Continuous track

Continuous tracks on a bulldozer
A dump truck with continuous track wheels crosses a river and dumps its load in Kanagawa, Japan.
An agriculturaltractor with rubber tracks, mitigating soil compaction
A Russian tracked vehicle designed to operate on snow and swamps
A British ArmyChallenger 1 tank

Continuous track or tracked treads are a system of vehicle propulsion used in tracked vehicles, running on a continuous band of treads or track plates driven by two or more wheels. The large surface area of the tracks distributes the weight of the vehicle better than steel or rubber tyres on an equivalent vehicle, enabling continuous tracked vehicles to traverse soft ground with less likelihood of becoming stuck due to sinking.

Modern continuous tracks can be made with soft belts of synthetic rubber, reinforced with steel wires, in the case of lighter agricultural machinery. The more common classical type is a solid chain track made of steel plates (with or without rubber pads), also called caterpillar tread or tank tread,[1] which is preferred for robust and heavy construction vehicles and military vehicles.

The prominent treads of the metal plates are both hard-wearing and damage resistant, especially in comparison to rubber tyres. The aggressive treads of the tracks provide good traction in soft surfaces but can damage paved surfaces, so some metal tracks can have rubber pads installed for use on paved surfaces. Other than soft rubber belts, most chain tracks apply a stiff mechanism to distribute the load equally over the entire space between the wheels for minimal deformation, so that even the heaviest vehicles can move easily, just like a train on its straight tracks.

The stiff mechanism was first given a physical form by Hornsby & Sons in 1904 and then made popular by Caterpillar Tractor Company, with tanks emerging during World War I. Today, they are commonly used on a variety of vehicles, including snowmobiles, tractors, bulldozers, excavators and tanks. The idea of continuous tracks can be traced back as far as the 1830s.

History

حصل العالم البريطاني الموسوعي السير جورج كايلي على براءة اختراع لخط سكة حديد متصل، أطلق عليه اسم "السكك الحديدية العالمية" عام 1825. [ 2 ] صمم عالم الرياضيات والمخترع البولندي جوزيف ماريا هون-فرونسكي مركبات مجنزرة في ثلاثينيات القرن التاسع عشر لمنافسة السكك الحديدية. [ 3 ] في عام 1837، صمم نقيب الجيش الروسي ديمتري أندرييفيتش زاغريازسكي (1807 - بعد 1860) "عربة ذات مسارات متحركة" حصل على براءة اختراعها في العام نفسه، ولكن بسبب نقص التمويل وقلة اهتمام المصنّعين، لم يتمكن من بناء نموذج أولي عملي، وتم إبطال براءة اختراعه عام 1839.

محراث هيثكوت البخاري

محراث هيثكوت البخاري كما تم عرضه في عام 1837

حصل جون هيثكوت (المعروف أيضًا باسم هيثكوت)، عضو البرلمان عن تيفيرتون ، على براءة اختراع محراث هيثكوت البخاري عام 1832، وتم عرضه عام 1837، ولحسن الحظ، وفّرت التغطية الصحفية رسمًا خشبيًا لهذه المركبة المجنزرة غير المألوفة. [ 4 ] صُنعت الجنازير المتصلة من قطع خشبية بطول 215 سم (7 أقدام) مثبتة بمسامير على أشرطة حديدية متصلة تُدار بواسطة "أسطوانات" في كل طرف. وفّر هيكل قوي محامل للأسطوانات، وحمل محرك البخار والوقود والرافعة. دُعم الهيكل على "عجلات أو بكرات صغيرة عديدة" تدور على الأشرطة الحديدية السفلية، والتي "تشكل بذلك طريقًا متحركًا وسلسًا تمامًا للمنصة".  

كان قطر الأسطوانات 275 أو 305 سم (9 أو 10 أقدام) ، والمسافة بينها 790 سم (26 قدمًا) . وكان عرض كل مسار 215 سم (7 أقدام)، مع وجود فجوة 215 سم (7 أقدام) بين كل مسارين، مما يعطي عرضًا إجماليًا قدره 640 سم (21 قدمًا) . ويمكن استخدام محرك البخار ثنائي الأسطوانات إما لتشغيل ونش المحراث أو لتحريك المركبة بسرعة تصل إلى 150 سم/دقيقة (5 أقدام/دقيقة) . وعلى الرغم من أن وزن الآلة بلغ 30 طنًا مع 6 أطنان من الوقود، إلا أن ضغطها على الأرض كان 869 كجم/م² فقط (178 رطل/ قدم مربع) ، وهو أقل بكثير من وزن الإنسان.               

أُجريت التجربة الناجحة في 20 أبريل 1837 في ريد موس ببولتون -لي-مورز . فُقد المحراث البخاري عندما غرق في مستنقع عن طريق الخطأ، ثم تُرك مهجورًا لعدم امتلاك المخترع الأموال اللازمة لمواصلة تطويره. [ 5 ] [ 6 ]

عجلة دريدنوت من تصميم بويديل (1846)

على الرغم من أنها لم تكن مسارًا متصلًا بالشكل الذي نراه اليوم، فقد حصل المهندس البريطاني جيمس بويديل على براءة اختراع لعجلة دريدنوت أو "عجلة السكة الحديدية اللانهائية" عام 1846. في تصميم بويديل، تُثبّت سلسلة من الأقدام المسطحة على محيط العجلة لتوزيع الوزن. [ 7 ] وقد استُخدم عدد من العربات التي تجرها الخيول، والعربات اليدوية، وعربات المدافع بنجاح في حرب القرم ، التي دارت رحاها بين أكتوبر 1853 وفبراير 1856، حيث كان الترسانة الملكية في وولويتش تُصنّع عجلات دريدنوت. وقد وقّع السير ويليام كودرينغتون، قائد القوات في سيفاستوبول، رسالة توصية بهذا التصميم. [ 8 ] [ 9 ]

حصل بويديل على براءة اختراع لتحسينات على عجلته في عام 1854 (رقم 431) - وهو العام الذي تم فيه تطبيق عجلة دريدنوت لأول مرة على محرك بخاري - وفي عام 1858 (رقم 356)، وكان الأخير إجراءً تلطيفيًا غير عملي يتضمن رفع إحدى عجلات القيادة أو الأخرى لتسهيل الدوران.

