Comment fonctionnent les véhicules à vis

Un tracteur à vis Fordson de 1926 exposé au Hays Antique Truck Museum à Woodland, en Californie. Photo gracieuseté de Killiondude

Où serions-nous sans la bonne vieille roue? Il nous permet de voyager sur des surfaces dures comme les chemins de terre et les routes pavées avec facilité et rapidité, et cela fait un très bon travail depuis des milliers d'années..

Malheureusement, notre ami la roue n'a jamais été très performant dans la boue, la neige ou l'eau, car ces supports ne fournissent pas une surface suffisamment ferme pour pousser contre la façon dont le sol solide le fait. Le manque de résistance avec ces surfaces est en fait un obstacle à leur traversée.

Mais au fil des ans, plusieurs constructeurs automobiles ont proposé une solution qui semble - enfin, carrément vicieuse. En fait, c'est nul. Ces engins se déplacent à travers un matériau semi-visqueux comme la neige et la boue de la même manière qu'une vis est propulsée à travers le bois.

Dans cet article, nous explorerons le fonctionnement des véhicules à vis sans fin, leur histoire et leurs performances dans des conditions hors route qui feraient même un Humvee «dire oncle».

Si vous êtes un fidèle lecteur .com, alors vous connaissez la "perceuse": lisez la page suivante pour en savoir plus sur la conception des véhicules à vis.

Contenu

1. Conception de véhicules à vis
2. Histoire des véhicules à vis
3. Performances des véhicules à vis

Une vis d'Archimède utilisée pour irriguer les cultures du delta du Nil. Le dispositif, inventé par Archimède lors d'un séjour en Egypte, fonctionne comme une vis hydraulique pour faire monter l'eau d'un niveau inférieur. J W Thomas / Getty Images

Les véhicules à vis ont une caractéristique en particulier qui se démarque pour leur donner leur aspect étrange. Au lieu de roues, ils sont équipés d'une paire de grands cylindres longs avec des filets en forme de vis sur toute la longueur de chacun..

Au sommet des cylindres se trouve la zone ou le compartiment du conducteur et du passager, ainsi qu'un certain type de moteur. Le moteur lui-même est accouplé aux cylindres à vis par des arbres ou des chaînes ou d'autres moyens mécaniques pour les faire tourner dans des sens contra-rotatifs. En faisant tourner les vis dans des directions opposées les unes des autres, les véhicules peuvent réaliser un mouvement vers l'avant (ou vers l'arrière). Si elles sont tournées dans le même sens, les vis propulsent la machine sur le côté.

Ces véhicules fonctionnent selon un principe appelé Vis d'Archimède. Il soutient essentiellement qu'en enroulant un plan (surface plane) autour d'un poteau fermé sur une pente et en faisant tourner cet ensemble, vous pouvez déplacer des liquides ou des matériaux en vrac - «solides en suspension» - vers le haut, contre la force de gravité. On a pensé que de tels appareils étaient utilisés pour arroser les célèbres jardins suspendus de l'ancienne Babylone. Aujourd'hui, ils sont utilisés pour l'irrigation, pour drainer les zones submergées afin qu'ils puissent être utilisés comme terre et pour déplacer des semi-solides, comme le grain… ou même les eaux usées!

Bien qu'ils ne soient pas complètement immergés dans la boue, la neige ou l'eau, les véhicules à vis sont capables de pousser suffisamment de matériau pour atteindre le mouvement. C'est donc une sorte de vis d'Archimède à l'envers. En prime, les cylindres étant creux, ils peuvent également faire office de flotteurs.

Pour contrôler un véhicule à vis, un opérateur applique plus de puissance à la vis gauche ou droite, selon la direction dans laquelle le conducteur veut tourner. Les véhicules à vis peuvent même être amenés à se déplacer latéralement, comme un crabe.

