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Il mwcqcingolo è uno strumento di locomozione alternativo alla mwcgruota per i veicoli terrestri.

L'uso dei cingoli risale alla seconda metà del mwdaXIX secolo, quando la trazione animale cominciò ad essere sostituita dalla trazione a mwdqmotore, anche se gli studi più antichi risalgono al mwdg1770.

• Descrizione e meccanica

• Calcolo della forza

• Vantaggi e svantaggi del cingolo metallico

• Uso dei cingoli in campo civile

• Uso dei cingoli in campo militare

• Note

• Voci correlate

• Altri progetti

Viene utilizzato soprattutto su veicoli semoventi per la trasmissione al suolo della mwfgforza prodotta dal mwfwmotore, ma può essere presente anche su veicoli trainati.

Il cingolo presenta caratteristiche diverse da quelle della ruota: permette una minore mwgqpressione sul terreno e, su particolari suoli deformabili e poco coerenti, comporta anche un aumento dell'aderenza pur a parità di peso aderente del veicolo e di materiali e forma delle superfici (ad esempio nel confronto tra pneumatico e cingolo in gomma).

In generale comunque per i cingoli si sono storicamente adottate tipologie di superfici e materiali diversi da quelli impiegati per le ruote, quali ad esempio l'acciaio (sia per le maglie del cingolo che per le ruote che vi scorrono sopra), con superfici tipicamente munite di rilievi rigidi piuttosto appuntiti. Per questo motivo l'aderenza di questi cingoli risulta notevolmente superiore, anche a parità di peso del veicolo, a quella degli pneumatici; inoltre la resistenza all'avanzamento (detta anche mwgwattrito volvente) risulta notevolmente ridotta, in particolare su suoli accidentati, per via dell'effetto "binario" che dimostrano le ruote nel rotolare sulla porzione di cingolo metallico steso al suolo.

Il meccanismo di aderenza dei cingoli al suolo è distinto nel caso in cui ci sia infissione della loro scolpitura nel suolo o meno.

Nel primo caso il meccanismo di aderenza si basa sulla resistenza dei tasselli di terreno interposti tra una scolpitura e l'altra, e la perdita di aderenza avviene per rottura degli stessi tasselli e loro distacco dal resto del suolo: il limite di aderenza dipende quindi dalla coesione e dall'attrito interni del terreno, e questi dipendono solo in parte dalla pressione esercitata dal veicolo, poiché anche a pressione nulla si osserva una certa resistenza e quindi una certa capacità di trasmettere aderenza al cingolo; in questo caso il limite di aderenza del cingolo aumenta con la superficie del cingolo stesso ed in particolare col numero ed il distanziamento delle scolpiture. Quindi a parità di forma delle scolpiture, di materiale e di peso dei veicoli, il veicolo con cingoli infissi nel suolo dimostra un'aderenza massima maggiore del corrispondente veicolo con ruote infisse nel suolo.

Nel secondo caso invece il meccanismo dell'aderenza è identico a quello delle ruote aventi uguale tipo di superficie, ed in particolare l'aderenza massima (al limite dello slittamento) è identica a quella di un uguale veicolo dello stesso peso e con ruote con tipo di superficie identico, perché benché la superficie di appoggio al suolo in grado di scambiare forze di trazione sia maggiore, per lo stesso motivo la pressione al suolo risulta inferiore e di conseguenza anche l'aderenza per unità di superficie, e le due variazioni di grandezza rispetto al veicolo con ruote si compensano perfettamente. Pertanto a parità di forma delle scolpiture, di materiale e di peso dei veicoli, i veicoli con cingoli non infissi nel suolo dimostra un'aderenza massima identica a quella del veicolo con ruote non infisse nel suolo.

Spesso tuttavia i cingoli non vengono adottati per esigenze legate ad una maggiore trazione, bensì per ottenere un miglior "galleggiamento", ossia un minor rischio di affondamento su terreni poco portanti, e contemporaneamente diminuire la compressione e la costipazione del terreno grazie alla minore forza peso per unità di superficie. Questa è l'esigenza per cui le cingolature vengono adottate talvolta anche su veicoli trainati.

