Como funcionam os veículos com direção por parafuso

Um trator Fordson de 1926 com acionamento por parafuso em exibição no Hays Antique Truck Museum em Woodland, Califórnia. Foto cortesia de Killiondude

Onde estaríamos sem a velha roda? Ele nos permite viajar por superfícies compactadas como caminhos de terra e estradas pavimentadas com facilidade e velocidade, e tem feito um bom trabalho há milhares de anos.

Infelizmente, nosso amigo a roda nunca teve um desempenho realmente bom na lama, neve ou água, porque esses meios não fornecem uma superfície firme o suficiente para empurrar contra o caminho do solo sólido. A falta de resistência com essas superfícies é na verdade um obstáculo para atravessá-las.

Mas, com o passar dos anos, vários fabricantes de veículos encontraram uma solução que parece - bem, totalmente maluca. Na verdade, é complicado. Essas engenhocas se movem através de material semi-viscoso como neve e lama da mesma forma que um parafuso é impulsionado através da madeira.

Neste artigo, exploraremos como os veículos com tração por parafuso funcionam, sua história e como eles atuam em condições off-road que fariam até mesmo um Humvee "dizer tio".

Se você é um leitor fiel de .com, então sabe o que fazer: leia a próxima página para aprender sobre o design de veículos com acionamento por parafuso.

Conteúdo

1. Projeto de veículos com tração por parafuso
2. História de veículos com tração por parafuso
3. Desempenho de veículos com tração por parafuso

Um parafuso de Arquimedes sendo usado para irrigar plantações no Delta do Nilo. O dispositivo, inventado por Arquimedes durante uma estada no Egito, funciona como um parafuso hidráulico para elevar a água de um nível inferior. J W Thomas / Getty Images

Os veículos com tração por parafuso têm uma característica em particular que se destaca por dar a eles sua aparência estranha. Em vez de rodas, eles são equipados com um par de cilindros grandes e longos com roscas semelhantes a parafusos que percorrem o comprimento de cada.

No topo dos cilindros fica a área ou compartimento de assento do motorista e do passageiro, junto com algum tipo de motor. O próprio motor é acoplado aos cilindros de parafuso por eixos ou correntes ou outros meios mecânicos para girá-los em direções de rotação contrária. Fazendo os parafusos girarem em direções opostas um ao outro, os veículos podem realizar o movimento para frente (ou para trás). Se girados na mesma direção, os parafusos impulsionam a máquina lateralmente.

Esses veículos funcionam em um princípio chamado Parafuso de Arquimedes. Basicamente, ele sustenta que, enrolando um plano (superfície plana) em torno de um poste fechado em uma inclinação e girando esse conjunto, você pode mover líquidos ou materiais soltos - "sólidos suspensos" - para cima, contra a força da gravidade. Pensa-se que tais dispositivos foram usados ​​para regar os famosos jardins suspensos na antiga Babilônia. Hoje eles são usados ​​para irrigação, para drenar áreas submersas para que possam ser usados ​​como terra e para mover semi-sólidos, como grãos ... ou até esgoto!

Embora não estejam completamente imersos em lama, neve ou água, os veículos com parafusos são capazes de empurrar o material o suficiente para obter movimento. Portanto, é uma espécie de Parafuso de Arquimedes ao contrário. Como um bônus, uma vez que os cilindros são ocos, eles também podem atuar como flutuadores.

Para controlar um veículo com acionamento por parafuso, o operador aplica mais potência ao parafuso esquerdo ou direito, dependendo da direção em que o motorista deseja virar. Os veículos com acionamento por parafuso podem até mesmo ser feitos para deslizar para o lado, como um caranguejo.

Embora possam ser notáveis ​​obras de engenharia, vamos enfrentá-lo, os veículos de parafuso inventados até agora provavelmente não vão ganhar nenhum concurso de beleza automotiva. Do utilitário Armstead Snow Motor, baseado em um trator agrícola Fordson, ao ZiL-29061 da era soviética, essas feras foram construídas para sobreviver em ambientes úmidos, pegajosos, intransitáveis ​​para outros veículos e talvez até um pouco grosseiros. Portanto, em cada um desses veículos exclusivos, os designers pareciam dispostos a sacrificar a boa aparência pela robustez.

Continue lendo para aprender sobre alguns dos veículos de acionamento por parafuso mais notados do século passado.

Uma visão mais próxima das roscas semelhantes a parafusos no trator com acionamento de parafusos Fordson 1926. Foto cedida por Killiondude

O registro é um pouco vago quando se trata do início dessas máquinas. Mas entre os primeiros projetos publicados para um veículo com tração em parafuso estava o de Jacob Morath, um imigrante suíço nos Estados Unidos que patenteou uma máquina de aração de dois parafusos em 1899.

Talvez uma das máquinas com propulsão de parafuso não tão conhecidas tenha sido a Armstead Snow Machine, também conhecida como Snow Devil. Um vídeo online de grande circulação mostra esta máquina acionada por parafuso realizando vários feitos na neve profunda que confunde outros meios de transporte - incluindo um pobre cavalo.

Apesar de toda a sua habilidade na neve molhada, o Armstead, uma conversão de trator Fordson, aparentemente tinha alguma dificuldade em climas extremos do norte. A neve fria e seca do Alasca dificultou a máquina, de acordo com o Fountainhead Antique Auto Museum do Alasca, que adquiriu várias das máquinas e suas histórias [fonte: Fountainhead Antique Auto Museum].