قدّم عدد من المصنّعين، من بينهم ريتشارد باخ، وريتشارد غاريت وأبناؤه ، وتشارلز بوريل وأبناؤه، وكلايتون وشاتلوورث، طلبات للحصول على براءة اختراع بويديل بموجب ترخيص. أبدى الجيش البريطاني اهتمامًا باختراع بويديل منذ وقت مبكر. كان أحد الأهداف نقل مدفع ماليت ، وهو سلاح ضخم عيار 36  بوصة كان قيد التطوير، ولكن بحلول نهاية حرب القرم، لم يكن المدفع جاهزًا للاستخدام. نُشر تقرير مفصل عن اختبارات الجرّ البخاري، التي أجرتها لجنة مختارة من مجلس الذخائر، في يونيو 1856، [ 10 ] وبحلول ذلك التاريخ كانت حرب القرم قد انتهت، وبالتالي أصبح المدفع ونقله غير ذي صلة. في تلك الاختبارات، تم اختبار محرك غاريت في بلومستيد كومون. عُرض محرك غاريت في عرض اللورد مايور في لندن، وفي الشهر التالي تم شحن ذلك المحرك إلى أستراليا. تم بناء جرار بخاري يستخدم عجلات دريدنوت في مصانع باخ في برمنغهام، واستُخدم بين عامي 1856 و1858 في حرث ثيتفورد؛ كما تم بناء الجيل الأول من محركات بوريل/بويدل في مصانع سانت نيكولاس عام 1856، مرة أخرى، بعد انتهاء حرب القرم. [ 11 ]

Between late 1856 and 1862 Burrell manufactured not less than a score of engines fitted with dreadnaught wheels. In April 1858, the journal The Engineer gave a brief description of a Clayton & Shuttleworth engine fitted with dreadnaught wheels, which was supplied not to the Western Allies, but to the Russian government for heavy artillery haulage in Crimea in the post-war period.[12][13][14] Steam tractors fitted with dreadnaught wheels had a number of shortcomings and, notwithstanding the creations of the late 1850s, were never used extensively.[9][15]

Endless Railway by John Fowler (1858)

In August 1858, more than two years after the end of the Crimean War, John Fowler filed British Patent No. 1948 on another form of "Endless Railway". In his illustration of the invention, Fowler used a pair of wheels of equal diameter on each side of his vehicle, around which pair of toothed wheels ran a 'track' of eight jointed segments, with a smaller jockey/drive wheel between each pair of wheels, to support the 'track'. Comprising only eight sections, the 'track' sections are essentially 'longitudinal', as in Boydell's initial design.[16] Fowler's arrangement is a precursor to the multi-section caterpillar track in which a relatively large number of short 'transverse' treads are used, as proposed by Sir George Caley in 1825,[17] rather than a small number of relatively long 'longitudinal' treads.

Further to Fowler's patent of 1858, in 1877, a Russian, Fyodor Blinov, created a tracked vehicle called "wagon moved on endless rails".[18] It lacked self-propulsion and was pulled by horses. Blinov received a patent for his "wagon" in 1878. From 1881 to 1888 he developed a steam-powered caterpillar-tractor. This self-propelled crawler was successfully tested and featured at a farmers' exhibition in 1896.[18]

20th century efforts

استُخدمت محركات الجر البخارية في أواخر القرن التاسع عشر خلال حروب البوير . ولكن لم تُستخدم عجلات ضخمة ولا مسارات متصلة، بل كانت تُفرش تحت العجلات ألواح خشبية قابلة للدحرجة حسب الحاجة. [ 19 ] باختصار ، بينما استحوذ تطوير المسار المتصل على اهتمام عدد من المخترعين في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، فإن  الاستخدام والاستغلال الواسع النطاق للمسار المتصل يعود إلى القرن العشرين، وتحديدًا في الولايات المتحدة وإنجلترا .

قام المخترع الأمريكي هنري توماس ستيث (1839-1916)، وهو مخترع غير معروف على نطاق واسع، بتطوير نموذج أولي لمسار متصل، وحصل على براءات اختراع بأشكال متعددة في أعوام 1873 و1880 و1900. [ 20 ] [ 21 ] وكانت براءة الاختراع الأخيرة لتطبيق المسار على نموذج أولي لدراجة هوائية للطرق الوعرة صُممت لابنه. [ 1 ] ولا يزال النموذج الأولي لعام 1900 بحوزة عائلته.

قام فرانك بيموند (1870-1941)، وهو مخترع بريطاني أقل شهرة ولكنه مهم، بتصميم وبناء مسارات الجنزير، وحصل على براءات اختراع لها في عدد من البلدان، في عامي 1900 و1907. [ 22 ]

ناقلة جذوع الأشجار البخارية من لومبارد (تم تصميمها وتسجيل براءة اختراعها عام 1901)

أول نجاح تجاري (1901)

ابتكر ألفين أورلاندو لومبارد مسارًا متصلًا فعالًا ونفذه لصالح ناقلة جذوع الأشجار البخارية من طراز لومبارد . [ 23 ] حصل على براءة اختراع عام 1901، وفي العام نفسه، بنى أول ناقلة جذوع أشجار تعمل بالبخار في مصانع واترفيل للحديد في واترفيل، بولاية مين. وبلغ إجمالي عدد ناقلات جذوع الأشجار البخارية من طراز لومبارد التي تم بناؤها حتى عام 1917،  83 ناقلة ، حين تحول الإنتاج بالكامل إلى آلات تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي، وانتهى بوحدة تعمل بمحرك ديزل من طراز فيربانكس عام 1934. ويُحتمل أيضًا أن يكون ألفين لومبارد أول مصنّع تجاري للجرارات المجنزرة.   

