo de lodo con máquinas más grandes capaces de penetrar profundamente en el perfil (denominadas MudMasters por su fabricante) ha demostrado ser un método eficiente para la gestión de relaves de alta intensidad . [24]
La Armstead Snow Motor Company lanzó esta demostración del producto en 1924.
Esta máquina transportaba correo desde Truckee hasta North Lake Tahoe.
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La Armstead Snow Motor Company publicó esta demostración del producto en 1924. Se sabe poco 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 vehículo de nieve conceptual Armstead Snow Motors, alrededor de 1924.
Juguete de atornillador a control remoto de Mattel: Producto n.º B5119 (lanzado en 2004) y Producto n.º L8901 (lanzado en 2007)