Vehículo propulsado por tornillo

Un vehículo de hélice es un vehículo terrestre o anfibio diseñado para atravesar terrenos difíciles, como nieve, hielo, lodo y pantanos. Estos vehículos se distinguen por moverse mediante la rotación de uno o más cilindros en forma de barrena provistos de una brida helicoidal que se acopla al medio a través o sobre el cual se desplaza el vehículo. El ejército estadounidense los ha denominado vehículos de hélice de Arquímedes , donde se clasifican como un tipo de vehículo para terrenos marginales (MTV). ^{[ 1 ]} Los vehículos modernos llamados Amphirols y otros vehículos similares tienen usos especializados.

El peso del vehículo suele recaer sobre uno o más pares de cilindros con bridas grandes; a veces se utiliza un solo cilindro con bridas y esquís estabilizadores adicionales. Cada cilindro tiene una brida helicoidal en espiral, similar a la rosca de un tornillo . En cada par de cilindros, la brida de uno gira en sentido horario y la del otro en sentido antihorario. La brida se acopla a la superficie sobre la que descansa el vehículo. Idealmente, esta superficie debería ser ligeramente blanda, como nieve, arena o barro, para que la brida tenga un buen agarre. Un motor hace girar los cilindros en sentido contrario: uno gira en sentido horario y el otro en sentido antihorario. Estas contrarrotaciones se anulan, de modo que el vehículo se mueve hacia adelante (o hacia atrás) sobre el eje de rotación.

El principio de funcionamiento es el inverso al de un 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 fijo y la máquina se mueve.

Uno de los primeros ejemplos de un vehículo propulsado por tornillo fue diseñado por Jacob Morath, un suizo que se estableció en San Luis, Misuri, Estados Unidos , en 1868. ^{[ 2 ]} La máquina de Morath fue diseñada para trabajos agrícolas, como el arrastre de un arado. Los sinfines fueron diseñados con bordes cortantes para romper las raíces del suelo a medida que la máquina se movía. ^{[ 3 ]}

Uno de los primeros vehículos de hélice que se construyó fue diseñado por James e Ira Peavey de Maine. Ira Peavey lo patentó 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 se encuentra en Maine. ^{[ 4 ]}

La máquina de los Peavey tenía dos pares de cilindros con una articulación entre ellos para la dirección. Se construyeron al menos dos prototipos: uno a vapor y el otro con motor de gasolina. ^{[ 5 ]} Los prototipos funcionaban bien en nieve compacta, pero fallaban en nieve blanda porque las pestañas no tenían dónde agarrarse. La máquina fue diseñada para transportar troncos, pero su longitud y construcción rígida dificultaban su uso en los caminos invernales irregulares para los que fue concebida. El invento de Peavey no pudo 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 vehículo semioruga ; se parecía a una locomotora de ferrocarril con un trineo o ruedas en la parte delantera para la dirección y orugas para la tracción).

En la década de 1920 se desarrolló el motor de nieve Armstead. Este se utilizaba para convertir un tractor Fordson en un vehículo de hélice con un solo par de cilindros. Una máquina utilizada en la zona de Truckee, California, era conocida por los lugareños como el "diablo de nieve", nombre que erróneamente se ha asociado a estas máquinas, aunque no se conoce ninguna publicidad de la época que las mencionara de esa manera. 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 lograba mediante un embrague independiente para cada cilindro, que se acoplaba y desacoplaba según la posición del mecanismo de dirección; esto resultaba en 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:

Tras haber utilizado el automóvil para prácticamente cualquier otro propósito imaginable, los principales fabricantes de automóviles de Detroit han organizado una empresa llamada "Snow Motors Inc." para fabricar una máquina capaz de sortear los ventisqueros más profundos a una velocidad de entre seis y ocho millas por hora. El nuevo vehículo constará de un motor de tractor Ford montado sobre dos cilindros giratorios en lugar de ruedas, algo parecido a una apisonadora. La máquina ya ha demostrado su utilidad en nieve profunda, antes intransitable. Una sola máquina de este tipo ha realizado el trabajo que antes requería tres equipos. En Oregón, una línea de diligencias utiliza un vehículo de nieve en sus dos viajes diarios de ida y vuelta a través del Paso Mackenzie entre Eugene y Bend. Ya se han recibido pedidos de Canadá , Noruega , Suecia y Alaska . La Compañía de la Bahía de Hudson ha encargado un suministro para mantener las comunicaciones con sus estaciones de comercio de pieles más septentrionales. La Policía Montada del Noroeste también se ha interesado por los vehículos de nieve y, para gran pesar de la gente del cine, podrían dejar de ser jinetes y convertirse en chóferes. Varios fabricantes de automóviles importantes también se han interesado en la propuesta desde el punto de vista de adaptar el equipamiento de los motores de nieve a sus modelos convencionales. Hudson, Dodge y Chevrolet se mencionan especialmente por su interés en las posibilidades prácticas en este sentido. ^{[ 8 ]}