يبدو أن واحدة على الأقل من آلات لومبارد التي تعمل بالبخار لا تزال تعمل. [ 24 ] وتُعرض شاحنة نقل لومبارد التي تعمل بالبنزين في متحف ولاية مين في أوغوستا. إضافةً إلى ذلك، ربما تم تصنيع ما يصل إلى ضعف عدد نسخ "فينيكس سنتيبيد" من شاحنة نقل جذوع الأشجار البخارية بموجب ترخيص من لومبارد، بأسطوانات رأسية بدلًا من الأفقية. في عام 1903، دفع بنيامين هولت ، مؤسس شركة هولت للتصنيع، 60,000 دولار أمريكي للومبارد مقابل حق إنتاج المركبات بموجب براءة اختراعه. [ 25 ]

ناقلة جذوع الأشجار فينيكس سنتيبيد

السلسلة الصلبة من صنع هورنسبي وأولاده (1904)

في نفس الفترة تقريبًا، طورت شركة هورنسبي الزراعية البريطانية في جرانثام مسارًا متصلًا، وحصلت على براءة اختراع عام 1905. [ 26 ] يختلف تصميم هذا المسار عن المسارات الحديثة في أنه ينثني في اتجاه واحد فقط، مما يؤدي إلى تشابك الوصلات لتشكيل سكة حديدية صلبة تسير عليها عجلات الطريق. وقد خضعت مركبات هورنسبي المجنزرة لتجارب الجيش البريطاني كجرارات مدفعية في عدة مناسبات بين عامي 1905 و1910، لكنها لم تُعتمد رسميًا.

ابتكرت جرارات هورنسبي نظام قابض التوجيه بالجنزير، وهو أساس تشغيل الجرارات الزاحفة الحديثة. وقد اشترت شركة هولت براءة الاختراع.

هولت واليرقة

جاء اسم "كاتربيلر" من جندي خلال تجارب على الجرار المجنزر "هورنسبي"، حيث بدأت التجارب في ألدرشوت في يوليو 1907. وأطلق الجنود على الفور اسم "كاتربيلر" على الآلة رقم 2 بقوة 70 حصانًا. [ 27 ] تبنى هولت هذا الاسم لجراراته "المجنزرة". بدأ هولت بالانتقال من التصاميم التي تعمل بالبخار إلى التصاميم التي تعمل بالبنزين، وفي عام 1908 طرح جرار "هولت موديل 40 كاتربيلر" بقوة 40 حصانًا (30 كيلوواط) . أسس هولت شركة "هولت كاتربيلر" في أوائل عام 1910، وفي وقت لاحق من ذلك العام، سجل اسم "كاتربيلر" كعلامة تجارية لجنازيره المتصلة. [ 28 ] 

بدأت شركة كاتربيلر للجرارات في عام 1925 من خلال اندماج شركة هولت للتصنيع وشركة سي إل بيست للجرارات ، وهي شركة تصنيع ناجحة مبكرة للجرارات المجنزرة.

مع ظهور Caterpillar D10 في عام 1977، أعادت Caterpillar إحياء تصميم Holt and Best، وهو محرك العجلة المسننة العالية، والمعروف منذ ذلك الحين باسم " High Drive[ 29 ] والذي كان يتميز بإبعاد عمود الدوران الرئيسي عن الصدمات الأرضية والأوساخ، [ 30 ] ولا يزال يستخدم في الجرافات الأكبر حجماً.

سيارات الثلج

في مذكرةٍ تعود لعام ١٩٠٨، عرض المستكشف القطبي روبرت فالكون سكوت وجهة نظره القائلة باستحالة نقل الأفراد إلى القطب الجنوبي، وضرورة استخدام الجرّ الآلي. [ ٣٢ ] إلا أن المركبات الثلجية لم تكن موجودة آنذاك، ولذا طوّر مهندسه ريجينالد سكيلتون فكرة الجنزير المخصص للأسطح الثلجية. [ ٣٣ ] صُنعت هذه المحركات المجنزرة من قِبل شركة ولسلي للأدوات والسيارات في برمنغهام، وجُرّبت في سويسرا والنرويج، ويمكن رؤيتها أثناء العمل في الفيلم الوثائقي الذي أخرجه هربرت بونتينغ عام ١٩١١ عن رحلة سكوت الاستكشافية إلى القطب الجنوبي ( تيرا نوفا) . [ ٣٤ ] توفي سكوت خلال الرحلة عام ١٩١٢، لكن أبسلي تشيري-غارارد، أحد أعضاء البعثة وكاتب سيرتها ، نسب الفضل إلى "محركات" سكوت في إلهام دبابات الحرب العالمية الأولى البريطانية، فكتب: "لم يدرك سكوت إمكانياتها الحقيقية؛ لأنها كانت السلف المباشر لـ"الدبابات" في فرنسا". [ 35 ]

ومع مرور الوقت، تم تطوير مجموعة واسعة من المركبات للثلج والجليد، بما في ذلك آلات تجهيز منحدرات التزلج ، والمركبات الثلجية ، وعدد لا يحصى من المركبات التجارية والعسكرية.

تطبيق عسكري

طُبقت تقنية الجنزير المتواصل لأول مرة على مركبة عسكرية في النموذج الأولي البريطاني للدبابة "ليتل ويلي" . وقد اقتنع ضابطا الجيش البريطاني، العقيد إرنست سوينتون والعقيد موريس هانكي ، بإمكانية تطوير مركبة قتالية قادرة على توفير الحماية من نيران الرشاشات. [ 36 ]

خلال الحرب العالمية الأولى ، استخدمت الجيوش البريطانية والنمساوية المجرية جرارات هولت لجرّ المدفعية الثقيلة، مما حفّز تطوير الدبابات في العديد من الدول. أما أولى الدبابات التي دخلت المعركة، وهي دبابات مارك 1 التي صنعتها بريطانيا العظمى، فقد صُممت من الصفر، واستُلهم تصميمها من دبابات هولت، لكنها لم تُبنَ عليها بشكل مباشر. في حين بُنيت الدبابات الفرنسية والألمانية التي ظهرت لاحقًا على أجزاء معدّلة من نظام التعليق الخاص بدبابات هولت.