As forças militares também mostraram pelo menos um interesse passageiro na locomoção de parafusos ao longo dos anos. A Alemanha nazista investigou uma máquina de propulsão de parafuso para navegar na frente oriental nevada - tanques muitas vezes afundavam na neve e ficavam presos. A máquina acionada por parafuso, inventada por Johannes Raedel, nunca entrou em produção. Os militares dos Estados Unidos consideraram brevemente um projeto de parafuso para seu pequeno transporte "Weasel" para as Forças Especiais durante a Segunda Guerra Mundial antes de decidirem por um projeto de esteira.

E durante a Guerra Fria, a empresa automotiva ZiL, da então União Soviética, construiu um dos veículos mais intimidadores de todos. O ZiL-29061, com suas linhas angulares e enormes parafusos de acionamento duplo, parecia um veículo saído do apocalipse. Você também pode encontrar vídeos disso circulando online. O ZiL foi construído para buscar cosmonautas soviéticos depois que pousassem em lugares que eram para outros veículos proibitivos, como os confins da Sibéria.

Você pode até encontrar veículos com parafusos em uso atualmente. Eles são usados ​​em aplicações industriais e de mineração para atravessar terreno irregular e quebrar extensões lamacentas de argila para que seque mais rapidamente.

Para saber mais sobre as capacidades de desempenho dos veículos com parafusos - o que eles podem e não podem fazer - leia a próxima página.

O estreito de Bering, que separa a Sibéria do Alasca no Pacífico Norte. Foto cortesia da NASA

Como você provavelmente está percebendo, os veículos com parafuso são máquinas altamente especializadas. Como tal, eles são extremamente bons em executar um conjunto restrito de tarefas. E eles são muito ruins em tudo o mais, como ir ao supermercado para comprar mantimentos (a menos que seu supermercado seja em um pântano ou em um terreno baldio coberto de neve).

Em seus elementos naturais de lama e lama, algumas máquinas com propulsão de parafuso podem atingir velocidades de 7,5 a 10 milhas por hora (12 a 16 quilômetros por hora). Apenas como exemplo, o Armstead / Fordson ziguezagueou na neve profunda e pesada, mas lutou contra o pó. Também era um consumidor de combustível notoriamente faminto. No lado positivo, ele poderia transportar (novamente, na neve) 20 toneladas (18.144 kg) de carga, como toras, rebocando-o em um ou mais trenós. As unidades de parafuso tendem a funcionar bem em neve pesada, lama, até mesmo em gelo ou pântanos. Mas eles não podem ser considerados veículos "todo-o-terreno", porque ironicamente, em estradas normais eles são péssimos.

Talvez o uso mais celebrado de um veículo movido a parafuso nos tempos modernos tenha sido a travessia do traiçoeiro Estreito de Bering por dois aventureiros do Reino Unido em 2002 (em sua segunda tentativa). Esta expedição "Ice Challenger" foi a primeira travessia da perigosa conexão entre os Estados Unidos e a Rússia por um veículo terrestre.

Numerosos perigos tornam a travessia potencialmente mortal - blocos de gelo que podem danificar seriamente os navios, gelo irregular que pode desabar no mar sob o peso de um veículo e até mesmo de ursos polares. Mas Steve Brooks e Graham Stratford realizaram a travessia em seu Snowbird 6 - um veículo anfíbio que corria em trilhos enquanto estava na neve e no gelo sólido e usava seus parafusos tipo outrigger para flutuar e se propelir na água. Os parafusos também ajudaram o Snowbird 6 a sair da água e voltar para o gelo.

Para obter mais informações sobre veículos com parafusos e outros veículos que saem do caminho conhecido, siga os links na próxima página.

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Mais ótimos links

• Fountainhead Antique Auto Museum
• Anfiróis

Fontes

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• Amphibiousvehicle.net. "Amphirol (1960)." 16 de abril de 2010. (14 de fevereiro de 2011) http://www.amphibiousvehicle.net/amphi/D/dafrolling/dafrolling.html
• Beller, Larry D., Hart, Douglas S., White, Robert L. "'Auger-driven Amphibious Toy.' Patente U.S. No. 5203729. " Freepatentsonline.com. Abril de 1993. (13 de fevereiro de 2011) http://www.freepatentsonline.com/5203729.html
• Fountainhead Antique Auto Museum. "Mais motores de neve." 3 de fevereiro de 2010. (10 de fevereiro de 2011) http://fountainheadauto.blogspot.com/2010/02/more-snow-motors.html
• Fountainhead Antique Auto Museum. "Snow Devils!" 13 de dezembro de 2009 (10 de fevereiro de 2011) http://fountainheadauto.blogspot.com/2009/12/snow-devils.html
• Mensageiro, Ben e Mullins, Peter. "O ATV definitivo: o Snowbird 6 faz a passagem histórica do Estreito de Bering; cruzando água e gelo - Usos inovadores da potência." Diesel Progress North American Edition. Dezembro de 2002. (15 de fevereiro de 2011) http://findarticles.com/p/articles/mi_m0FZX/is_12_68/ai_95954254/
• Morath, J.J.A. “'Máquina Agrícola'. Patente U.S. No. 635.501. Outubro de 1899. " V3.espacenet.com (16 de fevereiro de 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 de fevereiro de 2011) http://www.realmilitaryvideos.com/wwii-allies/oss-briefing-film-the-weasel/
• Thomasnet.com. "O parafuso de Arquimedes." (12 de fevereiro de 2011) http://www.thomasnet.com/articles/hardware/archimedes-screw
• Time.com. "Negócios e finanças: Snow Motors." 4 de janeiro de 1926. (12 de fevereiro de 2011) http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,728812,00.html?iid=perma_share
• Totaltailings.com. "Amphirols." (11 de fevereiro de 2011) http://www.totaltailings.com/main/page_specialised_equipment.html