Comment fonctionnent les véhicules à vis | Comment les choses fonctionnent

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

Où serions-nous sans la bonne vieille roue ? Il nous permet de voyager sur des surfaces dures telles que des sentiers de terre et des routes pavées avec facilité et rapidité, et il se porte plutôt bien depuis des milliers d’années.

Malheureusement, notre ami n’a jamais vraiment réussi à faire fonctionner la roue dans la boue, la neige ou l’eau, car ces supports n’offrent pas une surface suffisamment ferme pour pousser contre un sol solide. Le manque de résistance de ces surfaces est en fait un obstacle à leur passage.

Mais au fil des ans, plusieurs constructeurs automobiles ont trouvé une solution qui semble carrément bâclée. En fait c’est faux. Ces structures se déplacent à travers des matériaux semi-visqueux tels que la neige et la boue exactement de la même manière qu’une hélice est propulsée à travers le bois.

Dans cet article, nous allons explorer le fonctionnement des véhicules à vis, leur histoire et leurs performances dans des conditions hors route que même un Humvee dirait “oncle”.

Si vous êtes un lecteur fidèle de HowStuffWorks.com, vous connaissez le “drill”: lisez la page suivante pour en savoir plus sur la conception de véhicules à vis.

Conception de véhicules à vis

Une vis d'Archimède utilisée pour irriguer les cultures du delta du Nil.  L'appareil, inventé par Archimède lors d'un séjour en Égypte, fonctionne comme une vis hydraulique pour remonter l'eau d'un niveau inférieur.

Les véhicules à vis ont une caractéristique en particulier qui se démarque en leur donnant leur apparence étrange. Au lieu de roues, ils sont équipés d’une paire de grands et longs cylindres avec des filetages en forme de vis sur toute leur longueur.

Au-dessus des cylindres se trouve le siège ou le compartiment du conducteur et du passager, ainsi qu’une sorte de moteur. Le moteur lui-même est couplé aux cylindres à vis par des arbres ou des chaînes ou d’autres moyens mécaniques pour les faire tourner dans des directions opposées. La rotation des hélices dans des directions opposées permet aux véhicules d’effectuer un mouvement vers l’avant (ou vers l’arrière). Lorsqu’elles sont tournées dans le même sens, les hélices propulsent la machine latéralement.

Ces véhicules fonctionnent selon un principe appelé : Vis d’Archimède. Fondamentalement, cela signifie qu’en enroulant un plat (surface plane) autour d’un poteau fermé sur une pente et en le faisant tourner complètement, vous pouvez déplacer des liquides ou des matériaux en vrac – des “solides flottants” – vers le haut, contre la gravité. On pense que de tels dispositifs 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’elles puissent être utilisées comme terre et pour déplacer des semi-solides, comme des céréales… ou même des eaux usées !

Bien qu’ils ne soient pas complètement immergés dans la boue, la neige ou l’eau, les véhicules à hélice peuvent pousser suffisamment de matériau pour se déplacer. C’est un peu comme la vis inversée d’Archimède. En prime, les cylindres étant creux, ils peuvent aussi faire office de flotteurs.

Pour diriger un véhicule à hélice, un opérateur applique plus de force à l’hélice gauche ou droite, selon la direction dans laquelle le conducteur veut tourner. Les véhicules à hélice peuvent même se précipiter sur le côté, comme un crabe.

Bien qu’ils puissent être des travaux d’ingénierie remarquables, avouons-le, les véhicules à entraînement par vis inventés jusqu’à présent ont peu de chances de gagner des concours de beauté automobile. Du moteur à neige Armstead facile à utiliser, basé sur un tracteur agricole Fordson, au ZiL-29061 de l’ère soviétique, ces bêtes ont été conçues pour survivre dans des environnements humides, collants, impénétrables aux autres véhicules, et peut-être même un peu rugueux. . 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 les plus célèbres du siècle dernier.

Histoire des véhicules à vis

Un examen plus approfondi des filetages en forme de vis sur le tournevis Fordson 1926 avec tournevis.

Le bilan est un peu flou quand il s’agit des débuts de ces machines. Mais l’un des premiers modèles publiés pour un véhicule à vis était celui de Jacob Morath, un immigrant suisse aux États-Unis qui a breveté un moteur de charrue à double vis en 1899.

L’une des plus exposées de ces machines à vis moins connues était peut-être la Armstead Snow Machine, également connue sous le nom de Snow Devil. Une vidéo en ligne largement diffusée montre cette machine à vis offrant des performances variables dans la neige profonde qui gâchent les autres modes de transport, y compris un pauvre cheval.

Malgré toutes ses prouesses sur la neige mouillée, l’Armstead, une conversion de tracteur Fordson, a apparemment lutté dans les climats nordiques extrêmes. La neige froide et sèche de l’Alaska a rendu la vie difficile à la machine, selon le Fountainhead Antique Auto Museum en Alaska, qui a acquis certaines des machines et leurs histoires. [source: Fountainhead Antique Auto Museum].

