مركبة تعمل بالدفع اللولبي

المركبة ذات الدفع اللولبي هي مركبة برية أو برمائية مصممة لعبور التضاريس الوعرة، كالثلج والجليد والطين والمستنقعات. وتتميز هذه المركبات بأنها تتحرك عن طريق دوران أسطوانة واحدة أو أكثر تشبه المثقاب، مزودة بحافة حلزونية تتعشق مع الوسط الذي تتحرك فيه المركبة أو فوقه. وقد أطلق عليها الجيش الأمريكي اسم " مركبات أرخميدس اللولبية" ، حيث تُصنف كنوع من مركبات التضاريس الوعرة (MTV). ^{[ 1 ]} أما المركبات الحديثة، مثل "أمفيرول" وغيرها من المركبات المماثلة، فلها استخدامات متخصصة.

يتحمل وزن المركبة عادةً زوج أو أكثر من الأسطوانات الكبيرة ذات الحواف؛ وأحيانًا تُستخدم أسطوانة واحدة ذات حافة مع زلاجات تثبيت إضافية. تحتوي كل أسطوانة على حافة حلزونية تشبه لولب البرغي . في كل زوج من الأسطوانات المتطابقة، تدور حافة إحداهما باتجاه عقارب الساعة والأخرى عكس اتجاه عقارب الساعة. تتعشق الحافة مع السطح الذي تستقر عليه المركبة. من الأفضل أن يكون هذا السطح مادة لينة نسبيًا مثل الثلج أو الرمل أو الطين لضمان ثبات الحافة. ​​يُستخدم محرك لتدوير الأسطوانات في اتجاهين متعاكسين - تدور إحدى الأسطوانات باتجاه عقارب الساعة والأخرى عكس اتجاه عقارب الساعة. يلغي الدورانان المتعاكسان بعضهما البعض، مما يسمح للمركبة بالتحرك للأمام (أو للخلف) على طول محور الدوران.

مبدأ التشغيل هو عكس مبدأ الناقل اللولبي . يستخدم الناقل اللولبي لولبًا حلزونيًا لنقل المواد شبه الصلبة أفقيًا أو بميل طفيف؛ في المركبة التي تعمل بالدفع اللولبي، تبقى الركيزة شبه الصلبة ثابتة وتتحرك الآلة نفسها.

صُممت إحدى أقدم الأمثلة على المركبات ذات الدفع اللولبي على يد جاكوب موراث، وهو سويسري الأصل استقر في سانت لويس بولاية ميسوري في الولايات المتحدة عام 1868. ^{[ 2 ]} صُممت آلة موراث للأعمال الزراعية مثل جر المحراث. صُممت المثاقب اللولبية بحواف قاطعة لتفتيت الجذور في الأرض أثناء حركة الآلة. ^{[ 3 ]}

صُممت إحدى أوائل المركبات التي تعمل بالدفع اللولبي والتي تم بناؤها فعليًا على يد جيمس وإيرا بيفي من ولاية مين. وقد حصل إيرا بيفي على براءة اختراعها عام 1907؛ واشتهرت عائلة بيفي بمساهماتها في صناعة الأخشاب منذ أن اخترع الحداد جوزيف بيفي من ستيلووتر، مين ، الأداة المعروفة حتى يومنا هذا باسم " بيفي " (أو "بيفي" أو "بيفي"). ولا تزال شركة بيفي للتصنيع قائمة في ولاية مين. ^{[ 4 ]}

كانت آلة بيفي مزودة بزوجين من الأسطوانات مع مفصل بينهما لتوجيهها. تم بناء نموذجين أوليين على الأقل: أحدهما يعمل بالبخار والآخر بمحرك بنزين. ^{[ 5 ]} عملت النماذج الأولية بكفاءة على الثلج المتراكم، لكنها فشلت على الثلج الناعم لعدم وجود ما يثبت حوافها. صُممت الآلة لنقل جذوع الأشجار، لكن طولها وبنيتها الصلبة جعلاها تواجه صعوبة على الطرق الشتوية غير المستوية التي صُممت من أجلها. لم يستطع اختراع بيفي منافسة ناقلة جذوع الأشجار البخارية من طراز لومبارد التي بناها ألفين لومبارد، ولم يتم إنتاجها تجاريًا. ^{[ 6 ]} (كانت مركبة لومبارد مثالًا مبكرًا على المركبات نصف المجنزرة ، وكانت تشبه قاطرة سكك حديدية مزودة بزلاجة أو عجلات أمامية للتوجيه وجنازير للجر).

