Винтовой автомобиль - Screw-propelled vehicle

Не путать с пропеллерная силовая установка.

Винтовой автомобиль

А винтовая машина это земля или амфибия Транспортное средство, предназначенное для преодоления сложных снего-ледовых или грязевых и болотных дорог. Такие транспортные средства отличаются тем, что они перемещаются за счет вращения одного или нескольких шнековый цилиндры, снабженные винтовым фланцем, который взаимодействует со средой, через которую движется транспортное средство. Современные автомобили под названием Амфиролы и другие подобные автомобили имеют специальное использование.

Вес автомобиля обычно приходится на одну или несколько пар больших цилиндров с фланцами; иногда используется однофланцевый цилиндр с дополнительными стабилизирующими лыжами. Каждый из этих цилиндров имеет винтовая спираль фланец как резьба 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 вращаться в противоположных направлениях цилиндры - один цилиндр вращается по часовой стрелке, а другой - против часовой стрелки. Встречное вращение отменяется, так что транспортное средство движется вперед (или назад) вдоль оси вращения.

Принцип действия обратный винтовой конвейер. Винтовой конвейер использует винтовой шнек 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

Джейкоб Морат Проект сельскохозяйственной машины с приводом от шнека, 1899 г.

Один из самых ранних образцов винтовой машины был разработан Джейкоб Морат, уроженец Швейцария кто поселился в Сент-Луис, штат Миссури в США в 1868 году.[1] 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.[2]

Одна из первых реально построенных винтовых машин была разработана Джеймсом и Айрой Пиви из штата Мэн. Он был запатентован Айрой Пиви в 1907 году; Семья Пиви с тех пор славится своим вкладом в лесную промышленность. кузнец Джозеф Пиви из Стиллуотер, штат Мэн, изобрел инструмент, известный по сей день как Peavy. Компания Peavey Manufacturing Co. по-прежнему находится в штате Мэн.[3]

Машина Пивиса имела две пары цилиндров с шарнирным соединением между парами для обеспечения рулевого управления. Было построено как минимум два прототипа автомобиля: один с паровым двигателем, другой с бензиновым двигателем.[4] 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 справляться с неровностями. зимние дороги для чего он был предназначен. Изобретение Пиви не могло конкурировать с Ломбардный паровой грузовик для дров построен Элвин Ломбард и он не производился коммерчески.[5] (Ломбардный автомобиль был ранним примером полугусеница автомобиль, он напоминал железнодорожный локомотив с салазками или колесами впереди для управления и гусеницы для тяги.)

Снежный мотор Armstead

Снегоход Fordson на Музей старинных грузовиков Hays, Вудленд, Калифорния.

В 1920-х годах был разработан снегоход Armstead Snow Motor. Когда это использовалось для преобразования Фордсон трактор 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 не называла их таковыми. Был снят фильм, чтобы показать возможности автомобиля, а также Chevrolet Автомобиль оснащен снегоходом Armstead.[6] 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 автомобиль становится относительно маневренным. В рекламном фильме показан снегоход Armstead, перевозящий 20 тонн бревен.

В январе 1926 г. Время журнал сообщил:

Используя автомобиль почти для всех мыслимых целей, ведущие автопроизводители Детройта организовали компанию под названием «Snow Motors Inc.», чтобы произвести 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. 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 северными торговыми станциями. Королевская конная полиция Северо-Запада также занялась продажей снегоходов и, к глубокому сожалению кинематографистов, может перестать быть всадниками и стать шоферами. 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.[7]

Сохранившийся пример находится в коллекции Музей старинных грузовиков Hays в Woodland, Калифорния. Говорят, что именно этот автомобиль использовался для перевозки почты из Траки к Северное озеро Тахо.[8]

Период Второй мировой войны

Винтовой прототип Weasel (вероятно, Fordson Снежный дьявол с облегченной кабиной водителя)
M29 Weasel в итоге произвел
M29 Ласка.