تاريخ براءات الاختراع

تُثير سلسلة طويلة من براءات الاختراع جدلاً حول من كان "مبتكر" المسارات المتصلة. وقد ظهرت عدة تصاميم سعت إلى ابتكار آلية لمدّ المسارات، على الرغم من أن هذه التصاميم لا تُشبه عموماً المركبات المجنزرة الحديثة. [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]

In 1858 Warren P. Miller of Marysville, California demonstrated a steam-powered tractor,[40][41] for which U.S. Patent No. 23,853 was issued on May 3, 1859 (for a locomotive-machine for propelling plows).[42]

In 1877 Russian inventor Fyodor Abramovich Blinov created a horse-drawn tracked vehicle called "wagon moved on endless rails",[18] which received a patent the next year. In 1881–1888 he created a steam-powered caterpillar-tractor. This self-propelled crawler was successfully tested and showed at a farmers' exhibition in 1896.[18]

According to Scientific American, Charles Dinsmoor of Warren, Pennsylvania invented a "vehicle" on endless tracks, patented as No. 351,749 on November 2, 1886.[43][44] The article gives a detailed description of the endless tracks.[45]

Alvin O. Lombard of Waterville, Maine was issued Patent No. 674,737 in 1901 for the Lombard Steam Log Hauler that resembles a regular railroad steam locomotive with sled steerage on front and crawlers in rear for dragging logs in the Northeastern United States and Canada.[46] The haulers enabled timber transport when winter snow depths precluded use of draft horses. Lombard began commercial production which lasted until around 1917 when focus switched entirely to gasoline powered machines. A gasoline-powered hauler is on display at the Maine State Museum in Augusta, Maine. After Lombard began operations, Hornsby in England manufactured at least two full length "track steer" machines, and their patent was later purchased by Holt in 1913, allowing Holt to claim to be the "inventor" of the crawler tractor.[47] Since the "tank" was a British concept it is more likely that the Hornsby, which had been built and unsuccessfully pitched to their military, was the inspiration.

In a patent dispute involving rival crawler builder Best, testimony was brought in from people including Lombard, that Holt had inspected a Lombard log hauler shipped out to a western state by people who would later build the Phoenix log hauler in Eau Claire, Wisconsin, under license from Lombard. The Phoenix Centipede typically had a fancier wood cab, steering wheel tipped forward at a 45 degree angle and vertical instead of horizontal cylinders.[48]

Linn

In the meantime, a gasoline-powered motor home was built by Lombard for Holman Harry (Flannery) Linn of Old Town, Maine to pull the equipment wagon of his dog & pony show, resembling a trolley car only with wheels in front and Lombard crawlers in rear. Linn had experimented with gasoline and steam-powered vehicles and six-wheel drive before this, and at some point entered Lombard's employment as a demonstrator, mechanic and sales agent. This resulted in a question of proprietorship of patent rights after a single rear-tracked gasoline-powered road engine of tricycle arrangement was built to replace the larger motor home in 1909 on account of problems with the old picturesque wooden bridges. This dispute resulted in Linn departing Maine and relocating to Morris, New York, to build an improved, contour following flexible lag tread or crawler with independent suspension of halftrack type, gasoline and later diesel powered. Although several were delivered for military use between 1917 and 1946, Linn never received any large military orders. Most of the production between 1917 and 1952, approximately 2500 units, was sold directly to highway departments and contractors. Steel tracks and payload capacity allowed these machines to work in terrain that would typically cause the poorer quality rubber tyres that existed before the mid-1930s to spin uselessly, or shred completely.

Linn was a pioneer in snow removal before the practice was embraced in rural areas, with a nine-foot steel v-plow and sixteen foot adjustable leveling wings on either side. Once the highway system became paved, snowplowing could be done by four wheel drive trucks equipped by improving tyre designs, and the Linn became an off highway vehicle, for logging, mining, dam construction, arctic exploration, etc.

Engineering

الإنشاء والتشغيل

تُصنع المسارات الحديثة من حلقات سلسلة معيارية تُشكل معًا سلسلة مغلقة. وتتصل هذه الحلقات بمفصل، مما يسمح للمسار بالمرونة والالتفاف حول مجموعة من العجلات لتكوين حلقة لا نهائية. غالبًا ما تكون حلقات السلسلة عريضة، ويمكن تصنيعها من فولاذ سبائك المنغنيز لضمان قوة وصلابة ومقاومة عالية للتآكل. [ 49 ]

يُحدد تصميم وتركيب الجنزير حسب التطبيق. تستخدم المركبات العسكرية حذاءً جنزيريًا مُدمجًا في هيكل السلسلة لتقليل وزن الجنزير. يسمح الوزن المُخفَّض للمركبة بالتحرك بسرعة أكبر ويُقلل من وزنها الإجمالي لتسهيل النقل. ولأن وزن الجنزير غير مُعلق ، فإن تقليله يُحسِّن أداء نظام التعليق عند السرعات التي يكون فيها زخم الجنزير كبيرًا. في المقابل، تختار المركبات الزراعية والإنشائية جنزيرًا بأحذية تُثبَّت بالسلسلة بواسطة براغي ولا تُشكِّل جزءًا من هيكل السلسلة. يسمح هذا بكسر أحذية الجنزير دون التأثير على قدرة المركبة على الحركة أو تقليل الإنتاجية، ولكنه يزيد من الوزن الإجمالي للجنزير والمركبة.

يُنقل وزن المركبة إلى الجزء السفلي من الجنزير بواسطة عدد من عجلات الطريق، أو مجموعات من العجلات تُسمى العربات . في حين أن معدات البناء المجنزرة تفتقر عادةً إلى نظام تعليق نظرًا لتحركها بسرعات منخفضة، فإن عجلات الطريق في المركبات العسكرية تُركّب عادةً على نوع من أنواع التعليق لتخفيف الصدمات على الطرق الوعرة. يُعد تصميم نظام التعليق في المركبات العسكرية مجالًا رئيسيًا للتطوير؛ حيث كانت التصاميم المبكرة جدًا غالبًا بدون نظام تعليق. وقد وفر نظام تعليق عجلات الطريق الذي طُوّر لاحقًا بضع بوصات فقط من الحركة باستخدام النوابض، بينما تسمح الأنظمة الهيدروليكية الهوائية الحديثة بحركة تصل إلى عدة أقدام وتتضمن ممتصات للصدمات . أصبح نظام التعليق بقضيب الالتواء النوع الأكثر شيوعًا في المركبات العسكرية. تحتوي مركبات البناء على عجلات طريق أصغر مصممة أساسًا لمنع خروجها عن مسارها، وعادةً ما تكون مُدمجة في عربة واحدة تشمل عجلة التوجيه وأحيانًا العجلة المسننة.