Bien qu'il s'agisse de travaux d'ingénierie remarquables, avouons-le, les véhicules à vis sans fin inventés jusqu'à présent ne remporteront probablement aucun concours de beauté automobile. De l'utilitaire Armstead Snow Motor, basé sur un tracteur agricole Fordson, au ZiL-29061 de l'époque soviétique, ces bêtes ont été construites pour survivre dans des environnements humides, collants, infranchissables pour d'autres véhicules et peut-être même un peu dégoûtants. Ainsi, sur chacun de ces véhicules uniques, les concepteurs semblaient prêts à sacrifier la beauté pour la robustesse.

Continuez à lire pour en savoir plus sur certains des véhicules à vis sans fin les plus connus du siècle dernier.

Vue rapprochée des filetages en forme de vis sur le tracteur à vis Fordson 1926. Photo gracieuseté de Killiondude

Le bilan est un peu sommaire en ce qui concerne les débuts de ces machines. Mais parmi les premiers modèles publiés pour un véhicule à entraînement par vis, il y avait celui de Jacob Morath, un immigrant suisse aux États-Unis qui a breveté une machine de labour à deux vis en 1899..

La machine à neige Armstead, également connue sous le nom de Snow Devil, était peut-être l'une des machines à propulsion par vis moins connues. Une vidéo en ligne très diffusée montre cette machine à vis exécutant divers exploits dans la neige profonde qui confondent d'autres moyens de transport - y compris un pauvre cheval.

Malgré toute son habileté dans la neige mouillée, l'Armstead, une conversion de tracteur Fordson, a apparemment eu quelques difficultés dans les climats nordiques extrêmes. La neige froide et sèche de l'Alaska a donné du fil à retordre à la machine, selon le Fountainhead Antique Auto Museum de l'Alaska, qui a acquis un certain nombre de machines et leurs histoires [source: Fountainhead Antique Auto Museum].

Les forces militaires ont également manifesté au moins un intérêt passager pour la locomotion à vis au fil des ans. L'Allemagne nazie a enquêté sur une machine à vis pour naviguer sur le front enneigé de l'Est - les chars coulaient souvent dans la neige et restaient coincés. La machine à vis, inventée par Johannes Raedel, n'est jamais entrée en production. L'armée américaine a brièvement envisagé une conception à entraînement par vis pour son petit transport "Weasel" pour les forces spéciales pendant la Seconde Guerre mondiale avant de s'installer sur une conception à chenilles.

Et pendant la guerre froide, la société automobile ZiL de l'Union soviétique de l'époque a construit l'un des véhicules à entraînement par vis les plus intimidants de tous. Le ZiL-29061, avec ses lignes angulaires et ses énormes vis à double entraînement, ressemblait à un véhicule tout droit sorti de l'apocalypse. Vous pouvez également en trouver des vidéos qui circulent en ligne. Le ZiL a été construit pour aller chercher les cosmonautes soviétiques après leur atterrissage dans des endroits qui étaient trop interdits pour d'autres véhicules, comme les confins de la Sibérie..

Vous pouvez même trouver des véhicules à vis qui sont utilisés aujourd'hui. Ils sont utilisés dans les applications industrielles et minières pour traverser des terrains accidentés et pour briser les étendues boueuses d'argile afin qu'elle sèche plus rapidement.

Pour en savoir plus sur les capacités de performance des véhicules à entraînement par vis - ce qu'ils peuvent et ne peuvent pas faire - lisez la page suivante.

Le détroit de Béring, séparant la Sibérie de l'Alaska dans le Pacifique Nord. Photo gracieuseté de la NASA

Comme vous le savez probablement, les véhicules à vis sont des machines hautement spécialisées. En tant que tels, ils sont extrêmement bons pour effectuer un ensemble restreint de tâches. Et ils sont assez moche pour tout le reste, comme aller au supermarché pour faire l'épicerie (à moins que votre supermarché se trouve dans un marais ou un terrain vague couvert de neige).