С оккупация Норвегии нацистской Германией в Вторая Мировая Война донкихотский Джеффри Пайк рассматривал проблему быстрой транспортировки солдат по снегу. Он предложил разработку винтовой машины на базе снежного двигателя Армстеда.[9] Пайк предполагал, что автомобили будут использоваться небольшим отрядом высокомобильных солдат. Ущерб и потери, которые может нанести небольшой отряд, могут быть незначительными, но они вынудят врага держать много людей в Норвегии, чтобы защищаться от всех возможных точек атаки. Идеи Пайка изначально были отвергнуты, но в октябре 1941 г. Луи Маунтбеттен стал начальником Комбинированные операции и идеи Пайка были встречены более благосклонно. Маунтбеттен убедился, что план Пайка оправдан, и принял его. Схема стала Проект Плуг и ему было посвящено множество конференций высокого уровня.[10]

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 традиционной гусеничной машины - M29 Ласка.[11]

В 1944 году Иоганнес Редель, солдат немецкой армии и ветеран Восточного фронта изобрел его Schraubenantrieb Schneemaschine (винтовая снегоуборочная машина). Редель видел проблемы эксплуатации гусеничных машин в глубоких снегах России, когда танк выкапывал снег под гусеницами, оставляя танк застрявшим в снегу, зажатом под корпусом.[12]

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 своей концептуальной машины. В то время Австрия уже была присоединена к Германии, и он был отправлен в Австрийский испытательный центр альпийских транспортных средств в Санкт-Иоганне в Тироле.

Используя любые 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.

Машина Ределя так и не пошла в производство.[12]

Амфибии

Цилиндры с резьбой обязательно имеют большие размеры, чтобы обеспечить значительную площадь контакта и плавучесть. Благодаря небольшому весу цилиндры могут удобно служить в качестве поплавков, а их расположение можно использовать в конструкции автомобиль-амфибия.

Вовремя война во Вьетнаме, Американец Экспериментальная станция водных путей (WES) протестировал Болотная винтовая амфибия, разработанный Chrysler Corporation.[13][14] Винты встречного вращения «... адекватно продвигали автомобиль по воде и болотам, но с треском проваливались на почвенных поверхностях, особенно на песке. Средняя максимальная скорость, достигнутая на испытательных полосах, была скудной 1,6. миль в час (2.6 км / ч; 1.4 кн )."[15] Несмотря на такие неутешительные результаты, Chrysler выпустил гораздо более крупный автомобиль - модель Речное вспомогательное судно (RUC) для ВМФ в 1969 году. 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 опять же разочаровывала: она достигла всего 3,6 узла (6,7 км / ч), а пересечение плотин оказалось затруднительным - автомобиль мог застрять.[16]

Советский Союз построил винтовой двигатель, ЗИЛ-2906 специально для сложной задачи по восстановлению космонавтов, приземлившихся в труднодоступных местах.

В 1960-х Джозеф Жан де Баккер был занятым владельцем машиностроительного завода De Bakker в г. Hulst на юго-западе Нидерланды. Он также был заядлым рыбаком, но не хотел, чтобы время его рыбалки было ограничено капризами прилива. Его решением было Амфирол, винтовая машина, внешне похожая на болотную винтовую амфибию. «Амфирол» мог перемещать его по липкой глине, обнаруженной отливом, и плавать в воде во время прилива.[17][18]

Amphirol Де Баккера развивал максимальную скорость 12 км / ч (6,5 узла) по грязи и 10 км / ч (5,4 узла) на воде. Он был оснащен двумя модифицированными 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 на суше с угрожающей скоростью 30 км / ч (16 узлов). Кроме того, при движении вбок рулевое управление осуществляется за счет смещения передней части цилиндров так, что они больше не параллельны, что дает большой минимум радиус поворота.

Амфиролы используются для топографической съемки, для проточки поверхности вновь осушаемых польдеры для облегчения сушки и перевозки бригад по бурению почвы.[19]

Сегодня современные автомобили, широко известные как амфиролы, выполняют специализированные задачи, такие как уплотнение хвосты от 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».[20]

Последние достижения

Британский Ледяной Челленджер исследовательская группа использовала винтовой привод в своем автомобиле Snowbird 6 (модифицированный Бомбардье гусеничный корабль) для пересечения льдин в Берингов пролив. 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 транспортное средство могло также двигаться по обычным гусеницам. В Ледяной Челленджер сайт говорит, что дизайн был вдохновлен русский автомобиль, используемый для получения космонавты кто приземлился в Сибирь (возможно, ЗИЛ-2906 ).[21]

Русский изобретатель Алексей Бурдин разработал винтовой движитель «ТЭШ-привод трансформируемых червяков».[22]

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.[23]