Le personnel militaire a également montré au moins un intérêt passager pour la propulsion par hélice au fil des ans. L’Allemagne nazie a recherché une machine à vis pour naviguer sur le front de l’Est enneigé – 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 des États-Unis 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 soviétique ZiL de l’époque a construit l’un des véhicules à vis les plus intimidants de tous. Le ZiL-29061, avec ses lignes angulaires et ses énormes hélices à double entraînement, ressemblait à un véhicule tout droit sorti de l’apocalypse. Vous pouvez également trouver des vidéos de celui-ci circulant en ligne. Le ZiL a été construit pour récupérer les cosmonautes soviétiques après leur atterrissage dans des endroits interdits aux autres véhicules, comme les confins de la Sibérie.

Vous pouvez même trouver des véhicules à entraînement par vis en usage aujourd’hui. Ils sont utilisés dans les applications industrielles et minières pour traverser des terrains désordonnés et briser les appartements d’argile boueuse afin qu’ils sèchent plus rapidement.

Lisez la page suivante pour en savoir plus sur les capacités de performance des véhicules à entraînement par vis – ce qu’ils peuvent et ne peuvent pas faire.

Performances des véhicules à entraînement par vis

Le détroit de Béring, qui sépare la Sibérie de l'Alaska dans le Pacifique Nord.

Comme vous le découvrirez probablement, les véhicules à vis sont des machines hautement spécialisées. En tant que tels, ils sont extrêmement doués pour effectuer un nombre limité de tâches. Et ils sont assez nuls pour tout le reste, comme aller à l’épicerie pour faire l’épicerie (à moins que votre épicerie ne soit dans un marécage ou un terrain vague enneigé).

Dans leurs éléments naturels de boue et de boue, certaines machines à vis peuvent atteindre des vitesses d’avancement de 12 à 16 kilomètres à l’heure. Pour citer un exemple, l’Armstead / Fordson a balayé dans la neige profonde et lourde, mais a lutté dans la poudreuse. C’était aussi un consommateur notoirement avide de carburant. Du côté positif, il aurait pu transporter (encore une fois, sur la neige) 20 tonnes (18 144 kilogrammes) de marchandises, telles que des grumes, en le remorquant sur un ou plusieurs traîneaux. Les entraînements à vis ont tendance à bien fonctionner sur la neige lourde, dans la boue, même sur la glace ou les marécages. Mais ils ne peuvent pas vraiment être considérés comme des véhicules “tout-terrain”, car ironiquement ils sont assez abominables sur les routes normales.

L’utilisation la plus célèbre d’un véhicule à hélice à l’époque moderne a peut-être été la traversée du perfide détroit de Béring par deux aventuriers du Royaume-Uni en 2002 (lors de leur deuxième tentative). Cette expédition “Ice Challenger” était 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 banquises qui peuvent gravement endommager les navires, de la glace inégale qui peut plonger dans la mer sous le poids d’un véhicule, et même des ours polaires. Mais Steve Brooks et Graham Stratford ont fait la traversée dans leur Snowbird 6 – un véhicule amphibie qui a couru sur les pistes sur la neige et la glace solide, utilisant ses hélices en forme de balancier pour se propulser et se propulser dans l’eau. Les hélices ont également aidé le Snowbird 6 à sortir de l’eau et à revenir sur la glace.

Suivez les liens sur la page suivante pour en savoir plus sur les véhicules à entraînement par vis et autres véhicules hors des sentiers battus.

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Plus de bons liens

  • Musée des voitures anciennes de Fountainhead
  • amphiroles

sources

  • Amo-zil.ru. “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. “‘Jouets amphibies à vis sans fin.’ Brevet américain n° 5203729. » freepatentsonline.com. Avril 1993. (13 février 2011) http://www.freepatentsonline.com/5203729.html
  • Musée des voitures anciennes de Fountainhead. “Plus de moteurs à neige.” 3 février 2010. (10 février 2011) http://fountainheadauto.blogspot.com/2010/02/more-snow-motors.html
  • Musée des voitures anciennes de Fountainhead. « Diables des neiges ! » 13 décembre 2009 (10 février 2011) http://fountainheadauto.blogspot.com/2009/12/snow-devils.html
  • Messager, Ben et Mullins, Peter. “Le VTT ultime : le Snowbird 6 effectue un passage historique dans le détroit de Béring ; traverser l’eau et la glace – une utilisation innovante de la puissance.” Diesel Progress édition nord-américaine. Décembre 2002. (15 février 2011) http://findarticles.com/p/articles/mi_m0FZX/is_12_68/ai_95954254/
  • Morath, JJA “‘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. “Film d’information OSS – La belette.” (13 février 2011) http://www.realmilitaryvideos.com/wwii-allies/oss-briefing-film-the-weasel/
  • Thomasnet.com. “Vis d’Archimède.” (12 février 2011) http://www.thomasnet.com/articles/hardware/archimedes-screw
  • time.com. “Affaires et finances: 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. “Amphiroles.” (11 février 2011) http://www.totaltailings.com/main/page_specialized_equipment.html