في عشرينيات القرن الماضي، طُوِّرَ محرك أرمستيد الثلجي. استُخدم هذا المحرك لتحويل جرار فوردسون إلى مركبة تعمل ببرغي ذي زوج واحد من الأسطوانات. أُطلق على آلة استُخدمت في منطقة تروكي بولاية كاليفورنيا اسم "شيطان الثلج"، وهو اسم أُطلق خطأً على هذه الآلات، على الرغم من عدم وجود أي إعلانات معروفة في ذلك الوقت تشير إليها بهذا الاسم. أُنتج فيلم لعرض قدرات المركبة، بالإضافة إلى سيارة شيفروليه مُجهزة بمحرك أرمستيد الثلجي. ^{[ 7 ]} يُظهر الفيلم بوضوح قدرة المركبة على التعامل مع الثلج بكفاءة. كانت عملية التوجيه تتم من خلال تزويد كل أسطوانة بالطاقة من قابض منفصل، والذي يعمل حسب وضعية جهاز التوجيه، فيتعشّق وينفصل؛ مما ينتج عنه مركبة سهلة المناورة نسبيًا. يُظهر الفيلم الترويجي محرك أرمستيد الثلجي وهو يسحب 20 طنًا من جذوع الأشجار.

في يناير 1926، ذكرت مجلة تايم ما يلي :

بعد أن استُخدمت السيارات في كل غرض تقريبًا، أسست كبرى شركات صناعة السيارات في ديترويت شركةً باسم "سنو موتورز" لإنتاج آلة قادرة على اجتياز أعمق الكثبان الثلجية بسرعة تتراوح بين ستة وثمانية أميال في الساعة. تتكون السيارة الجديدة من محرك جرار فورد مُثبّت على أسطوانتين دوارتين بدلًا من العجلات، وهو ما يُشبه مدحلة بخارية. وقد أثبتت الآلة بالفعل جدواها في الثلوج الكثيفة التي كانت سابقًا غير قابلة للملاحة. أنجزت إحدى هذه الآلات العمل الذي كان يتطلب سابقًا ثلاثة فرق. في ولاية أوريغون، تستخدم إحدى شركات النقل البري مركبة ثلجية في رحلتيها اليوميتين ذهابًا وإيابًا عبر ممر ماكنزي بين مدينتي يوجين وبيند. وقد تلقت الشركة طلبات شراء من كندا والنرويج والسويد وألاسكا . كما طلبت شركة خليج هدسون كميةً منها للحفاظ على الاتصالات مع محطات تجارة الفراء التابعة لها في أقصى الشمال. ودخلت شرطة الخيالة الشمالية الغربية أيضًا سوق المركبات الثلجية، وقد تتوقف عن كونها فرسانًا وتصبح سائقين، الأمر الذي سيُثير استياء العاملين في مجال السينما. أبدى عدد من مصنعي السيارات البارزين اهتماماً بهذا المقترح من منظور تكييف معدات محركات الثلج مع طرازاتهم العادية. وقد ذُكرت شركات هدسون ودودج وشيفروليه على وجه الخصوص لاهتمامها بالإمكانيات العملية في هذا الصدد. ^{[ 8 ]}

يوجد مثال قائم في مجموعة متحف هايز للشاحنات العتيقة في وودلاند ، كاليفورنيا . ويُقال إن هذه المركبة تحديداً كانت تُستخدم لنقل البريد من تروكي إلى شمال بحيرة تاهو . ^{[ 9 ]}

نموذج أولي يعمل بمحرك لولبي من مركبة ويزل (ربما تكون مركبة فوردسون سنو ديفل مزودة بمقصورة قيادة خفيفة الوزن).

