Cingolo

Il cingolo è un nastro senza fine di piastre incernierate che gira intorno alle ruote di un veicolo: il veicolo stende davanti a sé la propria via e la riprende dietro. Distribuendo il peso su una lunga striscia di terreno, impedisce alle macchine pesanti di affondare nel fango, nella torba o nella neve. Richard Lovell Edgeworth brevettò nel 1770 una carrozza che stendeva la propria via di tavole di legno, e John Barry nel 1821 e George Cayley nel 1825 brevettarono ferrovie senza fine. Trattori a vapore per il trasporto dei tronchi lo misero al lavoro nel Maine all’inizio del Novecento, e da allora lo usano trattori, apripista e macchine movimento terra.

Che cos’è

Il cingolo è un anello chiuso di piastre incernierate avvolto intorno a un gruppo di ruote su ciascun lato di un veicolo. Le ruote non toccano mai il terreno. Rotolano sulla parte inferiore dell’anello, distesa piatta sotto di loro come un breve tratto di binario, mentre il veicolo avanza. Davanti, l’anello posa una nuova piastra sul terreno; dietro, solleva l’ultima e la riporta in avanti passando sopra.

I cingoli si usano dove le ruote affonderebbero o slitterebbero: campi molli, neve, fango e cantieri. Trattori cingolati, apripista, macchine movimento terra e veicoli da neve si muovono su di essi, come facevano i primi carri armati.

Come funziona

Con lo stesso carico, la ruota affonda dove il cingolo distribuisce il peso.

Una ruota porta tutto il suo carico su una piccola superficie di terreno. Sul terreno molle quella superficie cede, la ruota scava un solco e poi gira senza avanzare. Un cingolo porta lo stesso carico su una striscia lunga quanto la distanza tra le sue ruote estreme, così ogni parte del terreno sopporta molto meno peso. Benjamin Holt progettò il suo cingolo dopo aver visto che le ruote non servivano sui terreni molli delle fattorie della California. Il peso della macchina tiene inoltre le piastre ben ferme sul terreno, così le ruote rotolano sempre su una via solida.

In una macchina moderna, ogni cingolo gira intorno a un telaio che porta a un’estremità una ruota motrice dentata, all’altra una ruota tendicingolo liscia e sotto una fila di rulli di appoggio. La ruota motrice è un ingranaggio i cui denti entrano tra le cerniere delle piastre e trascinano il cingolo. I rulli scaricano il peso della macchina sul tratto inferiore del cingolo. La ruota tendicingolo all’altra estremità rimanda indietro il cingolo.

Un veicolo cingolato non ha ruote anteriori da sterzare. Cambia direzione facendo girare un cingolo più lentamente dell’altro. Sui vecchi trattori cingolati il conducente tira una leva che disinnesta la frizione di un cingolo, che rallenta o si ferma, e può anche frenarlo mentre l’altro continua a spingere. Il veicolo ruota verso il lato lento. Questa sterzata per slittamento è semplice, ma i cingoli raschiano il terreno girando, e così si consumano i cingoli, le ruote motrici e il terreno.

Come si fa

Un modello di cartone mostra come un cingolo stende davanti la propria via e la riprende dietro. Servono una piccola scatola di cartone, due tubi di cartone larghi quanto la scatola, due tondini di legno più lunghi della larghezza della scatola, cartone rigido, colla, un elastico lungo e largo, un asciugamano piegato, una matita e un taglierino.

Un elastico intorno a due tubi diventa un cingolo che si stende da solo sull’asciugamano.

Ritagliate due strisce di cartone rigido lunghe quanto la scatola e incollatene una su ciascun lato, in modo che scendano sotto il fondo di poco più della larghezza di un tubo. Vicino a ogni estremità delle strisce, sotto la scatola, praticate con la matita fori uno di fronte all’altro e allargateli finché i tondini girano liberamente. Infilate ogni tondino in una striscia, in un tubo e poi nell’altra striscia, in modo che i due tubi stiano sotto la scatola, uno a ogni estremità. Tendete l’elastico intorno ai due tubi. Mettete il modello sull’asciugamano piegato e spingetelo piano. L’elastico si stende da solo sull’asciugamano davanti, i tubi ci rotolano sopra e, dietro la scatola, l’elastico si solleva dall’asciugamano e torna in avanti passando sopra.

Storia ed evoluzione

L’idea di veicoli che portano con sé la propria strada risale al Settecento. Nel 1770 Richard Lovell Edgeworth brevettò una «ferrovia senza fine». L’ingegnere John Fowler, che nel 1856 passò in rassegna i vecchi brevetti, la descrive come tavole di legno disposte intorno ai cerchioni delle ruote di un carro, così che ogni ruota posava una tavola davanti mentre ne sollevava un’altra dietro, e l’Encyclopaedia Britannica del 1922 vi vedeva il principio di tutte le macchine cingolate successive. Nelle sue memorie, citate da Grace’s Guide, Edgeworth racconta che l’idea nacque da una macchina a otto gambe che poggiavano a terra a turno, e che in quarant’anni costruì più di cento modelli senza raggiungere il risultato voluto. Nel 1821 John Richard Barry brevettò delle «ferrovie senza fine»: una carrozza pesante rotolava su ruote e assi fissati a due catene senza fine, una per lato, che facevano girare le ruote su pulegge, posandole davanti e riprendendole dietro. Nel 1825 l’ingegnere inglese George Cayley brevettò una «ferrovia universale», che chiamava anche «ferrovia rotante», pensata per portare un veicolo su strade cattive, buche e trincee. Fowler la giudicava quasi uguale nel principio a quella di Barry. Cayley ne pubblicò una descrizione sul Mechanics’ Magazine nel 1826. Nel 1859 Warren P. Miller, della California, brevettò una catena senza fine che scorreva su ruote motrici, per arare terreni molli e sabbiosi.

I trattori Lombard trainavano file di slitte sulle strade forestali gelate del Maine.

I primi cingoli usati nel lavoro di ogni giorno trasportavano legname. Nel Maine i tronchi dovevano uscire dai boschi su strade di neve dove le ruote slittavano. Alvin Lombard depositò il suo brevetto per una macchina da esbosco nel novembre 1900 e lo ottenne il 21 maggio 1901. La sua macchina era una macchina a vapore su due cingoli di piastre unite in modo flessibile e ingranate con le sue ruote, con la parte anteriore su una slitta sterzante. Le prime piastre erano di ghisa e si rompevano sul terreno gelato, così Lombard passò a un acciaio duro. Un’impresa del legname del Maine comprò il primo trattore nel 1903, e presto altri lavoravano in tutto il Maine e il New Hampshire.

In California Benjamin Holt presentò il suo primo trattore cingolato pratico in un campo di torba di Roberts Island nel 1904. I suoi trattori cingolati a benzina erano brevettati e in produzione nel dicembre 1907, e furono poi venduti con il nome Caterpillar. Durante la prima guerra mondiale i trattori Holt trasportarono uomini e rifornimenti per gli eserciti americano, francese e britannico, e il cingolo diede ai primi carri armati la loro mobilità fuoristrada. Lo stesso principio portò poi gli apripista, le macchine movimento terra e le molte macchine cingolate di fattorie e cantieri.