Un ejemplar existente se encuentra en la colección del Museo de Camiones Antiguos Hays en Woodland , California . Se dice que este vehículo en particular se utilizaba para transportar correo desde Truckee hasta North Lake Tahoe . ^{[ 9 ]}

Un prototipo del Weasel propulsado por hélice (probablemente un Fordson Snow Devil con una cabina de conductor ligera).

El M29 Weasel finalmente produjo

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 hélice basado en el vehículo 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 pequeña fuerza podría infligir podrían ser leves, pero obligarían al enemigo a mantener a muchos hombres estacionados en Noruega para protegerse de cualquier 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 acogida más favorable. Mountbatten se convenció de que el plan de Pyke valía la pena y lo adoptó. El proyecto se convirtió en el Proyecto Plough y se le dedicaron numerosas conferencias de alto nivel. ^{[ 11 ]}

El problema del desarrollo de un vehículo adecuado se trasladó a los estadounidenses, y Pyke viajó a Estados Unidos para supervisar el desarrollo. Sin embargo, Pyke, que podía ser muy inflexible, tuvo desavenencias con varias personas del proyecto, y los estadounidenses optaron por diseñar un vehículo de orugas más convencional, el M29 Weasel . ^{[ 12 ]}

En 1944, Johannes Raedel, soldado del ejército alemán y veterano del Frente Oriental, inventó su schraubenantrieb schneemaschine (máquina de nieve de hélice). Raedel había observado los problemas de operar vehículos de orugas en las profundas nevadas de Rusia, donde un tanque excavaba la nieve bajo las orugas, quedando atascado y comprimido bajo el casco. ^{[ 13 ]}

Según Siegfried Raedel, hijo de Johannes:

La idea del vehículo surgió al observar una picadora de carne, que también empleaba un sistema de compresión de tipo tornillo. Convenció al OKH en Berlín para que le permitiera construir un prototipo de su máquina conceptual. En ese momento, Austria ya estaba anexionada a Alemania y fue enviado al Centro Austriaco de Pruebas de Vehículos Alpinos en St. Johann, en el Tirol . Utilizando los materiales disponibles, construyó un prototipo funcional entre el 10 de febrero de 1944 y el 28 de abril de 1944. Fue sometido a pruebas exhaustivas. Era muy lento, pero podía arrastrar una tonelada. También poseía buenas capacidades de ascenso. Penetraba unos 30 cm en la nieve, pero no más. La máquina de Raedel nunca llegó a producirse en serie. ^{[ 13 ]}

Los cilindros roscados son necesariamente grandes para garantizar una superficie de contacto y una flotabilidad considerables. Al ser ligeros, los cilindros pueden funcionar como flotadores y esta disposición puede utilizarse en el diseño de un vehículo anfibio .

Durante la Guerra de Vietnam , la Estación Experimental de Vías Navegables Americanas (WES) probó el Marsh Screw Amphibian, diseñado por la Corporación Chrysler . ^{[ 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 el más rápido sobre 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 agua. ^{[ 1 ]} El vehículo "falló estrepitosamente en superficies de tierra, especialmente arena", donde viajó a solo 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 991 mm (39 pulgadas) de diámetro. El RUC alcanzó velocidades impresionantes de 29,1 km/h (15,7 nudos ) en el agua y casi 46 km/h (25 nudos) en marismas. Sin embargo, nuevamente, las velocidades en suelos firmes resultaron decepcionantes, alcanzando solo 6,7 km/h (3,6 nudos ) , y cruzar diques resultó difícil: el vehículo se atascaba. ^{[ 17 ]} Estaba propulsado por dos motores marinos V-8 de Chrysler y un par de transmisiones automáticas de dos velocidades. ^{[ 1 ]}    

Los soviéticos construyeron el ZIL-2906 , un vehículo propulsado por hélice, o como se le conoce en ruso, un shnekohod, específicamente para la difícil tarea de recuperar a los cosmonautas que aterrizaban en zonas inaccesibles.