تم إنتاج M29 Weasel في نهاية المطاف

مع احتلال ألمانيا النازية للنرويج خلال الحرب العالمية الثانية ، فكّر جيفري بايك، صاحب الرؤية الطموحة ، في مشكلة نقل الجنود بسرعة عبر الثلوج. واقترح تطوير مركبة تعمل بمحرك لولبي، مستوحاة من محرك أرمستيد الثلجي. ^{[ 10 ]} تصوّر بايك أن هذه المركبات ستُستخدم من قِبل قوة صغيرة من الجنود ذوي القدرة العالية على الحركة. قد تكون الأضرار والخسائر التي يمكن أن تُلحقها هذه القوة الصغيرة طفيفة، لكنها ستُجبر العدو على إبقاء عدد كبير من الجنود متمركزين في النرويج للحماية من أي نقطة هجوم محتملة. رُفضت أفكار بايك في البداية، ولكن في أكتوبر 1941، أصبح لويس ماونتباتن رئيسًا للعمليات المشتركة ، وحظيت أفكار بايك باهتمام أكبر. اقتنع ماونتباتن بجدوى خطة بايك، فتبناها. أصبح المشروع يُعرف باسم " مشروع المحراث" ، وخُصصت له العديد من المؤتمرات رفيعة المستوى. ^{[ 11 ]}

أُحيلت مهمة تطوير مركبة مناسبة إلى الأمريكيين، وسافر بايك إلى الولايات المتحدة للإشراف على عملية التطوير. إلا أن بايك، المعروف بتصلبه، اختلف مع العديد من الأفراد في المشروع، فانتقل الأمريكيون إلى تصميم مركبة مجنزرة أكثر تقليدية، وهي مركبة M29 Weasel . ^{[ 12 ]}

في عام 1944، اخترع يوهانس ريدل، جندي الجيش الألماني ومحارب قديم في الجبهة الشرقية، آلة الثلج ذات الدفع اللولبي. كان ريدل قد لاحظ مشاكل تشغيل المركبات المجنزرة في الثلوج الكثيفة في روسيا، حيث كانت الدبابة تحفر الثلج تحت جنازيرها، مما يجعلها عالقة في الثلج المضغوط أسفل هيكلها. ^{[ 13 ]}

بحسب سيغفريد ريدل، ابن يوهانس:

تطورت فكرة المركبة أثناء دراسة مفرمة لحم، تستخدم هي الأخرى ضغطًا لولبيًا. أقنع رايدل قيادة الجيش الألماني (OKH) في برلين بالسماح له بصنع نموذج أولي لآلته. في ذلك الوقت، كانت النمسا قد ضُمت إلى ألمانيا ، فأُرسل إلى مركز اختبار المركبات الجبلية النمساوي في سانت يوهان بتيرول . باستخدام المواد المتاحة، بنى نموذجًا أوليًا عمليًا خلال الفترة من 10 فبراير 1944 إلى 28 أبريل 1944. خضع النموذج لاختبارات مكثفة. كان بطيئًا جدًا، لكنه كان قادرًا على جر طن واحد. كما تميز بقدرات تسلق جيدة، حيث كان يخترق الثلج لعمق 30 سم تقريبًا. لم تدخل آلة رايدل حيز الإنتاج أبدًا. ^{[ 13 ]}

تتميز الأسطوانات الملولبة بحجمها الكبير لضمان مساحة تلامس كبيرة وقوة طفو عالية. وبفضل خفة وزنها، يمكن استخدام هذه الأسطوانات كعوامات، كما يمكن توظيف هذا التصميم في تصميم المركبات البرمائية .

خلال حرب فيتنام ، اختبرت محطة التجارب المائية الأمريكية (WES) مركبة "مارش سكرو" البرمائية، التي صممتها شركة كرايسلر . ^{[ 14 ] [ 15 ]} صُنع هيكل المركبة، الشبيه بالبارجة ، من الألومنيوم. وزُود بدعامات رأسية في الزوايا الأربع تحمل أسطوانتين دوارتين مزودتين بشفرات. كان وزن المركبة أقل من 2500 رطل، وقادرة على حمل حمولة تصل إلى 1000 رطل. أثبتت مركبة "مارش سكرو" البرمائية سرعتها القصوى على الثلج المتراكم، حيث تجاوزت سرعتها 20 ميلاً في الساعة (32 كم/ساعة ؛ 17 عقدة ) . كما بلغت سرعتها 14 ميلاً في الساعة (23 كم/ساعة ؛ 12 عقدة ) في المستنقعات، و 8 أميال في الساعة (13 كم/ساعة ؛ 7 عقدة ) في الماء. ^{[ 1 ]} فشلت المركبة فشلاً ذريعاً على الأسطح الترابية، وخاصة الرملية، حيث لم تتجاوز سرعتها 1.6 ميل في الساعة (2.6 كم/ساعة ؛ 1.4 عقدة ) . ^{[ 16 ]}        