Смотрите также

Рекомендации

Примечания

  1. ^ Эскизы Сен-Луи: Торговые ворота на юг. Чикаго: Издательство Феникс. 1892. с. 268. Архивировано с оригинал 10 июня 2011 г.
  2. ^ Патент США 635501, Дж. А. Морат, «Сельскохозяйственная машина», выпущенная 1899-05-18  Ранний патент на сельскохозяйственный трактор с приводом от шнека.
  3. ^ "История Пиви". Peavey Manufacturing Co. Архивировано из оригинал 29 декабря 2008 г.. Получено 7 января 2009.
  4. ^ "Автомобиль с винтовым приводом 1907 года". Блог, ожидающий получения патентов - Патенты и история технологий. Получено 7 января 2009.
  5. ^ Знания Роджерса и Калеба Скрибнера. "Ломбардный паровой грузовик для бревен" (PDF). Американское общество инженеров-механиков. Архивировано из оригинал (PDF) 4 марта 2009 г.. Получено 6 января 2009.
  6. ^ SeekingMichigan (26 декабря 2008 г.). "Армстед Сноу Моторс" (FLV). Vimeo. Получено 25 декабря 2009. Компания Armstead Snow Motor Company выпустила эту демонстрацию продукта в 1924 году.
  7. ^ «Снежные моторы». Время. 4 января 1926 г.. Получено 14 января 2009.
  8. ^ "Коллекция - снегоход Fordson 1926". Центр истории Heidrick Ag. Архивировано из оригинал 18 декабря 2009 г.. Получено 14 января 2009. Эта машина доставляла почту из Траки в Северное озеро Тахо.
  9. ^ Лампе, 1959, стр. 91–95.
  10. ^ Лампе, 1959, стр. 97.
  11. ^ "Брифинг УСС - Ласка". Настоящий военный фликс. Получено 28 января 2009.
  12. ^ а б Роб Арндт. "Raedel SchraubenantrieB Schneemaschine (снегоход с винтовым приводом) (1944)". Получено 19 января 2010.
  13. ^ «Для воды, грязи, болота, ила, слякоти, слякоти, болота, топи, болота, трясины, снега, слякоти, песка, ила, ила и болот (реклама)». Журнал Life: 35, 36. 10 января 1964 г.. Получено 12 декабря 2012.
  14. ^ Новая американская болотная машина - болотный винт. Pathe News. 1964 г.. Получено 13 декабря 2012.
  15. ^ Отецри, доктор Бен Х. «Глава 8 - Вьетнамская эра и за ее пределами: исследования мобильности и окружающей среды, 1963–1978». История геотехнической инженерии на опытной станции водных путей 1932–2000 гг.. Архивировано из оригинал 25 июня 2007 г.. Получено 28 января 2009.
  16. ^ Оуэн, А.Ю. "Болотный винт (изображения)". Время и жизнь картинки. Getty Images. Получено 28 января 2009.
  17. ^ Йориса Бракке цитирует Ханс Рослоот (октябрь 1969 г.). «Амфиролл». Источник информации о транспортных средствах-амфибиях. Архивировано из оригинал 5 января 2009 г.. Получено 30 января 2009.
  18. ^ "Транспорт куда угодно". Pathe News. 1966. Архивировано с оригинал 30 мая 2011 г.. Получено 1 марта 2010.
  19. ^ (редакционная статья) (октябрь 1969 г.). «Грязевой жаворонок». Дизайн. VADS - Интернет-ресурс по изобразительному искусству. Архивировано из оригинал 29 сентября 2011 г.. Получено 29 января 2009.
  20. ^ Охлаждение, Д.Дж. (2007). Повышение устойчивости практик обращения с остатками - Alcoa World Alumina Australia (PDF). Австралийский центр геомеханики, Перт. п. 8. ISBN  0-9756756-7-2. Архивировано из оригинал (PDF) 1 сентября 2007 г.. Получено 29 января 2009.
  21. ^ "Ледяной Челленджер". Получено 14 января 2009.
  22. ^ «Описание изобретения». Тешлаб. Архивировано 30 декабря 2012 года.. Получено 29 сентября 2015.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  23. ^ Munro, L.D .; Smirk, D (март 2012 г.). «Оптимизация измельчения и консолидации бокситовых остатков» (PDF). Цех качества глинозема. С. 269–275. Архивировано из оригинал (PDF) 9 апреля 2013 г.. Получено 6 февраля 2013.