En la década de 1960, Joseph Jean de Bakker era el atareado propietario de la fábrica de maquinaria De Bakker en Hulst , al suroeste de los Países Bajos . También era un ávido pescador, pero no quería que su tiempo de pesca se viera limitado por los vaivenes de la marea. Su solución fue el Amphirol , un vehículo propulsado por hélice superficialmente similar al Marsh Screw Amphibian. El Amphirol podía transportarlo sobre el barro pegajoso que dejaba al descubierto la marea baja y nadar en aguas con marea alta. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

El Amphirol de De Bakker alcanzaba una velocidad máxima de 12 km/h (6,5 nudos) en barro y 10 km/h (5,4 nudos) en agua. Estaba propulsado por dos unidades de transmisión variomática DAF 44/55 modificadas; esto posibilitó la importante innovación de que los cilindros con brida podían girar deliberadamente en la misma dirección, de modo que el vehículo podía desplazarse lateralmente en tierra firme a la alarmante velocidad de 30 km/h (16 nudos) . Además, al moverse lateralmente, la dirección se activa desplazando la parte delantera de los cilindros para que dejen de ser paralelos, lo que proporciona un amplio radio de giro mínimo .   

Los anfiroles se utilizan para el levantamiento topográfico, para ranurar la superficie de los pólderes recién drenados para facilitar el secado y para transportar equipos de perforación de suelos. ^{[ 20 ]}

Actualmente, 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 radica en que permiten que el agua o el líquido del proceso se escurran sin volver a pulverizar el perfil. Este enfoque reduce considerablemente el impacto de la lluvia en la densificación y el drenaje. Sin embargo, las máquinas más ligeras y rápidas son más adecuadas para acceder a terrenos marginales, pero no para la densificación debido a la repulverización y su limitada profundidad de penetración. El proceso de utilizar estas máquinas específicamente para la densificación de relaves y escombros de dragado se denomina comúnmente "cultivo de lodo" en la industria minera. ^{[ 21 ]}

El equipo británico de exploración Ice Challenger utilizó un sistema de propulsión por 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 largas distancias, y los cilindros podían elevarse para que el vehículo también pudiera circular sobre orugas convencionales. El sitio web de Ice Challenger indica 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 por tornillo llamado "gusanos transformables TESH-drive". ^{[ 23 ]}

Más recientemente, la agricultura 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 ]}

• Hélices de giro contrario : hélices que giran en direcciones opuestas. 
• Barco rodillo
• Metal Gear Solid 3: Snake Eater , que presenta de manera prominente un vehículo ficticio propulsado por tornillo llamado Shagohod

• Vehículo ruso ZIL accionado por tornillo (1) en YouTube
• Vehículo ruso ZIL accionado por tornillo (2) en YouTube
• Todoterreno extremo desde Rusia en YouTube
• Máquina de nieve Fordson: concepto de 1929 en YouTube
• "Demostración del producto Armstead Snow Motors" . Vimeo . 26 de diciembre de 2008. Consultado el 24 de enero de 2013. La compañía Armstead Snow Motor Company lanzó esta demostración del producto en 1924. Se sabe poco sobre la compañía o el destino del producto. Se rumorea que Henry Ford compró la patente y abandonó el proyecto.
• Daniel Strohl (21 de diciembre de 2009). "Demostración del producto Armstead Snow Motors" . Hemmings . Archivado del original el 10 de julio de 2010. Consultado el 4 de julio de 2012. Vídeo de la demostración del prototipo de vehículo para nieve Armstead Snow Motors, circa 1924.
• Jack Snell. "Imágenes de los motores de nieve Armsted de 1926" . CarDatabase.net . Consultado el 6 de julio de 2012 .
• "Motor de nieve Armstead" (en finés) . Consultado el 23 de marzo de 2009 .
• Vídeo de Flixxy.com sobre las máquinas Armstead
• "Tyco Terrain Twister" . rcmania.com. Octubre de 2006. Consultado el 4 de julio de 2012. Juguete de máquina de tornillos RC de Mattel: Producto n.° B5119 (lanzado en 2004) y Producto n.° L8901 (lanzado en 2007).
• "MudMaster" . Residue Solutions Pty Ltd. Consultado el 2 de abril de 2009 .
• "Cómo funcionan los vehículos con transmisión por tornillo" . Cómo funcionan las cosas . 16 de marzo de 2011. Consultado el 14 de enero de 2014 .