Dans leurs éléments naturels de boue et de neige fondante, certaines machines à vis peuvent atteindre des vitesses d'avancement de 7,5 à 10 miles par heure (12 à 16 kilomètres par heure). À titre d'exemple, l'Armstead / Fordson a filé dans la neige profonde et lourde, mais a lutté dans la poudreuse. C'était également un consommateur notoirement avide de carburant. Du côté positif, il pourrait transporter (encore une fois, sur la neige) 20 tonnes (18 144 kilogrammes) de marchandises, telles que des grumes, en les remorquant sur un ou plusieurs traîneaux. Les vis d'entraînement ont tendance à bien fonctionner sur la neige épaisse, dans la boue, même sur la glace ou les marais. Mais ils ne peuvent pas vraiment être considérés comme des véhicules «tout-terrain», car ironiquement, sur les routes normales, ils sont assez épouvantables.

Peut-être l'utilisation la plus célèbre d'un véhicule à vis dans les temps modernes a été la traversée du dangereux détroit de Béring par deux aventuriers du Royaume-Uni en 2002 (dans leur deuxième tentative). Cette expédition «Ice Challenger» a été la première traversée de la liaison dangereuse entre les États-Unis et la Russie par un véhicule terrestre.

De nombreux dangers rendent la traversée potentiellement mortelle - des glaces qui peuvent gravement endommager les navires, de la glace inégale qui peut s'effondrer dans la mer sous le poids d'un véhicule et même des ours polaires. Mais Steve Brooks et Graham Stratford ont effectué la traversée dans leur Snowbird 6 - un véhicule amphibie qui roulait sur des chenilles sur neige et glace solide et utilisait ses vis de type tangon pour flotter et se propulser dans l'eau. Les vis ont également aidé le Snowbird 6 à sortir de l'eau et à revenir sur la glace..

Pour plus d'informations sur les véhicules à vis et autres véhicules qui sortent des sentiers battus, suivez les liens sur la page suivante.

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Plus de liens intéressants

• Musée de l'automobile antique de Fountainhead
• Les amphirols

Sources

• Amo-zil.ru. "L'histoire." (12 février 2011) http://www.amo-zil.ru/english/history.html
• Amphibiousvehicle.net. «Amphirol (1960)». 16 avril 2010. (14 février 2011) http://www.amphibiousvehicle.net/amphi/D/dafrolling/dafrolling.html
• Beller, Larry D., Hart, Douglas S., White, Robert L. «Jouet amphibie à vis sans fin». Brevet américain n ° 5203729. " Freepatentsonline.com. Avril 1993. (13 février 2011) http://www.freepatentsonline.com/5203729.html
• Musée de l'automobile antique de Fountainhead. «More Snow Motors». 3 février 2010. (10 février 2011) http://fountainheadauto.blogspot.com/2010/02/more-snow-motors.html
• Musée de l'automobile antique de Fountainhead. «Snow Devils! 13 décembre 2009 (10 février 2011) http://fountainheadauto.blogspot.com/2009/12/snow-devils.html
• Messenger, Ben et Mullins, Peter. "Le VTT ultime: Snowbird 6 fait le passage historique du détroit de Béring; traversée de l'eau et de la glace - Utilisations innovantes de la puissance." Édition nord-américaine de progrès diesel. Décembre 2002. (15 février 2011) http://findarticles.com/p/articles/mi_m0FZX/is_12_68/ai_95954254/
• Morath, J.J.A. «« Machine agricole ». Brevet américain n ° 635 501. Octobre 1899. " V3.espacenet.com (16 février 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 février 2011) http://www.realmilitaryvideos.com/wwii-allies/oss-briefing-film-the-weasel/
• Thomasnet.com. "La Vis d'Archimède." (12 février 2011) http://www.thomasnet.com/articles/hardware/archimedes-screw
• Time.com. «Business & Finance: Snow Motors». 4 janvier 1926 (12 février 2011) http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,728812,00.html?iid=perma_share
• Totaltailings.com. «Amphirols». (11 février 2011) http://www.totaltailings.com/main/page_specialised_equipment.html