على الرغم من هذه النتائج المخيبة للآمال، أنتجت كرايسلر مركبة أكبر بكثير، وهي مركبة الخدمة النهرية (RUC)، لصالح البحرية عام 1969. كانت المركبة تسير على دوارين من الألومنيوم، قطر كل منهما 991 ملم (39 بوصة ) . حققت المركبة سرعات مذهلة بلغت 29.1 كم/ساعة (15.7 عقدة ) على الماء، ونحو 46 كم/ساعة (25 عقدة ) على المستنقعات. مع ذلك، كانت السرعات على الأراضي الصلبة مخيبة للآمال، إذ لم تتجاوز 6.7 كم/ساعة (3.6 عقدة ) ، كما كان عبور السدود صعبًا، حيث كانت المركبة تغرز. ^{[ 17 ]} زُوّدت المركبة بمحركين بحريين من طراز V-8 من كرايسلر ، وناقلَي حركة أوتوماتيكيين ثنائيي السرعات. ^{[ 1 ]}    

قام السوفيت ببناء المركبة ZIL-2906 ، وهي مركبة تعمل بالدفع اللولبي، أو كما هو معروف باللغة الروسية، shnekohod، خصيصًا للمهمة الصعبة المتمثلة في استعادة رواد الفضاء الذين هبطوا في مناطق يصعب الوصول إليها.

في ستينيات القرن العشرين، كان جوزيف جان دي باكر مالكًا مشغولًا لمصنع دي باكر للآلات في هولست ، جنوب غرب هولندا . كان أيضًا صيادًا شغوفًا، لكنه لم يرغب في أن يقيد وقت صيده بتقلبات المد والجزر. فكان حله هو " أمفيرول" ، وهي مركبة تعمل ببرغي، تشبه ظاهريًا "مارش سكرو أمفيبيان". استطاعت "أمفيرول" أن تنقله فوق الطين اللزج الذي يكشفه انحسار المد، وأن تسبح به في الماء عند المد العالي. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

بلغت السرعة القصوى لمركبة "أمفيرول" من تصميم دي باكر 12 كم/ساعة (6.5 عقدة) على الطين و 10 كم/ساعة (5.4 عقدة) في الماء. وكانت تعمل بوحدتي نقل حركة متغيرة السرعة معدلتين من طراز DAF 44/55؛ مما أتاح ابتكارًا هامًا يتمثل في إمكانية توجيه الأسطوانات ذات الحواف عمدًا في نفس الاتجاه، ما يسمح للمركبة بالتحرك جانبيًا على اليابسة بسرعة مذهلة تصل إلى 30 كم/ساعة (16 عقدة) . كما أن التوجيه، عند التحرك جانبيًا، يتم عن طريق تحريك مقدمة الأسطوانات بحيث لا تكون متوازية، مما يوفر نصف قطر دوران صغيرًا .   

تُستخدم الأمفيرولات في مسح الأرض، وفي حفر أخاديد على سطح الأراضي المستصلحة حديثًا للمساعدة في التجفيف، وفي حمل فرق حفر التربة. ^{[ 20 ]}

تؤدي المركبات الحديثة، المعروفة باسم "الآلات الثقيلة"، مهامًا متخصصة مثل ضغط مخلفات العمليات الصناعية. وتكمن ميزة هذه الآلات في قدرتها على تكثيف المخلفات في أنها تسمح بتصريف المياه أو سوائل المعالجة دون إعادة تشكيل الطبقة السطحية. وبالتالي، يقلل هذا النهج إلى حد كبير من تأثير هطول الأمطار على التكثيف والتجفيف. ومع ذلك، فإن الآلات الأخف وزنًا والأسرع تُعدّ أنسب للوصول إلى المناطق ذات التضاريس الوعرة، ولكنها غير مناسبة للتكثيف نظرًا لإمكانية إعادة تشكيل الطبقة السطحية وعمق اختراقها المحدود. وتُعرف عملية استخدام هذه الآلات خصيصًا لتكثيف المخلفات ومخلفات التجريف في صناعة التعدين باسم "زراعة الطين". ^{[ 21 ]}