عجلات الطريق المتداخلة

كانت العديد من المركبات العسكرية الألمانية في الحرب العالمية الثانية، بدءًا من أواخر ثلاثينيات القرن العشرين، بما في ذلك جميع المركبات المصممة أصلاً لتكون نصف مجنزرة وجميع تصاميم الدبابات اللاحقة (بعد دبابة بانزر 4 )، مزودة بأنظمة جنزير مرنة، تُدار عادةً بواسطة عجلة قيادة أمامية، حيث يمتد الجنزير على طول الجزء العلوي من تصميم عجلات طريق كبيرة القطر متداخلة، وأحيانًا متشابكة، كما هو الحال في أنظمة التعليق لدبابات تايجر 1 وبانثر . ويُعرف هذا النظام عمومًا في اللغة الألمانية باسم "Schachtellaufwerk " (نظام التعليق المتداخل أو المتشابك)، سواء للمركبات نصف المجنزرة أو المجنزرة بالكامل. وكانت هناك أنظمة تعليق بعجلة واحدة أو عجلتين لكل محور، تدعم بالتناوب الجانبين الداخلي والخارجي للجنزير، وأنظمة تعليق متشابكة بعجلتين أو ثلاث عجلات لكل محور، لتوزيع الحمل على الجنزير. [ 50 ]

سمح اختيار العجلات المتداخلة/المتشابكة باستخدام عناصر تعليق ذات قضبان التواء ذات اتجاه عرضي أكبر قليلاً ، مما أتاح لأي مركبة عسكرية مجنزرة ألمانية مزودة بهذا التصميم قيادة أكثر سلاسة بشكل ملحوظ على التضاريس الوعرة، مما أدى إلى تقليل التآكل، وضمان قوة جر أكبر ودقة نيران أعلى. مع ذلك، على الجبهة الروسية، كان الطين والثلج يتراكمان بين العجلات المتداخلة، ويتجمدان، مما يعيق حركة المركبة. أثناء تحرك المركبة المجنزرة، ينتقل حمل كل عجلة فوق الجنزير، دافعًا إلى أسفل وإلى الأمام ذلك الجزء من الأرض أو الثلج الموجود أسفلها، على غرار المركبة ذات العجلات ولكن بدرجة أقل لأن مداس الجنزير يساعد في توزيع الحمل. على بعض الأسطح، يمكن أن يستهلك هذا طاقة كافية لإبطاء المركبة بشكل ملحوظ. تعمل العجلات المتداخلة والمتشابكة على تحسين الأداء (بما في ذلك استهلاك الوقود) من خلال تحميل الجنزير بشكل أكثر توازنًا. كما أنها لا بد أنها أطالت عمر الجنازير وربما العجلات. توفر العجلات أيضًا حماية أفضل للمركبة من نيران العدو، وتتحسن قدرتها على الحركة في حال فقدان أي من العجلات لأي سبب من الأسباب.

لم يُستخدم هذا النهج المعقد نسبيًا منذ انتهاء الحرب العالمية الثانية. وقد يعود ذلك إلى متطلبات الصيانة أكثر من التكلفة الأصلية. فبينما تبقى قضبان الالتواء والمحامل جافة ونظيفة، تعمل العجلات والمداس في الوحل والرمل والصخور والثلج وغيرها من الأسطح. إضافةً إلى ذلك، كان لا بد من إزالة العجلات الخارجية (حتى تسع عجلات، بعضها مزدوج) للوصول إلى العجلات الداخلية. في الحرب العالمية الثانية، كانت المركبات تحتاج عادةً إلى صيانة لبضعة أشهر قبل تدميرها أو الاستيلاء عليها ، أما في زمن السلم، فيجب تدريب عدة أطقم على المركبات على مدى عقود.

نظام الدفع

يتم نقل الطاقة إلى الجنزير بواسطة عجلة دافعة ، أو عجلة مسننة دافعة ، تُدار بواسطة المحرك وتتشابك مع ثقوب في وصلات الجنزير أو مع أوتاد عليها لتحريك الجنزير. في المركبات العسكرية، تُركّب العجلة الدافعة عادةً فوق منطقة التلامس مع الأرض، مما يسمح بتثبيتها في مكانها. أما في الجرارات الزراعية المجنزرة، فتُدمج عادةً كجزء من العربة. من الممكن تركيب نظام تعليق على العجلة المسننة، ولكنه أكثر تعقيدًا من الناحية الميكانيكية. تُوضع عجلة غير دافعة، تُسمى عجلة التوجيه، في الطرف المقابل للجنزير، وذلك أساسًا لشد الجنزير، حيث يمكن أن ينزلق الجنزير المرتخي بسهولة عن العجلات. ولمنع الانزلاق، عادةً ما يحتوي السطح الداخلي لوصلات الجنزير على أذرع توجيه رأسية تتشابك مع أخاديد أو فجوات بين عجلات الطريق المزدوجة وعجلة التوجيه/العجلة المسننة. في المركبات العسكرية ذات العجلة المسننة الخلفية، تُوضع عجلة التوجيه أعلى من عجلات الطريق لتمكينها من تجاوز العوائق. تستخدم بعض أنظمة الجنزير بكرات إرجاع للحفاظ على استقامة الجزء العلوي من الجنزير بين عجلة القيادة وعجلة التوجيه. بينما تسمح أنظمة أخرى، تُسمى الجنزير المرن ، للجنزير بالانحناء والامتداد على طول الجزء العلوي من عجلات الطريق الكبيرة. كانت هذه ميزة في نظام تعليق كريستي ، مما أدى أحيانًا إلى الخلط بينه وبين المركبات الأخرى المجهزة بنظام الجنزير المرن.