Общие ссылки

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

Патенты

  • Патент США 997385, Francescatti, "Сани-винт", выпуск 1911-07-01  Сани с винтовой ходовой частью, специально разработанные для защиты винта ото льда.
  • Патент США 1069875, Отис А. Холлис, "Трактор", выпущен 1 августа 1913 г.  Одновинтовой тихоходный тракторный механизм.
  • Патент США 1211345, Петерсен, "Мотосани", выпущены 01.01.1917.  Самоходные сани.
  • Патент США 1254479, Джон С. Чизхолм, "Мотор-сани", выпущено 01.01.1918  Самоходные сани с открытыми винтами.
  • Патент США 1646611, Код Сэмюэля М., "Автомобиль-амфибия", выпущенный 1927-10-01  Самоходная амфибия.
  • Патент США 1685702, Брин, "Устройство спирального привода", выпущено 1 сентября 1928 г.  Адаптация автомобиля для езды по льду и снегу.
  • Патент США 1833114, Дж. Хольцман, "Двигательный механизм транспортного средства", выпущено 1925-11-01.  Адаптер, который может временно адаптировать автомобиль к льду и снегу.
  • Патент США 2154191, A. P. Welsh, "Hydro-Safety Craft", выпущено 1939-04-01.  Лодка с ручным приводом с упором на безопасность.
  • Патент США 2254320, Орен Ф. Рассел, "Коньки с моторным приводом", выпущено 1 сентября 1941 г.  Трудно представить, как они будут работать!
  • Патент США 2706958, Cutting et al., "Rotary Hull Vehicle", выпущенный 01.05.1955.  Автомобиль-амфибия для снега, ледяной тундры и т. Д.
  • Патент США 3059711, Элвин С. Беккер, "Snow Traction Unit", выпущенный 01.10.1962 г.  Тяговое устройство с винтовым приводом, используемое для толкания или тяги саней или лыжников.
  • Патент США 3169596, С. А. Райт, "Шагающие транспортные средства", выпущенный 1 февраля 1965 г.  Устройство, которое может подниматься или спускаться по ступенькам.
  • Патент США 3224407, П. А. Бертран, "Bertrand Tractor Vehicle", выпущенный 01 декабря 1965 г.  Трактор для болотистой или пересеченной местности.
  • Патент США 3250239, J. J. C. Garate, "Garate Amphibious Vehicles", выпущенный 1 мая 1966 г.  Лодка с маленькими винтами, которые позволяют ей подняться на сушу.
  • Патент США 3333563, Джозеф Жан Де Баккер, "Автомобиль-амфибия De Bakker", выпущенный 1 августа 1967 г.  Винтовой автомобиль с возможностью управления углом наклона шнеков и их движения в одном направлении.
  • Патент США 3395671, Циммерман младший, "Рулевое устройство для амфибии", выпущено 1 августа 1968 г.  Дизайн корпорации Chrysler.
  • Патент США 3397668, Д. Н. Мэйнгуи, "Корабль-амфибия Мэнгуи", выпущенный 1 августа 1968 г.  Автомобиль-амфибия с прерывистыми винтами.
  • Патент США 3405777, Кеменцки, "Тянущее или тянущее устройство, специально для лыжников", выпущено 1966-10-01. 
  • Патент США 3420326, Казимир К. Кусмер, "Движение наземного транспортного средства", выпущено 1 января 1969 г.  Необычное расположение шурупов под углом 90 градусов друг к другу.
  • Патент США 3514962, Норман М. Пул, "Погружные баржи-трубоукладчики", выпущено 01.10.1970.  Конструкция для пересечения морского дна.
  • Патент США 3682127, Эдмон Луи Мари Ваке, "Автомобиль-амфибия с вращающимися поплавками", выпущенный 1 августа 1972 г. 
  • Патент США 4338043, Pierre Biancale et al., "Метод размещения материала на дне океана ...", выпущенный 1982-07-06 
  • Патент США 4476948, Микихиса Комото, Масатоши Накамура, «Автомобиль-амфибия», выпущенный 16.10.1984  Автомобиль-амфибия, способный круто подниматься из воды.
  • Патент США 4867716, Клиффорд Т. Бартц, "Бот", выпущен 1969-09-19  Лодка с моторным приводом и упором на безопасность.
  • Патент США 5203274, Дуглас С. Харт и др., "Автомобиль-амфибия", выпущенный 20 апреля 1993 г. 
  • Патент США 5203729, Ларри Д. Беллер и др., "Игрушка-амфибия с приводом от шнека", выпущенная 20 апреля 1993 г. 
  • Патент США 5392871, Дуглас МакФарланд, "Автомобиль-амфибия и управление", выпущенный 18 августа 1993 г. 
  • Патент США 5509370, Питер Ковач и др., "Автомобиль-амфибия для мелиорации", выпущенный 23 апреля 1996 г. 
  • Патент США 
  • Патент США 6966807, Владимир Леонов, Онг Кенлип, "Винтовой автомобиль", выдан 22 ноября 2005 г. 

внешняя ссылка