استخدم فريق استكشاف الجليد البريطاني "آيس تشالنجر " محركًا لولبيًا في مركبتهم "سنوبيرد 6" (وهي مركبة مجنزرة معدلة من طراز بومباردييه ) لعبور الجليد الطافي في مضيق بيرينغ . سمحت الأسطوانات الدوارة لـ"سنوبيرد 6" بالتحرك فوق الجليد ودفع نفسها عبر الماء، ولكن لم يُعتبر النظام اللولبي مناسبًا للمسافات الطويلة، وكان من الممكن رفع الأسطوانات لكي تتمكن المركبة من السير على جنازير تقليدية. ويذكر موقع "آيس تشالنجر" الإلكتروني أن التصميم مستوحى من مركبة روسية استُخدمت لانتشال رواد الفضاء الذين هبطوا في سيبيريا (ربما كانت ZIL-2906 ). ^{[ 22 ]}

ابتكر المخترع الروسي أليكسي بوردين نظام دفع لولبي يُسمى "الديدان المتحولة ذات محرك TESH". ^{[ 23 ]}

في الآونة الأخيرة، أثبتت تقنية معالجة مخلفات التعدين باستخدام آلات أكبر قادرة على اختراق الطبقات العميقة (والتي يطلق عليها مصنعوها اسم "MudMasters") أنها طريقة فعالة لإدارة مخلفات التعدين عالية الكثافة . ^{[ 24 ]}

• المراوح المتعاكسة الدوران - المراوح التي تدور في اتجاهين متعاكسين 
• سفينة دوّارة
• لعبة Metal Gear Solid 3: Snake Eater ، والتي تتميز بشكل بارز بمركبة خيالية تعمل بالدفع اللولبي تسمى Shagohod

• مركبة زيل الروسية ذات الدفع اللولبي (1) على يوتيوب
• مركبة زيل الروسية ذات الدفع اللولبي (2) على يوتيوب
• فيديوهات القيادة على الطرق الوعرة في روسيا على يوتيوب
• آلة فوردسون لصنع الثلج - نموذج عام 1929 على يوتيوب
• عرض توضيحي لمنتج "Armsted Snow Motors" . Vimeo . 26 ديسمبر 2008. تاريخ الاطلاع: 24 يناير 2013. أصدرت شركة Armstead Snow Motor Company هذا العرض التوضيحي للمنتج عام 1924. لا يُعرف الكثير عن الشركة أو مصير المنتج. ويُشاع أن هنري فورد اشترى براءة الاختراع وأغلق المشروع.
• دانيال سترول (21 ديسمبر 2009). "عرض توضيحي لمنتج Armstead Snow Motors" . هيمينغز . مؤرشف من الأصل في 10 يوليو 2010. تم الاطلاع عليه في 4 يوليو 2012. فيديو لعرض توضيحي لمنتج مركبة الثلج النموذجية من Armstead Snow Motors، حوالي عام 1924 .
• جاك سنيل. "صور لسيارات أرمستيد الثلجية موديل 1926" . CarDatabase.net . تاريخ الاسترجاع: 6 يوليو 2012 .
• "Armstead Snow Motor" (باللغة الفنلندية) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 مارس 2009 .
• فيديو من موقع Flixxy.com عن آلات Armstead
• " تايكو تيرين تويستر" . rcmania.com. أكتوبر 2006. تم الاطلاع عليه في 4 يوليو 2012. لعبة ماتيل RC لولبية: المنتج رقم B5119 (صدر عام 2004) والمنتج رقم L8901 (صدر عام 2007).
• "MudMaster" . شركة Residue Solutions Pty Ltd. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 أبريل 2009 .
• "كيف تعمل المركبات ذات الدفع اللولبي" . كيف تعمل الأشياء . 16 مارس 2011. تم الاطلاع عليه في 14 يناير 2014 .