توجيه

تقوم المركبات ذات المسار المستمر بالتوجيه عن طريق تطبيق عزم دوران أكبر أو أقل على جانب واحد من المركبة مقارنة بالجانب الآخر، ويمكن تنفيذ ذلك بعدة طرق.

المسار "الحي" و"الميت"

يمكن تصنيف الجنازير بشكل عام إلى نوعين: الجنازير المتحركة والجنازير الثابتة . الجنازير الثابتة بسيطة التصميم، حيث تتصل كل لوحة من لوحاتها ببقية اللوحات بواسطة دبابيس مفصلية. تبقى هذه الجنازير ثابتة على الأرض، ويقوم ترس القيادة بسحبها حول العجلات دون أي مساعدة من الجنازير نفسها. أما الجنازير المتحركة فهي أكثر تعقيدًا، حيث تتصل كل وصلة بالتي تليها بواسطة جلبة، مما يتسبب في انحناء الجنازير قليلًا إلى الداخل. عند ترك قطعة من الجنازير المتحركة على الأرض، فإنها ستنحني قليلًا إلى الأعلى عند كل طرف. ورغم أن ترس القيادة لا يزال يسحب الجنازير حول العجلات، إلا أن الجنازير نفسها تميل إلى الانحناء إلى الداخل، مما يساعد الترس قليلًا ويجعلها تتكيف مع شكل العجلات.

وسادات مطاطية للمسارات

تُجهز الجنازير عادةً بوسادات مطاطية لتحسين سيرها على الأسطح المعبدة بسرعة وسلاسة وهدوء أكبر. ورغم أن هذه الوسادات تُقلل قليلاً من قوة جر المركبة على الطرق الوعرة، إلا أنها تمنع تلف أي رصيف. وقد صُممت بعض أنظمة الوسادات بحيث يمكن إزالتها بسهولة لاستخدامها في العمليات العسكرية في المناطق الوعرة .

مسارات مطاطية

ابتداءً من أواخر ثمانينيات القرن الماضي، بدأ العديد من المصنّعين بتوفير مسارات مطاطية بدلاً من المسارات الفولاذية، لا سيما في التطبيقات الزراعية. وبدلاً من المسار المصنوع من صفائح فولاذية متصلة، يُستخدم حزام مطاطي مُقوّى ذو أخاديد متعرجة .

بالمقارنة مع الجنازير الفولاذية، تتميز الجنازير المطاطية بخفة وزنها، واستهلاكها المنخفض للطاقة بسبب الاحتكاك الداخلي، وانخفاض مستوى الضوضاء، وعدم تسببها في تلف الطرق المعبدة. مع ذلك، فإنها تُسبب ضغطًا أكبر على الأرض أسفل العجلات، نظرًا لعدم قدرتها على معادلة الضغط بكفاءة آلية ألواح الجنزير الصلبة، وخاصة الجنازير المتحركة المزودة بنوابض . ومن عيوبها الأخرى عدم إمكانية تفكيكها إلى جنازير، وبالتالي عدم إمكانية إصلاحها، ما يستدعي التخلص منها كاملةً في حال تلفها. 

لم تكن الأنظمة السابقة الشبيهة بالأحزمة، كتلك المستخدمة في المركبات نصف المجنزرة خلال الحرب العالمية الثانية، بنفس المتانة، وكانت تتلف بسهولة أثناء العمليات العسكرية. اخترع أدولف كيغريس أول جنزير مطاطي وصنعه وحصل على براءة اختراعه عام ١٩١٣؛ وفي السياق التاريخي، تُعرف الجنزيرات المطاطية غالبًا باسم جنزير كيغريس . كان جرار أوليفر فارم إكويبمنت HGR أول جرار زراعي مزود بجنزير مطاطي، وقد استُخدم في الفترة من ١٩٤٥ إلى ١٩٤٨، وكان سابقًا لعصره، ولم يُنتج إلا على نطاق محدود.

المزايا

  • تُعدّ المركبات المجنزرة أقل عرضةً للانغراس في الأرض الرخوة أو الطين أو الثلج مقارنةً بالمركبات ذات العجلات، وذلك لأن الجنازير تُوزّع وزن المركبة على مساحة تلامس أكبر، مما يُقلّل من ضغطها على الأرض . يبلغ متوسط ​​ضغط دبابة إم 1 أبرامز، التي تزن 70 طنًا، على الأرض ما يزيد قليلاً عن 15 رطلًا لكل بوصة مربعة (100 كيلو باسكال ) . وبما أن ضغط هواء الإطارات يُعادل تقريبًا متوسط ​​الضغط على الأرض، فإن متوسط ​​الضغط على الأرض في السيارة العادية يتراوح بين 28 رطلًا لكل بوصة مربعة (190 كيلو باسكال ) و 33 رطلًا لكل بوصة مربعة (230 كيلو باسكال ) .      
  • تتمتع المركبات المجنزرة بقدرة أفضل على الحركة في التضاريس الوعرة مقارنةً بالمركبات ذات العجلات: فهي تمتص الصدمات، وتنزلق فوق العوائق الصغيرة، وقادرة على عبور الخنادق أو الفجوات في الأرض. إن ركوب مركبة مجنزرة سريعة يشبه تمامًا ركوب قارب فوق أمواج عاتية.
  • The larger contact area, coupled with the cleats, or grousers, on the track shoes, allows vastly superior traction that results in a much better ability to push or pull large loads where wheeled vehicles would dig in. Bulldozers, which are most often tracked, use this attribute to rescue other vehicles (such as wheel loaders) which have become stuck in, or sunk into, the ground.
  • Tracks cannot be punctured or torn and are more resilient in military combat. Should a track be broken, it often can be repaired immediately using special tools and spare parts, without the need for special facilities; this may be crucial in combat situations.