Le mwigruote esercitano una mwiwpressione al suolo data da

p

s

=

W

A

{\displaystyle p_{s}={W \over A}}

dove mwjwpmwkas è la pressione al suolo, mwkqW è il mwkgpeso del veicolo e mwkwA è l'mwlaarea dell'impronta lasciata dal mezzo di supporto del veicolo sul suolo. Nel caso che gli pneumatici siano a camera d'aria la pressione al suolo è approssimativamente la pressione di gonfiaggio degli pneumatici stessi. Un'eccessiva pressione al suolo comporta il cedimento del suolo stesso, e quindi l'inefficacia del sistema di trazione del veicolo (chiunque abbia guidato un'mwlqautomobile normale su terreni sabbiosi o fangosi sa i risultati che si ottengono se il terreno non sostiene le ruote). Considerando che il peso dei veicolo non sia modificabile, per ridurre la pressione al suolo è necessario aumentare l'area di contatto fra il veicolo ed il suolo. Tuttavia l'area di contatto di un veicolo lungo mwlgL con ruote di diametro mwlwD, in cui ognuna lascia un'impronta mwmaI, non può essere superiore a

A

≤

≤

2

L

I

D

{\displaystyle A\leq {2LI \over D}}

quindi, per aumentare mwnaA, era necessario un mezzo di trasmissione al suolo della forza del motore diverso dalla ruota, ma che si "adagiasse" su un'area maggiore per ridurre la pressione, inoltre questo mezzo doveva "rotolare" per permettere una trasmissione continua del moto.

La prima soluzione trovata fu di collegare piastre metalliche (maglie) alle loro estremità tramite perni, in modo tale che la pressione al suolo fosse esercitata su una lunghezza quanto più prossima possibile a quella del veicolo e per una larghezza sensibilmente superiore a quella di una ruota. In questo modo si otteneva una bassa pressione al suolo, tuttavia sorgevano difficoltà per la trasmissione della forza motrice sul suolo (in quanto solo l'attrito fra acciaio e suolo non era sufficiente a garantire la forza di trazione necessaria a far muovere il veicolo). Per questo motivo poco dopo la loro introduzione i cingoli furono muniti di risalti, in modo che, "mwnwpunzonando" il terreno, potessero esercitare una forza maggiore sul terreno stesso.

Il vantaggio del cingolo nei confronti della ruota è dato dalla maggiore impronta al suolo, che permette quindi di operare su terreni con scarsa capacità portante, sui quali un veicolo a ruote non sarebbe capace di muovere (sabbia, fango, neve), anche in totale assenza di mwpwstrade ove il cingolo consente inoltre un migliore e più stabile assetto complessivo del veicolo, facilitando il superamento di dossi e cunette particolarmente impegnativi. In genere i veicoli cingolati hanno una mobilità superiore a quella dei veicoli forniti di mwqapneumatici su terreno accidentato, infatti riducono i sobbalzi scivolando sugli ostacoli di dimensioni ridotte. Inoltre i cingoli sono più resistenti degli pneumatici, in quanto non possono esplodere o essere bucati. Infine i veicoli cingolati hanno la possibilità di ruotare con raggi di curvatura minori, in quanto bloccando un cingolo si può ruotare con un raggio di sterzata uguale alla larghezza del veicolo e, utilizzando un cingolo in retromarcia, è possibile addirittura ruotare rimanendo sostanzialmente sul posto.

Tuttavia questi vantaggi possono essere limitati dagli svantaggi del cingolo nei confronti della ruota, che possono essere riassunti qui di seguito:

• mwrail cingolo è più pesante della ruota, quindi per accelerare il movimento richiede dal motore una mwrqcoppia maggiore di quella richiesta da una ruota (a parità di accelerazione)

• mwrwil cingolo con scolpiture appuntite, benché adatto ai suoli incoerenti, può danneggiare la mwsapavimentazione delle strade, quindi spesso il movimento di mezzi provvisti di cingoli è proibito su strade pubbliche. Un compromesso per permettere il passaggio di veicoli cingolati su strade civili è l'utilizzo di sovrapattini/tacchi di gomma o metallo per coprire i risalti del cingolo, in modo tale da ridurre notevolmente il danno sull'asfalto

• mwsgil cingolo è molto più mwswsollecitato della ruota, quindi un uso prolungato può portare ad una rottura dei perni (più raramente delle maglie), quindi è richiesto un controllo programmato ed un programma di sostituzioni sui cingoli (mwtain alcuni casi la vita media dei cingoli era ridotta fino a 200 hcite-ref-1[1]), inoltre è sufficiente il collasso di un solo elemento per bloccare tutto il veicolo.

Il primo cingolo per usi civili fu brevettato nel mwww1901 da Alvin Lombard per i suoi mwxatrattori a vapore. I trattori Lombard erano destinati a trascinare i tronchi nelle aree da mwxqdisboscare, ma fu chiaro che potevano essere usati vantaggiosamente anche per trattori agricoli, infatti tali veicoli erano destinati ad operare su terreni in cui la sofficità del terreno (generalmente appena mwxglavorato) richiedeva una pressione sensibilmente più bassa di quella che si poteva ottenere con ruote, considerando anche il peso elevato dei veicoli (fine XIX, inizio XX secolo) dell'epoca.

Da questa prima utilizzazione si è passati all'uso di mezzi cingolati per lavori stradali in terreni difficilmente raggiungibili, quindi sono stati realizzati mwyabulldozer, mwyqruspe, mwygscavatrici e veicoli similari su cingoli.

L'uso dei cingoli in campo militare ha comportato problemi sensibilmente più gravosi di quelli per i veicoli civili, infatti le richieste nei due casi sono sensibilmente differenti. I veicoli cingolati per uso civile generalmente vengono trasportati fino ad una distanza relativamente breve (generalmente inferiore a 1mwaw km) dal loro luogo di impiego da mwbacarrelli ruotati, quindi non è richiesto che abbiano una mwbqvelocità elevata o che permettano un buon mwbgcomfort al personale a bordo, invece i problemi legati all'uso militare di veicoli cingolati sono sensibilmente diversi. In particolare i veicoli cingolati militari devono essere in grado di tenere una velocità di alcune decine di chilometri all'ora per un periodo di diverse ore, quindi i cingoli devono essere progettati in modo tale da permettere velocità simili senza mwbwrotture e permettendo all'equipaggio di non subire uno mwcastress eccessivo. Questi requisiti hanno imposto uno studio non solo dei cingoli isolatamente, ma di tutto il sistema di mwcqsospensioni e mwcgammortizzatori del veicolo.

I cingoli moderni sono costituiti da catene modulari chiuse costituite da mwdamaglie collegate fra loro da mwdqperni, queste catene generalmente sono larghe e fatte in mwdgacciai speciali. In questo modo i cingoli possono essere sufficientemente flessibili ed arrotolarsi attorno ad una serie di ruote per formare il circuito senza fine.

Il peso del veicolo viene trasferito sulla parte più bassa del cingolo con un certo numero di ruote (generalmente gommate con gomme piene) singole o da gruppi collegati di ruote chiamati carrelli. In genere le ruote sono montate su mweasospensioni per ammorbidire il movimento su terreno vario. Uno dei maggiori problemi per la mweqprogettazione di un sistema di trazione su cingoli risiede proprio nella progettazione del sistema di sospensioni. I primi progetti di sistemi di cingoli (per esempio i mwegcarri armati della mwewprima guerra mondiale) erano totalmente privi di sospensioni, successivamente si passò a mwfamolle che permettevano pochi centimetri di spostamento, per arrivare a sistemi idropneumatici (mwfqM1 Abrams) in cui è possibile uno spostamento di diverse decine di centimetri, includendo quindi anche mwfgammortizzatori.

I cingoli sono mossi da una mwiaruota dentata (ruota motrice), mossa direttamente dagli organi di moto del veicolo, che impegna fori nelle maglie dei cingoli o pioli sporgenti da essi per muovere il cingolo stesso. La ruota motrice è generalmente montata molto sopra al livello a cui il cingolo viene a contatto con il suolo, quindi viene tenuta in posizione fissa rispetto al telaio del veicolo, dato che un sistema di sospensioni sulla ruota motrice, pur essendo realizzabile, presenterebbe problemi dal punto di vista meccanico. All'estremità opposta del cingolo è posta una ruota su cui non agisce il motore (ruota di rinvio), principalmente per fare in modo che il cingolo arrivi a terra con un certo angolo (angolo di attacco) che permette al veicolo di superare gli ostacoli. Generalmente la ruota di rinvio è collegata al mwiqmeccanismo tendicingolo, che permette di dare ai cingoli la tensione corretta, una tensione eccessiva tende a caricare indebitamente i perni del cingolo, mentre una tensione troppo bassa tende a far "scingolare" il veicolo, cioè a far uscire il cingolo dalla guida delle ruote di appoggio. Per ridurre i rischi dello "scingolamento" sono previsti risalti sulla parte interna del cingolo, che scivolano entro intagli tra le ruote di appoggio (generalmente doppie) e le sulle ruote motrici e di rinvio.

Nella parte superiore (quella che non tocca terra) del treno di rotolamento possono essere previsti rullini di ritorno, per sostenere il cingolo nella parte che non tocca terra, o può essere previsto il cingolo libero, che si muove sulla parte superiore delle ruote di appoggio. In via generale, i rullini di ritorno sono necessari quando la ruota motrice è posta posteriormente rispetto alla direzione di marcia primaria del veicolo. Questo perché la marcia in avanti in questa configurazione presenta il cingolo teso nella parte inferiore e lasco in quella superiore, che scorre sui rullini. I sistemi di trazione con ruota motrice anteriore invece tendono direttamente la parte superiore del cingolo: in questa configurazione eventuali rullini di ritorno supportano il cingolo durante l'inversione del moto.

cite-note-11. ↑ Steven Zaloga - mwkqAMTRACS:US amphibious assault vehicles - OspreyPublishing - London (1987)

• mwlqRuota

• mwlwCarro armato

• mwmqRuspa

• mwmwCingolo Bonagente

Altri progetti

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