Disadvantages

A JSDFType 10 with a thrown track

The disadvantages of tracks are lower top speed, much greater mechanical complexity, shorter life and the damage that their all-steel versions cause to the surface on which they pass: They often cause damage to less firm terrain such as lawns, gravel roads, and farm fields, as the sharp edges of the track easily rout the turf. Accordingly, vehicle laws and local ordinances often require rubberised tracks or track pads. A compromise between all-steel and all-rubber tracks exists: attaching rubber pads to individual track links ensures that continuous track vehicles can travel more smoothly, quickly, and quietly on paved surfaces. While these pads slightly reduce a vehicle's cross-country traction, in theory they prevent damage to any pavement.

Additionally, the loss of a single segment in a track immobilizes the entire vehicle, which can be a disadvantage in situations where high reliability is important. Tracks can also ride off their guide wheels, idlers or sprockets, which can cause them to jam or to come completely off the guide system (this is called a "thrown" track). Jammed tracks may become so tight that the track may need to be broken before a repair is possible, which requires either explosives or special tools. Multi-wheeled vehicles, for example, 8 X 8 military vehicles, may often continue driving even after the loss of one or more non-sequential wheels, depending on the base wheel pattern and drive train.

Prolonged use places enormous strain on the drive transmission and the mechanics of the tracks, which must be overhauled or replaced regularly. It is common to see tracked vehicles such as bulldozers or tanks transported long distances by a wheeled carrier such as a tank transporter or train, though technological advances have made this practice less common among tracked military vehicles than it once was.

الشركات المصنعة الحالية

حلت شركات الجرارات الكبيرة، مثل AGCO وLiebherr Group [51] وJohn Deere وYanmar وNew Holland وKubota [52] وCase وCaterpillar Inc. وCLAAS [53]، محل الشركات المصنعة الرائدة في هذا المجال . كما توجد بعض شركات الجرارات المجنزرة المتخصصة في أسواق محددة ، مثل Otter Mfg . Co. و Struck Corporation [ 54 ] ، مع توفر العديد من مجموعات تحويل المركبات ذات العجلات من شركة American Mattracks في مينيسوتا منذ منتصف التسعينيات.

يتم تصنيع المركبات الروسية للطرق الوعرة من قبل شركات مثل ZZGT [ 55 ] و Vityaz. [ 56 ]

في الطبيعة

  • تُعرف دياتومات نافيكولا بقدرتها على الزحف فوق بعضها البعض وعلى الأسطح الصلبة كشرائح المجهر. ويُعتقد أن غلاف نافيكولا الخارجي مُحاط بحزام من البروتوبلازم قادر على التدفق، وبالتالي يعمل كمسار متصل.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 "كان جنزير الدبابة من بنات أفكاره" . مجلة العلوم الشعبية (يونيو): 63. 1944. مؤرشف من الأصل في 13 مارس 2017. تم الاطلاع عليه في 24 أغسطس 2011 .
  2. "براءة اختراع السير جورج كايلي للسكك الحديدية العالمية" . مجلة الميكانيكا . 5 (127): 225-227 . 28-01-1826. مؤرشف من الأصل في 13-03-2017.
  3. "جوزيف ماريا هوين دي فرونسكي" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 11 أغسطس 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 مايو 2009 .
  4. "Heathcote's Steam Plough". Chelmsford Chronicle. US. 1837-12-29. p. 4.
  5. Classic Caterpillar Crawlers. MotorBooks International. 2001. ISBN 9781610605793.
  6. Brown, Jonathan (2008). Steam on the Farm: A History of Agricultural Steam Engines 1800 to 1950. Crowood Press. ISBN 9781847970527.
  7. "Burrell's traction engine with Boydell's endless railway". Grace's Guide. 1857. Archived from the original on 2013-10-02. Retrieved 2013-09-30.
  8. Lane, Michael R. (1994). The story of the St. Nicholas Works: A History of Charles Burrell and Sons. London: Unicorn Press. ISBN 978-0906290071.
  9. 12"Boydell Artillery Wheel"(PDF). Archived(PDF) from the original on 2013-10-02. Retrieved 2013-09-30.
  10. "Governments Experiments with Boydell's Traction-Engine". The Farmer's Magazine. 45 (1). London. 1856-06-30. Archived from the original on 2016-03-04.
  11. "Tuxford's Boydell Traction Engine"(PDF). Science& Society: Picture Library. UK. 1857. Archived(PDF) from the original on 2016-03-04. Retrieved 2014-02-04.
  12. (Staff) (1858-04-23). "The iron, coal, and general trades of Birmingham, Wolverhampton, and other towns". The Engineer. 5: 327–328. See p. 328, left-hand column.
  13. Lane (1994).
  14. Clark, Ronald H. (1974). The Development of the English Traction Engine. Cambridge UK: Goose and Son. ISBN 0900404027.
  15. "Charles Burrell & Sons Limited"(PDF). University of Reading. UK. Archived(PDF) from the original on 2014-02-21. Retrieved 2013-09-30.
  16. "Burrell-Boydell Tractor"(PDF). Archived(PDF) from the original on 2013-10-02. Retrieved 2013-09-30.
  17. كالي، جورج (1825). "براءة الاختراع رقم 5260: جهاز قاطرة جديد" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 21-11-2017 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30-09-2013 .
  18. 1 2 3 4 لوزوفوي، د.؛ Lozova, A. "Изобretтатель трактора (Ф. Блинов)" [ مخترع الجرار (F.Blinov) ] . روسيا بالألوان (بالروسية). مؤرشفة من الأصلي بتاريخ 27-07-2011 . تم الاسترجاع 2011/08/24 .
  19. مراجعة الأدوات والآلات ، 2 يناير 1901
  20. براءات اختراع هنري تي. ستيث للعجلات المجنزرة:
    • ستيث، هنري تي. "تحسين في عجلات الجر" براءة اختراع أمريكية رقم 138707 (تم تقديم الطلب: 2 مايو 1873؛ تم إصداره: 6 مايو 1873).
    • ستيث، هنري تي. "عجلة الجر" مؤرشفة في 2021-08-12 في آلة Wayback براءة اختراع أمريكية رقم 224,741 (تم تقديمها: 5 أغسطس 1879؛ صدرت: 17 فبراير 1880).
    • ستيث، هنري تي. "عجلة الجر" مؤرشفة في 2021-08-12 في Wayback Machine براءة اختراع أمريكية رقم 654,291 (تم تقديمها: 26 ديسمبر 1899؛ تم إصدارها: 24 يوليو 1900).
  21. تتوفر معلومات السيرة الذاتية عن المخترع الأمريكي هنري توماس ستيث (1839-1916) من جمعية كانساس التاريخية .
  22. «اختراع الجنزير: فرانك بيموند وبراءات اختراعه» (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 21 يوليو 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 ديسمبر 2014 .
  23. ميرشانت، روجر (2022) شركة لومبارد لنقل الأخشاب، الغابات الشمالية
  24. "معرض شاحنات نقل الأخشاب من طراز لومبارد وعربات الثلج من طراز تي، الطريق 175، ثورنتون، نيو هامبشاير" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 14 أغسطس 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 أغسطس 2011 .
  25. باكوس، ريتشارد (أغسطس-سبتمبر 2004). " مئة عام على المسار الصحيح : معرض تولاري لمعدات المزارع العتيقة 2004" . مجلة فارم كوليكتور . مجلة محركات الغاز. مؤرشف من الأصل بتاريخ 22 أغسطس 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 فبراير 2010 .
  26. GB 190416345 ، ديفيد روبرتس، "تحسينات في أو ما يتصل بقاطرات ومركبات الطرق"، نُشر في 1 يونيو 1905 ، مؤرشف في 23 نوفمبر 2021 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine). 
  27. عربات الشيطان ، جون غلانفيلد
  28. "نبذة عن كاتربيلر" . نادي مالكي آلات كاتربيلر القديمة. مؤرشف من الأصل بتاريخ 22-03-2016 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 07-11-2016 .
  29. هادوك، كيث. الجرافات العملاقة: تاريخ مصور . موتور بوكس ​​إنترناشونال. الصفحات 17، 20، 21. ISBN  9781610605861أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 7 أكتوبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أغسطس 2015 .
  30. موسوعة الجرافات، الصفحة 28، كيث هادوك
  31. "عجلة مسننة مرتفعة من كات غيّرت سوق الجرافات" . مجلة المعدات . 17 سبتمبر 2017. مؤرشف من الأصل في 18 مايو 2021. تم الاطلاع عليه في 16 أبريل 2019 .
  32. آر إف سكوت (1908). مشكلة التزلج في القطب الجنوبي، الرجال في مواجهة المحركات
  33. رولاند هانتفورد (2003) سكوت وأموندسن. سباقهما إلى القطب الجنوبي. آخر مكان على وجه الأرض. أباكوس، لندن، ص 224
  34. riverbanksy (21 أغسطس 2011). 90 درجة جنوبًا . مؤرشف من الأصل بتاريخ 3 أكتوبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أكتوبر 2016 عبر يوتيوب.
  35. شيري-غارارد، أبسلي (1922). أسوأ رحلة في العالم . المجلد 2. لندن، إنجلترا: كونستابل وشركاه المحدودة. ص 322. مؤرشف من الأصل بتاريخ 12 أغسطس 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أغسطس 2021 .  
  36. سيمكين، جون. "دبابة ويلي الصغيرة" . المملكة المتحدة: سبارتاكوس التعليمية. مؤرشف من الأصل بتاريخ 9 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 نوفمبر 2016 .
  37. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 69987 ، جيمس ك. جلين، "تحسين في قوة المحرك"، صدرت في 22 أكتوبر 1867 
  38. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 373887 ، ويليام فيندر، "عجلة ذات سكة لا نهائية"، صدرت في 29 نوفمبر 1887 
  39. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 433488 ، غولدسبري هاردن بوند، "محرك جر"، صدرت في 5 أغسطس 1890 
  40. ^ ماكجوان، جوزيف (1961). "تاريخ وادي ساكرامنتو" . نيويورك: شركة لويس للنشر التاريخي، ص. 163 عبر HathiTrust. 
  41. "عربة البخار" . صحيفة ديلي ناشيونال ديموكرات . ماريسفيل، كاليفورنيا. 31 أغسطس 1858. ص 3. 
  42. عجلة جر، 1859
  43. كين، جوزيف ناثان، حقائق أولى شهيرة ، شركة إتش دبليو ويلسون (1950)، ص 47
  44. USpatent 351749,Charles Dinsmoor,"Vehicle",issued 1886-11-02  A design for a tracked vehicle.
  45. Scientific American, December 18, 1886, Vol. LV, No. 25
  46. ASME (1982) Lombard Steam Log Hauler
  47. "Caterpillar Tractor Co. List of Deals". Lehman Brothers Collection. President and Fellows of Harvard College. 2010. Archived from the original on 2010-06-29. Retrieved 2010-11-06. In 1925 Holt and C.W. Best's company merged to form the Caterpillar Tractor Company.
  48. "Vertical drive log hauler, Penobscot County, ca. 1915". Maine Memory Network. US. Retrieved 2026-06-14.
  49. "Austenitic Manganese Steels". Archived from the original on 2012-03-08. Retrieved 2011-08-24.
  50. Peter Chamberlain and Hilary Doyle, Encyclopedia of German Tanks of World War II, 1999
  51. "Official website". Liebherr. Archived from the original on 2006-10-14. Retrieved 2013-05-03.
  52. "Kubota crawler tractor". Kubota.com. 2008-07-14. Archived from the original on 2012-03-14. Retrieved 2013-05-03.
  53. "Search results for Used Tracked tractors". Mascus.co.uk. Archived from the original on 2013-06-02. Retrieved 2013-05-03.
  54. Burner, Ken (1997). "The Small Tractor FAQ – Tractor Resources". Carnegie Mellon University. Archived from the original on 2012-06-22.
  55. "The Zavolzhsky Crawler Vehicle Plant". Russia: Zavolzhsky Crawler Vehicle Plant. Archived from the original on 2013-11-27. Retrieved 2016-11-07.
  56. "Main". Russia: Vityaz machine-building company. Archived from the original on 2016-10-22. Retrieved 2016-11-07.

Video clips